GenticaEstrutura do DNA, Replicao, Transcrio, Traduo e Mutao

Estrutura do DNAO DNA (cido desoxirribonuclico) a molcula que carrega todas as informaes do organismo. um polmero de nucleotdeos unidos por ligao fosfodister 3-5 (entre a hidroxila ligada ao carbono 3 e o grupo fosfato ligado ao carbono 5).

Est localizado no ncleo (DNA nuclear ou genmico) e nas mitocndrias (DNA mitocondrial). Os DNAs nuclear e mitocondrial so diferentes entre si, sendo que o ltimo apresenta menor sistema de reparo, portanto, sofre mais mutaes. O DNA nuclear pode ser encontrado em todas as clulas nucleadas; como as hemcias so anucleadas, no est presente nas mesmas.

O DNA apresenta estrutura de dupla-hlice. constitudo por duas cadeias intercaladas de nucleotdeos. Cada nucleotdeo composto por uma base nitrogenada, uma pentose (no caso do DNA, a desoxirribose) e um grupo fosfato. A base nitrogenada liga-se ao carbono 1 (carbono 1 da pentose), a hidroxila ao carbono 3 e o grupo fosfato ao carbono 5.

OBS.: O sentido de crescimento do DNA sempre de 5 para 3, pois a DNA polimerase, enzima responsvel pela sntese do DNA, s consegue trabalhar nesse sentido.

Bases Nitrogenadas:Purinas (2 anis) = Adenina e GuaninaPirimidinas (1 anel) = Timina, Citosina e Uracila

OBS.: A uracila est presente apenas na estrutura do RNA e a timina apenas na estrutura do DNA.O que mantm as duas fitas polinucleotdicas ligadas entre si so pontes de hidrognio estabelecidas entre bases nitrogenadas complementares. Assim, formam-se duas pontes de hidrognio entre a timina e a adenina e trs pontes entre a citosina e a guanina. Essa diferena entre o nmero de pontes estabelecidas entre as diferentes bases importante no estabelecimento da temperatura de desnaturao. Quanto maior o nmero de ligaes de hidrognio, maior a energia necessria para a separao das fitas, portanto, quanto mais pares citosina-guanina, maior a temperatura necessria para a desnaturao.

Na dupla-hlice do DNA, as duas fitas so antiparalelas, ou seja, encontram-se em direes opostas: uma tem sentido 5-3 e a outra tem sentido 3-5.

Caractersticas do Material Gentico- O material gentico deve conter toda a informao complexa (informao para sntese de RNA e para sntese protica)- O material gentico deve se replicar fielmente (ou seja, deve se duplicar sem sofrer grandes variaes)- O material gentico deve codificar o fentipo (deve levar expresso de determinadas caractersticas)

OBS.: As mutaes no devem ser to freqentes e to drsticas a ponto de prejudicar o organismo. Porm, algumas pequenas mutaes podem ser benficas.

Funes do Material Gentico- Replicao (estoca e transmite informaes)- Expresso Gnica (controla o fentipo)- Mutao (sofre transformaes a fim de se adaptar a modificaes ambientais)

ReplicaoReplicao a auto-duplicao do material gentico, que mantm o padro de herana ao longo das geraes. Para que a replicao se inicie, primeiramente necessrio que o DNA se descompacte e que suas fitas se separem.O processo de abertura (separao) das fitas conhecido como Bolha (ou forquilha) de Replicao. Nesse processo, as fitas se separam em um nico sentido (como a abertura de um zper).A replicao se inicia em vrios pontos simultaneamente (vrias origens de replicao), o que contribui para o aumento da velocidade desse processo.

Etapas da Replicao:- Fitas de DNA desenrolam e separam, formando as forquilhas de replicao- Molculas de DNA parental servem de molde para a sntese das fitas filhas- Sntese da nova fita- Cada nova molcula de DNA consiste em um filamento parental e um filho (a replicao um processo semiconservativo)

Enzimas Envolvidas:DNA-helicase: separa as fitas de DNADNA-polimerase: contribui para o aumento da fita no sentido 5-3, isso porque age na hidroxila da extremidade 3 livre, adicionando nucleotdeos

Ateno! As duas fitas so replicadas por caminhos diferentes. A fita com sentido 3-5 chamada descontnua, pois sua sntese requer os chamados fragmentos de Okasaki. J a fita com sentido 5-3 chamada contnua e sua sntese ocorre de forma mais rpida.

