biologia molecular-1_

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ácid� nucleic�
DNA➡RNA➡PROTEÍNA
transcrição tradução
� ácid� nucleic�
● compostos orgânicos nitrogenados e
fosfatados
● encontrado tanto em eucariontes como em
procariontes
● polímeros de nucleotídeos ligados entre si
por ligação fosfodiéster (grupo fosfato -
carbono 3 da pentose)
● DNA e RNA são ácidos nucléicos
encontrados em praticamente todas as
células humanas. Eles são responsáveis
pela transmissão de caracteres
hereditários e pela produção de proteínas
compostas, que são o principal constituinte
dos seres vivos.
● DNA, que significa Ácido
desoxirribonucléico, são as moléculas que
contêm as instruções genéticas que
coordenam o desenvolvimento e
funcionamento de todos os seres vivos e
de alguns vírus. Ele é encontrado no
núcleo de uma célula (DNA nuclear) ou
nas mitocôndrias (DNA mitocondrial).
● O DNA é formado por duas cadeias na
forma de uma dupla hélice, que são
constituídas por um açúcar, um grupo
fosfato e pelas bases nitrogenadas, que
podem ser a Citosina, Guanina, Adenina e
Timina.
● A dupla hélice é um fator essencial na
replicação do DNA durante a divisão
celular, onde cada hélice faz uma cópia de
si mesmo.
● Durante a transcrição do DNA, o RNA é
formado. Essa molécula é complementar
ao DNA, ajudando a realizar as funções do
DNA.
● Ele possui uma cadeia simples, constituída
por uma ribose (açúcar), por um fosfato e
bases nitrogenadas, que podem ser a
Citosina, Guanina, Adenina e Uracila.
● Em ambos, as bases nitrogenadas estão
ligadas ao esqueleto de açúcar e fosfato.
Porém, no DNA, cada base é atribuída à
uma base nitrogenada parceira na
segunda fita. A adenina se liga à timina e a
citosina a guanina.
● No RNA, a adenina se liga à uracila,
enquanto a citosina se liga à guanina.
Como ela é uma molécula de cadeia
simples, o RNA dobra-se para se ligar às
suas bases nitrogenadas, embora nem
todas se associam.
base� nitrogenada�
● púricas (tem 2 anéis) : Adenina e Guanina
(rna e dna)
● pirimídicas (tem 1 anel) : Citosina (rna e
dna), Timina (só dna) e Uracila (só rna)
● uma base púrica se liga a uma base
pirimídica por pontes de hidrogênio
adenina -> 2 pontes de H -> uracila e timina
guanina -> 3 pontes de H -> citosina (mais
estável; mais pontes de H)
ribose: RNA
desoxirribose: DNA
nucleotíde�
● unidades formadoras do DNA e RNA
● contém: 1 fosfato (grupo fosfato não
muda) + 1 açúcar + base nitrogenada
(púricas ou pirimídicas)
nucle�íde�
● não possuem fosfato
● não forma a ligação fosfodiéster
● para o processo de polimerização
● mecanismo de alguns quimioterápicos
base� nitrogenada�
púrica�
● as mais comuns são a adenina (A) e a
guanina (G)
● se ligam a um açúcar de 5 carbonos
(uma pentose) por meio do átomo N9
pirimídica�
● as mais comuns são a timina
(T), a citosina (C) e a uracila (U)
● se ligam a um açúcar de 5
carbonos (uma pentose) por
meio do átomo N1
dic�: macete para não esquecer quais as
bases nitrogenadas púricas
A G U A PURA (púrica)
adenina
guanina
regr� d� Chargaff:
● adenina deve parear com timina
● guanina deve parear com citosina
ligaçã� f�fodiéster: une nucleotídeos da
mesma fita
ponte� d� hidrogêni�: une nucleotídeos de
fitas diferentes
5’ = 5° carbono fora do anel
3’ = 3° carbono fora do anel
● a adição de um novo nucleotídeos é
feita sempre no 3’
● disposição antiparalela dos carbonos
● base púrica se liga com primídica
● bases nitrogenadas unem as fitas
● a adição de nucleotídeos segue a
direção 5’ - 3’
● quantidade de T é igual a quantidade de
A
● a quantidade de G é igual a quantidade
de C
RNA
tip� d� RNA
RNA MENSAGEIRO (mRNA)
Contém a informação genética para a
sequência de aminoácidos de peptídeos e
proteínas. É o responsável por levar as
informações do DNA do núcleo até o
citoplasma, onde a proteína será produzida.
