✔ Bio livro 2, frente 1 cap 7 – Ácidos nucleicos e síntese de proteínas

Genética é o ramo da biologia que estuda dois tópicos principais: [blank_start]Hereditariedade[blank_end]: causa das semelhanças entre ascendentes e descendentes; essa é a razão pela qual pais e filhos se assemelham uns aos outros. [blank_start]Variação[blank_end] representa as diferenças entre os indivíduos; portanto, a genética procura explicar as razões que determinam tanto as semelhanças, quanto as diferenças entre os indivíduos aparentados.

O conceito geral de genética é o gene, segmento de [blank_start]DNA[blank_end] responsável pela determinação e transmissão das características hereditárias de um organismo. Esse segmento é responsável pela informação genética para sintetizar proteínas.

As [blank_start]maiores[blank_end] e mais importantes moléculas das células são os [blank_start]ácidos nucleicos[blank_end]. Existem dois tipos de ácidos nucleicos: DNA e RNA, ambos presentes em todos os seres vivos; com exceção [blank_start]do vírus[blank_end], que possui ou um ou outro, nunca os dois.

Os [blank_start]ácidos nucleicos[blank_end] são polímeros (polinucleotídios), isto é, macromoléculas formadas pelo encadeamento de monômeros chamados [blank_start]nucleotídeos[blank_end]; estes são uma combinação de três componentes: [blank_start]fosfato[blank_end], [blank_start]pentose[blank_end] e [blank_start]base nitrogenada[blank_end].

[blank_start]Nucleotídeo[blank_end] - fosfato + pentose + base nitrogenada [blank_start]Nucleosídeo[blank_end] - pentose + base nitrogenada

Existem dois tipos de pentose: desoxirribose no [blank_start]DNA[blank_end] e ribose no [blank_start]RNA[blank_end]; a única diferença entre as duas é que a desoxirribose possui 1 átomo de oxigênio a menos.

C5 H10 O5 - [blank_start]Ribose[blank_end] C5 H10 O4 - [blank_start]Desoxirribose[blank_end]

Associe corretamente:

As bases dos ácidos nucleicos são as purinas e as pirimidinas. No DNA as purinas são: [blank_start]adenina e guanina[blank_end]; e as pirimidinas são: [blank_start]timina e citosina[blank_end]. No RNA as purinas são: [blank_start]adenina e guanina[blank_end]; e as pirimidinas são: [blank_start]Uracila e citosina[blank_end].

Nos ácidos nucleicos, os nucleotídeos estão ligados, formando uma cadeia polinucleotídica; nesta cadeia, a pentose de um nucleotídeo está ligada ao grupo fosfato de outro nucleotídeo (imagem da esquerda). Complete na imagem o número do carbono da pentose.

[blank_start]Os vírus[blank_end] só possuem um tipo de ácido nucleico, isto é, ou DNA ou RNA; podendo ser: RNA ou DNA duplo ou DNA simples (uma única fita, tipo o RNA mas com timina).

As bases nitrogenadas são compostos orgânicos com esqueleto em anel contendo nitrogênio. Elas podem ser do tipo púrica (com [blank_start]2 anéis[blank_end]), ou pirimídica (com [blank_start]1 anel[blank_end]).

O fosfato é um grupo formado por um átomo de fósforo ligado à 4 átomos de oxigênio, ele confere carga [blank_start]negativa[blank_end] ao nucleotídeo. Um nucleotídeo [blank_start]pode ter mais de[blank_end] 1 fosfato.

Dê o nome dos nucleosídeos:

Quando um ou mais fosfatos são ligados à pentose do nucleosídeo, tem-se a molécula de um nucleotídeo. A figura mostra 2 nucleotídeos relacionados ao metabolismo energético, diferencie-os:

DNA em células eucarióticas Nas células eucarióticas, grande parte do DNA encontra-se no núcleo, como componente dos filamentos de cromatina, que [blank_start]têm extremidades livres[blank_end] e seu DNA [blank_start]está[blank_end] associado a proteínas básicas, conhecidas como histonas. O DNA também está presente em mitocôndrias e cloroplastos. Nessas organelas, ele é [blank_start]circulas[blank_end] e [blank_start]não tem[blank_end] histonas.