Fragmento de Okazaki = primer de RNA + fragmento de DNA

A enzima DNA-primase adiciona os primers de RNA, a DNA-polimerase III adiciona os nucleotdeos, formando, assim, os fragmentos de Okasaki. A DNA-polimerase I uma exonuclease que remove os fragmentos de RNA. Por fim, a DNA-ligase atua ligando covalentemente os nucleotdeos entre si.

Dogma Central

OBS.: A replicao e a transcrio reversa foram adicionadas ao dogma central aps a sua criao.

Transcrio

A transcrio a sntese de RNA a partir de DNA.O RNA difere do DNA por apresentar a pentose ribose em vez da desoxirribose, por apresentar a base pirimdica uracila em vez de timina e tambm por apresentar fita simples em vez de dupla.Na transcrio, um filamento de DNA usado como molde para a produo de um transcrito primrio, que, aps processamento, forma o RNAm. A transcrio tambm ocorre no sentido 5-3.

OBS.: O filamento de DNA que no utilizado para o pareamento das bases do RNA chamado codificador, pois corresponde em polaridade e em seqncia de bases (exceto pela troca de T por U) ao RNA formado.

Enzimas:RNA-polimerase: responsvel pelo pareamento das bases complementares

Ateno! Existem trs tipos de RNARNA mensageiro: leva informao do ncleo para o citoplasma, contm a informao necessria para a sntese proticaRNA transportador: so pequenas molculas de RNA que funcionam como adaptadores entre os aminocidos e os cdons do RNAm durante a traduo; transporta os aminocidos at o local da sntese proticaRNA ribossmico: componente estrutural e cataltico dos ribossomos; auxilia o ribossomo na sntese protica

Durante a transcrio, a RNA-polimerase se liga a regies especficas do DNA (regio promotora). A Bolha de Transcrio formada (as fitas de DNA se separam) Apenas um filamento de DNA usado como molde (aquele cujo sentido 3-5).

OBS.: H fatores de transcrio (protenas) que se ligam regio promotora. Alm disso, existe o chamado TATA box, uma seqncia de adeninas e timinas cerca de 25 a 35 pares de bases antes do incio da regio promotora. Tanto os fatores de transcrio quanto o TATA box permitem que a RNA polimerase encontre a regio promotora e inicie a sntese de RNA no local adequado.

Processamento Ps-Transcrio

o processo pelo qual o transcrito primrio sofre modificaes para originar o RNAm maduro. Ocorre no ncleo e envolve trs etapas.

- Adio de 7-metilguanosina s pontas 5 do transcrito primrio (metilao)- Adio de uma cauda poli-A extremidade 3 (o que garante maior estabilidade ao RNAm)- Splicing (forma-se uma ala chamada spliceossomo e ocorre remoo das regies correspondentes aos ntrons no RNAm)

Ateno! At 1970, o gene era visto como um segmento de DNA que contm o cdigo para a seqncia de aminocidos de uma protena. Hoje, j sabido que pouqussimos genes so seqncias codificadoras contnuas. A grande maioria interrompida por uma ou mais regies no codificadoras (ntrons), que se alternam com seqncias codificadoras (xons). Os ntrons so inicialmente transcritos no ncleo, mas retirados durante o splicing. Assim, como no esto presentes no RNAm maduro no citoplasma, no so representados no produto protico final.Resumindo:- Um gene engloba xons, ntrons, regies promotoras e regies reguladoras- xons (expressed regions) so segmentos do gene que correspondem a seqncia do RNA e da protena- ntrons (inexpressed regions) so segmentos no codificantes, ou seja, so seqncias de DNA que no levam traduo de protenas. Assim, mutaes nessas regies no provocam alteraes fenotpicas.

OBS.: Os ntrons so muito variveis em tamanho e nmero de gene para gene e de indivduo para indivduo.

Traduo

a formao de polipeptdeos atravs do RNAm.Inicialmente, o RNAm transportado para o citoplasma. A traduo ocorre nos ribossomos, que so organelas citoplasmticas com stios de ligao para todas as molculas envolvidas na sntese de protenas, incluindo o RNAm.

OBS.: Os ribossomos so compostos macromoleculares constitudos por vrias protenas associadas a RNAr.

O RNAm passa atravs do ribossomo e sua seqncia de cdons (cada 3 pares de bases) lida. medida que isso ocorre, o RNAt transporta o aminocido correspondente ao cdon para o local da sntese a fim de que ele seja ligado (por meio de ligao peptdica) ao local correto.Pode-se ver, assim, que o RNAt fornece o elo molecular entre a seqncia de bases codificada do RNAm e a seqncia de aminocidos da protena. Ele apresenta um anticdon (trs bases) complementar a um determinado cdon do RNAm. justamente essa complementaridade que garante que o aminocido correto seja ligado ao local adequado.

