Biologia molecular é o estudo da vida ao nível dos átomos e moléculas. Suponha, por exemplo, que se deseja entender o máximo possível sobre uma minhoca. A um nível, é possível descrever as características óbvias do verme, incluindo o seu tamanho, forma, cor, peso, os alimentos que come e a forma como se reproduz.

Há muito tempo, no entanto, os biólogos descobriram que uma compreensão mais básica de qualquer organismo poderia ser obtida através do estudo das células das quais esse organismo é feito. Eles poderiam identificar as estruturas de quais células são feitas, a forma como as células mudam, as substâncias necessárias para a célula sobreviver, produtos feitos pela célula, e outras características celulares.

A biologia molecular leva esta análise da vida um passo à frente. Ela tenta estudar as moléculas das quais os organismos vivos são feitos da mesma forma que os químicos estudam qualquer outro tipo de molécula. Por exemplo, eles tentam descobrir a estrutura química dessas moléculas e a forma como essa estrutura muda durante vários processos de vida, tais como reprodução e crescimento. Em suas pesquisas, os biólogos moleculares fazem uso de idéias e ferramentas de muitas ciências diferentes, incluindo a química, biologia e física.

O Dogma Central

O princípio chave que domina a biologia molecular é conhecido como o Dogma Central. (Um dogma é uma crença estabelecida.) O Dogma Central é baseado em dois fatos. O primeiro fato é que os principais jogadores na forma como qualquer célula opera são as proteínas. As proteínas são moléculas muito grandes e complexas feitas de unidades menores, conhecidas como aminoácidos. Uma proteína típica pode consistir, por exemplo, de alguns milhares de moléculas de aminoácidos unidas umas às outras de ponta a ponta. As proteínas desempenham uma série de papéis nas células. Elas são os blocos de construção a partir dos quais as estruturas celulares são feitas; elas agem como hormônios (mensageiros químicos) que entregam mensagens de uma parte de uma célula para outra ou de uma célula para outra; e elas agem como enzimas, compostos que aceleram a taxa na qual as reações químicas ocorrem nas células.

O segundo fato básico é que as proteínas são construídas em células baseadas em planos mestres armazenados em moléculas conhecidas como ácidos desoxirribonucleicos (DNA) presentes nos núcleos das células. As moléculas de DNA consistem em cadeias muito longas de unidades conhecidas como nucleotídeos unidas umas às outras de ponta a ponta. A seqüência na qual os nucleotídeos são dispostos agem como um tipo de código que diz a uma célula que proteínas para fazer e como fazê-los.

Palavras a Saber

Aminoácido: Um composto orgânico a partir do qual são feitas as proteínas.

Célula: A unidade básica de um organismo vivo; as células são estruturadas para desempenhar funções altamente especializadas.

Citoplasma: A substância semifluida de uma célula contendo organelas e encerrada pela membrana celular.

DNA (ácido desoxirribonucleico): O material genético no núcleo das células que contém informação para o desenvolvimento de um organismo.

Enzima: Qualquer uma das numerosas proteínas complexas que são produzidas por células vivas e que provocam reacções bioquímicas específicas.

Hormona: Um químico produzido em células vivas que é transportado pelo sangue para órgãos e tecidos em partes distantes do corpo, onde regula a actividade celular.

Nucleotídeo: Uma unidade a partir da qual as moléculas de ADN são feitas.

Proteína: Um composto químico complexo que consiste em muitos aminoácidos ligados uns aos outros que são essenciais para a estrutura e funcionamento de todas as células vivas.

Ribossoma: Pequenas estruturas nas células onde as proteínas são produzidas.

O Dogma Central, então, é muito simples e pode ser expresso da seguinte forma:

DNA → mRNA → proteínas

O que esta equação diz em palavras é que o código armazenado nas moléculas de DNA no núcleo de uma célula é primeiro escrito noutro tipo de molécula conhecida como ácido ribonucleico mensageiro (mRNA). Uma vez construídas, as moléculas de mRNA deixam o núcleo e viajam para fora do núcleo para dentro do citoplasma da célula. Elas se ligam aos ribossomos, estruturas dentro do citoplasma onde ocorre a produção de proteínas. Aminoácidos que existem abundantemente no citoplasma são trazidos então para os ribossomos por outro tipo de RNA, transferir RNA (tRNA), onde eles são usados para construir moléculas de proteína novas. Estas moléculas têm a estrutura deles/delas ditado por moléculas de mRNA que, por sua vez, têm estruturas originalmente ditadas por moléculas de DNA.

Significância da biologia molecular

O desenvolvimento da biologia molecular proporcionou uma nova e completamente diferente forma de entender os organismos vivos. Sabemos agora, por exemplo, que as funções que uma célula desempenha podem ser descritas em termos químicos. Suponhamos que sabemos que uma célula faz cabelo ruivo. O que aprendemos é que a razão pela qual a célula faz cabelo ruivo é que as moléculas de DNA em seu núcleo carregam uma mensagem codificada para a produção de cabelo ruivo. Essa mensagem codificada passa do DNA da célula para o seu mRNA. O mRNA então dirige a produção de proteínas de cabelo ruivo.

O mesmo pode ser dito para qualquer função da célula. Talvez uma célula seja responsável pela produção de anticorpos contra infecções, ou pela produção da hormona insulina, ou pela montagem de uma hormona sexual. Todas estas funções celulares podem ser especificadas como um conjunto de reacções químicas.

Mas uma vez que esse fato tenha sido realizado, então os humanos têm novas formas excitantes de lidar com os organismos vivos. Se o arquiteto mestre das funções celulares é uma molécula química (DNA), então essa molécula pode ser mudada, como qualquer outra molécula química. Se e quando isso acontece, as funções desempenhadas pela célula também são alteradas. Por estas razões, o desenvolvimento da biologia molecular é considerado por muitas pessoas como uma das maiores revoluções em toda a história científica.