Duplicação, Transcrição e Tradução

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O processo de duplicação do DNA ocorre 
porque ele tem a capacidade de gerar novas 
moléculas, ocorrendo a cada divisão. A fase S é 
a fase de replicação ou síntese do DNA, onde as 
moléculas precisam gerar novas moléculas de 
DNA idênticas à molécula de DNA da célula 
original. Todo esse material deve ser duplicado 
antes da divisão celular. 
 Cada cromossomo, quando não está 
duplicado (cromonema), é formado de uma única 
molécula de DNA. Quando está duplicado, esse 
cromossomo é composto de duas cromátides, 
chamadas de cromátides irmãs, as quais são 
formadas, cada uma, por uma molécula de DNA. 
 
A duplicação do material genético é 
semiconservativa, ou seja, a cada molécula 
original, são formadas duas moléculas filhas 
idênticas à original. A cadeia dupla de DNA precisa 
se abrir; cada uma das suas fitas simples servirá 
de molde para originar cópias pela 
complementariedade das bases nitrogenadas. 
 O primeiro passo para o processo de 
duplicação é a separação da dupla fita de DNA, 
como um zíper que se abre. Quem separa essa 
dupla fita é a enzima helicase, que realiza a 
quebra das ligações de hidrogênio que une as 
bases. Essa enzima reconhece pontos de origem 
de replicação (os eucariotos possuem vários 
pontos de origem de replicação) e quebra as 
pontes de hidrogênio formando uma estrutura 
em forma de bolha. 
Se puxarmos essa bolha em cada um dos 
lados, a bolha se aumenta, formando o que 
chamamos de uma forquilha de replicação. A 
forquilha de replicação tem direção nos dois 
sentidos, ou seja, ela será copiada no sentido 
direito e esquerdo. 
 
 Para facilitar a compreensão, pensamos 
em apenas um lado da forquilha. 
 
 As fitas têm sentido anti-paralelo. 
 
Posteriormente à formação da forquilha, 
temos a formação da complementariedade ou a 
síntese de novas cadeias ou fitas de DNA. 
Esse processo de síntese envolve dois tipos 
de duplicação – um lado chamado de duplicação 
contínua e outro lado chamado de duplicação 
descontínua. No lado onde há a duplicação 
contínua ocorre a formação de um novo 
filamento de DNA de duplicação contínua. No 
lado onde há a duplicação descontínua, temos a 
formação de novos pequenos filamentos de 
DNA descontínuos, chamados de filamentos de 
Okasaky. Os dois tipos ocorrem ao mesmo 
tempo. 
 A enzima que adiciona os nucleotídeos 
chama-se DNA polimerase lll, que só consegue 
adicionar nucleotídeos na extremidade 3’ OH 
livre. Para isso, é sintetizado um lugar para a DNA 
polimerase III se enganchar: a enzima primase 
sintetiza um primer (iniciador), composto por 
nucleotídeos de RNA na extremidade 5’ da nova 
fita de DNA, que corresponde à extremidade 3’ 
da fita de DNA original. 
 
 Esse seguimento iniciador tem de 10 a 12 
nucleotídeos (incluindo uracila) e possui um 
terminal 3’OH que serve como sinal para que 
haja a possibilidade da DNA polimerase lll adicionar 
nucleotídeos, crescendo no sentido 5’ para 3’ (da 
fita nova) de uma forma contínua. 
 
