AULA 3 - Expressão gênica, transcrição e tradução (4)

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Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul 
Departamento de Ciências da Vida - DCVida 
Núcleo Comum da Saúde 
Componente curricular: Biologia: Genética, Biologia Celular, 
Embriologia e Biologia Tecidual 
Prof. Dr. Jonatas Zeni Klafke 
CRBm258 
Aula 3 
 
Expressão Gênica 
Transcrição e Tradução 
 
O que são genes? 
Transcrição 
Gene, na definição da 
genética clássica, é a 
unidade fundamental da 
hereditariedade. Cada gene 
é formado por uma 
sequência específica de 
ácidos nucléicos - as 
biomoléculas mais 
importantes do controle 
celular, pois contêm a 
informação genética 
Objetivo de aula 
• Como um gene em seu DNA fornece instruções 
para construir uma proteína? 
 
 Na expressão genética, uma sequencia de DNA 
é primeiro copiada para fazer uma molécula de RNA, 
que é então "decodificada" para construir uma 
proteína. Aprenda mais sobre esse notável processo, 
compartilhado por todos os seres vivos. 
Transcrição 
Transcrição 
 
Copiar a informação em um filamento de RNA com o uso do 
DNA como um molde. 
 
O RNA é produzido por um processo que copia a sequência de 
nucleotídeos do DNA em nucleotídeos de RNA. 
 
O DNA é transcrito em RNA. 
 
Transcrição 
 
 Em procariotos: informação copiada no RNA é quase 
imediatamente convertida em cadeia de aminoácidos. 
Em eucariotos: 
Transcrição: núcleo 
Tradução: no citoplasma 
Proteínas em Eucariotos são codificadas no DNA não 
como trechos contínuos, mas em fragmentos. 
Genes = éxons + íntrons 
Em procariotos: proteínas são codificadas como trechos 
contínuos. 
mRNA 
mRNA 
Pré-mRNA 
Transcrição 
Classes de RNA: 
 
mRNA 
 
tRNA 
 
rRNA 
 
 
 
Pequenos RNAs nucleares (snRNA): processam os RNAs 
transcritos nas células eucarióticas. Unem-se a várias 
subunidades protéicas para formar o complexo 
ribonucleoprotéico de processamento (spliceossomo) que 
remove íntrons do mRNA eucariótico. 
Transcrição 
DNA = Molde para a transcrição 
A transcrição baseia-se no pareamento complementar de bases. 
 
Os dois filamentos da dupla hélice de DNA separam-se 
localmente e um dos filamentos atua como molde para a síntese 
de RNA. 
 
Pareamento das bases complementares. 
 
Enzima RNA polimerase: se liga ao DNA e move-se ao longo 
dele, unindo os ribonucleotídeos alinhados para fazer uma 
molécula crescente de RNA. 
 
Crescimento do RNA: 5’ para 3’. 
Orientação do filamento molde de DNA: 3’ para 5’. 
Transcrição 
DNA = Molde para a transcrição 
Transcrição 
Gene é uma sequência de DNA contínua e apenas uma 
parte da sequência de um cromossomo. 
 
A transcrição precisa ser direcionada para o começo 
de um gene, continuar transcrevendo ao longo do 
gene, e para de transcrever na ponta final do gene. 
 
Estágios: 
iniciação, alongamento e término. 
 
Transcrição 
Procariotos: 
 
A RNA polimerase se liga a uma sequência específica do 
DNA chamada promotor. 
A RNA polimerase desenrola a dupla hélice de DNA, 
começando a síntese de uma molécula de RNA. 
 
Transcrição 
Alongamento 
 
A RNA polimerase move-se ao longo do DNA, desenrola o 
DNA à frente dela e enrola novamente o DNA já transcrito. 
Mantém uma bolha de transcrição. 
Transcrição 
Término 
 
A RNA polimerase reconhece sinais para o término da cadeia 
(terminador). 
 
O encontro com os nucleotídeos de sinal inicia a liberação do 
RNA e da enzima. 
Transcrição 
Eucariotos 
 
Similar aos procariotos, porém mais complexa. 
 
