Funcionamento gênico

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FUNCIONAMENTO GÊNICO
Os produtos iniciais de todos os genes são ácidos ribonucléicos (RNAs), produzidos por transcriçãoPropriedades do RNACadeia unifilamentar de nucleotídeosPossui açúcar ribose em seus nucleotídeosNucleotídeos transportam as bases adenina, guanina, citosina e uracila 
Classes de RNARNA de informaçãoRNA mensageiro (mRNA)RNA funcionalDesempenham funções diversas e nunca são traduzidos em polipeptídeosRNA de transferência (tRNA): Transportadores de aminoácidos durante a síntese protéicaRNA ribossomal (rRNA): Componentes dos ribossomos
RNAs funcionais específicas de eucariontes RNAs nucleares pequenos (snRNAs): Envolvidos na clivagem de pré-mRNA, durante o processamento do RNA mensageiro no núcleo da célulaRNAs citoplasmáticos pequenos (scRNAs): Envolvidos no trânsito de proteínas dentro da célula eucariótica; Permitem o início do processo de secreção protéica 
TRANSCRIÇÃOBaseada na regra do pareamento entre bases complementares e catalisada pela enzima RNA polimeraseOs dois filamentos da dupla hélice do DNA separam-se localmente, e um dos filamentos atua como um molde para a síntese do RNAO crescimento do RNA dá-se na orientação 5´ 3´, sendo os nucleotídeos adicionados na ponta 3´ crescenteEm qualquer gene apenas um filamento é utilizado e naquele gene ele é sempre o mesmo filamento
RNA polimerasesEm eucariontes há três RNA polimerases diferentes, especializadasRNA polimerase I (pol I) transcreve genes de rRNARNA polimerase II (pol II) transcreve genes que codificam proteínasRNA polimerase III (pol III) transcreve outros genes funcionais de RNA (por exemplo, os genes de tRNA)
Nos eucariontes, a transcrição de cromossomos nucleares ocorre dentro do núcleo, e os transcritos movem-se para o citosol, onde ocorre a traduçãoOs genomas das organelas são transcritos dentro da organela, e a tradução ocorre dentro da organelaEm procariontes, a tradução pode ocorrer imediatamente, direto no transcrito em crescimento
Estágios distintos da transcriçãoIniciaçãoA RNA polimerase se liga ao DNA na sequência promotora (extremidade 5’), deselicoidiza o DNA e inicia a síntese de uma molécula de RNA no sítio de início da transcriçãoAlongamentoA RNA polimerase se move ao longo do DNA e catalisa o alongamento 3´ do filamento de RNAFinalizaçãoQuando a RNA polimerase reconhece sequências específicas de nucleotídeos no DNA, o filamento de RNA e a polimerase são liberados do molde de DNA
A energia requerida para o alongamento da molécula de RNA é oriunda da quebra de trifosfatos de alta energia
Processamento de RNA nos eucariontesO transcrito primário de RNA, é processado antes de ser transportado para o citosolRevestimento (cap), 7-metil guanosina, é adicionado à extremidade 5´ do transcrito Trecho de 150 a 200 nucleotídeos de adenina, cauda poli(A), é adicionado à extremidade 3´Etapa de recomposição remove os íntrons do transcrito de RNA, e une as regiões codificadoras, os éxons, convertendo o pré-mRNA em um mRNA final, inteiramente colinear à proteína
Mecanismo de recomposição dos éxonsSequências específicas do pré-mRNA (conservadas) são reconhecidas por pequenas partículas nucleares de ribonucleoproteínas, snRNPs, que catalisam as reações de corte e recomposição * Um intermediário em forma de laço é produzido e então liberado para gerar o mRNA final
TRADUÇÃOA sequência de aminoácidos específica de um polipeptídeo é determinada pela sequência de nucleotídeos do gene que a codifica, a qual é transcrita no mRNAO ribossomo se move ao longo do mRNA, começando na extremidade 5´ e continuando até a extremidade 3´À medida que o ribossomo se move, ele lê a sequência de nucleotídoes do mRNA de 3 em 3 nucleotídeos (cada códontriplo ocorre para um aminoácido específico)Há 64 diferentes códons possíveis
Código genéticoO número de códons para um único aminoácido varia de um (triptofano, UGG) a seis (serina, UCU,UCC,UCA, UCG, AGU ou AGC)
