Unidade 5 – Crescimento e renovação celular
As células produzem moléculas específicas que permitem a renovação e o crescimento utilizando o seu programa genético.
Das moléculas que são produzidas pelas células destacam-se as essenciais à vida como as proteínas que, como sabes, são constituídas por uma série de aminoácidos e que estão na base do nosso código genético.
A função do DNA, é então a molécula que contém toda a informação da atividade celular e permite obter proteínas (síntese proteica).
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Onde se encontra o ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA) nas células?
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| No ser procarionte o DNA encontra-se no citoplasma e no
eucarionte no núcleo, podendo aparecer também DNA nas mitocôndrias
(DNA mitocondrial) e nos cloroplastos (DNA plastidial). A molécula de DNA nos procariontes é circular e constitui o nucleoide.
http://crv.educacao.mg.gov.br/ No ser eucarionte o DNA está praticamente todo presente no núcleo da célula. Constituição do núcleo: Duas membranas, INTERNA e EXTERNA que constitui o invólucro nuclear e que contém imensos POROS NUCLEARES (permitem a comunicação com o exterior do núcleo). No interior das membranas existe o NUCLEOPLASMA (nuclesol) onde se encontram os cromossomas (constituído por filamentos de DNA e proteínas), formando a CROMATINA. O NUCLÉOLO são estruturas constituídas por proteínas e ácidos nucleicos (pode existir um ou dois nucleolos).
http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/nucleo.html
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Composição e Estrutura do DNA.....................................................
O DNA é um polímero de nucleótidos em dupla hélice.
Quimicamente o DNA é
invariável para qualquer ser vivo, o que o
torna universal
mas o número, o tamanho da molécula DNA e a informação contida variam.
Estima-se que o DNA humano meça cerca de 2m e o núcleo das células cerca de 0,5 micrómetro, logo para que cerca de 2m caiba em 0,5 micrómetros é necessário que o DNA se encontre densamente compactado.
O DNA está associado às HISTONAS que são proteínas específicas muito importantes pois desempenham o papel de neutralizar as cargas elétricas (o grupo fosfato (ácido fosfórico) tem carga negativa e a proteína positiva) e dar estrutura que assegura o compactamento do DNA. Ao DNA associado à Histona dá-se o nome de CROMATINA.
A cromatina no processo da divisão celular condensa-se fortemente e nessa altura pode-se observar CROMOSSOMAS. Na divisão celular a molécula DNA cria uma cópia de si e ficam unidas por proteínas que se designam COESINAS, no decorrer do processo do ciclo celular as coesinas desaparecem ficando restritas num local que se designa por CENTRÓMERO. Ao conjunto de todos os cromossomas dá-se o nome de CARIÓTIPO.
O DNA é o suporte molecular da informação genética que coordena toda a atividade celular e que é transmitida a todas as células-filhas.
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O DNA, como se disse
anteriormente, é constituído por vários nucleótidos e cada um destes é
composto por : um FOSFATO, uma PENTOSE (DESOXIRRIBOSE) e uma BASE
AZOTADA. O Fosfato confere características ácidas à molécula, a Desoxirribose é um açúcar que tem na sua constituição 5 átomos de carbono (C5H10O4), as bases azotadas são 4: timina e a citosina (ambas em anel simples) - PIRIMÍDICAS e a adenina e guanina (ambas em anel duplo) - bases PÚRICAS.
Os nucleótidos podem ligar-se por reações de condensação que se designam por ligações FOSFODIÉSTER, sequencialmente, formando cadeias polinucleotídicas. |
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Como se ligam os nucleótidos? O fosfato liga-se ao C3 da pentose e o grupo OH ao C5
A pentose tem 5 carbonos. O carbono 5 liga-se ao grupo fosfato anterior e o carbono 3 ao grupo fosfato seguinte. Sempre na direção 5´->3'
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A parte lateral
da dupla hélice é formada pelos grupo fosfato alternando com a pentose
(desoxirribose/açúcar), a parte central pelas bases ligadas por pontes
de hidrogénio. A espessura de uma molécula DNA é de 2nm o dobro da cadeia polinucleotídica 1nm. A quantidade de Adenina + Guanina (bases de anel duplo) é sempre igual à de Timina + Citosina (bases de anel simples)
. http://crv.educacao.mg.gov.br/
A Adenina (A) liga-se à Timina (T) por duas ligações de hidrogénio e a Guanina(G) liga-se à Citosina (C) por três ligações de hidrogénio. A complementaridade de bases permite que a partir de uma sequência de nucleótidos de uma cadeia se possa determinar a sequência da outra cadeia.
