O ADN POSSUI A CAPACIDADE DE ORIGINAR CÓPIAS DE SI MESMO, ATRAVÉS DE UM PROCESSO DESIGNADO POR REPLICAÇÃO. ESTE PROCESSO ASSEGURA TANTO A PRODUÇÃO DE CÉLULAS GENETICAMENTE IDÊNTICAS COMO A PASSAGEM DA INFORMAÇÃO GENÉTICA AO LONGO DAS GERAÇÕES, EM TODOS OS ORGANISMOS.
Antes de Watson e Crick apresentarem o seu modelo, nada tinha sido proposto relativamente à replicação do ADN, ou seja, relativamente ao modo como se duplica a molécula da hereditariedade antes da divisão celular. A descoberta da estrutura do ADN foi um momento decisivo no estudo da hereditariedade. Rapidamente, começou a tornar-se claro como as células, antes de se dividirem, duplicam o seu ADN, assegurando a conservação do património genético ao longo das gerações.
A descoberta da estrutura do ADN foi um momento decisivo no estudo da hereditariedade. Rapidamente, começou a tornar-se claro como as células. Antes de se dividirem, duplicam o seu ADN, assegurando a conservação do património genético ao longo das gerações. A estrutura molecular do ADN e o respectivo modo de replicação estão intimamente relacionados.
No processo de replicação semiconservativa, cada uma das cadeias formadas é uma réplica de uma das cadeias originais. Assim, as novas moléculas de ADN são idênticas às moléculas originais, sendo cada uma portadora de uma cadeia recém-formada.
Em 1958, experiencias realizadas pelos investigadores Matthew Meselson e Franklin Stahl permitiram testar a hipótese de replicação semiconservativa. O sucesso destas experiências foi devido à utilização de um isótopo “pesado” de azoto, 15N, que é um isótopo não radioactivo que torna as moléculas que o contem mais densas do que as moléculas quimicamente idênticas que contem o isótopo comum 14N.
Os resultados da experiencia de Meselson e Stahl apoiam, pois, o modelo de replicação semiconservativa, que se processa segundo a regra da complementaridade de bases.
O ADN, detentor da informação genética de que dependem as características estruturais e funcionais de cada organismo vivo, tem a capacidade de se replicar, assegurando a transmissão do património genético próprio de cada espécie. Os mecanismos subjacentes à autoduplicação da molécula são, no essencial, idênticos em todos os seres vivos, verificando-se algumas diferenças entre procariontes e eucariontes, que são decorrentes quer da quantidade de ADN que constitui o genoma da espécie, quer da sua organização e compartimentação dentro da célula.
A MOLÉCULA DE ARN É CONSTITUÍDA POR UMA CADEIA POLINUCLEOTÍDICA SIMPLES QUE, POR VEZES, PODE DOBRAR SOBRE SI PRÓPRIA QUANDO SE ESTABELECE OCASIONALMENTE PONTES DE HIDROGÉNIO ENTRE AS BASES COMPLEMENTARES.
O ácido ribonucleico (RNA) é um polímero de nucleótidos e é quimicamente muito próximo do ADN. Ao nível da constituição, cada nucleótido do ARN contem um grupo fosfato, uma pentose (a ribose), e uma base azotada que pode ser adenina, guanina, citocina ou uracilo. Esta última base azotada é uma base em anel simples que pode formar duas ligações hidrogénio com a adenina.
FLUXO DE INFORMAÇÃO GENÉTICA – BIOSSÍNTESE DE PROTEÍNAS: NUMA CÉLULA, A INFORMAÇÃO PARA A SEQUÊNCIA DOS AMINOÁCIDOS DE CADA PROTEÍNA ESTÁ CONTIDA NOS GENES QUE, COMO SABE, SÃO OS SEGMENTOS DE ADN. A ORDEM DOS NUCLEÓTIDOS DE UM GENE DETERMINA A ORDEM DOS AMINOÁCIDOS NUMA PROTEÍNA.
CICLO CELULAR: DE ACORDO COM A TEORIA CELULAR, PARA ALÉM DE SEREM AS UNIDADES BÁSICAS DA VIDA, ASSEGURAM A CONTINUIDADE DESSA MESMA VIDA, NA MEDIDA EM QUE SE DIVIDEM E ORIGINAM NOVAS CÉLULAS.
