Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos
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Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos Replicação, Transcrição e Tradução Gênica. UNIOESTE – Curso de Enfermagem – Disciplina de Bioquímica. 4ª Aula Teórica – Dia 16/04/2014. Mustafa Hassan Issa. 2. Referências da Aula : Livro de Bioquímica do Stryer Capítulos 5, 28 e 29 (5ª Ed.) ou

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Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos Replicação, Transcrição e Tradução Gênica

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos

Replicação, Transcrição e Tradução Gênica

UNIOESTE – Curso de Enfermagem – Disciplina de Bioquímica

4ª Aula Teórica – Dia 16/04/2014

Mustafa Hassan Issa


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

2

Referências da Aula:

Livro de Bioquímica do Stryer

Capítulos 5, 28 e 29 (5ª Ed.)

ou

Capítulos 4, 29 e 30 (6ª Ed.)


Express o g nica transcri o processamento do rna s ntese prot ica

EXPRESSÃO GÊNICA:TRANSCRIÇÃO & PROCESSAMENTO DO RNA+SÍNTESE PROTÉICA

3


Processo geral

Processo Geral

DNA

Proteína

RNAm

Transcrição

Tradução

pré-RNAm

RNAm

Processamento

4


Transcri o processamento do rna

TRANSCRIÇÃO&PROCESSAMENTO DO RNA

5


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

6

Transcrição – Conceitos e Particularidades

Processo pelo qual uma molécula de RNA (RNAm) é sintetizada a partir da informação contida na seqüência de nucleotídeos de uma molécula de DNA (Gene).

- A Transcrição reflete o estado fisiológico da célula e, portanto, é extremamente variável para atender às suas necessidades.


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

7

Transcrição – Características Gerais

  • - Características Gerais:

  • Complementaridade DNA / RNA;

  • Substituição TU;

  • Síntese do RNAm: Sentido 5´3´ (Fita molde de DNA:3´ 5´).

  • - RNA Polimerase (RNAP):

  • - Enzima principal do processo de Transcrição, que possui funções e atribuições características;

  • - Realiza todo o processo: Inicia a reação (sem necessitar dePrimer), realiza o alongamento, e a finalização.


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

8

Enzima RNAP

- Realiza todo o processo:

- ReconheceoDNAe liga-se a seqüências específicas → (Replicação: Primase);

- Denatura o DNA expondo a seqüência de nucleotídeos a ser copiada → (Replicação: Topoisomerase / Helicase);

- Mantém as fitas de DNA separadas na região de síntese da fita de RNAm → (Replicação: SSB);

- Renatura o DNA na região imediatamente posterior à da síntese;

- Termina a síntese do RNAm.


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

9

RNAP – Sentido da Ação Enzimática

- Reação ocorre entre a Hidroxila (-OH)da extremidade 3’ de um Ribonucleotídeo com o Grupo Trifosfato (-(3)PO4-) ligado ao Carbono 5’ do Ribonucleotídeo a ser incorporado;

- Sentido da Transcrição: Da mesma forma como ocorre para a Polimerização do DNA (DNA Polimerase), ou seja, sentido: 5´3´.


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

RNAm

RNAm

5’

5’

U = A

U = A

porção

3’ livre

3’

3’

DNA - Fita Molde

DNA - Fita Molde

5’

C = G

C = G

=

=

5’

RNAP: sentido da síntese

3’

3’

- Síntese da fita de RNAm: Reação de formação de ligações fosfodiéster no sentido 5´ para 3´ da nova fita de RNAm catalisada pela Enzima RNAP.

10

RNAP – Processo de Transcrição


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

11

Transcrição - Ação da RNAP:Fases

1.INÍCIO:

- Reconhecimento de sequências específicas no DNA (Gene) que indicam o início do processo.

2.ALONGAMENTO:

- Incorporação dos Ribonucleotídeos (RNAm).

3.TÉRMINO:

- Reconhecimento de sequências específicas no DNA (Gene)que indicam o final da síntese – Interrupção do processo (Final da Síntese do RNAm).


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RNAm: Sequência de nucleotídios de RNA que é correspondente a um gene no DNA.

12

Complementaridade entre RNAm e DNA


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

13

Transcrição – Fases (1. Início)

- O DNA apresenta sequências específicas (regiões), denominadas “Promotoras” que sinalizam exatamente onde a síntese do RNAm deve ser iniciada (dirigem o processo);

- As Regiões Promotoras são reconhecidas pela RNAP por sequências determinadas de Nucleotídeos na fita molde de DNA;

- Na célula eucarionte: São posicionadas a -75 e a -25 Nucleotídeos upstream (antecedente) ao primeiro Nucleotídeo a ser transcrito.


