Controle genético e Síntese proteica - Resumo Guyton

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FISIOLOGIA (GUYTON) – 29/08/2021
Controle genético e Síntese proteica
GENES NO NÚCLEO CELULAR
- No núcleo celular, grande número de genes está ligado por extremidades nas moléculas de DNA, com estrutura de dupla hélice e com pesos moleculares medidos em bilhões.
BLOCOS BÁSICOS DE CONSTRUÇÃO DO DNA
- Ácido fosfórico, açúcar (desoxirribose), quatro bases nitrogenadas (PURINAS: adenina e guanina / PIRIMIDINAS: timina e citosina).
NUCLEOTÍDEOS
- Ácido fosfórico, molécula de desoxirribose e uma das bases nitrogenadas.
ORGANIZAÇÃO DOS NUCLEOTÍDEOS PARA FORMAR DUAS FITAS DE DNA FROUXAMENTE INTERLIGADAS ENTRE SI
- As duas fitas são ligadas entre si por ligações cruzadas fracas
- Alternação de moléculas de ácido fosfórico e de desoxirribose
- União das fitas de DNA por pontes de hidrogênio
- Adenina se une a Timina
- Guanina se une a Citosina
CÓDIGO GENÉTICO
- DNA: controla a formação de proteínas pela célula (código genético)
- Código genético: sucessivos tripletos de bases que controlam a sequência de aminoácidos na molécula de proteína sintetizada pela célula
TRANSCRIÇÃO
- O código de DNA no núcleo celular é transferido para o código de RNA, no citoplasma celular 
- Será feita a transcrição da fita de DNA presente no núcleo em RNA para que assim possa ser levada para o citoplasma pelos polos nucleares
SÍNTESE DE RNA
- As fitas de DNA se separam temporariamente, para uma ser usada como molde
- Os tripletos são transcritos em códons que controlarão a sequência de aminoácidos
- Blocos básicos de construção de RNA: uso de ribose e substituição da timina por uracila
- Formação dos nucleotídeos de RNA: formação de nucleotídeos de RNA a partir dos blocos básicos
- “Ativação” dos nucleotídeos de RNA: ação da RNA-polimerase, que adiciona a cada nucleotídeo dois radicais de fosfato extras, para formar trifosfatos, o que permite que grandes quantidades de ATP estejam disponíveis em cada nucleotídeo e essa energia é usada para promover as reações químicas que adicionam cada novo nucleotídeo ao final da cadeia de RNA.
O PROCESSO DE TRANSCRIÇÃO
- Montagem da cadeia de RNA com os nucleotídeos ativados usando a fita de DNA como molde
1. Sequência de nucleotídeos promotor no DNA: a RNA-polimerase tem estrutura complementar que se liga a ele e permite iniciar a formação do RNA.
2. Após se ligar ao promotor, a polimerase causa o desenrolamento de cerca de duas voltas da hélice de DNA e a separação, na região desenrolada, das duas fitas.
3. A polimerase se move ao longo da fita desenrolando-a e separando-a temporariamente, além de adicionar um novo nucleotídeo ativado ao final da cadeia de RNA em formação. Passo a passo:
* Forma a ponte de hidrogênio entre a base seguinte no filamento de DNA e a base do nucleotídeo do RNA.
* Cliva dois dos três fosfatos de cada um dos nucleotídeos de RNA, liberando grande energia que é usada na ligação covalente entre o fosfato restante do nucleotídeo e a ribose no final da cadeia de RNA
* Ao final, encontra a sequência de terminação de cadeia, que a permite separar a cadeia de RNA da de DNA
* A fita de DNA une suas duas partes novamente e a RNA é liberada no nucleoplasma.
TIPOS DE RNA:
- RNA MENSAGEIRO: leva o código genético para o citoplasma para controlar o tipo de proteína formada
- RNA DE TRANFERÊNCIA: transporta os aminoácidos ativados para os ribossomos, os aminoácidos serão utilizados na montagem da molécula de proteína
- RNA RIBOSSÔMICO: com cerca de 75 proteínas diferentes, forma os ribossomos, as estruturas físicas e químicas nas quais as moléculas de proteína são formadas
- MicroRNA: são moléculas de fita única de RNA de 21 a 23 nucleotídeos que regulam a transcrição gênica e a tradução.
