código genético duplicação, transcrição e tradução

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Figura 1 
Código Genético 
 
O ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA) são os reservatórios 
moleculares da informação genética. O DNA contém todas as 
informações genéticas de cada indivíduo, tendo a capacidade de 
transmiti-las à sua descendência (Figura 1). A seqüência do DNA de uma 
célula especifica uma seqüência de RNA bem como uma seqüência de 
aminoácidos. Um segmento de DNA que contém a informação necessária 
para a síntese de um produto biológico funcional (proteína ou RNA) é 
referido como um gene. Logo, um gene é um fragmento de DNA 
responsável pela produção de uma proteína específica. Os genes se 
localizam nos cromossomos, que nada mais são do que enormes moléculas 
de DNA que contêm além dos genes, longos segmentos de DNA sem 
função específica. Em eucariotos, dentro dos genes também existem 
regiões que não codificam a proteína e são chamados de íntrons. As 
regiões dentro do gene que codifica a proteína são chamadas de exon. 
Ao conjunto de genes de um organismo dá-se o nome de genoma e ao 
conjunto de proteínas produzidas por um organismo dá-se o nome de proteoma. Os termos 
genoma e proteoma aparecem com grande freqüência na mídia porque conhecer os genes e 
as proteínas que compõem um organismo permite o desenvolvimento de métodos novos para 
o diagnóstico de doenças e também de novas terapias para seu tratamento. 
O DNA é uma molécula onde as bases estão pareadas entre as duas fitas da 
molécula, mantendo sua estrutura através de pontes de hidrogênio. Assim, entre T ou A são 
formadas duas pontes de hidrogênio e entre C e G três pontes (Figura 2). Esta 
característica de pareamento tem grande significância fisiológica e, devido a ela, as duas 
fitas de DNA são ditas complementares. Essa propriedade garante a replicação precisa do 
DNA e a transmissão das informações genéticas via transcrição, pois devido ao pareamento 
específico, o DNA serve como molde para a síntese de novas moléculas complementares. 
Toda a informação genética de um organismo encontra-se acumulada na seqüência das 
quatro bases (A, T, C e G); deste modo a seqüência de aminoácidos de todas as proteínas 
deve estar codificada por um alfabeto destas quatro letras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ponte de Hidrogênio 
Figura 2 
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O RNA é uma molécula intermediária na síntese de proteínas. Faz a intermediação 
entre o DNA e as proteínas. 
Os principais tipos de RNA são os RNAs mensageiros (mRNAs), os transportadores 
(tRNAs) e os ribossomais (rRNA). Os RNAs mensageiros são aqueles que codificam as 
proteínas. Os RNAs ribossomais fazem parte da estrutura do ribossomo, junto com 
diversas proteínas e são eles que permitem a ligação entre dois aminoácidos na síntese de 
proteínas. Os RNAs transportadores carregam o aminoácido específico para complementar 
a seqüência de nucleotídeos do mRNA, quando este está ligado ao ribossomo. 
Todas as nossas células contêm os mesmos genes. Só que, em determinado tecido, as 
células expressam uns, e, em outro tecido, expressam outros. Se quisermos entender a 
diferença entre as células do músculo, as células do fígado e as células do sistema nervoso, 
nós temos que entender como se dá o controle da expressão gênica. 
O estudo da expressão gênica envolve a análise das regiões do DNA (genes) que são 
ativadas para a produção de proteínas em tecidos específicos e em momentos específicos, 
bem como os mecanismos que controlam a quantidade de proteína a ser produzida. Quando 
se diz que um gene é expresso em um dado tecido, significa que neste tecido é feita uma 
molécula de mRNA usando este gene como molde e esta molécula de RNA serve como molde 
para a "montagem" da proteína correspondente. As moléculas de RNA são sintetizadas por 
um processo conhecido como transcrição, que é similar à replicação do DNA. Em síntese, o 
DNA pode se replicar e dar origem a novas moléculas de DNA; pode ainda ser transcrito em 
RNA, e este por sua vez traduz o código genético em proteínas. Isso é conhecido como o 
Dogma Central da Biologia (Figura 3). 
 