As cadeias são anti paralelas. Na cadeia do lado esquerdo a extremidade é o C3 (3') e na do lado direito é o C5 (5')
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| Conceito de GENE | |
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Gene é a unidade fundamental da
hereditariedade* (definição da genética clássica). É formado por uma sequência específica de nucleótidos que contém uma determinada informação, corresponde a um código distinto (por exemplo: produzir uma determinada proteína, controlar uma característica, como a cor do cabelo, dos olhos). Cada gene tem um determinado número de nucleótidos e uma determinada sequência que contém a informação para produzir uma proteína ou uma molécula de RNA e que está contido no cromossoma. Estudos atuais apontam para cerca de 20.000 a 25.000 genes, nos 46 cromossomas do ser humano. Dentro da genética moderna, o gene é uma sequência de nucleótidos do DNA que pode ser transcrita numa versão de RNA. * HEREDITARIEDADE é o conjuntos dos processos biológicos que asseguram que cada ser receba e transmita informações genéticas através da reprodução. * GENÉTICA (do grego genno; fazer nascer) é a ciência dos genes, da hereditariedade e da variação dos organismos. A informação genética está codificada. A sequência de nucleótidos de um gene determina a ordem de aminoácidos da proteína. |
http://www.wiley.com/college/pratt/0471393878/student/animations/dna_sequencing/index.html
Com os 4 nucleótidos diferentes no DNA que podem estar presentes um grande número de vezes e em sequências diferentes, existe uma grande diversidade de moléculas de DNA. O DNA é ÚNICO para cada ser, daí falar-se da UNIVERSALIDADE E VARIABILIDADE da molécula. A totalidade do DNA contido numa célula constitui o GENOMA indivíduo.
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Replicação do
DNA................................................................... A MOLÉCULA DE DNA DUPLICA-SE EM 2 EXATAMENTE IGUAIS!
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As células antes de se dividirem duplicam o seu DNA, assegurando o seu património genético ao longo das gerações.
Como é que o fazem?
Já sabemos que o DNA é constituído por duas cadeias polinucleotídicas que são complementares (bases) e antiparalelas.
1-Por ação de enzimas as cadeias separam-se, quebrando as pontes de hidrogénio, em locais específicos.
-A enzima mais importante é a DNA polimerase (promove a ligação entre bases, através do hidrogénio, liga o fosfato ao açúcar do nucleótido seguinte e corrige erros).
-A enzima DNA ligase irá promover a ligação entre as cadeias.
2- As cadeias separadas vão servir de molde à formação de uma nova cadeia que será complementar, utilizando nucleótidos existentes no meio.
3- Forma-se duas novas cadeias que são antiparalelas a cada uma das cadeias que lhe serve de molde.
A Replicação assegura a conservação do património genético de geração para geração.
A replicação do DNA é uma replicação SEMICONSERVATIVA, pois formam-se duas novas cadeias (cópias integrais das cadeias originais) que se irão ligar às cadeias que lhes deram origem, ou seja, as moléculas formadas são idênticas às originais, ficando agora cada cadeia com uma parte da cadeia antiga e outra parte da cadeia formada.
Este modelo de replicação SEMICONSERVATIVA* permite explicar a transmissão genética e a constante composição do DNA nas divisões celulares.
A hipótese de replicação semiconservativa foi apoiada pelas experiências de Meselson e Stahl em 1958.
* Chegou-se a pensar que a duplicação do DNA poderia ocorrer por 3 métodos diferentes: replicação conservativa, dispersiva e semiconservativa. A hipótese de replicação semiconservativa foi apoiada pelas experiências de Meselson e Stahl em 1958 e é a atualmente aceite.
As cadeias-filhas de DNA não crescem da mesma forma. A que copia a cadeia 3'-5' cresce de uma forma contínua e a que copia a cadeia 5'-3' fá-lo em pequenas porções, de uma forma descontínua.
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/acidos-nucleicos/acidos-nucleicos-7.php
ATIVIDADE LABORATORIAL PÁG. 23
TRABALHO DE PESQUISA PÁG.24
http://sites.fas.harvard.edu/~biotext/animations/replication1.swf
http://issuu.com/casadaciencia/docs/folhetim_dna?e=2843910/1815076 folheto
Composição e Estrutura do RNA.....................................................