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DNA molde

Trecho “TATA”

(“Hogness box”)

Trecho “CAAT”

(às vezes presente)

Começo

do RNAm

14

Transcrição – Fases (1. Início)

- No Trecho -75 ocorre: (3´) GGNCAATCT (5´);

- No Trecho -25 ocorre: (3´) TATAAA (5´);

- Devido as características do Trecho -25 a Região Promotora também é denominada: “TATA Box”;

- O primeiro Nucleotídeo no DNA a ser transcrito é denominado +1 (posição +1).

3’

5’

5’

3’


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

15

Transcrição – Fases (2. Alongamento)

- Síntese do RNAm: A partir da “Posição +1” do gene, forma-se uma porção mista de DNA/RNAm (17 Nucleotídeos) denominada “Bolha de Transcrição”;

- A RNAP desliza ao longo da fita molde de DNA estendendo uma nova fita de RNAm crescente no Sentido: 5’ 3’ através da adição de Ribonucleotídeos presentes no núcleo da célula (Energia: Ribonucleotídeos -(3)PO4-);

*Obs: Velocidade/segundo - RNAP: 50 Ribonucleotídeos /DNAP:800 Desoxirribonucleotídeos.


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

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Transcrição – Fases (3. Término)

- O processo ocorre até a RNAP encontrar a porção de término do alongamento caracterizada por repetições “GC” seguidas de repetições “AT” no DNA;

- Após esta porção ocorre uma seguinte com 4 ou mais Adeninas (resultarão numa sequência com Uracilas na porção 3’ do RNAm);

- O RNAm (pré-RNAm) formado desliga-se do filamento do DNA (Gene) que posteriormente é renaturado em fita dupla.


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Dupla Hélice

de DNA

DNA desenrolado

(17 bp abertas)

RNA Polimerase

RNA Polimerase

Filamento Codificante

Filamento Molde

Reenrolamento

Desenrolamento

Ponto de alongamento

Hélice Hibrida

RNA-DNA

RNA

Nascente

Movimento

da RNAP

17

Transcrição do DNA


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

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Transcrição – Processamento do RNAm

- Os RNAm sintetizados inicialmente no processo de Transcrição são chamados Transcritos Primários (pré-RNAm);

- Esses Transcritos ainda não representam a sequência madura, ou seja, NÃO correspondem à forma final do RNAm funcional (a ser traduzido no citoplasma) e necessitam de modificações (pelo menos nas pontas 5’ e 3’).

- Processamento do RNA (modificações):

1) Capeamento (Cap 5’);

2) Poliadenilação (Cauda poli-A 3’);

3) Processo de “Splicing”.


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19

Transcrição – Processamento do RNAm

1)Capeamento: Logo após o início da Transcrição da molécula do RNAm é adicionado um Ribonucleotídeo de Guanina Metilado à sua extremidade 5’. Este resíduo é chamado de “Cap” (Capuz ou Cap 5’);

2)Poliadenilação: Uma seqüência (dezena / centena) de resíduos de Ribonucleotídeos de Adenina (Adenilatos) são adicionados a extremidade 3’, sendo chamada de Cauda poli-A(AAAAAAAA).

*Obs: São adicionados à molécula no processo de Transcrição (portanto não são codificados pelo DNA).


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

20

Transcrição – Processamento do RNAm

- Importância do Capeamento e da Poliadenilação:

1) Proteger as extremidades 5’ e 3’ do pré-RNAm da ação de exonucleases (RNAses);

2) Conferem estabilidade à molécula recém-formada;

3) Utilizados para reconhecimento pelo Ribossomo de que se trata de um RNAm a ser traduzido;

4) Colaboram para indicar o início e final da Tradução gênica.

*Obs: Uma seqüência AAUAAA (no pré-RNAm), localizada a pelo menos 50 nucleotídeos “upstream” ao sítio de poliadenilação é o sinal de que a molécula está terminando e que deve ser adicionada a Cauda poli-A.


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21

Transcrição – Processamento do RNAm

3) Processo de Splicing: Após a adição do “Cap” 5’ e da Cauda poli-A 3’, o pré-RNAm pode sofrer o processo de excisão dos Íntrons e junção dos Éxons, mecanismo conhecido como “splicing” (Recomposição) e migra para o citoplasma da célula para ser traduzido no Ribossomo;

- Os Íntrons (Sequencia Intercalar) são as regiões de DNA constitutivas dos genes e os Éxons (Sequencia Expressa) as regiões que verdadeiramente codificam as proteínas.

