Princípios moleculares dos processos fisiológicos

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1 UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO FACULDADE DE CIÊNCIAS DEI-BIOLOGIA Aula 5: Princípios moleculares dos processos fisiológicos (Fisiologia Vegetal, Ano lectivo de 2012) Por: - Prof. Doutor Domingos da Silva Neto (Prof. Auxiliar) 1

2 Nota prévia: Foram usadas diversas fontes, inclusive materiais de uma aula de Patrícia Araujo (Brasil)

3 Sumário: Estrutura e função do DNA; Replicação do DNA; Estrutura e função do RNA; Transcrição; Tradução; Regulação da expressão de genes. 3

4 Ácidos Nucleotídeos É a unidade formadora dos ácidos nucléicos: DNA e RNA. É composto por um radical fosfato, uma pentose (ribose RNA e desoxirribose DNA) e uma base nitrogenada (Adenina, Guanina, Citosina, Timina e Uracila).

5 DNA RNA Adenina Guanina Citosina Timina Uracila

6 Estrutura e função do DNA - 1 Ácido Desoxirribonucléico. Molécula de fita dupla formando uma dupla hélice As fitas estão unidas pelas ligações de Hidrogênio A T C G

7 DNA

8 Estrutura e função do DNA - 2 Duas cadeias de nucleotídeos lado a lado retorcidos sob a forma de uma dupla hélice. Os filamentos são mantidos por ligações de hidrogénio entre as bases de cada filamento, formando uma estrutura como uma escada em espiral. 8

9 Estrutura e função do DNA - 3 As bases nitrogenadas seguem um critério de pareamento: Adenina = Timina (através de 2 ligações H + ) Citosina = Guanina (3 ligações H+) 9

10 Estrutura e função do DNA - 4 A base de suporte de cada filamento é um esqueleto fosfato açúcar (desoxirribose) que se repete. O fosfato de um nucleotídeo se liga ao açúcar do outro nucleotídeo através das ligações fosfodiéster. 10

11 Estrutura e função do DNA - 5 Cada ligação fosfodiéster acontece entre o carbono 5 de uma desoxirribose e a outra está entre o fosfato e o carbono 3 da outra desoxirribose formando um suporte com polaridade 5 3. Na molécula bifilamentar de DNA, os dois filamentos estão em orientação oposta ou em sentido inverso. Um filamento está no sentido 5 3 e o outro

12 Duplicação (replicação) do DNA - 1 É a única molécula capaz de sofrer auto- duplicação ão. Ocorre durante a fase S da intérfase rfase. É do tipo semiconservativa, pois cada molécula nova apresenta uma das fitas vinda da mãe e outra fita recém sintetizada.

13 DNA Duplicação DNA DNA

14 Duplicação (Replicação) do DNA - 2 Durante a duplicação do DNA as ligações de hidrogénio entre as bases rompem-se e as duas cadeias começam a separar-se Como resultado, forma-se uma forquilha de replicação. A enzima responsável pela formação dessa forquilha é uma helicase. 14

15 Duplicação (Replicação) do DNA - 3 A enzima DNA POLIMERASE adiciona nucleotídeos à nova fita sempre no sentido 3 - -> 5. Por isso uma das fitas sintetizadas tem polimerização contínua e a outra fita é formada por polimerização descontínua e são chamados de fragmentos de Okasaki; À medida que o DNA se desenrola, ele tende a se tornar superelicoidizado. A dupla hélice retorna a seu estado relaxado pela acção da enzima topoisomerase. 15

16

17 17

18 Estrutura e função do RNA Ácido Ribonucléico Molécula de fita simples (cadeia( unifilamentar ou única) Tipos de RNA: RNA mensageiro (RNAm) RNA transportador (RNAt) RNA ribossômico (RNAr)

19 RNAm Leva a informação da sequência proteica a ser formada do núcleo para o citoplasma, onde ocorre a tradução. Ele contém uma sequência de trincas correspondente a uma das fitas do DNA. Cada trinca (três nucleotídeos) no RNAm é denominada códon e corresponde a um aminoácido na proteína que irá se formar

20 1 códon 3 nucleotídeos no RNAm 7 códons 21 nucleotídeos

21 RNAt Levam os aminoácidos para o RNAm durante o processo de síntese protéica. As moléculas de RNAt apresentam, em uma determinada região, uma trinca de nucleotídeos que se destaca, denominada anticódon don. É através do anticódon que o RNAt reconhece o local do RNAm onde deve ser colocado o aminoácido por ele transportado. Cada RNAt carrega em aminoácido específico fico, de acordo com o anticódon que possui

