7/30/2019 Duplicação, replicação e trancrição

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Duplicação do DNA, Transcrição e

Tradução

 Neste trabalho iremos falar sobre DNA, RNA e os processos de duplicação, transcriçãoe tradução.

Duplicação ou Replicação do DNA

Procariontes

A síntese de uma nova cadeia de DNA nas células, também conhecido como polimerização, duplicação ou replicação se faz a partir de uma fita simples de DNAmolde e da regra de pareamento de bases complementares, de onde uma fita nova égerada a partir do encadeamento dos nucleotídeos com base complementar aosnucleotídeos 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 osnucleotídos 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'.

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 Na replicação, cada uma das fitas de uma molécula de DNA é usada individualmentecomo molde, e cada uma das duas fitas novas sintetizadas estará ligada à sua molde. Oinício da síntese das fitas novas se faz a partir de um ponto no DNA chamado origem dereplicação, 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 aextremidade 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 doDNA, 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 nucleotídeosincorretos, não pareados, devido a uma capacidade 3’ exonuclease. A exonuclease écapaz de digerir o primer  de RNA na direção 5’ 3’, e preencher falhas comdesoxirribonucleotídeos.

DNA-polimerase II

Tem capacidade de polimerização semelhante com a DNA-polimerase I possuindoatividade 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 IIIPrincipal enzima que polimeriza ou replica o DNA em bactérias, catalisando adição dedesoxirribonucleosídeos ao primer de RNA. É incapaz de utilizar o DNA comofilamento único, não possui atividade exonuclease 5’ 3’, maior instabilidade e poucaafinidade para desoxirribonucleosídeotrifosfatos.

Fragmentos de Okazaki

As DNA polimerases sintetizam somente no sentido 5'-3'. Por isso uma umasignificativa proporção de DNA recém sintetizado existe como pequenos fragmentos.

São chamados de fragmentos de Okazaki no sentido 5'-3'. A medida que a replicação

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continua, estes fragmentos tornam-se covalentemente unidos pela DNA ligase paraformar 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 dofilamento lagging possibilita a polimerização 5'-3' ao nível de nucleotídeo, originandoum 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 umamolécula de DNA e porque seu comprimento é muito menor que o do DNA doseucariontes.

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 amplamentedistribuída nas espécies animais multicelulares, não sendo encontrada em bactérias,vegetais e protozoários. A DNA- polimerase γ só é encontrada em mitocôndrias.

Replicon

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

Transcrição 

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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 doRNA é complementar à do filamento molde de DNA, exceto quanto à substituição detimina por uracila. A síntese de um RNA complementar a partir de um DNA édenominado 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 oDNA que sinaliza o começo da transcrição. A região TATA Box orienta a enzimaRNA-polimerase em preparação para transcrição.

RNA-polimerases procarióticas

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

RNA-polimerase eucarióticas

Produzem três tipos de RNA-polimerases diferentes. RNA-polimerase I localizada nonucléolo, sintetiza apenas RNA-ribossômico. A polimerase II é encontrada nonucleoplasma e sintetiza RNA pré mensageiro. A polimerase III localizada nonucleoplasma, sintetiza RNA de transferência e 5s RNA. A função básica do RNA é otransporte de mensagem do DNA para o citoplasma, onde é responsável pela direção dasíntese das cadeias polipeptídicas.

Classes de RNA

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

RNA mensageiro (mRNA). A especifidade para uma determinada seqüência deaminoácidos 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 aregra 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 voltafechar, formando-se as pontes H entre as bases. Após a síntese deste RNA-pré-mensageiro inicial ocorrem alterações: sequências não codificantes – introns – sãocortadas e as sequências codificantes restantes – exons – são unidas entre si, formando oRNAm funcional, que migra para o citoplasma.

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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 ascélulas 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 paracada aminoácido. O tRNA é uma molécula pequena menor que o mRNA e o Rrna,

sendo encontrado no tRNA diversos nucleotídeos incomuns, possui pontes dehidrogênio 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 doseucariotas é bem semelhante ao procariótico, porém possui tamanho maior, diferindotambém na sensibilidade a antibióticos que inibem a síntese de proteínas. Noseucariotos as moléculas de rRNA 18s, 5,8s e 28s estão próximos um dos outros naordem 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 deaminoácidos). Para a fabricação das proteínas é necessário que estruturas celulareschamadas ribossomos decodifiquem a mensagem contida na molécula de mRNA(RNAmensageiro) para uma cadeia de aminoácidos. A decodificação está baseada em trincasde nucleotídeos, chamadas códons, que são usados para especificar o aminoácido. Acorrespondência 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 umcódon pode representar um mesmo aminoácido.

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

Sumariamente, o processo de tradução é realizado da seguinte maneira: ao combinar-secom os ribossomos, o mRNA tem sua seqüência de códons lida, e para cada codon orespectivo tRNA é atraído até os ribossomos, e pela complementariedade de bases éfeita 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 adaptadoresentre a seqüência codificante dos nucleotídeos do mRNA e o aminoácido que écodificado. Uma ponta dessa molécula carrega o aminoácido e uma outra ponta consistede uma seqüência de três nucleotídeos conhecida como anticódon. A síntese da proteínaé encerrada quando os ribossomos encontram um códon de parada no mRNA.

Os processos de transcrição e tradução dos procariotos e eucariotos apresentamdiferenças 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 domesmo tenha se encerrado (a transcrição e a tradução ocorrem concomitantemente). Já

nos eucariotos, a tradução é iniciada somente após a finalização da transcrição, e nessecaso 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, sofremudanças e somente após estas mudanças este mRNA agora “maduro” pode ser 

transportado do núcleo da célula para o citoplasma onde ocorrerá o processo detradução. Uma mudança importante sofrida pelo mRNA antes de sair do núcleo é aretirada dos introns. Os introns são pequenos pedaços de um gene que são transcritosmas não participam do processo de tradução.

Somente participarão da montagem da proteína os pedaços de um gene chamados deexons. Além das duas grandes diferenças acima, uma diferença mais peculiar é que em

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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.