Como se transmite a informação contida no DNA? Como se traduz a informação que se encontra num gene? Como se passa de um gene para uma característica?

Transcrição

1 Como se transmite a informação contida no DNA? Como se traduz a informação que se encontra num gene? Como se passa de um gene para uma característica?

2 A síntese de proteínas resume-sena transformação da linguagem codificada do DNA (sequência de nucleótidos) para a linguagem de proteínas (sequência de aminoácidos). A informação para a ordenação dos aminoácidos está contida nos genes (segmentos de DNA).

3 DNA e proteínas A forma, estruturaeactividade t ti id d de umacélula l depended da presença de proteínas. A função das proteínas depende da sua conformação tridimensional que, por sua vez, é determinada por uma sequência de aminoácidos. Quem contém a informação para especificar a sequência de aminoácidos das diferentes proteínas é a sequência de nucleótidos do DNA.

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5 Enquanto que o DNA se localiza principalmente no núcleo, o RNA forma-se no núcleo e migra para o citoplasma.

6 Estrutura do RNA A molécula de RNA é composta por uma cadeia de polinucleotídica que, em certas formas e zonas, pode dobrar-se sobre si devido à formação de pontes de hidrogénio entre bases complementares. Duas moléculas de RNA e um nucleótido.

7 O ácido ribonucleico (RNA) tem algumas diferenças: cadeia geralmente simples ao invés de dupla; apentoseéaribose em vez da desoxirribose; possui a base azotada uracilo (U) em vez da timina.

8 Célula eucariótica.

9 Invólucro nuclear com poros Cromatina Nucléolo

10 Nas células eucarióticas o material genético encontra-se, na sua quase totalidade, confinado ao núcleo.

11 Cromatina Agregados filamentosos de DNA e proteínas, presentes nos núcleos interfásicos das células eucarióticas.

12 Micrografia de parte de uma longa Micrografia de parte de uma longa molécula de DNA associada a proteínas.

13 Célula procariótica.

14 Cromossoma Unidade morfológica e fisiológica de cromatina. Os cromossomas, por condensação da cromatina, tornamse visíveis aquando da divisão da célula.

15 Principais diferenças entre RNA e DNA RNA DNA Uma cadeia polinucleotídica. l Duas cadeias polinucleotídicas. l Apentoseéaribose. As bases azotadas presentes são A, G, U e C. A razão adenina-uracilo e guanina- citosina i varia. A quantidade varia de célula para célula e dentro da mesma célula de acordo com a actividade metabólica. Quimicamente pouco estável. Apentoseéadesoxirribose. As bases azotadas presentes são A, G, T e C. A razão adenina-timina e guanina- citosina i não varia. A quantidade é constante em todas as células da mesma espécie (excepto gâmetas e certos esporos). Quimicamente muito estável. Pode ser temporário, existindo por Permanente. curtos períodos. Apresenta três formas básicas: Somente uma forma básica. mensageiro, transferência, ribossómico.

16 Quantos nucleótidos são necessários para codificar os p cerca de vinte aminoácidos?

17 Codogene ti tripleto t (3 nucleótidos consecutivos do DNA) que codifica um aminoácido sequências de tripletos codificam a ordenação de q p ç séries de aminoácidos que caracterizam as proteínas.

18 Como decifrar o código genético? Marshall Nirenberg e Heinrich Matthaei, em 1961, elaboraram uma série de experiências que levaram à decifração do código genético. Utilizaram moléculas de mrna, sintetizadas em laboratório, e todas as substâncias químicas e estruturais necessárias à tradução foram extraídas da bactéria Escherichia coli. Depois de sintetizada a molécula de mrna, os investigadores colocaram-na no meio de cultura, onde obtiveram os polipéptidos que se encontram no quadro seguinte.

19 Experiências Molécula Sequências mrna Polipéptido mrna Polipéptido mrna Polipéptido UUUUUUUUUUUU Fen-Fen-Fen-Fen- AAAAAAAAAAAA Lis-Lis-Lis-Lis- CCCCCCCCCCCC Pro-Pro-Pro-Pro-

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21 Khorana sintetizou moléculas de mrna com nucleótidos alternados (por exemplo, ACACACACA ). Esta cadeia permitia dois tipos de combinações (ACA e CAC). Neste caso, a cadeia peptídica era formada por dois tipos de aminoácidos treonina (Tre) e histidina (His).