22 Sítio de ligação ao aminoácido U A C Anti-códon

23 RNAr São componentes dos ribossomos, organela onde ocorre a síntese protéica. Os ribossomos são formados por RNAr e proteínas

24 Aminoácidos Moléculas que dão origem às proteínas nas. H H N R C H C O OH

25 Ligação Peptídica Éa ligação covalente entre dois aminoácidos. Quando poucos aminoácidos estão ligados peptídeo Quando muitos aminoácidos estão ligados proteína

26 O grupo OH do ácido carboxílico de um aminoácido se liga em um dos hidrogénios da amina do outro aminoácido, formando uma molécula de água. H H N R C C O OH H H N R C C O OH H H H 2 O

27 H H Um dos carbonos de um aminoácido agora está instável porque está fazendo apenas três ligações, ao invés de quatro. O mesmo está acontecendo com o nitrogénio do outro aminoácido, pois esse está fazendo duas ligações, ao invés de três. N R C C O H N R C C O OH H H

28 Então uma ligação covalente entre o carbono de um aminoácido e o nitrogénio do outro acontece. essa ligação éa ligação péptica. H H N R C C O H N R C C O OH H Ligação Peptídica H

29 Transcrição - 1 A transcrição consiste na síntese de RNA, por um complexo enzimático, cuja enzima chave é a RNA polimerase; A RNA polimerase é composta de várias subunidades e que realiza a polimerização do RNA a partir de um molde de DNA; A transcrição ocorre em três etapas principais: a) iniciação; b) alongamento; e c) término. 30

30 DNA Transcrição DNA RNA

31 Transcrição (resumo) Processo pelo qual uma molécula de RNA é produzida usando como molde o DNA.

32

33 Tradução Também chamada síntese de proteínas Quando o RNAm chega ao citoplasma ele se associa ao ribossomo. Após essa associação os RNAt levam os aminoácidos, que serão ligados, formando assim a proteína.

34 Quando o RNAm chega ao citoplasma, ele se associa ao ribossomo. Nessa organela existem 2 espaços onde entram os RNAt com aminoácidos específicos. U A C A A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A somente os RNAtque têm sequência do anti-códon complementar à sequência do códon entram no ribossomo.

35 Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos. U A C A A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A

36 O RNAt vazio volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido. U A C A A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A

37 O ribossomo agora se desloca uma distância de 1 códon. U A C o espaço vazio é preenchido por um outro RNAt com sequencia do anti-códon complementar à sequência do códon. A A A G A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A

38 U A C Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos. A A A G A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A

39 U A C A A A G A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A O RNAt vazio volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido. e assim o ribossomo vai se deslocando ao longo do RNAm e os aminoácidos são ligados.

40 Quando o ribossomo passa por um códon de terminação nenhum RNAt entra no ribossomo, porque na célula não existem RNAt com sequências complementares aos códons de terminação. G G G A U G U U U C U U G A C C C C U G A Códon de terminação

41 G G G Então o ribossomo se solta do RNAm, a proteína recém formada é liberada e o RNAm édegradado. A U G U U U C U U G A C C C C U G A

42 Diferenças entre DNA e RNA O açúcar do DNA éa desoxiribose enquanto que o do RNA éa ribose; O DNA contém a timina e o RNA a uracil; O DNA é um filamento duplo e o RNA é um monofilamento; O DNA apresenta uma molécula longa e o RNA uma molécula curta 43

43

44 Transmissão da informação genética do DNA ao RNA e proteína Duplicação DNA Transcrição Transcrição inversa RNA Fonte: Kuznetsov & Dmitrieva (2005) (Tradução) Proteína 45

45 Regulação da expressão de genes - 1 Genoma conjunto de genes característicos de uma composição haploide de cromossomas de um dado tipo. Gene fragmento de DNA que codifica uma ou algumas cadeias de polipeptídeos ou RNA 45

46 Regulação da expressão de genes - 2 Geralmente em cada célula só 5% de genes estão em funcionamento, enquanto que 95% encontram-se desactivados; Outros aspectos..??? 45

47 Considerações Finais - 1 Uma proteína + de 70 aminoácidos ligados. 1 códon 3 nucleotídeos no RNAm 1 códon 1 aminoácido na proteína Nº de ligações peptídicas Nº de aminoácidos (menos) 1.

48 Considerações Finais anticódon 3 nucleotídeos no RNAt O anticódon é complementar ao códon Cada RNAt leva consigo apenas um tipo de aminoácido quem determina qual aminoácido será transportado é o anticódon.

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