 
 
 
Replicação DNA mRNA 
Tradução- 
Síntese de Proteínas 
Transcrição- 
Síntese de RNA 
Proteína 
Ribossomo 
Figura 3 
 3 
Replicação do DNA: 
O DNA é a molécula que transmite a informação genética e tem a capacidade de se 
auto-duplicar. Uma cópia do DNA é passada para a célula-filha durante a divisão celular, de 
modo que as células filhas, no caso da mitose, tenham a mesma informação genética que a 
célula mãe. A este processo de auto-duplicação do DNA deu-se o nome de replicação. Este 
processo consiste na abertura de uma molécula de DNA parental e na subseqüente 
formação de duas novas moléculas filhas idênticas, cada uma contendo 50% da molécula 
mãe, o que faz com que o processo de replicação seja semi-conservativo, ou seja, cada 
molécula filha conserva metade da molécula mãe. Esta quebra, segundo o modelo de Watson 
e Crick, se daria similarmente a um zíper que se abre a partir de uma de suas pontas; assim 
os dois filamentos desenrolados iriam expor as suas bases isoladas. Cada um destes 
filamentos agiria como molde, e cada base exposta iria parear com a sua base 
complementar, reconstruindo, assim, as duas dupla hélices. As novas bases que irão compor 
as novas hélices vêm de nucleotídeos presentes na célula. Este tipo de replicação é 
denominado de replicação semi-conservativa, pois cada dupla fita filha irá conter um 
filamento parental e outro recém sintetizado. Surge agora uma importante questão: que 
tipos de agentes fazem com que a dupla hélice seja desenrolada e quebrada, e, depois, 
reconstruída? Como veremos a seguir, este é um processo muito complexo e nele atuam 
várias enzimas que desenrolam a dupla hélice entrelaçada, quebram esta dupla hélice e 
reconstroem-na com novos nucleotídeos, tudo isso quase que de maneira simultânea. 
Para que possa se dar a replicação, a dupla hélice precisa girar e subseqüentemente 
desenrolar-se, já que os dois filamentos encontram-se entrelaçados. Nesta etapa atuam 
duas enzimas. Uma delas é a DNA-girase. Esta enzima provoca uma superelicoidização do 
DNA, o que facilita o desenrolamento da dupla hélice. Este desenrolamento será 
provavelmente realizado por uma enzima chamada helicase, que separa a dupla hélice de 
DNA a partir da forquilha de replicação. Com o desenrolar da dupla hélice, os dois 
filamentos expostos estariam sujeitos a degradação, se não fosse a ação de uma outra 
proteína, a SSB (proteína ligante de DNA), que se liga ao DNA e impede que as bases da 
dupla fita voltem a formar as pontes de hidrogênio, mantendo, portanto, as fitas separadas 
para que as enzimas de replicação possam agir. 
Os dois filamentos da dupla hélice que estão separados, vão sofrer a ação da DNA-
polimerase, que irá sintetizar um novo filamento complementar para cada filamento 
parental que se separou. Um dos filamentos será sintetizado de forma contínua, enquanto o 
outro será sintetizado de maneira descontínua, permanecendo alguns trechos deste 
filamento incompletos. Estas falhas, posteriormente, serão reconstituídas pela ação da 
DNA-ligase. Durante este processo podem ocorrer, também, alguns erros de inserção de 
bases; tais erros podem ser corrigidos pela atuação da DNA-polimerase, que remove as 
bases mal pareadas. Devemos saber que a ação da DNA-polimerase, a enzima que refaz o 
novo filamento, só vai se dar se existir, pelo menos, uma curta região da dupla hélice que 
serve como iniciador ou primer. Nas bactérias existe uma enzima, chamada primase, que 
sintetiza este primer (Figura 4). 
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Transcrição do DNA: 
A transcrição consiste na síntese de RNA usando DNA como molde. Ela é realizadapor um complexo enzimático cuja enzima chave é a RNA polimerase, composta de várias 
subunidades e que realiza a polimerização do RNA a partir de um molde de DNA. Este 
processo ocorre em três etapas principais: a iniciação, o alongamento e o término, cada uma 
necessitando fatores específicos que serão explicados adiante. 
 
Iniciação: 
A síntese de RNA começa em regiões do DNA chamadas promotores - seqüências 
específicas reconhecidas pela RNA polimerase - que direcionam a transcrição de genes. 
Uma importante etapa na iniciação da transcrição é a abertura da dupla fita de DNA 
(desenovelamento), que é feito rompendo-se as ligações entre as bases das duas fitas. A 
fita dupla do DNA não serve como molde para síntese de RNA quando suas bases estão 
pareadas. Portanto, é necessário que os nucleotídeos de um dos filamentos estejam 
disponíveis a novos pareamentos. Para que isso aconteça, a RNA polimerase deve desenrolar 
o DNA dupla hélice, formando uma bolha de transcrição, que consiste em cerca de 17 pares 
de bases desenrolados (Figura 5). 
 
