Replicação do DNA

A replicação do DNA é semi-conservativa, cada uma das fitas serve como molde para a construção de uma nova molécula. Esse processo permite que a informação genética (seqüência de nucleotídeos) seja copiada de modo extremamente simples e eficiente.

            Em condições normais a dupla hélice de DNA é muito estável, por exemplo, apenas em temperaturas muito altas (próximas a 100⁰ C) as pontes de hidrogênio são desfeitas e as fitas complementares se separam. Porém, a transferência de informação genética, seja através de replicação (transferência de informação de uma molécula de DNA para outra) ou de transcrição (transferência de informação de uma molécula de DNA para uma molécula de RNA) depende da separação das fitas complementares. É necessário que a dupla hélice seja desfeita, que as bases sejam expostas para formação da nova fita complementar. As cadeias de DNA separadas (em fita simples) constituem as fitas moldes para o processo de replicação.

O DNA

O DNA (ácido desoxirribonucléico) é a parte mais importante de cada célula. Ele contém informações vitais que passam de uma geração à outra. O DNA coordena sua fabricação, assim como a de outros componentes das células, como as proteínas. Pequenas alterações do DNA podem ter conseqüências graves, e a sua destruição leva à morte celular.

Mudanças no DNA das células em organismos multicelulares produzem variações nas características da espécie. Durante muito tempo, a seleção natural age sobre essas variações para desenvolver ou mudar a espécie. A presença ou ausência da evidência de DNA em uma cena de crime poderia significar a diferença entre uma sentença de culpa ou absolvição. O DNA é tão importante que o governo dos Estados Unidos gastou muito para mapear a sequência de DNA no genoma humano na esperança de compreender e descobrir curas para muitas doenças genéticas. Finalmente, do DNA de uma célula, podemos clonar um animal, uma planta ou, quem sabe no futuro, até um ser humano.

Mas o que é DNA? Onde é encontrado? O que o torna tão especial? Como ele funciona? Nesse artigo, trataremos em detalhe da estrutura do DNA e explicaremos como ele se compõe e como determina todas as suas características. Primeiro, vamos analisar como o DNA foi descoberto.

O DNA é um ácido nucléico. Os ácidos nucléicos foram originalmente descobertos em 1868 por Friedrich Meischer, um biólogo suíço, que isolou o DNA das células do pus em bandagens. Embora Meischer suspeitasse que os ácidos nucléicos pudessem conter informações genéticas, ele não tinha como confirmar sua idéia.

Em 1943, Oswald Avery e seus colegas na Rockefeller University, mostraram que alterações no DNA de uma bactéria como o Streptococcus pneumoniae poderia transformar bactérias não infecciosas em infecciosas. Esses resultados indicaram que o DNA era a parte da célula que guardava as informações sobre suas características. O papel das informações do DNA foi melhor estudado em 1952, quando Alfred Hershey e Martha Chase demonstraram que para produzir novos vírus, um vírus bacteriófago injetou DNA, não proteína, na célula hospedeira.

Então, os cientistas criaram a teoria sobre o papel informativo do DNA, mas ninguém sabia como essas informações eram codificadas e transmitidas. Muitos cientistas achavam que a estrutura da molécula era importante para esse processo. Em 1953, James D. Watson e Francis Crick desvendaram a estrutura do DNA na Cambridge University. A história foi descrita no livro de James Watson "A dupla espiral" e levada às telas no filme "The Race for the Double Helix". Basicamente, Watson e Crick usaram as técnicas e os dados de modelagem molecular de outros pesquisadores (incluindo Maurice Wilkins, Rosalind Franklin, Erwin Chargaff e Linus Pauling) para decifrar a estrutura do DNA. Watson, Crick e Wilkins receberam o Prêmio Nobel de Medicina pela descoberta da estrutura do DNA (Franklin, que foi a colaboradora de Wilkins e forneceu uma peça chave dos dados que revelou sua estrutura a Watson e Crick, faleceu antes de o prêmio ser entregue).

A seguir, falaremos da estrutura do DNA.

Embalagens vão ser mais seguras e comestíveis

Inovação portuguesa chega ao mercado mundial

2011-08-02

José Teixeira, coordenador nacional do projecto.

Imagine uma camada natural finíssima à volta de uma maçã, que aumenta a qualidade, segurança e durabilidade do alimento, que é comestível e que até indica se o produto sofreu alterações.

A inovação, que chega ao mercado a médio prazo, aplica a nanotecnologia às embalagens e está a ser desenvolvida no âmbito do projecto internacional Nanopacksafer, explica José Teixeira, coordenador nacional e investigador do Instituto para a Biotecnologia e Bioengenharia/Centro de Engenharia Biológica (IBB/CEB) da Universidade do Minho.

