Biologia Molecular

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Resumo dos conceitos – Cap. 15
• George Beadle e Edward Tatum desenvolveram a hipótese de um gene, uma enzima, que propunha que cada gene especifica uma enzima; esta hipótese foi posteriormente modificada para se tornar a hipótese de um gene, um polipeptídio;
• As proteínas são compostas por 20 aminoácidos diferentes. Os aminoácidos em uma proteína são unidos por meio de ligações peptídicas. As cadeias de aminoácidos se dobram e se associam para formar as estruturas secundárias, terciárias e quaternárias das proteínas;
• Solucionar o código genético exigiu diferentes tipos de abordagens, incluindo o uso de mRNAs sintéticos com sequências aleatórias e mRNAs curtos que se ligavam a tRNAs carregados;
• O código genético é um código de trincas: três nucleotídios especificam um único aminoácido. Ele também é degenerado (o que significa que mais de um códon pode especificar um aminoácido), não sobreposto e (quase) universal;
• Diferentes tRNAs (tRNAs isoaceptores) podem aceitar o mesmo aminoácido. Diferentes códons podem parear com o mesmo anticódon pelo wobble (oscilação), que pode existir na terceira posição do códon e torna possível o pareamento não padrão de bases nessa posição;
• O quadro de leitura é determinado pelo códon de iniciação. A extremidade da seção codificadora de proteína de um mRNA é marcada por um de três códons de terminação;
• A síntese proteica inclui quatro etapas: (1) a ligação de aminoácidos nos tRNAs adequados, (2) início, (3) alongamento e (4) terminação;
• A ligação de um aminoácido a um tRNA requer uma aminoacil-tRNA sintetase específica e ATP. O aminoácido é fixo por sua extremidade carboxila à extremidade 3′ do tRNA;
• No início da tradução bacteriana, a subunidade menor do ribossomo se fixa ao mRNA e é posicionada sobre o códon de iniciação. Ela é unida pelo primeiro tRNA e seu aminoácido associado (N-formilmetionina nas células bacterianas) e, posteriormente, pela subunidade maior do ribossomo. O início requer vários fatores de iniciação e GTP;
• No alongamento, um tRNA carregado entra no sítio A de um ribossomo, uma ligação peptídica é criada entre os aminoácidos nos sítios A e P e o ribossomo se move (transloca) no mRNA para o próximo códon. Esse processo requer vários fatores de alongamento e GTP;
• A tradução é terminada quando o ribossomo encontra um dos três códons de terminação. São necessários os fatores de liberação e GTP para causar a terminação;
• Cada mRNA pode ser simultaneamente traduzido por vários ribossomos, produzindo uma estrutura chamada de polirribossomo;
• As células têm mecanismos de vigilância do RNA que eliminam mRNAs com erros que podem comprometer a tradução;
• Os antibióticos atuam ao interferir na tradução, porque muitos aspectos da tradução das bactérias são diferentes da tradução nos eucariotos;
• Muitas proteínas sofrem modificação pós-tradução.
1. Como as mutações auxotróficas podem ser isoladas e identificadas?
A mutação poderia ser identificada pela capacidade dos esporos em crescer em um meio mínimo suplementado com a substância que os esporos não conseguiam sintetizar.
2. O que os efeitos da mutação genética em uma via bioquímica nos dizem sobre a relação proteína — gene?
Cada gene codifica uma proteína separada – neste caso, uma enzima.
3. O que determina basicamente as estruturas secundárias e terciárias de uma proteína?
A sequência de aminoácidos (estrutura primária) de uma proteína.
4. Um códon é: a. Um dos três nucleotídios que codificam um aminoácido. b. Três nucleotídios que codificam um aminoácido. c. Três aminoácidos que codificam um nucleotídio. d. Uma das quatro bases no DNA
5. Quais aminoácidos são especificados pelos códons compostos por apenas um tipo de base?
UUU codifica fenilalanina; em outros experimentos, AAA codificou lisina e CCC codificou prolina.
