Bases Biológicas do Comportamento - Sebenta PDF

SEBENTA BASES BIOLÓGICAS DO COMPORTAMENTO MARISA FREITAS GLOSSÁRIO 1º Lei de Mendel – Durante a meiose os alelos de cada par separam-se recebendo cada gâmeta um dos alelos Alelo - forma alternativa de uma determinada sequência (no exemplo existem dois a...

SEBENTA BASES BIOLÓGICAS DO COMPORTAMENTO MARISA FREITAS GLOSSÁRIO 1º Lei de Mendel – Durante a meiose os alelos de cada par separam-se recebendo cada gâmeta um dos alelos Alelo - forma alternativa de uma determinada sequência (no exemplo existem dois alelos diferentes, representados pela cor vermelha e azul); denominam-se também de alelos cada uma das versões da mesma sequência localizadas no par de homólogos. Os alelos surgem devido a mutações, ou seja, mudanças na sequência de DNA de um gene. Cada indivíduo tem dois alelos para cada gene, ou seja, para cada locus de autossomas: um herdado do pai e outro da mãe. Os alelos podem ser:  Dominantes: Um alelo dominante "mascara" o efeito de um alelo recessivo. Ou seja, se um indivíduo tiver um alelo dominante e um recessivo para um gene, o traço determinado pelo alelo dominante será expresso.  Recessivos: Para que um traço recessivo se manifeste, o indivíduo precisa ter dois alelos recessivos para esse gene (um de cada progenitor). Os alelos podem determinar uma vasta gama de características físicas e biológicas, como a cor dos olhos, tipo de cabelo, altura, resistência a certas doenças, entre outros. Por exemplo, o gene responsável pela cor dos olhos tem alelos para olhos castanhos, azuis ou verdes, sendo que o alelo para olhos castanhos é dominante sobre o alelo para olhos azuis ou verdes. Se uma pessoa herdar um alelo para olhos castanhos e um para olhos azuis, ela terá olhos castanhos. Codão – Sequência de 3 bases consecutivas que codificam para um aminoácido. Existem aminoácidos que são codificados por mais do que um codão. Existem também “codões stop” que determinam a paragem da síntese Codão stop - Um códão stop é uma sequência de três nucleotídeos no DNA ou RNA que sinaliza o fim da tradução de uma proteína. Quando o ribossoma, durante a tradução, encontra um codão stop, ele entende que a proteína foi sintetizada por completo e deve ser liberada. O codão stop não codifica um aminoácido, mas instrui o sistema de tradução a parar a adição de novos aminoácidos à cadeia polipeptídica. Existem três tipos principais de codões stop, que são encontrados no RNA mensageiro (mRNA): UAA (uracila-adenina-adenina); UAG (uracila-adenina-guanina); UGA (uracila-guanina-adenina) – não codificam nenhuma proteína Congénito – é aquilo que nasce connosco Marisa Freitas 2 Deleção e inserção de bases: se alterarem o agrupamento dos codões (grelha de leitura do mRNA) originam grandes alterações na proteína, que, geralmente, perde a função. - Sequência sense: sequência do DNA correspondente à do mRNA que vai ser traduzido. A sequência dos codões corresponde à sequência dos aminoácidos da proteína. Efeito dominante negativo: presença de heterozigotia para uma variante a qual codifica uma proteína mutada com perda de função (truncada ou com substituição de aminoácidos) que vai ligar se à proteína normal codificada pelo alelo normal inibindo-a (resultando em menos de 50% da função normal) Enzimas de restrição – São responsáveis por cortar o DNA através do reconhecimento de sequências específicas Exões – Região génica codificadora. Regiões do gene que são transcritas Expressividade – é a intensidade que uma mutação se expressa. Diferenças quantitativas na expressão de um gene. A expressão de uma situação pode ser muito ou pouco acentuada, indo de grave a fruste (quando a expressão é muito discreta e se torna difícil de distinguir da expressão normal) Familiar – não tem que ter uma base genética; algo que se mantém nas famílias, mas não tem que ter uma relação com uma base genética, pode estar relacionado com os hábitos familiares, causa ambientais Fenótipo – Expressão de um determinado genótipo. Características físicas, bioquímicas e fisiológicas observadas num indivíduo resultantes da interação do meio ambiente com os genes Fenocópia – Quando um fenótipo mimetiza a expressão de um genótipo por fatores ambientais Genótipo homozigótico para o alelo