*Obs: Spliceossoma: Ambiente no qual os snRNA (small nuclear RNA) reconhecem os limites entre os éxons e os íntrons e catalisam o processo do Splicing do pré-RNAm.


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Processamento do RNAm – Processo de “Splicing”

- RNA maduro = Segue ao citoplasma após processo de “splicing” e corresponde aosÉxons+Cap 5’+Cauda poli-A 3’.


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Transcrição – Sinalização no DNA


Bioqu mica do gene regi es codificadoras e n o codificadoras do dna

Bioquímica do Gene – Regiões Codificadoras e Não-Codificadoras do DNA

O DNA é formado por 2 regiões:

Intergênicas

Gênicas

Intergênicas

Gênicas

Região Intergênica

Porção regulatória, que sinaliza o início ou o final de um gene, e influencia a transcrição gênica, ou é o ponto de início para a replicação do DNA

Região Gênica

Porção que codifica

um RNAm (proteína), composta pelos Éxons e Íntrons

24


S ntese prot ica tradu o

SÍNTESE PROTÉICA(TRADUÇÃO)

25


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26

Tradução

  • -A Tradução é um processo que tem por base a seqüência do RNAm originada do núcleo celular (RNAm maduro) para determinar os Aminoácidos de uma nova sequência polipeptídica (Proteína), codificada na forma de Códons (trinca de nucleotídeos no RNAm);

  • - Moléculas de RNAt (RNA Transportador) reconhecem estes Códons e transferem (no Ribossomo) Aminoácidos a uma nova sequência polipeptídica;

  • - A informação para a constituição desta sequência polipeptídica estava contida num Gene (a informação foi “enviada do núcleo” sob a forma de RNAm).


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Codificação Genética

- Código Genético: Relação entre a sequência de bases no DNA e a sequência correspondente de aminoácidos na proteína;

- O código genético encontra-se na forma de “triplets” (trincas) – Os Códons no RNAm;

- Ao total, são 64 diferentes RNAt (possuem os Anti-Códons) que podem codificar os 20 aminoácidos.


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28

RNA Transportador (RNAt)


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- Os Códons (no RNAm) para o RNAt - 64 Códons possíveis / 20 aminoácidos.

2ª Base no Códon

3ª Base no Códon

1ª Base no Códon

29

Codificação Genética


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30

Tradução

- O Códon AUG, que codifica o aminoácido Metionina, é o Códon de iniciação no RNAm de todas as células eucariontes;

- O RNAtMet (Anti-Códon:UAC) reconhece o primeiro Códon AUG(localizado no primeiro Éxon próximo à ponta 5’ da sequência do RNAm), e insere o aminoácido Metioninano início da nova cadeia polipeptídica em formação.


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31

Tradução

- Durante a síntese protéica o Ribossomo desloca-se ao longo do RNAm: Possibilitando um pareamento entre o RNAm com os RNAt que carregam os diferentes aminoácidos para compor as novas proteínas;

- O Ribossomo desloca-se ao longo do RNAm, no sentido 5’  3’, permitindo a síntese da proteína do sentido amino-terminal para carboxi-terminal;

- ORibossomo orienta e direciona o crescimento da cadeia polipeptídica (eficiência da tradução).


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32

Tradução

- O final do processo de síntese de proteínas no Ribossomo ocorre pelo aparecimento de um dos 3Códons de Terminação (localizado no último Éxon próximo à porção 3’) da sequência do RNAm:

1)UAA

2) UAG

3) UGA


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33

Ribossomo (RNAr): RNAm / RNAt


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G C

A T

T A

C G

34

Transcrição

RNA Polimerase

Gene sendo transcrito

5’

3’

3’

A T G G C

T A C C G

A

T

AU

G C

3’

5’

5’

C

Filamento de DNA molde

GG

A U

Sequencia de RNAm nascente


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Gly

aa livre

Ribossomo

His

Proteína

Met

Ala

Cys

Phe

Asp

Glu

tRNA

5’

3’

A U GG C AU G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

Sequencia de mRNA (maduro)

códon

Anticódon:

Met:UAC

Ala:CGU

Cys:ACG

Direção do avanço do ribossomo

35

Tradução


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Gly

His

Phe

Glu

Asp

Met

Ala

Cys

5’

