Estrutura_DNA

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DNA e Síntese Proteica 
Biologia 11º ano
DNA e Síntese Proteica
Princípio Transformante (1944) - Substância química que conseguia transformar um tipo de bactérias noutro. Surgiu na experiência de Griffith na qual se verificou que ao inocular um rato com uma mistura de bactérias vivas do tipo R (não virulentas) e bactérias do tipo S (virulentas) mortas pelo calor, os ratos contraíam, pneumonia e morriam. Verificou ainda que surgiam bactérias vivas do tipo S no sangue do rato.
Fig.1 Experiência de Griffit
DNA e Síntese Proteica
Existem 2 tipos de ácidos nucleicos, o DNA e o RNA.
Cada ácido nucleico é constituído por um conjunto de nucleótidos.
DNA ( ácido desoxirribonucleico) – molécula que se localiza no núcleo e que contém a informação genética de um ser vivo.
RNA ( ácido ribonucleico) - localiza-se no citoplasma das células.
Fig.2 Cada nucleótido é formado por um grupo fosfato, uma base azotada e uma pentose.
DNA e Síntese Proteica
Bases púricas – adenina e guanina, que apresentam anel duplo.
Bases pirimídicas – uracilo, timina e citosina, que apresentam um anel simples.
Os nucleótidos estabelecem entre si ligações, formando cadeias polinucleótidicas. Estas ligações estabelecem-se entre o grupo fosfato de um dos nucleótidos e o carbono 3’ da pentose do nucleótido seguinte. Estas ligações chamam-se ligações fosfodiéster.
Fig.3 Ligação fosfodiéster
 Estrutura do DNA
Regra de Chargaff – relação existente entre as bases presentes na molécula de DNA.
A quantidade de purinas ( A + G ) é igual a quantidade de pirimidinas ( T + C) presentes no DNA.
A molécula de DNA é composta por duas cadeias polinucleótidicas, que se dispõem em sentidos opostos, designando-se antiparalelas.
Nas zonas mais externas da dupla hélice, encontram-se o grupo fosfato e a desoxirribose, enquanto que na parte interior surgem as bases azotadas. A ligação entre as duas cadeias polinucleótidicas faz-se por pontes de hidrogénio que se estabelecem entre as bases azotadas, por complementaridade.
As bases são complementares porque a timina só emparelha com a adenina , enquanto que a guanina só emparelha com a citosina.
Fig.4 Estrutura do DNA
 Estrutura do RNA
A molécula de RNA é formada por uma cadeia simples de nucleótidos.
No entanto em determinadas regiões, o RNA pode dobrar-se devido ao estabelecimento de pontes de hidrogénio entre as bases complementares, a adenina só emparelha com o uracilo e a guanina só emparelha com a citosina.
Através da síntese de DNA obtêm-se moléculas de RNA. Estas podem apresentar-se de diversas formas: RNA mensageiro (mRNA), RNA de transferência (tRNA) e o RNA ribossómico (rRNA). 
Fig.5 Estrutura do RNA
Diferenças entre DNA e RNA
Diferenças entre o DNA e o RNA
Ácidonucleico
DNA
RNA
Estrutura
Pentose
Desoxirribose
Ribose
BasesAzotadas
Timina
Citosina
Adenina
Guanina
Uracilo
Citosina
Adenina
Guanina
Replicação do DNA
Hipótese semiconservativa – admitia que cada uma das cadeias serviria de molde para uma nova cadeia e, consequentemente, cada uma das novas moléculas de DNA seria formada por uma cadeia antiga e uma cadeia nova.
Hipótese conservativa – admitia que a molécula de DNA progenitora se mantinha íntegra, servindo apenas de molde para a formação da molécula - filha, a qual seria formada por duas novas cadeias de nucleótidos. 
Hipótese dispersiva – admitia que cada molécula – filha seria formada por porções da molécula inicial e por regiões sintetizadas de novo, a partir dos nucleótidos presentes na célula. 
