- Citologia
Introdução
Função – Parte I
Os Pré-Socráticos e a busca pela Arché
Função – Parte I
Sócrates: A Sistematização da Ontologia
Função – Parte I
Patrística e Escolástica
Função – Parte I
Francis Bacon: A destruição dos ídolos
Função – Parte I
Maquiavel: O Verdadeiro Príncipe
Função – Parte I
A Crise da Ciência
Função – Parte I
Fenomenologia: O Resgate da Consciência
Função – Parte I
Uma das razões para a variedade de funções de diferentes células de um mesmo organismo pode estar relacionada ao fato de a expressão gênica ser um processo diferenciado. Por exemplo, a composição química e a fisiologia de uma célula muscular são muito distintas das de uma célula hepática, apesar de as duas possuírem o mesmo DNA (mesmos genes). Entretanto, cada tipo de célula ativará e expressará genes diferentes, o que acarretará características diferentes em cada tipo celular.
De modo prático, em um organismo humano, por exemplo, tanto as células hepáticas (fígado) quanto musculares possuem o gene para a proteína plasmática albumina, mas apenas as células hepáticas expressam o gene para albumina e produzem essa proteína.
A transcrição é o processo de produção de uma fita de RNA a partir de um molde de DNA. Ao contrário da replicação, a transcrição ocorre a partir de certos trechos do DNA, os genes, durante a vida normal da célula.
Esse processo é o primeiro passo da expressão gênica, em que as informações contidas no DNA são lidas e decodificadas em características biológicas. Vale lembrar que o DNA não possui as características de um organismo, mas sim as instruções para a formação dessas características. Portanto, para a ocorrência de uma característica em um organismo são necessários no mínimo dois requisitos:
1) Que a célula possua o gene (instrução) para a característica (contido na molécula de DNA).
2) Que a célula expresse o gene em questão (isto é, que forme uma molécula RNA e, a seguir, uma proteína).
O gene é o segmento da molécula de DNA que possui uma informação completa. Alguns podem sofrer transcrição, originando uma molécula de RNA.
Os genes são de três tipos:
● Codificadores de proteínas – originam proteínas, como a albumina ou a ptialina.
● Codificadores de RNA transportador e ribossomos.
● Reguladores – regulam a atividade de outros genes, estimulando ou inibindo sua expressão.
A transcrição ocorre em várias etapas:
● Etapa 1: A enzima RNA polimerase ou polimerase de RNA é a enzima que produzirá RNA. Ela se liga ao gene que deve ser transcrito em uma região denominada promotor e abre a dupla-hélice. Essa enzima produz um RNA de modo semelhante ao processo de produção de DNA, com duas importantes distinções: a fita produzida será de RNA e não de DNA; apenas um molde de DNA será usado para a produção do RNA, gerando apenas um RNA em fita simples.
A RNA polimerase usa, para cada gene, a mesma fita de DNA como molde, a fita codificante ou ativa. A RNA polimerase encaixa ribonucleotídeos, produzindo uma única fita de RNA, complementar à fita de DNA que serve como molde.
Durante a polimerização do RNA, são utilizados apenas ribonucleotídeos que possuem as bases A, C, G e U (esta última em lugar de T). Assim, o pareamento será:
● Etapa 2: Uma vez colocados pelo menos dois ribonucleotídeos, a RNA polimerase estabelece uma ligação entre eles. À medida que o RNA é sintetizado, o DNA é despareado a sua frente e, uma vez que a interação entre o DNA e o RNA é fraca, o RNA recém-formado vai se desligando do DNA que lhe serviu de molde. O DNA, por sua vez, é repareado.
● Etapa 3: A RNA polimerase prossegue desta forma até o final do gene, quando, então, desprende-se do DNA e libera a molécula de RNA. A molécula de DNA é completamente pareada e se fecha.
A transcrição, portanto, produz moléculas de RNA, que são ácidos nucleicos que não possuem base timina. Em seu lugar aparece a base uracila. O RNA celular é uma molécula com fita simples, diferentemente do DNA, formado por ribonucleotídeos e que desempenha diferentes atividades na célula. Podemos agrupar os RNAs em três principais tipos:
● RNA mensageiro (RNAm) – é formado por sequência de bases que codifica para uma proteína. É o único RNA que é traduzido;
● RNA ribossomal (RNAr) – compõe, com proteínas ribossomais, o ribossomo, responsável pela síntese de proteínas. Este RNA não é traduzido;
● RNA transportador (RNAt) – é responsável por transportar os aminoácidos até o local da síntese proteica. Também não é traduzido.
Os genes que codificam para os vários tipos de proteínas são diferentes, assim como para os vários tipos de RNAt e RNAr.
A última etapa da expressão gênica consiste na tradução, que é a leitura da molécula de RNAm e a produção de uma molécula de proteína com base nessa leitura.
Tanto a replicação quanto a transcrição são processos de cópia, em que os nucleotídeos são pareados e as fitas complementares são formadas. A tradução, porém, envolve a decodificação de uma sequência de nucleotídeos para uma cadeia de aminoácidos. Para tanto, é necessário o código genético. O código permite que seja feita uma proteína a partir da leitura de um RNA.