normal (saudável) – 2 alelos normais; 100% de proteína normal Genótipo heterozigótico (saudável) – 1 alelo normal e 1 alelo mutado; 50% de proteína normal Genótipo homozigótico para o alelo mutado (doente) – 2 alelos mutados; 0% de proteína normal Genético – pode ser hereditário ou não Hereditário – é sempre genético e tem que ser familiar obrigatoriamente Genótipo – Combinação de alelos de um determinado locus. É a constituição genética de um indivíduo no que diz respeito aos alelos de um locus. Para cada locus dos autossomas, o Marisa Freitas 3 indivíduo pode ser homozigoto se os dois alelos, materno e paterno forem idênticos, ou heterozigoto se os alelos forem diferentes Genótipo constitucional ou germinal – é a informação genética que está presente no ovo/zigoto. Encontra-se em todas as células do organismo, exceto aquelas que tenham sofrido mutação. Este genótipo é transmitido, de forma hereditária, através dos gâmetas Grelha de leitura – Ordem dos codões num gene Haploinsuficiência: quando na presença de heterozigotia para uma variante com perda de função a síntese de apenas 50% de proteína normal (codificada pelo alelo normal) não é suficiente, resultando em doença Heterogeneidade genética: existência de diferentes causas genéticas (cromossómica, monogénica, multifatorial) para o mesmo tipo de fenótipo Heterogeneidade de locus: variantes em genes diferentes podem originar a mesma síndroma (é um subtipo de heterogeneidade genética); de acordo com o gene e o tipo de variante, o padrão de transmissão pode ser autossómico dominante ou recessivo ou ligado ao cromossoma X– em cada doente (cada família) o gene envolvido pode ser diferente Heterogeneidade alélica: diferentes variantes no mesmo gene podem associar-se à mesma patologia- em cada novo doente, a variante pode ser diferente (embora o gene envolvido seja o mesmo, num doente pode ser uma variante nonsense num exão e noutro doente ser uma variante missense noutro exão). É frequente nas doenças recessivas e nas dominantes por haploinsuficiência (qualquer variante que dê perda de função pode originar esses mecanismos) Heterozigotia – Quando dois alelos diferentes (Aa) ocorrem num determinado locus de um par de cromossomas homólogos Hemizigotia – Num par de cromossomas um locus só tem um alelo, ou seja, só um dos cromossomas é que tem aquele gene, não havendo gene correspondente no outro cromossoma. O mais comum é o par de cromossomas XY em que os alelos do cromossoma X que, no caso das mulheres têm correspondência, se encontram sem correspondência no cromossoma Y. Isto também pode ocorrer por deleções Homozigotia – Quando dois alelos idênticos (aa ou AA) ocorrem num determinado locus de um par de cromossomas homólogos Intrões – Regiões génicas não codificadoras Lionização – Quando um dos cromossomas X da mulher é inativado para regular a dosagem génica em comparação com o homem. Ocorre ao acaso em cada célula e todas as células- filhas vão manter inativas aquele cromossoma. De uma maneira geral, a mulher vai ter 50% de células da mãe desativadas e 50% das do pai. Ocorre por volta do 16º dia de vida do embrião e é um mecanismo de dosagem génica Locus (plural, loci): determinada posição num cromossoma, onde se encontra uma sequência específica, codificante ou não Marisa Freitas 4 Variante genética somática ou adquirida – informação genética do locus de uma célula somática, diferente do que foi herdado. Resulta de mutação adquirida. Transmite-se às células-filhas, através da mitose. A grande maioria dos cancros ocorre por acumulação de várias mutações somáticas numa célula Variante funcional: interfere qualitativa ou quantitativamente com a expressão génica, pode ou não ser patogénica Variante letal genética: que não é transmitida, porque o doente morre antes de procriar ou porque induz esterilidade Variante com ganho de função: a proteína mutada tem uma função aumentada Variante com perda de função: ou não se sintetiza proteína ou a proteína perde completa ou parcialmente a sua função Penetrância – Frequência da expressão de um alelo mutado numa população de indivíduos com a doença. Ou seja, em quantos caso de pessoas com a mutação é que se verificam sintomas. A penetrância pode ser influenciada pela presença de outros