- Muito mais genes a ser reconhecidos e transcritos, há 
muito mais DNA não codificador, e distantes uns dos 
outros (baixa densidade de genes). Encontrar os genes = 
agulha em palheiro; 
 
- Separação espacial da transcrição e tradução. Antes que o 
RNA deixe o núcleo, ele precisa ser processado 
(transcrito primário ou pré-mRNA para mRNA). 
 
 
Transcrição 
Transcrição 
Início da transcrição 
Necessita de proteínas para reconhecer as sequências 
promotoras. São as proteínas GTF (fatores gerais de 
transcrição). 
 
Sequência TATA -30 pares de bases. 
 
GTF reconhecem a TATA boxe – ligam-se nesta região 
atraindo a RNA polimerase 
Transcrição 
Alongamento 
Na bolha de transcrição. 
Similar em procariotos. 
 
Processamento co-transcricional 
Ocorre durante a síntese de RNA. 
 
Adição da cap (revestimento) à ponta 5’ 
 
A cap protege o RNA da degradação e auxilia na tradução do 
RNA. 
 
Alongamento até o reconhecimento da sequência AAUAAA ou 
AUUAAA por uma enzima que corta o RNA aprox. 20 bases 
depois. 
Adição da cauda poli(A) – 150 a 200 nucleotídeo de adenina. 
Transcrição 
Remoção dos íntrons 
 
Ocorre enquanto o RNA está sendo transcrito após a inserção 
do cap. 
 
A remoção dos íntrons e união dos éxons é chamada de 
recomposição (splicing). 
 
O mRNA agora contém a sequência codificadora complementar 
à proteína que irá codificar. 
Transcrição 
Transcrição 
Transcrição 
 
 
 
 
Síntese de proteínas 
 
Tradução 
Processo final da transferência de informação. 
Síntese de um polipeptídeo dirigida pela sequência de mRNA. 
Tradução 
Estrutura das proteínas: 
 
São os principais determinantes da forma e da função 
biológica. 
Influenciam a forma, o tamanho, a cor, o comportamento e 
a fisiologia dos organismos. 
 
 
São polímeros compostos por monômeros de aminoácidos. 
Aminoácido = peptídeo 
Proteína = polipeptídeo 
Aminoácidos 
 
Fórmula geral: 
- Cadeia lateral ou grupo R (reativo); 
 20 AA diferentes, cada um tem um grupo R 
diferente 
 confere suas propriedades únicas. 
 
AA são unidos por ligações peptídicas. 
 união de uma extremidade amino (NH2) + 
extremidade carboxila (COOH) 
Extremidade amino – carboxila 
Sequência 
linear de 
AA 
Ligações entre AA 
Pontes de hidrogênio; 
Forças eletrostáticas; 
Forças de Van der Waals. 
Formas: 
α-hélice; 
conformação β. 
Dobramento 
da estrutura 
secundária 
Dois ou mais 
polipeptídeos 
separados 
unidos por 
pontes 
fracas. 
Forma = função da proteína 
O Código Genético 
mRNA 
5’ – 3’ 
Proteína 
N-terminal – C-terminal 
 
Genes são segmentos de DNA, DNA é uma sequência de 
nucleotídeos, a sequência de nucleotídeos deve ditar a 
sequência de aminoácidos nas proteínas. 
 
Uma combinação de três letras formam o código de um 
aminoácido. 
 
Não é superposto. 
 
3 nucleotídeos = 1 códon = 1 aminoácido 
O código Genético 
RNAs importantes na síntese das proteínas: 
 
RNA transportador (tRNA) 
O tRNA tem o segredo (anticódon) da especificidade entre 
um códon do mRNA e o aminoácido que ele designa. 
 
