Qual é o código genético e como funciona?

Não importa quanta diversidade morfológica nós, seres vivos, apresentemos, estamos todos unidos sob o mesmo guarda-chuva: nossa unidade funcional básica é a célula. Se um ser vivo possui uma célula na qual se baseia toda a sua estrutura morfológica, ela é conhecida como unicelular (caso de protozoários ou bactérias), enquanto aqueles de nós com vários (de algumas centenas a centenas de bilhões) são seres multicelulares.

Assim, todo organismo parte da célula e, portanto, algumas entidades moleculares, como os vírus, não são consideradas estritamente “vivas” do ponto de vista biológico. Por sua vez, estudos caracterizaram que cada célula contém 42 milhões de moléculas de proteína. Portanto, não é surpreendente que 50% do peso dos tecidos vivos secos sejam estimados como compostos apenas de proteínas.

Por que fornecemos todos esses dados aparentemente não relacionados? Hoje viemos desvendar o segredo da vida: o código genético. Por mais misterioso que pareça à primeira vista, garantimos que você entenderá este conceito imediatamente. A questão é sobre células, proteínas e DNA. Fique para descobrir.

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Qual é o código genético?

Vamos começar de forma clara e concisa: o código genético nada mais é do que o conjunto de instruções que dizem à célula como fazer uma proteína específica. Já dissemos em linhas anteriores que as proteínas são a unidade estrutural essencial dos tecidos. vivos, por isso não estamos diante de uma questão anedótica: sem proteínas não há vida simples.

As características do código genético foram estabelecidas em 1961 por Francis Crick, Sydney Brenner e outros biólogos moleculares colaboradores. Este termo é baseado em uma série de premissas, mas primeiro devemos esclarecer certos termos para entendê-los. Vá em frente:

• DNA: ácido nucléico que contém as instruções genéticas usadas no desenvolvimento e funcionamento de todos os organismos vivos existentes.
• RNA: ácido nucléico que desempenha várias funções, incluindo dirigir os estágios intermediários da síntese de proteínas.
• Nucleotídeos: moléculas orgânicas que, juntas, dão origem às cadeias de DNA e RNA dos seres vivos.
• Códon ou tripleto: a cada 3 aminoácidos que formam o RNA formam um códon, ou seja, um tripleto de informação genética.
• Aminoácido: moléculas orgânicas que, em uma determinada ordem, dão origem às proteínas. 20 aminoácidos são codificados no código genético.

As bases do código genético

Assim que tivermos clareza sobre esses termos básicos, é hora de explorarmos as principais características do código genético, estabelecido por Crick e seus colegas. Estes são os seguintes:

• O código é organizado em tripletos ou códons: cada três nucleotídeos (códon ou tripleto) codifica um aminoácido.
• O código genético é degenerado: há mais trigêmeos ou códons do que aminoácidos. Isso significa que um aminoácido é geralmente codificado por mais de um tripleto.
• O código genético não se sobrepõe: um nucleotídeo pertence apenas a um único tripleto. Ou seja, um nucleotídeo específico não está em dois códons ao mesmo tempo.
• A leitura é "sem vírgulas": não queremos incorrer em terminologia muito complexa, por isso diremos que não há "espaços" entre os códons.
• O código genético nuclear é universal: o mesmo trio em diferentes espécies codifica o mesmo aminoácido.

Desvendando o código genético

Já temos as bases terminológicas e os pilares teóricos. Agora é hora de colocá-los em prática. Em primeiro lugar, vamos dizer-lhe que Cada nucleotídeo recebe um nome baseado em uma letra, que é condicionado pela base nitrogenada que apresenta.. As bases nitrogenadas são as seguintes: adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) e uracila (U). Adenina, citosina e guanina são universais, enquanto a timina é exclusiva do DNA e o uracil é exclusivo do RNA. Se você vir isso, o que você acha que significa?:

CCT

CCU

É hora de recuperar os termos descritos acima. O CCT faz parte de uma cadeia de DNA, ou seja, três nucleotídeos diferentes: um com a base da citosina, outro com a base da citosina e outro com a base da timina. No segundo caso de letras em negrito estamos na frente de um códon, já que é a informação genética do DNA “taducidado” (portanto, há um uracil onde antes havia uma timina) em uma cadeia de RNA.

Assim, podemos afirmar que CCU é um códon que codifica o aminoácido prolina. Como já dissemos, o código genético é degenerado. Assim, o aminoácido prolina também é codificado por outros códons com diferentes nucleotídeos: CCC, CCA, CCG. Portanto, o aminoácido prolina é codificado por um total de 4 códons ou tripletos.

Deve-se notar que não é que os 4 códons sejam necessários para codificar o aminoácido, mas que qualquer um deles é válido. Em geral, aminoácidos essenciais são codificados por 2,3,4 ou 6 códons diferentes, exceto metionina e triptofano que só respondem a um cada.

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Por que tanta complexidade?

Vamos fazer cálculos. Se cada códon fosse codificado por apenas um nucleotídeo, apenas 4 aminoácidos diferentes poderiam ser formados. Isso tornaria a síntese de proteínas um processo impossível, uma vez que, em geral, cada proteína é composta por cerca de 100-300 aminoácidos. Existem apenas 20 aminoácidos incluídos no código genético, mas eles podem ser arranjados de maneiras diferentes ao longo da "linha de montagem" para dar origem às diferentes proteínas presentes em nossos tecidos.

Por outro lado, se cada códon fosse composto por dois nucleotídeos, o número total de "diplets" possíveis seria 16. Ainda estamos longe da meta. Agora, se cada códon fosse composto de três nucleotídeos (como é o caso), o número de permutações possíveis aumentaria para 64. Levando em consideração que existem 20 aminoácidos essenciais, com 64 códons é possível codificar cada um deles e, ainda por cima, oferecer diferentes variações em cada caso.

Um visual aplicado

Estamos ficando sem espaço, mas é muito complexo concentrar tanta informação em poucas linhas. Siga-nos no diagrama a seguir, pois prometemos a você que fechar todo esse conglomerado terminológico é muito mais fácil do que parece:

CCT (DNA) → CCU (RNA) → Prolina (ribossomo)

Este pequeno diagrama expressa o seguinte: o DNA celular contém os 3 nucleotídeos CCT, mas não pode “expressar” a informação genética, pois está isolado da maquinaria celular em seu núcleo.. Portanto, a enzima RNA polimerase é responsável pela TRANSCRIÇÃO (processo conhecido como transcrição) dos nucleotídeos do DNA em nucleotídeos do RNA, que formarão o RNA mensageiro.

Agora temos o códon CCU no RNA mensageiro, que vai viajar para fora do núcleo através de seus poros até o citosol, onde os ribossomos estão localizados. Em resumo, podemos dizer que o RNA mensageiro dá essa informação ao ribossomo, que "entende" que o aminoácido prolina deve ser adicionado à sequência de aminoácidos já construída para dar origem a uma proteína específica.

Como já dissemos, uma proteína é composta por cerca de 100-300 aminoácidos. Assim, qualquer proteína formada a partir da ordem de 300 aminoácidos será codificada por um total de 900 tripletos (300x3) ou, se preferir, por 2.700 nucleotídeos (300x3x3). Agora, imagine cada uma das letras em cada um dos 2.700 nucleotídeos, algo como: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) É esse arranjo, esse conglomerado de letras, que realmente é o Código genético. Mais fácil do que parecia à primeira vista, certo?

Retomar

Se você perguntar a qualquer biólogo interessado em biologia molecular sobre o código genético, certamente terá uma conversa de 4 a 5 horas. É verdadeiramente fascinante saber que o segredo da vida, por mais irreal que pareça, está contido numa sucessão específica de "letras".

Assim pois, o genoma de qualquer ser vivo pode ser mapeado com essas 4 letras. Por exemplo, de acordo com o projeto genoma humano, toda a informação genética de nossa espécie é composta por 3.000 milhões pares de bases (nucleotídeos), que são encontrados nos 23 pares de cromossomos dentro do núcleo de todos os nossos células. Claro, não importa quão diferentes sejam os seres vivos, todos nós temos uma “linguagem” comum.

Referências bibliográficas:

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• Asimov, I., & de la Fuente, A. M. (1982). O código genético (No. Sirsi) i9789688561034). Plaza e Janés.
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• É oficial: existem 42 milhões de moléculas de proteína em cada célula, europapress.com. Recuperado de: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Lee, T. F. (1994). O Projeto Genoma Humano: quebrando o código genético da vida (No. Sirsi) i9788474325072).