Ateno! O cdigo gentico relaciona os aminocidos com os cdons do RNAm.So 64 as possveis combinaes de trs bases, ou seja, existem 64 cdons diferentes. Dentre estes, trs (UAA, UAG, UGA) so cdons sem sentido (ou de parada), que levam interrupo da traduo. Assim, 61 cdons so traduzidos, mas existem apenas 20 aminocidos diferentes na composio das nossas protenas. Isso ocorre porque o cdigo gentico degenerado, ou seja, um mesmo aminocido codificado por mais de um cdon. O cdigo gentico tambm universal (a correspondncia cdon-aminocido a mesma para todas as espcies).OBS.: Um cdon dos 64 existentes o chamado cdon de iniciao, que inicia a sntese da protena e estabelece, portanto, a matriz de leitura. Esse cdon geralmente codifica a metionina, que, geralmente, removida antes da sntese protica se completar.

Mutaes

Mutaes so quaisquer alteraes permanentes do DNA. So mudanas herdveis* na seqncia do DNA. So essenciais ao estudo de gentica e so teis em muitos outros campos da biologia.

*As mutaes podem ocorrem em clulas somticas ou em clulas da linhagem germinativa. Se ocorrer nas primeiras, as clulas filhas herdam a mutao, mas a prole no. Se ocorrer nas segundas, a prole herda a mutao.

OBS.: O acidente de Chernobyl e as bombas atmicas explodidas ao final da 2 GM auxiliaram no estudo das mutaes, pois a radiao um fator mutagnico.

As mutaes tm pontos positivos (leva variabilidade e permite adaptao s modificaes do ambiente) e pontos negativos (pode levar a distrbios e a doenas, como o cncer).As mutaes podem ser gnicas, quando afetam um nico gene; ou cromossmicas, quando afetam o nmero ou a estrutura dos cromossomos, atingindo, portanto, vrios genes.

Tipos de Mutaes Gnicas:

1) Substituio de Bases: alterao de um nico nucleotdeo. Pode ser do tipo transio, quando uma purina substituda por outra purina ou quando uma pirimidina substituda por outra pirimidina; ou pode ser do tipo transverso, quando uma purina substituda por uma pirimidina ou vice-versa.

2) Inseres e Delees: so as mutaes mais freqentes; constituem na adio ou remoo de nucleotdeos. As inseres ou delees que consistem em mltiplos de trs deixam a matriz de leitura intacta. J as que no consistem em mltiplos de trs modificam a matriz de leitura.OBS.: Uma mutao que altera a matriz de leitura chamada de in frame

3) Expanso de Repeties de Trinucleotdeos: cpias de trinucleotdeos aumentam muito em nmero. Exemplos de condies causadas por mutaes desse tipo so: distrofia miotnica, doena de Huntington, sndrome do X frgil e atrofia muscular espinhal e bulbar.

Mutao Direta: altera o fentipo tipo selvagem

Mutao Reversa: altera o fentipo mutante de volta ao tipo selvagem

Mutao em sentido trocado: substituio de bases que altera o cdon do RNAm, levando insero de um aminocido diferente na protena

Mutao sem sentido: substituio de cdon com sentido (cdon que traduz aminocido) por cdon sem sentido (cdon de parada), levando, assim, interrupo da traduo

Mutao silenciosa: altera o cdon mas no o aminocido, devido ao carter degenerado do cdigo gentico

Mutao neutra: altera o aminocido, mas por um aminocido do mesmo grupo, o que no gera efeito fenotpico grave, ou seja, no leva alterao da funo da protena.

Mutao de perda de funo: causa ausncia completa ou parcial do funcionamento normal da protena.

Mutao com ganho de funo: ocorre quando uma caracterstica aparece em tecido imprprio ou em momentos imprprios do desenvolvimento

OBS.: Quanto maior o gene, maior a sua taxa de mutao. Hot spots so seqncias ricas em citosina e guanina, onde h elevada taxa de mutao.

Reparo do DNAOs mecanismos de reparo do DNA corrigem 99,9% das mutaes. Consiste de enzimas de reparo, que reconhecem, removem e substituem uma base errada.

Erros no sistema de reparo levam a mutaes nos genes.

Ateno! As mutaes podem ser espontneas ou induzidas (por radiaes UV, raios gama, raios X ou agentes qumicos como cido nitroso, agente laranja e brometo de etdio)