3’

A U G G C AU G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

Anticódon:

Ala:CGU

Cys:ACG

36

Tradução


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Gly

His

Met

Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

5’

3’

A U G G C A U G CG A C G A A U U C G G A C A C A U A

Anticódon:

Cys:ACG

Asp:CUG

37

Tradução


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

His

Met

Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

Gly

5’

3’

A U G G C A U G C G A CG A A U U C G G A C A C A U A

Anticódon:

Asp:CUG

Glu:CUU

38

Tradução


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Met

Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

Gly

His

Ile

5’

3’

A U G G C A U G C G A C G A AU U C G G A C A C A U A

Anticódon:

Glu:CUU

Phe:AAG

39

Tradução


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Lys

Gly

His

Ile

40

Tradução

Met

Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

5’

3’

A U G G C A U G C G A C G A A U U CG G A C A C A U A

Anticódon:

Phe:AAG

Gly:CCU


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

His

Ile

Lys

41

Tradução

Met

Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

Gly

5’

3’

A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G AC A C A U A

Anticódon:

Gly:CCU

His:GUG


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Ile

Lys

42

Tradução

Met

Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

Gly

His

5’

3’

A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A CA U A

Anticódon:

His:GUG

Ile:UAU


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Lys

Leu

43

Tradução

Met

Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

Gly

His

Ile

5’

3’

G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U AA A A

Anticódon:

Ile:UAU

Lys:UUU


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Leu

Met

44

Tradução

Met

Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

Gly

His

Ile

Lys

5’

3’

U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A AU U A

Anticódon:

Lys:UUU

Leu:AAU


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Met

Asn

45

Tradução

Met

Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

Gly

His

Ile

Lys

Leu

5’

3’

G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U AA U G

Anticódon:

Leu:AAU

Met:UAC


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Asn

Pro

46

Tradução

Met Ala

Cys

Asp

Glu

Phe

Gly

His

Ile

Lys

Leu

Met

5’

3’

G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U GA A C

Anticódon:

Met:UAC

Asn:UUG


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Pro

Gln

47

Tradução

Met Ala Cys

Asp

Glu

Phe

Gly

His

Ile

Lys

Leu

Met

Asn

5’

3’

U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A CC C A

Anticódon:

Asn:UUG

Pro:GGU


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Gln

48

Tradução

Met Ala Cys Asp

Glu

Phe

Gly

His

Ile

Lys

Leu

Met

Asn

Pro

5’

3’

G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C AC A A

Anticódon:

Pro:GGU

Gln:GUU


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

49

Tradução

Met Ala Cys Asp Glu

Phe

Gly

His

Ile

Lys

Leu

Met

Asn

Pro

Gln

5’

3’

STOP

C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A AU A A

Anticódon:

Gln:GUU

STOP:AUU


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

50

Tradução

Ala Cys Asp Glu Phe

Met Gly

His

Ile

Lys

Leu

Met

Asn

Pro

Gln

5’

3’

STOP

A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A AT A C

Anticódon:

STOP:AUU


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Ala Cys Asp Glu Phe

Met Gly

His

Ile

Lys

Leu

Met

Asn

Pro

Gln

5’

3’

STOP

A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C

51

Tradução


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Ala Cys Asp Glu Phe

Met Gly

His

Ile

Gln Lys

Pro Leu

Asn Met

5’

3’

A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C

52

Tradução


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Ala Cys Asp Glu Phe

Met Ile

Ile

Leu

Tyr Met

Pro Asn

Gln ASN

VARIAÇÃO GENÉTICA

= POLIMORFISMO/MUTAÇÃO

5’

3’

AUA AAA UUA AUG AAC AAU CAA CCC UAC

Ala CysAspGluPhe

MetIle

Ile

Leu

TyrMet

Pro Asn

GlnLYS

Muda a

forma

e/ou

função

5’

3’

53

AUA AAA UUA AUG AAC AAA CAA CCC UAC


Bioqu mica do gene muta es e polimorfismos

Bioquímica do Gene – Mutações e Polimorfismos

54

- Mutação - Alteração na seqüência de bases de uma molécula de DNA, presente / repercutida em menos de 1% de uma população.

- Polimorfismo - Alteração na seqüência de bases de uma molécula de DNA, presente / repercutida em mais de 1% de uma população.


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

55

Síntese do Processo – Transcrição e Tradução


Nucleot deos e cidos nucl icos replica o transcri o e tradu o g nica

Obrigado,

agradeço a atenção de todos


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