Como o RNA é uma cópia fiel de uma das
fitas de DNA, é a partir dessa informação que
o RNA mensageiro irá determinar quais são
os aminoácidos necessários para a formação
de determinada proteína, pois ele possui as
trincas (códon) de bases nitrogenadas que
definem cada aminoácido.
● mRNA maduro não possui íntrons -
Sequência de nucleotídeos no DNA que não
aparece no RNA mensageiro.
RNA TRANSPORTADOR (tRNA)
Identifica e transporta os aminoácidos até o
ribossomo que serão utilizados na formação
das proteínas, onde haverá de fato a síntese
das proteínas.
● Estrutura secundária com grampos e
alças formando um trevo.
● Alto número de bases modificadas
depois da sua transcrição.
RNA RIBOSSÔMICO (rRNA)
Faz parte da constituição dos ribossomos, é
nos ribossomos que a sequência de bases do
RNA mensageiro é interpretada e a proteína,
de fato, sintetizada.
RNA NUCLEAR PEQUENO (snRNA)
Combinam - se com diversas proteínas para
formar ribonucleoproteínas que atuam no
processo de splicing. - O splicing é um tipo
de processamento de RNA no qual as
sequências denominadas introns são
removidas, enquanto as sequências
remanescentes (exons) são unidas formando
um RNA maduro, que pode ser mensageiro
ou não- codificante.
RNA INTERFERENTE (iRNA)
● Pequenas sequências de RNA fita
dupla produzidas no núcleo que
interferem na tradução protéica.
● Após ligarem a proteínas, o iRNA
associa -se a um mRNA específico,
inibindo a sua tradução ou ativando a
sua destruição.
códon: região composta por 3 nucleotídeos -
codifica um aminoácido de uma proteína
anticódon: região complementar de 3
nucleotídeos do tRNA. Durante a síntese de
proteína pareia com um códon complementar
do mRNA.
éxons: segmentos codificantes de genes que
determinam a sequência de aa na proteína.
íntons: regiões não codificantes, presentes
no pré-RNA, mas não no RNAm, visto que
são removidas.
RNA só libera aminoácidos se o anticódon for
complementar com códon
Ribossomos - tem subunidade menor e
subunidade compostas de tRNA e proteínas
Replicaçã� d� DNA🧬
Capacidade de cada fita de uma molécula de
DNA de agir como um molde para produzir
uma fita complementar, possibilitando à
célula copiar seus genes para passá-los para
suas descendentes.
A replicação do DNA produz duas
duplas-hélices completas a partir de uma
molécula de DNA original, com cada uma das
novas hélices de DNA sendo idêntica em
sequência nucleotídica (exceto pelos raros
erros de cópia) a dupla hélice de DNA
original. Como cada fita parental serve como
o molde para uma nova fita, cada uma das
duplas hélices de DNA filhas termina com
uma das fitas de DNA originais e uma fita que
é complementamente nova.
❖ Célula mãe = fita molde = uma das fitas
geradas é pertencente a célula mãe;
❖ As fitas réplicas são criadas a partir da fita
molde.
acontece previamente a divisão celular
e depende de atividades enzimáticas
sucessivas
ocorre na fase S da interfase no ciclo
celular, que procede mitose
● é semiconservativa ( conserva uma
das fitas velhas como molde p/ fazer
fita nova)
● a duplicação é bidirecional (replicação
ocorre para os dois lados da molécula)
● a nova fita é sintetizada no sentido
5’ - 3’ (contínua)
3’ - 5’ (descontínua)
● a duplicação é feita pelo DNA
polimerase (enzima)
Forquilha de duplicação - é nessa região do DNA
na qual todas as proteínas envolvidas se reúnem
para realizar a síntese das fitas - filhas.
