Ácidos Nucleicos Duplicação do DNA e Síntese Protéica

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Aula 
de
Biologia
Tema:
Duplicação do DNA & Síntese Protéica
Paulo
paulobhz@hotmail.com
Duplicação do DNA & Síntese de proteínas
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
Conceito:
Os Ácidos Nucléicos são macromoléculas, formadas por seqüências de nucleotídeos, especializadas no armazenamento, na transmissão e no uso da informação genética.
Existem dois tipos de Ácidos Nucléicos: 
DNA (Ácido Desoxirribonucléico)
RNA (Ácido Ribonucléico)
2) Composição Química
Os Ácidos Nucléicos são compostos por monômeros chamados nucleotídeos.
Estrutura de um nucleotídeo:
 1 Fosfato
 1 Pentose
 1 Base Nitrogenada
Nucleotídeo
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
2) Composição Química
Os Ácidos Nucléicos unem-se uns aos outros através de ligações fosfodiéster formando cadeias contendo milhares de nucleotídeos.
Fosfato
Ligações Fosfodiéster
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
3) Bases Nitrogenadas
3.1) Tipos: Existem 5 tipos de bases nitrogenadas.
São bases do DNA
Adenina
Timina
Guanina
Citosina
São bases do RNA
Adenina
Uracila
Guanina
Citosina
Podemos verificar que: Timina (T) está presente somente no DNA
E Uracila somente no RNA
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
3) Bases Nitrogenadas
3.2) Classificação: As Bases Nitrogenadas podem ser classificadas quanto ao número de anéis.
Bases Pirimídicas
Contém apenas 1 anel na estrutura molecular
Bases Púricas
Contém 2 anéis na estrutura molecular
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
3) Bases Nitrogenadas
3.3) Pareamento de Bases Nitrogenadas
O Pareamento das Bases Nitrogenadas 
se dá por meio de Ligações de Hidrogênio.
No DNA
Adenina sempre se liga a Timina
e vice-versa
Adenina
Timina
Formação de 2 ligações de Hidrogênio
No DNA
Guanina sempre se liga a Citosina
e vice-versa
Formação de 3 ligações de Hidrogênio
Citosina
Guanina
No RNA
Como não possui Timina, 
Adenina se liga a Uracila
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
3) Bases Nitrogenadas
3.3) Pareamento de Bases Nitrogenadas
O Pareamento das Bases Nitrogenadas 
se dá por meio de Ligações de Hidrogênio.
RNA
Como não possui Timina
Adenina ligará sempre com Uracila
E vice-versa
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
4) Pentose
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
5) RNA (Ácido Ribonucléico)
Características:
Local de Produção: Núcleo da Célula (Transcrição)
Estrutura: 1 Fita (fita simples)
Nucleotídeo contendo:
Ribose
Bases Nitrogenadas: 
Uracila, Adenina, Guanina e Citosina
Fosfato
Tipos de RNA:
RNAm (Mensageiro)
RNAt (Transportador)
RNAr (Ribossômico)
RNA mensageiro
Leva o código genético do DNA para o citoplasma onde ocorrerá a Tradução.
RNA Transportador
Transporta Aminoácidos até o local da síntese de proteínas na Traduação.
RNA Ribossômico
Participa da constituição dos Ribossomos. São armazenados no núcleo (nucléolo).
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
5) RNA (Ácido Ribonucléico)
Os tipos de RNA e suas funções
RNA Transportador (RNAt)
Carreador de aminoácidos
Forma de um trevo
RNA Mensageiro (RNAm)
Transcreve o código genético e o leva para o citoplasma.
RNA Ribossômico (RNAr)
Parte constituinte dos Ribossomos
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
6) DNA (Ácido Desoxirribonucléico)
Forma Estrutural
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
6) DNA (Ácido Desoxirribonucléico)
Características:
Estrutura: 2 Fitas unidas pelas 
bases nitrogenadas em forma de α hélice
2. Nucleotídeo contendo:
Desoxirribose
Bases Nitrogenadas: 
Timina, Adenina, Guanina e Citosina
Fosfato
Relação das Bases
A/T = 1
G/C = 1
Quantidade
Maior no núcleo/nucleóide (cromatina ou cromossomo)
Menor no citoplasma (mitocôndrias e cloroplastos)
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
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DUPLICAÇÃO DO DNA
A Estrutura do DNA
Elucidada em 1953 por Watson e Crick
Modelo Helicoidal – Dupla Hélice
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DUPLICAÇÃO DO DNA
2) Propriedades da Duplicação
O DNA é a única molécula capaz de sofrer auto-duplicação.
A duplicação do DNA ocorre sempre quando uma célula vai se dividir.
Ocorre durante a fase S da intérfase.
