AULA 5 BIOLOGIA - CÓDIGO GENÉTICO E SÍNTESE DE PROTEÍNAS

O CÓDIGO GENÉTICO E TRADUÇÃO - do gene à proteína

Após a síntese de RNAs, o passo subsequente para concluir a expressão gênica é a conversão da informação contida na molécula de RNA mensageiro (na forma de uma sequência de nucleotídeos) em uma cadeia de aminoácidos, que é o polipeptídeo. Este processo é chamado TRADUÇÃO e finaliza o conjunto de eventos que envolve as propriedades funcionais do DNA.

A informação é decodificada em um sistema que envolve a interação entre mRNA e o tRNA, intermediada pelos ribossomos. Os ribossomos são estruturas supramoleculares compostas de rRNA e proteínas, que possuem duas sub unidades: a sub unidade maior e a sub unidade menor. Esta organização básica é comum entre procariontes e eucariontes, entretanto, os elementos (rRNA e proteínas) que compõe os ribossomos nos dois grupos são diferentes, permitindo diferenciar os ribossomos.

Os ribossomos procariontes possuem uma subunidade (maior) com coeficiente de sedimentação em gradiente de densidade de 50S (Svedberg) e outra (menor) com coeficiente 30S. A estrutura completa, com o arranjo das duas subunidades apresenta coeficente de 70S. Já nos eucariontes, a subunidade maior tem 60S e a menor 40S, constituindo uma estrutura de 80S. Na ilustração abaixo observamos os componentes das sub unidades ribossomais em eucariotos e em procariotos. A subunidade maior eucarionte possui os rRNAs 28S, 5.8S e 5S associados a cerca de 50 proteinas (L1 a L50). Na subunidade menor temos um rRNA 18S associado a mais de 30 proteínas (S1 a S33). Nos procariontes, a subunidade maior conta com os rRNAs 23S e 5S, associados a mais de 30 proteeínas (L1 a L31) e a subunidade menos apresenta o rRNA 16S associado a mais de 20 proteínas (S1 a S21).

O sistema de decodificação, conhecido como código genético, permite que a informação contida em uma sequência de nucleotídeos seja convertida em uma sequência de aminoácidos. No processo, cada conjunto de 3 nucleotídeos do mRNA (chamado de códon, trinca ou triplet) é correspondente a um aminoácido na proteína. Referimos-nos à porção informativa do mRNA pois, como visto, há regiões que não são traduzidas na molécula, que são denominadas 5´-UTR e 3´-UTR (UTR do inglês UnTranslated Region - região não traduzida).

A alocação do aminoácido é especificada pelo pareamento entre o códon do mRNA e o anti-códon do tRNA. No código genético, das 64 combinações de 3 nucleotídeos possíveis (4 ao cubo, pois quatro diferentes nucleotídeos - A, C, G e U - são organizados em trios), 3 não determinam a alocação de aminoácidos (não há tRNA com anti-códon complementar). Estes códons são denominados códons de parada ou de terminação (stop codon - comumente UAA; UAG e UGA). Das 61 combinações restantes, 1 determina o início da síntese, sendo denominado códon de início (start codon - AUG). Este códon especifica o aminoácido metionina. Os 60 códons restantes determinam os outros 19 aminoácidos que compõe as proteínas. Lembramos que os aminoácidos podem ser referidos por seu nome genérico, pela codificação em 3 letras e pela codificação em uma letra. Assim, a metionina, por exemplo, pode ser referida como Met ou simplesmente M. Já a glutamina pode ser referida como Gln ou Q.

 

Interessantemente, apenas dois aminoácidos possuem apenas um códon, a metionina (AUG) e o triptofano (UGG). Os demais 18 aminoácidos possuem 2, 3, 4 ou 6 códons.

As principais características do código genético são:

1 – universalidade - é partilhado pela grande maioria dos organismos, com poucas exceções;

2 - redundância ou degeneração - um mesmo aminoácido pode ser codificado por mais que um códon (veja a tabela do código genético que já deve estar em seu caderno!);

3 - não ambiguidade - os códons são específicos para seus respectivos aminoácidos, ou seja, um códon sempre determina o mesmo aminoácido, não havendo variação.

Uma particularidade do código genético é o códon de início, que também determina o aminoácido metionina. Para ser o códon de início é necessário que haja reconhecimento de sequências específicas no mRNA, ou seja, não é qualquer AUG no mRNA que determina o começo da tradução. Em procariontes, o códon de inicio é adjacente a uma sequencia nucleotídica específica, denominada sequência de Shine-Dalgarno (AGGAGGU), que dista cerca de 6 nucleotídeos do AUG e é reconhecida pelo rRNA 16S que compõe a subunidade menor do ribossomo.

