Atividade Revisora do DNA

Atividade Revisora do DNA


Na natureza existem formas alternativas das quatro bases nitrogenadas que formam o DNA, chamadas formas tautoméricas (formas isoméricas de compostos orgânicos). A freqüência com que estas bases ocorrem é baixa, porém muitas ordens de grandeza acima da freqüência de erros admissíveis no DNA (lembre-se que a adição de uma base errada na seqüência de um gene é uma mutação, que pode ter conseqüências importantes para o portador do gene mutante).
Cada vez que uma dessas bases tautoméricas é empregada, provoca um erro de pareamento. Se ela não for retirada antes da próxima replicação, uma mutação será introduzida no DNA. Por isso, as DNA polimerases (I, II e III, em Escherichia coli e muitos outros procariotos, a e b em eucariotos) têm a capacidade de rever, imediatamente após a adição, se o pareamento da base adicionada com a base da fita molde foi correto.
Qualquer erro de pareamento é refletido pela alteração na estrutura da dupla hélice. Esta alteração deve fluir por um canal iônico da própria DNA polimerase. Se a hélice estiver alterada a DNA polimerase pára, volta na direção 3’-5’ despolimerizando a cadeia recém sintetizada e, após algumas dezenas ou até centenas de bases, recomeça o trabalho.
Pode parecer um processo pouco econômico, mas lembre-se que a integridade da informação genética está em jogo e, portanto, a preservação das características e funções de todas as células de uma mesma espécie.
Outra enzima comum e essencial no processo é a DNA ligase (polinucleotídeo ligase) que liga os nucleotídeos após a correção feita pela DNA polimerase I.

Postagem publicada no Blog Biorritmo (www.profjabiorritmo.blogspot.com)

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8 comentários

  • Eli Vieira 13 de novembro de 2010  

    Obrigado pela contribuição, José.

    A evolução acontece apenas quando existem mutações, mas se a taxa de mutações for alta demais, como por exemplo em condições de estresse químico – radicais livres, elementos intercalantes, altas temperaturas – os organismos mudam demais, ficando inviáveis e destruindo a ordem que a evolução levou muito tempo para construir.

    Por isso, mecanismos de reparação da cópia do DNA, como o embutido nas enzimas que copiam o DNA e descrito por você, surgiram na evolução. A própria evolutibilidade evolui.

    Faltou dizer que as duas fitas do DNA têm um sentido quimicamente definido como 5′ -> 3′, sendo estes números correspondentes à posição dos átomos nos anéis de carbono e nitrogênio que formam os blocos construtores das duas fitas. A cópia de uma nova fita do DNA com base na fita complementar é feita sempre no sentido 5′->3′, por isso o texto do post fala sobre o reparo da polimerase (chamado de “proofreading”) “voltar” na direção 3′-5′.

    Abraço,
    Eli

  • Anônimo 13 de novembro de 2010  

    Obrigado pela contribuição, José.

    A evolução acontece apenas quando existem mutações, mas se a taxa de mutações for alta demais, como por exemplo em condições de estresse químico – radicais livres, elementos intercalantes, altas temperaturas – os organismos mudam demais, ficando inviáveis e destruindo a ordem que a evolução levou muito tempo para construir.

    Por isso, mecanismos de reparação da cópia do DNA, como o embutido nas enzimas que copiam o DNA e descrito por você, surgiram na evolução. A própria evolutibilidade evolui.

    Faltou dizer que as duas fitas do DNA têm um sentido quimicamente definido como 5′ -> 3′, sendo estes números correspondentes à posição dos átomos nos anéis de carbono e nitrogênio que formam os blocos construtores das duas fitas. A cópia de uma nova fita do DNA com base na fita complementar é feita sempre no sentido 5′->3′, por isso o texto do post fala sobre o reparo da polimerase (chamado de “proofreading”) “voltar” na direção 3′-5′.

    Abraço,
    Eli

  • Cícero R. P. 18 de dezembro de 2013  

    Caro Rodrigo,
    Grato pelas explicações, apesar de um tanto prolixa – pela sua visão como biólogo evolucionista – desejo explanar minha visão:

    o objetivo de experimentos nesta área é explorar em que condições a multicelularidade pode evoluir e foi isso que eles fizeram, mostrando que frente a pressões de seleção específicas… as condições empregadas no estudo não são tão incomuns assim, excetuando o ponto específico da seleção por velocidade de sedimentação (mas como disse, a predação é um tipo de condição ambiental bem comum), além de existirem várias linhagens que evoluíram a multicelularidade de maneira independente, como vários estudos comparativos e filogenéticos mostram que é outra evidências muito importante e que é independente desses estudos experimentais, portanto, você está claramente errado neste ponto.