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Fig.6 Modelos para a replicação do DNA
Síntese Proteica
A molécula de DNA garante a preservação da informação genética, fornecendo a cada célula nova uma cópia perfeita da informação genética da célula – mãe. Parte dessa informação é utilizada pela célula num processo designado síntese proteica.
A síntese proteica que ocorre nas células procarióticas está dividida em 2 etapas - transcrição e tradução. No caso das células eucarióticas a síntese proteica está dividida em 3 etapas – transcrição (núcleo), processamento do RNA e tradução (citoplasma).
Fig.7 Síntese proteica numa célula eucariótica
Para que se inicie a transcrição do DNA para uma molécula de RNA é necessário que a RNA polimerase actue sobre a cadeia de dupla hélice do DNA provocando o seu desenrolamento. Uma das cadeias de DNA expostas serve de molde para a síntese de mRNA, que se faz a partir dos nucleótidos presentes no nucleoplasma. A formação de RNA ocorre no sentido 5’ – 3’. Quando a RNA polimerase encontra uma região de finalização termina a transcrição e a cadeia de RNA sintetizada desprende-se do DNA. As cadeias de DNA volta a emparelhar refazendo a dupla hélice. 
Síntese Proteica
Nos seres eucariontes, o RNA sintetizado sofre o processamento antes de abandonar o núcleo. Durante o processamento, os segmento de mRNA pré-mensageiro que não codificam um aminoácido (intrões) são removidos. Os segmentos não removidos (exões) ligam-se entre si, formando o mRNA maturado. No fim do processamento, o mRNA é formado apenas pelas sequências que codificam uma proteína. Depois o mRNA migra do núcleo para o citoplasma onde vai ocorrer a tradução.
Síntese Proteica
O processo da tradução está dividido em 3 etapas – Iniciação, Alongamento e Finalização.
Iniciação:
A subunidade menor do ribossoma liga-se à extremidade 5’ do mRNA.
A subunidade menor do desliza ao longo da molécula de mRNA até encontrar o codão de iniciação (AUG).
O tRNA que transporta o aminoácido metionina liga-se por complementaridade ao codão de iniciação.
A subunidade maior liga-se à subunidade menor do ribossoma.
Síntese Proteica
Alongamento:
Um segundo tRNA transporta um aminoácido específico, ligando-se ao codão.
Estabelece-se uma ligação peptídica entre o aminoácido recém-chegado e a metionina.
O ribossoma avança 3 bases ao longo do mRNA no sentido 5’ – 3’.
O processo repete-se ao longo da molécula de mRNA.
Os tRNA, que se tinham ligado inicialmente, vão-se desprendendo sucessivamente.
Finalização:
O ribossoma encontra um codão de finalização (UAA, UAG ou UGA).
O último tRNA abandona o ribossoma.
As subunidades do ribossoma separam-se, podendo ser recicladas.
O péptido é libertado.
A partir da mesma molécula de mRNA podem ser feitas várias cópias da mesma proteína, porque a cada molécula de mRNA podem ligar-se vários ribossomas.
Síntese Proteica
Fig.8 Transcrição do DNA
Fig.9 tRNA
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Fig.10 Tradução
Fig.11 Síntese Proteica
Código Genético
Gene – segmento do DNA que contém informação para sintetizar uma determinada proteína.
Genoma – conjunto de genes que existe num indivíduo.
Codão – sequência de 3 nucleótidos do mRNA que codifica um aminoácido.
Características do código genético:
Cada aminoácido é codificado por um codão.
O codão AUG tem uma dupla função – além de codificar o aminoácido metionina, constitui o codão de iniciação para a síntese proteica.
Os codões UAA, UGA, UAG são codões de finalização, isto é quando surgem, termina a síntese proteica.
O código genético é redundante, isto é, existe mais do que um codão para codificar um aminoácido.
O terceiro nucleótido da cada codão é menos específico que os dois primeiros.