 
 
 
 
RNA polimerase 
DNA 
Início do Gene 
Figura 5 
Figura 4 
 5 
Alongamento: 
 Durante esta fase, o RNA recém-sintetizado pareia-se temporariamente com a fita 
molde de DNA, formando um híbrido curto RNA-DNA. Uma vez iniciada, a transcrição 
segue numa velocidade de aproximadamente 50 nucleotídeos por segundo, estando a RNA 
polimerase ligada à fita molde de DNA até encontrar o sinal de término da transcrição 
(Figuras 6 e 7). 
 
Término: 
O final da transcrição é um processo bem controlado, no qual seqüências típicas dos 
transcritos de RNA (sinais de término) indicam o local para a finalização da síntese dessa 
molécula (Figura 8). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tradução do RNA: 
A tradução refere-se a todo o processo pelo qual a seqüência de bases de um mRNA 
é usada para codificar a seqüência de aminoácidos para a formação de uma proteína. Os 
ribossomos são as estruturas (em todas as células) onde as proteínas são sintetizadas. Eles 
5´ 
Região 3´do gene 
Direção da transcrição 
Sentido da fita 
Molécula de RNA 
Figura 6 Figura 7 
Molécula de RNA liberada 
RNA polimerase 
liberada 
DNA volta ao normal 
Figura 8 
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são compostos por rRNA e proteínas. Os ribossomos são constituídos de uma subunidade 
pequena e uma grande (Figura 9). 
Para o início da síntese de proteínas, é necessário que ocorra 
uma ligação entre o mRNA e o ribossomo. Durante a síntese de 
proteínas, os ribossomos deslocam-se ao longo do mRNA, 
possibilitando um pareamento entre esse e os tRNAs que carregam 
os diferentes aminoácidos que irão compor as proteínas. Cada tRNA 
contém em sua composição um anticodon que é complementar ao 
codon do mRNA e que é específico para cada aminoácido. Uma 
mesma molécula de mRNA é traduzida simultaneamente por 
diferentes ribossomos. O processo de síntese de proteínas pode ser 
dividido em três etapas: Início, Alongamento e Terminação. 
O início da síntese de proteínas ocorre 
com a adição do primeiro aminoácido da 
proteína, sendo necessária a formação do 
complexo de iniciação entre o ribossomo, o 
mRNA e o primeiro tRNA carregando o 
aminoácido (Figura 10). O alongamento da 
cadeia polipeptídica inclui todos os processos, 
desde a ligação dos primeiros aminoácidos até 
a adição do último aminoácido da proteína. 
Os aminoácidos são adicionados um a 
um, sendo a fase que ocorre mais rapidamente 
durante a síntese. O primeiro tRNA (que é o 
que carrega o aminoácido Metionina) vai ser complementar (anticódon - UAC) ao primeiro 
códon do mRNA (AUG) e liga-se ao sítio P do ribossomo, começando a síntese das proteínas. 
O segundo tRNA liga-se ao códon seguinte do mRNA no sitio A do ribossomo. O ribossomo 
então desliza sobre o mRNA, fazendo 
com que o primeiro tRNA seja liberado. 
O aminoácido permanece ligado ao 
tRNA seguinte, fazendo a ligação 
peptídica entre os dois primeiros 
aminoácidos, formando a proteína 
(Figura 11). Este tRNA passa para o 
sitio P do ribossomo e outro tRNA liga-
se ao mRNA e assim segue, formando a 
proteína. Após a formação do complexo 
de iniciação, o processo deverá ocorrer 
de forma cíclica, sendo os tRNAs 
adicionados no sítio A e o peptídeo 
localizado no sítio P (Figura 12). 
Subunidade 
pequena 
RIBOSSOMO 
Subunid
ade 
grande 
Figura 9 
Pontes de Hidrogênio 
Sitio de ligação do 
aminoácido 
Anticódon 
Figura 10 
Alongamento 
(Tradução) 
Anticódon 
tRNA 
Figura 11 
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A terminação da síntese de proteínas ocorre pelo aparecimento, no sítio A de um 
códon para a terminação (UAG, UAA e UGA). Após a terminação, o ribossomo é liberado 
para fazer outra síntese de proteínas (Figura 13). Cada RNA é traduzido por diversos 
ribossomos, produzindo assim várias proteínas ao mesmo tempo com apenas um RNA, sendo 
a estrutura formada pelo mRNA ligado a vários ribossomos com proteínas nascentes 
conhecida como polissomo (Figura 14). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Terminação 
Proteína recém sintetizada Figura 13 
Ribossomo 
mRNA 
Cadeia proteica 
Direção da 
Transcrição 
Figura 14 
Continuação do Alongamento 
Stop códon 
Este processo 
continua até alcançar 
um stop códon 
Síntese 
da 
proteína 
Figura 12