Transmissão das características genéticas O papel do DNA

Proteínas ou DNA, quais as moléculas responsáveis pelas características hereditárias? As proteínas são macromoléculas com grande especificidade e apresentam grande diversidade química. O DNA parece ser uma molécula muito simples para poder ser responsável pela transmissão das características hereditárias.

Experiências-chave que permitiram determinar o papel do DNA na transmissão das características hereditárias: - Experiência de Griffith - Trabalhos de Avery e colaboradores - Experiências de Hershey e Chase

Observações de Griffith (1928) Griffith trabalhou com bactérias causadoras de pneumonia – Streptococcus pneumoniae. Observando-as ao microscópio, verificou que existiam duas estirpes:bactérias tipo S e bactérias tipo R. As suas investigações tinham como principal objectivo, desenvolver uma vacina contra a pneumonia.

Discussão: 1- Como interpretas os resultados obtidos nos lotes A, B e C? No lote A, o rato, ao ser injectado com as bactérias vivas do tipo S, contrai a pneumonia e morre visto estas bactérias resistiram à fagocitose por parte dos glóbulos brancos. No lote B, o rato ao ser injectado com as bactérias do tipo R, não contrai a doença pois estas bactérias não são patogénicas (são inofensivas). No lote C, o rato ao ser injectado com bactérias tipo S mortas, não contrai a doença porque estando as bactérias mortas, tornam-se inofensivas ou seja não patogénicas.

Comenta esta afirmação, tendo como base os trabalhos de Griffith. 2- Procura explicar o surgimento de bactérias vivas do tipo S, no sangue dos ratos do lote D. Uma possível explicação para este resultado é que alguma informação passou das bactérias lisas mortas pelo calor para as bactérias rugosas vivas. Essa informação permitiu às bactérias rugosas produzir polissacarídeos da cápsula e deste modo tornarem-se patogénicas. 3- Por vezes, as pesquisas efectuadas não respondem à questão original, dirigindo a pesquisa para outros campos de interesse. Comenta esta afirmação, tendo como base os trabalhos de Griffith. As pesquisas de Griffith visavam descobrir uma vacina para combater a pneumonia e não, fazer um estudo sobre a transmissão das características hereditárias. No entanto, os resultados obtidos encaminharam as pesquisas seguintes no sentido de saber como se efectuava essa transmissão.

Qual o “princípio transformante”? Facto: Bactérias tipo R não patogénicas transformam-se em bactérias tipo S patogénicas. Griffith não soube qual a razão desta transformação. Hipótese: As células tipo S possuem uma substância química que ao libertar-se pelo aquecimento, penetra nas células tipo R, transformando-as. - O facto deste “princípio transformante” ser transmitido às gerações seguintes, levou a admitir que estaria associado ao material hereditário. Qual o “princípio transformante”?

Experiências de Avery, MacLeod e MacCarthy (1944)

Discussão: 1- Qual era o objectivo de Avery e seus colaboradores ao isolarem os constituintes das bactérias de tipo S? Determinar qual a substância química (princípio transformante) responsável pela transformação de bactérias R inofensivas em bactérias de tipo S patogénicas. 2- Em qual dos lotes o “princípio transformante” se mantêm activo? No lote IV

3- A adição, ao tubo que contém DNA, de uma enzima que hidrolise este ácido nucleico (DNAase) permite a sobrevivência do rato. Em que medida este resultado mostra que é o DNA o suporte da informação genética? Apenas no lote IV, onde foi adicionado DNA, ocorreu a morte do rato. No entanto, se for adicionada uma enzima responsável pela destruição da molécula de DNA (hidrólise de DNA), o rato sobrevive pois, o DNA não se encontra funcional. Então, podemos considerar que é esta molécula a responsável pela transformação ocorrida nas bactérias. 4- Procura interpretar os resultados das experiências de Griffith, com base nas observações de Avery. Ao juntar bactérias do tipo S mortas a bactérias do tipo R vivas, fragmentos de DNA das bactérias do tipo S penetram nas bactérias de tipo R e integram-se no seu DNA passando assim, a informação para a elaboração de cápsula, passando as bactérias a serem patogénicas, causando a morte dos ratos.

“ O trabalho de Avery e colaboradores (…) foi um marco no estabelecimento de que o DNA é o material genético das células. Entretanto, teve um impacto muito pequeno na época por duas razões. Primeira, a maioria dos cientistas não acreditava que o DNA fosse quimicamente complexo o suficiente para ser o material genético, especialmente quando comparado com a grande complexidade química das proteínas. Segunda, e talvez a mais importante, ainda não era óbvio que as bactérias possuíam genes; a genética bacteriana ainda estava para ser elucidada.” In Vida- A Ciência da Biologia, Purves e outros Discussão: 1- Considerando o texto anterior, faz um breve comentário sobre a construção do conhecimento científico. Muitas vezes determinadas descobertas, esbarram com ideias preconcebidas sobre o assunto, neste caso acreditava-se que a transmissão das características hereditárias tinha que ser feita através de moléculas altamente complexas como as proteínas. A aceitação de determinadas hipóteses pode ainda ser posta em causa devido à falta de conhecimento científico sobre o assunto o que também se verificou neste caso pois ainda não havia conhecimento suficiente sobre genética. Esta falta de conhecimento pode estar aliada à falta de tecnologia necessária para efectuar as investigações.

Experiências de Hershey e Chase (1952) Hershey e Chase trabalharam com vírus que infectam bactérias – bacteriófagos.

Nas suas experiências, Hershey e Chase, isolaram dois lotes de bacteriófagos marcados radioactivamente.

Discussão: 1- Qual o objectivo de Hershey e Chase ao marcarem radioactivamente as proteínas da cápsula do bacteriófago do lote 1 e o DNA do bacteriófago do lote 2? Para poderem identificar essas moléculas e seguirem o seu percurso dentro ou fora da célula. 2- Como explicas que novos vírus não apresentem proteínas marcadas radioactivamente nas suas cápsulas? As proteínas marcadas radioactivamente não entraram na célula bacteriana. As proteínas constituintes das cápsulas dos novos vírus foram sintetizadas no interior da célula bacteriana, utilizando os aminoácidos da bactéria e, esses não estavam marcados radioactivamente.

3- Em que medida permitem os dados desta experiência deduzir que é o DNA viral que controla os processos celulares da bactéria? Os resultados da experiência de Herschey e Chase mostraram que, embora dentro da bactéria só tenha penetrado o DNA do vírus e não as proteínas, esse DNA contém toda a informação necessária para a síntese do DNA e proteínas dos novos vírus, o que reforça a hipótese de que é o DNA, e não as proteínas, o material genético e como tal é ele que controla os processo celulares da bactéria.

Bibliografia: Matias, O. e Martins, P. (2004) – Biologia 11º ano, 1ª ed., Areal Editores, Porto Pedrosa, C. e outros, (2000) – Ciências da Terra e da Vida – da Célula ao Universo 11º ano, 1ª ed., Texto Editora, Lisboa Purves, W. K., e outros, (2006) – Vida – A Ciência da Biologia Vol. I, 2ª ed., Artmed, S. Paulo Silva, A. D. e outros, (2000) – Ciências da Terra e da Vida – Terra Universo de Vida – 1ª parte Biologia 11º ano, 1ª ed., Porto Editora, Porto Manuela Gomes Ano Lectivo 2008/2009