O código de trios de bases: cada três nucleotídeos no RNA mensageiro ou no DNA indicam a colocação de um aminoácido na proteína a ser sintetizada. Essa trinca no RNA mensageiro recebe o nome de códon. Dessa forma, se uma proteína possui 100 aminoácidos, o RNA que a origina possui, no mínimo, 300 nucleotídeos.
Existem sinais de parada: além dos códons que codificam aminoácidos, há códons de término de tradução, que não codificam nenhum aminoácido (são chamados códons nonsense, sem sentido ou, ainda, fim). Assinalam o fim da tradução. São eles UAA, UAG e UGA.
Um aminoácido pode ser codificado por mais de um códon, ou seja, o código é repetitivo, redundante ou degenerado.
Essa característica é importante, pois permitirá que sequências diferentes de DNA codifiquem a mesma proteína.
O código genético é universal, todos os organismos possuem o mesmo código e qualquer DNA ou RNA pode ser interpretado por qualquer organismo. Essa propriedade foi de fundamental importância para o desenvolvimento da tecnologia de DNA recombinante.
O ribossomo se une ao RNA mensageiro e inicia a tradução apenas quando encontrar o códon AUG ou códon de início, que codifica o aminoácido metionina. Os RNAs transportadores carregam, um a um, os aminoácidos que serão usados para produzir a proteína, pareando seus anticódons com os códons do RNAm para determinar a sequência de aminoácidos da proteína. Os ribossomos, então, unem os aminoácidos por ligações peptídicas, formando uma cadeia proteica linear, até ser encontrado um dos códons de fim. Nesse ponto, o ribossomo se desliga do RNAm, encerrando a tradução.
Os nucleotídeos que antecedem o códon de início, bem como aqueles que sucedem o códon de término (inclusive este) não são lidos nem codificados para aminoácidos. Consequentemente, apenas a sequência compreendida entre o códon de início (inclusive) e o códon de término (exclusive) dá origem à proteína.
Após a tradução, o RNAm é rapidamente destruído. Se mais proteínas tiverem de ser produzidas, uma nova transcrição acontece para evitar a síntese desnecessária de proteínas. Entretanto, a vida média do RNAt e do RNAr (que são RNAs estruturais) é muito maior que a do RNAm.
Os genes de eucariontes contêm alguns segmentos que atuam ativamente na síntese de proteínas específicas. Esses segmentos são chamados de éxons. Há, contudo, nos mesmos genes, outros segmentos, de função pouco definida, que não têm uma atividade imediatamente ligada à síntese proteica. Tais segmentos, que parecem à primeira vista “desnecessários”, são conhecidos como íntrons.
No início da evolução humana, não havia olhos claros, todos os indivíduos tinham olhos muito pigmentados. A variação fenotípica “olhos claros” surgiu graças_________ que atuou diretamente no DNA.
Considere a rota metabólica que produz o aminoácido arginina na figura adiante.
Em um experimento, três linhagens de bactérias foram irradiadas com Raios X, que causaram mutações nos genes envolvidos na rota metabólica acima representada. Para descobrir quais enzimas da rota metabólica foram afetadas, as três linhagens foram cultivadas em meios suplementados com ornitina, citrulina e arginina, obtendo-se o resultado mostrado na tabela acima: Sobre esse experimento, podemos afirmar que:
A substituição de apenas um nucleotídeo no DNA pode representar uma grave consequência ao seu portador, em função de uma modificação de um componente molecular na proteína sintetizada a partir do trecho alterado. É o caso da anemia falciforme, na qual a síntese da hemoglobina humana normal, HbA, é parcial ou totalmente substituída pela hemoglobina falciforme mutante, HbS, em decorrência da presença de um nucleotídeo com adenina no lugar de outro com timina. Tal mutação é responsável pela:
Para resolver esta questão, utilize a tabela a seguir, que relaciona diversos códons de RNA mensageiro aos aminoácidos codificados por eles.
Um dos modos de atuação do ácido nitroso como agente mutagênico é a transformação da base nitrogenada citosina em uracila, nas moléculas de DNA. A uracila, assim formada, conserva as mesmas propriedades de formação de ponte de hidrogênio da uracila encontrada no RNA.
Suponha que o segmento de DNA: 3’ ... TTC TCC GGC TAC ... 5’ tenha sofrido a ação do ácido nitroso e tenha tido todas as moléculas de citosina transformadas em uracila.
Pode-se concluir que a cadeia polipeptídica codificada pelo segmento de DNA original será diferente da cadeia polipeptídica codificada pelo segmento transformado em:
A análise de um segmento do DNA de um procarioto revelou a seguinte sequência de nucleotídeos:
AGG GAC TTC CTT GCT ATC.
Com base na tabela de códons e seus respectivos aminoácidos, pode-se afirmar que a sequência polipeptídica, após a tradução, será representada pelos seguintes aminoácidos: