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10: Bioquímica do Genoma

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    Os filhos herdam algumas características de cada pai. Os irmãos geralmente são parecidos entre si, mas não exatamente iguais, exceto no caso de gêmeos idênticos. Como podemos explicar esses fenômenos? As respostas estão na hereditariedade (a transmissão de características de uma geração para a outra) e na genética (a ciência da hereditariedade). Como os humanos se reproduzem sexualmente, 50% dos genes de uma criança vêm do óvulo da mãe e os 50% restantes do espermatozóide do pai. O espermatozóide e o óvulo são formados através do processo de meiose, onde ocorre a recombinação do DNA. Portanto, não há um padrão previsível de quais 50% vêm de qual pai. Assim, os irmãos têm apenas alguns genes e suas características associadas em comum. Gêmeos idênticos são a exceção, porque são geneticamente idênticos.

    As diferenças genéticas entre micróbios relacionados também ditam muitas diferenças bioquímicas e de virulência observadas. Por exemplo, algumas cepas da bactéria Escherichia coli são membros inofensivos da microbiota normal no trato gastrointestinal humano. Outras cepas da mesma espécie têm genes que lhes dão a capacidade de causar doenças. Nas bactérias, esses genes não são herdados por meio da reprodução sexual, como nos humanos. Freqüentemente, eles são transferidos por meio de plasmídeos, pequenos pedaços circulares de DNA de fita dupla que podem ser trocados entre procariontes.

    Foto de gêmeos. Micrografia de célula oval com muitas projeções.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Os irmãos de uma família compartilham alguns genes entre si e com cada um dos pais. Gêmeos idênticos, no entanto, são geneticamente idênticos. Bactérias como a Escherichia coli podem adquirir genes que codificam fatores de virulência, convertendo-os em cepas patogênicas, como essa E. coli uropatogênica. (Crédito à esquerda: gêmeos do Exército, Myrtle Beach, S.C/Exército dos EUA; Domínio Público; direito de crédito: modificação do trabalho da Sociedade Americana de Microbiologia)

    • 10.1: Usando a microbiologia para descobrir os segredos da vida
      O DNA foi descoberto e caracterizado muito antes de seu papel na hereditariedade ser compreendido. Os microbiologistas desempenharam um papel significativo na demonstração de que o DNA é a informação hereditária encontrada nas células. Nas décadas de 1850 e 1860, Gregor Mendel experimentou ervilhas de jardim verdadeiras para demonstrar a herdabilidade de características observáveis específicas. Em 1869, Friedrich Miescher isolou e purificou um composto rico em fósforo dos núcleos dos glóbulos brancos; ele chamou o composto de nucleína.
    • 10.2: Estrutura e função do DNA
      Os ácidos nucléicos são compostos por nucleotídeos, cada um contendo um açúcar pentose, um grupo fosfato e uma base nitrogenada. Os desoxirribonucleotídeos no DNA contêm desoxirribose como açúcar pentose. O DNA contém as pirimidinas citosina e timina e as purinas adenina e guanina. Os nucleotídeos estão ligados entre si por ligações fosfodiéster entre o grupo 5fosfato de um nucleotídeo e o grupo 3hidroxila de outro.
    • 10.3: Estrutura e função do RNA
      O ácido ribonucleico (RNA) é tipicamente de fita simples e contém ribose como açúcar pentose e a pirimidina uracil em vez de timina. Uma fita de RNA pode passar por um emparelhamento significativo de bases intramoleculares para assumir uma estrutura tridimensional. Existem três tipos principais de RNA, todos envolvidos na síntese de proteínas. O RNA mensageiro (mRNA) serve como intermediário entre o DNA e a síntese de produtos proteicos durante a tradução.
    • 10.4: A estrutura e função dos genomas celulares
      Todo o conteúdo genético de uma célula é seu genoma. Os genes codificam proteínas, ou moléculas de RNA estáveis, cada uma das quais desempenha uma função específica na célula. Embora o genótipo que uma célula possui permaneça constante, a expressão dos genes depende das condições ambientais. Um fenótipo é a característica observável de uma célula (ou organismo) em um determinado momento e resulta do complemento de genes atualmente em uso.
    • 10.E: Bioquímica do Genoma (Exercícios)

    Miniatura: no laboratório, a dupla hélice pode ser desnaturada em DNA de fita simples por meio da exposição ao calor ou a produtos químicos e, em seguida, renaturada por meio do resfriamento ou remoção de desnaturantes químicos para permitir que as fitas de DNA sejam recozidas. (crédito: modificação da obra de Hernández-Lemus E, Nicasio-Collazo LA, Castañeda-Priego R)