Nos eucariontes, a identificação do códon de início também requer o reconhecimento de uma sequência específica no mRNA, a sequência de Kozak (GACACCAUGG) que contém o AUG.

Podemos dividir a tradução em diferentes etapas. Para que o processo tenha início, os tRNAs são ativados, ou seja, tem aminácidos ligados a seu braço aceptor. A enzima responsável pelo processo é a aminoaciltRNA sintetase, em uma reação de duas fases. Primeiro a enzima se liga a ATP e ao aminoácido e, em seguida, ocorre a ligação do aminoácido ao tRNA. A especificidade da ligação é assegurada pela ocorrência de uma aminoaciltRNA sintetase para cada um dos 20 diferentes aminoácidos. Após a ligação do aminoácido o tRNA é chamado tRNA ativado, e é referido com a indicação do aminoácido que carrega (por exemplo, o tRNA ativado da metionina é denominado tRNAMet). Somente os tRNAs ativados são capazes de interagir com os ribossomos na tradução.

O processo de síntese propriamente dito começa com a formação do complexo de pré-iniciação, composto pela subunidade menor do ribossomo, pelo tRNAMet e por proteínas específicas denominadas fatores de iniciação (IFs). Este complexo reconhece o códon de iniciação e, após este reconhecimento, a subunidade maior do ribossomo é integrada ao sistema. A partir deste momento, cada códon do mRNA será reconhecido pelo seu respectivo tRNA através do anticodon, com o deslocamento do ribossomo ao longo da cadeia do mensageiro. Estes eventos são conhecidos como alongamento (crescimento da cadeia polipeptídica) e translocação (movimentação do ribossomo sobre o mRNA). Proteínas denominadas EFs (fatores de alongamento) participam nesta etapa, que requer gasto de duas unidades energéticas, para estabelecimento da ligação peptídica e para translocação do ribossomo. O término da tradução ocorre quando o ribossomo alcança o códon de parada, permitindo que outras proteínas, denominadas fatores de liberação (RFs), se liguem ao ribossomo e determinem a dissociação das duas subunidades ribossomais, com liberação do polipeptídeo sintetizado (para visualizar o processo, não deixe de assistir às animações indicadas abaixo.

tradução com legendas

simples e conciso

bem bolado e interessante

AULA 5 ODONTOLOGIA - GENEALOGIAS

O heredograma é uma representação, feita utilizando uma simbologia convencionada, das relações de parentesco entre indivíduos. É também chamado de genealogia, pedigree ou árvore genealógica e pode ser utilizado para determinarmos a ocorrência de um padrão de transmissão de uma característica.

A partir de algumas normas bastante simples e do conhecimento do sistema de representação dos indivíduos podemos elaborar um heredograma.

A simbologia inclui a utilização de um quadrado para indivíduos do sexo masculino, um círculo para indivíduos do sexo feminino e um losango para indivíduos de sexo não especificado. O símbolo preenchido representa o indivíduo que apresenta a característica, enquanto que o símbolo vazio representa o indivíduo que não tem a características. Um traço diagonal sobre o símbolo (vazio ou preenchido) representa que o indivíduo é falecido.

Uma linha unindo um casal de indivíduos representa o casamento entre indivíduos não aparentados, ao passo que a utilização de duas linhas indica que o casamento é consanguíneo (entre indivíduos aparentados, ou seja, entre quaisquer parentes). Uma linha pontilhada representa relação extraconjugal (extramarital) e um traço diagonal sobre a linha de casamento representa divórcio

Os filhos gerados a partir dos casamentos (quaisquer tipos de relação) são representados a partir de uma linha que deriva da linha de casamento. Representações específicas para gêmeos, abortos espontâneos e morte pré-natal estão presentes na simbologia.

Os gêmeos idênticos destacados em retãngulos vermelhos na figura acima são de especial interesse para a genética, pois trata-se de uma situação inusitada, os gêmeos monozigóticos discordantes. Nesta ocorrência, apesar de partilharem o mesmo material genético, o par discorda em uma ou mais características, sendo, geralmente associado à ocorrência de mutações em um dos membros do par.

AULA 4 - ODONTOLOGIA - ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS E ESTRUTURAIS

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS

NÃO DISJUNÇÃO

Eventualmente um fenômeno de separação incorreta dos cromossomos ocorre durante a divisão de uma célula. Este erro de separação é chamado não disjunção. O fenômeno pode ocorrer tanto na mitose quanto na meiose.

