Dogma Central da Biologia Molecular

Iniciando a saga de resumos de Biologia, temos a matéria de genética molecular, do Fadul, que inclui Duplicação (ou replicação) de DNA, Transcrição de RNA e Tradução de proteínas (juntando tudo temos o Dogma Central da Biologia Molecular). Como já vimos duplicação, não vão cair detalhes, só aspectos mais gerais.

• Duplicação: é o processo semiconservativo de produção de novas fitas de DNA através de uma dupla-fita molde (é semiconservativo pois metade das fitas novas de DNA formadas é constituído de fitas antigas). O processo pode ser descrito em fases (não precisa decorar as proteínas):

1. Quebra das ligações de hidrogênio que mantêm a dupla-fita molde unida. A proteína Helicase é responsável por essa quebra.
2. Marcação dos locais de início de leitura das fitas anti-paralelas. A proteína RNA primase coloca os PRIMERS (pedaços de RNA) nas extremidades 3'OH.
3. Leitura e produção de fitas complementares (anti-paralelas) através das fitas moldes. A proteína DNA Polimerase III lê e adiciona aminoácidos de acordo com a fita molde (na direção 3' > 5').
4. Retirada dos Primers, que são trocados por pedaços de DNA pela enzima DNA Polimerase I.
5. União dos fragmentos de Okasaki (pedaços DNA na fita 5' > 3', lida e complementada de maneira descontínua). A enzima responsável por ligar os fragmentos é a Ligase.
6. Verificação e correção de possíveis erros no processo replicativo. A enzima DNA Polimerase II faz uma lida rápida atentando para possíveis imprecisões, corrigindo-as.

Agora, a transcrição.

• Transcrição: de certa forma similar à replicação, a transcrição é um processo que se utiliza de uma fita molde (um pedaço) de DNA para a formação de uma fita simples de RNA. O processo ocorre no núcleo celular (ou no citoplasma dos procariotos) e pode ser descrito através das seguintes etapas:

1. A enzima RNA Polimerase quebra a dupla-fita na altura para a transcrição, produzindo uma fita anti-paralela (ou seja, lê uma das fitas de DNA no sentido 3' > 5', produzindo a fita de RNA no sentido 5' > 3'). As bases nitrogenadas dos nucleotídeos do RNA são: adenina, uracila ("substitui" a timina), guanina e citosina (A com U, G com C).
2. A fita formada (chamada transcrito primário), é marcada em sua extremidade inicial 5' por uma guanina modificada ("CAP") que comanda a adição de 100 a 200 bases adenina. A essa extremidade, que confere estabilidade à fita de RNA, damos o nome de Cauda Poli A.
3. O transcrito primário passa por um processo de "purificação", digamos assim, no qual são retiradas as partes que não serão utilizadas na sintetização de proteínas: os íntrons (INúteis = ÍNtrons). Os íntrons são retirados por um complexo de proteínas e nucleotídeos chamado spliciossomo, que se liga às pontas dos íntrons, se unem e se destacam do transcrito. As partes úteis (os éxons) são mantidas, formando o transcrito maduro.
4. O transcrito maduro passa para o citoplasma da célula, onde poderá participar do processo de síntese protéica.

Observações:

1. Como os procariotos não apresentam núcleo, não ocorre splicing - o RNA primário é utilizado na síntese de proteínas, sem ser "amadurecido" (isso também ocorre devido ao fato de o RNA dos procariotos ser quase 100% útil na tradução).
2. O slicing pode ocorrer de maneira alternativa, ou seja, podem haver combinações diferentes entre os éxons formados, gerando transcritos maduros diversos - tal processo de splicing alternativo aumenta a variabilidade protéica.

Agora que vimos como o RNA é transcrito e vai para o citoplasma, vejamos a sua função no citoplasma. O RNA pode formar os ribossomos (RNAr - ribossômico), pode formar o RNA transportador (RNAt - responsável pelo transporte de aminoácidos) e a própria fita que carrega as informações do DNA, o RNA mensageiro (RNAm). Todos esses elementos são fundamentais para o processo que veremos agora: a tradução de proteínas (detalhe: proteínas são formadas por aminoácidos - cadeias carbônicas compostas por um grupo Amina e um grupo Ácido Carboxílico).

