Genes

Explicamos o que são os genes, como funcionam, como se estruturam e como se classificam. Manipulação genética e mutações.

O que são genes?

Em biologia, os genes são conhecidos como a menor unidade de informação genética contida no DNA de um ser vivo. Todos os genes juntos formam o genoma, ou seja, a informação genética da espécie.

Cada gene é uma unidade molecular que codifica um produto funcional específico, como uma proteína. Ao mesmo tempo, é responsável por transmitir essas informações aos descendentes do organismo, ou seja, aquele é responsável pela herança.

os genes são encontrados dentro dos cromossomos (que por sua vez fazem a vida no núcleo de nossas células). Cada gene ocupa uma posição específica, chamada localao longo da gigantesca cadeia sequencial que compõe o DNA.

Visto de outra forma, um gene nada mais é do que um pequeno segmento de DNA, que se encontra dentro do cromossomo, sempre localizado no mesmo lugar, pois geralmente ocorrem em pares pareados (conhecidos como alelos). Isso significa que para cada gene específico existe outro alelouma cópia.

Este último é muito importante na hereditariedade, pois alguns traços físicos ou fisiológicos podem ser dominantes (tendem a se manifestar) ou recessivos (não tendem a se manifestar). Os primeiros são tão poderosos que um gene dos dois alelos é suficiente para se manifestar, enquanto os últimos exigem que os dois alelos sejam idênticos para se manifestar.

No entanto, a informação genética recessiva pode ser herdada, pois uma pessoa que não apresenta um gene específico ainda pode transmiti-la aos seus descendentes. É o que acontece quando alguém de olhos escuros tem um filho de olhos claros, geralmente como um dos avós.

Como será visto, a informação contida nos genes pode determinar muitos de nossos traços físicoscomo altura, cor do cabelo, etc. Mas também pode causar doenças ou defeitos congênitos, como a trissomia do cromossomo 21 ou a síndrome de Down.

Pode ajudar você: Teoria cromossômica da herança

história dos genes

O pai do conceito de hereditariedade foi o naturalista e monge austro-húngaro Gregor Johann Mendel. (1822-1884), que determinou em seus estudos que havia um conjunto de traços específicos que poderiam ser herdados de uma geração para outra.

Seu aparecimento dependia do que ele chamava de “fatores” e do que hoje conhecemos como genes. Mendel supôs que esses fatores estivessem ordenados linearmente nos cromossomos das células, que ainda não haviam sido estudados a fundo.

Porém, em 1950 foi descoberta a forma e a estrutura do DNA, em sua famosa dupla hélice. Assim, surgiu a ideia de que esses fatores, agora chamados de “genes”, nada mais eram do que um fragmento codificador da sequência de DNA, cujo resultado era a síntese de um polipeptídeo específico, ou seja, um fragmento de uma proteína.

A genética nasceu com essa descoberta. e são dados os primeiros passos para o conhecimento e manipulação do código genético.

Como funcionam os genes?

Os genes funcionam como um molde ou um padrão (de acordo com o código genético), que determina o tipo de moléculas e o local para onde devem ir, a fim de compor uma macromolécula dotada de funções específicas dentro do organismo.

Visto desta forma, os genes eles fazem parte dos mecanismos de fabricação da própria vida. É um processo complexo e autorregulado, pois vários segmentos do próprio DNA funcionam como sinais para iniciar, encerrar, aumentar ou silenciar a transcrição do conteúdo gênico.

tipos de genes

Os genes são diferenciados de acordo com seu papel específico na síntese de proteínas, como segue:

• genes estruturais. Aquelas que contêm a informação codificadora, ou seja, aquela que corresponde ao conjunto de aminoácidos para formar uma proteína específica.
• Genes reguladores. Genes que carecem de informação codificadora, mas que cumprem funções reguladoras e ordenadoras, determinando assim o local de início e fim da transcrição genética, ou cumprem papéis específicos durante a mitose e a meiose, ou que denotam o local onde devem ser combinados com enzimas ou outros proteínas durante a síntese.

estrutura de um gene

Os genes são, do ponto de vista molecular, pouco mais do que uma sequência de nucleotídeos que compõem o DNA ou o RNA (adenina, guanina, citosina e timina ou uracilo). Sua ordem específica corresponde a um conjunto específico de aminoácidos, formando assim uma macromolécula com uma função específica (proteínas, por exemplo).

