DNA

GENERALIDADES
 Todo ser vivo consiste de células, nas quais está situado
o material hereditário.
 O número de células de um organismo pode variar de
uma a muitos milhões.
 Estas células podem apresentar-se nos mais variados
tipos, nos organismos pluricelulares.
 Os primeiros indícios de que o DNA era o material
hereditário surgiram de experiências realizadas com
bactérias, sendo estas indicações estendidas aos
organismos superiores.
 Os genes que constituem o genoma de qualquer
espécie estão organizados num número relativamente
pequeno de cromossomos.
 O material genético de cada cromossomo consiste de
um filamento muito longo de DNA, contendo muitos
genes numa ordem linear.
Gene
 O conceito estrito de gene sofreu uma evolução, ao
longo do tempo, sendo atualmente definido como o
segmento de DNA que produz uma cadeia polipeptídica
e inclui regiões que antecedem e que seguem a região
codificadora.
 Instrons - sequências que não são transcritas;
 Exons – sequências que se intercalam com os segmentos
codificadores individuais;
ÁCIDOS NUCLÉICOS: ESTRUTURA
QUÍMICA
 A estrutura química dos ácidos nucléicos é simples e não
varia nos diversos organismos.
 Os ácidos nucléicos consistem de sequências de
nucleotídios, formado por:
 uma base nitrogenada, que pode ser uma purina (adenina ou
guanina) ou uma pirimidina (timina ou citosina, no DNA;
uracil ou citosina, no RNA);
 uma pentose (desoxirribose, no DNA; ribose, no RNA);
 um grupo fosfato (PO4.).
 O conjunto de base + açúcar denomina-se nucleosídeo,
chamando-se nucleotídio ao conjunto de base + açúcar +
fosfato.
Dogma da Genética
 Em 1953, J. D. Watson e F. C. Crick propuseram o
seguinte modelo para a estrutura molecular do DNA:
 (a) a molécula de DNA é um longa cadeia de
nucleotídios, formando uma configuração semelhante
a uma escada de corda, enrolada helicoidalmente;
 (b) nessa escada, o açúcar e o fosfato são os
componentes verticais (corrimões) e as bases
nitrogenadas são os degraus: para que estes se formem,
as ligações entre as bases são feitas por pontes de
hidrogénio, sendo duplas entre as bases adenina e
timina, e triplas entre guanina e citosina;
 (c) este modelo também requer que as duas cadeias
polinucleotídicas sejam antiparalelas, isto é, corram
em direções opostas: uma corre na direção 5' - 3',
enquanto a outra na 3' - 5',
FUNÇÕES DO DNA
 O DNA tem Junção autoduplicadora
 Cada filamento serve de molde para a construção de um
novo filamento, por pareamento de bases, a partir de
nucleotídios presentes no núcleo da célula.
 Os nucleotídios são unidos por ação da enzima DNApolimerase, sendo ligados ao filamento-molde por novas
pontes de hidrogénio.
 A replicacão do DNA pode iniciar-se, ao mesmo tempo, em
vários pontos do filamento, podendo ser uni ou
bidirecional.
 O ponto no qual ela se origina é denominado forquilha de
replicacão ou ponto crescente.
Forquilha de replicação: ponto de origem da replicação do DNA.
Replicação do DNA uni ou bidirecional, segundo se
formem, na origem, uma ou duas forquilhas de replicação.
Duplicação
semiconservativa
do DNA.
• Ao fim da replicação do DNA é que tem início a divisão celular.
•É a autoduplicação que garante a transmissão do material genético de uma
célula para as suas descendentes.
RNA: TIPOS E FUNÇÕES
 Existem quatro tipos principais de RNA.
 Todos transcritos de moldes de DNA por RNA-
polimerases e possuindo a mesma estrutura química
básica.
 Eles têm tamanhos diferentes e possuem sequências de
bases desiguais que determinam funções específicas.
RNA HETEROGÉNEO (RNAhn)
 Este tipo de RNA é encontrado apenas em eucariotos e
seu tamanho pode variar de 5.000 a 50.000
nucleotídios.
 É o primeiro passo da transcrição, forma-se a partir do
DNA e grande parte dele nunca sai do núcleo.
 É formado por regiões codificadoras que são
transcritas (exons) e regiões não-codificadoras que não
são transcritas (introns), por isso ele é muito mais
longo do que a informação que codifica.