Cada aminoácido liga-se a um tRNA específico, sendo então 
levado para o ribossomo. 
 
 
tRNA: o adaptador 
Alça do anticódon: sequência complementar ao códon para o AA 
levado pelo tRNA 
tRNA: o adaptador 
Anticódon e códon ligam-se por pareamento de bases RNA – RNA. 
mRNA: 5’ – 3’ 
tRNA: 3’ – 5’. 
Os AA são ligados na extremidade 3’ livre de seu tRNA. 
O tRNA com um AA ligado é dito carregado. 
RNAs importantes na síntese das proteínas: 
 
RNA ribossômico (rRNA) 
São os principais componentes dos ribossomos, grandes 
complexos macromoleculares que reúnem os aminoácidos 
para formar a proteína cuja sequência é codificada pelo 
mRNA. 
Ribossomos: 
 
A síntese de proteínas ocorre quando o tRNA e as moléculas 
de mRNA se associam aos ribossomos. 
É o sítio da síntese de proteínas. 
Muito complexo “conjunto de máquinas”. 
Uma subunidade pequena e uma 
grande, constituídas de rRNA 
e proteínas. 
 
S= coeficiente de 
sedimentação: Svedberg. 
Ribossomos 
Procarioto Eucarioto 
Ribossomos 
 
Une os outros participantes importantes na síntese de 
proteínas para traduzir uma sequência de nucleotídeos de um 
mRNA em uma sequência de AA de uma proteína. 
 
As moléculas de tRNA e mRNA estão posicionadas no 
ribossomo, de modo que o códon do mRNA possa interagir com 
o anticódon do tRNA. 
Ribossomo 
 
Cada tRNA ligado une as subunidades do ribossomo. 
Sítio A (Aminoacil) – liga um aminoacil-tRNA que chega 
(anticódon corresponde ao códon do sítio A) à subunidade 
menor. 
RibossomoSítio P (peptidil) – o tRNA liga-se à cadeia polipeptídica 
crescente, parte da qual entra em uma estrutura tipo 
túnel na subunidade maior. 
 
Sítio E (exit) – contém um tRNA desacilado, pronto para 
ser liberado do ribossomo. 
Ribossomo 
Centro decodificador – garante que apenas os tRNA 
que levam anticódons que se ajustam aos códons sejam 
aceitos no sítio A. 
 
Centro peptidiltransferase – local onde a formação da 
ligação peptídica é catalisada. 
tRNA + rRNA = 95% do RNA celular. 
 
Maior estabilidade que o mRNA. 
Transcrição dos genes de rRNA e tRNA constitui mais da 
metade da transcrição nuclear total. 
 
 
Procariotos e Eucariotos 
Processo muito similar. 
Diferencia-se pela localização celular. 
Tradução co-transcricional e pós-transcricional. 
Tradução 
Fases do processo de tradução: 
 
Início, alongamento e término. 
 
Início – colocar o primeiro aminoacil-tRNA no sítio P do 
ribossomo e estabelecer a matriz de leitura correta do 
mRNA. 
 
Primeiro AA – metionina, códon AUG. Inserida pelo tRNA 
iniciador. 
 
 
Tradução 
Encontro entre a subunidade 
menor contendo o tRNA com 
metionina e o mRNA 
Movimento à procura do códon 
AUG. 
 
União das subunidades do 
ribossomo: alinhamento do códon 
AUG com o tRNA iniciador. 
 
 
Tradução 
Alongamento 
Alongamento: tRNA iniciador no sítio P e com um sítio A pronto 
para aceitar um tRNA carregado com o AA correspondente. 
Tradução 
Alongamento 
Com a correspondência correta, o ribossomo muda de forma, o 
tRNA vazio passa para o sítio E. 
Formada a ligação peptídica com a transferência da metionina 
no sítio P para o AA no sítio A. 
Tradução 
Alongamento 
Movimento do ribossomo, expõe novo códon no sítio A e libera 
o tRNA vazio do sítio E. 
Tradução 
O sítio A é preenchido com um novo tRNA carregado. 
Alongamento progride e a extermidade aminoterminal do 
polipeptídeo emerge do túnel da subunidade maior e sai do 
ribossomo. 
Alongamento Tradução 
Término 
 
Códon de fim no sítio A 
UGA, UAA ou UAG. 
 
A entrada de uma molécula de água 
no centro peptidiltransferase e 
libera o polipeptídeo. 
Ocorre a separação das 
subunidades. 
Tradução 
 
 
 
 
 
 
Antibiótico apropriado