DNA

O DNA é uma estrutura presente no núcleo da célula, que contém informações vitais que passam de uma geração à outra. O DNA coordena sua fabricação, assim como a de outros componentes das células, como as proteínas. Pequenas alterações do DNA podem ter conseqüências graves, e a sua destruição leva à morte celular.

Mudanças no DNA das células em organismos multicelulares produzem variações nas características da espécie. Durante muito tempo, a seleção natural age sobre essas variações para desenvolver ou mudar a espécie. Uma observação interessante é que, muitas vezes, as plantas tem mais de duas cópias de vários cromossomos. Essa alteração causaria, nos seres humanos, doenças genéticas geralmente fatais, mas isso não é tão arrasador nas plantas, e não se sabe a razão.

Observe que o ácido desoxirribonucléico é uma molécula formada por duas cadeias de nucleotídeos na forma de uma dupla hélice. Essa dupla hélice, nas forma de uma espiral de caderno, pode ter até milhares de nucleotídeos. Essas cadeias são constituídas por um açúcar (pentose, um açúcar com cinco carbonos), um ou mais grupos fosfato e uma base nitrogenada (T timina, A adenina, C citosina ou G guanina). A timina se liga sempre à adenina, por meio de uma ponte de hidrogênio, e a citosina sempre se liga à guanina, por meio de duas pontes de hidrogênio. A dupla hélice é um fator essencial na replicação do DNA durante a divisão celular cada hélice serve de molde para outra nova.

Agora, vamos analisar a história do DNA, que pode nos ajudar a entender suas propriedades:

A descoberta do DNA ocorreu em 1869 e foi feita pelo bioquímico alemão Johann Friedrich Miescher (1844 – 1895). Miescher buscava determinar os componentes químicos do núcleo celular e usava os glóbulos brancos contidos no pus para suas pesquisas. Os glóbulos brancos eram um bom material pois são células que apresentam núcleos grandes e fáceis de serem isolados do citoplasma. Além disso, o pus era muito fácil de se conseguir na época em ataduras usadas em ferimentos.

Analisando os núcleos, Miescher descobriu a presença de um composto de natureza ácida que era desconhecido até o momento. Esse composto era rico em fósforo e em nitrogênio, era desprovido de enxofre e resistente à ação da pepsina (enzima proteolítica). Esse composto, que aparentemente era constituído de moléculas grandes, foi denominado, por Miescher, nucleína. Essa substância foi isolada também da cicatrícula da gema do ovo de galinha e de espermatozóides de salmão.

Em 1880, um outro pesquisador alemão, Albrecht Kossel (1883 – 1927), demonstrou que a nucleína continha bases nitrogenadas em sua estrutura, explicando o fato da nucleína ser rica em nitrogênio. Nove anos depois, Richard Altmann (1852 – 1900), que era aluno de Miescher, obteve a nucleína com alto grau de pureza, comprovando sua natureza ácida e dando-lhe, então, o nome de ácido nucléico.

A partir daí, o material mais utilizado para estudo e obtenção do ácido nucléico passou a ser o timo de bezerro, cujo tecido apresenta células com núcleos grandes. Foi descoberto que a degradação do ácido nucléico do timo, chamado de ácido timonucléico, liberava quatro tipos de bases nitrogenadas:
- dois tipos de bases púricas: adenina e guanina

- dois tipos de bases pirimídicas: citosina e timina

Foi demonstrado também que um outro produto da degradação do ácido nucléico era um glicídio com 5 átomos de carbono, uma pentose, no caso uma desoxirribose. O fósforo estava presente na forma de um derivado do ácido fosfórico, fosfato. Tinha-se até o momento que o ácido nucléico era composto de bases nitrogenadas (púricas e pirimídicas), de um glicídio (pentose) e de fosfato.

Em 1890, foi descoberto em levedura (fermento) um outro tipo de ácido nucléico, que possuía uracila ao invés de timina e ribose ao invés da desoxirribose. Dessa maneira, foram caracterizados dois tipos de ácidos nucléicos, de acordo com o glicídio que possuíam:

- ácido ribonucléico (RNA)
- ácido desoxirribonucléico (DNA)

Em 1912, Phoebus Levine (1869 – 1940) e Walter Jacobs (1883 – 1967) concluíram que o componente básico dos ácidos nucléicos era uma estrutura composta por uma unidade que se constituía numa base nitrogenada ligada a uma pentose, e esta por sua vez, ligada a um fosfato. Esta unidade foi denominada de nucleotídeo. Um ácido nucléico seria então uma molécula composta por vários nucleotídeos unidos entre si, ou seja, um polinucleotídeo.

Os estudos dos ácidos nucléicos continuaram por muitos anos sem que os cientistas soubessem de sua importância como material hereditário, descoberta que só foi realizada muitos anos depois. Dois clássicos experimentos contribuíram para isso. O primeiro deles foi a identificação do material hereditário em bactérias, que levou à conclusão, em 1944, de que o princípio transformante das bactérias era o DNA. O outro experimento foi o da identificação do material hereditário de fagos, que, em 1952, revelou que apenas o DNA do fago penetrava e se multiplicava nas bactérias gerando novos fagos. Após a descoberta de que o DNA era o material hereditário, iniciou-se uma série de pesquisas que buscavam elucidar sua estrutura, e entender quais características permitiam ao DNA ser o banco de memória da informação hereditária.

Foram realizados experimentos que levaram a proposta do modelo da dupla hélice do DNA (1953), experimentos que evidenciaram a replicação semiconservativa (1958) e um experimento que permitiu a visualização da replicação do cromossomo bacteriano (1960).