Processos Fundamentais da Biologia Molecular

Ribossomos: Estrutura e Função na Síntese Proteica

• Ocorre a síntese proteica.
• Estão presentes em quase todas as células e também no interior de organelas como mitocôndrias e cloroplastos (mas com características diferentes).
• Poucas exceções, como hemácias maduras de mamíferos e espermatozoides maduros, que apresentam pouco ou nenhum ribossomo.
• São encontrados livres no citoplasma ou presos às membranas do Retículo Endoplasmático (RE).
• Quando livres, podem apresentar-se isolados ou formando polissomos.
• O número de ribossomos por célula é variável, dependendo do tipo e do volume da célula.
• Sua concentração varia de região para região de uma mesma célula.
• Apresentam 2 subunidades de forma globular.
• São constituídos de 2 subunidades de diferente tamanho e estrutura.
• Nos procariontes, os ribossomos são menores que nos eucariontes.
• Os ribossomos contêm RNA em abundância; este RNA é chamado RNA ribossômico (RNAr). Juntamente com o RNA, são encontradas proteínas, as quais são imunoquimicamente diferentes.
• As proteínas da subunidade maior recebem por denominação um número precedido da letra L, enquanto que na subunidade menor são designadas por um número precedido da letra S.
• Algumas proteínas são requeridas para a estrutura das organelas, outras para participarem da síntese proteica.
• Tanto os ribossomos de procariontes quanto os de eucariontes apresentam 2 subunidades de tamanho e composição diferentes.

Síntese de Proteínas: O Processo de Tradução Gênica

• Ocorre no citoplasma.
• A síntese de uma proteína tem início com a associação de um ribossomo, com um RNAm e um RNAt especial do aminoácido metionina (AUG). Esse RNA, cujo anticódon é UAC, emparelha-se com um códon AUG presente perto da extremidade inicial da molécula do RNAm. Essa trinca AUG constitui o chamado códon de início da tradução, pois é ele que determina o local da molécula de RNAm onde tem início a informação para a cadeia polipeptídica.
• O RNAt especial que inicia a tradução gênica aloja-se em um local do ribossomo sob o qual se encontra o primeiro códon AUG do RNAm. Esse local da subunidade maior do ribossomo é chamado sítio P, pois, durante o processo de síntese de proteínas, ele será sempre ocupado pelo RNAt que carrega a cadeia polipeptídica em formação. Ao lado do sítio P localiza-se o sítio A, assim chamado pelo fato de nele se alojar o RNAt que carrega o aminoácido a ser incorporado em seguida na cadeia polipeptídica em formação.
• Com o primeiro RNAt alojado no sítio P, um segundo RNAt com seu respectivo aminoácido aloja-se no sítio A. O anticódon desse segundo RNAt será complementar ao segundo códon do RNAm, o qual está sob o sítio A. Por exemplo, se o códon do RNAm sob o sítio A for UUU, o RNAt que nele se aloja terá anticódon AAA e, portanto, transportará o aminoácido fenilalanina.
• Assim que os 2 primeiros RNAt se encaixam nos sítios P e A, o ribossomo catalisa a separação da metionina de seu RNAt e a ligação entre ela e o aminoácido transportado pelo segundo RNAt, que ocupa o sítio A. Em seguida, o ribossomo desloca-se sobre a molécula de RNAm, dando um passo correspondente a uma trinca de bases. Com isso, o RNAt que transportava a metionina desprende-se do RNAm e do ribossomo; o RNAt que originalmente ocupava o sítio A passa a ocupar o sítio P, carregando agora dois aminoácidos unidos pela ligação peptídica.
• Com o deslocamento do ribossomo, o sítio A torna-se disponível e passa a se localizar sobre o terceiro códon do RNAm. Este orienta a entrada de um RNAt com anticódon complementar. Novamente o ribossomo catalisa a separação do RNAt que ocupava o sítio P do dipeptídio que ele transportava. Simultaneamente ocorre a ligação peptídica entre o segundo aminoácido do dipeptídio e o aminoácido recém-chegado, transportado pelo RNAt ocupante do sítio A. Outra vez o ribossomo dá um passo correspondente a uma trinca de bases. Com isso, o RNAt sem aminoácido se solta, e o sítio P passa a ser ocupado pelo terceiro RNAt, que agora transporta um tripeptídio (uma cadeia de 3 aminoácidos). O sítio A, agora localizado sob o quarto códon do RNAm, fica disponível para receber o próximo RNAt com o seu respectivo aminoácido. Assim, à medida que o ribossomo vai se deslocando sobre o RNAm, a cadeia polipeptídica vai crescendo.
• O último estágio da síntese de polipeptídios ocorre quando o ribossomo chega a um códon de parada, ou seja, um dos 3 códons para os quais não há aminoácido correspondente. Nesse estágio, o sítio A do ribossomo é ocupado por uma proteína denominada fator de liberação, e todos os participantes do processo se separam, libertando a cadeia polipeptídica formada.
• O processo rigorosamente ordenado de síntese das proteínas garante que os tipos e a sequência de aminoácidos de uma cadeia polipeptídica sejam determinados pela sequência de códons do RNAm. Como este, por sua vez, é fabricado pela transcrição exata de uma das cadeias de DNA, concluímos que a sequência e os tipos de aminoácidos em uma proteína são determinados pela sequência de bases do DNA, ou seja, pelo gene.