● nessas forquilhas, a máquina de replicação
se desloca sobre o DNA, causando a
abertura das duas fitas da dupla-hélice e
usando cada uma das fitas como molde para
produzir uma fita nova.
● Duas forquilhas de replicação são formadas a
partir de cada origem de replicação.
● sentido de movimento da forquilha: 5’->3’ é o
sentido de adição de nucleotídeo, ou seja, da
formação da fita nova, enquanto a leitura da
fita molde é de 3’-5’. A fita molde A é lida no
sentido 3’->5’, enquanto a sua “fita-filha A” é
formada de 5’->3’.
Polimerizaçã�
As DNA polimerases são enzimas necessárias,
em todos os organismo, tanto na replicação do
DNA como para os processos de reparação do
DNA.
Incorporação de nucleotídeos trifosfatados na
extremidade 3’ livre, sintetizando a fita no
sentido 5’ - 3’
Portanto, para que o DNA - polimerase possa
realizar a incorporação de bases no DNA é
necessáriaa síntese prévia de pequenas
sequências de ribonucleotídeos, denominados
iniciadores (primers), pela proteína primase
. A seleção do nucleotídeo a ser adicionado
depende exclusivamente da complementaridade
de bases com a fita-molde. Assim, a ligação
fosfodiéster é realizada entre a extremidade 5’
do nucleotídeo incorporado com a extremidade
3’ do nucleotídeo já pareado.
DNA polimeras�
Enzima que irá incorporar os nucleotídeos que
estão livres no nucleoplasma na nova fita de
RNA a partir da fita molde.
- remove o primer do RNA do fragmento
adjacente e preenche os “gaps” entre
os fragmentos que, então, são unidos
pela DNA ligase.
- exonuclease - faz editoração, confere
se as bases nitrogenadas são
complementares (A-T, C-G) se não
forem -> são retirados os nucleotídeos.
E�ima� qu� participa� d� replicaçã� d�
DNA
❖ TOPOISOMERASE: desenrola a dupla hélice,
deixa a fita linear, perdendo sua helicoidade;
❖ HELICASE: rompe as pontes de hidrogênio
entre as bases pareadas e deselicoidiza a
dupla hélice.
❖ SSB (single-strand-binding): proteínas
“ligadoras”, ligam se a cada uma das fitas
impedindo o reanelamento das mesmas
(anulamento/hibridização)
❖ PRIMASE: sintetiza os primers (fragmentos de
RNA que pareiam com o DNA-molde e a partir
dos quais os novos nucleotídeos serão
adicionados) - sinalizando para o DNA
polimerase III onde ele deve iniciar e parear
nucleotídeos complementares com a fita
molde DNA polimerase I, remove os primers e
preenche os espaços vazios com DNA
nucleotídeos.
❖ DNA POLIMERASE III: captura nucleotídeos e
os pareia na fita-molde formando as novas
ligações do esqueleto açúcar-fosfato.
❖ DNA POLIMERASE I: remove os primers de
RNA e preenche com DNA os espaços vazios.
❖ DNA LIGASE: une os fragmentos de okazaki.
❖ TELOMERASE: age evitando a perda do fim
do cromossomo (preserva DNA, evitando
envelhecimento)
FITA LEADING (com sentido): sintetiza
continuadamente a partir de um iniciador na fita
molde 3’ - 5’
- tem só 1 primer
- da esquerda para direita
FITA LAGGING (sem sentido): sintetiza
descontinuadamente a partir de múltiplos
iniciadores.
- tem vários primers
- da direita para esquerda
● Cada iniciador é alongado pela DNA
polimerase resultando na formação
dos fragmentos de okazaki
(fragmentos da fita descontínua)
● Síntese de DNA é semi descontínua -
pois tem uma fita contínua (leading) e
uma descontínua (lagging)
● Primer: indicador de qual local deve
iniciar o processo de replicação de
fragmentos de RNA - guia o trabalho
do DNA polimerase primase - sintetiza
os primers.