O RNA (ácido ribonucleico) é formado por uma cadeia polinucleotídica. Cada nucleótido possui 4 bases azotadas a: Adenina, Uracilo, Guanina e Citosina, uma pentose chamada de Ribose e um grupo fosfato . O Uracilo é uma base em anel simples (pirimidina) e liga-se à Adenina por duas ligações de hidrogénio.
http://portaldoprofessor.mec.gov.br
http://ead.hemocentro.fmrp.usp.br/
http://www.whfreeman.com
Há
3 tipos
de
RNA:
O Ribossómico (rRNA), O Transportador(tRNA)
e o Mensageiro (mRNA).
Diferenças entre o DNA e o RNA
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/AcNucleico6.php
http://www.hhmi.org/biointeractive/mrna-splicing
https://www.youtube.com/watch?v=NMObWWt_yrc
Síntese de proteica
O Dogma da biologia molecular
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O Dogma propõe que existe uma unidirecionalidade na informação contida nos genes
em que esta informação genética é perpetuada através da replicação do DNA e é
traduzida através de dois processos:
-e a tradução que converte a informação contida no RNA em proteínas.
Este dogma foi proposto pela primeira vez pelo Francis Crick, em 1958.
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Genericamente pode-se referir que na passagem da linguagem polipeptíca do DNA para a linguagem polipeptídica das proteínas consideram-se duas etapas fundamentais:
Transcrição - há transferência da informação contida no gene é copiada para o RNA, corresponde à sintese de mRNA, por complementaridade de bases.
Tradução- informação contida no RNA mensageiro é traduzida em sequências de aminoácidos.
O DNA não consegue sintetizar diretamente uma proteína, forma-se uma molécula de RNA mensageiro que "viaja" do núcleo até ao citoplasma da célula onde se encontra o ribossoma e a mensagem é transformada numa cadeia polipipédica.
TRANSCRIÇÃO
Como já foi referido o mRNA forma-se no núcleo a partir da informação contida no DNA e por complementaridade, é a este processo que se dá o nome de Transcrição. Neste processo, as cadeias do DNA se separam e uma serve de molde para o RNA, enquanto a outra fica inativa. Ao fim da transcrição, as cadeias que foram separadas voltam a unir-se.
Para que ocorra a transcrição é necessário a ação de uma enzima que catalisa o processo, a RNA polimerase.
O mRNA, formada a partir do molde de uma das cadeias do DNA, é polimerizado no sentido 5´-3´e as bases ligam-se por complementaridade (a Timina é substituída pelo uracilo e liga-se à Adenina).
A Transcrição inicia-se numa sequência especial quando a DNA polimerase se liga a uma das extremidades do DNA designada por PROMOTOR (zona inicial do gene) . Neste local, existe um sítio de iniciação, com a primeira base a ter transcrita. O processo é iniciado quando a polimerase do DNA se liga a uma das extremidades do DNA.
ETAPAS
1 – Reconhecimento da cadeia molde de DNA
O DNA e as polimerases do RNA (enzimas catalisadoras da reação) estão livres na
célula e podem se encontrar ao acaso, porém a transcrição só tem início quando a
enzima encontra e liga-se fortemente ao sítio promotor. Quando isso acontece, a
dupla-hélice é desenrolada e as fitas são separadas.
2 – Início da transcrição
A RNA polimerase ligada à região promotora inicia o processo de transcrição,
promove a separação pontual das cadeias e inicia-se a transcrição da informação,
formação do RNA a partir de nucleótidos livres na célula e faz-se sempre na
direção 5´-3´.
3 – Alongamento
À medida que vai sendo fabricado o RNA mensageiro, liberta-se da cadeia-molde
de DNA e o DNA já transcrito enrola-se quase imediatamente, voltando ao seu
estado inicial (dupla hélice). A este processo, dá-se o nome de Elongação
curiosidade: A cadeia de RNA produzida é simples e livre. Cerca de 40
nucleótidos podem ser produzidos por segundo, a uma temperatura de 37ºC em
bactérias.
4 – Finalização
O RNA polimerase percorre a cadeia e transcreve o DNA em RNA até
encontrar a sequência de término, que contém bases específicas que determinam o
fim da transcrição.