É do tipo semiconservativa, pois cada molécula nova apresenta uma das fitas vinda da molécula original e outra fita recém sintetizada.
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DUPLICAÇÃO DO DNA
3) A Replicação
A replicação do DNA ocorre em duas etapas:
Separação das bases nitrogenadas.
b) Inserção e pareamento de novos nucleotídeos 
 em cada fita pela DNA polimerase. 
A Enzima DNA polimerase capta nucleotídeos e os unem, conforme o pareamento:
A-T / G-C
Para este processo ocorrer é necessário energia! De onde será que vem essa energia?
Os nucleotídos que chegam carragam consigo 3 grupos fosfatos. Quando o nucleotídeo é inserido na fita há liberação de energia
Energia
Essa energia liberada é então utilizada pela Enzima DNA polimerase para unir um nucleotídeo ao outro.
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DUPLICAÇÃO DO DNA
3.1) Origem de Replicação
Por ser muito extenso o DNA é aberto em locais específicos chamados Origens de replicação.
As origens de replicação formam “bolhas de replicação” que avançam para os dois lados simultâneamente.
Por isso a replicação do DNA é dita Bidirecional
A medida que vão avançando elas vão se encontrando até duplicar o DNA inteiro.
Semiconservativa
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DUPLICAÇÃO DO DNA
3.2) Início da Replicação
A enzima DNA polimerase não é capaz de iniciar uma fita a partir do nada.
As DNA’s polimerase necessitam de uma fita inicializadora auxiliar (primer)
Uma enzima chamada primase confecciona o primer para que a DNA polimerase 
possa iniciar a duplicação do DNA.
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DUPLICAÇÃO DO DNA
3.3) Sentido de Alongamento do DNA: 5’  3’
A DNA polimerase percorre o DNA sempre no sentido 5’  3’
Dessa maneira o DNA novo só pode crescer neste sentido 5’  3’
1) Na frente vai a enzima helicase abrindo a dupla hélice.
Etapas da duplicação
2) A fita de cima é chamada fita líder pois se encontra na orientação correta (5’  3’)
3) Na medida que a helicase vai abrindo a dupla hélice a DNA polimerase vai sintetizando a fita líder
4) Só que o DNA apresenta uma orientação anti-paralela entre as duas fitas.
5) Isso significa que se a fita líder está na orientação correta (5’  3’) a outra não está.
6) A fita de baixo é chamada de fita retardada, pois nesse caso a DNA polimerase alonga esta fita no sentido contrário à helicase.
7) Dessa maneira, a fita retardada é sintetizada de trechos em trechos a partir de primers formando vários fragmentos de DNA.
8) No final do processo: Os primers da fita retardada são removidos e os fragmentos de DNA unidos pela DNA polimerase.
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DUPLICAÇÃO DO DNA
4) Video
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
Visão Geral
Em resumo: A Síntese de Proteínas consiste em unir aminoácidos de acordo com a seqüência de códons presentes no RNAm
A síntese de proteínas contém duas etapas:
Transcrição (núcleo)
 DNA  RNA
Tradução (citoplasma)
Formação do Polipeptídio
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
2) Transcrição
Um fragmento de DNA (gene) é utilizado como molde para confeccionar moléculas de RNA
Gene: É um trecho do DNA que pode ser transcrito em RNA.
Os RNA’s formados podem ser de três tipos:
RNAm (mensageiro)
RNAt (transportador)
RNAr (ribossômico)
Gene
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
2) Transcrição
Quem realiza a transcrição do DNA é a enzima RNA Polimerase
A RNA polimerase só pode transcrever trechos do DNA que sejam genes!
Como a RNA polimerase consegue identificar os genes???
Sempre antes de cada gene existe um trecho de DNA chamado promotor.
O promotor apresenta uma sequência de bases que a RNA polimerase reconhece.
A RNA polimerase se liga ao promotor e abre a dupla hélice do DNA e inicia o processo de transcrição!!!
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
2) Transcrição em vídeo
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
3) Transcrição em Procariotos
Em procariotos (bactérias) um promotor controla a transcrição de mais de um gene.
O sistema 1 promotor  vários genes é chamado de Operon.
O RNAm de um procarioto carrega consigo a informação de mais de um gene.
Dessa maneira a tradução do RNAm de procariotos irá produzir mais de uma proteína diferente.
 RNA Procariótico 				 seqüência não codificante
 5’ 3’
 