    O experimento teve todos os facilitadores e aparatos necessários para a mitose pluricelular, ainda que encontremos tais condições favoráveis na natureza como vc alega, tal experiência não provou uma suposta macroevolução de um organismo diferenciado, mas apenas reprodução e agregados em CÓPIAS deste mesmo organismo, como o estudo mesmo atesta:

    “Esses agregados multicelulares reproduzem-se, como observado por Ratcliff e Travisano, partindo-se ativamente, liberando células individuais móveis que passam a ser multiplicar formado novos agregados multicelulares”.

    mas este é completo desvio do assunto do post, pois a origem da vida é um problema separado da evolução dos seres vivos que envolve um trabalho multidisciplinar e mais incerta, ainda embora obviamente correlacionado. É sempre estranho esta mudança de foco, saindo do caso bem claro dos modelos de evolução experimental de organismos vivos, para a origem da vida.

    Por que seria desvio? não foram os 1º seres a surgir os unicelulares? como o da experiência? não estaria no pré-cambriano a origem da vida na forma unicelular? creio que a comparação é válida, pois seria desta origem primitiva a causa de toda a vida posterior.

    são os criacionistas tradicionais e adeptos do Design Inteligente, além do fato que os cientistas não afirmam que os processos e mecanismos por trás da origem da vida sejam frutos do encontro fortuito do compostos. Isso é ridículo, sendo apenas uma caricatura da pesquisa científica nesta área. Os cientistas postulam processos naturais e os investigam através de métodos experimentais, estudos geofísicos e geoquímicos, modelagem computacional etc.

    Processos e mecanismos naturais, demandariam um legislador, planejador, ordenador, direcionador, mentenedor dos compostos químicos pra formação da primeira vida, mas isto vc não aceitaria, certo?

    Elementos químicos não tem vida em si mesmos, mas como saberiam se organizar para formar uma já complexa célula? por acidentes do acaso às cegas então?
    Mas sabemos que a abiogênese por geração espontânea já foi refutada pelos trabalhos de Pasteur.
    Digamos, que mesmo que a sorte ajudasse o acaso em extremo (não aleatório??) formando o RNA e até o DNA (que requer organização e informação inteligente).
    Fica a pergunta: e as outras unidades, estruturas, organelas e enzimas da célula?? E por que e como ela se duplicaria, Quem ordenaria tal função?

    Isso exigiria outra série totalmente distinta de condições. E qual mecanismo seria capaz de captar energia para fazer todo esse trabalho de selecionar aminoácidos e determinar qual deles construirá cada gene da célula, processos esses, que não admitiriam erros sob pena do organismo nem existir!

    Supondo que haveria energia; os únicos sistemas que podem captar energia para fazer esse trabalho são ou vivos ou inteligentes.

    Ainda assim, digamos que fosse produzido uma célula que é uma verdadeira mega-cidade altamente organizada e complexa (em escala micro).
    Como este organismo ou até esta espécie se fosse reproduzir; iria sobreviver só; visto que na natureza as espécies se interagem entre si para sobrevivência?
    Vários cientistas admitem as lacunas nessa área e posterior evolução. Ex.:

    “Temos que admitir que atualmente não existe nenhuma explicação darwiniana em torno da evolução de qualquer sistema bioquímico ou celular – apenas uma variedade de especulações esperançosas.”
    (Harold, Franklin M. (Prof. Emeritus Biochemistry, Colorado State University) The way of the cell: molecules, organisms and the order of life, Oxford University Press, New York, 2001, p. 205.)

    A terra era estéril apenas no sentido que ainda não existiam seres vivos, mas isso não quer dizer que não existiam condições propícias ao surgimento e evolução dos primeiros sistemas autorreplicantes e sua evolução nas primeiras células. As radiações UV por exemplo, além de não necessariamente impedirem a vida (como é obvio ao olharmos a nossa volta) podem ter sido uma fonte importante de energia nas reações originais de formação de moléculas orgânicas, além de poderem ter contribuído como agentes seletores de certos tipos de moléculas precursoras dos nucleotídeos,

    A radiação ultravioleta e a radiação cósmica seriam graves fatores impeditivos das reações químicas vitais à formação de vida. Hoje elas não nos atingem com 100% graças ao campo magnético e a camada de ozônio. Ainda assim, os cânceres de pele são bons exemplos de se poder maléfico.
    Além disso, a presença de oxigênio molecular impediriam as reações químicas das quais os modelos Urey-Miller dependeriam, oxidando e destruindo as diversas reações necessárias tanto para os unicelulares como posteriomente para os multicelulares.
    E não temos como determinar exatamente a quantidade de oxigênio naquela atmosfera primitiva hostil, e muito menos a camada de ozônio – nosso escudo.

