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Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Biologia

Ensino Médio, 1ª SérieOs ácidos nucléicos e o código genético

1) Conceito:Os Ácidos Nucléicos são assim chamados pelo seu caráter ácido e por terem sido originalmente descobertos no núcleo das células, no séc. XIX. A partir da década de 1940 passaram a ser estudados, pois se descobriu que eles constituem os GENES e são responsáveis pelo armazenamento, na transmissão e no uso da informação genética.Existem dois tipos de Ácidos Nucléicos:

a) DNA (Ácido Desoxirribonucléico)b) RNA (Ácido Ribonucléico)2) Composição Química: são compostos por monômeros chamados nucleotídeos.Estrutura de um nucleotídeo: Fosfato

1 Ácido Fosfórico; 1 Pentose; 1 Base Nitrogenada.

AçúcarNucleosídeo não tem o fosfato.

BIOLOGIA, 1º Ano (Ensino Médio)Os ácidos nucléicos e o código genético

Nucleotídeo

P

Pentose

BaseBase nitrogenada

Estrutura molecular do

ácido fosfórico

O

Pentose (Desoxirribose)

Bases Nitrogenadas

Adenina CITOSINAGuanina TIMINA


P OH

OH

CH2

OH H

HH

H

O

C

C C

C

H HH

OH

H

N

C

NC

C

CN

N

C

NH

Adenina

Formação de um nucleotídeo (clique: animação)

O

Pentose (Ribose)

OH

Estrutura molecular do

fosfatoOH


H

H

C

CC

CN

CN

O

O H N

N

C C

NC

C N

C N

H

H

H

H

H

TIMINA ADENINA

PONTES DE HIDROGÊNIO

Formação das pontes de Hidrogênio entre Timina e Adenina:

O pareamento se dá unicamente entre a timina e a adenina por duas pontes de hidrogênio.

H


H

CC

CN

CN

O

N H N

H N

C C

N

C

CN

C N

H

H

N

H

H

N

CITOSINA GUANINA


Pontes de Hidrogênio entre a Citosina e a Guanina:

O pareamento se dá unicamente entre a Citosina e a Guanina por três pontes de hidrogênio.


ADENINA (A) GUANINA (G)

CITOSINA (C)

Púricas

Pirimídicas

URACILA (U)

( ) = Nitrogênio

( ) = Hidrogênio( ) = Carbono

( ) = Oxigênio

Classificação das bases nitrogenadas :

TIMINA (T)

Imagens : Sergeswi/Public Domain (A , B , C e D) / Kemikungen/Public Domain ( E ).


C

T

A

G

A

T

G

C

Fósforo pentoseBase nitrogenadaA

nim

aç

ão d

a fo

rmaç

ão

de

um

tre

cho

do

DN

A.

Imagem : USDA/ ud Federal Govt., USDA


Pentose (Desoxirribose)

HOCH2

OH H

H

O

C

C C

C

H HH

OH

Pentose (Ribose)

OH

DNA e RNA ... Qual a Diferença ?NO RNA Pentose do tipo RIBOSE.

NO DNA Pentose do tipo DESOXIRIBOSE.

Fórmula C5 H10 O4Fórmula C5 H10 O5

Fórmula C5 H10 O5

Fórmula C5 H10 O4

As bases nitrogenadas:são adenina , citosina,guanina e uracila.

As bases nitrogenadas:são adenina , citosina,guanina e timina.


DNA• É o meio material que armazena as informações biológicas, na forma

de código de “letras” A, T, C e G (iniciais das bases nitrogenadas),

constituintes dos nucleotídeos.

• A molécula de DNA é usada como molde para formação do RNA, mas isso só ocorre em alguns trechos da molécula de DNA que codifica uma proteína, chamados de gene. Neste caso, o RNA formado será o mensageiro que levará informação. A transcrição é a síntese de uma molécula de RNA formada a partir desse trecho do DNA.

• Esse processo só ocorre no núcleo da célula, assim como a duplicação do DNA que é denominada de REPLICAÇÃO.

• O RNA mensageiro formado contém a informação que determina a sequência de aminoácidos de uma proteína, sendo assim, direciona a síntese proteica. Corresponde a apenas 5% do total de RNA da célula e atua transportando a informação genética do núcleo da célula eucariótica ao citosol, onde ocorrerá a biossíntese protéica e é utilizado como molde nesta biossíntese.

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/acidos-nucleicos/acidos-nucleicos.php#ixzz1y3zE1DR9

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/acidos-nucleicos/acidos-nucleicos.php





• RNA ribossômico (RNAr): componente estrutural do ribossomo, corresponde a até 80% do total de RNA da célula; Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/acidos-nucleicos/acidos-nucleicos.php#ixzz1y3ud2hRA.

