Estrutura DNA e RNA e Sintese de proteinas

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Estrutura do DNA e RNA 
Síntese de Proteínas
Ana Paula Carneiro Salgado
UFMG- ICB
Departamento de Biologia Geral
Disciplina: Genética
2˚semestre-2011
Cromossomos
Genoma Humano 
(unidade básica de herança) 
Genes
Núcleo
Constituídos de DNA
Genes
(DNA+proteínas)
Autossômos
Sexuais
Células somáticas= diplóides (2n) = possuem 23 pares de
cromossomos (22 de autossomos e um par de cromossomos
sexuais).
Gametas= haploides (n) e possuem um total de 23
cromossomos.
Watson & Crick
1953: descobrem a estrutura do DNA
1988: Watson funda o Projeto Genoma Humano
Permite que as moléculas de DNA se
repliquem precisamente pela
separação dos 2 filamentos, seguida
pela síntese de 2 novos filamentos
complementares.
Composição: DNA x RNA
DNA (ácido desoxirribonucléico) :
1 açúcar (5C) = desoxirribose
1 base nitrogenada Purinas (A e G)
Pirimidinas (T e C)
1 grupo fosfato
RNA (ácido ribonucléico) :
1 açúcar (5C) = ribose
1 base nitrogenada Purinas (A e G)
Pirimidinas (U e C)
1 grupo fosfato
Pareamento das Bases
A- T (2 pontes de H)
G-C (3 pontes de H)
A- U (2 pontes de H)
G-C (3 pontes de H)
Regras de Chargaff
Erwin Chargaff
1950
Regras de Chargaff
Helicoidização do DNA
 As proteínas histonas são de 5 tipos:
H2A
H2B
H3
H4
H1- Não faz parte da partícula do cerne 
(age como uma presilha ao redor das demais histonas)
Para compactar o DNA dentro do pequeno núcleo de uma célula
ele e helicoidizado em vários níveis.O primeiro nível 
forma o nucleossomo. Nucleossomos formam o
Solenóide (cada volta ~ 6 nucleossomos).
Propriedades do DNA
Replicação ou autoduplicação: capacidade de 
fazer cópias de si mesmo
As duas fitas servem de molde para a síntese de 
novos DNAs
DNA DNA
Transcrição ou síntese de RNA:
Uma fita serve de molde (cadeia ativa)
DNA RNA
Dogma Central da Biologia molecular
Replicação do DNA
As pontes de hidrogênio são quebradas, permitindo que as bases em
cada filamento passem pelo pareamento de bases complementares com
bases livre.
SEMICONSERVATIVA
Replicação
Eventuais erros da DNA polimerase ao encaixar as
bases complementares (A-T; C-G) ocasiona uma
MUTAÇÃO PONTUAL
Taxa de mutação em eucariotos: 1/10 bilhões de bases
 Importância das mutações: fonte básica da
variabilidade genética
Síntese de DNA em Eucariontes: As 
“Bolhas de Replicação”
 Nos eucariontes, a replicação
requer “múltiplas origens”,
devido ao tamanho de seu
genoma. A replicação é
bidirecional e, em ambas as
fitas, simultânea.
 Este processo gera “bolhas de
replicação”.
Processo de Replicação
O movimento da forquilha de replicação revela uma fita
molde no sentido 3’ para 5’ e outra no sentido oposto 5’
para 3’
Desta forma, as fitas novas são sintetizadas em sentidos
opostos
FITA “LEADING” (cadeia “adiantada”.
Lider) – crescimento segue a direção do
movimento da forquilha de replicação
FITA “LAGGING” (cadeia “lenta”.
Descontínua) – crescimento no sentido
oposto ao movimento da forquilha de
replicação
Processo de Replicação
FITA “LEADING” – sintetizada continuadamente a partir de um iniciador na fita
molde 3’ 5’
FITA “LAGGING” – sintetizada descontinuadamente a partir de múltiplos
iniciadores
 Cada iniciador é alongado pela DNA polimerase resultando na formação dos
FRAGMENTOS DE OKAZAKI.
DNA polimerase remove o primer do RNA do fragmento adjacente e preenche os
“gaps” entre os fragmentos que, então, são unidos pela DNA ligase.
Processo de Replicação
Mecanismos de reparo do DNA:
Mecanismo de revisão: corrige os erros assim que a
DNA polimerase os comete.
Mecanismo de reparo para as bases que estão mal
pareadas : examina cuidadosamente o DNA após ele
ser sintetizado e corrige qualquer base pareada
incorretamente.
Mecanismo de reparo por excisão que remove bases
anormais que tenham se formado devido a danos
químicos e as substitui por bases funcionais.
Síntese de RNA = Transcrição
 Não somente o mRNA é produzido pela transcrição.
O mesmo processo é responsável para síntese do
tRNA e do rRNA.
Dentro de cada gene, somente uma das fitas (fita
molde) é transcrita. A outra fita complementar de
DNA mantém-se não transcrita.
A escolha é determinada pela seqüência promotora.
Síntese de RNA = Transcrição
Por convenção, a extremidade que tem o fosfato é chamada 5’ e a
que tem o açúcar é chamada 3’. O sentido de leitura e síntese é
sempre 5’ 3’.
Uma enzima desenrola a duplas hélice= DNA helicase
RNA polimerase II : percorre o filamento único de DNA e
adiciona nucleotídeos livres a ponta 3’ no novo filamento.