    A lama, a qual você menciona (argilas mais especificamente como, por exemplo, são as argilas de montogomeronita), além do papel protetor contra UV, tem também propriedades catalíticas e podem ajudar a ordenar moléculas em processo de polimerização. Além disso, provavelmente existiam alguns complexos organometálicos que poderiam proporcionar catálise e estabilização de compostos orgânicos maiores, sem falar nas moléculas orgânicas, como certos açúcares e aminoácidos, além de compostos minerais (como fósforo, enxofre e ferro) expelidos por fontes geotérmicas que, além de proporcionarem materiais e energia através da formação de gradientes térmicos e químicos, através de suas superfícies e poros serviriam como fonte de catálise, acumulação e ordenação de reações cada vez mais complexas…

    Essa é a esperança, crença e interpretação da fé naturalista – onde vc já admite compostos e moléculas orgânicas já formadas??? – que reações e mais reações, sem nenhuma evidência empírica científica, tenham gerado compostos e organismos cada vez mais complexos; e tudo isso através de processos naturais aleatórios sem direção, sem ordem, sem intenção e sem inteligência de nenhum Criador/Ordenador/Mantenedor.
    Isso é pura especulação e gigantesca fé dos crentes naturalistas.

    Estes experimentos mostram como uma grande reestruturação dos ‘planos corporais’ dos seres vivos, isto é, a passagem da uni para a multicelularidade, a evolução do ciclo uni/pluri celular e, como disse, a diferenciação celular – todos processos associados a uma grande transição macroevolutiva – teriam acontecido.

    Mas que ‘grande transição macroevolutiva’ é essa??? o organismo continuou a ser o mesmo organismo – apenas separado ou agregado.
    Ora, para formação de organismos complexos multicelulares distintos exige-se um aumento e organização na informação genética da forma de vida.
    Mas segundo o que a ciência tem mostrado, tais processos e informações deixados ao léu por forças não intencionais, não dirigidas, não ordenadas, não inteligentes tendem a dissipar-se e desordenarem-se cfe. a aplicação da 2ª Lei da Termodinâmica. O caos seria a regra e não a evolução/adaptação/melhoramento/ordem.

    Não.! Veríamos a mudança na complexidade do organismos e em sua organização de uni para multicelular e portanto o surgimento de um novo nivel da organização biológica. O problema da especiação perto disso é trivial em demanda, como vários estudos mostram a divergência genética das subpopulações das populações ancestrais, com o tempo resultando no acumulo de diferenças genéticas e fenotípicas e eventualmente isolamento reprodutivo…
    é apenas com o tempo que, a medida que novos eventos de especiação vão ocorrendo e os descendentes desses processos divergem mais e mais é que os clados adquirem seu status mais estável, que é que chamamos de ‘grupos copa’ em contraste com os grupos tronco que marcam as etapas iniciais de divergência. Esse tipo de confusão que você demonstra só faz sentido partindo do pressuposto errôneo e completamente caricato de que os grandes grupos, durante a evolução, surgem exatamente com as características modernas,…

    Veja, eu não nego a “especiação” – formação de novas espécies – pela seleção natural, mas isso não passa de recombinação de material genético (adaptação) e não criação de algo novo/diferente com aumento de infomação genética (macroevolução vertical).
    A especiação não produzirá estruturas biológicas radicalmente distintas, resultando num animal totalmente diferente – algo que é necessário para que a evolução moléculas-unicelular-peixes-mamíferos-homem seja cientificamente válida – mas sim uma variabilidade única e abragente no fenótipo que constitui as espécies animais específicas dentro do mesmo Gênero, Família, Ordem na escala taxonômica.

    Não há qualquer evidência empírica duma acumulação de modificações graduais gerar uma forma de vida fundamentalmente distinta dos progenitores. Ou seja, os animais adaptam-se, modificam-se, cruzam-se, mas nunca deixam de ser do mesmo tipo básico original.
    Mas adoram falar que ADAPTAÇÃO pela seleção natural, seria evolução!… Como nos famosos casos da Drosophila e E.Coli , sendo perfeitamente possível qualquer ser se adaptar,… mas as moscas continuam e sempre serão moscas e as bactérias continuam e sempre serão bactérias… Tentilhões continuam tentilhões.
    A seleção natural pode ser capaz de explicar a sobrevivência de uma espécie, mas não consegue explicar o SURGIMENTO de uma NOVA espécie em NOVAS escalas taxonômicas verticais dos seres vivos.

