Genética Molecular: Replicação, Transcrição e Tradução

Fundamentos da Genética

• Genes: Seção do DNA que codifica uma cadeia polipeptídica ou de RNA, incluindo regiões não codificantes (íntrons, sequências promotoras e reguladoras).
• 1ª Lei de Mendel: Lei da segregação dos fatores.
• 2ª Lei de Mendel: Lei da segregação independente. Os alelos para duas ou mais características se distribuem de forma independente e se combinam ao acaso (exceto quando estão no mesmo braço do cromossomo). Quanto maior a distância, maior a probabilidade de os genes serem separados durante a recombinação.

Replicação do DNA

A replicação semiconservativa consiste na síntese de duas moléculas-filhas na qual a fita original da célula-mãe é mantida, gerando um DNA com uma fita nova e uma fita original.

Principais Enzimas e Componentes:

• DNA Polimerase: Sintetiza uma nova fita usando outra como molde. Une os nucleotídeos formando a ligação fosfodiéster. Atua apenas no sentido 5' → 3' e precisa de um primer, pois necessita do grupamento OH livre 3' para se ligar ao fosfato do carbono 5'. Ocorre por um ataque nucleofílico da OH 3' sobre o átomo de fósforo, liberando pirofosfato. Somente o carbono alfa se liga à hidroxila.
• Pol III: Polimerase 5' → 3' chamada de replicase, responsável pela replicação dos cromossomos das bactérias. Sua forma completa chama-se holoenzima.
• Grampo Deslizante: Fixa a DNA polimerase à fita molde.
• Helicase: Separa a fita de DNA rompendo as pontes de hidrogênio.
• DNA Girase (Topoisomerase): Gira o segmento de DNA à frente da forquilha de replicação.
• DNA Ligase: Liga os fragmentos de Okazaki na fita tardia, que é descontínua.
• RNA Polimerase / Primase: Sintetiza iniciadores de DNA durante o processo de replicação. Na fita líder atua apenas uma vez; na fita tardia atua em todo fragmento de Okazaki.
• Nota: Em mamíferos, a DNA Pol não possui atividade exonuclease, portanto, outras enzimas removem o iniciador de RNA.

Etapas da Replicação:

1. A Helicase separa a fita de DNA rompendo as pontes de hidrogênio.
2. A Primase sintetiza o primer de RNA.
3. A Topoisomerase gira os segmentos de DNA à frente da forquilha.
4. A DNA Pol III, na ponta 3' do RNA, começa a sintetizar a fita.
5. Formação da fita contínua e da fita descontínua (com vários primers e fragmentos de Okazaki).
6. A DNA Ligase une os fragmentos de Okazaki.

Transcrição do RNA

A fita molde é utilizada para realizar a transcrição, enquanto a outra fita é chamada de codificante.

Etapas da Transcrição:

1. A RNA polimerase se acopla à região promotora (anterior à região a ser codificada).
2. Inicia-se a transcrição do DNA em RNA.
3. A RNA polimerase chega à região de término e se desacopla da fita de DNA.

Obs: O TATA box é uma importante região promotora.

Estratégias de Término em Bactérias:

• Terminação Rho-dependente: O RNA possui um sítio de ligação para a proteína Rho. Quando o sítio é transcrito, a proteína Rho se liga ao RNA, desloca-se até a RNA polimerase e a remove da fita de DNA.
• Terminação Rho-independente: Um grampo deslizante paralisa a RNA polimerase.

Tipos de RNA:

• RNAm (Mensageiro): Possui a informação que codifica a proteína.
• RNAt (Transportador): Transporta aminoácidos para o ribossomo durante a síntese proteica.
• RNAr (Ribossomal): Forma a estrutura dos ribossomos.
• Pré-RNAm: Contém íntrons e éxons. As regiões não codificantes (íntrons) são removidas durante o processamento do RNAm através do Splicing.

Tradução Proteica

A sequência de nucleotídeos de um RNAm é traduzida em uma sequência de aminoácidos de um polipeptídeo. Os nucleotídeos são lidos em grupos de três, denominados códons.

• O ribossomo se move até encontrar o códon de iniciação (Metionina).
• Os RNAs transportadores se ligam aos códons do RNA mensageiro carregando o aminoácido correspondente.

Dogma Central da Biologia Molecular: DNA → RNA → Proteínas.