Event� d� replicaçã� d� DNA
● 1° - abertura da origem de duplicação
(topoisomerase) - também possui
função de reconhecer origem de
replicação
● 2° - abertura de dupla fita pela
helicase ( continua nas próximas
etapas)
● 3° - síntese do primer (sequência de
RNA) pela primase (continua na fita
descontínua)
● 4° - polimerização das novas fitas de
DNA pela DNA polimerase III
● 5° - retirada do primer (RNA) e
preenchimento pela DNA polimerase I
● 6° - ligação dos fragmentos pela DNA
ligase
Transcriçã� � traduçã�
transcriçã�
É a primeira etapa da expressão do gene.
Envolve a cópia da sequência de DNA de um
gene para produzir uma molécula de RNA.
O objetivo da transcrição é fazer uma cópia
de RNA a partir da sequência de DNA de um
gene.
Para um gene codificador de proteína, a
cópia de RNA, ou transcrito, carrega as
informações necessárias para construir um
polipeptídeo (proteína ou subunidade de
proteína)
É realizada por enzimas chamadas RNA
polimerases, que ligam nucleotídeos para
produzir uma cadeia de RNA (usando uma
cadeia de DNA como modelo)
A transcrição é controlada separadamente
para cada gene em seu genoma e é o
primeiro passo na expressão gênica, no qual
as informações de um gene são usadas para
construir um produto funcional, como a
proteína.
A RNA polimerase constrói uma fita de RNA
na direção de 5’ para 3’, adicionando cada
novo nucleotídeo à extremidade 3’ do
filamento.
eucariontes x procariontes
procariontes: o transcrito primário de RNA
pode servir diretamente como um RNA
mensageiro (RNAm). RNAs mensageiros
recebem esse nome pois agem como
mensageiros entre o DNA e ribossomos.
Ribossomos são estruturas de RNA e
proteínas dentro do citoplasma, onde
proteínas são realmente fabricadas.
eucariontes: um transcrito primário tem de
passar por umas etapas a mais de
processamento para se tornar um RNAm
maduro. Durante o processamento, caps são
adicionados as terminações do RNA, e
alguns de seus pedaços podem ser
cuidadosamente removidos em um processo
chamado splicing.
A transcrição do DNA nos eucariontes resulta
na produção de um pré-RNA mensageiro, ou
RNA primário, que deve ser processados
antes de ser traduzido
muitos eucariontes os pré-RNAm sofrem
splicing -> partes do pré-RNAm (íntrons) são
cortadas foram e as peças remanescentes
(éxons) são unidas novamente.
etapas síntese do RNA: RNA polimerase
1. promotores -> início da transcrição:
RNA polimerase liga-se a uma
sequência de DNA chamada promotor,
encontrada próximo ao início de um
gene. Cada gene tem seu próprio
promotor, uma vez ligada, a RNA
polimerase separa as fitas de DNA,
provendo o molde de cadeia simples,
de um só filamento, necessário à
transcrição.
2. RNA -> alongamento da cadeia: um
filamento de DNA, a fita molde, age
como molde para a RNA polimerase.
Conforme ela “le” esse molde uma
base por vez, polimerase constrói
uma molécula de RNA feita de
nucleotídeos complementares,
formando uma cadeia que cresce de 5’
para 3’. O transcrito de RNA carrega a
mesma informação que o filamento
não molde (codificador) de DNA, mas
ele contém a base uracila (U) em vez
de timina (T)
3. terminadores-> final da transcrição:
sequências chamadas finalizadores
sinalizam que o transcrito de RNA está
completo. Uma vez transcritos os
finalizadores, o transcrito se libera de
RNA polimerase.
traduçã�
Após a transcrição, uma molécula de RNAm
está pronta para dirigir a síntese proteica. O
processo de se usar informações contidas
em um RNAm para construir um polipeptídeo
é chamado de tradução.
