EXPRESSÃO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA
Que correspondência existe entre a “linguagem do DNA” e a
“ linguagem das proteínas”?
• Numa célula, a informação para a sequência dos aminoácidos de cada
proteína está contida nos genes, que, são segmentos da molécula de
DNA. A ordem dos nucleótidos de um gene determina a ordem dos
aminoácidos numa proteína.
Como é que a informação genética é traduzida de maneira a
originar uma determinada característica?
• Nas moléculas de DNA os
monómeros são 4 tipos de nucleótidos,
que diferem nas bases azotadas.
• Nas proteínas, os monómeros são
aminoácidos, também ordenados numa
sequência particular.
• A ordenação dos aminoácidos numa
moléculas proteica, confere-lhes
características e funções biológicas
específicas.
A alteração de um aminoácido numa sequência
polipeptídica pode conduzir a uma modificação no
comportamento e função biológica dessa molécula.
Diferentes Proteínas determinam Diferentes Características
Que relação existe entre os genes e as proteínas?
Tendo o “ alfabeto “ do DNA somente “ quatro letras”,
quatro nucleótidos, como pode a célula fabricar as
suas proteínas a partir desse “alfabeto” tão simples?
Tem de haver um sistema de correspondência da linguagem do
DNA (sequências de nucleótidos) e a linguagem das proteínas
(sequências de aminoácidos).
A informação para a ordenação dos aminoácidos está contida nos genes
Código Genético
4
nucleótidos
20
aminoácidos
Quantos nucleótidos são necessários
para codificar um aminoácido?
Quantos nucleótidos são necessários
para codificar um aminoácido?
Um nucleótido codifica 4
aminoácidos.
4 < 20 , não é suficiente
Dois nucleótidos codificam
16 aminoácidos.
16 < 20 , não é suficiente
Três nucleótidos codificam 64 aminoácidos
64> 20 , é mais do que suficiente
Cada aminoácido é codificado por uma sequência de três
nucleótidos originando 64 combinações possíveis.
DNA
CAC GTG TAG GGA CTC CTC
codogene
GTG CAC ATC CCT GAG GAG
RNA
Proteína
CAC GUG UAG GGA CUC CUC
codão
aminoácido
• Codogene – tripleto (3 nucleótidos
consecutivos do DNA) que codifica um
aminoácido.
• A sequência de aminoácidos numa proteína é
determinada pela sequência de tripletos.
• Codão – Sequência de 3 nucleótidos de mRNA
que codifica um aminoácido.
Como decifrar o código genético?
Khorana e Niremberg
decifraram o código
genético.
Eles descobriram como a
linguagem dos nucleótidos
do mRNA era traduzida na
linguagem de aminoácidos
das proteínas.
Código genético
• Tem de haver um sistema de correspondência entre a
linguagem do DNA (sequências de nucleótidos) e a linguagem
das proteínas (sequências de aminoácidos) - um código
genético.
• Cada aminoácido é codificado por um conjunto de três
nucleótidos - um tripleto ou codão - originando 64
combinações possíveis.
• A síntese de proteínas ocorre no citoplasma, ao nível dos
ribossomas.
Código Genético
Especificidade dos nucleótidos: os dois primeiros
Codão
Codão
Precisão:
dede
iniciação:
terminação:
ocodão
mesmo
o diferentes
codão
os
codão
codões
AUG
não
inicia
codifica
aExemplo:
UAG
leiturae oo
Redundância:
Universalidade:
codões
cada
codão
tem
podem
oUAA,
mesmo
codificar
nucleótidos
de
cada
são
mais
específicos.
do
código
aminoácidos
UGA
genético
terminam
diferentes
e também
atodos
síntese
(não
codifica
éproteína.
ambíguo).
avivos.
meteonina.
aminoácido
Prolina
ser
codificado
pelos
codões
CCU,
mesmo
significado
aminoácido.
em pode
quase
os da
seres
CCC, CCA, e CCG.
Características do Código Genético:
• Universalidade: cada codão tem o mesmo significado em
quase todos os seres vivos.
• Redundância: codões diferentes podem codificar o mesmo
aminoácido.
• Precisão: o mesmo codão não codifica aminoácidos diferentes
(não é ambíguo).
• Especificidade dos nucleótidos: os dois primeiros nucleótidos
de cada codão são mais específicos.
• Codão de iniciação: o codão AUG inicia a leitura do código
genético e também codifica a meteonina.
• Codão de terminação: os codões UAA, UAG e UGA terminam
a síntese da proteína.
Mecanismo de síntese proteica
Duas etapas fundamentais:
•Transcrição – segmentos de DNA codificam a produção de RNA.