 
 
 Os nucleotídeos entram na reação como 
trifosfatos de desoxirribonucleosídeo. Esse 
nucleotídeo a ser incorporado forma um par de 
bases com seu parceiro da fita molde. Ele é 
então acoplado à hidroxila 3’ livre na fita de DNA 
em crescimento. A nova fita de DNA é, portanto, 
sintetizada na direção 5’-3’. A quebra de uma 
ligação de fosfato de alta energia do trifosfato de 
nucleosídeo que está entrando – acompanhado 
pela liberação de pirofosfato – fornece a energia 
para a reação de polimerização. 
Posteriormente, a enzima DNA 
polimerase 1 remove os primers e adiciona no 
lugar desses, novos nucleotídeos de DNA. Esses 
pontos são chamados telômeros. 
 A fita, nesse caso, é duplicada na direção 
contrária à direção da duplicação contínua. A 
enzima primase sintetiza um primer (iniciador) 
para fornecer um terminal livre para a 
atuação/enganchamento da enzima DNA 
polimerase l. Esse primer possui nucleotídeos de 
RNA e é adicionado à extremidade 5’ da nova 
fita de DNA, que corresponde à extremidade 3’ 
da fita de DNA original. 
 
 A partir da extremidade 3’ do primer, a 
enzima DNA polimerase lll adiciona nucleotídeos 
de DNA à nova fita de DNA de forma que, em 
um determinado momento teremos vários 
seguimentos formados por primer + fita nova de 
DNA, chamados de fragmentos de Okazaki. Os 
fragmentos crescem no sentido 5’ para 3’ (da 
fita nova). 
 
 
Após, a DNA polimerase l vem e retira os 
primers dos fragmentos. Assim, as cadeias 
fragmentadas continuam crescendo até se 
unirem aos fragmentos adjacentes por 
intermédio da enzima DNA ligase. 
 Proteínas de ligação unifilamentar 
impedem que os dois filamentos de DNA 
se liguem ou fechem. 
 Topoisomerases chamadas girases 
mantém a forma de dupla hélice de DNA, 
impedindo que haja um super 
enrolamento da fita. 
 DNA polimerase lll realiza a adição de 
novos nucleotídeos. 
 DNA polimerase l faz a retirada dos 
primers. 
 DNA ligase faz a união dos fragmentos de 
DNA. 
 DNA primase produz os primers. 
 Enzima helicase faz a quebra das ligações 
de hidrogênio, separando as fitas de DNA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
As DNAs polimerases são enzimas diméricas. 
 A duplicação de novas fitas de DNA, 
contínua e descontínua, ocorre sempre no 
sentido 5’-3’. Ou seja, a adição de nucleotídeos 
pela DNA polimerase lll ocorre no sentido 3’OH 
do primer, fazendo com que a direção da 
duplicação seja de 5’ para 3’. 
 
 Por causa dessa dificuldade em completar 
a extremidade 5’ da nova fita de DNA, 
necessitando da formação de um primer e a 
posterior quebra do primer pela enzima DNA 
polimerase I, repetidos ciclos de duplicação 
geram moléculas de DNA cada vez mais curtas. 
Existe uma enzima telomerase que faz uma 
duplicação nessa região, mas a cada ciclo celular, 
um pedaço da região telomérica é perdida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os telômeros são regiões localizadas nas 
extremidades dos cromossomos. É uma região 
em uma sequencia de DNA repetitiva, 
normalmente (TTAGGG)n, sendo n de 100 a 1.000 
repetições. Com a idade, essas células ficam 
envelhecidas e seus telômeros, mais curtos. 
 
 O tamanho do tamanho está relacionado 
à longevidade, à risco de mortalidade 
prematura e a doenças degenerativas. 
 O tamanho dos telômeros indica quantas 
divisões a célula ainda pode sofrer, ou 
melhor, quantas duplicações o DNA 
poderá sofrer. 
 A transcrição ocorre com a finalidade de 
expressar um gene, produzindo uma cadeia de 
resíduos de aminoácidos ao final do processo. 
Existem diferentes genes em cada molécula de 
DNA, que podem ser transcritos em momentos 
diferentes – quando há a necessidade da 
transcrição de um gene, ele será transcrito, 
independente da presença dos demais. 
 
 
É um processo de produção ou síntese 
de moléculas de RNA a partir de moléculas de 
DNA. É feita uma cópia dos nucleotídeos do 
gene a ser transcrito, trocando a timina pela 
uracila. 
 