• Tradução: é o processo de sintetização (formação) de proteínas através da fita de RNA mensageiro, que vem do núcleo depois de transcrito. As estruturas participantes do processo são: o RNA mensageiro, o RNA transportador e o ribossomo (formado por RNA ribossômico. O ribossomo é dividido em duas subunidades - maior (contém os sítios de ligação entre RNA mensageiro e RNA transportador) e menor (se liga ao RNA mensageiro, possibilitando sua leitura e a montagem do ribossomo como um todo).

A tradução, então, ocorre na seguinte ordem:

1. O RNA mensageiro vai para o citoplasma, aonde é ligado à subunidade menor do ribossomo.
2. O RNA transportador se liga ao RNA mensageiro, iniciando o processo de tradução. A ligação é feita entre trios de nucleotídeos: as sequências de 3 nucleotídeos no RNA são chamadas de códons. Cada códon se liga a uma sequência específica de 3 outros nucleotídeos presentes no RNAt, que é chamada de anticódon. Como cada RNA transportador carrega um aminoácido específico, cada códon comanda a adição de um aminoácido específico.
3. Observação: existe um códon - AUG, adiciona o aminoácido metionina - que determina o início da tradução; assim como existem códons chamados de STOP CODONs, que não adicionam aminoácido - eles determinam o final da tradução. Ao final da tradução, a metionina inicial geralmente é retirada.
4. Nas ligações entre os aminoácidos, que formarão a proteína, o grupo Amina de um se liga ao grupo Ácido do outro, numa ligação chamada Peptídica.
5. Cada ligação peptídica gera, como produto, uma molécula de água.

OH do ácido e H da amina se unem - H2O.

O exercício pode pedir número de ligações peptídicas, de moléculas de água formadas, de nucleotídeos, de códons, de aminoácidos adicionados... É só usar as seguintes relações:

1. Nº de Códons = número de nucleotídeos do RNAm dividido por 3
2. Nº de Aminoácidos adicionados = número de códons - 1 (stop códon)
3. Nº de ligações peptídicas = número de aminoácidos - 1 (assim como entre 5 dedos há 4 espaços, entre 5 aminoácidos há 4 ligações)
4. Nº de moléculas de H2O formadas = número de ligações peptídicas

Isso vale para cada proteína, ou seja, se ele disser que o mesmo RNAm gerou X proteínas, o número de nucleotídeos (e consequentemente o de códons) é constante; o restante é só multiplicar por X.

• O código genético

Código genético é o conjunto de todos os códons que podem ser formados através das combinações entre os nucleotídeos U, A, C e G (64 códons no total), além de definir quais são os respectivos aminoácidos adicionados pelos códons formados. Diz-se que o código genético é universal pois qualquer ser vivo (algumas bactérias fazem a exceção) produz os mesmos aminoácidos a partir dos mesmos nucleotídeos. Além disso, ele é degenerado. (Eca, Fadul! Degene-quem??) Ele ser degenerado significa que existem aminoácidos que podem ser adicionados por mais de um tipo de códon (no total são apenas 20 tipos de aminoácidos para 64 códons - existem 3 stop códons, por exemplo). Cuidado! Existem aminoácidos definidos por diferentes códons, mas cada códon só define um tipo de aminoácido (é degenerado, mas não é ambíguo!).
De Dogma Central é isso. Próximo é de membrana plasmática e transporte, que deve sair de madrugada assim como o de Lasneaux. Chico não vejo porque ter resumo se todos os exercícios de 2ª Lei podem ser transformados em 1ª.
AMANHÃ, terça-feira, véspera de quarta (prova), haverá aula de revisão (à partir das 14h) na sala do 1º E da 902, no prédio azul (1º andar). Qualquer dúvida em relação à matéria ou aos resumos pode ser resolvida lá.
Abraços,

Félix.

