Código Genético e Síntese Proteica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA
DISCIPLINA: GENÉTICA
Prof. Me. João Marcelo Castro
Genética e Biologia molecular
j.marcelo@ufpi.edu.br
CÓDIGO GENÉTICO
• “Dicionário” correspondência da → seqüência 
de nucleotídeos levando à seqüência de 
aminoácidos;
• Códon → 3 bases nucleotídicas no RNAm que 
codificam cada aminoácido (“palavra”);
• Códon:
• RNAm A, G, C e U;→
• “escrita” da direção 5’ para 3’;
• 64 combinações diferentes de bases;
1 códon  3 nucleotídeos no RNAm
7 códons  21 nucleotídeos
CÓDIGO GENÉTICO
CÓDIGO 
GENÉTICO
61 dos 64 códons 
possíveis codificam os 
20 aminoácidos padrão
Códons de terminação ou de 
parada ou sem sentido; não 
codificam AA.
UAG / UGA / UAAUAG / UGA / UAA
CÓDIGO GENÉTICO
• Características:
• Especificidade – um determinado 
códon sempre codifica o mesmo 
AA;
• Universalidade – é conservado em 
todas as espécies;
• Redundância ou Degeneração – 
um AA pode ter mais de 1 trinca 
que o codifica; 
• Contínuo – sempre lido de 3 em 3 
bases.
Degeneração do código
O CÓDIGO GENÉTICO É REDUNDANTE
• 20 aminoácidos devem ser codificados por, pelo menos 3 bases
Leu Pro ArgLisIle
UUA CCU AUU AAA CGG
CUG CCG AUA AAG CGA
Códon: cada grupo
de três nucleotídeos
consecutivos
PAREAMENTO CÓDON-ANTICÓDON
• Pareamento de bases Watson-Crick nas duas primeiras bases do 
códon
• 3’-5’ to 5’-3’ (pareamento anti-paralelo)
COMPONENTES DA TRADUÇÃO
• AAs:
• Dieta AAs essenciais;→
• RNAt ou moléculas adaptadoras:
• Em humanos existem em torno de 50 espécies de RNAt, 
enquanto bactérias possuem em torno de 30-40 espécies;
• RNAt isoaceptores  RNAt diferentes aceitam o mesmo aa, 
mas têm anticódons diferentes
• Sítios de ligação ao AA – extremidade 3’ do RNAt se liga ao 
grupo carboxila do AA;
• Anticódon seqüência de 3 nucleotídeos que reconhece o →
códon específico do RNAm;
• Pode estar carregado ou descarregado.
AA é ligado aqui
•RNAT:
50 tipos de RNAt para 20 aa: 
 alguns aas possuem mais de um RNAt 
específico
50 tipos de RNAt para 20 aa: 
 alguns aas possuem mais de um RNAt 
específico
Estrutura secundária: folha de trevo
O pareamento códon-anticódon é 
 complementar e antiparalelo
1 anticódon pode reconhecer mais de um códon
Componentes da TraduçãoComponentes da Tradução
COMPONENTES DA TRADUÇÃO
• Aminoacil-RNAt sintetase:
• Família de enzimas que ligam AA 
aos seus RNAt → ↑
especificidade que aumenta a 
fidelidade da tradução da 
mensagem genética;
COMPONENTES DA TRADUÇÃO
• RNAm (molde);
• Ribossomos:
Ribossomos: grandes complexos de RNAr e 
proteínas compostos por duas subunidades.
Ribossomos: grandes complexos de RNAr e 
proteínas compostos por duas subunidades.
São as estruturas responsáveis pela síntese 
protéica (local da síntese). Livres ou no RER.
São as estruturas responsáveis pela síntese 
protéica (local da síntese). Livres ou no RER.
Ribossomo de eucariotos: subunidades 60S (5S, 
5.8S e 28S/49 proteínas) + 40S (18S/33 
proteínas)
Ribossomo de eucariotos: subunidades 60S (5S, 
5.8S e 28S/49 proteínas) + 40S (18S/33 
proteínas)
Em procariotos: subunidades 50S (5S e 23S/36 
proteínas) + 30S (16S/21 proteínas)
Em procariotos: subunidades 50S (5S e 23S/36 
proteínas) + 30S (16S/21 proteínas)
RNAr: responsáveis pela estabilização do 
complexo de iniciação e dos demais participantes 
da tradução
RNAr: responsáveis pela estabilização do 
complexo de iniciação e dos demais participantes 
da tradução
COMPONENTES DA TRADUÇÃO
• Fatores protéicos:
• Fatores de iniciação, alongamento e terminação ou 
liberação.