• RNA transportador (RNAt): transporta aminoácido até os ribossomos; é a menor molécula dos três tipos de RNA; está ligado de forma específica a cada um dos 20 aminoácidos encontrados nas proteínas; e corresponde a 15% do RNA total da célula;

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/acidos-nucleicos/acidos-nucleicos.php#ixzz1y3xk9Tpb

Transcrição

A molécula de DNA é usada como molde para formação do RNA, mas isso

só ocorre em alguns trechos da molécula de DNA que, na maioria das vezes,

codifica uma proteína, chamados de gene, pois há genes, que formarão

moléculas de RNAt ou RNAr, uma vez que só o RNAm contém a informação

que determina a sequência de aminoácidos de uma proteína.

COMO OCORRE A TRANSCRIÇÃO.

CLIQUE AQUI E ACOMPANHE A ANIMAÇÃO a seguir.





PROMOTOR FIM

FRAGMENTO DE UMA MOLÉCULA DE DNA

GENE é um trecho de DNA que na maioria das vezes codifica uma proteína

A região promotora queindica a sequência de geneque se ligará a enzimaresponsável pelo processode TRANSCRIÇÃO; a RNApolimerase (Enzima). http://pt.wikipedia.org/wiki/Enzima

A região promotora que indica o término do processode TRANSCRIÇÃO do RNA e a dissociação da RNA polimerase.

5’

3’

3’

5’


CLIQUE PARA CONTINUAR A ANIMAÇÃO

http://pt.wikipedia.org/wiki/Enzima


QUEBRA DAS LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO ENTRE AS DUAS CADEIAS DE DNA

SEPARAÇÃO DAS FITAS DE DNA

‘

A G C T A T C T FIMPROMOTOR

5’ T C G A T A G A 3’

5’3’

CLIQUE PARA CONTINUAR A ANIMAÇÃO


A

Liberação da RNA polimerase

U

C G

AU

AG

RNA POLIMERASEReconhece o

gene promotor

PROMOTOR FIM

RIBONUCLEOTIDEO

U C G A U A G A

A G C T A T C T

NOVA MOLÉCULA DE RNA FORMADA

3’ 5’

CLIQUE PARA CONTINUA A ANIMAÇÃO

Síntese da molécula de RNA


PROMOTOR FIM

RESTABELECIMENTO DAS PONTES DE HIDROGÊNIO ENTRE AS DUAS CADEIAS DE DNA

A G C T A T C T

U C G A U A G AT C G A T A G A

NOVA FITA DE RNAm

5’ 3’

3’ 5’

5’ 3’

O DNA FOI USADO COMO MOLDE PARA FORMAÇÃO DA MOLÉCULA DE RNA


ÉXONS

5’ 3’

3’ 5’

5’ 3’ÉXONS ÍNTRON

ÍNTRON

ÍNTRON

ÍNTRON

ÍNTRON

ÍNTRONÉXONS

ÉXONS ÉXONS

ÉXONS

A célula retira os íntrons e religa os éxons, e esses que vão para tradução

TRANSCRIÇÃO

ÉXONS3’ ÍNTRON ÍNTRON ÍNTRONÉXONS ÉXONS

ÍNTRONS REMOVIDOS POR SPLICING

RNA mensageiro editado

5’

Éxons: sequência que codifica uma proteína.

Íntron: sequência que nada codifica .

RNAm


TRADUÇÃO é o nome dado ao processo biológico no qual a sequência nucleotídica de uma molécula de RNAm (RNA mensageiro) é utilizada para ordenar a síntese de uma cadeia polipeptídica com sequência de aminoácidos que determina uma proteína.[1] (FONTE:http://pt.wikipedia.org/wiki/Tradu%C3%A7%C3%A3o_(gen%C3%A9tica)

Um códon corresponde a uma sequência de três nucleotídeos nas moléculas de DNA e RNA, a qual define um aminoácido específico a ser adicionado à cadeia de polipeptídica que será sintetizada. Esses códons são representados pelas letras iniciais das bases nitrogenadas (A, U, C e G) e são organizadas em trincas chamadas de códons, sendo que cada códon corresponde a um aminoácido.

O código genético: as quatro bases (A, U, C e G), reunidas três a três ,formam 64 códons distintos; dos 64 códons, 61 correspondem aos vinte tipos de aminoácidos que entram na constituição das proteínas, os três restantesindicam o final da informação genética na molécula do RNAm.