O projecto pretende desenvolver embalagens alimentares com melhores propriedades antimicrobianas, mecânicas e térmicas, através de nano-revestimentos edíveis (protecção comestível), filmes não-edíveis e nano-partículas.

Os dispositivos permitirão também a monitorização efectiva das propriedades do alimento. Por exemplo, será possível verificar facilmente a qualidade do peixe, do queijo ou da fruta através de "sinais" de nanossensores incorporados no próprio revestimento. A camada finíssima poderá também ser comestível sem que ocorram alterações no sabor dos alimentos.

Queijo com uma embalagem inteligente.

José Teixeira realça que estas embalagens inteligentes funcionais vão aumentar a protecção da comida e prolongar o seu ciclo de vida. Será possível o controlo da atmosfera interna do invólucro, a libertação controlada de moléculas (nanoaditivos bioactivos) com actividade antimicrobiana, antioxidante ou de captura de oxigénio, bem como o uso de nano-hidrogeis poliméricos que libertam determinados ingredientes em resposta às condições ambientais.

O Nanopacksafer está a ser desenvolvido pelas universidades do Minho (IBB/CEB e Centro de Física), Aveiro, Vigo, País Basco, Complutense de Madrid e Centro de Investigação Valenciano IATA-CSIC. “A utilização desta tecnologia está em forte expansão e temos recebido interesse de várias empresas e instituições”, vinca o investigador da UMinho. A nanotecnologia aplicada a embalagens na indústria alimentar representou 150 milhões de dólares em 2002 e deve rondar os 20 mil milhões de dólares em 2012.

“A segurança alimentar é um tema da maior importância na sociedade actual”, sublinha José Teixeira, para acrescentar: “Apesar dos grandes desenvolvimentos na área, os custos materiais e humanos associados continuam muito elevados; além disso, os consumidores querem, cada vez mais, produtos naturais e minimamente processados. A nanotecnologia tornou-se, por isso, fundamental para desenvolver tecnologias/processos e responder aos desafios da indústria e dos cidadãos”.

Manga com nanorevestimento.

José Teixeira licenciou-se e doutorou-se pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, onde foi professor de 1980 a 1993, tendo daí transitado para a UMinho. É professor catedrático desde 2001 e director do Departamento de Engenharia Biológica (DEB) da UMinho.

Centra a sua investigação nas áreas da tecnologia da fermentação e tecnologia alimentar. Foi responsável de 21 projectos de investigação, cinco deles europeus, publicou 230 artigos em revistas, vários capítulos e livros e é co-editor dos livros «Reactores Biológicos-Fundamentos e Aplicações» e «Engineering Aspects of Milk and Dairy Products». Preside a Sociedade Portuguesa de Biotecnologia.

Material mais leve do mundo apresentado na «Science»

Microrede Metálica Ultraleve é cem vezes mais leve do que a esferovite

 

Para desenvolver esta Microrede Metálica Ultraleve, a equipa criou um molde, utilizando um truque óptico de criação de fibras poliméricas por um feixe de luz com posterior aplicação de uma camada de níquel.

Além de muito leve, o material é também resistente. Os investigadores submeteram o material a stress térmico, amortecimento acústico e vibração sempre com bons resultados. Após uma compressão de 50 por cento do seu volume, a microrede recuperou em 98 por cento o seu volume original.

“Os materiais tornam-se mais fortes à medida que as suas dimensões são reduzidas para escalas nanométricas”, explica o engenheiro mecânico e aeroespacial Lorenzo Valdevit, investigador principal do projecto.

Microrede Metálica Ultraleve

O material sólido mais leve do mundo é apresentado e descrito esta semana na revista «Science», cem vezes mais leve do que a esferovite, a Microrede Metálica Ultraleve e foi inventada por investigadores do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Universidade de Califórnia em Irvine, dos laboratórios HRL e do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech).

Composto por pequenos tubos metálicos conectados em rede, com uma espessura 1000 vezes mais pequena do que um fio de cabelo, este material deve a sua leveza ao facto dos tubos serem ocos, o que faz com que 99,9 por cento da sua composição seja ar.

Investigadores transformam água do mar em água potável através de nanotecnologia

Objetivo é criar um dispositivo portátil que possa ser utilizado em situações de emergência

 

Estudo está publicado na «Nature Nanotechnology»

Uma equipa de investigadores do MIT desenvolveu um dispositivo que consegue transformar pequenas quantidades de água do mar (salgada) em água potável. Graças à nanotecnologia este método é bastante mais simples do que os métodos de dessalinização habituais. O estudo está publicado na «Nature Nanotechnology».

O instrumento agora apresentado funciona mediante um fenómeno conhecido como “polarização por concentração de iões” que acontece quanto uma corrente de iões circula através de um nano-canal que vai seleccionando os iões.

