Bioquímica 1 / bloco 1 - resumo aulas 1, 2 e 3

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Resumo de Bioquímica I
Aulas 1, 2 e 3
Dogma central da biologia molecular:
Estrutura do DNA: dupla fita em hélice; as 2 fitas são associadas por pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas; o pareamento de bases é sempre feito da forma A=T e C≡G.
Cada fita é um polímero de nucleotídeos; cada nucleotídeo é formado por um grupo fosfato (PO43-) e uma base nitrogenada (A, T, C, G) ligados a um açúcar, a desoxirribose (uma pentose). As bases nitrogenadas são a parte variável do DNA; a seqüência de bases é a informação genética.
As fitas do DNA possuem uma polaridade, 5’ → 3’. As fitas são antiparalelas, ou seja, ao analisar a dupla fita num único sentido, uma das fitas estará no sentido 5’ → 3’ e a outra, no sentido 3’ → 5’.
O que é esta polaridade?
O fosfato do nucleotídeo está ligado ao carbono 5 do açúcar. A síntese sempre será o fosfato de um nucleotídeo encaixando numa hidroxila (OH-) de outro. Esta hidroxila livre encontra-se no carbono 3 do açúcar, por isso a síntese, na replicação, por exemplo, será sempre no sentido 5’ → 3’.
Bases nitrogenadas: purinas – adenina (A) e guanina (G); pirimidinas – timina (T), citosina (C) e uracila (U), esta presente no RNA.
O DNA está organizado em diversos níveis. O nucleossomo é a unidade estrutural básica da cromatina; é composto pelo DNA enrolado em um “carretel” formado de 8 histonas (octâmero).
A cromatina é o DNA + proteínas nucleares específicas (a principal é a histona); a eucromatina é a sua forma menos compactada, enquanto a heterocromatina é a sua forma mais compactada. O cromossomo é a estrutura mais condensada.
Definição de gene: segmento de DNA que contém as informações necessárias para a síntese de um produto biológico, RNA ou proteína.
Propriedades do material genético: ele deve ser capaz de se replicar; de controlar a expressão de características (controle da expressão gênica); e de mudar (sofrer mutações).
Replicação do DNA
Ciclo celular: 
“A função primordial do ciclo celular é garantir que o DNA replique corretamente (fase S) e que seja distribuído igualmente entre as células filhas (fase M)”.
A replicação do DNA é semiconservativa: cada fita de DNA é usada como molde para a replicação de uma fita complementar de DNA. Em outras palavras, cada célula filha terá uma fita “original” e uma “nova” que foi sintetizada na replicação.
Todo o genoma é replicado apenas uma vez a cada ciclo celular.
Replicon: unidade de replicação do DNA contendo uma origem de replicação (região fixa do DNA) onde se inicia a replicação.
O início da replicação gera uma bolha ou forquilha de replicação. Em eucariotos, o DNA é sintetizado simultaneamente em vários pontos, nas várias forquilhas que se abrem ao longo dele. Em procariotos, que possuem DNA circular, apenas uma forquilha é aberta.
A replicação é bidirecional.
O que for sintetizado estará no sentido 5’ → 3’, sempre. A fita molde, portanto, estará no sentido oposto.
Origens de replicação: sítios específicos no DNA aonde se ligam proteínas iniciadoras que determinam o local e quando começa a síntese da nova fita de DNA.
Proteínas iniciadoras: ORC e complexo pré-replicatico (preRC).
Fatos:
As topoisomerases fazem pequenos cortes nas fitas de DNA para diminuir a tensão provocada sobre a hélice dupla em consequência da abertura da forquilha de replicação. Elas também religam o DNA posteriormente.
As helicases “abrem o zíper”, ou seja, quebram as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas, em ambos os sentidos.
DBP se ligam à fita simples de DNA para estabilizá-la e não se unir novamente com a outra fita.
A RNA primase se acopla à fita de DNA e sintetiza um primer de RNA, uma pequena seqüência de RNA que fará o pareamento de bases com a fita de DNA, mas seu açúcar é uma ribose.
O primer de RNA é necessário pois a DNA polimerase III não consegue iniciar a síntese da nova fita de DNA “do nada”. O que ela sintetiza está ligado ao primer.