Quando ocorre na meiose, a não disjunção leva à formação de gametas com número incorreto de cromossomos. Entretanto, há diferença na proporção de gametas anômalos formados dependendo do erro ocorrer na primeira divisão (meiose I ou divisão reducional) ou na segunda divisão (meiose II ou divisão equacional). Quando há erro na primeira divisão, 100% dos gametas gerados tem conteúdo cromossômico anormal (50% com cromossomos a mais e 50% com cromossomos a menos). Já se o erro ocorre na segunda divisão, 50% dos gametas dserão normais, mas os 50% remanescentes terão número incorreto de cromossmomos (25% com cromossomos a mais e 25% com cromossomos a menos).

A ocorrência de não disjunção mitótica leva a uma condição denominada mosaicismo cromossômico. Neste caso, como o erro ocorre em células somáticas, uma parte das células do organismo tem constituição cromossômica normal e outra parte fica com constituição cromossômica anormal. Assim,  do ponto de vista genético, diferentes populações celulares coexistem no mesmo organismo.

A não disjunção é a causa principal das anormalidades que envolvem o número dos cromossomos. 

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS

As anomalias cromossômicas numéricas podem ser de dois tipos: as euploidias, nas quais há uma alteração envolvendo um conjunto cromossômico completo ou seu múltiplo (n, 2n, 3n, etc....) 

e as aneuploidias, nas quais o número de cromossomos envolvidos não alcança um conjunto cromossômico completo, ou seja, vai de 1 a (n-1) cromossomos, a mais ou a menos. O tipo mais comum de aneuploidia é a trissomia (presença de 3 cromossomos), mas podemos ter outras formas de variação, como a nulissomia, a monossomia e a tetrassomia

Em nossa espécie, a euploidia é incompatível com a sobrevida. Triploidia (3n) em natimortos e tetraploidia (4n) em molas já foram descritas. Já as aneuploidias possuem configurações genéticas viáveis, permitindo que inferências sejam feitas em relação à presença de cromossomos supra  (a mais) ou infra (a menos) numerários. Em termos gerais, poucas combinações genéticas com número de cromossomos alterado são viáveis, e, dentre estas, destacamos 3 anomalias que quenvolvem cromossomos autossômicos e 4 que envolvem cromossomos sexuais:

Autossômicas - ocorrem indistintamente em homens e mulheres
trissomia do 13, a síndrome de Patau
trissomia do 18, a síndrome de Edwards
trissomia do 21, a síndrome de Down (evite o termo "mongolismo")

Sexuais - ocorrem distintamente em homens e mulheres
femininas
trissomia do X, a síndrome do triplo X (evite o termo "síndrome da superfêmea")
monossomia do X, a síndrome de Turner
masculinas
dissomia do X, trissomia sexual, a síndrome de Klinefelter
dissomia do Y, trissomia sexual, a síndrome do duplo Y (evite o termo "síndrome do supermacho")

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS

Além dos distúrbios envolvendo a alteração do número dos cromossomos, temos também as anomalias que afetam a estrutura cromossômica como decorrência de quebras cromossômicas seguidas ou não de realocação de segmentos cromossômicos em regiões anormais.

Basicamente podemos categorizar estas ocorrências em quatro grupos:
1) deleções
neste tipo de anomalia estrutural, uma parte do cromossomo é perdida, resultando em monossomia para a região perdida. As deleções podem ser intersticiais, quando envolvem 2 pontos de quebra, com perda de um segmento interno e subsequente reunião da cromátide ou terminais, quando envolvem apenas um ponto de quebra, com perda de toda a extremidade do braço da cromátide.
2) duplicações
um segmento cromossômico é inserido em um homólogo, resultando na duplicação do segmento
3) inversões
nesta tipo de ocorrência, um segmento cromossômico é destacado e, após sofrer um giro de 180 graus, é reinserido (ficando com a orientação inversa)
4) translocação
quando há troca de segmentos entre cromossomos não homólogos, chamamos translocação recíproca. se a troca envolve um braço inteiro do cromossomo, ela é dita Robertsoniana.

ESTUDO ORIENTADO - GENÉTICA MOLECULAR

ATIVIDADE – ESTUDO ORIENTADO - GENÉTICA MOLECULAR

as respostas devem ser entregues no dia da primeira prova, 11/04

1) Como é a estrutura de um nucleotídeo?

