Replicação, transcrição e tradução

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Replicação, transcrição e tradução
Profª Thaysse Leite
thaysse.leite@estacio.br
Disciplina: Bases da Biologia Celular e Genética
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. 
Dogma Central da Biologia Molecular 
Replicação do DNA
1. Capacidade de se produzir 
infinitas réplicas de DNA a partir 
de uma única dupla-hélice;
2. As pontes de hidrogênio entre as 
fitas complementares que 
compõe a dupla-hélice podem ser 
rompidas, e as ligações 
restauradas a partir de novos 
nucleotídeos.
5
Replicação semiconservativa
1. Modelo de Watson & Crick;
2. Implica na síntese de duas 
moléculas-filhas de DNA, 
sendo que: 
a) a fita original da molécula 
mãe, que foi utilizada como 
molde, é mantida; 
b) a segunda fita, complementar, 
corresponde à fita-filha, 
sintetizada a partir do molde.
https://djalmasantos.wordpress.com/2010/10/31/duplicacao-do-dna/
A replicação do DNA começa
na origem da replicação.
E. coli: uma única OR
Eucariotos: várias ORs em
cada cromosoma
OR: open reading / origem de
replicação
Procarionte 
Eucarionte
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DNA polimerase
a) Incorpora nucleotídeos a partir de 
nucleotídeos já existentes na 
molécula de DNA, utilizando a 
hidroxila livre na posição 3´;
b) Dessa forma, é dependente de um 
iniciador (primer), já que não é 
capaz de adicionar um novo 
nucleotídeo se não houver uma 
hidroxila livre;
c) A orientação da síntese é sempre 
5´-> 3´, respeitando a especificidade 
do pareamento de bases com a fita 
molde, de acordo com o modelo de 
Watson & Crick.
5’- 3’ 
Proteínas (SSB ou PCNA) evitam que o DNA se reagrupe.
Helicase liga-se às sequências de DNA (O.R.) e abre as cadeias de DNA
5’
3’
5’
3’
Primase fabrica um pequeno segmento de RNA complementar ao DNA (primer).
3’5’
5’3’
Sentido
da replicação
5’3’
5’
3’
5’
3’
3’5’
A enzima DNA polimerase adiciona nucleotídeos ao 
primer de RNA.
A enzima DNA polimerase adiciona nucleotídeos ao 
primer de RNA.
5’
5’
Sentido 
da replicação
5’
3’
5’
3’
3’
3’
A DNA polimerase corrige (proofreads) as bases 
adicionadas substituindo os nucleotídeos 
incorretos.
5’
5’3’
5’
3’
3’
5’
3’
Sentido 
da replicação
A síntese da leading strand continua no sentido 5’ para 3’.
3’5’ 5’
5’3’
5’
3’
3’
5’
3’
Sentido 
da replicação
Okazaki fragment
A síntese da leading strand continua no sentido 
5’ para 3’.
Síntese descontinua produz segmentos de DNA, 5’ para 3’ 
(fragmentos Okazaki). 
5’
5’ 3’
5’
3’
3’
5’
3’
3’
5’ 5’3’
A síntese da leading strand continua no sentido 
5’ para 3’.
Síntese descontínua produz segmentos de DNA, 5’ para 3’ 
(fragmentos Okazaki). 
5’
5’ 3’
5’
3’
3’
5’ 5’3’
A síntese da leading strand continua no sentido 5’ para 3’.
Síntese descontínua produz segmentos de DNA, 5’ para 3’ 
(fragmentos Okazaki). 
5’
5’
3’ 3’
5’
3’
5’ 3’
5’
3’
3’
5’
A atividade de exonuclease da DNA polimerase I remove os 
primers de RNA.
A atividade de polimerase da DNA polimerase I preenche 
os espaços.
A Ligase forma ligações entre o sugar-phosphate 
backbone.
3’
5’
3’
5’ 3’
5’
3’
3’
5’
Helicase separa a 
dupla hélice parental
Proteínas (SSB ou 
PCNA)
Estabilizam as 
cadeias 
A DNA polimerase 
liga a nucleotideos 
formando novas 
cadeias
Ligase junta fragmentos 
de Okazaki e sela o 
sugar-phosphate 
backbone
Primase adiciona um 
primer à cadeia 
template
DNA polimerase I 
(Exonuclease) remove o 
primer de RNA inserindo 
as bases corretas
Enzimas envolvidas na replicação do DNA
DNA 
polimerases
Bactérias
Três tipos de DNA polimerase em E. coli : I, II and III.