genes e por fatores ambientais. Pode, por isso, variar entre diversas famílias o Penetrância completa – em 100% dos casos verificam-se sintomas o Penetrância incompleta – só em alguns casos é que se verificam sintomas o Penetrância penetrante – em nenhum caso se verificam sintomas o Penetrância tardia – reduz a seleção natural conduzindo a um aumento da frequência da doença na população o Penetrância precoce – quando conduz à morte antes da puberdade ou inibe ou dificulta a reprodução, reduz a frequência do alelo mutado na população Proteoma – todas as proteínas Polimerização – União de moléculas iguais para formar uma só molécula Variante sinónima: substituição de uma base por outra na região codificante do gene, de modo que o novo codão codifica o mesmo aminoácido. A proteína mantém quase sempre a sua função. Variante missense: substituição de uma base por outra na região codificante do gene, de modo que o novo codão codifica um aminoácido diferente. A proteína fica diferente (alteração qualitativa) e pode manter a sua função, perder a função ou mesmo aumentar a sua função ou adquirir uma nova. O indivíduo pode sair beneficiado ou doente Variante nonsense: substituição de uma base por outra na região codificante do gene, de modo que o novo codão codifica um codão stop. A proteína fica mais curta/truncada Marisa Freitas 5 (alteração qualitativa) e perde a sua função, geralmente. Dá origem a patologia. Variante de splicing: variante num local de splicing. Interfere com o processamento do mRNA. Induz grandes alterações na proteína e, geralmente, dá perda de função da proteína. Sequência antisense: sequência do DNA da cadeia complementar à sense. Esta cadeia serve de molde para a síntese do mRNA, por complementaridade. Sujeito sem risco específico – quando 2 pessoas são saudáveis e têm um filho, a probabilidade de ser doente é a mesma que o resto da população Marisa Freitas 6  Estrutura da célula eucariota: compartimentos celulares e tráfego intracelular Organelos intracelulares- ocupam cerca de metade do volume celular total da celular Citoplasma: espaço entre o núcleo e a membrana da célula. No seu interior está o hialoplasma (fluido composto por água e outras substâncias. Lá, flutuam os - armazenamento o material genético RE Rugoso (RER): Possui ribossomas na sob a formula de moléculas de DNA sua superfície - regula o crescimento, a divisão - função: síntese de proteínas que serão celular e a produção de proteínas secretadas ou enviadas para outros - função: divisão celular: onde ocorre organelos e para o exterior da célula Retículo a síntese/transcrição do DNA para RE Liso (REL): Não possui ribossomas Núcleo Endoplasmát RNA - função: síntese de lipídios, metabolismo de ico (RE) - é o administrador da célula: tudo o carboidratos e degrada compostos tóxicos que ocorre na célula tem origem no núcleo Nucleolo: local da biossíntese dos ribossomas - função: produção de energia, na - rede de filamentos proteicos que dá forma, forma de ATP (adenosina trifosfato), suporte e movimentação à célula através da respiração celular e usado - facilita o transporte intracelular de para as reações celulares vesículas e organelas - processos como a regulação do - responsável pela plasticidade e flexibilidade ciclo celular e morte celular da célula Mitocôndri programada (apoptose) Citoesquelet as - Possuem DNA mitocondrial, RNA e o ribossomas próprios, tendo capacidade de automultiplicar-se - fazem a transcrição de DNA - contêm enzimas que quebram - são sacos intracelulares que contêm substâncias tóxicas como peróxido de enzimas digestivas que degradam: organelos hidrogênio (H₂O₂) e participam no intracelulares não funcionais (autofagia), metabolismo de lipídios (convertem resíduos celulares, partículas estranhas gordura em glicose) através das (como vírus e bactérias por fagocitose) e reações oxidativas partículas incorporadas do exterior da célula - Organelos citoplasmáticos limitados por endocitose e depois conduzido aos Peroxisso por uma membrana, sem genoma Lisossomas lisossomas mas próprio e sem ribossomas - A sua função é proteger a célula contra altas concentrações de oxigénio Marisa Freitas 7  - função: síntese de proteínas pela união de aminoácidos (tradução do RNA mensageiro) da