Durante a tradução, a sequência de
nucleotídeos de um RNAm é traduzida na
sequência de aminoácidos de um
polipeptídeo.
códons: os nucleotídeos do RNAm são lidos
em tripletos (grupos de três) chamados
códons. Há 61 códons que especificam
aminoácidos. Um códon é o códon de “início”
que indica onde começar a tradução. O
códon de início especifica o aminoácido
metionina, assim a maioria dos polipeptídeos
iniciam com este aminoácido. Três outros
códons de “parada” sinalizam o final de um
polipeptídeo. Essas relações entre códons e
aminoácidos são chamadas de código
genético.
etapas da tradução
A tradução ocorre dentro de estruturas
conhecidas como ribossomos. Uma vez que
o ribossomo se prende a um RNAm e
encontra o códon de início, ele irá se mover
rapidamente ao longo do RNAm, um códon
de cada vez. Ele irá gradualmente
construindo uma cadeia de aminoácidos que
espelha exatamente a sequência de códons
do RNAm.
O pareamento necessita da molécula
chamada RNAt (transportadores). Cada RNAt
tem três nucleotídeos expostos em uma
extremidade, que podem reconhecer apenas
um ou poucos códons específicos. Na outra
extremidade, o RNAt carrega um aminoácido
- especificamente a aminoácidos que
correspondem aqueles códons.
À medida que os RNAt preenchem os
compartimentos do ribossomo e se ligam aos
códons, seus aminoácidos são adicionados à
cadeia crescente de polipeptídeos em uma
reação química. O produto final é um
polipeptídeo cuja sequência de aminoácidos
reflete a sequência de códons do RNAm.
Etapa�
Iniciação: coloca o primeiro RNAt (metionina)
no ribossomo para estabelecer a correta
leitura do RNAm. Etapa demorada e pode ser
decisiva na determinação da frequência com
que um mensageiro será traduzido.
Alongamento: estende a cadeia polipeptídica
por uma ligação peptídica entre a carboxila
de um aminoácido e o grupo amina de outro.
Término: libera o polipeptídeo da molécula de
RNA do ribossomo e a dissociação das suas
subunidades.
Cada ribossomocontém 3 sítios de ligação
para as moléculas de RNAt: sítio A, sítio P e
sítio E.
sítio A: liga-se com aminoacil-RNAt (entrada)
sítio P: liga-se ao peptidil-RNAt (ligação
peptídica) - união de aminoácidos - ainda
não é uma proteína
sítio E: sítio de saída das novas proteínas
sintetizadas. (saída)
código genético
Duas regiões do RNAt
● anticódon: conjunto de 3 nucleotídeos
consecutivos que sofre pareamento
com códon complementar sobre a
molécula de um RNAm
● os RNAt funcionam como moléculas
adaptadoras que podem se ligar e
reconhecer tanto o códon como o
aminoácido
● os RNAt possuem aproximadamente 80
nucleotídeos de comprimento
● o RNAt se dobra adquirindo uma estrutura
tridimensional (folha de trevo) por meio de
pareamento de bases entre diferentes
regiões da molécula
● RNAt precisa sofrer modificações para poder
ser transcrito
● região curta, fita simples, que se
localiza na extremidade 3’ e se liga ao
aminoácido
❖ Alguns aminoácidos possuem mais de
um RNAt
❖ Alguns RNAt são construídos de tal
forma que eles exigem um
pareamento de bases exato apenas
nas duas primeiras posições do códon
podendo tolerar um pareamento
inexato (oscilação) sobre a terceira
posição.
❖ Esses pareamentos oscilantes fazem
com que seja possível adaptar os 20
aminoácidos a seus 61 códons com
apenas 31 tipos diferentes de RNAt.
Enzimas específicas acoplam os RNAt e os
aminoácidos corretos.
● o reconhecimento e a ligação do aa
correto depende de uma enzima
aminoacil-RNAt sintetases - ligação é
covalente.