DNA em células procarióticas Há DNA no [blank_start]nucleoide[blank_end], na forma de um cromossomo [blank_start]circular[blank_end] e [blank_start]sem[blank_end] histonas associadas. Essas células também apresentam plasmídeos, que são moléculas [blank_start]circulares[blank_end] menores de DNA.

O DNA é formado por duas cadeias de polinucleotídeos, enrolados helicoidalmente (dupla hélice) e ligadas transversalmente por [blank_start]pontes de hidrogênio[blank_end], sendo: ligação [blank_start]dupla[blank_end] entre A-T; e, ligação [blank_start]tripla[blank_end] entre G-C.

O Dna faz 2 processos, duplicação e transcrição. [blank_start]Duplicação[blank_end] é quando ele se replica em 2 novas moléculas de Dna, esse processo conserva uma de suas fitas, portanto, é intitulada duplicação semiconservativa; enzima: DNA polimerase. [blank_start]Transcrição[blank_end] é quando o DNA sintetiza um molécula de RNA; enzima: RNA polimerase.

Os papeis do DNA

DNA Duplicação A molécula de DNA tem sua duplicação intermediada pela enzima [blank_start]DNA polimerase[blank_end]. Ocorre a quebra das pontes de hidrogênio e as fitas são afastadas; nucleotídeos de DNA dissolvidos no [blank_start]núcleo[blank_end] vão sendo encaixados.

DNA Duplicação Para evitar a ocorrência de mutações, existe um mecanismo de reparo do DNA. Assim, após a introdução de um novo nucleotídeo na fita [blank_start]complementar[blank_end], a DNA polimerase realiza um processo de revisão; ao reconhecer um nucleotídeo inserido erroneamente a DNA polimerase o substitui pelo correto.

DNA trancrição É o processo de produção de RNA a partir de um molde constituído por DNA. A Transcrição depende da enzima RNA [blank_start]polinuclease[blank_end] e da presença de nucleotídeos de [blank_start]RNA[blank_end] dispersos no [blank_start]núcleo[blank_end]. Com a intervenção da [blank_start]RNA[blank_end] polimerase, [blank_start]certo trecho da[blank_end] molécula de DNA tem suas cadeias afastadas. Uma das cadeias é [blank_start]ativam[blank_end] isso quer dizer que só uma das cadeias serve de molde para a produção de RNA. O RNA não possui [blank_start]timina[blank_end], em seu lugar apresenta a base uracila.

Complete sobre o DNA:

O DNA tem quantidades iguais de adenina e de timina. E, também apresentam quantidades iguais de guanina e citosina. Assim: A/T = [blank_start]1[blank_end] G/C = [blank_start]1[blank_end] Portanto, A + G / T + C = [blank_start]1[blank_end]

A relação (A + T) / (C + G) é constante dentro de uma determinada [blank_start]espécie[blank_end].

O DNA de bactérias termófilas, que vivem em ambientes com temperaturas entre 80ºC e 120ºC, possui [blank_start]maior[blank_end] estabilidade na estrutura do DNA, permitindo que essas bactérias sobrevivam em ambientes com características extremas.

O [blank_start]RNA[blank_end] é constituído por uma única cadeia de nucleotídeos, não existindo as relações de igualdade entre purinas e piridimidinas.

Vamos falar agora sobre RNA Nos eucariontes, o RNA forma-se a partir do DNA, presente no núcleo, nas mitocôndrias e nos cloroplastos. Vamos considerar o RNA oriundo no núcleo, há três modalidades de RNA: m, r e t, cada um desses tipos é formado a partir [blank_start]de diferentes[blank_end] trechos de moláculas de DNA.