22 Código genético quadro de correspondência entre os 64 codões possíveis de nucleótidos e os cerca de 20 aminoácidos existentes.

23 Código genético Tem de haver um sistema de correspondência entre a linguagem do DNA (sequências de nucleótidos) e a linguagem das proteínas (sequências de aminoácidos) um código genético. Cada aminoácido é codificado por um conjunto de três nucleótidos um tripleto ou codão originando 64 combinações possíveis. A síntese de proteínas ocorre no citoplasma, ao nível dos ribossomas.

24 Universalidade do código genético apesar de excepções, aplica-se a todos os seres vivos.

25 Não é ambíguo a um codão corresponde um e só um aminoácido, sempre o mesmo.

26 É redundante vários codões são sinónimos (codificam o mesmo aminoácido). Este fenómeno é conhecido por degenerescência do código genético.

27 O3º nucleótido de cada codão não étão específico como os dois primeiros por exemplo: o aminoácido arginina (arg) pode ser codificado pelos codões CGU, CGC, CGA e CGG.

28 Otripleto AUG tem dupla função codifica o aminoácido metionina (met), que é um codão de iniciação da síntese de proteínas.

29 Os tripletos UAA, UAG euga são codões de finalização ou STOP representam sinais de fim de síntese, não codificando aminoácidos.

30 Por exemplo, o RNAt com o anticodão UAC transporta o aminoácido codificado d pelo codão do RNAm que lhe é complementar (AUG), neste caso a Metionina (Met).

31 Características do código genético Universalidade cada codão tem a mesma função em quase todos os seres vivos. Redundância codões diferentes podem codificar o mesmo aminoácido. Precisão o mesmo codão não codifica aminoácidos diferentes. Especificidade dos nucleótidos os dois primeiros nucleótidos de cada codão são mais específicos. Codão de iniciação o codão AUG inicia a leitura do código e também codifica a metionina. Codão de terminação os codões UAA, UAG e UGA terminam a síntese da proteína.

32 Mecanismo da síntese proteica Duas etapas fundamentais: Transcrição da mensagem genética segmentos de DNA codificam a produção de RNA. Tradução da mensagem genética o RNA codifica a produção de proteínas. pote

33 1º Transcrição a informação contida no DNA é transcrita para uma sequência de ribonucleótidos que constituem uma molécula de RNA pré-mensageiro. DNA mrna

34 Transcrição.

35 Fim da transcrição.

36 Uma visão global da transcrição. Alguns intervenientes Cadeia de DNA Nucleótidos de RNA (ribonucleótidos) RNA polimerase (enzima) ATP Funções Molde para a síntese de RNA Unidades para a síntese de RNA Catalisador das reacções Fornece energia

37 Transcrição da mensagem genética 1º - ligação da RNA polimerase a locais específicos do DNA, no núcleo; 2º - rompimento das pontes de hidrogénio e separação das cadeias de DNA; 3º - ligação de nucleótidos livres a uma das cadeias do DNA, que funciona como molde, no sentido 5 3, formando-se o mrna; 4º - libertação do mrna sintetizado; 5º - restabelecimento das pontes de hidrogénio e da estrutura do DNA.

38 Transcrição e processamento de mrna em eucariontes.

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40 Processamento de RNAm a molécula de DNA contém sequências de nucleótidos que não codificam informação (intrões), intercaladas com sequências que codificam (exões) os intrões são retirados e os exões unidos, tornando-se o RNA pré-mensageiro funcional (RNAm).

41 Este RNAm abandona o núcleo, transportando a mensagem, ainda em código, para os ribossomas, onde a mensagem é descodificada, ou seja, é traduzida para a linguagem proteica.

42 Processamento do mrna O mrna sofre um processo de maturação em que os intrões (sequências de nucleótidos sem significado na síntese proteica) transcritos são removidos e os exões (sequências de nucleótidos que especificam aminoácidos) são ligados entre si.