Transcrição
mRNA=5` 
3`
IISequência termino da
transcrição no DNA: UAA;
UAG;UGA)
Adição de A (100-200 bases) em
3` do RNA (cauda poli A)
Pode estar envolvida na estabilização do mRNA
(não degradação ao chegar no citoplasma)
Transcrição
Logo depois que a síntese de mRNA tem inicio a extremidade 5’da 
molécula crescente de mRNA recebe adição de uma G quimicamente 
modificada (cap de 5’).
- Ajuda evitar degradação do RNA durante
a síntese.
-Auxilia na indicação da posição de inicio
da tradução da molécula de mRNA em
proteínas.
Seqüência de termino
Pode estar envolvida na estabilização da
molécula de mRNA, de modo que ela não
seja degradada ao chegar no citoplasma
Transcrição
Núcleo
Citoplasma
SPLICING OU 
PROCESSAMENTO 
DO mRNA
Classes de RNA
RNA heterogêneo ou pré-mRNA (hnRNA)
 RNA transcrito de 5´→ 3´ com molde no DNA (fita 3´→ 5´)
incluindo as regiões codificadoras de proteínas (éxons) e as
não-codificadoras intercaladas (íntrons), presente no núcleo
dos eucariotas.
mRNA
 A forma final de RNA, processado a partir do hnRNA pela
remoção dos íntrons e proteção das extremidades 5´ (cap) e
3´ (cauda poli-A), que vai ser traduzido em proteína no
citoplasma.
 Cada trinca (três nucleotídeos) no mRNA é denominada códon
e corresponde a um aminoácido na proteína que irá se formar.
rRNA
RNAs que se complexam com proteínas para
formarem os ribossomos, as organelas
citoplasmáticas aonde se realiza a síntese protéica ou
tradução genética.
Os ribossomos são formados por rRNA e proteinas
tRNA
 Pequenos RNAs, com estrutura em forma de trevo, que
possuem um sítio de ligação a um aminoácido e outro a trincas
de bases no mRNA (códons) denominado anticódon.
 é através do anticódon que o tRNA reconhece o local do
mRNA onde deve ser colocado o aminoácido por ele
transportado. Cada t RNA carrega um aminoácido especifico,
de acordo com o anticódon que possui.
O Código Genético
Proteínas são compostas de 1 ou + polipeptídios (são compostos por
sequências de aminoácidos).
20 aminoácidos diferentes
aminoácidos são compostos por trincas de bases= códons
permite a formação de 64 códons diferentes, sendo 61 ativos e 3
inativos (stop codon: UAA; UGA; UAG)
A correspondência entre códons específicos e aminoácidos é
conhecida com Código Genético.
O Código Genético
Universal = todos os seres vivos usam os mesmo
código de DNA para especificar aminoácidos.
Não ambíguo = um tRNA só pode carrear um único
aminoácido.
O Código Genético
Degenerado: o código genético é repleto de
“sinônimos”. Um único aminoácido pode ser codificado
por vários códons diferentes.
Ex: prolina (CCC, CCG, CCU, CCA)
Tradução 
 Também chamada de
síntese de proteínas.
(1 ou + polipeptídios)
 O sitio citoplasmático de
síntese protéica: ribossomos
Proteínas enzimáticas e rRNA
Seqüência de aminoácidos
Auxilia aligação do mRNA e tRNA ao 
ribossomo
Tradução 
é quando o mRNA chega ao
citoplasma e se associa ao
ribossomo, para servir de molde
para síntese de polipeptídio.
Após esta associação os tRNA
levam os aminoácidos, que serão
ligados, formando a proteína.
Tradução 
 Primeiro: o ribossomo se liga a um sitio de iniciação 
(códon: AUG) na seqüência do mRNA.
Tradução 
 O ribossomo então liga o tRNA a sua
superfície, de modo que o pareamento de
bases possa ocorrer entre o tRNA e o mRNA
no sentido habitual 5’ para 3’.
Somente os tRNAs tem seqüência do anti-
códon complementar a seqüência do códon
no ribossomo.
 A medida que cada códon é processado,
um aminoácido é traduzido pela interação
entre o mRNA e tRNA.
Tradução 
Uma enzima presente na subunidade
maior do ribossomo realiza a ligação
peptídica entre os aminoácidos
adjacentes.
Polipeptídio crescente
Tradução 
O tRNA “vazio” volta para o
citoplasma para se ligar a outro
aminoácido.
Tradução 
O ribossomo agora se
desloca 1 códon para o lado.
O espaço vazio é
preenchido por um outro
tRNA com seqüência do anti-
códon complementar a
seqüência do códon.
Tradução 
O tRNA “vazio” volta para o
citoplasma para se ligar a outro
aminoácido.
E assim o ribossomo vai se
deslocando ao longo do mRNA
e os aminoácidos são ligados.
Tradução 
 Quando o ribossomo chega a um
códon de fim na seqüência do mRNA, a
tradução e a formação do peptídio cessam.
Então o ribossomo se solta do mRNA,
a proteína recém formada é liberada e o
mRNA e degradado.
Modificação da proteína após a 
síntese
Modificações pós-
tradução
1) Modificações para transformar o polipeptídio numa 
forma funcional: quebras, reorientações de certos 
fragmentos, deleções, adições. 
2) Adição de cadeias laterais de carboidratos ao 
polipeptídio.
Muitas proteínas emergem do ribossomo prontas para funcionar.
Outras, no entanto, sofrem uma série de modificações pós-tradução 
Podem ser necessárias, por exemplo, para promover o 
dobramento correto da proteína final ou estabilizar sua 
estrutura.