O código genético não é ambíguo, isto é, um determinado codão não codifica 2 aminoácidos diferentes.
O código genético é universal.
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Fig.12 Código Genético
Cromossomas
Nos seres eucariontes, a informação genética está no núcleo da célula. Quando ocorre a divisão celular, é necessário que o DNA se replique, para que cada célula filha herde uma cópia de toda a informação genética da célula – mãe.
Nos organismo eucariontes, a informação genética está distribuída por várias moléculas de DNA, as quais estam associadas as histonas (proteínas).
O DNA é responsável pelo armazenamento da informação genética e as histonas conferem estabilidade ao DNA e são responsáveis pelo processo de condensação.
Cada filamento de cromatina é formado
por uma porção de DNA associado a histonas.
Quando a célula está em divisão, estes filamentos condensam-se originando os cromossomas.
Cada cromossoma é formado por 2 cromatídeos e por 1 centrómero. Cada cromatídeo é constituído por uma molécula de DNA e por histonas que lhe estão associados.
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Fig.13 Condensação do DNA
Fig.14 Cromossoma
Mitose
Ciclo celular – alternância de períodos de divisão e períodos de não-divisão da célula. Este ciclo é constituído pela mitose e pela interfase.
Mitose – processo que permite que um núcleo se divida, originando dois núcleos filhos, cada um contendo uma cópia de todos os cromossomas do núcleo original. A mitose é acompanhada pela divisão do citoplasma – citocinese.
Interfase - a célula prepara-se para uma nova divisão celular. Está dividida em 3 etapas – G1, S, G2.
Fig.15 Ciclo celular
Interfase
Período S – ocorre a replicação do DNA. Cada molécula de DNA origina, por replicação semiconservativa, duas moléculas-filhas idênticas. Às novas moléculas de DNA associam-se histonas, formando-se cromossomas constituídos por dois cromatídeos ligados por um centrómero.
Período G2 – verifica-se a síntese de proteínas e a produção de estruturas membranares, a partir de moléculas sintetizadas em G1, que serão utilizadas nas células-filhas. No final deste período inicia-se a mitose.
Período G1 - Ocorre uma actividade de síntese. São produzidas moléculas de RNA, a partir de moléculas de DNA para sintetizar proteínas e glícidos. As células de divisão lenta, ou que não irão sofrer mais divisões, entram numa fase G0, onde permanecem longos períodos de tempo, até uma nova divisão ou até á sua morte. As células de divisão rápida entram no período S.
Mitose
A mitose está dividida em 4 etapas – Profase, Metafase, Anafase e Telofase. 
Profase – Os cromossomas enrolam-se, tornando-se mais condensados, curtos e grossos. Os centrossomas (2 pares de centríolos) afastam-se para polos opostos, formando entre eles o fuso acromático. O fuso acromático é formado por feixes de fibrilas de micortúbulos proteicos. No final desta etapa, os núcleolos desaparecem e o invólucro nuclear desagrega-se. 
Metafase – Os cromossomas estão na sua máxima condensação. Os cromossomas, ligados ao fuso acromático, dispõem-se no plano equatorial da célula, formando a placa equatorial. Os centrómeros encontram-se voltados para o centro do plano equatorial, enquanto que os braços dos cromossomas voltam-se para fora deste plano.
Mitose
Anafase – Verifica-se o rompimento do centrómero, separando-se os dois cromatídeos que constituíam cada um dos cromossomas. Os cromossomas iniciam a ascensão polar ao longo das fibrilas dos microtúbulos. No final da anafase, cada polo possui um conjunto de cromossomas exactamente igual. 
Telofase - Inicia-se a organização dos núcleos-filhos e forma-se um invólucro nuclear em torno dos cromossomas de cada núcleo-filho. Os cromossomas começam um processo de descondensação. As fibrilas do fuso acromático desorganizam-se. A mitose termina, a célula possui agora dois núcleos.
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