Nova Aula do Fadul

A aula do fadul de Membrana e Transporte foi atualizada por ele com gifs. Então, para baixar a nova versão ("[2]membrana e transporte"), além da aula de "duplicação, transcrição e tradução", só clicar na imagem:

Postarei ainda hoje os arquivos do Lasneaux e os slides do Chico. Os resumos serão postados amanhã e segunda (no mais tardar, Lasneaux na terça-feira). Aula de revisão de biologia na terça-feira de tarde no Galois da 902.

Abraços,

Félix

DNA

Frente de Genética Molecular do Fadul:

• Histórico do DNA

Segue abaixo uma lista com as principais descobertas sobre o DNA, seus autores e o ano:

1. 1865 – Gregor Mendel: através de experimentos de cruzamentos entre ervilhas, concluiu que as características do indivíduo são definidas por meio da combinação de informações passadas de geração em geração (hereditariedade).
   


2. 1871 – Friedrich Miescher: analisando células de pus, encontrou uma nova substância que diferia das proteínas e era encontrada em no núcleo de diversos tipos celulares. Chamou essa nova substância de nucleína (não foi dado muito crédito à sua descoberta na época).


3. 1877 – Albrecht Kossel: examinando a degradação de nucleínas, descobriu 4 bases nitrogenadas: adenina, guanina, timina e citosina. Seu grupo de estudo, anos mais tarde, descobriu a pentose (açúcar com 5 carbonos) como componente do ácido nucléico.


4. 1889 – Richard Altmann: comprovou a existência da nucleína de Miescher e sugeriu a troca do nome para ácido nucléico (caráter ácido).


5. 1909 – Phoebis Levine e Walter Jacobs: determinaram a organização da pentose, das bases nitrogenadas e dos fosfatos no ácido nucléico. A cada grupo FOSFATO-PENTOSE-BASE eles deram o nome de nucleotídeo (componente fundamental do Ác. Nucléico). Alguns anos depois, o grupo de estudos de Levine conseguiu diferenciar dois tipos de pentose presentes no ácido nucléico: a ribose (presente no RNA: ácido ribonucléico) e a desoxirribose (presente no DNA: ácido desoxirribonucléico).


6. 1928 – Frederick Griffith: fez experimentos implantando bactérias em ratos (bactérias com cápsula e sem cápsula) e concluiu com os resultados que as informações genéticas estariam numa molécula específica diferente das proteínas (no experimento ele ferveu as culturas com bactérias – proteínas são desnaturadas nesse processo, logo não poderiam atuar nos resultados).


7. 1944 – Oswald Avery, Maclyn McCarty e Colin Macleod: relacionaram o DNA com as informações genéticas. Suas conclusões não foram bem vistas, já que as proteínas ainda eram aceitas como detentoras do material genético.


8. 1952 – Alfred (Chocolate) Hershey e Martha Chase: conseguiram provar, a partir de um experimento (contaminaram um tipo de bactéria com um tipo viral e marcarão, com radiação, as proteínas e o DNA do vírus), que o DNA, e não as proteínas, continha o material genético (apenas o DNA aparecia marcado com radiação na prole das bactérias).
   
9. 1953 – James Watson e Francis Crick – através da difração de raios-x da molécula de DNA, conseguiram descrever sua estrutura física de dupla hélice.


10. 1955 – Joe Hin Tjio – definiu o número exato de cromossomos na espécie humana (46).


11. 1957 – Crick e Gamov – estabeleceram o Dogma Central de Biologia Molecular (ver resumo de citologia).


12. 1961 – Brenner, Jacob e Meselson – demonstraram a transcrição do RNA mensageiro (ver resumo de citologia).


13. 1966 – Nirenberg, Khorana e Ochoa - definiram como ocorre a síntese de proteínas na tradução (ver resumo de citologia).
    