Um códon é traduzido em um aminoácido por meio de um tRNA com sequência complementarA molécula de tRNA se apresenta com quatro hastes de dupla hélice e três alças unifilamentares; A alça do meio transporta uma trinca de nucleotídeos, anticódon, que se une a um códon específico no mRNA por pareamento específico de basesOs anticódons são orientados no sentido 3´ 5´Cada tRNA é específico para cada aminoácido e transporta o aminoácido em sua extremidade livre 3´Os aminoácidos são adicionados ao tRNA por meio de enzimas aminoacil-tRNA sintetases, específicas para cada aminoácido 
Estrutura de um tRNAda alanina, mostrando a aminoacil-tRNA se ligando a seu códon correto no mRNAEsquema de forma assumida pelo tRNA(dobrada)
O lugar onde ocorre a tradução é o ribossomoRibossomos contêm sítios específicos que permitem ligação ao mRNA, aos tRNAs e a outros fatores protéicos específicos, necessários à síntese protéica O mRNA se liga à subunidade pequenaOs tRNAs se ligam a dois sítios que se sobrepõe às subunidadesO sítio A é o sítio de entrada para um aminoacil-tRNAO peptidil-tRNA que transporta a cadeia de polipeptídeoscrescente se liga ao sítio P
O tRNA que cedeu o aminoácido é liberado do sítio P, e o ribossomo se move um códon de distância ao longo da mensagem, transferindo o novo peptidil-tRNA ao sítio P e deixando o sítio A vazio para o próximo aminoacil-tRNAA extremidade crescente da cadeia peptídica é uma carboxila; a ponta livre é a extremidade aminoA extremidade amino da proteína corresponde ao final 5´do mRNA, e a carboxila corresponde à ponta 3´
Adição de um aminoácido à cadeia polipeptídica em crescimento durante a tradução do mRNA
Etapas da traduçãoIniciaçãoNos eucariontes, AUG geralmente é o primeiro códon de um polipeptídeo, e a metionina é inserida Em E. coli, AUG e GUG e, em raras ocasiões, UUG, servem como códons de iniciaçãoSequências conservadas de nucleotídeos sinalizam o códon AUG de iniciação da tradução Em bactérias, códons de iniciação são precedidos por sequências Shine-DalgarnoEm mRNAs eucarióticos, o início da transcrição é precedido por uma sequência líder
AlongamentoAssistido por proteínas (fatores de alongamento) e a energia é fornecida pela hidrólise de GTPFinalizaçãoAlguns códons não especificam nenhum aminoácido (UAG, UGA e UAA), chamados códons de finalização, os quais são reconhecidos por fatores protéicos (fatores de liberação) Quando o peptidil-tRNA está no sítio P, os fatores de liberação se ligam ao sítio A em resposta aos códons de finalização da cadeia, o polipeptídeo é então liberado do sítio P, e os ribossomos dissociam-se em duas subunidades, finalizando a tradução
Estrutura protéicaUma proteína é um polímero composto de monômeros de aminoácidos (polipeptídeo)Os aminoácidos apresentam a fórmula geralHH2N - C - COOHRHá vinte aminoácidos conhecidos, cada um possuindo um grupamento diferente R que dá ao aminoácido suas propriedades únicas
Nas proteínas, os aminoácidos são unidos por ligações peptídicasUma ligação peptídica envolve uma reação de condensação durante a qual uma molécula de água é removida Uma cadeia polipeptídica sempre apresenta uma extremidade amino (NH2) e uma extremidade carboxila (COOH)
Níveis de organização das proteínasA sequência linear de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica constitui a estrutura primária da proteínaA estrutura secundária surge das interações de aminoácidos que estão juntos na sequência linear A estrutura terciária é produzida por dobra da hélice ou outra estrutura secundária Em algumas proteínas, duas ou mais estruturas terciárias aparecem juntas para formar uma estrutura quaternáriaA forma é importante para uma proteína desempenhar sua função específica na célula
As células sintetizam substâncias celulares essenciais por meio de uma série de reações (Vias bioquímicas) mediadas por enzimas, sendo as diferentes enzimas codificadas por diferentes genesTodos os genes essenciais precisam ser capazes de produzir seus produtos funcionais a fim de geraros fenótipos compatíveis com as funções celulares normais