RNA MENSAGEIRO – OS CÓDONS
- mRNA: fitas únicas de RNA localizadas no citoplasma contendo códons (estruturas complementares aos tripletos do DNA)
- Códons para os diferentes aminoácidos: existem 22 aminoácidos, mas alguns podem ser codificados por mais de uma sequência de códons
- Códon de iniciação: AUC
- Códon de terminação: UAA, UAG e UGA
RNA DE TRANFERÊNCIA – OS ANTICÓDONS
- tRNA: transfere as moléculas de aminoácidos para as moléculas de proteínas que estão em processo de síntese
- Age como carreador para transportar tipo específico de aminoácidos para os ribossomos
- União de códon a anticódon
- Em uma extremidade da molécula existe sempre o ácido adenílico, o aminoácido transportado se liga ao grupo hidroxila da ribose do ácido adenílico. 
- Ligação frouxa entre os códons e os anticódons por pontes de hidrogênio 
RNA RIBOSSÔMICO
- Representa cerca de 60% do ribossomo, o restante é formado por proteína
- Estrutura física da qual as moléculas de proteína são sintetizadas
- Funciona em associação ao tRNA e ao mRNA 
FORMAÇÃO DOS RIBOSSOMOS NO NUCLÉOLO
- Os genes para a formação de RNA ribossômico estão localizados em cinco partes de cromossomos no núcleo, e cada um destes cromossomos contém muitas duplicações desses genes, pois grandes quantidades de RNA ribossômico são necessárias para a função celular.
- O RNA ribossômico é acumulado no nucléolo
- O nucléolo é visualizado nas células com elevada produção proteica
MICRORNA
- miRNA: fragmentos curtos de fita única de RNA que regulam a expressão genica
- Decodificados do DNA transcrito de genes, mas não são traduzidos em proteínas, sendo comumente denominados RNA não codificado.
- São transformados pela célula em moléculas que são complementares ao mRNA e agem para diminuir a expressão gênica
- Depende dos pri-miRNA, que são os primeiros transcritos do gene e transformados e transformados no núcleo em pré-miRNA com 70 nucleotídeos.
- No citoplasma as miRNA serão de fato formadas por ação da enzima cortadora e do complexo silenciador induzido por RNA
- Servem para regular a expressão gênica por se ligar à região complementar do RNA e promovem repressão da tradução ou degradação do mRNA
- Importante na regulação normal da função celular
RNA SILENCIADOR OU RNA DE POUCA INTERFERÊNCIA - siRNA
- Moléculas curtas, de dupla fita de RNA, que interferem na expressão de genes específicos
TRADUÇÃO
- mRNA entra em contato com o ribossomo, o RNA passa por ele sendo traduzido do códon de iniciação de cadeia até o de finalização, momento em que a tRNA liga os anticódons aos códons, formando a molécula de proteína que é liberada no citoplasma 
- POLIRIBOSSOMOS: uma mesma molécula de RNA pode formar proteínas em ribossomos diferentes ao mesmo tempo
PASSOS QUÍMICOS NA SÍNTESE
- Cada aminoácido é ativado por processo químico, no qual o ATP se combina com o aminoácido para formar o complexo monofosfato de adenosina com o aminoácido, cedendo duas ligações de fosfato no processo.
- Os aminoácidos ativados, com excesso de energia, combinam-se com o RNA de transferência específico para formar o complexo aminoácido-RNA e libera o monofosfato de adenosina
- O RNA de transferência, que carrega o complexo-aminoácido, então, faz contato com o mRNA, onde o anticódon se une ao códon alinhando os aminoácidos na sequência correta para formar a proteína
- Enzimas peptidiltransferases formam as ligações peptídicas
- No total são gastas 4 ligações de alta energia para cada aminoácido adicionado à cadeia de proteínas, sendo um dos processos que mais consomem energia da célula
LIGAÇÃO PEPTÍDICA
- União da hidroxila do radical ácido carboxílico de um aminoácido com o hidrogênio do grupo amina de outro
- Há liberação de água
CONTROLE DA FUNÇÃO DO GENE E DA ATIVIDADE BIOQUÍMICA NAS CÉLULAS
- Uso de mecanismos de feedback para o controle da síntese
- Regulação gênica: cobre desde a transcrição até a formação da proteína / A regulação da expressão gênica pode ocorrer em qualquer etapa das vias de transcrição, fabricação de RNA e tradução
- Importante para que cada tecido do corpo pode realizar sua função especializada
- PROMOTOR EM EUCARIOTAS: TATAAAA ou caixa TATA