(a) uma hexose, um açúcar e uma base nitrogenada

(b) um grupamento fosfato, uma hexose e uma base nitrogenada

(c) um grupamento fosfato, um açúcar e uma base nitrogenada

(d) um açúcar, um grupamento fosfato e um aminoácido

2) As ligações entre os nucleotídeos são feitas por:

(a) ligações fosfodiéster no mesmo filamento e pontes dissulfeto entre as fitas

(b) ligações fosfoenólicas no mesmo filamento e pontes de hidrogênio entre as fitas

(c) ligações fosfodiéster no mesmo filamento e pontes de hidrogênio entre as fitas

(d) ligações peptídicas no mesmo filamento e pontes dissulfeto entre as fitas

3) Boa parte do genoma humano é composto de:

(a) seqüências codificadoras

(b) exons

(c) promotores

(d) seqüências repetitivas

4) Em um genoma animal foi determinado que o conteúdo de timina é de 28%. Assim:

(a) o conteúdo de citosina é 72%

(b) o conteúdo de citosina é 22%

(c) o conteúdo de citosina é 40%

(d) o conteúdo de citosina é 14%

5) A melhor definição para genoma é:

(a) o material genético nuclear de uma célula

(b) o conjunto de material genético dos seres vivos

(c) o material genético que uma célula usa

(d) o conjunto do material genético de um organismo

6) Os snRNAs:

(a) são responsáveis pela adição do trinucleotídeo CCA nos tRNAs

(b) removem os exons dos hnRNAs

(c) removem os introns do hnRNA

(d) clivam precursores de rRNA

7) O capeamento é feito pela adição de uma 7-metil guanosina à extremidade 5’ do mRNA. O processo é feito pela:

(a) guanilil transferase

(b) aminoacil tRNA transferase

(c) RNA polimerase

(d) 7 metil invertase

8) Marque a única afirmativa correta:

(a) quanto maior um genoma, mais complexo

(b) o DNA é quimicamente estável

(c) as células podem ter RNA como material genético

(d) todos os genes de uma célula são expressos ao mesmo tempo

9) No processo de transcrição de células procariontes:

(a) a apoenzima reconhece o promotor

(b) a apoenzima possui fator sigma para fazer a síntese de RNA

(c) a holoenzima reconhece o promotor

(d) a holoenzima possui fator sigma para fazer a síntese de RNA

10) O modelo proposto por Watson e Crick para a estrutura do DNA foi baseado nos achados de:

(a) Franklin e Chargaff

(b) Darwin e Mendel

(c) Franklin e Meselson

(d) Chargaff e Chase

AULA 4 - BIOLOGIA - PROCESSAMENTO

Em geral os RNAs são sintetizados pela célula na forma de precursores e, para que estes alcancem o estado maduro (biologicamente funcional), é necessário que ocorram algumas modificações. Os sistemas de modificação de precursores de RNA (também chamado processamento) mais bem conhecidos são os que envolvem os 3 RNAs mais abundantes:

1 - RNA ribossomal

estes RNAs são sintetizados como precursores longos que possuem informação para mais que um rRNA. Após clivagem por nucleases, os rRNAs são formados e adquirem sua estrutura característica, com formação de múltiplos grampos e hastes;

2 - RNA transportador

neste tipo de RNA, também produzido como um precursor que contém informação de vários tRNAs, além da clivagem executada por nucleases, há uma etapa adicional: a adição do trinucleotídeo CCA na extremidade 3´, que ocorre em TODOS os tRNAs e é catalisada por tRNA nucleotidiltransferases. Vale ressaltar que a adição do CCA é importante para que as aminoaciltRNAsintetases possam adicionar o respectivo aminoácido ao tRNA;

3 - RNA mensageiro

a maturação do precursor do mRNA, que é o hnRNA, em mRNA possui 3 etapas importantes: o capeamento, a poliadenilação e a remoção dos introns.

3.a - o capeamento consiste na adição, em uma ligação nucleotídica atípica do tipo 5´- 5´, de uma 7-metilguanosina na extremidade 5´ do transcrito primário. A enzima que realiza o processo é uma guanilil transferase. O nucleotídeo adicionada é referido como cap (ou quépe) e tem dupla função: proteger a extremidade contra ataque de nucleases citoplasmáticas e permitir que o complexo de pré-iniciação da tradução reconheça a extremidade do mRNA para que ocorra a síntese de proteínas.

3.b - a poliadenilação consiste na adição de uma sequência de adenosinas (de 100 a 300 em geral) na extremidade 3´ do transcrito. É realizada pela enzima poliA polimerase. O filamento de adenosinas produzido é referido como cauda poli A.

3.c - a remoção dos introns é um processo complexo conduzido pelos snRNAs. O hnRNA é composto de porções que estarão presentes no mensageiro (os exons) e porções que não codificam informações da proteína (os introns). Estas porções não codificadoras são removidas para que a informação fique com a sequência adequada.