Os ácidos nucleicos e a síntese de proteínas

OS ÁCIDOS NUCLEICOS E A SÍNTESE DE PROTEÍNAS : DNA E RNA

DNA - Ácido Desoxirribonucleico

PAPEL BIOLÓGICO : Transmitir a informação genética de uma célula para a outra Síntese de RNA

Os ácidos nucléicos são macro moléculas formadas pela união de unidades menores chamadas NUCLEOTÍDEOS.Um NUCLEOTÍDEOS é formado por:

FOSFATOPentose: desoxirribose

adenina timina citosinaguanina

Modelo esquemático de uma molécula de DNA

A molécula de DNA Ácido Desoxirribonucleico.

Molécula de fita dupla formando uma dupla hélice

As fitas estão unidas pelas ligações de Hidrogênio

Cada filamento é composto por vários nucleotídeos

As cadeias se ligam por meio das bases nitrogenadas

Watson e Crick, 1953

A molécula de RNA - Ácido Ribonucleico

É uma longa fita de nucleotídeos ligadas entre si;

Quase sempre é uma fita simples;

Responsável pela síntese de proteínas;

Formado:

adenina citosina guanina uracila

Fosfato Pentose ribose

DUPLICAÇÃO DO DNA (REPLICAÇÃO)

Ocorre em presença da enzima DNA Polimerase

É do tipo semiconservativa, pois cada molécula nova apresenta uma das fitas vinda da mãe e outra fita recém sintetizada.

A duplicação do DNA permite que as informações hereditárias seja transmitida as células filhas.

As fitas originais se separam

Nucleotídeos LIVRES encaixam –se nas fitas

Formam –se 2 moléculas de DNA idênticas

Fita original (velha)

Fita original (velha)

Fita NOVA

As informações nas células

DNA

RNA

PROTEÍNAS

Gene: sequência linear nucleotídeos

RNAm: sequência códons

Formação da cadeia polipeptídica

TRANSCRIÇÃO

TRADUÇÃO

NÚCLEO

CITOPLASMA

SÍNTESE DE RNA

A síntese do RNAm ocorre da seguinte forma:

Rompimento das pontes de hidrogênio, separando os dois filamentos da molécula de DNA;

encaixe dos nucleotídeos livres de RNA;

O encaixe dos nucleotídeos de uma determinada molécula de RNA ocorre apenas sobre uma das fitas de DNA, chamada fita-molde.

formação da molécula de RNA, que se destaca da fita-molde e migra para o citoplasma;

pareamento das duas fitas de DNA que se haviam separado.

RNA- POLIMERASE

O Código Genético A mensagem genética contida no DNA é formada por

um alfabeto de quatro letras que correspondem aos quatro nucleotídeos: A, T, C e G.

Com essas quatros letras é preciso formar “palavras” que possuem o significado de “aminoácidos”.

Cada proteína corresponde a uma “frase” formada pelas “palavras”, que são os aminoácidos.

De que maneira apenas quatro letras do alfabeto do DNA poderiam ser combinadas para corresponder a cada uma das vinte “palavras” representadas pelos vinte aminoácidos diferentes que ocorrem nos seres vivos?

cada três letras (uma trinca de bases) do DNA corresponderia uma “palavra”, isto é, um aminoácido. Nesse caso, haveria 64 combinações possíveis de três letras, o que seria mais do que suficiente para codificar os vinte tipos diferentes de aminoácidos (matematicamente, utilizando o método das combinações seriam, então, 4 letras combinadas 3 a 3, ou seja, 43 = 64 combinações possíveis).

As ¨palavras¨ do código

O código genético do DNA se expressa por trincas de bases, que foram denominadas códons. Cada códon, formado por três letras, corresponde a um certo aminoácido.

A correspondência entre o trio de bases do DNA, o trio de bases do RNA e os aminoácidos por eles especificados constitui uma mensagem em código que passou a ser conhecida como “código genético”.

Mas, surge um problema. Como são vinte os diferentes aminoácidos, há mais códons do que tipos de aminoácidos! Deve-se concluir, então, que há aminoácidos que são especificados por mais de um códon, o que foi confirmado. A tabela ao lado, especifica os códons de RNAm que podem ser formados e os correspondentes aminoácidos que especificam.