● Existe uma enzima sintetase para
cada aa (20 sintetases)
A mensagem do RNA é decodificada nos
ribossomos
● ribossomos: grande complexo
composto por mais de 50 diferentes
tipos de proteínas (as proteínas
ribossomais) e diversas moléculas de
RNA (RNAs ribossomais - RNAr)
-2 subunidades (compostas por dois terços
de RNA e um terço de proteína)
-> grande: catalisa a formação das ligações
peptídicas que unem os aa uns aos outros.
-> pareia os RNAt aos códons do RNAm
um ribossomo eucarionte adiciona dois
aminoácidos a cadeia polipeptídica em um
segundo
procarionte - 20 aminoácidos por segundo
● uma célula típica contém milhões de
ribossomos em seu citoplasma
Ribossomo procariótico
Pode se ligar diretamente a um códon de
iniciação que esteja localizado no interior de
um RNAm, desde que um sítio de ligação ao
ribossomo o preceda em vários nucleotídeos.
RNAm de bactérias são policistrônicos -
codificam várias proteínas diferentes.
complexo de vários ribossomos lendo a
mesma molécula de RNAm
imagens das etapas de tradução
iniciação
alongamento
terminação
● códon de parada não adiciona
aminoácido
os códons do RNAm sinalizam onde
iniciar e terminar a síntese proteica
● a tradução de um RNAm tem ínicio
com o códon AUG
● o fim de uma mensagem codificadora
de proteína é sinalizado pela presença
de um dos códons de terminação
(UAA, UAG,UGA)
● os códons de terminação não são
reconhecidos por um RNAt,
sinalizando para o ribossomo o
término da transcrição
● proteínas - “fatores de liberação” se
ligam a qualquer códon de terminação
que chegue a um sítio A
As proteínas podem ser produzidas em
polirribossomos (polissomos) - pode ocorrer
múltiplas iniciações sobre cada molécula de
RNAm que está sendo traduzida.
Um novo ribossomo é montado na
extremidade 5’ de um RNAm, cerca de 80
nucleotídeos após o primeiro
os inibidores da síntese proteica de
procariontes são utilizados como antibióticos
● vários dos nossos mais efetivos
antibióticos são compostos que atuam
pela inibição da síntese proteica
bacteriana, sem afetar a síntese
proteica eucariótica
● diferentes antibióticos inibem passos
diferentes do processo de síntese
antibiótico efeito específico
tetraciclina bloqueia a
ligação da
aminoacil-RNAt
ao sítio A do
ribossomo
estreptomicina evita a transição
do completo de
iniciação para
um ribossomo
capaz de
extensão de
cadeia
cloranfenicol bloqueia a
reação de
peptidil
transferase nos
ribossomos
eritromicina bloqueia a
reação de
translocação nos
ribossomos
rifamicina bloqueia a
iniciação das
cadeiras de RNA
pela ligação a
RNA polimerase
após a liberação da cadeia
polipeptídica recém sintetizada pelo
ribossomo ocorre:
● o dobramento da cadeia na
estrutura tridimensional correta
(a própria sequência de
aminoácidos potencialmente
impõem esse dobramento.
● as proteínas que se dobram
incorretamente podem ser
tóxicas à célula - as chaperonas
auxiliam no dobramento ao
mesmo tempo que detectam e
destroem as proteínas
dobradas erroneamente
● modificações químicas como
glicosilação, fosforilação
● clivagens
● transporte para o local
apropriado (por meio de
sinalizadores = sequência de
aminoácidos localizados
tradução do RNAm maduro
ação combinada das três classes de RNA
● O RNAm especifica a sequência
correta de aminoácidos na proteína
● o RNAr forma os ribossomos, a
maquinaria de produção de proteínas
● o RNAt leva os aminoácidos corretos
até os ribossomos
start e stop códon
O códon de início ou start códon (AUG –
metionina) marca o local em que a tradução
na sequência da proteína começa. Já os
códons de parada ou stop códons (UAA,
UAG, UGA) indicam o local em que a
tradução da proteína termina.