- POTENCIADORES: podem estar próximos ou afastados, até mesmo em outro cromossomo, do gene-alvo / podem se ligar a fatores de transcrição
- ISOLADORES: sequências de genes que formam barreira para que um gene específicoseja isolado de influências transcricionais dos genes adjacentes
MECANISMOS DE CONTROLE DE TRANSCRIÇÃO PELO PROMOTOR
- Promotor: frequentemente controlado por fatores de transcrição localizados em algum lugar do genoma. O gene regulador codifica a proteína reguladora que que vai ativar ou reprimir a transcrição
- A mesma proteína reguladora pode controlar vários promotores
- As proteínas podem ser controladas não só no início da transcrição como nos outros processos no núcleo, excetuando-se os processos do citoplasma por ser raro acontecer nessa parte
- Enquanto o DNA estiver compactado não se forma RNA, sendo possível controlar a transcrição para que se limite a parte descompactada
CONTROLE DA FUNÇÃO INTRACELULAR PELA REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
- INIBIÇÃO ENZIMÁTICA: feedback que inibe a produção de enzimas, iniciando-se na primeira enzima para evitar a formação desnecessária de produtos intermediários caso essa só fosse inibida no decorrer do processo
- ATIVAÇÃO ENZIMÁTICA: pode-se ativar enzimas inativas quando necessário, como quando há depleção dos estoques celulares de ATP e a AMPc ativa a enzima fosforilase, a qual participa do controle da concentração intracelular de ATP.
O SISTEMA GENÉTICO-DNA TAMBÉM CONTROLA A REPRODUÇÃO CELULAR 
- O sistema-genético também está relacionado ao controle da reprodução celular
- CICLO DE VIDA DA CÉLULA: divisões mitóticas desde a reprodução celular até a próxima reprodução da célula. / Fatores inibitórios quase sempre tornam lento ou cessam o ciclo de vida da célula, o que faz variar o tempo de vida das células de cada parte do corpo
- REPLICAÇÃO DO DNA: duplicação de todo o DNA dos cromossomos, somente após isso a mitose pode acontecer / Ocorre 5 a 10 horas antes da divisão e se completa entre 4 e 8 horas. / Formação de duas réplicas idênticas de DNA que serão o DNA das duas células filhas 
- EVENTOS QUÍMICOS E FÍSICOS DA REPLICAÇÃO DE DNA: semelhante à forma que o RNA é transcrito em DNA, exceto por: 
1. Ambas fitas de DNA replicadas
2. Replicação da fita inteira e não de porções
3. Ação da enzima DNA-polimerase na transcrição e depois DNA-ligase que catalisa as ligações
4. A formação da nova fita ocorre simultaneamente em centenas de segmentos até que haja replicação completa e as extremidades são unidas pela DNA-ligase
5. Cada fita recém-formada permanece aderida por pontes de hidrogênio ao filamento original
6. Existem mecanismos que descompactam (e abrem as hélices) e compactam novamente as porções da fita para ser lida inteiramente
- LEITURA DE PROVA DO DNA: período de reparação do DNA com corte de áreas defeituosas que contenham nucleotídeos inapropriados, sendo substituídos por complementares adequados
- MUTAÇÃO: quando ocorre erro no processo citado acima, formação de proteína anormal
CROMOSSOMOS E SUAS REPLICAÇÕES
- As hélices de DNA, no núcleo, são empacotadas nos cromossomos
- Célula humana: 46 cromossomos dispostos em 23 pares
- Cromossomo: DNA + proteínas, entre as quais predominam histonas onde segmentos da hélice se enrolam sequencialmente
MITOSE 
- Centríolos: replicados durante a interfase, geralmente antes da replicação do DNA / Nove estruturas tubulares paralelas organizadas em forma de cilindro / Contém as fibras de fuso que serão responsáveis pela separação das cromátides / Aparelho mitótico: centríolos + fusos
- Prófase: enquanto o fuso está se formando, os cromossomos do núcleo se descondensam em cromossomos bem definidos
- Prometáfase: Os espinhos de microtúbulos crescem da áster e fragmentam o envelope nuclear. / Ligação dos microtúbulos aos centrômeros de cada cromossomo
- Metáfase: as duas ásteres são empurradas separando-se / formação da placa equatorial
- Anáfase: separação dos centrômeros das cromátides
- Telófase: dois conjuntos de cromossomos filhos separados / Dissolução do aparelho mitótico
CONTROLE DO CRESCIMENTO CELULAR
1. Fatores de crescimento
2. Falta de espaço
3. Acúmulo de secreções entre as células
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