Bioquímica | Ácidos Nucleicos e Síntese Protéica

outubro 17, 2018

Os polinucleotídeos são a base da nossa própria existência, pois contêm as informações necessárias para a constituição dos organismos. Todas as características que compõem os seres são resultado da interpretação das informações contidas no código genético.

Antes de entendermos como as informações contidas nos ácidos nucleicos são interpretadas, precisamos saber como essas moléculas são estruturadas, do que elas são feitas. Pensando nisso, vamos falar sobre os nucleotídeos.

Nucleoside & Nucleotide
Figura 1 - Representação de um nucleotídeo.
(Fonte: https://bit.ly/2J68vG4).

Todo nucleotídeo é composto por três partes, sendo genericamente denominadas como: Ácido Fosfórico, Pentose e Base Nitrogenada. O ácidos fosfórico está presente em todos os nucleotídeos, sejam eles provenientes de um DNA ou RNA. A pentose e as bases nitrogenadas mudam à depender do tipo de ácido nucleico.

Em RNA (ácido ribonucleico) temos a Ribose como pentose, enquanto em um DNA (ácido desoxiribonucleico) temo a Desoxirribose. Outra diferença observada entre DNA e RNA está nos tipos de bases nitrogenadas que estas possuem. O DNA é detentor de A (adenina), T (timina), C (citosina) e G (guanina), enquanto o RNA é formado por A, T C e U (uracila), ou seja, DNA não possui uracila e RNA não possui timina.

Uma última diferença entre essas moléculas está presente na sua estrutura básica. O RNA é formado por um única fileira de nucleotídeos e, por isso, é denominado como fita simples. O DNA possui uma dupla fileiras de nucleotídeos que são complementares entre si, sendo assim denominados como dupla hélice (Figura 2).

As fitas que compõem um DNA se posicionam em sentidos opostos. Quando os nucleotídeos são ligadas uns aos outros, em uma das extremidades o carbono 3 da pentose fica livre, enquanto na outra extremidade, teremos o carbono 5, formando assim, as extremidades 3’ e 5’ do DNA.

A união dos nucleotídeos para formar uma fita de RNA ou de DNA ocorre por meio de uma ligação do tipo fosfodiéster que se dá entre o fosfato de um nucleotídeo e a pentose de outro (Figura 2).


Figura 2 - Estrutura básica do RNA e do DNA.
(Fonte: Life - The Science of Biology).

A complementariedade de bases entre a primeira e a segunda fitas de DNA obedece padrões específicos. Uma A sempre se ligará à uma T na fita oposta, enquanto o mesmo ocorre entre uma C e uma G. Pontes de hidrogênio (Figura 2) mantêm as duas fitas do DNA unidas, propiciando assim, sua estrutura em dupla hélice. Entre a A e a T são formadas duas pontes de hidrogênio (A=T), enquanto entre a C e a G são formadas três (C=G).

Essa diferença entre as quantidades de pontes de hidrogênio se dão como consequência do formato das bases nitrogenadas, que podem ser classificadas como pirimídicas ou púricas (Figura 3). A bases A e G são púricas, enquanto as bases C, T e U são pirimídicas.


Figura 3 - Bases pirimídicas e púricas.
(Fonte: Life - The Science of Biology).

A sequência de bases nitrogenadas de uma fita de nucleotídeos é o que irá definir o código genético. Código este considerado degenerado. Isso ocorre pelo seguinte, os quatro tipos de bases existentes quando combinadas três à três, formam 64 resultados possíveis, o que representa um número bem superior ao total de aminoácidos utilizados para a produção de proteínas (20 tipos). Para entendermos melhor essa relação, vamos dedicar um pouco de tempo ao estudo da autoduplicação e transcrição do DNA.

Autoduplicação do DNA

A replicação do DNA nada mais é do que um processo para se confeccionar cópias da molécula. Esse processo antecede a ocorrência de uma divisão celular, seja ela mitose ou meiose, sendo fundamental para se manter o padrão genético de uma célula que se multiplique ou para a perpetuação da espécie durante o processo reprodutivo.


Figura 4 - Replicação do DNA. 
(Fonte: Life - The Science of Biology).

Para que a replicação do DNA ocorra, se faz necessária a participação de uma enzima, a DNA-polimerase. Se forma simplificada, essa enzima trabalha produzindo novas fitas de DNA, uma nova fita complementar à primeira, e outra complementar à segunda.

Nesse processo, a enzima DNA-polimerase lê a sequência da fita “mãe”, produzindo uma nova fita. O sentido de leitura realizada pela enzima ocorre da extremidade 3’ para a 5’. Para tal, as fitas do DNA precisam ser afastadas, o que será realizado através do rompimento das pontes de hidrogênio. Quem realiza isso é uma outra enzima, a helicase.


Figura 5 - Fragmentos de Okazaki.
(Fonte: Life - The Science of Biology).

Tendo em vista que a enzima trabalha apenas no sentido 3’-->5’, uma dificuldade se apresenta. A segunda fita, complementar a primeira, está posicionada no sentido inverso, ou seja, 5’-->3’ e, desta forma, uma estratégia diferente é utilizada para realizar a leitura da sequência de bases.