Sobre os tipos de RNA, complete com RNA mensageiro, RNA ribossômico e RNA transportador. [blank_start]RNAr[blank_end] - associado a proteínas, forma os ribossomos. Constitui a maior porção do RNA celular; [blank_start]RNAm[blank_end] - leva a mensagem genética do DNA para os ribossomos; a mensagem consiste na sequência de aminoácidos da proteína; [blank_start]RNAt[blank_end] - é o de menor cadeia, apresentando de 80 a 100 nucleotídeos; sua função é transportar aminoácidos do hialoplasma para os ribossomos.

Existe RNA que atua como catalisador, sendo denominado de [blank_start]ribozimas[blank_end].

RNA ribossômico Está relacionado a um segmento de algumas moléculas de DNA, junto das quais se forma o nucléolo. O nucléolo é rico em moléculas de RNAr. Os ribossomos são organoides constituídos por [blank_start]duas[blank_end] subunidades de tamanhos [blank_start]diferentes[blank_end], compostas de proteínas e de [blank_start]grande[blank_end] quantidade de RNAr, que corresponde a [blank_start]mais[blank_end] da metade da massa desse organoide. Assim, o RNAr é um componente da estrutura dos ribossomos. Moléculas de RNAr são produzidas a partir de alguns segmentos de moléculas de DNA. Nos [blank_start]eucariontes[blank_end], isso ocorre na região correspondente ao nucléolo.

RNA mensageiro É o que transmite informações do DNA aos ribossomos, orientando a síntese de uma determinada proteína. Assim, o segmento de DNA que serve de molde para a produção de certo RNAm corresponde a um [blank_start]gene[blank_end].

RNA transportador É também denominado RNA solúvel. Sua função é carregar um aminoácido específico, que está dissolvido no [blank_start]citosol[blank_end], até os ribossomos, onde se realiza a síntese de proteínas.

Obs. ácidos nucleicos dos vírus Os ácidos nucleicos virais podem ter muitas variações em relação ao padrão que foi descrito. Assim, há vírus que têm aspectos diferentes, como: [blank_start]DNA[blank_end] de cadeia simples, [blank_start]RNA[blank_end] de cadeira dupla e [blank_start]RNA[blank_end] com capacidade de replicação.

Código genético Uma molécula de RNA mensageiro liga-se ribossomos e orienta a síntese de uma determinada proteína. O RNAm tem uma sequência de nucleotídeos, cuja parte variável é a [blank_start]das bases nitrogenadas[blank_end]. A proteína, por sua vez, apresenta uma sequência [blank_start]de aminoácidos[blank_end]. Qual é a conexão entre essas duas sequências: bases do RNAm e aminoácidos da proteína? [blank_start]três bases nitrogenadas[blank_end] de uma molécula de RNA mensageiro correspondem a [blank_start]um aminoácido[blank_end] que integrada uma cadeia proteica; é a relação de 3 para 1 (3 bases para 1 aminoácido). Essa correspondência é o código genético.

Código genético Um trio ou trinca de bases do RNAm corresponde a um códon, que, normalmente, corresponde a um aminoácido. Exemplos: Complete:

Código genético O código genético é universal, ou seja, é o mesmo para praticamente todos os seres vivos. Assim, [blank_start]UUU[blank_end] corresponde ao aminoácido fenilalanina no ser humano, numa baleia, muna margarida, numa bactéria... A universalidade do código genético é o que possibilita inserir material genético humano em uma bactéria de modo que ela possa sintetizar uma proteína humana, como a insulina. Apenas em alguns casos as trincas de RNAm correspondem a diferentes aminoácidos; isso ocorre, por exemplo, em certos protozoários e certas leveduras. A universalidade do código genético é uma das principais evidências da origem comum de todos os seres vivos.

