DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR

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DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR
DNA – ARMAZENA AS INFORMAÇÕES
RNA – MENSAGEIRO
PTN – EXERCE A FUNÇÃO CELULAR
Biologia Molecular consiste, principalmente, em estudar as interações entre os vários
sistemas da célula, a partir da relação entre DNA, RNA e a síntese de proteínas, além do
modo como essas interações são reguladas (controle da expressão gênica).
O MODELO DO DNA
• Duas cadeias polinucleotídica dispostas em hélice girando para a direita (dupla hélice);
• Unidas por pontes de H, sendo A-T, G-C;
• As cadeias são complementares e antiparalelas;
ÁCIDO NUCLEICO
Pentose + Base nitrogenada: Nucleosídeo. + fosfato: nucleotídeo. Unidos por ligação
glicosídica: Ligação covalente estabelecida entre o carbono 1’ da pentose e o N1 das
pirimidinas ou o N9 das purinas;
REPLICAÇÃO
Replicação é semiconservativa: Cada fita do DNA funciona como um molde para a síntese
de uma nova fita, produzindo duas novas moléculas de DNA, cada uma com uma fita nova e
uma fita velha.
A replicação é iniciada em sequências chamadas de origem de replicação, fluindo
bidirecionalmente.
DNA Polimerase: Todas as DNA polimerases requerem um molde: é guiada por uma fita de
DNA molde de acordo com as regras de pareamento de bases (onde uma timina estiver
presente no molde, uma adenina será adicionada à nova fita).
DNA polimerase requer um iniciador/ primer que é o segmento de uma fita (complementar
ao molde) com um grupo 3’-OH livre ao qual o nucleotídeo pode ser adicionado. A maioria
dos iniciadores são oligonucleotídeos de RNA e enzimas especializadas sintetizam
iniciadores quando e onde eles sejam requeridos.
Possui atividade de síntese sentido 5’3’. Adicionando nucleotídeos na extremidade 3’OH de
uma região pareada de DNA, possibilitando o crescimento de cadeia sentindo 5’3’. Possui
atividade de exonuclease 5’3’.
• Replissomo: conjuntos de enzimas que atuam na replicação.
• Dois fatores a serem considerados: Antiparalelismo 5’3’ e 3’5’ e a dna polimerase só
sintetiza no sentido 5’3’. As fitas crescem em lado oposto. Uma cresce contínua e outra
descontínua.
• Fita Líder: o processo é simples, e a síntese inicia assim que ocorre a exposição do molde.
• Fita Tardia: precisa esperar a forquilha expor uma extensão maior do molde.
• Os iniciadores precisam ser removidos para terminar a replicação, quem reconhece e
remove eles é a DNA Pol 1.
• Fragmentos de Okasaki: intermediários temporários na replicação da fita tardia. São
ligados pela Dna ligase, após a síntese.
Enzimas da replicação:
1. Helicase: quebra as pontes de H, formando a bolha de replicação.
2. SSB: impede a fita de se ligar novamente.
3.Primase (RNA polimerase): sintetiza pequenas sequências de RNA, que são iniciadores.
4. Dna polimerase: adiciona nucleotídeos, um por um, à fita crescente de DNA,
incorporando aqueles que são complementares à fita molde, e remove os iniciadores.
5. Dna ligase: (liga) une os fragmentos de Okasaki (dna).
ETAPAS DA REPLICAÇÃO:
1. Iniciação
Abertura da fita pela helicase, ssb prende as fitas para não se ligarem novamente, primase faz
a síntese e adição dos iniciadores.
2. Alongamento
Essa etapa consiste na síntese da fita contínua e descontínua. Onde na fita contínua só tem
um primer inicial, e na tardia (descontínua) possui vários primers. O local de síntese é
chamado forquilha de replicação. A síntese das duas fitas é realizada simultaneamente.
Ambas são sintetizadas pela DNA polimerase. Os espaços entre os Fragmentos de Okasaki
são preenchidos pela DNA polimerase que também remove os primers de RNA
(exonuclease). E a DNA Ligase conecta os Fragmentos de Okasaki.
3. Terminação
Após a síntese, a Topoisomerase evita a supertorção das fitas.
ESTRUTURA DO RNA
O produto de transcrição do DNA é sempre um RNA de fita única. A fita única tende a
assumir uma conformação helicoidal de mão direita, dominada por interações de
empilhamento de bases que são mais fortes entre as purinas que entre uma purina e outra
pirimidina ou entre duas pirimidinas. O Ácido Ribonucléico é um polinucleotídeo que difere
do DNA em três aspectos:
1. O açúcar é uma Ribose;
2. É formado, geralmente, por uma fita simples que pode enrolar‐se;
3. Não existe a base pirimídica Timina e no seu lugar se encontra a base Uracila.
O RNA pode parear com regiões complementares, quer de RNA quer de DNA. O
pareamento de bases segue os padrões do DNA: G com C e A com U. Uma diferença é que o
pareamento de bases entre resíduos de G e U ‐ pouco usuais no DNA ‐ é muito comum no
RNA. As fitas pareadas no RNA ou no dúplex RNA‐DNA são antiparalelas, como no DNA.
