31/08/11

DNA - DUPLICAÇÃO OU REPLICAÇÃO - Procariontes - Eucariontes - RNA - Tradução

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Procariontes

Também conhecida como polimerização, duplicação ou replicação, a síntese de uma nova cadeia de DNA nas células se faz a partir de uma fita simples de DNA molde e da regra de pareamento de bases complementares, de onde uma fita nova é gerada a partir do encadeamento dos nucleotídeos com base complementar aos nucleotídeos da fita molde.

Os principais agentes envolvidos nesse processo são enzimas especiais chamadas polimerases. Enzimas que fazem a síntese de DNA são chamadas de polimerases de DNA (ou DNA polimerase). Essas enzimas encarregam-se de adicionar um a um os nucleotídos à fita nova, bastando que haja na sua extremidade 3' um grupo hidroxil (OH) livre, onde é ligado o próximo nucleotídeo pelo seu grupo fosfato. É importante, então, notar que a síntese de uma fita nova de DNA acontece na direção 5' 3'.

DNA - Replicação

Na replicação, cada uma das fitas de uma molécula de DNA é usada individualmente como molde, e cada uma das duas fitas novas sintetizadas estará ligada à sua molde. O início da síntese das fitas novas se faz a partir de um ponto no DNA chamado origem de replicação, onde o DNA se abre para que a cópia das novas fitas possa iniciar. O processo requer que haja um fragmento curto de DNA ou RNA (também com a extremidade 3’OH livre) em fita simples ligado à fita molde, onde a enzima começará a “encaixar” os nucleotídeos. Esse fragmento, chamado de “primer”, é sintetizado por uma outra enzima. Há várias enzimas que atuam ao longo do processo de replicação do DNA, cada uma realizando uma determinada tarefa.

DNA-polimerase I

Se liga ao DNA de cadeia única e é responsável pelo enchimento das falhas entre pequenos oligonucleotídeos precursores. Possui a função de revisão pois embora polimerize no sentido 5’ 3’ também edita o filamento filho removendo nucleotídeos incorretos, não pareados, devido a uma capacidade 3’ exonuclease. A exonuclease é capaz de digerir o primer de RNA na direção 5’ 3’, e preencher falhas com desoxirribonucleotídeos.

DNA-polimerase II

Tem capacidade de polimerização semelhante com a DNA-polimerase I possuindo atividade 3’ 5’ exonuclease. Pode promover o reparo de lesões pelo ultravioleta. Não pode utilizar um primer seccionado ou que possua grade extensão com filamento único.

Holoenzima de DNA-polimerase III

Principal enzima que polimeriza ou replica o DNA em bactérias, catalisando adição de desoxirribonucleosídeos ao primer de RNA. É incapaz de utilizar o DNA como filamento único, não possui atividade exonuclease 5’ 3’, maior instabilidade e pouca afinidade para desoxirribonucleosídeotrifosfatos.

Fragmentos de Okazaki

As DNA polimerases sintetizam somente no sentido 5'-3'. Por isso uma uma significativa proporção de DNA recém sintetizado existe como pequenos fragmentos. São chamados de fragmentos de Okazaki no sentido 5'-3'. A medida que a replicação continua, estes fragmentos tornam-se covalentemente unidos pela DNA ligase para formar um dos fragmentos filhos.

O filamento formado pelos fragmentos de Okazaki é chamado de filamento "laggin". Enquanto o sintezado sem interrupção é o filamento "leading".Tantos os fragmentos de Okazaki quanto os leadding são sintetizados no sentido 5'-3'. A reunião descontínua do filamento lagging possibilita a polimerização 5'-3' ao nível de nucleotídeo, originando um crescimento geral no sentido 3'-5'.

Nos procariontes a replicação inicia-se num único ponto da cadeia polinucleotídica e prossegue até terminar. Isto é possível pois nestes organismos exite apenas uma molécula de DNA e porque seu comprimento é muito menor que o do DNA dos eucariontes.