    

• Estrutura do DNA

O componente básico ou fundamental do ácido nucléico é o nucleotídeo, como proposto por Levine e Jacobs, que por sua vez é composto por um fosfato, uma pentose (no caso do DNA, a desoxirribose) e uma base nitrogenada. As bases nitrogenadas podem ser:

1. Púricas (constituídas de 2 cadeias carbônicas fechadas): Adenina e Guanina. Macete: PURa ÁGUA! (PÚRicas, Adenina, GUAnina).


2. Pirimídicas (1 cadeia carbônica fechada, apenas): Citosina, Timina (presente apenas do DNA) e Uracila (presente apenas no RNA). Macete: PICITIU! (PIrimídicas, CItosina, TImina e Uracila).

De acordo com a relação de Chargaff (Edwin Chargaff - não é Sargaço, Taveira!), temos que a quantidade de Guanina (G) é a mesma de Citosina (C) e a de Adenina (A) é a mesma de Timina (T). Isso se dá porque G e C se ligam e A e T também, por pontes de hidrogênio, unindo as duas fitas de nucleotídeos. Macete: Agnaldo Timóteo (A com T) e Gal Costa (G com C). A quantidade de ligações de hidrogênio entre as bases é: 3 entre G e C e 2 entre A e T.

Definição da estrutura do DNA, de acordo com Watson e Crick: duas cadeias antiparalelas (sentido inverso) de nucleotídeos ligadas por ligações (“pontes”) de hidrogênio. As ligações de Hidrogênio são muito fortes, torcendo as fitas, dando um formato helicoidal ao DNA (“dupla-hélice”).

A Pentose:

1. Carbono 1: liga-se à base nitrogenada (à direita).


2. Carbono 2: carbono que determina a diferenciação da desoxirribose com a ribose (na ribose, é ligado a uma hidroxila - OH).


3. Carbono 3: liga-se ao fosfato do próximo nucleotídeo. Também chamado de 3’OH quando se encontra na extremidade da fita ("para baixo").


4. Carbono 4: estrutural, sem função específica.


5. Carbono 5: liga-se ao fosfato do próprio nucleotídeo. Também chamado de 5’PO4 quando se encontra na extremidade da fita ("para cima").

As ligações entre o fosfato e os carbonos 3’ (de outro nucleotídeo) e 5’ (do próprio nucleotídeo) são chamadas de ligações fosfodiéster.

• Duplicação do DNA

Processo que forma, a partir de uma dupla-fita molde, duas novas moléculas de DNA. As fases são as seguintes:

1. A enzima Helicase começa quebrando as ligações de Hidrogênio entre as fitas “molde”.


2. A enzima RNA Primase faz marcações em pontos de extremidades 3’OH para o início da duplicação. Os pedaços de RNA que marcam os pontos são chamados de PRIMERS.


3. A enzima Polimerase III (POL III) começa a produção de fitas complementares à partir dos primers. A POL III lê no sentido 3’ > 5’ e produz, de maneira complementar, no sentido 5’ > 3’. Como uma das fitas é no sentido 3’ > 5’, há apenas um primer (no início) e a POL III faz uma leitura contínua. Mas a outra fita, que é no sentido 5’ > 3’ (antiparalela), precisa de vários primers para que a POL III faça a leitura de maneira descontínua (sobe até o primer, desce construindo a fita nova; sobe até o próximo primer, desce até onde tinha parado e assim por diante). Como a fita nova é contruída em partes, essas partes ganham o nome de Fragmentos de Okasaki.


4. A enzima Polimerase I (POL I) substitui os primers (fragmentos de RNA) por pedaços de DNA.


5. A enzima Ligase liga os fragmentos de Okasaki (produzidos pela POL III) aos pedaços de DNA produzidos pela POL I.


6. A enzima Polimerase II (POL II) corrige os possíveis erros das recém-duplicadas células de DNA.

É isso aí, galera. Dúvidas, erros: comentem. Resumos de Chico e Lasneaux eu tento por 7 da noite de amanhã (domingo). Dei preferência ao do Fadul pois foi o mais pedido (poucos têm os slides e um grupo menor ainda anota o que ele fala).

Abraços,

Félix.

Vídeo-esquema da duplicação do DNA (Fadul mostrou na sala):