Quando a RNA polimerase encontra a sequência de terminação, o RNA para de ser
transcrito. A partir desse momento, nenhuma outra base azotada é incorporada ao
RNA. Neste momento, liberta-se uma molécula de RNA e imediatamente a molécula de
DNA se enrola completamente. A sequência de DNA que contém os genes
sinalizadores do término é chamada de região terminação.
O RNA polimerase percorre a cadeia e transcreve o DNA em RNA até encontrar a sequência de término, que contém bases específicas que determinam o fim da transcrição.
Forma-se o RNA percursor ou pré-mRNA (transcrito primário) que vai sofrer uma série de transformações, maturação, dependendo do tipo de RNA, antes de sair do núcleo, isto nas células eucarióticas. Nas células procarióticas não há fase de maturação.
Nos seres eucariontes cada gene no DNA contém sequências de nucleótidos que não codificam informação para a síntese de proteínas, designados por INTRÕES e que serão removidos antes da molécula passar para o citoplasma. As porções que contém a informação para a síntese das proteínas designam-se por EXÕES permanecem na molécula e sairão do núcleo pelos poros da membrana nuclear. Ao processo da remoção dos intrões, dá-se o nome de MATURAÇÃO, PROCESSAMENTO OU SPLICING.
retirado do manual Terra, Universo de Vida - PORTO EDITORA
Exemplo de pergunta de exame......................................................................................................
As bactérias possuem milhares de genes, entre os quais se encontram os que
codificam as proteínas enzimáticas, nomeadamente as que inactivam ou destroem os
antibióticos. A síntese enzimática ocorre ao nível________e neste processo não
existe_____ do RNAm.
a) dos ribossomas (...) processamento
b) do RER (...) transcrição
c) do DNA (...) processamento
d) do material genético (...) transcrição
Os seres procariontes não têm fase da maturação, ou processamento, logo não existe transcrição, o que exclui a b) e c). A síntese proteica deriva da molécula de DNA, mas é o RNA que a produz, exclui a c).
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O processo de TRADUÇÃO
A tradução consiste na descodificação da mensagem contida em mRNA para produzir uma proteína.
Relembrando: Uma proteína é constituída por mais de 100 a.a. unidos por ligações peptídicas. Nos seres vivos existem 20 tipos de a.a. diferentes.
Estes a.a. são formados pelos 4 nucleótidos (RNA) - Uracilo, Adenina, Citosina e Guanina. Como deves imaginar só com estes 4 nucleótidos, combinando todas as bases, daria apenas para codificar 4 a.a. diferentes. (4x1)
Com 2 nucleótidos podem ser codificados 16 a.a. (4x4)
Com 3 nucleótidos podem ser codificados 64 a.a. (4x4x4).
Se o código consistir numa sequência de 3 nucleótidos é mais que suficiente para produzir os 20 tipos de a.a. diferentes. E é na verdade o sistema utilizado pelos seres vivos. Três nucleótidos sequenciais constituem o TRIPLETO, que é a mais pequena unidade que permite a codificação de um a.a.
Cada tripleto do RNA mensageiro que codifica um determinado aminoácido, ou que determina o início ou fim da síntese, dá-se o nome de CODÃO ou CODOGENES. A sequência destes codões dá origem a uma proteína nos ribossomas (associados ao retículo endoplasmático nos seres eucariontes).
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Molécula de DNA (Ilustração: The Science Creative Quarterly / Jane Wang - http://scq.ubc.ca) |
Esta tabela mostra os codões e os seus respectivos aminoácidos e também os codões de terminação (stop) e de iniciação (AUG - Met - codão de iniciação).
Etapas da Tradução
INICIAÇÃO
1- o mRNA liga-se à subunidade menor do ribossoma no codão iniciador (AUG) com o anticodão do tRNA (UAC- metionina - quase todos os peptídeos começam pela metionina). A subunidade maior (ou grande), liga-se com a subunidade menor (ou pequena)- o ribossoma está funcional
ALONGAMENTO
Na subunidade maior existem dois locais importantes na síntese de proteínas; o local P onde o tRNA se encontra ligado à metionina; o local A, onde o tRNA seguinte se liga ao codão complementar seguinte e o local E que corresponde ao local da saída do tRNA.
O anticodão seguinte, que transporta o segundo a.a. liga-se por complementaridade ao segundo codão e a metionina estabelece-se a primeira ligação peptídica com este. O ribossoma avança 3 bases e repete-se todo o processo ao longo do mRNA até se sintetizar a proteína.