Existem duas classes de RNA: 
1. RNAs de informação: RNA mensageiro, 
que estará levando a informação para a 
síntese de proteínas. São traduzidos em 
polipeptídeos. 
 RNAm: responsável por levar a 
informação até a região onde será 
realizada a síntese proteica. 
2. RNAs funcionais: são RNA que fazem 
parte dos processos de transcrição e 
tradução. Não são traduzidos em 
polipeptídeos. 
 RNAr: responsável por formar 
parte da estrutura dos ribossomos 
e participar da síntese de 
proteínas. 
 RNAt: usado na síntese de 
proteínas como um adaptador 
entre RNAm e aminoácidos. 
A transcrição ou síntese de RNAm 
também é realizada no sentido 5’-3’, mas agora 
não temos a fita contínua e fita descontínua 
porque a transcrição ocorre em uma fita única 
de DNA. A fita a fita a ser transcrita é chamada 
de fita molde. 
 
 Todo gene, anterior à sua região 
codificante, há uma região promotora, que vai 
sinalizar para a enzima responsável pela 
transcrição que o gene iniciará mais à frente. É 
onde a enzima se liga para poder fazer a 
transcrição.Posterior à região promotora, há a 
região codificante, onde se encontram as 
informações para a produção da proteína. 
 Verde: promotor. 
Todo gene também tem uma região que 
sinaliza à enzima de transcrição que a região 
codificante acabou. 
 
 Vermelho: terminação. 
Dentro da região codificante, há regiões 
chamadas íntrons – regiões que não codificam 
os genes – e os éxons – regiões codificantes. 
Depois que ocorre a transcrição, o RNA 
mensageiro será formado por íntrons e éxons. 
Nessa altura, a fita de RNA produzida ainda 
não é chamada de RNAm, mas sim de RNA 
transcrito primário. Isso se dá pelo fato de que 
deve ocorrer um processamento, chamado de 
splicing – retirada dos íntrons e união dos éxons. 
 
O RNAm é formado, então, por região 
promotora, éxons e região terminal. 
 A transcrição é iniciada com a enzima 
RNA polimerase, que é feita de várias 
subunidades. A subunidade sigma da RNA 
polimerase se liga ao promotor (TATA box – 
sequência de A e T), reconhece os fatores de 
transcrição e faz com que se rompa as pontes 
de hidrogênio, abrindo a fita. A partir dali, ocorre 
a transcrição no sentido 5’-3’. 
 Cada gene é transcrito em um momento 
diferente. 
 Um dos filamentos de DNA serve como 
molde. 
Assim, acontece a fase de alongamento. A 
enzima RNA polimerase vai adicionando os 
ribonucleotídeos à fita de RNAm em formação, 
no sentido 5’-3’ até que ela encontre a região 
de término. Há um pareamento temporário 
entre os nucleotídeos complementares (fita de 
DNA e fita de RNA. 
Durante essa etapa, também acontece o 
processamento: adição de um cap – 
revestimento – pela enzima guaniltransferase à 
extremidade 5’ do RNAm e a adição de uma 
cauda poli-A no RNAm com cerca de 150-250 
nucleotídeos de adenina pela enzima poli-A 
polimerase. Essas adições vão fazer com que as 
extremidades do RNAm primário fiquem 
protegidas, além de delimitar esse gene. 
 
Na finalização do processo, a enzima RNA 
polimerase se desprende da fita de RNA primário. 
Ocorre a separação da molécula de RNA da fita 
molde de DNA. 
 
 
 Para dar início à transcrição, a RNA-
polimerase II eucariótica necessita de um 
conjunto de fatores gerais de transcrição. 
 O splicing é a retirada dos íntrons e união 
dos éxons para o RNA transcrito primário se 
torne, de fato, o RNA mensageiro ou final. Os 
íntrons e éxons estão alternados e possuem 
sequencias de bases específicas que determinam 
quando começa ou quando termina um ou outro. 
 