membrana e dos organelos - camada bilipídica (cabeça hidrofílica e duas - podem estar livres no citoplasma ou caudas hidrofóbicas), constituída por aderidos ao retículo endoplasmático fosfolípidos e proteínas, com permeabilidade rugoso (onde sintetizam as proteínas) seletiva - proteger o ambiente intracelular Ribossoma Membrana - regular a entrada e saída de substâncias s Plasmática (como iões, nutrientes e resíduos) - participa na comunicação celular - proteção e identificação da célula - modelo que representa a sua estrutura é denominado de mosaico fluido - função: síntese de proteínas; O citoplasma é uma substância viscosa e produção de lisossomas; armazenar gelatinosa que preenche o interior das proteínas vindas dos retículo células e é responsável por suportar os Aparelho endoplasmático Citoplasma organelos e as moléculas necessárias de Golgi - situa-se perto do núcleo da célula para o funcionamento celular. Ele fica entre a membrana plasmática (a camada que envolve a célula) e o núcleo Componentes da membrana: Tipos de transporte membranar: O transporte passivo/difusão passiva: - processo pelo qual substâncias se movem através da membrana plasmática de uma O transporte ativo: célula sem a necessidade de energia celular (ATP) - ocorre a favor de um gradiente de concentração (sem gasto energético) Difusão simples Difusão facilitada Osmose processo pelo qual as células movem as moléculas pequenas ou envolve a movimentação de envolve o movimento substâncias contra seu apolares (sem carga elétrica) substâncias através da de água através de gradiente de através diretamente a membrana plasmática com o uma membrana concentração, utilizando membrana plasmática, sem a auxílio de proteínas semipermeável, de uma energia na forma de ATP ajuda de proteínas ou outras transportadoras chamadas região de menor estruturas (natureza lipofílica) permeases, mas sem gasto concentração de Os peptídeos estão de energia (natureza soluto (hipotónica) diretamente envolvidos no - Para que aconteça, duas hidrofílica) para uma região de processo de transporte condições fundamentais maior concentração celular, especialmente no devem existir: a membrana de soluto contexto de transporte celular deve ser permeável à (hipertónica) até se ativo, sinalização celular e substância que será Ex: hormonas hidrossoluveis atingir o equilíbrio do transporte de substâncias Marisa Freitas 8 transportada e deve haver (insulina, glucagon e meio (isotónico) através das membranas diferenças de concentração adrenalina) celulares dessa substância entre a feito com o auxílio de célula e o ambiente externo. proteínas Ex: iões sódio, potássio, transportadoras: ferro, hidrogênio, cálcio e ex: Hormonas lipossoluveis aquaporinas alguns tipos de açúcares e (esteroides (testosterona, de aminoácidos estrógeno, cortisol) e as hormonas da tireoide (T3 e T4) Transporte em quantidade A endocitose - processo celular pelo qual a célula engole substâncias do ambiente extracelular, formando uma vesícula (por invaginação) que é internalizada e se desprende e leva a molécula para o meio intracelular: a) fagocitose é um tipo de endocitose realizada por células especializadas, como os macrófagos e neutrófilos, que capturam e digerem partículas grandes, como bactérias, fungos ou restos celulares. Absorção de partículas insolúveis. b) pinocitose é um tipo de endocitose em que a célula captura líquidos e moléculas solúveis de seu ambiente extracelular A exocitose consiste na secreção de produtos para o exterior da célula por meio da fusão das vesículas formadas no interior da célula com a membrana plasmática. Quando a vesícula entra em contato com a membrana plasmática, as moléculas lipídicas, com o auxílio de proteínas específicas, são rearranjadas e a vesícula passa a fazer parte da membrana, eliminando seus produtos para o meio extracelular. O que é uma molécula? Átomo: unidade básica da matéria, que pode ser dividido em partículas subatômicas menores, como protões, neutrões e eletrões. Os átomos associam-se, formando moléculas unitárias, que por sua vez se associam e formam macromoléculas. Molécula: - pequeno agregado de átomos (que não se encontram livres) ligados entre si e que se encontra firmemente mantido - pode ser representado