Código genético No total, são 64 [blank_start]trincas[blank_end] possíveis. No entanto, os seres vivos têm 20 tipos de [blank_start]aminoácidos[blank_end]. Assim, há [blank_start]códons[blank_end] diferentes que podem codificar o mesmo [blank_start]aminoácido[blank_end]. Por causa disso, dizemos que o código genético é degenerado. Por exemplo, UUU e UUC correspondem a fenilalanina.

Código genético Há códons que não correspondem a nenhum aminoácido. Eles apresentam grande importância no controle da síntese de proteínas. Existem códons para parar o processo de síntese, isto é, eles sinalizam que não será acrescentado mais nenhum aminoácido, encerrando a síntese daquela determinada proteína; eles são: [blank_start]UAA[blank_end], [blank_start]UAG[blank_end] e [blank_start]UGA[blank_end]. Complete em ordem alfabética.

Código genético Também há um códon que identifica o início do processo; toda proteína começa a ser sintetizada com a introdução do aminoácido metionina, cujo códon é o [blank_start]AUG[blank_end], Posteriormente, a metionina do início é removida da molécula proteica formada.

observe:

Síntese de proteínas Todo o processo de síntese proteica envolve, além do RNAm, outros componentes [blank_start]citoplasmáticos[blank_end], como enzimas, ATP, aminoácidos, RNA transportador e ribossomos.

Síntese de proteínas: RNA transportador O RNAt é constituído por uma cadeia [blank_start]de nucleotídeos[blank_end] e, em alguns segmentos, ocorre o emparelhamento de bases complementares. Uma extremidade da molécula sempre termina com a sequência de bases CCA; é nessa extremidade que a molécula de RNAt liga-se a um determinado aminoácido e o conduz ao RNAm associado a ribossomos. Outra parte da molécula apresenta uma trinca de bases que identifica o tipo de RNAt; trata-se do [blank_start]anticódon[blank_end], que realiza o emparelhamento com as bases complementares do RNAm, realizando o emparelhamento anticódon-códon.

Síntese de proteínas: Ribossomos Ribossomos são organelas que [blank_start]não apresentam[blank_end] envoltório membranoso, sendo constituídos, quimicamente, por proteínas e por RNAr. Cada ribossomo completo tem duas subunidades, [blank_start]uma grande e uma pequena[blank_end], que só se unem durante a síntese e, depois disso, separam-se. A subunidade [blank_start]grande[blank_end] tem um canal por onde passa a cadeia proteica que vai sendo construída. A subunidade [blank_start]menos[blank_end] tem três locais ou sítios de ligação, onde se prendem duas moléculas de RNAt e uma molécula de RNAm.

Observe

Etapas da síntese proteica: iniciação No citosol, a molécula de RNAm, proveniente do núcleo, une-se a uma subunidade [blank_start]pequena[blank_end] de um ribossomo. Vamos seguir a seguinte sequência hipotética de bases do RNAm: AUG GUU AAG CGU UGA O aminoácido metionina une-se a um RNAt, dotado do [blank_start]anticódon[blank_end] UAC; trata-se de uma reação química controlada por uma enzima específica. O RNAt com metionina une-se por ligações [blank_start]de hidrogênio[blank_end] ao [blank_start]códon[blank_end] AUG do RNAm. A subunidade [blank_start]grande[blank_end] se junta a todo esse conjunto, e o ribossomo está completo.

Etapas da síntese proteica: elongação Lembrando... AUG GUU AAG CGU UGA O RNAt com anticódon [blank_start]CAA[blank_end] une-se a um aminoácido valina e ao códon [blank_start]GUU[blank_end] do RNAm. O aminoácido metionina do primeiro RNAt reagem com o aminoácido valina do segundo RNAt, estabelecendo-se uma ligação [blank_start]peptídica[blank_end], e então o primeiro RNAt (com [blank_start]UAC[blank_end] é liberado do ribossomo. Todos os RNAt liberados podem se associar novamente ao aminoácido específico e voltar a participar do processo de síntese proteica.