 Esse processamento envolve um 
complexo de proteínas chamadas spliceossomos 
(snRNPs), que faz com que um éxon se una a 
outro éxon, formando um herping ou grampo da 
região do íntron. O íntron será retirado do 
modelo e o RNA maduro conterá somente os 
éxons. 
 
 
 É o processo de síntese de proteínas – 
cadeias de aminoácidos – a partir de moléculas 
de RNAm. Em outras palavras, é uma maneira de 
traduzir a linguagem do RNA para a linguagem 
dos polipeptídeos. 
 Desse processo, além do RNAm, 
participam os ribossomos, formados por RNAr + 
proteína, dividido em duas subunidades – menor 
e maior; RNAt traz o anticódon e aminoácido. 
 O código genético é formado por uma 
combinação 3 a 3 (trinca) de bases nitrogenadas. 
A cada trinca, chamada códon, equivale a um 
aminoácido. Ele consta de 64 códons ou trincas. 
 As propriedades do código genético são: 
 Possui um início e um fim. Todo gene 
começa com o códon AUG (metionina). 
Três combinações podem ser o códon 
stop: UAA, UAG, UGA 
 Não tem vírgula, são lidos de uma vez só, 
de trincas em trincas em uma mesma 
velocidade. 
 Degenerado: se temos 64 códons e 
apenas 20 aminoácidos, diferentes 
códons podem gerar o mesmo 
aminoácido. 
 Universal: salvas algumas exceções, o 
código genético é lido da mesma forma 
para todos os seres vivos. 
 Não é sobreposto: uma trinca é traduzida 
atrás de outra. 
 Não é ambíguo: cada códon codifica 
apenas um mesmo aminoácido. 
O RNA é uma molécula de fita simples, mas 
pode “dobrar” sobre si mesma para formar 
estruturas secundárias – RNAr. Os ribossomos, 
em eucariotos, são formados por duas 
subunidades 28s, 5s e 18s. Cada um dos 
ribossomos é uma dobra de fita de RNA 
associada a proteínas. 
 
 
 
A subunidade menor dos ribossomos se liga 
ao filamento de RNAm. 
 Sítio A: aminoacil; 
 Sítio P: peptidil. 
O RNAt ou RNA transportador também é 
uma molécula de RNA fita simples, curta, mas 
pode se dobrar sobre si mesma para formar 
estruturas secundárias. 
 
 Em forma de folha de trevo 
 Molécula com quatro hastes em fita dupla 
e três alças unifilamentares. 
 Uma alça (azul) com uma trinca de 
nucleotídeos, chamada de alça do 
anticódon, carrega o anticódon. O 
anticódon se une a uma trinca 
correspondente específica de 
nucleotídeos – códon do RNAm. 
 Cada RNAt é específico para trazer um 
determinado aminoácido que é 
transportado em sua extremidade 3’OH 
livre (ligação feita por 20 diferentes 
enzimas amino acil RNAt sintetases). 
O processo de tradução se inicia com a união 
das duas subunidades do ribossomo, 
reconhecendo a região promotora. 
 
 
 
 
 Primeiro RNAt entra no sítio P. 
 A incorporação de aminoácidos ocorre 
pelo sítio aminoacil. 
 Formação de ligações peptídicas. 
Na fase de alongamento, os ribossomos 
caminham sobre a fita de RNAm no sentido 5’ 
para 3’. 
 
 
 
 Na finalização desse processo, ao chegar 
ao códon de stop ou de finalização, onde vai ser 
reconhecido por fatores de liberação e tudo se 
desprenderá do modelo. A proteína estará 
pronta. 
 
 
 
 A cadeia de aminoácido nascente é 
transferida sempre para o novo RNAt 
carregado ligado.