FINALIZAÇÃO
Quando o ribossoma chega ao codão de finalização (de terminação, ou stop) e por complementaridade o reconhece, termina a síntese proteica. Os codões de terminação (UGA, UAG ou UAA), não têm no tRNA correspondentes e por isso a síntese termina. A cadeia polipeptídica (proteína) desprende-se e as subunidades ribossómicas podem ser utilizadas de novo.
A mesma molécula de mRNA pode ser traduzida por mais que um ribossoma levando à formação de mais que uma proteína igual.
http://wikiciencias.casadasciencias.org/index.php/Tradu%C3%A7%C3%A3o
Tabela resumo:
A síntese proteica é um processo complexo em que intervêm:
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Intervenientes |
Funções |
| mRNA | moléculas produzidas no núcleo das células eucarióticas e que transportam a informação (síntese da proteína), contida no gene, para o citoplasma |
| tRNA | funciona como interprete da mensagem do mRNA. Ele seleciona e transfere os aminoácidos para os ribossomas |
| Aminoácidos | unidade básica dos peptídeos |
| Ribossomas | organito celular onde ocorre a tradução da mensagem |
| Enzimas | catalisam as reações |
| ATP | transferem a energia |
Na síntese proteica existem duas características importantes a amplificação e rapidez.
A amplificação porque várias moléculas de mRNA podem ser produzidas a partir do mesmo gene e a mesma mensagem pode ser traduzida por vários ribossomas.
A rapidez porque tudo se passa com relativa rapidez. Por exemplo uma célula percursora de uma hemácia pode sintetizar a hemoglobina, constituída por 140 a.a. em apenas 2 a 3 minutos.
Principais características do código genético
- Cada aminoácido é codificado por uma sequência de
nucleótidos do RNAm – CODÃO
- Universalidade: Em todos os seres vivos existe uma linguagem comum a todas as células, o código genético. A um determinado codão corresponde o mesmo aminoácido na maioria dos organismos.
Existem algumas exceções quando se consideram reinos diferentes de seres vivos, que é o caso das paramécias (protozoário ciliado) em que o UAA e UAG, não são codões de finalização mas codificam o a.a. glutamina.
- Redundância: existem vários codões que podem codificar o mesmo aminoácido.
- Não ambiguidade: um determinado codão não codifica dois aminoácidos diferentes, codifica apenas um e um só a.a.
- O terceiro nucleótido de cada codão não é tão específico comos os dois primeiros - Por exemplo o o a.a. arginina pode ser codificado pelos codões CGU, CGC, CGA e CGU.
- Codões de finalização (ou stop): os tripletos UAA, UAG e UGA
quando ‘lidos’ pelo complexo de tradução (ribossomas) indicam a interrupção do
processo, e a proteína é libertada.
- Codão de iniciação: o tripleto AUG que codifica o aminoácido metionina,
é responsável pelo sinal de início da tradução.
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Quando o mRNA passa para o citoplasma será desencadeada
a formação de uma proteína específica e correspondente, num processo chamado de
tradução do código genético.
Cada tripleto de ligação das bases do DNA correspondem, como já foi
referido, a um codão de RNA mensageiro e a cada codão corresponde um
ANTICODÃO do RNA
transportador (tRNA) relacionado a um aminoácido desse anticodão. Por exemplo o
codão do mRNA (UUU) terá como anticodão do tRNA o (AAA), relacionado com a
Lisina (aminoácido).
http://www.youtube.com/watch?v=1WcsuN8jM7M&list=PL5F0ABC2582E52309
http://lms.ead1.com.br/webfolio/Mod3921/mod_dogma_central_da_biologia_molecular_v2.pdf
http://biomed-molecular.blogspot.pt/2012/06/dogma-da-biologia-molecular.html
http://www.youtube.com/watch?v=TKPf_CRJo60#at=23 replicação
http://www.ufv.br/dbg/labgen/caderno1.htm exercícios, ver
http://www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=Nucleot%C3%ADdeos&lang=3
http://www.hhmi.org/biointeractive/browse?&field_bio_bio_series[0]=24143
http://www.youtube.com/watch?v=tZcsTfKtEYo - A SÍNTESE DE PROTEÍNAS
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/gene2.php
http://www.not1.com.br/dna-e-rna-diferencas-funcoes-codigo-genetico-propriedades/
http://professor-adelson.blogspot.pt/2012_10_01_archive.html