Etapas da síntese proteica: elongação continuação Lembrando... AUG GUU AAG CGU UGA O ribossomo desloca-se ao longo da cadeia de RNAm e fica sobre o próximo códon, [blank_start]AAG[blank_end]. Um RNAt com anticódon [blank_start]UUC[blank_end] une-se ao aminoácido lisina e liga-se ao códon [blank_start]AAG[blank_end] do RNAm, Lisina e valina reagem entre si e estabelecem outra ligação [blank_start]peptídica[blank_end]. O RNAt ao qual a valina estava ligada desprende-se. O ribossomo move-se para o códon seguinte. Esse processo vai se repetindo até a última etapa, a terminação.

Etapas da síntese proteica: terminação Lembrando... AUG GUU AAG CGU UGA É quando o ribossomo chega ao códon correspondente a término, nesse caso o [blank_start]UGA[blank_end]. Um RNAt com anticódon [blank_start]ACU[blank_end] não tem correspondência com nenhum aminoácido. Esse RNAt liga-se ao códon de término do RNAm e não é adicionado outro aminoácido à cadeia proteica. Dessa cadeia é removido o primeiro aminoácido, a metionina, e a molécula proteica está pronta para exercer seu papel no metabolismo. Ocorre a separação do RNAt, do RNAm e das subunidades dos ribossomos.(

Polirribossomos Um ribossomo percorre toda a molécula de RNAm e, no final, é produzida uma cadeia polipeptídica, ou seja, uma proteína. No entanto, a mesma molécula de RNAm é percorrida por vários ribossomos, constituindo o que se chama de polirribossomos. Alguns ribossomos estão no início da molécula de RNAm e apresentam uma cadeia peptídica ainda curta; outros ribossomos estão em um trecho mais adiantado da molécula de RNAm e têm associada uma cadeia peptídica mais longa, indicando que cada um está em uma parte do processo de [blank_start]tradução[blank_end]. Todos os ribossomos completarão o processo, gerando muitas moléculas proteicas do mesmo tipo a partir de uma única cópia do RNAm.

Texto complementar: O complexo helicase-polimerase Na molécula de DNA o 5º carbono fica fora do pentágono e se associa [blank_start]ao fosfato[blank_end], enquanto o 1º se associa [blank_start]a base nitrogenada[blank_end].

Texto complementar: O complexo helicase-polimerase A desoxirribose de uma cadeia tem o 5º carbono voltado para cima, enquanto a desoxirribose da cadeia complementar tem o 5º carbono voltado para [blank_start]baixo[blank_end]. Diz-se, então, que as duas cadeias são [blank_start]antiparalelas[blank_end]. Assim, podemos concluir que uma cadeia tem extremidade com fosfato no [blank_start]5[blank_end]º carbono livre e a outra extremidade com o [blank_start]3[blank_end]º carbono livre. Na complementar inverte.

Texto complementar: O complexo helicase-polimerase A replicação do DNA envolve três enzima: A [blank_start]helicase[blank_end] promove a abertura da dupla-hélice, separando as duas cadeias. Isso permite a exposição de suas bases correspondentes ao contato com os nucleotídeos de DNA e com as demais enzimas envolvidas. O sentido de deslocamento da helicase determina em qual sentido as cadeias parentais serão replicadas. A [blank_start]DNA polimerase[blank_end] é responsável pelo acoplamento de nucleotídeos à cadeia que serve como molde para a construção de uma nova cadeia; assim, ela participa da síntese [blank_start]direta[blank_end] da nova cadeia [blank_start]polinucleotídica[blank_end]. O início da síntese de DNA é feito a partir de um pequeno segmento de RNA (denominado primer), ao qual é acrescentado o restante da nova molécula de DNA. Posteriormente, o primer é removido. continua...