através de uma fórmula química (ex: O²; H₂O) Macromolécula: - formadas por um grande conjunto de átomos (moléculas pequenas que se ligam umas às outras) Marisa Freitas 9 - constituídas por monómeros, formando polímeros (compostos por unidades repetitivas: monômeros) Ligações químicas:  Iónicas (entre iões) - ligação química baseada na atração eletrostática entre dois iões carregados com cargas opostas  Covalentes (entre átomos) - ligação química caracterizada pela partilha de um ou mais pares de eletrões entre átomos, causando uma atração mútua entre eles, que mantêm a molécula resultante unida  Por pontes de hidrogénio (entre moléculas) - ligação química formada entre um átomo eletronegativo e um átomo de hidrogénio ligado a outro átomo eletronegativo BIOMOLÉCULAS - são moléculas presentes nos organismos vivos, constituindo elemento fundamentais que suportam processos biológicos - moléculas essenciais para a estrutura e funcionamento dos organismos vivos compostas por apenas 6 elementos dos 92 disponíveis: carbono (C), hidrogénio (H), oxigénio (O), azoto (N), fósforo (P) e enxofre (S) - O carbono constitui o esqueleto fundamental das biomoléculas devido à sua capacidade de constituir cadeias mais ou menos longas, lineares, ramificadas ou até cíclicas Biomoléculas mais abundantes na natureza: Monossacarídeos: Funções: - frutose, glicose - fonte de energia Glúcidos - reserva de energia Dissacarídeos: (glícidos, - estrutura - lactose, sacarose açucares ou - matéria prima para a biossíntese de outras biomoléculas hidratos de - fornece energia à célula. Polissacarídeos carbono) Compostos ternários: constituídos por carbono, hidrogénio e oxigénio Substâncias apolares insolúveis em água: Podem ser: Funções: 1. Glicerídeos: mono, di e triglicéridos. A principal - reserva de energia função dos triglicéridos é a reserva de energia - combustível celular 2. Carotenóides Lípidos - componente estrutural das membranas biológicas 3. Fosfolípidos: Desempenham importante função na (gorduras) - isolamento e proteção de órgãos estrutura e função das membranas biológicas 4. Esteroides: lípidos simples. O colesterol é um exemplo de um esteroide importante na estrutura das Formam a camada bilipidica da membrana extracelular membranas biológicas As mais complexas moléculas biológicas: Enzimas: Funções: - são proteínas com função de biocatalisador, aceleram a - transporte de pequenas moléculas velocidade das transformações bioquímicas de modo - crescimento determinante - defesa - praticamente todas as reações que caracterizam o - catálise de reações dentro de cada organelo metabolismo celular são catalisadas por enzimas Proteínas - estrutura - têm a capacidade de acelerar a velocidade de uma reação - marcadores de superficíe sem, no entanto, participarem nela como reagente ou produto Molécula unitária: aminoácidos - existem 20. As proteínas - são unidades funcionais do metabolismo celular são formadas durante o processo de síntese de proteínas - Se as enzimas são constituídas por outros co-fatores não (tradução) nos ribossomas proteicos chamam se haloenzimas Podem apresentar estrutura primária, secundária, terciária ou quaternária Ácidos - Estão nos núcleos das células, mas também fora deles Molécula unitária: nucleótido que é constituído por: nucleicos - Desempenham funções informativas -uma molécula de ácido fosfórico, Marisa Freitas 10  - Função de transmitir toda a informação genética -uma pentose - Controlam o fluxo de informação genética de uma geração -uma base azotada ou nucleótido para outra Bases azotadas ou nucleótidos: adenina, timina, citosina, guanina e uracilo (A T C G U) (DNA e RNA) Dois tipos principais de ácidos nucleicos: -ácido desoxirribonucleico (DNA – fita dupla) e-ácido ribonucleico (RNA – Fita simples). CONSTITUIÇÃO DO GENOMA HUMANO O mesmo genoma mas células diferentes Quase todas as células de um indivíduo têm o mesmo conjunto de genes no genoma. Porém, têm diferentes perfis de expressão génica, ou seja, nem todas expressam os mesmos genes, nem todos esses genes estão ativos em todas as células. A ativação e desativação seletiva de genes específicos resultam em perfis únicos de expressão génica para cada tipo celular. Todas as células têm todos os genes. Porém, a transcrição