PRÓXIMO SLIDE

http://pt.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula

http://pt.wikipedia.org/wiki/RNA_mensageiro

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cadeia_polipept%C3%ADdica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Amino%C3%A1cidos

http://pt.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna


UUU

UUC

UUA

UUG

UAU

UAC

UCA

UCG

UCU

UCC

UAA

UAG

UGA

UGG

UGUUGC

CUA

CUG

CUU

CUC

AUAAUG

AUU

AUC

GUA

GUG

GUU

GUC

CCA

CCG

CUU

CCC

ACA

ACG

ACU

ACC

GCA

GCG

GCU

GCC

CAA

CAG

CCU

CAC

AAA

AAG

AAU

AAC

GAA

GAG

GAU

GAC

CGA

CGG

CGU

CGC

AGA

AGG

AGU

AGC

GGA

GGG

GGU

GGC

2ª U C A G 3ª

U

fenilalanina serina tirosina cisteína U

fenilalanina serina tirosina cisteína C

leucina serina PARE PARE Aleucina serina PARE triptofano G

C

leucina prolin histidina arginina Uleucina prolin histidina arginina Cleucina prolin glutamina arginina Aleucina prolin glutamina arginina G

A

isoleucina treonina aspagina serina Uisoleucina treonina aspagina serina Cisoleucina treonina lisina arginina Ametionina treonina lisina arginina G

G

valina alanina Ác.aspartico glicina Uvalina alanina Ác.aspartico glicina C

valina alanina Ác.glutamico glicina Avalina alanina Ác.glutamico glicina G

1ª B

ASE

DO

CÓ

DO

N


Clique para continua a animação .

GCU

GCC

GCA

GCG

CGA

CGG

AGA

AGG

GAU

GAC

AAU

AAC

UGU

UGC

GAA

GAG

GGU

GGC

CAA

CAG

GGA

GGG

CGU

CGC

ACU

ACC

ACA

CCA

CCG

UUA

UUG

AAA

AAG

UUC

CCU

CCC

CCA

CCG

UCA

UCG

AGU

AGC ACG

ACU

ACC

ACA UAU

UAC

GUU

GUC

GUA

GUG

UAA

UAG

UGA

CGU

CGC

CCU

CCC

UCU

UCC

Ala Arg Asp Asn Cys Glu Gln Gly His Ile Leu Lys

Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val STOP

AUG

UUU

UGG

CÓDONS

AMINOÁCIDOS

CÓDONS

AMINOÁCIDOS

Como a maioriados aminoácidospodem ser codificados por mais de um códon, dizemos que o código genético é “degenerado”.


GCU

GCC

GCA

GCG

CGA

CGG

AGA

AGG

GAU

GAC

AAU

AAC

UGU

UGC

GAA

GAG

GGU

GGC

CAA

CAG

GGA

GGG

CGU

CGC

ACU

ACC

ACA

CCA

CCG

UCA

UCG

AAA

AAG

UUC

CCU

CCC

CCA

CCG

UCA

UCG

AGU

AGC ACG

ACU

ACC

ACA UAU

UAC

GUU

GUC

GUA

GUG

UAA

UAG

UGA

CGU

CGC

CCU

CCC

UCU

UCC

Ala Arg Asp Asn Cys Glu Gln Gly His Ile Leu Lys

Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val STOP

AUG

UUU

UGG

CÓDONS

AMINOÁCIDOS

CÓDONS

AMINOÁCIDOS

ALAN

INA

ARG

ININ

A

AC.A

SPÁT

ICO

ASPA

RGIN

A

CIST

EÍN

A

ÁC.G

LUTÂ

MIC

O

GLU

TAM

INA

GLI

CIN

A

HIS

TID

INA

ISO

LEU

CIN

A

LEU

CIN

A

LISI

NA

MET

ION

INA

FEN

ILAL

ANIN

A

PRO

LIN

A

SERI

NA

TREO

NIN

A

TRIP

TOFA

NO

TIRO

SIN

A

VALI

NA


Cadeia do RNA molde

TRANSCRIÇÃO GÊNICA

‘

GU AUG G U U U

A TG

GG G

GC CCC

A tradução gênica:

A AAA

Códon Códon Códon Códon

Gly

Ligação peptídica

SerTrp

Phe

Aminoácido

Cadeia do DNA-molde para o RNA

Tradução gênica

Polipeptídio

Em um gene, a sequência de basesde uma das cadeias do DNA é transcritana forma de uma molécula de RNAm,que por sua vez será traduzida em uma cadeia de polipeptídica. Cada trinca de base noRNAm (códon) corresponde a um aminoácidona proteína.(Animação baseada: em Campbell e cols., 1999)

Clique para iniciar a animação

Cadeia de DNA

AUUGUA UA C CG CGC G AU GRNA mensageiro


O RNAt transporta metionina e inicia a tradução gênica, encaixa-seno local do ribossomo chamado de sítio P (de Peptidil), o RNAt tem um anticódon(UAC) que se liga ao códon do RNAm (AUG).