No entanto, os genes são formados por duas partes de diferentes funções, que são:

• éxons. A região do gene que contém o DNA codificador, ou seja, a sequência pontual de bases nitrogenadas que permitem a síntese de uma proteína.
• Introns. A região do gene que contém DNA não codificante, ou seja, não contém instruções para a síntese de proteínas.

Um gene pode ter números diferentes de éxons e íntrons e, em alguns casos, como o DNA de organismos procarióticos (estruturalmente mais simples que o de eucariotos), os genes não possuem íntrons.

mutações genéticas

Durante o processo de transcrição da informação genética do DNA e sua recomposição em uma nova proteína, ou ainda durante as etapas de duplicação e replicação do DNA na reprodução celular, é possível, embora não muito comum, que ocorram erros.

Um aminoácido substitui outro dentro de uma proteína, como consequência, e dependendo do tipo de substituição e onde na macromolécula está localizado o aminoácido substituto, é possível que seja um erro inofensivo, ou que desencadeie doenças, enfermidades ou mesmo benefícios inesperados. A este tipo de erros espontâneos eles são conhecidos como mutações.

mutações Eles ocorrem espontaneamente e desempenham um papel importante na hereditariedade e na evolução.. Uma mutação pode dar a uma espécie uma característica ideal para se adaptar melhor ao seu ambiente, sendo assim favorecida pela seleção natural, ou pelo contrário, pode dar-lhe uma característica desfavorável e levá-la à extinção.

Apenas esses traços positivos se espalham na espécie à medida que o indivíduo favorecido se reproduz mais do que outros, dando origem a uma nova espécie.

genoma

O genoma é o conjunto de todos os genes contidos nos cromossomos, ou seja, a totalidade da informação genética de um indivíduo ou uma espécie determinados.

O genoma é também o genótipo, ou seja, a expressão invisível e hereditária que em grande parte produz os traços físicos e fisiológicos (o fenótipo). A origem deste termo vem da união de “gene” e “cromossomo”.

Nas células diploides (2n), ou seja, nas quais há pares de cromossomos homólogos, o genoma completo do organismo é encontrado em duas cópias completas, enquanto nas células haploides (n) é encontrada apenas uma cópia.

Este último é o caso dos gametas ou células sexuais, que fornecem metade da carga genética de um novo indivíduo, completando-a com a do outro gameta (masculino e feminino) para construir um novo indivíduo geneticamente novo.

Engenharia genética e terapia genética

À medida que mais e mais conhecimento de como os genes funcionam foi adquirido, o genoma de espécies inteiras foi decodificado e ferramentas tecnológicas estão disponíveis para intervir na informação genética.

Atualmente, nascem novas opções biotecnológicas, como a engenharia genética (ou manipulação genética) e a terapia gênica, para citar dois casos famosos.

A engenharia genética persegue a “programação” de organismos vivendo manipulando (adição, exclusão, etc.) de seu código genético. Para isso, utiliza-se a nanotecnologia ou alguns vírus manipulados geneticamente.

Assim, é possível obter espécies animais ou vegetais com fenótipo desejado, em uma versão mais extrema da reprodução seletiva (que fazemos com animais domésticos). Engenharia genética desempenha um papel importante na indústria alimentar, na agricultura, pecuáriaetc

Por sua parte, terapia genética é um método médico de atacar doenças incuráveis como câncer ou hereditária, como a Síndrome de Wiskott-Aldrich. Consiste na inserção de elementos no genoma de um indivíduo, diretamente em suas células ou tecidos.

Por exemplo, no caso dos tumores, genes “suicidas” são introduzidos em células anormais que as levam à autodesintegração, fazendo com que o câncer se mate ao se reproduzir. Essa técnica, no entanto, ainda está em fase experimental e/ou inicial.

Referências

• “Gene” na Wikipédia.
• “Mutação genética” na Wikipedia.
• “O que são genes?” na imagem.
• “Genes” e MedlinePlus.
• “Genes and Chromosomes” no Manual Merck.
• “O que é um gene?” en Genetics Home Reference da US National Library of Medicine.
• “Genes vs. DNA vs. Cromossomos” (vídeo) na Scientific American.
• “Gene (hereditariedade)” na Enciclopédia Britânica.