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Do DNA à proteína: como as células leem o genoma UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL BIO 111 – BIOLOGIA CELULAR Alberts et al. (2006). Cap. 7: 229-258 Ao final desta aula você deverá ser capaz de compreender: 1 2 3 O mecanismo pelo qual as células sintetizam RNA (Transcrição) O mecanismo pelo qual as células sintetizam proteína (Tradução) - Tipos de RNA - Etapas da síntese de RNA - Código genético: características - Estruturas e moléculas envolvidas na síntese protéica - Etapas da síntese protéica - Diferenças entre genes procarióticos e eucarióticos1 2 Dogma central da Biologia Molecular Do DNA ao RNA (transcrição) TRANSCRIÇÃO X REPLICAÇÃO Transcrição = cópia de sequências gênicas Replicação = cópia idêntica do DNA inteiro Eucariotos Promotor Regiões Codificadoras Terminador Procariotos Promotor Região Codificadora Terminador Genes procarióticos e eucarióticos extremidade 5’ extremidade 3’ Estrutura do RNA Uracila: H no C5 Timina: CH3 no C5 TRANSCRIÇÃO TRANSCRIÇÃO TRANSCRIÇÃO TRADUÇÃO TRADUÇÃO Tipos de RNA produzidos nas células TIPO DE RNA FUNÇÃO____________________ RNA mensageiro (mRNA) codificar proteínas RNA ribossômico (rRNA) forma parte da estrutura básica do ribossomo e participa da síntese protéica RNA transportador (tRNA) utilizado na síntese protéica como um adaptador entre o mRNA e o aminoácido Pequenos RNAs usados no splicing do pré-mRNA, e outros processos celulares Características gerais do processo • Molde • Polimerização: 5’→3’ • Antiparalelismo • Não requer iniciador • Não há correção? • Substratos: rNTPs • RNA polimerase Transcrição DNA RNA TRANSCRIÇÃO fita molde fita codificadora as informações contidas no DNA são as mesmas contidas em outra versão: o RNA O DNA é transcrito pela RNA polimerase Sequências promotora e terminadora da transcrição Eucariotos Promotor Regiões Codificadoras Terminador Procariotos Promotor Região Codificadora Terminador Modelo da transcrição de um gene bacteriano pela RNApolimerase (Início, Alongamento e Término) A fita utilizada para a transcrição é determinada pela orientação do promotor 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 5’ P1 T1 T2 P2 P3 T3 A fita utilizada para a transcrição é determinada pela orientação do promotor Transcrição visualizada ao microscópio eletrônico Unidades de transcrição em eucarioto EM PROCARIONTES TRANSCRIÇÃO TRADUÇÃO proteína mRNA DNA Transcrição e tradução são simultâneas Procarioto RNA mensageiro de Procarioto Transcrição em Eucariontes Em eucariontes, o mRNA logo após ser sintetizado constitui o transcrito primário Posteriormente ele é modificado e forma o mRNA “maduro” Modificações: - Capeamento - Splicing - Poliadenilação Complexos proteicos no processamento em eucariotos Estrutura do quepe 5’ 7-metilguanosina extremidade 5’ do transcrito primário Ligação trifosfato 5’- 5’ seqüência codificadora seqüência não codificadora quepe 5’ Funções do quepe: - proteção da extremidade 5’ - Reconhecimento do ribossomo Adição da cauda poli-A Sinal de poliadenilação Sítio de clivagem Região rica em U Genes de procarioto e eucarioto Splicing : retirada dos íntrons Região Codificadora G CH3 5’ a Sequências especiais de nucleotídeos sinalizam o início e o final de um íntron ÍNTRON REMOVIDO porção de um transcrito primário porção do RNAm Sequências necessárias para a remoção do íntron R: A ou G Y: C ou U Durante o splicing uma cadeia de RNA forma uma estrutura semelhante a um laço com uma cauda Intron éxon 5’ éxon 3’ alça Transcrito primário e RNA maduro Região Codificadora AAAAAAAA....... Eucarioto RNA mensageiro de Eucarioto Gene da fibronectina mRNA da fibronectina de hepatócito mRNA da fibronectina de fibroblasto Splicing alternativoSplicing alternativo: fribonectina Splicing alternativo mRNA em músculo estriado mRNA em músculo liso mRNA em fibroblasto mRNA em fibroblasto mRNA em cérebro gene da α-tropomiosina Exportação do mRNA maduro Do RNA a PROTEÍNA (tradução) Como a informação contida na molécula de mRNA é interpretada? mRNA { { { A cada 3 nucleotídeos: um códon corresponde a um aminoácido Características do Código Genético 4 letras: AUGC Códons (palavras): 3 letras (43 = 64 códons) 3 letras: 1 aminoácido Redundante Quase-Universal” Redundância do Código Genético AA Códons AA Códons Quase-universalidade do código genético Variação dos códons em mitocondrias * Ponto de interrogação = codon não observado; + = codon tem o mesmo sentido do código normal Sentido normal do códon RNA transportador (tRNA) extremidade 5’ alça D aminoácido ligado (Phe) extremidade 3’ alça T alça anticódon folha de trevo Composição do ribossomo eucariótico Nucléolo: matriz eletrondensa no interior do núcleo Nucléolo Sítios de ligação dos ribossomos INICIAÇÃO ALONGAMENTO TÉRMINO 1 2 3 4 SÍNTESE DA PROTEÍNA ATIVAÇÃO DO AMINOÁCIDO Síntese protéica : Ativação do aminoácido Síntese protéica : Iniciação Síntese protéica : Elongação Síntese protéica: Terminação Curiosidade RNA mensageiro códon de iniciação cadeia polipeptídica em crescimento códon de terminação
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