6. Com o uso de tRNAs, quais outras combinações entre códons e aminoácidos poderiam ser determinadas?
Quando um mRNA com GUU foi adicionado, os tRNAs no filtro estavam ligados à valina; portanto, o códon GUU especifica valina. Muitos outros códons foram determinados usando este método.
7. O código genético é composto por 61 códons senso que especificam os 20 aminoácidos comuns; o código é degenerado, o significa que alguns aminoácidos são codificados por mais de um códon. Os tRNAs isoaceptores são diferentes tRNAs com diferentes anticódons que especificam o mesmo aminoácido. Também, a oscilação na terceira posição do códon torna possível que diferentes códons especifiquem o mesmo aminoácido.
Por meio da oscilação, um único _______________ pode parear com mais de um __________________.
a. Códon, anticódon. b. Grupo de três nucleotídios no DNA, códon no mRNA. c. tRNA, aminoácido.
d. Anticódon, códon.
8. Os códons de iniciação e terminação especificam um aminoácido? Se sim, qual deles?
O códon de iniciação nas bactérias codifica N-formilmetionina; nos eucariotos, ele codifica a metionina. Os códons de terminação não especificam aminoácidos.
9. Os aminoácidos são ligados a tRNAs específicos por aminoacil-tRNA sintetases em uma reação de duas etapas que requer ATP. Os aminoácidos se ligam a que parte do tRNA? a. Anticódon. b. Braço DHU.
c. Extremidade 3′. d. Extremidade 5′.
10. Durante o início da tradução, o ribossomo menor se liga a qual sequência consenso nas bactérias?
A sequência de Shine-Dalgarno.
11. O alongamento consiste em três etapas: (1) um tRNA carregado entra no sítio A, (2) uma ligação peptídica é criada entre os aminoácidos nos sítios A e P, e (3) o ribossomo se transloca para o próximo códon. Este processo requer vários fatores de alongamento e GTP. No alongamento, a criação das ligações peptídicas entre os aminoácidos é catalisada por: a. rRNA. b. Proteína na subunidade menor. c. Proteína na subunidade maior. d. tRNA.
12. Nas células procarióticas e eucarióticas, múltiplos ribossomos podem ser ligados a um único mRNA, gerando uma estrutura chamada de polirribossomo.
Em um polirribossomo, os polipeptídios associados a quais ribossomos serão os maiores? a. Os que estão na extremidade 5′ do mRNA. b. Os que estão na extremidade 3′ do mRNA. c. Os que estão no meio do mRNA. d. Todos os polipeptídios terão o mesmo comprimento.
Conceitos conectantes
Características do código genético
Agora analisaremos várias características do código genético. Revisaremos essas características:
1. O código genético consiste em uma sequência de nucleotídios no DNA ou RNA. Há quatro letras no
código, correspondendo a quatro bases: A, G, C e U (T no DNA).
2. O código genético é um código de trincas. Cada aminoácido é codificado por uma sequência de três
nucleotídios consecutivos, chamada códon.
3. O código genético é degenerado; de 64 códons, 61 codificam apenas 20 aminoácidos nas proteínas (3 são
códons de terminação). Alguns códons são sinônimos, especificando o mesmo aminoácido.
4. Os tRNA isoaceptores são tRNAs com diferentes anticódons que aceitam o mesmo aminoácido; a oscilação (wobble) possibilita que o anticódon em um tipo de tRNA pareie com mais de um tipo de códon
no mRNA.
5. O código em geral não se sobrepõe; cada nucleotídio em uma sequência de mRNA pertence a um único
quadro de leitura.
6. O quadro de leitura é definido por um códon de iniciação, em geral AUG.
7. Quando um quadro de leitura é definido, os códons são lidos como grupos sucessivos de três nucleotídios.
8. Qualquer um dos três códons de terminação (UAA, UAG e UGA) pode sinalizar o final de uma proteína;
nenhum aminoácido é codificado pelos códons de terminação.
9. O código é quase universal.