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)