GENETICA DNA E RNA

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Discente: Júlio César Oliveira de Souza
Docente: Rozana de Medeiros Sousa Galvão
Genética Básica
Exercícios sobre DNA e RNA.
Descreva a estrutura do DNA e do RNA.
A molécula de ácido desoxirribonucléico (DNA) é constituída por duas cadeias ou fitas de nucleotídeos que se mantêm unidas em dupla hélice por pontes de hidrogênio entre as bases dos nucleotídeos. Esses, por sua vez, são compostos por um grupo fosfato, uma molécula de açúcar de cinco carbonos (uma desoxirribose que possui um átomo de hidrogênio no carbono 2’, diferentemente da ribose, componente do RNA, que apresenta uma hidroxila nessa posição) e bases nitrogenadas que podem ser adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T).
O ácido ribonucléico (RNA) é formado a partir de um molde de DNA, por um processo denominado de transcrição gênica. O RNA é uma molécula de fita simples, formado por nucleotídeos compostos de uma pentose (ribose), uma base nitrogenada (adenina, uracila, guanina e citosina) e um grupamento fosfato.
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da Biologia Celular. 3ª edição. Editora Artmed, v. único, 2011.
O que são Nucleotídeos e Nucleosídeos?
Nucleotídeos são compostos que carregam muita energia e que auxiliam nos processos metabólicos, especialmente as biossínteses, em grande parte das células. Atuam também como sinais químicos, respondendo assim a hormônios e outros estímulos extracelulares. Além disso, são também componentes estruturais de co-fatores enzimáticos, intermediários metabólicos e ácidos nucléicos.
Um nucleósido, ou nucleosídeo é constituído por uma base azotada ou nitrogenada e por uma pentose, a ribose ou a desoxirribose. Um nucleosídeo é um nucleotídeo sem o agrupamento fosfato.
3. Quais as características principais da Molécula de DNA? Descreva.
DNA são polímeros formados por Nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado pela ligação de um fosfato (PO4) a uma desoxirribose (pentose- carboidrato de 5 carbonos) e uma Base Nitrogenada (que pode ser adenina, timina, citosina ou guanina). As moléculas de DNA são geralmente formadas por duas cadeias poliméricas em hélice unidas por pontes de hidrogênio formadas entre uma base púrica (adenina ou guanina) de uma das cadeias e uma base pirimídica (timina ou citosina) da outra. As ligações sempre se dão entre adenina e timina, ou citosina e guanina.
4. Em que fase da divisão celular ocorre a replicação do DNA? Comente.
Esse processo ocorre durante a fase “S” da interfase (fase do ciclo celular, que prepara a célula para entrar em divisão), sendo necessário para a manutenção orgânica do indivíduo, permitindo o desenvolvimento do organismo (crescimento), a reposição de tecidos lesionados (epitelial) ou regeneração quando possível, bem como a propagação hereditária das características, propiciando a formação de gametas contendo as informações fidedignas da espécie. 
5. Quais as proteínas envolvidas na Replicação do DNA? E quais as suas funções?
No processo de replicação do DNA várias enzimas estão envolvidas, como a DNA-polimerase, helicases, proteínas SSB, ligases, topoisomerases e primase. As helicases são enzimas com função de quebrar as pontes de hidrogênio entre as bases, para que as duas fitas de DNA se separem. Essa separação é essencial para que a forquilha de replicação se movimente. As SSB são proteínas que têm alta afinidade por DNA na forma de fita simples, ocorrendo a ligação de forma cooperativa. Sua presença no processo de replicação é de grande importância, pois ao se ligarem a fita simples do DNA, impedem que a mesma sofra torções, induzindo a conformação do DNA ideal para o pareamento das bases e consequentemente, a replicação. A primase é a enzima que sintetiza os primers (iniciadores), que são pequenas sequências de RNA, a partir de um molde de DNA. Em eucariotos, a atividade da primase está localizada como componente da DNA-polimerase. A DNA-polimerase é a enzima que faz a síntese de uma nova fita de DNA. Ela possui a capacidade de adicionar nucleotídeos na extremidade 3’OH de uma região pareada do DNA, fazendo com que a cadeia se estenda no sentido 5’→3’. As células eucarióticas apresentam vários tipos de DNA-polimerases como: α, δ, β, ε, e , sendo que α, δ, β e ε estão localizadas no núcleo, e está localizada na mitocôndria. A polimerase δ é responsável pela replicação do genoma nuclear, enquanto a polimerase α está envolvida na síntese do primer para o início da replicação e na formação dos Fragmentos de Okazaki. As polimerases β e ε participam dos processos de síntese durante a reparação do DNA. E a polimerase é responsável pela replicação de DNA mitocondrial.