O RNA não possui nenhuma estrutura secundária simples, regular, que funcione como um
ponto de referência, como é a dupla hélice para o DNA. As estruturas tridimensionais de
muitos RNAs são complexas e únicas. Interações fracas, especialmente interações de
empilhamento de bases, desempenham um papel principal na estabilização das estruturas
tanto de RNA como de DNA.
TIPOS DE RNAS
1) mRNA (RNA mensageiro): transfere a informação genética do DNA aos ribossomos,
onde ocorre a síntese das proteínas. Representa 1 a 5% do RNA total da célula;
2) rRNA (RNA ribossômico): componente majoritário dos ribossomos. Representa cerca de
75% do RNA total da célula formando fitas duplas por pareamentos internos;
3) tRNA (RNA transportador): transporta os resíduos de aminoácidos até os ribossomos
para a síntese das proteínas. Representa 10 a 15% do RNA total da célula;
O RNA dobra sobre si mesmo.
• Junção: trecho onde as dobras se encontram;
• Alças internas: nct não pareados em ambos os lados;
• Protuberância: ntc não pareado em um dos lados;
• Estrutura de haste-alça: rna interveniente está projetado para fora.
TRANSCRIÇÃO
A transcrição é realizada pela RNA polimerase. Esta enzima não requer um primer, e a nova
cadeia é sintetizada na direção 5’3’. A RNA polimerase alonga uma fita de RNAs
adicionando ribonucleotídeos na extremidade 3’OH da cadeia. As timinas são substituídas
pelas uracilas.
5’ CGCTATAGCATTAA3’ FITA NÃO MOLDE
3’GCGATATCGTAATT5’ FITA MOLDE
5’CGCUAUACGAUUAA5’ TRANSCRITO DE RNA
ETAPAS DA TRANSCRIÇÃO
1. Iniciação
Região promotora (TATA box) não é transcrita, apenas indica o sentido da transcrição. Inicia
no sítio +1 (onde realmente começa a sintetizar)
2. Alongamento
Considera-se fase de alongamento iniciada quando o transcrito ultrapassar 10 nucleotídeos de
comprimento. Ocorre no sentindo 5’3’.
3. Terminação
Sequências no DNA determinam o final da transcrição, devido uma desestabilização que
causam no processo. Pode ser:
RHO dependente: quando tem muito CACACA o processo para.
RHO independente: quando tem muito CGCGCGC, formará uma alça que impede a RNAs de
polimerizar.
PROCESSAMENTO PÓS TRANSCRICIONAIS
Splicing: Remoção de íntrons (não codificante) e união de exóns (codificante). Não ocorre
em procariotos porque não possuem íntrons.
Adição de quepe 5’: um resíduo de metilguanosina ligado ao resíduo 5’terminal do mRNA
por meio de uma ligação trifosfato. O quepe ajuda a proteger o mRNA das ribonucleases e
participa da ligação do mRNA ao ribossomo para iniciar a tradução.
Adição da cauda poli-a: A cauda poli-a auxiliam na estabilização dos mRNAs e facilitam
sua saída do núcleo, é adicionada após a transcrição pela enzima poliadenilato-polimerase
utilizando ATP como substrato.
TRADUÇÃO
Código Genético: é a relação entre a sequência de bases no DNA ou transcrito de mRNA e a
sequência correspondente de aminoácidos na proteína.
Códon é uma sequência de três nucleotídeos que corresponde a um determinado aa’s.
CÓDIGO GENÉTICO
1. Um aminoácido é codificado por um grupo de 3 bases ou 1 códon.
2. O Código não é superposto.
3. Código não tem pontuação.
4. Qualquer DNA fita simples ou mRNA possui três pautas de leitura.
5. O código genético é degenerado.
CÓDONS DE FUNÇÕES ESPECIAIS
AUG: códon de iniciação.
UAA, UGG, UGA: códons de terminação.
• Código genético é quase universal (pequenas variações encontradas em mitocôndrias,
algumas bactérias e eucariotos unicelulares).
ETAPAS DA TRADUÇÃO
Ativação: RNAt ligano aminoácido correspondente.
Início da síntese da Síntese proteica: ligação do ribossomo ao mRNA.
Alongamento da síntese proteica.
Terminação: Presença de um dos três códons de terminação e fatores de liberação.
Enovelamento: a cadeia polipeptídica é enovelada e processada até sua forma
biologicamente ativa.
Processamento pós-traducional: adição de grupo prostéticos, perda de sequência de
sinalização, modificação de aminoácidos e fixação de CHO em glicoproteínas.