Eucariontes

A replicação do DNA eucariótico processa-se nas mesmas linhas do processo na E. coli. Participam do processo pelo menos três DNA-polimerases, denominadas α,β,γ. Sendo a primeira delas a principal enzima de replicação. A DNA-polimerase β é amplamente distribuída nas espécies animais multicelulares, não sendo encontrada em bactérias, vegetais e protozoários. A DNA-polimerase γ só é encontrada em mitocôndrias.

Replicação

A replicação é iniciada em várias origens ao longo da molécula de DNA e continua nos dois sentidos para longe da origem. Os segmentos de replicação seqüencial assim formados constituem cada um, um replicon ou unidade de replicação.

Transcrição

O RNA de todos os tipos é transcrito de um filamento-molde de DNA, catalisado por diversas enzimas referidas como RNA-polimerase. A seqüência de nucleotídeos do RNA é complementar à do filamento molde de DNA, exceto quanto à substituição de timina por uracila. A síntese de um RNA complementar a partir de um DNA é denominado de transcrição. O DNA usado como molde para síntese de RNA é chamado de filamento com sentido.

A região que foi transcrita do DNA para o RNA é denominada de região codificante. Promotores são regiões de reconhecimento e interação entre a RNA-polimerase e o DNA que sinaliza o começo da transcrição. A região TATA Box orienta a enzima RNA-polimerase em preparação para transcrição.

RNA-polimerases procarióticas

Uma das maiores enzimas já conhecida, a subunidade sigma possui a função de reconhecer os promotores e não está envolvida diretamente com a transcrição.

RNA-polimerase eucarióticas

Produzem três tipos de RNA-polimerases diferentes. RNA-polimerase I localizada no nucléolo, sintetiza apenas RNA-ribossômico. A polimerase II é encontrada no nucleoplasma e sintetiza RNA pré mensageiro. A polimerase III localizada no nucleoplasma, sintetiza RNA de transferência e 5s RNA. A função básica do RNA é o transporte de mensagem do DNA para o citoplasma, onde é responsável pela direção da síntese das cadeias polipeptídicas.

Classes de RNA

A mólecula de RNA que é produzida pode ser um mRNA (RNA mensageiro), um rRNA (RNA ribossômico) ou um tRNA (RNA transportador). Todos são transcritos de genes diferentes e cada um tem uma função especial na célula.

RNA mensageiro (mRNA). A especifidade para uma determinada seqüência de aminoácidos é determinada pelo RNA mensageiro.

A cópia da sequência de bases do DNA para uma cadeia complementar de RNAm, é passado ao citoplasma. Esta etapa decorre no núcleo, mais exatamente no nucléolo. Apenas uma cadeia de DNA é usada como molde para síntese de RNAm, segundo a regra do emparelhamento de bases. Esta síntese é comandada pela enzima RNA-polimerase, que desliza ao longo de um DNA, abrindo a cadeia e iniciando a síntese, sempre no sentido 5’ à 3’. Após a passagem da RNA-polimerase a cadeia de DNA volta fechar, formando-se as pontes H entre as bases. Após a síntese deste RNA-pré-mensageiro inicial ocorrem alterações: sequências não codificantes – introns – são cortadas e as sequências codificantes restantes – exons – são unidas entre si, formando o RNAm funcional, que migra para o citoplasma.

O RNA mensageiro da E. Coli tem vida curta, funcionado apenas por poucos minutos. Só tem estabilidade enquanto esta ligado aos polissomos o resultado disso é que as células bacterianas não ficam ligadas com grandes quantidades de RNA mensageiro.

RNA de transferência (tRNA). Funcionam como moléculas adaptadoras, para trazer aminoácidos ao local da síntese de proteína. Existe mais de uma molécula de tRNA para cada aminoácido. O tRNA é uma molécula pequena menor que o mRNA e o Rrna, sendo encontrado no tRNA diversos nucleotídeos incomuns, possui pontes de hidrogênio nas bases usuais e a falta nas bases incomuns afetando na sua forma.