RNA Eucariótico	 
 5’ 						 	 3’
 Seqüência β
 Proteína α 
Proteína β 
Proteína γ
Proteína
P
P
Seqüência γ
Seqüência α
Seqüência Codificante
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
3) Transcrição em procaritos - Vídeo
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
4) Transcrição em Eucariotos (Exons e Íntrons)
Os genes de Eucariotos não são contínuos
Existem fragmentos denominados Exons e fragmentos denominados Íntrons
Os Éxons são funcionais e codificam proteínas; porém os Íntrons não codificam.
Na transcrição tanto os Éxons quanto os Íntrons são transcritos.
O RNA mensageiro que possui Éxons e Íntrons é chamado de Primário.
Enzimas denominadas Nucleases retiram todos os Íntros deixando no RNAm somente os Éxons
Este processo de retirada dos Íntrons recebe o nome de 
Splicing
Enzimas denominadas Ligases irão realizar a união de todos os Éxons formando um RNAm Secundário
Dessa maneira somente o RNAm contendo Éxons é que vai para a segunda etapa da Síntes de Proteínas, a Tradução no citoplasma da célula.
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
5) Tradução
	É o processo no qual as seqüências de nucleotídeos em uma molécula de RNA mensageiro direciona a incorporação de aminoácidos em uma proteína.
 É a Segunda Etapa da Síntese de proteínas e ocorre no citoplasma
 O RNA mensageiro após ser transcrito sai do núcleo e migra para o citoplasma
 O RNA mensageiro é utilizado como molde para a produção de proteínas
 Participantes da Tradução: RNA mensageiro, RNA transportador, Ribossomos e Aminoácidos.
Metionina
Prolina
Códon
Anticódon
Serina
Aminoácidos
RNA transportador
Ribossomo
RNA mensageiro
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
5) Tradução
	
Cada 3 Bases (triplet) do gene do DNA recebe o nome de Código.
Código 
Os códigos do Gene do DNA são transcrito em CÓDONS de RNA mensageiro.
Dessa maneira cada CÓDON do RNAm possui 3 bases nitrogenadas que complementa seu respectivo CÓDIGO.
Na Tradução cada CÓDON (3 bases do RNAm) codifica um Aminoácido.
1 CÓDON = 1 AMINOÁCIDO.
Lembre-se de que existem Códons de Início (AUG) e Códons de Parada (UAA), (UAG) e (UGA)
A Tabela do Código Genético nos informa qual aminoácido será incorporado na proteína dependendo do códon presente no RNAm
A Tradução ocorre nas organelas celulares chamadas Ribossomos. Estes possuem 2 subunidades, as quais se unem quando o Ribossomos se liga ao RNAm.
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
5) Tradução
	
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
5) Tradução
	
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
5) Tradução
	
Códon de parada
(UAA)
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
Tradução
Resumo
	
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
Tradução em vídeo
	
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
Tradução
	
Tradução no R.E.R
	
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
Tradução no R.E.R. em vídeo
	
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
Tradução
Destino dos polipeptídios transcritos
	
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
6) O Código Genético
O código genético consiste em trincas de nucleotídeos (códons)
Como existem 4 bases de RNA (A,U,G,C), existem ao todo 64 códons.
Porém, como vimos, um códon (AUG) é o de inicio e três são se parada (UAA), (UAG) e (UGA).
	
Existem apenas 20 aminoácidos diferentes para 60 códons.
Então, há mais de um códon para certos aminoácidos.
Dizemos que o Código Genético é Degenerado ou Redundante.
Porém, o Código Genétigo não é Ambíguo: um único códon não especifica mais do que um aminoácido.
Podemos dizer também que o Código Genético é universal, pois os códons têm o mesmo significado em quase todos os organismo do planeta.
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
7) Mutações no DNA podem acarretar problemas
	Apesar do código genético ser degenerado, mutações podem levar a mudanças na seqüência de aminoácidos de uma proteína e por conseqüência ao mal funcionamento desta.
	
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