de um gene só pode ocorrer nas células que expressem todos os fatores de transcrição necessários à ativação da sua região reguladora. Assim, por exemplo, nas células pancreáticas há fatores de transcrição ubiquitários (presentes em todas as células) e fatores de transcrição específicos das células pancreáticas produtoras de insulina. Só as células pancreáticas possuem todos os fatores de transcrição necessários à produção de insulina. Componentes básicos - genes, cromossomas e DNA O Genoma/Genótipo Humano é constituído por: - conjunto completo de material genético contido nas células do corpo humano, organizado em moléculas de DNA - representa a totalidade de DNA de um indivíduo organizado em 22 pares de cromossomas autossómicos, mais os cromossomas sexuais (X;Y) - logo, 23 pares de cromossomas - que estão Marisa Freitas 11 contidos nos núcleos de todas as células (genoma nuclear) e numa pequena molécula de DNA circular encontrada dentro das mitocôndrias individuais (genoma mitocondrial; citoplasmático) - a maior parte do DNA nuclear é não codificante e a maior parte do DNA mitocondrial é codificante. Cromossomas: - veículos de informação genética - estruturas com aparência linear que comportam os genes - formados por 2 braços (um p e um q ligados pelo centrómero – onde os microtúbulos agarram, por intermédio dos cinetocoros de forma a transportar para os polos) - nos seres humanos são diploides (2n), isto é, a maior parte de seus cromossomas vêm em conjuntos combinados conhecidos como pares homólogos. Assim, os 46 cromossomas de uma célula humana são organizados em 23 pares, e os dois membros de cada par são considerados homólogos entre si (com a leve exceção dos cromossomos X e Y que são haploides – 1n) - podem ser autossomas (22) ou heterossomas (1 - cromossoma sexual x ou y) - os dois cromossomas de um par de homólogos são muito semelhantes entre si e têm o mesmo tamanho e forma. O mais importante, eles carregam o mesmo tipo de informação genética: isto é, têm os mesmos genes nos mesmos locais. No entanto, não necessariamente têm as mesmas versões de genes. Ex: Como um exemplo real, vamos considerar um gene no cromossomo 9, o qual determina o tipo sanguíneo (A, B, AB ou O). É possível que uma pessoa tenha duas cópias idênticas de um gene, uma em cada cromossomo homólogo — por exemplo, você pode ter uma dose dupla da versão do gene para o tipo A. Por outro lado, você pode ter duas versões diferentes do gene em seus dois cromossomos homólogos, tais como um para tipo A e outro para o tipo B (resultando em sangue AB) - são classificados em função do seu tamanho e posição do centrómero:  Metacêntricos: Posição do centrómero mediana; O centrómero é uma região braços iguais especializada do cromossomo que desempenha um papel crucial na divisão  Submetracêntricos: centrómero um pouco celular. Ele é o ponto de união entre as deslocado do centro comparativamente aos duas cromátides irmãs de um metacêntricos cromossomo duplicado. Durante a divisão  Acrocêntrico: centrómero está próximo a uma celular, o centrômero facilita a separação adequada dos cromossomos, garantindo das pontas que cada célula filha receba o número  Telocêntricos: centrómero ocupa a posição correto de cromossomos. terminal (não fazem parte do genoma humano. As duas cópias de um cromossoma são Gene: - localizados dentro dos cromossomas, são uma unidade básica de hereditariedade - tem uma sequência nucleótida própria, que varia de gene para gene - segmento/sequência específica de DNA (ou RNA, em alguns casos) que contém as informações necessárias para a produção de proteínas ou para a regulação de processos celulares - contém informações para características ou funções específicas~ Marisa Freitas 12 Há milhares de genes que codificam RNAs com importantes funções biológicas, muitos deles com funções de regulação da expressão génica: - tRNA: tradução - rRNA: síntese proteica - sn e snoRNAs: maturação do mRNA - miRNA: inibição da tradução, ligam-se ao mRNA Molécula de DNA A molécula de DNA:  longa hélice dupla enrolada em si mesma, semelhante a uma escada em caracol  duas fitas, compostas por moléculas de carboidratos (desoxirribose) e moléculas de fosfatos  unem-se devido ao emparelhamento de quatro moléculas