Sitio A

Sitio P

Sub unidade menor

SUB UNIDADE MAIOR

RNAt

RNAt

A ligação peptídica é formada O RNAt contém um anticódon que é complementar ao códon do RNAm com o qual se liga no sítio A.

O 1º códon é tipicamente AUG

Clique aqui para iniciar a animação Clique aqui para continuar a animação


Met


Arg


Deslocamento do ribossomo

Saída do RNAt

À medida que o ribossomo se desloca sobre uma cadeia de RNAm vaitraduzindo sua mensagem na forma de uma cadeia Polipeptídica . Clique aqui para continuar a animação


Met


Arg Ile



Saída do RNAt

À medida que o ribossomo se desloca sobre uma cadeia de RNAm vaitraduzindo sua mensagem na forma de uma cadeia Polipeptídica. Clique aqui para continuar a animação



Met

Arg Ile Ala


Saída do RNAt


À medida que o ribossomo se desloca sobre uma cadeia de RNAm vai traduzindo sua mensagem na forma de uma cadeia Polipeptídica . Clique aqui para continuar a animação


F L


Met

Arg Ile Ala Leu

Fator de liberação

Saída do RNAt

Quando isso ocorre, o sítio A é ocupado por uma proteína denominada fator de liberação e todos os participantes do processo se separam.


Após o deslocamento do ribossomo, finalmente chega ao códon que nãocodifica nenhum aminoácido correspondente (UAG= Stop códon).

Clique aqui e observe :

Clique aqui para continuar a animação

(UAG= Stop códon)


F L


Met

Sub unidade menor

Subunidade maior

Arg Ile Ala Leu

Polipeptídio recém sintetizado

A proteína é formada a partir da informação da sequência de códons do RNAm e assim finaliza a tradução.

Depois que esse fator se ligar ao códon (UAG), o aminoácido anterior dissocia-se do complexo ribossômico.

O ribossomo se dissocia, assim como o fator de liberação e o recém formado polipeptídio é liberado.

FIM DA TRADUÇÃO


À medida que um ribossomo se desloca sobre uma cadeia de RNAm, traduzindo sua mensagem na forma de uma cadeia polipeptídica,outro ribossomo pode também iniciar a tradução do mesmo RNAm.

Assim, vários ribossomos podem se encaixar sucessivamente no início de um RNAm, percorrendo-o e saindo na extremidade oposta, todos sintetizando o mesmo tipo de cadeia polipeptídica.

O conjunto formado por vários ribossomos, traduzindo um mesmo RNAm é chamado de POLIRRIBOSSOMO.


Situação-problema

Letra CClique e veja a resposta:

1- (U.F. Uberlândia-MG) O aminoácido leucina pode ser codificado por mais de uma trinca de nucleotídeos do DNA (AAT, GAA e outras). Assim sendo, podemos dizer que:I. o código genético é degenerado, o que significa que um aminoácido pode ser codificado por mais de uma trinca;II. um aminoácido pode ser codificado por apenas uma trinca de nucleotídeos de DNA;III. assim como a leucina pode ser codificada por diferentes trincas, uma determinada trinca também pode codificar diferentes aminoácidos.

Estão corretas as afirmativas:a) Apenas III. d) I e III.b) Apenas II. e) nenhuma delas.c) Apenas I.


2. (U. Alfenas-MG) Uma proteína tem sua sequência de aminoácidos determinada pelas trincas de bases presentes na molécula de DNA correspondente. Abaixo temos algumas dessas trincas e os aminoácidos que as mesmas codificam. Se um segmento de RNA mensageiro tiver a seguinte sequência:CGG UUG UCC CCC CAU, a sequência correta de aminoácidos no segmento proteico será:a) leucina – prolina – histidina – arginina – serina;b) serina – histidina – arginina – leucina – prolina;c) arginina – prolina – serina – leucina – histidina;d) leucina – histidina – serina – arginina – prolina;e) arginina – leucina – serina – prolina – histidina;

CGG UUG UCC CCC CAURNAm

GCC AAC AGG GGG GTADNA

1ºGCC (ARGININA)

2ºAAC (LEUCINA)

3ºAGG (SERINA)

4ºGGG (PROLINA)

5ºGTA (HISTIDINA)

