Os seres vivos são estruturas complexas que necessitam de um plano para direcionar sua construção e funcionamento. O “plano” está contido nos genes, enquanto os blocos construtivos e funcionais são as proteínas. Como a formação das proteínas é determinada pelos genes, dizemos que os genes especificam as proteínas.
Sabemos hoje que os genes apresentam basicamente a mesma organização e o mesmo funcionamento em todos os seres vivos. Atualmente, com o desenvolvimento da genética, somos capazes de identificar um determinado gene e manipulá-lo.
Os genes localizam-se nos cromossomos contidos no interior dos núcleos celulares e são formados por um tipo especial de molécula orgânica denominada ácido desoxirribonucléico (DNA). Tanto as moléculas de DNA como as moléculas de proteínas são formadas por subunidades. No DNA, as subunidades são os nucleotídeos e nas proteínas, os aminoácidos. A sequência de nucleotídeos e de aminoácidos são colineares, isto é, os nucleo-tídeos no DNA estão arranjados em uma ordem correspondente a ordem dos aminoácidos na proteína que ele especifica. A molécula de DNA é formada por duas cadeias complementares de nucleotídeos, espiraladas. Os desoxirribonucleo-tídeos (nucleotídeos do DNA) apresentam um grupo fosfato, um açúcar (desoxirribose) e uma base nitrogenada púrica (adenina e guanina) ou pirimídica (timina e citosina). Os nucleo-tídeos de uma cadeia estão unidos entre si por meio de ligações açúcar-fosfato na parte externa da molécula. Internamente, encontram-se os nucleotídeos, dispostos aos pares e ligados por pontes de hidrogênio, adenina, em uma cadeia pareando com timina em outra cadeia, e guanina, fazendo par com citosina. Os genes, por serem pedaços de DNA, estão estruturados em uma sequência de nucleotídeos. Durante o funcionamento do gene (produção de proteínas), o DNA constrói um outro tipo de ácido nucléico, o RNA, que irá atuar como intermediário entre a informação genética e a síntese protéica. O RNA, como o DNA, também é formado por nucleotídeos, mas apresenta duas diferenças: o esqueleto de açúcar-fosfato contém ribose e a base timina é substituída por uracila, que faz par com a adenina.
Na síntese de proteínas, a primeira etapa é a transcrição, na qual uma das cadeias de regiões específicas do DNA (os genes) serve de molde para a fabricação de RNA mensageiro (RNAm), que será o responsável pela transmissão da informação genética (sequência de nucleotídeos) do núcleo aos ribossomos, onde irá ocorrer a construção da proteína (sequência de aminoácidos).Outros tipos de RNA também são produzidos pelo DNA e atuam nesse processo. Os RNA transportadores (RNAt), cujo aspecto lembra uma folha de trevo, ligam-se por uma extremidade a aminoácidos específicos e na extremidade oposta a trincas de nucleotídeos complementares no RNAm. As trincas de nucleotídeos no RNAm são denominadas códons, ao passo que os RNAt possuem anticódons. Outros RNA ainda são componentes dos ribossomos, os RNA ribossômicos (RNAr).
O RNAm dirige-se ao ribossomo e “atrai” para este os RNAt, carregando seus respectivos aminoácidos. No ribossomo, os aminoácidos vão se unindo de acordo com a sequência de códons presente na molécula de RNAm. Esse processo é denominado tradução.
O código genético tem sido altamente conservado durante a evolução, e, com algumas poucas exceções, é o mesmo em bactérias, plantas e humanos. Como a estrutura dos genes (sequência de nucleotídeos na molécula de DNA) e o funcionamento destes (transcrição, ligação de aminoácidos e tradução) são basicamente iguais em todos os seres vivos, a retirada de um determinado gene de um organismo e sua introdução em outro organismo de espécie diferente torna-se possível.
Até há pouco tempo, a insulina necessária aos indivíduos diabéticos era extraída do pâncreas de porco. O gene que especifica a produção desse hormônio foi identificado, isolado e introduzido em bactérias. Essas bactérias transgênicas, isto é, que possuem um ou mais genes de outra espécie, passaram a produzir a insulina em escala industrial, com melhor qualidade e menor preço.
O Projeto Genoma que está sendo desenvolvido atualmente por diversos países, incluindo o Brasil, tem por objetivo identificar e localizar os genes humanos em seus respectivos cromossomos. Com este conhecimento, será possível em um futuro próximo curar diversas doenças hereditárias, minimizar os riscos de rejeição em transplantes de órgãos, aumentar a produção de alimentos e melhorar sua qualidade e outros benefícios que hoje nem conseguimos imaginar.