A DNA polimerase I retira o primer de RNA e substitui por uma seqüência de DNA.
Como a síntese é bidirecional e deve sempre ser feita no sentido 5’ → 3’, uma das fitas será sintetizada continuamente, e a outra, descontinuamente. Isto para um determinado sentido de replicação da forquilha. No outro sentido, a situação das fitas estará invertida.
Quando a síntese é descontínua, aparecerão os fragmentos de Okazaki, que serão unidos pela ação da DNA ligase, ela estabelecerá ligações fosfodiéster entre os nucleotídeos dos fragmentos.
As polimerases também fazem reparos quando necessários, elas voltam para conferir o pareamento das bases. Se uma base é pareada erroneamente, elas substituem a base errada pela certa.
Transcrição do DNA
Estrutura do RNA: fita simples; polímero de nucleotídeos cuja pentose (açúcar) é a ribose; pareamento das bases A=U e C≡G.
A síntese do RNA ocorre também no sentido 5’ → 3’.
O RNA é sintetizado a partir de uma das fitas de DNA. Esta será a fita molde. A outra é chamada fita codante. O RNAm será, portanto, complementar à fita molde e “igual” à fita codante.
A transcrição envolve o desenovelamento de pequenas regiões do DNA.
As RNA polimerases não possuem atividade de exonuclease, ou seja, de editoração, de reparo, como ocorre com o DNA.
Por quê?
O RNA é uma estrutura muito mais instável do que o DNA; o DNA é que armazena a informação genética, logo, ele precisa ser preservado ao máximo; o DNA é replicado apenas uma vez por ciclo celular, enquanto que vários RNAs de um mesmo gene podem ser transcritos.
Procariotos: seu gene é composto pelo promotor, pela seqüência codificante de RNA e uma seqüência terminal. A seqüência codificante é transcrita em um RNAm.
Eucariotos: o gene também é composto pelo promotor e pela seqüência que codifica o RNA.
O promotor é um trecho do DNA que antecede a região codificante. Nele existe o chamado TATA box, seqüência de timinas e adeninas reconhecida pelos fatores de transcrição que sinalizam e regulam a atividade da RNA polimerase.
Existem os fatores de transcrição basal, que regulam a transcrição basal, ou seja, numa situação “normal”; os ativadores, que sinalizam para que seja transcrita uma quantidade maior daquele RNAm (eles se ligam a determinadas sequências do DNA chamadas de enhancer (indutor)); e os repressores, que se ligam a outras sequências de DNA, chamadas silencer, reduzindo a transcrição daquele gene.
Se houver algo, uma proteína, por exemplo, bloqueando o TATA box, aquele gene não será transcrito.
A sequência codificante é dividida em éxons e íntrons. O primeiro RNA transcrito é completo, ou seja, inclui a transcrição de éxons e íntrons; é o hnRNA.
Esse hnRNA sofrerá um processamento chamado de splicing. Após esse processo, tem-se um mRNA.
Em um splicing “normal”, os íntrons serão retirados e os éxons serão unidos. Em um splicing alternativo ou diferencial, várias coisas podem ocorrer, de acordo, obviamente, com a necessidade do organismo. Por exemplo: além dos íntrons, éxons podem ser retirados; éxons podem trocar de lugar; e até íntrons podem acabar permanecendo como se fossem éxons.
Tudo isso acarretará em proteínas diferentes sendo traduzidas a partir de um mesmo hnRNA.
Independente de qual seja o tipo de processamento sofrido pelo hnRNA, ao final, o mRNA sofrerá modificações pós-trancricionais. São elas: a adição de uma 7-metil-guanosina, ou Cap, no começo do mRNA e a adição de uma cauda poliA, um sequência de adeninas colocada ao final do mRNA.
Essas duas modificações possuem um único objetivo: estabilizar o mRNA e protegê-lo para que ele não seja degradado por RNAses (ribonucleases).
Genes podem ser:
Constitutivos: que são transcritos o tempo todo.
Regulados: são ligados ou desligados em resposta a estímulos externos (temperatura, p.ex.) e durante o desenvolvimento (espacial (localização no organismo) e/ou temporal).
O controle da expressão gênica pode ser feito em diferentes etapas:
Transcrição
Splicing
Transporte
Tradução
Atividade proteica