Polissomo

• Conjunto formado por um RNAm unido a vários ribossomos.

RNAr (RNA Ribossômico)

• Fabricado a partir do DNA de uma região específica de um cromossomo (região organizadora do nucléolo), associa-se a proteínas especiais para formar os ribossomos, onde ocorre a síntese de proteínas.

RNAt (RNA Transportador)

• São moléculas relativamente pequenas, que se dobram sobre si mesmas assumindo a forma de uma letra L. Uma das pontas desse L liga-se a um aminoácido específico; na outra ponta do L existe uma trinca de bases chamada anticódon, por meio da qual o RNAt se liga ao RNAm.

A sequência de bases nitrogenadas do RNAm determina os tipos de aminoácidos e a ordem que eles devem ser unidos para constituir a proteína.

Duplicação do DNA: O Processo de Replicação Semiconservativa

• Ocorre no núcleo.
• A molécula de DNA é constituída por 2 cadeias polinucleotídicas unidas por pontes de hidrogênio entre suas bases nitrogenadas.
• A primeira etapa no processo de duplicação do DNA é o rompimento das pontes de hidrogênio e a separação das 2 cadeias.
• Cada cadeia antiga serve, então, de modelo para a construção de uma cadeia nova, determinando a ordem em que devem ser colocados os nucleotídeos sobre ela.
• Os nucleotídeos ordenados sobre cada cadeia-modelo são unidos entre si para formar nova cadeia complementar à antiga. Ao final do processo, são produzidas 2 moléculas de DNA idênticas, cada uma delas constituída por uma cadeia da molécula original e por uma cadeia recém-formada.
• Os nucleotídeos são unidos pela enzima DNA polimerase.

Transcrição Gênica: Síntese de RNA a partir do DNA

• Ocorre no núcleo.
• A molécula de DNA é constituída por 2 cadeias polinucleotídicas unidas por bases nitrogenadas.
• O rompimento das pontes de hidrogênio e a separação das 2 cadeias da molécula de DNA constituem a primeira etapa no processo de síntese do RNA.
• Apenas uma das cadeias do DNA serve de modelo para a constituição do RNA, determinando a ordem em que devem ser colocados os ribonucleotídeos. A outra cadeia do DNA fica inativa no processo.
• Os ribonucleotídeos ordenados sobre a cadeia-modelo são unidos entre si, formando uma molécula de RNA complementar à cadeia-modelo do DNA. Ao final do processo, o RNA se separa da cadeia de DNA e esta volta a se unir à sua parceira, reconstituindo a dupla-hélice.