Estrutura de genes de eucariotos, mostrando os exons e os introns. Durante o processamento
no núcleo, os introns são retirados e os exons são reunidos para formar o RNA mensageiro.
RNA MENSAGEIRO (RNAm)
 O RNA mensageiro transfere a informação contida nos
genes estruturais para as sequências de aminoácidos que
formam os polipeptídios.
 O RNAm é relativamente estável e possui de 350 a 5.000
nucleotídios.
 Durante seu processamento, são adicionados cerca de 200
nucleotídios de adenina à extremidade 3', constituindo a
chamada sequência poli-A.
 Outra modificação pós-transcricional do RNAm que pode
ocorrer é o capping, isto é, a adição de um trifosfato de
metilguanosina à extremidade 5' do RNAm, no núcleo. Este
evento parece ter grande efeito na tradução do RNAm, pois
confere vantagem quanto ao início da síntese proteica.
Eventos que podem ocorrer durante o processamento do RNA mensageiro: (a) adição
da sequência ou cauda poli-A; (b) adição de trifosfato de metilguanosina.
RNA TRANSPORTADOR (RNAt)
 É também transcrito do DNA, sendo relativamente pequeno,
com 70 a 90 nucleotídios.
 É estável, possuindo moléculas altamente especializadas que são
importantes para a síntese de proteínas e o tornam apto a
reconhecer e a ligar-se a aminoácidos e a códons determinados
no RNAm.
 Cada aminoácido possui um ou mais RNAt que lhe são
específicos. Esta especificidade depende de uma série de enzimas
complexas, as aminoacil-RNAt-sintetases.
 Existe uma série de três bases que são complementares a um
conjunto de igual número de bases no RNAm. Essas bases do
RNAm denominam-se códon e as do RNAt, anticódon. É o
anticódon o responsável pelo reconhecimento do códon correto.
Representação esquemática do RNA transportador.
RNA RIBOSSÔMICO (RNAr)
 Este tipo de RNA está presente nos ribossomos,
organelas celulares compostas de RNA e proteínas, nas
quais se dá a tradução genética, ou seja, a síntese
protéica.
 Os ribossomos são os responsáveis pela interação entre
o RNAt e o RNAm, facilitando o reconhecimento entre
códons e anticódons.
 Vídeo.
SÍNTESE DE PROTEÍNAS
 Como já foi visto, os genes estão localizados nos
cromossomos que, por sua vez, estão no núcleo da célula.
 Recapitulando, viu-se, também, que os genes são formados
de DNA, o qual contém a informação genética, que consiste
de uma sequência de nucleotídeos que determinam a
sequência de aminoácidos que se ligam para formar um
polipeptídio, e depois a proteína funcionante, que irá
determinar o fenótipo.
 O número de proteínas de um organismo é muito grande,
mas elas podem ser agrupadas nos seguintes tipos, de
acordo com sua função:
 a) Proteínas estruturais - são responsáveis pela forma dos
organismos, pois são elas que constroem as paredes
celulares e as membranas nucleares, fazendo parte, ainda,
do conteúdo citoplasmático e de suas organelas.
 b) Enzimas - são proteínas especializadas na catálise de
reações biológicas. Elas apresentam uma extraordinária
especificidade e estão envolvidas nas atividades metabólicas
celulares, controlando toda a fisiologia do organismo.
 c) Anticorpos - são proteínas responsáveis pela defesa do
organismo. Sua função é eliminar estruturas protéicas
estranhas ao organismo, desempenhando, portanto, um
papel importante nas infecções e nos transplantes.
 d) Hormônios - são proteínas formadas em órgãos
específicos, reguladas geneticamente e transportadas pelo
sangue para outras regiões do organismo, com a finalidade
de regular o seu funcionamento normal.
O CÓDIGO GENÉTICO
 O código para formação dos diferentes tipos de proteínas que o
organismo deve formar ao longo de sua vida está contido na
célula-ovo de cada indivíduo.
 Todas as células de um determinado organismo, num dado
momento de sua vida, contêm o mesmo código ou informação
genética daquela primeira célula, porém nem todos os genes
estão funcionando em todas as células ao mesmo tempo e com a
mesma intensidade.