Continuando...

Dizemos que o código genético é universal, pois em todos os organismos da Terra atual ele funciona da mesma maneira, quer seja em bactérias, em uma cenoura ou no homem.

O códon AUG, que codifica para o aminoácido metionina, também significa início de leitura, ou seja, é um códon que indica aos ribossomos que é por esse trio de bases que deve ser iniciada a leitura do RNAm.

Note que três códons não especificam nenhum aminoácido. São os códons UAA, UAG e UGA, chamados de códons e parada durante a “leitura” (ou stop códons) do RNA pelos ribossomos, na síntese proteica.

Diz-se que o código genético é degenerado porque cada “palavra” (entenda-se aminoácido) pode ser especificada por mais de uma trinca.

O RNA é dividido em:

RNA mensageiro

RNA transportador

RNA ribossômico

RNA mensageiro (RNAm) Tem a mensagem, a orientação para a síntese de proteínas.

Ele possui a seqüência que os aminoácidos devem ocupar na proteína.

Ele contém uma seqüência de trincas correspondente a uma das fitas do DNA.

Cada trinca (três nucleotídeos) no RNAm é denominado códon e corresponde a um aminoácido na proteína que irá se formar.

1 códon= 3 nucleotídeos no RNAm

7 códons é = a quantos nucleotídeos ?

RNA transportador (RNAt)

Transporta o aminoácido até o local da síntese proteica.

As moléculas de RNAt apresentam, em uma determinada região, uma trinca de nucleotídeos que se destaca, denominada anticódon.

É através do anticódon que o RNAt reconhece o local do RNAm onde deve ser colocado o aminoácido por ele transportado.

Cada RNAt carrega um aminoácido específico, de acordo com o anticódon que possui.

códonC G C

Sítio de ligação ao aminoácido

RNA ribossômico (RNAr)

São componentes dos ribossomos, organela onde ocorre a síntese proteica.

Os ribossomos são formados por RNAr e proteínas.

Ribossomo + RNA

Proteína

Síntese de Proteína: A Tradução A relação entre a sequência de bases no DNA e a sequência

correspondente de aminoácidos, na proteína, é chamada de código genético.

O código genético encontra-se na forma de códons.

Durante a síntese de proteínas, os ribossomos deslocam-se ao longo do RNAm, possibilitando um pareamento entre esse e os RNAts que carregam os diferentes aminoácidos que irão compor as proteínas

A tradução é um processo no qual haverá a leitura da mensagem contida na molécula de RNAm pelos ribossomos, decodificando a linguagem de ácido nucleico para a linguagem de proteína.

Cada RNAt em solução liga-se a um determinado aminoácido, formando-se uma molécula chamada aminoacil-RNAt, que conterá, na extremidade correspondente ao anticódon, um trio de códon do RNAm.

Para entendermos bem este processo, vamos admitir que ocorra a síntese de um peptídeo contendo apenas sete aminoácidos, o que se dará a partir da leitura de um RNAm contendo sete códons (21 bases hidrogenadas). A leitura (tradução) será efetuada por um ribossomo que se deslocará ao longo do RNAm.

Esquematicamente na síntese proteica teríamos:

Um RNAm, processado no núcleo, contendo sete códons (21 bases hidrogenadas) se dirige ao citoplasma.

No citoplasma, um ribossomo se liga ao RNAm na extremidade correspondente ao início da leitura. Dois RNAt, carregando os seus respectivos aminoácidos (metionina e alanina), prendem-se ao ribossomo. Cada RNAt liga-se ao seu trio de bases (anticódon) ao trio de bases correspondentes ao códon do RNAm. Uma ligação peptídica une a metionina à alanina.

O ribossomo se desloca ao longo do RNAm. O RNAt que carregava a metionina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido leucina, une o seu anticódon ao códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica é feita entre a leucina e a alanina.

O ribossomo novamente se desloca. O RNAt que carregava a alanina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido ácido glutâmico encaixa-se no ribossomo. Ocorre a união do anticódon desse RNAt com o códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica une o ácido glutâmico à leucina.

nitrogenadas) conduziu a síntese de um peptídeo formado por sete aminoácidos.