DNA polimerase I preenche os espaços entre os
fragmentos de DNA da lagging strand.
DNA polymerase II é codificada pelo gene PolB, e
está envolvida em resposta a danos no DNA.
A replicação do DNA é fundamentalmente realizada
pela DNA polimerase III.
Eucariotos
Há 5 tipos de DNA polimerases em células eucariotas:
a, b, g, d, e e. A subunidade g localiza-se na
mitocôndria e é responsável pela replicação do
mtDNA. As outras subunidades localizam-se no
núcleo. Funções:
a: sintese da lagging strand.
b: Reparação do DNA.
d: sintese da leading strand.
e: Reparação do DNA.
Figure. The structure formed by two 
b subunits of the E. coli DNA 
polymerase III .
A replicação é bi-direcional
Características da replicação do DNA
Bidirecional
◦ Dois garfos de replicação movendo-se em direções opostas
Semiconservativa
- Cada cadeia de DNA alvo é copiada
Semidescontínua
◦ A cadeia leading copia-se continuamente
◦ A cadeia lagging copia-se em segmentos ( fragmentos de Okazaki) que 
são unidos
O DNA é o principal
armazenador da informação
genética. Esta informação é
copiada ou transcrita para
moléculas de RNA, cujas as
sequências de nucleotídeos
contém o “código” para a
ordenação específica de
aminoácidos. As proteínas
são então sintetizadas num
processo que envolve a
tradução do RNA.
Transcrição é o processo através do qual se sintetiza uma molécula de RNA mensageiro, a
partir de um molde de DNA. A reação é catalisada pela RNA polimerase e ocorre sempre na
direção 5'-3'. À cadeia de dupla hélice de DNA que é transcrita dá-se o nome de cadeia
antisenso. A sequência da molécula de RNA sintetizada é uma cópia desta, sendo a timina
substituída pela uracila. A outra cadeia de
DNA designa-se por cadeia molde.
Transcrição
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Transcrição
a) Precursores são ribonucleosídeos
trifosfato;
b) Somente uma das fitas é utilizada 
como molde;
c) Substituição da timina por uridina;
d) Não existe a necessidade de um 
iniciador para a incorporação do 
primeiro nucleotídeo;
e) O primeiro nucleotídeo é incorporado 
na forma de trifosfato, enquanto os 
demais são incorporados na forma de 
monofosfato.
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RNAs
❑ Existem três tipos principais de 
RNAs, os quais são sintetizados 
pela mesma enzima RNA 
polimerase:
a) RNAm: leva a informação 
armazenada no genoma para 
ser decodificada em um 
polipeptídeo;
b) RNAt: responsável pelo 
transporte de aminoácidos 
ativados até os ribossomos, o 
que possibilita a síntese 
proteica;
c) RNAr: componente dos 
ribossomos, estrutura na qual 
ocorre a síntese proteica.
Transcrição
• INÍCIO – quando ocorre reconhecimento de sequência específica no DNA;
•ALONGAMENTO – quando os ribonucleotídeos são sucessivamente incorporados;
•TERMINAÇÃO – quando sequências no DNA são reconhecidas e a síntese é interrompida.
Em procarioto, uma RNA
polimerase é responsável por
todo o processo de
transcrição e tradução;
Em eucarioto, três RNAs
polimerases são responsáveis
por todo o processo de
transcrição e tradução
Genes sequências reguladoras PROMOTORES
motivos
Onde inicia a transcrição???
Procariotos: Sequência Pribnow box 
Eucariotos: Sequência TATA box
• Reconhecer o promotor;
• Desnaturar o DNA expondo a sequência a ser
copiada;
• Manter as fitas de DNA separadas na região da síntese;
• Manter o híbrido DNA:RNA estável;
• Renaturar o DNA na região imediatamente posterior à
síntese;
Funções da RNA polimerase
Iniciação
Constituição de um ribossoma funcionalmente competente em
que um mRNA foi posicionado corretamente de modo a que o
codón de iniciação se encontra no P- site e é emparelhado com o
tRNA iniciador. No entanto…
Mecanismo de iniciação difere entre 
procariotas e eucariotas
Sítio de ligação do ribossomo 
e códon de iniciação
5’ ...AGGAGGxxxxxxxAUG...3’
Sequência Shine 
delgarno
Códon de 
iniciação
PROCARIOTOS
Procariotos Eucariotos
Processamento Pós-Transcricional
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Splicing do mRNA
Uma das características do genoma de eucariotos é que os genes podem ser 
fragmentados. O que significa isto? 