denominadas bases, as quais formam os degraus da escada. O DNA (ácido desoxirribonucleico): - material genético da célula contido nos cromossomas - encontra-se no núcleo e na mitocôndria da célula - contém 23 pares de cromossomas, exceto para algumas células (por exemplo, espermatozoides, óvulos e glóbulos vermelhos) - cada par de bases é ligado por uma ponte de hidrogênio - um gene consiste de uma sequência de bases - as sequências de três bases codificam um aminoácido (os aminoácidos são as unidades de construção das proteínas) ou outras informações. Marisa Freitas 13  Como é que a cadeia de DNA se replica sem erros? E como se traduz em proteínas? Replicação, Transcrição e Tradução do DNA Marisa Freitas 14  1. Processo de replicação do DNA O processo de replicação: - processo pelo qual a molécula copia o seu DNA e se duplica antes da divisão celular (duplicação do genoma), assegurando a conservação e transmissão do seu património genético ao longo de gerações - é, semiconservativa, pois conforme as duas cadeias de DNA se desconectam, cada uma serve de modelo para a síntese de uma complementar nova. Isso resulta em duas moléculas de DNA com uma fita original e uma nova - O processo de replicação ocorre nos dois sentidos da fita de DNA ETAPAS: 1º Desenrolamento da dupla hélice - separação das duas fitas que formam a molécula de DNA, pela ação da enzima helicase por quebra das pontes de hidrogénio. Isso ocorre em pontos em que existem sequências específicas de nucleotídeos, denominados origens de replicação. As enzimas que atuam nesse processo identificam-nos e ligam-se ao DNA, formando as chamadas “bolhas” de replicação. Para aliviar a tensão de torção das cadeias durante o seu desenrolar, a topoisomerase vai associar-se com a cadeia dupla. 2º - Formação da forquilha de replicação - as helicases movem-se sobre as fitas de DNA, separando as cadeias (contínua e descontínua). À medida que a hélice é desenrolada as cadeias separam-se e formam uma estrutura de Y e são chamadas de forquilha de replicação. Ambas servem como modelo de novas fitas. Dois tipos de replicação – são antiparalelas: Contínua: na cadeia avançada na qual o sentido 5´- 3´coincide com a direção de crescimento da cadeia filha sintetizada de novo Marisa Freitas 15 Descontínua – na cadeia atrasada em que o sentido 3’ – 5’ é contrário à direção de crescimento da cadeia filha em formação Primerização: Antes do início da síntese da nova fita de DNA, são adicionados em cada fita pequenos bocados de RNA chamados primers. Esses primers são necessários para que a DNA polimerase inicie a síntese. Para evitar que as cadeias se liguem novamente, as chamadas proteínas ligantes ao DNA de cadeia simples (SSB) ligam-se às cadeias simples, no entanto, elas fazem-no de forma a deixar as bases livres para a associação dos nucleotídeos. 3º - Síntese de Novas Fitas de DNA: a enzima DNA polimerase adiciona nucleótidos à nova fita de DNA, seguindo a regra da complementaridade de bases. A síntese ocorre de 5’ para 3’, o que significa que as fitas são alongadas a partir do primer em direção ao final da cadeia. À medida que essas associações ocorrem e a nova cadeia, denominada cadeia complementar, é sintetizada, essas proteínas desprendem-se do DNA. É importante lembrar que, nas moléculas de DNA, as bases nitrogenadas ligam-se da seguinte maneira: Timina (T) – Adenina (A) Marisa Freitas 16 Devido à estrutura do DNA, os nucleotídeos só poderão ser adicionados na extremidade 3' do primer ou da fita de DNA que está a ser sintetizada. Assim, a nova fita poderá ser aumentada apenas no sentido do lado do carbono da pentose ligado ao fosfato (carbono 5') em direção ao carbono 3' da pentose (5'→3'). 4º Fragmentos de Okazaki - O DNA polimerase não se consegue ligar e realizar a sua função pois a abertura da forquilha de replicação ocorre em sentido contrário à da replicação. Para resolver o problema, a célula faz cópia da cadeia que está orientada de 3’3’) e separa mais comprimento da dupla hélice da molécula de DNA. Os fragmentos resultantes desta replicação descontínua são chamados de Fragmentos de Okazaki. Assim, embora a cadeia atrasada esteja a crescer no sentido 3’->5’, na verdade os fragmentos de Okazaki estão a ser sintetizados de 5’