Texto complementar: O complexo helicase-polimerase A replicação do DNA envolve três enzima: A DNA polimerase só é capaz de acrescentar um nucleotídeo de DNA no carbono 3' de um nucleotídeo já instalado; assim, a cadeia alonga-se no sentido [blank_start]5[blank_end]' -> [blank_start]3[blank_end]'. Pode-se imaginar a molécula original de DNA abrindo-se como um zíper, formando uma bifurcação cada vez maior. Cada uma das novas cadeias serve de molde para a síntese de uma cadeia nova.

Texto complementar: O complexo helicase-polimerase Vamos analisar o que ocorre com a cadeia 3'-> 5' e a cadeia 5'->3'. Considerando a cadeia molde 3'->5', a nova cadeia gerada é constituída de maneira [blank_start]contínua[blank_end], pois ela tem crescimento no sentido 5'->3', que é como normalmente atua a DNA polimerase.

Texto complementar: O complexo helicase-polimerase Já a cadeia de molde 5'->3' gera uma nova cadeia, que é construída de maneira [blank_start]descontínua[blank_end], sempre no sentido 3'->5'. Esse crescimento [blank_start]descontínuo[blank_end] se deve ao antiparalelismo da cadeia de DNA e da atividade da DNA polimerase e só ocorre na terminação 3'. O crescimento descontínuo é feito pela formação de um pequeno bloco; em seguida, é gerado outro bloco, e assim sucessivamente. Continua...

continuação... Em um próximo trecho, a bifurcação da molécula de DNA avança ainda mais. A nova cadeia, que usa como molde a fita [blank_start]3'->5'[blank_end], alonga-se mais no mesmo sentido, enquanto a fita que usa como molde a cadeia [blank_start]5'->3'[blank_end] tem o acréscimo de primers de RNA e de fragmentos de cadeia de DNA, formando vários blocos. Depois, os blocos são reunidos em uma fita única. Cada bloco tem início com um segmento de RNA primer.

Texto complementar: O complexo helicase-polimerase A replicação do DNA envolve três enzima: Quando o processo for concluído, os primers de RNA serão removidos. A nova cadeia descontínua de DNA apresentará espaços, que serão preenchidos com a síntese de pequenos segmentos de DNA, com a intervenção da enzima [blank_start]ligase[blank_end].

Textos complementares: Uma edição do RNAm Nos eucariontes, o RNAm [blank_start]não é[blank_end] enviado diretamente aos ribossomos para participação imediata na síntese de proteínas. Antes disso, a molécula de RNAm é submetida a um processo de "edição". São efetuados cortes em certos trechos da molécula, com participação de enzimas que removem fragmentos denominados [blank_start]introns[blank_end]. Os fragmentos não removidos são denominados [blank_start]exons[blank_end], os quais são unidos na versão final da molécula RNAm. O nome desse processo é [blank_start]splicing[blank_end]. Assim, a sequência de bases nitrogenadas do DNA [blank_start]não corresponde[blank_end] totalmente à sequência de bases nitrogenadas do RNAm que comanda a síntese proteica. Isso não ocorre em procariontes, neles o mesmo RNAm resultante da transcrição liga-se aos ribossomos.

A insulina é um hormônio proteico cuja produção é determinada por um gene, ou seja, por um segmento de uma molécula de DNA. Ela ajuda a controlar a concentração de glicose no sangue. Um diabético tem deficiência de insulina e deve receber essa substância, às vezes na forma de injeções. Algumas pessoas portadoras de diabetes têm DNA sem a informação para a produção de insulina. Atualmente, a produção de insulina envolve a retirada do gene de um indivíduo capaz de produzi-la e a inserção desse gene no material genético de uma bactéria. A bactéria geneticamente modificada passa a produzir insulina, que é usada pelo diabético. No fundo, tudo envolve dois seres humanos diferentes: um que tem o DNA para a produção de insulina e outro que não tem esse DNA. É necessário conhecer a natureza química do DNA para entender seu funcionamento e seus potenciais usos como ferramenta biotecnológica. [blank_start]Li[blank_end]