• ATP e GTP.
• Sítio P: neste sítio, o códon de iniciação é posicionado para seu pareamento 
com o anticódon do RNAt que transposta metionina – primeiro aa da tradução.
• Sítio A: neste sítio, o códon adjacente é posicionado para seu pareamento 
com o anticódon do RNAt que transposta o próximo aa da cadeia polipeptídica.
• Sítio E: depois de ser traduzido, o códon é posicionado no sítio E (ou sítio de 
saída) para seu desligamento com o RNAt, agora descarregado.
Ribossomos:
RECONHECIMENTO DOS CÓDONS 
PELO RNAT
• A ligação entre códon do RNAm e 
anticódon do RNAt é 
antiparalela;
• O códon é lido de 5’ para 3’; o 
anticódon também deve ser lido 
de 5’ para 3’. Portanto a primeira 
base do códon pareia com a 
última base do anticódon;
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
• Ativação dos AAs:
• Ligação dos AAs aos seus RNAt 
ocorre no citosol pelas aminoacil-
RNAt sintetases.
• Duas lig. de alta energia
Aminoacilação do RNAt
Etapa 1Etapa 1
Requer:
• 20 aas
• 20 aminoacil-tRNA sintetases
• Energia – ATP
• RNAt
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
• Iniciação:
• O RNAm liga-se a menor das 2 subunidades 
ribossômicas e ao aminoacil-RNAt de iniciação;
• Na E. coli, a seqüência reconhecida no RNAm pelo 
ribossomo é chamada de seqüência de Shine-
Dalgarno (nos eucariotos o “cap” do RNAm é 
reconhecido pelo ribossomo) 6 a 10 bases longe →
do códon de iniciação AUG; 
Etapa 2Etapa 2
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
• Iniciação:
• O aminoacil-RNAt de iniciação pareia com o 
códon AUG, que é o códon que sinaliza o início da 
proteína a ser sintetizada;
• Em bactérias e na mitocôndria, esse RNAt de 
iniciação carrega uma metionina N-formilada 
(grupo formila é adicionado pela enzima 
transformilase). Nos eucariotos, a metionina não 
está formilada;
Etapa 2Etapa 2
INICIAÇÃO - PROCARIONTES
Etapa 2Etapa 2
Requer:
• RNAm
• aminoacil-tRNA de iniciação –
 metionina
• códon de iniciação – AUG
• Subunidade 30S e 50S
• Fatores de iniciação
• GTP
• Cofator enzimático – Mg+2
Formação do complexo de iniciação Formação do complexo de iniciação 
em eucariotosem eucariotos
Formação do complexo de 
iniciação em eucariotos
Formação do complexo de iniciação em Formação do complexo de iniciação em 
eucariotoseucariotos
Formação do complexo de iniciação em 
eucariotos
Formação do complexo de 
iniciação em eucariotos
Formação da alça:
•Estimular o início da tradução;
•Promover a reiniciação de ribossomos, de forma que ao terminarem na extrem. 
3’, as subunidades liberadas já estariam localizadas próximas À extrem. 5’;
•Estabilizar o mRNA contra degradação;
•Permitir aos fatores que se ligam à extrem 3’ regular a iniciação da tradução
Cauda Poli(A)  estimula a 
formação de um complexo 
de iniciação 5’.
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
• Alongamento:
• Estrutura do ribossomo (três sítios):
• Sítio A: aminoacil-tRNA
• Sítio P: peptidil-tRNA
• Sítio E: saída
Etapa 3Etapa 3
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
• Alongamento:
• Dividido em 3 etapas:
• 1) tRNA carregado liga-se ao sítio A;
• 2) Formação da ligação peptídica entre os aa que estão ligados 
aos tRNAs nos sítios P e A;
• 3) Translocação  movimento do ribossomo no sentido 5’  3’.
Etapa 3Etapa 3
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
• Alongamento:
• Fatores de alongamento são necessários (EF-Tu, EF-Ts, EF-G);
• EF-Tu (fator Tu de alongamento)  liga-se a um GTP + tRNA 
carregado (complexo triplo);
• EF-Ts (fator Ts de alongamento)  regenera EF-Tu –GDP em EF-
Tu – GTP;
• EF-G (fator G de alongamento)  necessário para mover o 
ribossomo para o próximo códon (translocação)
Etapa 3Etapa 3
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
• Alongamento:
• Fatores de alongamento são necessários (EF-Tu, EF-Ts, EF-G);
• Peptidil transferase (ribozima) liga o → peptídeo em formação e o 
AA a ser adicionado; 
• Após a ligação peptídica se formar, o ribossomo avança 3 
nucleotídeos na direção3’ Translocação (requer energia, GTP) .→
• O RNAt não-carregado vai para o sítio E antes de ser liberado e o 
RNAt carregando o peptídeo vai para o sítio P .