A DNA-polimerase continua trabalhando no sentido 3’-->5’, mesmo na segunda fita que possui sentido inverso. Para tal, a enzima irá trabalhar em etapas, produzindo pequenos fragmentos por vez, os fragmentos de Okazaki (Figura 5).


Figura 6 - Desenrolar da replicação do DNA.
(Fonte: Life - The Science of Biology).

A produção da nova fita, complementar à primeira, ocorre de forma contínua, pois está no sentido 3’-->5’, enquanto a segunda se utiliza dos fragmentos de Okazaki. No segundo caso, primers são utilizados, trechos de RNA complementar que marcam o início de um novo trecho de leitura. Ao londo da segunda fita, vários primers serão utilizados, formando assim, vários fragmentos de Okazaki que se unem aos fragmentos produzidos anteriormente após a remoção do primer (Figura 6). Ao término da leitura, teremos duas moléculas de DNA, cada uma delas mantendo consigo uma fita antiga e outra nova, caracterizando assim, um processo semiconservativo (Figura 7).


Figura 7 - Replicação semiconservativa.
(Fonte: Life - The Science of Biology).

Na figura 7, podemos observar o processo semiconservativo. As fitas em vermelho representam àquelas recém produzidas, enquanto as azuis representam as fitas da molécula original, a que iniciou o processo.

Transcrição do DNA

O processo de transcrição do DNA objetiva a produção de moléculas de RNA, as moléculas que irão trabalhar em conjunto para que ocorra a produção de uma proteína. Para tal, três tipos de RNA serão produzidos:

mRNA (Mensageiro) - Contém a informação necessária para a produção da proteína.

tRNA (Transportador/Transferidor) - Transportará os aminoácidos que serão utilizados na produção da proteína.

rRNA (Ribossômico/Ribossomal) - Participará da formação dos Ribossomos que, por sua vez, permitirá o encontro do mRNA e do tRNA para que haja, de fato, a produção da proteína.

Para que a produção dos RNAs seja possível, é necessária a participação de uma enzima, a RNA-polimerase. Diferentemente da DNA-polimerase, que fará a leitura da molécula de DNA de uma extremidade à outra, a RNA-polimerase fará a leitura de apenas um trecho da molécula, um trecho que corresponde à uma região codificante (Figura 8).


Figura 8 - Transcrição realizada pela enzima RNA-polimerase.
(Fonte: Life - The Science of Biology).

Ao término do processo de transcrição, a molécula de DNA fica inalterada, tendo servido apenas de molde para a produção de uma molécula de RNA.

Tradução do RNA

O mRNA definirá a quantidade, a sequência e os tipos de aminoácidos que irão compor a proteína. Isso tudo graças ao código genético que ele conduz. A sequência de bases nitrogenadas dos nucleotídeos irá compor, três a três, os códons do mRNA. Isso mesmo! Cada trinca de bases é um códon e, cada códon, determina um tipo de aminoácidos.

Como dito anteriormente, a combinação das bases possibilita a formação de 64 tipos de códons, um número maior do que a quantidade existente de aminoácidos, o que define o código genético como sendo degenerado.

A existência de uma grande quantidade de códons nos traz uma outra informação. Existem aminoácidos que estão associados à um único códons, mas existem outros que estão associados à dois ou mais tipos de códons (Figura 9).


Figura 9 - Códons e os tipos de aminoácidos que determinam.
(Fonte: Life - The Science of Biology).

Para que o aminoácido correto seja utilizado durante a produção da proteína, se faz necessário um reconhecimento. Este será obtido por meio da complementariedade de bases do mRNA com o tRNA.
O tRNA também possui um sequência de bases, das quais, uma trinca de destaca por ser complementar ao códon do mRNA. Tal trinca é denominada de anticódon. Desta forma, se um mRNA possui, por exemplo, 100 códons, serão necessários 100 tRNAs, cada um com seu respectivo anticódon e aminoácido.


Figura 10 - Síntese proteica.
(Fonte: Life - The Science of Biology).

Deixando claro, cada tRNA possui um anticódon e traz consigo um aminoácido. A sequência do anticódon pareia com a do códon do mRNA e, assim, durante a produção da proteína, um códon após o outro receberá um tRNA respectivo que traz seu aminoácido. Os aminoácidos se unem ao longo do processo, formando ao final, uma proteína (Figura 10). Para que a produção da proteína ocorra de fato, é necessária a participação do ribossomo. Ele é quem permitirá o encontro entre o mRNA e o tRNA, possibilitando assim, a ligação códon-anticódon.

O ribossomo se desloca sobre o mRNA, realizando a tradução a partir da identificação do códon de iniciação (AUG). Após passar pelos códons, um à um, e receber os seus respectivos tRNAs, o ribossomo encontrará um códon de terminação (UAA, UAG e UGA), sequência que indicará o final do processo de tradução e, consequentemente, o término da produção da proteína.

Finalizo agora este artigo, é óbvio que muitos detalhes foram omitidos para facilitar a compreensão do leitor. Caso alguma dúvida ou curiosidade surja, não exite em deixar um comentário.

Um grande abraço e bons estudos.


Referências

ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 5ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.

Artigos Relacionados

0 comentários