ESTRUTURA DOS CROMOSSOMAS: O GENOMA DOS EUCARIONTES É CONSTITUÍDO POR VÁRIAS MOLÉCULAS LINEARES DE ADN NUCLEAR ASSOCIADAS A UMA GRANDE QUANTIDADE DE PROTEÍNAS, ESPECIALMENTE HISTONAS, FORMANDO A CROMATINA. CADA MOLÉCULA DE ADN ASSOCIADA A PROTEÍNAS CONSTITUI UM CROMOSSOMA.
Nos eucariontes, as moléculas de ADN estão, como já sabe, no núcleo das células, associadas a proteínas, constituindo estruturas filamentosas complexas, os cromossomas. Os cromossomas (corpos coloridos) possuem esta designação não por serem coloridos mas por possuírem uma grande afinidade para certos corantes. Os cromossomas podem apresentar-se ao longo da vida das células de forma distendida ou de forma condensada.
FASES DO CICLO CELULAR: A PRINCIPAL CARACTERÍSTICA DA VIDA CELULAR É A SUA NATUREZA CÍCLICA. DE UM MODO GERAL, AS CÉLULAS CRESCEM, AUMENTAM O SEU CONTEÚDO E DEPOIS DIVIDEM-SE.
Numa população de células em divisão, a vida de uma célula começa quando ela surge a partir da célula-mãe e acaba quando ela própria de divide para originar duas células-filhas. O conjunto de transformações que decorrem desde a formação de uma célula ate ao momento em que ela própria, por divisão, origina duas células – filhas constitui um processo dinâmico e continuo a que se chama ciclo celular.
Baseando-se na actividade das células que é visível ao microscópio óptico, num ciclo celular consideram-se duas fases:
· Interfase;
· Fase mitótica (fase M) ou período da divisão celular.
A interfase corresponde ao período compreendido entre o fim de uma divisão celular e o inicio da seguinte. A fase mitótica diz respeito ao período durante o qual ocorre a divisão celular.
A generalidade das células passa a maior parte da sua vida em interfase (cerca de 90% do ciclo celular), que é um período de intensa actividade biossintética. Durante esta fase, verifica-se o crescimento e a duplicação do conteúdo celular, nomeadamente da componente cromossómica.
As células possuem numerosos filamentos cilíndricos, microtúbulos, constituído por uma proteína. Estes são coordenados por um centro organizador de microtúbulos (MTOC -Microtubule Organizing Center). Nas células animais, o centro organizador de microtúbulos é constituído pelo centrossoma, que inclui os centríolos dispostos perpendicularmente.
Os centríolos são estruturas cilíndricas constituídas por microtúbulos altamente organizados, possuindo cada centríolo nove conjuntos de três microtúbulos.
A fase mitótica corresponde a uma etapa final, e visível ao microscópio óptico, em que se dá a separação das unidades moleculares previamente duplicadas.
REGULAÇÃO DO CICLO CELULAR: Apesar de as células eucarióticas se dividirem seguindo os mesmos mecanismos, o ritmo e o momento são muito variáveis, dependendo do tipo de célula e de vários factores ambientais.
Na verdade, em cada ser humano, vários milhões de células encontram-se, por segundo, em divisão, assegurando a sobrevivência do indivíduo. As células do fígado dividem-se, pelo menos, uma vez por ano, ao passo que algumas das células do intestino e muitas células precursoras do sangue dividem-se mais do que uma vez por dia. As hemácias e as fibras musculares perdem a capacidade de se dividirem quando atingem a maturidade. As células cancerosos, pelo contrário, dividem-se continuamente e de uma forma descontrolada. Na maioria das células, contudo, ocorrem ciclos celulares com uma periodicidade que permite responder às necessidades do organismo. Daqui se depreende que o ciclo celular obedece a rigorosos mecanismos de controlo.
Os mecanismos de regulação do ciclo celular actuam fundamentalmente em três pontos: no final de G1, durante a mitose e no final de G2.
ESTABILIDADE DO PROGRAMA GENÉTICO: Na divisão celular, o programa genético de uma célula é transmitido, em regra, com fidelidade às células-filhas, garantindo-lhes, assim, a estabilidade genética através de sucessivas gerações
Durante a interfase, no período S, ocorre a replicação semiconservativa das moléculas de ADN que fazem parte dos cromossomas, como já vimos. Estes ficam constituídos por dois cromatídios ligados pelo centrómero. Neste momento, as células têm a informação genética duplicada. Desde o inicio da fase G2 cada um dos cromatídios de cada cromossoma é, tanto no plano genético como na sua fisiologia, idêntico ao cromossoma inicial da fase G1 que o precedeu. Como, no entanto, os dois cromatídios se encontram ligados pelo centrómero, constituem um único cromossoma.
