A Genética Básica

       Genética
Estrutura Química do DNA
nucleína (composto de natureza ácida rico em P e N obtidas a partir de células de pus)
Posteriormente, nucleína virou nucleotídeo com a descoberta das bases nitrogenadas (adenina, timina, citosina, guanina e uracila)
Obs: Uracila está presente apenas em RNA, pois é substituída no lugar da timina.

                        Estrutura de um nucleotídeo:
       [pic 1]
É formado por uma pentose (monossacarídeo (açúcar) formado por 5 carbonos), que pode ser de dois tipos:
Ribose: É o monossacarídeo presente em moléculas de RNA, possui uma HIDROXILA no carbono 2’ (Carbonos contatos no sentido horário a partir do oxigênio da molécula)
Desoxirribose: É o monossacarídeo presente em moléculas de DNA, possui um HIDROGÊNIO no carbono 2’, em vez de hidroxila, como no RNA.

É formado também por um grupo fosfato visualizado acima, que se liga ao carbono 5’ do monossacarídeo.

E no carbono 1’ da estrutura é ligada uma base nitrogenada (A, T, G, C, U), que serão importantes no formado de dupla hélice conferido ao DNA → estudado posteriormente.


As bases nitrogenadas podem ser divididas em pirimidinas e purinas
Pirimidinas: possuem 1 anel (cíclico) e são a Timina, Citosina e Uracila (TCU)
Purinas: São formadas por 2 anéis (cíclico) e são a Adenina e a Guanina (AG)
[pic 2]
A molécula de RNA é composta por uma fita simples e suas bases nitrogenadas não interagem (realizam ligações) entre si.
A molécula de DNA é uma dupla hélice (mostrada abaixo) na qual as fitas das hélices em si estão os nucleotídeos (sem as bases nitrogenadas), unidos entre si pelas ligações fosfodiéster (ligação realizada entre um grupo fosfato do carbono 5’ e o grupo hidroxila do carbono 3’) → ligações glicosídicas (entre BN e nucleotídeo)
Obs: tanto RNA e DNA contém grupo hidroxila no carbono 3’, o fato de o DNA não ter hidroxila e sim hidrogênio ocorre no carbono 2’.
Obs 2: O sentido das ligações dos nucleotídeos sempre será no sentido 5’ 3’
Porém, há a ligação entre as bases nitrogenadas, que mantém a estabilidade da dupla hélice e confere esse formado. As BN realizam ligações de hidrogênio (Hidrogênio ligado normalmente a Oxigênio ou Nitrogênio)
Essas ligações são relativamente fracas, mas em conjunto conferem a estabilidade da hélice (são realizadas mais de 5000 ligações de H em cada molécula de DNA)
[pic 3]
Pelo fato das bases nitrogenadas realizarem ligações de hidrogênio umas com as outras no DNA, elas tem uma especificidade (cada BN só se liga a determinada BN)
Adenina se liga a Timina
Citosina se liga a Guanina
Adenina se liga a Uracila ( apenas RNA)

Uma consequência dessas ligações entre as BN é que a concentração de determinada base é igual a concentração da sua base complementar (a que ela se liga)
Por exemplo, se Adenina estiver em 35% no material genético, a Timina estará em 35% também (ou próximo de 35%).
No total, a concentração de A + T + C + G = 100%


A descoberta do DNA como material genético
Experimento
1) Foi inserida radiação na cápsula proteica (material que envolve um vírus externamente) em um BACTERIÓFAGO (vírus que infecta bactérias) e logo após essa cápsula foi inserida dentro da bactéria, e esta continuou saudável, sem radiação, o que foi comprovado que não seria a cápsula proteica responsável pela transmissão de material genético.

2) O material genético do bacteriófago (outro) foi submetido a radiação, e este material foi inserido na bactéria. Logo, a mesma ficou infectada com essa radiação, o que comprovou que o material genético é o DNA e que este é passado para cada geração ou para outras espécies, e estas ficam com o material genético do genitor e/ou parasita intracelular (nesse caso, o vírus)


Replicação do DNA

A replicação do DNA é importante na divisão celular, para que as novas células formadas não fiquem com apenas metade do material genético quando a célula-mãe se dividir.

Como ocorre?
Muitas moléculas e enzimas são necessárias no processo
Primeiramente, têm-se a dupla hélice de DNA, que será aberta pela enzima Helicase (rompe as ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas e dessa forma a hélice se abre)
proteínas SSB: impedem que as novas fitas simples de DNA voltem a se juntar, pois se elas se juntarem não ocorre a replicação.
enzima Topoisomerase: regula a torção da hélice
Após a dupla hélice se abrir e formar duas fitas simples, a enzima primase (ou RNA polimerase) adiciona um primer (ribonucleotídeo que é um sinalizador para o início da replicação). Após ser colocado o primer, a DNA polimerase III possui o sinal de que precisa para iniciar a replicação (hidroxila livre no carbono 3’ do primer). Essa replicação ocorre quando a DNA polimerase III adiciona nucleotídeos na fita simples de DNA no sentido 5’ 3’ (síntese contínua) 
Por exemplo:
A fita simples de DNA aberta ficou
5’ ACGTGGGAATC 3’
A DNA polimerase III irá adicionar nucleotídeos que sejam complementares a fita molde, como assim?
3’ TGCACCCTTAG 5’ → nova fita de DNA

Obs: as fitas de DNA são antiparalelas, o que significa dizer que se uma fita molde é sentido 5’ 3’ a outra será 3’ 5’, por isso essa notação foi utilizada acima.
Dessa forma, o novo DNA na síntese contínua está formado.