CLIQUE AQUI E VEJA A RESPOSTA

Sequencia de base do DNA

aminoácidos

AAC LEUCINA

GTA HISTIDINA

AGG SERINA

GCC ARGININA

GGG PROLINA


3. (UEMS) Em relação aos ácidos nucléicos, a única afirmativa incorreta é:

a) Participam da síntese proteica que ocorre nos polissomos, localizados no citoplasma das células eucariontes.b) A síntese de RNA a partir de DNA recebe o nome de transcrição.c) Adenina, timina, citosina e guanina são as bases nitrogenadas do DNA.d) Hoje em dia, técnicas modernas de estudo do DNA estão sendo muito usadas em paternidades duvidosas e crimes.e) Em seres como os vírus, encontramos os dois tipos de ácidos nucléicos, DNA e RNA, espalhados no citoplasma viral.

OS VÍRUS OU TEM DNA OU RNA NO SEU CITOPLASMA VIRAL.RESPOSTA:CLIQUE AQUI


4. (UESC-BA) Um evento decisivo no mecanismo da decodificação da informação genética para garantir a fidelidade da tradução é:

a) a ligação correta, através de pontes de hidrogênio, entre o anticódon e um determinado aminoácido;

b) a formação das ligações peptídicas entre dois aminoácidos, na construção da cadeia polipeptídica;

c) a formação do complexo ribossômico pela associação das suas duas subunidades maior e menor;

d) o reconhecimento códon/anticódon estabelecido pelo emparelhamento entre trios complementares do RNAt e do RNAm;

e) a interação do aminoácido com o seu códon específico.


5. (UFRN) Observe as sequências de nucleotídeos de um vírus de RNA:5’ GCA UCA CAC CUC AUU GCG UAG 3’Considerando que esse segmento de RNA codifica um determinado peptídeo, é correto afirmar:a) Os códons dessa sequência sinalizam os mesmos aminoácidos em seres humanos.b) A inserção de um nucleotídeo entre a 4ª e a 5ª base não altera o código genético.c) Os códons GCA e GCG são degenerados porque codificam aminoácidos diferentes.d) Os anticódons do 1º e do 2º códon dessa sequência são, respectivamente, GCA e UGA. Os anticódons são CGU e AGU.

6. (UFPE) Nos últimos anos, a biologia molecular tem fornecido ferramentas úteis para a produção de plantas e animais transgênicos. As informações armazenadas nas moléculas de DNA são traduzidas em proteínas por meio de moléculas intermediárias denominadas:

a) Proteases b) Plasmídios c) RNA-r d) RNA-t e) RNA-m


7. (PUC-RJ) Com relação ao código genético e à síntese de proteínas, assinale a afirmativa falsa.a) Todas as células do corpo têm a mesma coleção de genes, mas, apesar disso, encontramos células com formas e funções diferentes. Esse processo chama-se diferenciação celular.

b) Os ácidos nucléicos podem aparecer livres na célula ou podem estar associados aproteínas, compondo os cromossomos e ribossomos na forma de moléculas complexasde nucleoproteínas.

c) Duas grandes etapas estão envolvidas na síntese das proteínas: a transcrição, que compreende a passagem do código genético do DNA para o RNA, e a tradução, que compreende o trabalho do RNA de organização dos aminoácidos na sequência determinada pelo código genético.

d) A mutação constitui uma alteração na sequência de bases nitrogenadas de um segmento de DNA e pode ser provocada por radiações, por raios cósmicos, por raios-X,ou mesmo por exposição aos raios ultravioletas do sol.

e) Na molécula de DNA, encontramos sempre desoxirribose e cinco tipos de bases: adenina, guanina, citosina, timina e uracila. Uracila só tem no RNA


Siglas de vestibulares :

U.F. Uberlândia-MG - Universidade Federal de Uberlândia –MGUNIFENAS - Universidade José do Rosário Vellano -MG

UEMS – Universidade Estatual de Mato grosso do sul UESC-BA - Universidade Estadual de Santa Cruz - UESC, Ilhéus-BA

UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

UFPE- Universidade Federal de Pernambuco.

PUC-RJ - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro - PUC

Tabela de Imagensn° do slide

direito da imagem como está ao lado da foto

link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso

4 Mrbean427/Creative Commons Attribution-

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21/08/2012

7A Sergeswi/Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ad%C3%A9nine.png

21/08/2012

7B Sergeswi/Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Guanine.png

21/08/2012

7C Sergeswi/Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thymine.png

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7D Sergeswi/Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cytosine.png

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7E Kemikungen/Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Uracil-3D-balls.png

21/08/2012

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