6. Como a informação biológica estocada na molécula de DNA deve se expressar em uma célula?
O DNA é um aglomerado de moléculas que contém material genético. Esse material é determinante para o bom funcionamento dos seres vivos e da formação das características físicas. É importante porque, entre outras razões, o DNA contém as informações para que se produza proteínas e ARNs. Sua formação é, em grande parte, envolvida com a estrutura do DNA. Essa é menos importante que a parte genética, responsável por carregar essas informações necessárias para produção de proteínas e para a formação do ser vivo. Sua formação é tão importante que, qualquer alteração nele, pode resultar em grandes mudanças, mutações, na própria formação de um ser vivo. Além disso, sua destruição leva à morte celular o que, em grandes proporções, pode levar à morte.
7. O que são éxons? E o que são íntrons?
Éxon é um segmento de bases nitrogenadas de um determinado gene eucarioto que consiste em DNA que codifica para uma sequência de nucleotídeos no RNA mensageiro. Um éxon pode codificar aminoácidos de uma proteína. Geralmente encontra-se adjacente a um segmento de DNA não codificante chamado íntron. 
Já os íntrons são secções de DNA de um gene que não codificam qualquer parte da proteína produzida pelo gene. Eles separam a sequência constituída pelos éxons. Os íntrons são também conhecidos pelo termo DNA lixo. O íntron é inicialmente transcrito na molécula de pré-RNAm, mas depois é eliminado durante o processo de maturação (ou splicing) do RNA, antes de sair do núcleo celular. Os íntrons existem principalmente nas células eucarióticas. 
8. Descreva o Processo de Transcrição? Detalhadamente.
A transcrição consiste na síntese de RNA usando DNA como molde. O processo é realizado por 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. A RNA polimerase nos procariotos é única, enquanto nos eucariotos são três - RNA polimerase I, II e III. Os RNAs formados durante a transcrição podem ser de três tipos: o mRNA, o tRNA e o rRNA. 
A transcrição ocorre em três etapas: a iniciação, o alongamento e o término.
Iniciação- A síntese do RNA começa em regiões do DNA chamadas de regiões promotoras, que são sequências específicas reconhecidas pela RNA polimerase, e direcionam a transcrição de genes. O reconhecimento da RNA polimerase aos promotores se dá graças ao fator sigma, que liga-se à RNA polimerase fazendo com que estas tenham maior afinidade com as sequências promotoras. Os promotores contêm sequências consenso localizadas antes do início da transcrição, a distâncias específicas. Os promotores procarióticos geralmente localizam-se na região –10 e –35 do início da transcrição e as sequências consenso mais conhecidas são o TATA box na região –10 (TATAAT) e a sequência TTGACA na região –35. Existem vários tipos de promotores e fatores sigma correspondentes e é essa variedade que permite que as funções celulares possam ser reguladas mantendo o equilíbrio das atividades celulares. Nos eucariotos, o processo de iniciação e regulação da transcrição é muito mais complexo, envolvendo um número e diversidade maior de sequências promotoras e de fatores de transcrição (análogos ao fator sigma). Uma importante etapa na iniciação da transcrição é a abertura da dupla fita de DNA (desenovelamento), que é feito rompendo-seas ligações entre as bases das duas fitas. É necessário que os nucleotídeos de um dos filamentos estejam disponíveis a novos pareamentos. A RNA polimerase deve desenrolar o DNA dupla hélice, formando uma bolha de transcrição, cerca de 17 pares de bases desenrolados.
Alongamento- 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.
Término- O final da transcrição é um processo bem controlado, determinado pelo surgimento dos códons de parada ou de terminação, finalizando a síntese dessa molécula.