 Existem quatro tipos diferentes de nucleotídios no DNA, de
acordo com a base nitrogenada que possuem (guanina, adenina,
timina, citosina).
 Três bases nitrogenadas adjacentes codificam um aminoácido e
formam a unidade de informação genética ou códon. Assim, o
código genético é lido em trincas.
* Os códons estão mostrados em termos de RNa mensageiro, que são complementares aos códons
do DNA correspondentes.
O código genético (segundo Thompson e Thompson, 1988).
ETAPAS DA SÍNTESE PROTEICA
Transcrição: DNA
RNAm
 A molécula do DNA consiste numa cadeia dupla de
nucleotídeos. Para formar RNAm, a molécula se abre
no sentido longitudinal pela quebra das pontes de
hidrogênio, deixando livres os terminais das bases.
 Os nucleotídeos do RNAm pareiam-se com os do
DNA, obedecendo à mesma especificidade no
pareamento das bases:
 Esta nova cadeia que se forma usando um dos
filamentos do DNA como molde é o RNAm.
 A molécula deste ácido nucléico leva o código do DNA
(a mensagem) até os ribossomos, no citoplasma.
 Assim, um só dos filamentos do DNA é responsável
pela síntese de uma proteína.
 A transcrição de um gene inclui o sítio promotor, o
gene propriamente dito e a trinca de terminação,
conforme a figura.
Transcrição reversa: RNA
DNA
 Certos vírus de RNA são capazes de reverter o fluxo no
processo normal de informação do DNA para o RNA.
 Este processo é feito graças à enzima transcríptase
reversa, que é capaz de sintetizar uma cadeia dupla de
DNA, copiando o RNA do cromossomo viral.
 O DNA é chamado de provírus e é incorporado no
DNA do hospedeiro, durante o ciclo vital do vírus.
Tradução: RNAm
cadeia polipeptídica
 A tradução é o segundo evento na transferência da
informação do gene estrutural do DNA para a
sequência de aminoácidos de um polipeptídio.
 O comando central para a determinação da estrutura
específica das proteínas é executado pelo DNA.
 A região deste que é responsável pela estrutura de uma
cadeia polipeptídica é denominada cístron.
Como se dá a síntese de proteínas?
1) O RNAm leva a mensagem copiada do DNA até os
ribossomos.
2) O RNAt transporta os aminoácidos ativados até os
ribossomos, organizando-os segundo a sequência de
nucleotídeos contida no RNAm e que foi transcrita do
DNA. Cada aminoácido liga-se a um RNAt específico, que é
identificado pelo seu anticódon.
3) Os ribossomos, organelas citoplasmáticas situadas nas
paredes do retículo endoplasmático, mantêm o controle da
síntese, de tal forma que os aminoácidos sejam reunidos na
mesma ordem determinada pelos códons do DNA.
 Este controle é feito através do RNA ribossômico. Durante a
formação da cadeia polipeptídica, os ribossomos movem-se
ao longo do RNAm, traduzindo cada um dos códons.
REGULAÇÃO GÊNICA
 Todos os tipos de genes estruturais - codificadores de
proteínas em geral, do RNAt e do RNAr - estão
organizados em grupos que podem ser controlados
coordenadamente.
 Este controle é exercido por um gene denominado
gene regulador, que produz uma proteína, diferente
das que são codificadas pelos estruturais, e cuja função
é controlar a expressão destes últimos genes.
REGULAÇÃO GÊNICA EM
EUCARIOTOS
 As necessidade regulatórias dos organismos superiores
podem ser divididas em dois tipos:
a) regulação com efeitos a longo prazo, que envolve a
diferenciação morfológica e funcional permanente;
b) regulação com efeitos a curto prazo, que resulta em
respostas imediatas, porém transitórias, a um dado
estímulo;
 A regulação da expressão gênica nos eucariotos pode
dar-se pelo menos em quatro fases:
 (a) ativação do gene estrutural;
 (b) início da transcrição;
 (c) processamento do RNAm e transporte ao citoplasma;
 (d) tradução do RNAm.
 A expressão gênica nesses organismos é considerada
sob controle positivo: os genes são inativos, a menos
que eles sejam ligados.
 Os estágios seguintes da regulação podem estar
sujeitos a controle positivo ou negativo.
 Os mecanismos e moléculas que executam os vários
tipos de controle ainda são pouco conhecidos.