Os processos tradicionais de dessalinização requerem um grande consumo energético. A água é forçada a passar por uma membrana que remove as células do sal. Por isso, só funcionam com grandes quantidades de água. Economicamente, são dispendiosas.

Neste novo método, que já tem sido utilizado para outros fins, a água com carga iónica, salgada, passa por um nano-canal. Ao longo do canal existe uma voltagem que repele as partículas com carga. Isto faz com que o líquido se separe, criando dois fluxos, um com carga e outro com partículas neutras.

Os investigadores ainda não sabem como sequenciar e juntar várias destas unidades. O seu objectivo é conseguir criar um dispositivo portátil que possa funcionar com uma bateria que trabalhe a energia solar. Isto para ser utilizado em situações de emergência (ajudar pessoas que vivem em ambientes de seca, vítimas de cheias ou outros desastres naturais).

Segundo os cálculos dos cientistas, seria necessário integrar 1600 unidades nano para um dispositivo de 20 centímetros. Com isso seria possível gerar 300 mililitros de água por minuto.

O que é uma nanopartícula ?

Não há uma definição internacional consensual do que é uma nanopartícula. Contudo, um resumo do novo documento PAS71 [1], desenvolvido no Reino Unido, menciona: "Uma nanopartícula é um corpo tendo uma dimensão da ordem de 100 nm [2] ou menor".
Uma observação deve ser associada a essa definição: "Propriedades únicas que diferenciam as nanopartículas dos materiais de origem (sólido "bulk" [3] ou sólido estendido), tipicamente desenvolvidos em uma escala crítica de 100 nm".




Nanopartículas de Cobalto.Créditos: NIST (EUA)
As "novas propriedades" [4] mencionadas são inteiramente dependentes do fato de que na escala das nanopartículas, as suas propriedades físicas e químicas, e mesmo mecânicas, são diferentes das propriedades do material de origem.
Isso implica que os atributos mais importantes que definem suas características são o tamanho dessas ditas partículas.


O que caracteriza uma nanopartícula?

Não há uma definição bastante marcada entre as nanopartículas e aquelas que não o são. O tamanho no qual os materiais demonstram propriedades diferentes do produto de origem depende do material estudado, o que certamente pode ser ampliado para materiais de um tamanho superior a 100 nm.

Diferentes tipos de nanotubos de carbono.Créditos: University of Bristol

Seguramente, as definições se tornam mais difíceis para os materiais que não são semelhantes às esferas, como os nanotubos de carbono, por exemplo. Um dos objetivos a atingir com esses materiais é transformá-los em longos tubos; longe das escala das nanopartículas em comprimento, eles têm um diâmetro da ordem de 3 nm, têm, portanto, propriedades que os distinguem de outros alótropos de carbono e podem, nesse caso, ser considerados como nanomateriais.
Tais tipos de materiais têm conduzido à ampliação da idéia segundo a qual, os materiais - dos quais pelo menos uma das dimensões tem uma escala inferior a 100 nm -, são considerados como nanomateriais, especialmente se isso implica em diferenças de propriedades em relação ao material de origem.


Método de fabricação de nanopartículas

Muitos desses materiais são fabricados diretamente sob a forma de pós secos, sendo um mito bastante difundido acreditar que uma vez juntos conservarão esse mesmo estado. De fato, em alguns segundos, eles se aglomerarão rapidamente através de um mecanismo de agregação. A possibilidade de que esses agregados sejam prejudiciais depende inteiramente da aplicação do nanomaterial.
Se as nanopartículas precisam ser conservadas separadamente, devem, então, ser preparadas e conservadas em um líquido [5] destinado a facilitar uma repulsão suficiente entre as partículas, prevenindo, assim, uma agregação.

[1] PAS71 - Esta Especificação Pública (do inglês Publicy Available Specification - PAS) foi comissionada pelo Departamento inglês de Comércio e Indústria (UK Department of Trade and Industry) - DTI) em colaboração com a Instituição Britânica de Padrões (British Standards Institution - BSI) com a finalidade de desenvolver e encorajar o uso de uma linguagem comum para as tecnologias de nanopartícula. Consultado em (www.bsi-global.com/en/).

[2] O nanômetro equivale a 1 bilionésimo do metro ou 10^-9 m, cerca de 70.000 vezes menor do que o diâmetro de um fio de cabelo.

[3] Sólido "bulk" pode ser entendido como um conjunto de partículas sólidas tão grande o suficiente para que a média estatística de suas propriedades seja independente do número de partículas.

[4] Estas propriedades podem ser eletrônicas, ópticas, magnéticas, mecânicas ou mesmo de reatividade química.

[5] Geralmente são formadas suspensões coloidais.

www.malvern.co.uk. Texto/Adaptação - Oswaldo Luiz Alves.