Etapa 3Etapa 3
Etapa 3: Etapa 3: Alongamento - procariontes
Requer:
• Complexo de iniciação
• aminoacil-tRNA 
especificados pelos 
códons
• Fatores de alongamento
• Peptidil transferase
• GTP
Etapa 3: Etapa 3: Alongamento - procariontes
ETAPA 3: ALONGAMENTO 
TANSLOCAÇÃO
O ribossomo se move em direção à extremidade 3´do 
mRNA, o peptidil-tRNA está, agora, no sítio P deixando 
o sítio A aberto para o terceiro aminoacil-tRNA. O 
tRNA não-carregado é deslocado para o sítio E, 
desligando-se imediatamente do ribossomo. A 
translocação envolve o complexo fator de elongação EF-
G-GTP.
ETAPA 4
• Terminação:
• Ocorre quando 1 dos 3 códons (UAA, UAG, UGA) de 
terminação é “colocado” no sítio A;
• Na E. coli, os fatores de terminação ou liberação 
reconhecem esses códons e ocorre a liberação do 
complexo ribossomal.
TERMINAÇÃO
Etapa 4Etapa 4
-Hidrólise da lig. peptidil-RNAt 
terminal;
-Liberação do peptídeo livre e 
do RNAt;
-Dissociação do ribossomo 70S.
Requer:
• Códons de terminação
• Fatores de liberação
Etapa 4 - Etapa 4 - Terminação
Nas bactérias, assim que um códon de 
terminação ocupa o sítio ribossômico A, 
três fatores de liberação ou terminação, 
as proteínas RF1, RF2, RF3:
•O RF1 reconhece os códons de 
terminação UAG e UAA, e o RF2 
reconhece UGA e UAA. 
•Ou o RF1 ou o RF2 (dependendo de que 
códon esteja presente) liga-se ao códon 
de terminação e induz a peptidil 
transferase a transferir a cadeia 
polipeptídica crescente para uma 
molécula de água em vez de para um 
outro aa.
•RF3 forma um complexo com GTP e 
liga-se ao ribossomo
Visão Geral da TraduçãoVisão Geral da Tradução
Diferenças entre procariotos e eucariotos
Iniciação
 O 5´-CAP do mRNA liga-se aos 
fatores de iniciação e à 
subunidade 40S. O mRNA é lido a 
partir do códon de iniciação.
 reconhecimento da sequência 
Shine-Dalgarno
A síntese proteica é iniciada com 
metioninas não-modificadas.
Fatores de iniciação: eIF-1, eIF-1A, 
eIF-2, eIF-2B, eIF-3, eIF-4A, eIF-4B, 
eIF-4E, eIF-4G, eIF-5.
A síntese proteica é iniciada com 
um resíduo de metionina 
modificada: N-formil-metionina.
Fatores de iniciação: IF-1, IF-2, 
IF-3.
Alongamento Fatores de alongamento: eEF-1α, 
eEF-1βδ, eEF-2.
Factores de alongamento: EF-Ta, 
EF-Ts, EF-G.
Finalização Fatores de terminação: eRF-1, eRF-
2.
Fatores de terminação: RF-1, RF-
2, RF-3.
Após a tradução, algumas proteínas, antes de assumirem a sua 
conformação nativa, têm a sua estrutura primária alterada por 
modificações pós-translacionais, como por exemplo: 
Fosforilação
Carboxilação
Modificações Pós-translacionais e a 
Estrutura Tridimensional
Etapa 5:
Protrombina
As proteínas assumem a sua conformação nativa com o 
auxílio das chaperonas ou proteínas do estresse ou 
proteínas do choque térmico (heat shock proteins). 
Conformação 
Desnaturada
Conformação 
Nativa
Modificações Pós-translacionais e a 
Estrutura Tridimensional
Etapa 5:
Ajudam as proteínas a se moldar, associar a outras proteínas de maneira estável e 
tornarem-se estruturas ativas, evitando a associação de proteínas ainda não dobradas 
corretamente
Diferenças e semelhanças entre eucariotos e procariotos
O esquema geral é o mesmo, e a síntese em si ocorre 
em estruturas similares: os ribossomos 
Mas, em eucariotos a transcrição está separada da síntese de 
proteínas (tradução) pela membrana nuclear
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