Novo deslocamento do ribossomo. O quinto RNAt, carregando a aminoácido glicina, se encaixa no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica da glicina com o ácido glutâmico.

Continua o deslocamento do ribossomo ao longo do RNAm. O sexto RNAt, carregando o aminoácido serina, se encaixa no ribossomo. Uma ligação peptídica une a serina à glicina.

Fim do deslocamento do ribossomo. O último transportador , carregando o aminoácido triptofano, encaixa-se no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica do triptofano com a serina. O RNAt que carrega o triptofano se separa do ribossomo. O mesmo ocorre com o transportador que portava a serina.

O peptídeo contendo sete aminoácidos fica livre no citoplasma. Claro que outro ribossomo pode se ligar ao RNAm, reiniciando o processo de tradução, que resultará em um novo peptídio. Perceba, assim, que o RNAm contendo sete códons (21 bases nitrogenadas) conduziu a síntese de um peptídeo formado por sete aminoácidos.

Transcrição: Exemplo

A C G T AT G C A T

A CG T A C

T G C A T G

5’ 3’

AT

5’3’

A C G U A

A C G U

A5’

3’

RNA polimerase

Molécula de RNA nascente

Tradução:

Molécula de mRNA

A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

CysMetAla

5’ 3’

AspGlu

Phe His

Direção do avanço do ribossomo

Ribossomo

Proteína

tRNA

codon

Gly


CysMetAla

5’ 3’

AspGlu

Phe HisGly


Asp

MetAlaCys

5’ 3’

GluPhe His

Gly


Glu

MetAlaCysAsp

5’ 3’

PheGly

His


Gly

MetAlaCysAspGluPhe

5’ 3’

HisIle

Lys


His

MetAlaCysAspGluPheGly

5’ 3’

Ile

Lys


Ile

MetAlaCysAspGluPheGlyHis

5’ 3’

Lys

G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A

Lys

MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle

5’ 3’

Leu

U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A

Leu


Lys

5’ 3’

Met

G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G

Met


LysLeu

5’ 3’

Asn

G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C

Asn

Met AlaCysAspGluPheGlyHisIle

LysLeuMet

5’ 3’

Pro

U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A

Pro

Met Ala CysAspGluPheGlyHisIle

LysLeuMetAsn

5’ 3’

Gln

G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A

Gln

Met Ala Cys AspGluPheGlyHisIle

LysLeuMetAsnPro

5’ 3’

C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A

Met Ala Cys Asp GluPheGlyHisIle

LysLeuMetAsnProGln

5’ 3’STOP

A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A A A A

Ala Cys Asp Glu PheMet Gly

HisIle

Lys Leu

Met Asn

Pro Gln

5’ 3’STOP

A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C


HisIle

Lys Leu

Met Asn

ProGln

5’ 3’STOP


His Ile Gln Lys

Pro LeuAsn Met

A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C

5’ 3’

Mutação GênicaTodos os dias as suas células produzem proteínas que contêm aminoácidos em uma certa sequência. Imagine, por exemplo, que em um certo dia uma célula da epiderme de sua pele produza uma proteína diferente. Suponha também que essa proteína seja uma enzima que atue em uma reação química que leva a produção de um pigmento amarelo em vez do pigmento normalmente encontrado na pele, a melanina. Essa célula se multiplica e de repente aparece uma mancha amarelada em sua pele. Provavelmente essa proteína poderá ter sofrido uma alteração em sua sequência de aminoácidos, tendo havido a substituição de um aminoácido por outro, o que acarretou uma mudança em seu mecanismo de atuação e, como consequência levou à produção de um pigmento de cor diferente. Agora, como a sequência de aminoácidos em uma proteína é determinada pela ação de um certo gene que conduz à síntese do pigmento.

Essa alteração na sequência de bases na molécula de DNA constituinte do gene é que se chama de mutação gênica.

O albinismo é causada por uma mutação na enzima tirozinase que transforma o aminoácido tirozina em pigmento da pele, a melanina. Esta doença ocorre em animais e nas plantas e é hereditária.

Resumo: Funcionamento dos ácidos nucleicos

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