43 Migração do mrna O mrna funcional abandona o núcleo em direcção ao citoplasma.

44 2º Tradução ocorre nos ribossomas e consiste na transformação da mensagem contida no RNAm na sequência de aminoácidos que constituem a proteína. RNAm Proteínas

45 Intervenientes Funções mrna Contém a informação para a síntese de proteínas. Aminoácidos id Moléculas l básicas para a construção de proteínas. trna Transfere os aminoácidos para os ribossomas. Ribossomas Sistemas de leitura onde ocorre a tradução. Enzimas Catalisam as reacções. ATP Transferem energia para o sistema.

46 Constituição de um ribossoma.

47 Codão cada tripleto do RNAm que codifica um determinado aminoácido ou o início ou o fim da síntese proteica.

48 trna ou RNA de transferência Faz a selecção e transporte do aminoácido apropriado e faz o reconhecimento do codão correspondente do mrna.

49 Cada molécula de trna possui: uma sequência de três nucleótidos, chamada anticodão, que é complementar de uma sequência de três nucleótidos do mrna, chamada codão. O anticodão reconhece o codão, ligando-se a ele; uma região que lhe permite fixar um aminoácido id específico, locall aminoacil, na extremidade 3 ; locais paraligação aoribossoma; locais para ligação às enzimas intervenientes na síntese proteica.

50 O RNA de transferência (RNAt) transporta os aminoácidos para os ribossomas (locais onde ocorre a síntese proteica), onde vão ser ordenados segundo o código expresso no RNAm.

51 Cada molécula de RNA de transferência possui uma sequência de 3 nucleótidos designada de anticodão, complementar de um codão do RNAm. Na outra extremidade liga-se o aminoácido g codificado pelo codão do RNAm, complementar do anticodão que o RNAt possui.

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53 A tradução comporta 3 etapas sucessivas: iniciação, alongamento e finalização.

54 Fase de iniciação da tradução.

55 Iniciação o RNAm e o RNAt iniciador (com o aminoácido metionina) ligam-se à subunidade pequena de um ribossoma, a subunidade grande liga-se ao conjunto e o ribossoma fica funcional.

56 Etapas da síntese proteica A- Iniciação Ligação do mrna e do trna iniciador, que transporta o aminoácido Metionina, à subunidade pequena do ribossoma. Junção da subunidade grande ao conjunto.

57 Ribossoma em funcionamento.

58 Crescimento (alongamento ou elongação) do polipéptido.

59 Alongamento um novo RNAt, com o 2º aminoácido, liga-se ao 2º codão, formando-se a 1ª ligação peptídica entre o aminoácido agora transportado e a metionina; o ribossoma avança 3 bases, o 1º RNAt desprende-se e o processo vai-se repetindo ao longo do RNAm.

60 B- Alongamento Ligação de um novo trna, com outro aminoácido, ao segundo codão do mrna. Formação de uma ligação peptídica entre os dois aminoácidos. Avanço de três bases pelo ribossoma. Repetição do processo ao longo do mrna.

61 Conclusão da síntese proteica (A). Os diferentes componentes separam-se (B).

62 Finalização quando o ribossoma chega a um dos codões de finalização (UAA, UAG, UGA) a síntese termina a proteína destaca-se, e as subunidades do ribossoma separam-se.

63 C- Finalização Chegada do ribossoma a um dos codões de finalização. Libertação da proteína. Separação do ribossoma nas suas subunidades.

64 Características da síntese de proteínas complexidade intervenção de vários agentes; rapidez proteínas complexas produzidas em apenas alguns minutos; amplificação transcrição repetida da mesma zona de DNA e tradução repetida do mesmo mrna.

65 Visualização da transcrição. Moléculas de mrna (A), cadeias laterais, são sintetizadas ti a partir de uma cadeia de DNA (B), no eixo central.

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67 Síntese simultânea de vários péptidos a partir do mesmo mrna

68 Polirribossomas Conjunto de ribossomas ligados por um filamento de RNA. Cada ribossoma traduz a informação genética contida no mrna e sintetiza a correspondente proteína. Num dado momento a biossíntese está em diferentes estádios.

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