Agora será formado o DNA na síntese descontínua (ocorre na replicação realizada a partir da fita que é sentido 3’ 5’). Nesse caso, deve-se adicionar muitos primers para que a DNA polimerase III possa continuar a adição dos novos nucleotídeos
Assim, ficará:
3’ TGCACCCTTAG 5’ fita de DNA molde na síntese descontínua
5’ ACGTGGGAATC 3’ nova fita de DNA
Porém, na síntese descontínua há a formação dos Fragmentos de Okasaki (primer + fita de DNA recém sintetizado (novo)), portanto, a enzima ligase atua em juntar esses fragmentos de Okasaki a fim de tornar a síntese contínua (5’3’)

→ Fim da replicação ← 
[pic 4]
[pic 5]
Obs: Replicação do DNA é semi-conservativa, pois se mantém metade da fita antiga e metade da nova fita.
Remoção do primer e síntese contínua de DNA (porque a nova fita pode possuir uracila, já que o primer é um RNA, então ela substitui por timina) é feita pela DNA polimerase I.

→ Múltiplas origens de Replicação
→ Replicação ocorre em apenas uma parte do ciclo celular

→ uma única origem de replicação (oriC)


Transcrição e Tradução
1) Transcrição 
→ Processo que realiza a síntese de mRNA (RNA mensageiro)
→ Ocorre dentro do núcleo

Esse processo ocorre a partir de uma fita de DNA apenas, e a fita escolhida é a da síntese contínua.
Portanto, a helicase irá abrir a dupla hélice (não são necessários primers na transcrição), será selecionada a fita da síntese contínua e a partir dela a RNA polimerase adicionará novos nucleotídeos a fim de formar uma fita de RNA.

Exemplo:
5’ AGTGGCCTAGCAAA 3’ → fita de DNA da síntese contínua
3’ UCACCGGAUCGUUU 5’ → fita de RNA (é o pré-mRNA)

pré-mRNA: é a fita de RNA que contém íntrons (partes da fita de RNA que não sintetizam nenhum aminoácido, portanto não possuem utilidade e precisam ser retirados)
Processo de retirada dos íntrons: Splicing
Esse splicing é realizado pelos Espliceossomos, que contém snRNA em sua estrutura.

mRNA: carrega a informação genética até os ribossomos, onde serão sintetizadas as proteínas. Além disso, são os pré-mRNA sem os íntrons, apenas com os éxons (partes que sintetizam aminoácidos)

→ Em procariotos a transcrição e a tradução ocorrem simultaneamente (pela falta de núcleo)
→ apenas 1 RNA polimerase
→ Eucariotos: RNA polimerase I faz rRNA
                        RNA polimerase II faz pré-mRNA
                        RNA polimerase III faz tRNA, snRNA, miRNA

Tipos de RNA: mRNA, tRNA, rRNA, snRNA, miRNA

mRNA: RNA formado após a retirada dos íntrons do pré-mRNA. São responsáveis por levar a informação genética até os ribossomos.

tRNA: se liga ao mRNA por meio de um anti-códon (sequência complementar de um códon, e o códon são 3 bases nitrogenadas consecutivas)

rRNA: componentes que formam os ribossomos

snRNA: componentes dos Espliceossomos, que são responsáveis pelo Splicing.

miRNA:  Pequenos RNAs que bloqueiam a expressão dos mRNAs, causando a sua degradação ou reprimindo sua tradução.

→ snRNA e miRNA só ocorrem em eucariotos.

Fatores de transcrição, sítios promotores, sítios finalizadores.

2) Tradução e a síntese de proteínas
→ Ocorre no citoplasma
→ Síntese de proteínas por meio de códons que codificam aminoácidos (leitura)

Proteínas são formadas por unidades monoméricas chamadas de aminoácidos e estes se ligam por meio de ligações peptídicas (entre o grupo amina e o grupo carboxila) → mostrado abaixo:

[pic 6]
Formados por: amina + carboxila + H + radical (este pode ser apolar, polar sem carga, polar + e polar - )

mRNA pronto
tRNA transporta os aminoácidos até os ribossomos

Ribossomos possuem sítios para a formação das proteínas
Sítio P (peptidil) → Liga-se ao tRNA que está unido à proteína nascente  
Sítio A (aminoacil) → Liga-se ao tRNA que está trazendo o próximo aminoácido a ser incorporado à cadeia polipeptídica
Sítio E (exit - saída) → Liga-se ao tRNA que será liberado

Ribossomo vai se movendo a medida com que lê a sequência, e assim os sítios também “andam”
Proteínas solúveis que participam do processo:

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