◦ Num segmento do DNA, correspondente a um gene que codifica uma determinada 
proteína, são encontradas
◦ Regiões codificadoras (exons) alternando-se com regiões não-codificadoras (introns)
◦ O transcrito resultantenão é funcional e só poderá ser traduzido se for devidamente 
montado, descartando-se os introns e unindo-se os exons em seqüência ordenada 
◦ Este tipo de modificação do transcrito primário é denominado "splicing" (cortar e 
colar; montagem) 
◦ Ocorre dentro do núcleo
◦ O transcrito processado e pronto para migrar para o citoplasma, recebe o nome de 
RNA mensageiro
RNA → Proteina: Tradução: conceitos básicos
❑ Ribossomas e RNA de transferência (tRNA) percorrem o
mRNA, decodificando codón por codón e sintetizando uma
cadeia crescente de aminoácidos (“peptídeo”)
❑Os tRNAs tem anti-codóns, que são complementares aos
codóns do mRNA, determinando o aminoácido a ser
incorporado
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Expressão Gênica – Tradução
T G C A G C T C C G G A C T C C A T . . . 
RNA Polimerase
promotor Transcrição
A C G U C G A G G C C U G A G G U A . . . 
DNA
mRNA
Tradução
His
Ribossomo
A C G
códon
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Expressão Gênica – Tradução
T G C A G C T C C G G A C T C C A T . . . 
RNA Polimerase
promotor Transcrição
A C G U C G A G G C C U G A G G U A . . . 
DNA
mRNA
Tradução
Ribossomo
His
LeuGli
Ser
Ser
Cis
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POR QUE ESTE PROCESSO SE 
CHAMA TRADUÇÃO?
O que ocorre é a conversão da informação “escrita” na linguagem de 
um ácido nucléico em linguagem de uma proteína.
Esta conversão só é possível devido à existência de um código
genético que, relaciona a sequência de bases constituintes da
molécula de DNA (ou mRNA) com a sequência dos aminoácidos que
formam a proteína
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DNA, RNA e proteínas. Representação das estruturas 
das três principais moléculas envolvidas no fluxo da 
informação genética
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Código Genético
Código Genético  mapeamento dos códons nos aminoácidos
◦ 64 códons
◦ 20 aminoácidos
◦ 3 códons de parada
aminoácidos mapeados por mais 
de um códon
Degeneração do código genético
Código Genético
U C A G
U Phe
Phe
Leu
Leu
Ser
Ser
Ser
Ser
Tyr
Tyr
Parada
Parada
Cys
Cys
Parada
Trp
U
C
A
G
C Leu
Leu
Leu
Leu
Pro
Pro
Pro
Pro
His
His
Gln
Gln
Arg
Arg
Arg
Arg
U
C
A
G
A Ile
Ile
Ile
Met
Thr
Thr
Thr
Thr
Asn
Asn
Lys
Lys
Ser
Ser
Arg
Arg
U
C
A
G
G Val
Val
Val
Val
Ala
Ala
Ala
Ala
Asp
Asp
Glu
Glu
Gly
Gly
Gly
Gly
U
C
A
G
1
a
b
as
e 
n
o
 c
ó
d
o
n
2a base no códon
3
a
b
ase n
o
 có
d
o
n
Código Genético
Visto que o código genético tem redundância, é possível que diferentes 
sequências nucleotídicas codifiquem a mesma sequência de 
aminoácidos
◦ Essas diferenças limitam-se a uma ou, quando muito, a duas 
posições da trinca de uma dado códon
Leu Pro ArgLisIle
UUA CCU AUU AAA CGG
CUG CCG AUA AAG CGA
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Indústria de Informação
A Fábrica A Célula
O Manual de Instruções DNA 
O Dogma Central DNA-RNA- Proteínas 
Os Operários Proteínas
Erros de Programação Doenças
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O Dogma Central e os Moldes
Estes novos conhecimentos permitiram que o dogma central se 
ampliasse sem, contudo, perder a unidirecionalidade, ou seja, de ácido 
nucléico para proteína