•Tradução – o RNA codifica a produção de proteínas.
1º ligação da RNA
polimerase a locais
específicos do DNA.
( Promotor)
2º rompimento das pontes
de hidrogénio a separação
das cadeias de DNA.
3º ligação de nucleótidos
livres a uma das cadeias do
DNA, que funciona como
molde, no sentido 5’ -> 3’,
formando-se o mRNA.
4º libertação do mRNA sintetizado e restabelecimento das pontes de
hidrogénio e da estrutura do DNA.
Maturação do mRNA:
Os intrões (sequências de
nucleótidos que não
codificam a.a.) são
removidos e os exões
(sequências de nucleótidos
que codificam a.a.) são
ligados entre si.
Migração do mRNA:
O mRNA funcional abandona o núcleo
em direcção ao citoplasma.
Nos seres procariontes não ocorre
processamento do RNA.
Tradução - ocorre nos ribossomas e consiste na transformação
da mensagem contida no RNAm na sequência de aminoácidos
que constituem a proteína.
Intervenientes
Funções
mRNA
Contém a informação para a síntese de proteínas.
Aminoácidos
Moléculas básicas para a construção de proteínas.
tRNA
Transfere os aminoácidos para os ribossomas.
Ribossomas
Sistemas de leitura onde ocorre a tradução.
Enzimas
Catalisam as reacções.
ATP
Transferem energia para o sistema.
Os ribossomas são organelos não membranares constitudos por RNA
ribossómico e porções de proteinas. Cada ribossoma apresenta uma
subunidade maior e uma menor. É nos ribossomas que a síntese das
proteínas tem lugar.
tRNA
RNA de transferência
Faz a selecção e
transporte do
aminoácido
apropriado e faz
o reconhecimento
do codão
correspondente
do mRNA.
Cada molécula de tRNA possui:
•Local de ligação ao ribossoma.
•Local de união das enzimas.
•Região de fixação do aminoácido.
•Anticodão: sequência de três nucleótidos que é
complementar de um codão do mRNA.
ETAPAS DA TRADUÇÃO
INICIAÇÃO
- A subunidade menor do ribossoma
liga-se à extremidade 5´ do mRNA.
-A subunidade menor do ribossoma
desliza ao longo da molécula de
mRNA até encontrar o codão de
iniciação (AUG).
-O tRNA que transporta o a.a.
Metionina liga-se por
complementaridade ao codão de
iniciação.
-A subunidade maior liga-se à
subunidade menor do ribossoma.
ALONGAMENTO
-Um novo tRNA transporta um
segundo a.a., ligando-se ao codão.
-Estabelece-se uma ligação
peptídica entre o a.a. recémchegado e a metionina.
-O ribossoma avança três bases ao
longo do mRNA no sentido 5’ -> 3’ .
-O processo repete-se ao longo da
molécula de mRNA.
-Os tRNA, que se tinham ligado
inicialmente, vão-se desprendendo
sucessivamente.
FINALIZAÇÃO
-Um ribossoma encontra um codão
de finalização (UAA, UAG ou UGA).
Como a estes codões não
corresponde tRNA, o alongamento
termina.
-O último tRNA abandona o
ribossoma.
-As subunidades do ribossoma
separam-se.
-O polipéptido é libertado.
-No final do processo o RNA m é
hidrolizado.
Transcrição
Tradução
I - Iniciação
Tradução
II - Alongamento
Tradução
III - Finalização
Resumo Tradução - Animação
Polirribossomas
Codão de
iniciação
Codão
Stop
Mais de um ribossoma pode traduzir um mRNA ao mesmo tempo, tornando
possível produzir vários polipéptidos simultâneamente a partir de um mRNA.
S
Í
N
T
E
S
E
P
R
O
T
E
I
C
A
Características importantes da síntese
proteíca:
Complexidade – intervenção de vários agentes;
Rapidez – proteínas complexas produzidas apenas em alguns
minutos;
Amplificação –Transcrição repetida da mesma zona de DNA e
tradução repetida do mesmo RNA m.
E agora
?
Quais os possíveis destinos das proteínas sintetizadas
em células eucarióticas?
As proteínas podem sofrer alterações após
a tradução:
• As proteínas sintetizadas podem ser transportadas para outros organitos
ou mesmo para o meio extracelular.
• A tradução pode ocorrer no citoplasma ou no retículo endoplasmático
rugoso. Neste caso as proteínas podem ser encaminhadas para o
complexo de Golgi.
• As proteínas podem sofrer alterações após a sua síntese ( ex: adição de
grupos químicos), que lhes alteram a sua funcionalidade.