Local- Em procariotos, que não possuem envoltório nuclear, a transcrição ocorre no mesmo lugar onde ocorre a tradução, dessa forma, tão logo o RNA comece a ser formado, a tradução já se inicia. Por esse motivo diz-se que a transcrição e a tradução nos procariotos é acoplada. Nos eucariotos a transcrição ocorre no núcleo e a tradução ocorre no citoplasma. O RNA recém- sintetizado nos eucariotos ainda precisa passar por várias modificações antes de estar pronto para tradução (retirada dos íntrons, adição de uma cauda de poli Adenina, adição de 7-Metil Guanosina na primeira base do RNA e outras).
9. Fale sobre o processamento do RNA?
O RNA transportador (tRNA) e o RNA ribossômico (rRNA), ao contrário do mRNA procariótico, são gerados por quebras e outras alterações dos transcritos recém-sintetizados. De uma única cadeia nascente de RNA contendo regiões espaçadoras podem ser produzidas, por exemplo: três tipos de moléculas de rRNA e uma de tRNA, vários tipos de tRNA ou, até mesmo, várias cópias de um mesmo tRNA - sendo isso determinado pela seqüência do transcrito. Entre outras modificações pós-transcricionais possíveis, podemos citar a adição de nucleotídeos aos términos das cadeias de RNA e a alteração de bases e de unidades de ribose dos RNAs. É comum em procariontes a adição da seqüência terminal CCA à ponta 3' de tRNAs e a metilação de algumas bases do rRNA, já em eucariontes o que normalmente ocorre é a metilação da hidroxila 2' de uma a cada cem unidades de ribose do rRNA.
Todas as moléculas de tRNA apresentam bases incomuns (ribotimidilato, pseudo-uridilato, etc.) formadas por alteração enzimática de um ribonucleotídeo padrão no tRNA precursor. Nos eucariontes, o processamento do transcrito primário que leva a formação do tRNA maduro inclui a clivagem da seqüência líder ou inicial 5'; o splicing ou processamento de introns; a substituição do terminal 3' UU por CCA e a modificação de várias bases. O processamento de tRNAs é bem conservado entre as espécies de eucariontes, sendo a especificidade das enzimas de splicing mantida ao longo da evolução. O gene de uma levedura, por exemplo, pode ser transcrito e processado por Xenopus, um anfíbio.
O processamento dos mRNAs em eucariotos é realizado em três etapas principais:
	
	-Adição do cap 5';
	
	-Splicing;
	
	-Adição da cauda de poliadenilato;
10. Quais as etapas da síntese de proteínas? Descreva cada etapa.
De uma maneira resumida, podemos dizer que o processo de síntese proteica ocorre em três etapas: iniciação, alongamento e finalização. O processo inicia-se quando uma subunidade ribossomal pequena liga-se ao mRNA no códon de iniciação, o qual é identificado por uma molécula de tRNA que transporta metionina. O tRNA possui o anticódon UAC, o qual se emparelha com o códon AUG, o chamado códon de início da tradução. Após esse processo, a subunidade grande do ribossomo liga-se à subunidade pequena, tornando o ribossomo completo. 
O local onde o tRNA transportador da metionina encaixa-se no ribossomo é chamado de sítio P. Posteriormente, esse sítio é ocupado pelo tRNA, que transporta a cadeia polipeptídica que está sendo formada. Ao lado desse sítio encontra-se o sítio A o qual aloja o tRNA, que, por sua vez, transporta o aminoácido que será colocado na cadeia polipeptídica que se forma. Após o tRNA alojar-se no sítio P, um novo tRNA aloja-se no sítio A e inicia-se a fase de alongamento. 
Após a ligação dos dois primeiros tRNA, os aminoácidos ligam-se por ligações peptídicas e ocorre o deslocamento do ribossomo sobre a molécula de mRNA para as próximas três bases. O tRNA que transportava a metionina desprende-se, e o segundo tRNA segue em direção ao sítio P, deixando o sítio A livre para outro tRNA. A molécula de mRNA é transportada códon a códon pelo ribossomo até encontrar um códon de terminação UAA, UAG ou UGA, que indica o fim da cadeia polipeptídica. Nesse momento, o fator de liberação garante a separação de todos os componentes e proporciona a liberação do polipeptídio completo. Essa última etapa é conhecida como finalização.