Durante a mitose, e após a clivagem dos centrómeros, cada um dos cromossomas-irmãos migra para os pólos da célula. Deste modo, na anáfase ocorre uma distribuição equitativa dos cromossomas e, por isso, do ADN, pelas células-filhas. Estas recebem, por este processo, um número de cromossomas idêntico ao da célula-mãe e, portanto, a mesma informação genética, garantindo, se nenhum erro ocorrer, a estabilidade genética através das gerações.
CRESCIMENTO E REGENERAÇÃO DE TECIDOS: O desenvolvimento de um indivíduo compreende, em regra, um conjunto de fenómenos biológicos que decorrem desde a célula-ovo até ao estado adulto. Um aspecto marcante em todo este processo é, sem dúvida, a fantástica capacidade das células para se dividirem.
A divisão celular, para além de permitir o crescimento dos seres pluricelulares, é ainda fundamental na manutenção da integridade dos indivíduos adultos. Os glóbulos vermelhos do sangue, vivem em média, 120 dias, sendo produzidos diariamente na medula óssea 150 a 200 milhares de milhões. Também as células da epiderme da pele estão constantemente a ser renovadas, de tal modo que a epiderme é totalmente substituída em algumas dezenas de dias. As células do fígado renovam-se continuadamente e algumas células do intestino vivem apenas umas horas. A reposição de todas estas células só é possível graças à capacidade das células se dividirem. Também a regeneração de tecidos depende das divisões celulares. Mesmo nos animais de organização mais complexa, embora em menor escala, a regeneração nos deixa de se verificar.
DIFERENCIAÇÃO CELULAR: As células de um organismo, que provieram da célula-ovo por divisões mitóticas sucessivas, contêm, no seu núcleo, exactamente os mesmos cromossomas e, por isso, a mesma informação genética. Contudo, verifica-se que as células constituem tecidos e órgãos muito diversos, onde assumem formas e funções completamente diferentes.
O GENOMA: O genoma é um conjunto completo de instruções genéticas de um ser vivo, que controla o seu desenvolvimento desde uma só célula até ao complexo corpo adulto. O genoma humano consiste em aproximadamente trinta mil a trinta e cinco mil genes, transportados no conjunto duplo de 46 cromossomas existentes em quase todos os tipos de célula.
O Projecto do Genoma Humano, um esforço multinacional para mapear a sequência do genoma humano, foi completado em 2003. Esta investigação levou à identificação de mais de 30mil genes humanos individuais em 46cromossomas que, no conjunto, incluem 3.2mil milhões de pares de bases. Embora muito ADN não forneça códigos para genes individuais, sendo conhecido como ADN não codificante e ADN “junk”, pode regular as suas funções. O ADN “junk” difere do ADN não codificante na medida em que a sua estrutura não se assemelha à dos genes. O mapeamento do genoma tornou possível saber que genes estão envolvidos em certos processos metabólicos.
EXPRESSÃO GÉNICA: Nos organismos multicelulares adultos é possível encontrar uma enorme variedade de células, no que respeita à sua forma, função, tipo de proteínas sintetizadas, etc. Contudo, salvo raras excepções, todas as células de um organismo possuem a mesma informação genética, pois resultaram da multiplicação de uma mesma célula inicial – o ovo.
A razão porque as células se tornam diferentes do ponto de vista estrutural e molecular reside no facto de sofrerem um processo de diferenciação, o qual resulta da regulação da expressão dos seus genes. Em cada células, apenas uma parte do seu genoma está a ser expresso e esse conjunto de genes que se expressa varia, determinando, assim, as características. Ao longo dos diferentes estados de desenvolvimento de um indivíduo, alguns genes são expressos em determinados momentos, deixando de o ser noutros estados.
MATERIAL GENÉTICO EXTRA-NUCLEAR: Nos seres procariontes, o material genético encontra-se no citoplasma da células, enquanto que nos organismos eucariontes, a informação genética encontra-se praticamente toda armazenada no núcleo da célula, sob a forma de cromossomas. No entanto, mesmo nos eucariontes é possível encontrar material genético fora do núcleo. De facto, existem pequenas porções circulares de ADN nas mitocôndrias e nos cloroplastos.