    Segundo crença evolucionista, não só o homem como TODOS os seres vivos “vieram” de um suposto ser (não observado ou comprovado) INFERIOR a uma ameba.
    Adiciona-se o famoso refrão: “durante milhões de anos…” para proporcionar este milagre, assim como os supostos/imaginários seres transicionais no processo, não mudará o fato de que TODOS evolucionistas possuem a fé de que o homem um dia foi peixe (ou para piorar, foram “amebas”).

    Me desculpe… mas é somente a formidável e descomunal fé dos crentes naturalistas darwinistas para acreditar que bactérias evoluíram para peixes e depois viraram girafas, camelos e GENTE! ou que répteis/dinossauros evoluíram para passarinhos, e que animais terrestres evoluíram para baleias!

    O fato de cada vez mais pessoas negarem a evolução, tanto no meio científico como social, deve-se ao conceito errado, ilógico e irracional de tal disparate.
    Não vemos pessoas afirmarem tipo: “eu realmente acredito na teoria da evolução e insisto que eu vim dum peixe.” Isso seria um assassinato da lógica, razão e coerência, mas insistem (por serem maioria no meio acadêmico) em tentarem convencer as pessoas de algo que é totalmente nonsense, ridículo e claramente errado. A maior parte das pessoas não é suficientemente crédula para acreditar que vieram dum peixe.

    Lembre-se da extrema velocidade em que isso ocorreu. Mesmo sabendo que em ambientes naturais isso seriam menos comum e demoraria mais tempo, fica claro que é perfeitamente viável e, o mais importante, os processos envolvidos predisporiam as linhagens futuras e evoluírem ainda maior complexidade por causa de segregação genética e clonalidade associada a reprodução por propágulos unicelulares. Não perceber estes avanços, mostra como sua compreensão da questão está equivocada.

    Não há evidências observáveis na natureza. É sua interpretação, sua crença.

    …Isso é assim por que, mesmo que Deus ou um deus tenha, de alguma forma, sido responsável pela origem de nosso universo, planeta e pela vida, de uma perspectiva científica, o que interessa são os mecanismos e circunstâncias em que isso se deu e que podem ser estudados e esmiuçados com cuidado, de maneira metódica e a partir de evidências empíricas pelos seres humanos, ou seja, os processos e mecanismos naturais. Esta postura não nega a possibilidade da existência de entidades sobrenaturais e nem de domínios transcendentes, mas admite que seu poder explicativo é problemático, pelo menos, caso não operacionalizemos tais seres e domínios de modo que possamos os investigar de maneira mais direta e metódica, o que entra em outras questões filosóficas e teológicas que mostram-se improdutivas e não passíveis do tipo de acordo que seria necessário para investigar tais seres e domínios…

    Exato, concordo. Pela ‘perspectiva científica’ é impossível tal análise.
    O método científico estuda as leis naturais; e estas são eventos repetíveis, regulares, previsíveis. Contudo, a detecção direta de Deus e seus eventos milagrosos sobrenaturais (como origem do universo e da vida) são eventos singulares, extraordinários, especiais, imprevisíveis que fogem aos instrumentos e metodologia científica tradicional limitada e falha que estuda a natureza e seus fenômenos naturalmente causados.

    Mas nos caso da ciência das origens; assim como a história do nosso planeta; todos os cientistas acreditam que a origem do universo e origem da vida são eventos singulares, especiais, não-repetíveis, extraordinários.
    Não somente a origem de matéria, energia, espaço e tempo e suas leis de forma finamente ajustada e mantida desde o início do universo, assim como pela analogia, cientistas aprenderam que certos níveis de complexidade específica originam-se apenas em seres inteligentes.
    Acharíamos estranho e insensato se um professor de biologia dissesse que foi uma causa natural para as faces esculpidas (dos presidentes) no monte Rushmore.

    Assim, é errado supor que leis naturais e o domínio da lei científica é sobre todo e qualquer evento, mas apenas sobre eventos regulares, normais, previsíveis intra-universo e não de TODOS os eventos possíveis, estando Deus na esfera metafísica transcendental extra-universo.

    Saudações,
    boas festas pra ti, paz e que o Senhor te abençoe…

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