RNA ribossômico (rRNA) e Ribossomos. O ribossomo é local de síntese de polipeptídios, sendo composto de proteínas e RNA ribossômico. O ribossomo dos eucariotas é bem semelhante ao procariótico, porém possui tamanho maior, diferindo também na sensibilidade a antibióticos que inibem a síntese de proteínas. Nos eucariotos as moléculas de rRNA 18s, 5,8s e 28s estão próximos um dos outros na ordem mencionada constituindo a unidade transcricional deste modo o transcrito primário é processado pa moléculas funcionais de rRNA semelhante aos outros processamentos de RNA.

Tradução

A tradução é o processo de síntese ou fabricação de proteínas (construção da cadeia de aminoácidos). Para a fabricação das proteínas é necessário que estruturas celulares chamadas ribossomos decodifiquem a mensagem contida na molécula de mRNA(RNA mensageiro) para uma cadeia de aminoácidos.

A decodificação está baseada em trincas de nucleotídeos, chamadas códons, que são usados para especificar o aminoácido. A correspondência entre uma trinca de nucleotídeos e um aminoácido é chamada de código genético. Combinando os 4 nucleotídeos em triplas obtém-se 64 combinações. Embora esse número seja superior aos 20 aminoácidos existentes, mais do que um códon pode representar um mesmo aminoácido.

Dentre os códons possíveis, 3 não especificam aminoácidos, e referem-se a sinais de terminação da síntese de um cadeia de aminoácidos. Esses códons são chamados de códons de parada. O código genético estabelece também um códon de início , pelo qual começa o processo de tradução do mRNA. Na maioria das proteínas o códon de início especifica o aminoácido metionina, que também está presente no interior das cadeias.

Sumariamente, o processo de tradução é realizado da seguinte maneira: ao combinar-se com os ribossomos, o mRNA tem sua seqüência de códons lida, e para cada codon o respectivo tRNA é atraído até os ribossomos, e pela complementariedade de bases é feita a ligação entre o codon (do mRNA) e o anticodon (do tRNA), liberando o aminoácido carregado pelo tRNA que é então ligado à cadeia crescente do polipeptideo. Moléculas de tRNA ou RNA transportador (=transfer RNA) agem como adaptadores entre a seqüência codificante dos nucleotídeos do mRNA e o aminoácido que é codificado. Uma ponta dessa molécula carrega o aminoácido e uma outra ponta consiste de uma seqüência de três nucleotídeos conhecida como anticódon. A síntese da proteína é encerrada quando os ribossomos encontram um códon de parada no mRNA.

Os processos de transcrição e tradução dos procariotos e eucariotos apresentam diferenças entre si. Dentre essas diferenças há duas principais. A primeira é que em procariotos o processo de tradução de um mRNA inicia-se antes que a transcrição do mesmo tenha se encerrado (a transcrição e a tradução ocorrem concomitantemente). Já nos eucariotos, a tradução é iniciada somente após a finalização da transcrição, e nesse caso o mRNA sai do núcleo para o citoplasma onde é realizada a tradução.

A segunda diferença é que nos eucariotos o mRNA sofre modificações antes de ser traduzido. O produto da transcrição (o mRNA), chamado de transcrito primário, sofre mudanças e somente após estas mudanças este mRNA agora “maduro” pode ser transportado do núcleo da célula para o citoplasma onde ocorrerá o processo de tradução. Uma mudança importante sofrida pelo mRNA antes de sair do núcleo é a retirada dos introns. Os introns são pequenos pedaços de um gene que são transcritos mas não participam do processo de tradução.

Somente participarão da montagem da proteína os pedaços de um gene chamados de exons. Além das duas grandes diferenças acima, uma diferença mais peculiar é que em eucariotos, um transcrito contém apenas o produto de um único gene, jé em procariotos, um transcrito pode conter mais de um gene pelo fato da grande maioria dos genes de procariotos estarem organizados na forma de operons.

- Buttino Paul J George W. Genética Edit Guanabara Koogan/1991 RJ.

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