Estrutura dos cromossomas

Olá! Hoje irei falar da estrutura dos cromossomas das células eucarióticas. A informação genética dos organismos eucariontes encontra-se distribuída por várias moléculas de ADN, as quais estão associadas a proteínas designadas histonas, que conferem estabilidade ao ADN e são responsáveis pelo processo de condensação. Cada porção de ADN associado às histonas constitui um filamento de cromatina. Estes filamentos podem encontrar-se dispersos no núcleo da célula. No entanto, quando a célula está em divisão, estes filamentos duplicam e sofrem um processo de espiralização (condensação)originando filamentos curtos e espessos. Neste processo de espiralização, o filamento de ADN enrola-se em torno das histonas, formando nucleossomas. Estes, por sua vez, podem dispor-se de tal maneira, que conduzem à formação dos cromossomas no seu estado mais condensado. Cada cromossoma passa a ser constituído por dois cromatídios, que resultaram da replicação do filamento inicial de cromatina, e cada um dos cromatídios é formado por uma molécula de ADN e por proteínas. Os cromatídios de um cromossoma encontram-se unidos por uma estrutura resistente designada centrómero. Em alguns períodos da vida celular, cada cromossoma é formado por uma única molécula de ADN associada a proteínas, constituído por um cromatídio.

Mutações génicas

Olá! Hoje irei falar um pouco das mutações génicas. O material genético não permanece imutável, pode ser modificado. As mutações génicas são alterações na sequência nucleotídica do ADN, os indivíduos que as manifestam dizem-se mutantes. As alterações na sequência nucleotídica do ADN pode variar, desde a delecção ou inserção de uma única base azotada, a sua substituição por outra, ou até modificações mais profundas envolvendo várias bases. Uma alteração na sequência de bases pode conduzir a mudanças na estrutura e função da proteína sintetizada, podendo alterar vários mecanismos biológicos do organismo. O efeito de uma mutação a nível celular pode ser tão pequeno que não permite evidenciar-se facilmente, mas pode ser tão significativo que pode conduzir à morte da célula ou do organismo. Embora as mutações sejam muitas vezes perigosas, nem sempre têm efeitos desastrosos. Podem ocorrer mutações silenciosas, o codão mutado pode codificar o mesmo aminoácido não provocando alterações na proteína devido à redundância do código genético. Quando as mutações ocorrem ao nível das gâmetas, mutações germinais, podem ser transmitidas à geração seguinte. Mas se as mutações têm lugar nas células somáticas, mutações somáticas, não são transmissíveis à descendência. Os agentes mutagénicos podem ser:

• biológicos, como os vírus
• físicos, como os raios X, os raios gama e as radiações ultravioleta
• químicos, como os corantes alimentares, fumo do tabaco e drogas

As mutações promovem a variabilidade na informação genética e permitem a evolução das espécies.

Mecanismo de síntese de proteínas

O mecanismo de síntese de proteínas compreende duas etapas fundamentais:

• Transcrição da informação genética - esta etapa ocorre no núcleo e corresponde à síntese de RNA mensageiro a partir de uma cadeia de ADN que lhe serve de molde, por complementaridade de bases. Ao realizar-se a transcrição, só uma das cadeias do ADN é utilizada como molde. O RNA polimerase fixa-se sobre uma sequência de ADN, provoca a sua abertura, e inicia-se a transcrição da informação. A síntese de RNA a partir de nucleótidos livres faz-se na direcção 5' para 3'. Após a passagem da RNA polimerase a cadeia de ADN volta a estabelecer pontes de hidrogénio entre as bases. Depois da síntese do RNA-pré-mensageiro ocorrem um conjunto de transformações que consiste no processamento deste RNA. Neste processamento são retirados os intrões (sequências de nucleótidos que não codificam informação) e há a posterior união dos exões (sequências que codificam informação), tornando o RNAm funcional que migra do núcleo para o citoplasma, fixando-se nos ribossomas.

• Tradução da informação genética - nesta etapa, a informação genética contida no RNAm é traduzida numa sequência de aminoácidos. É nos ribossomas que ocorre a tradução da mensagem contida no RNAm. O RNA de transferência (RNAt) selecciona e transfere os aminoácidos para os ribossomas. Cada RNAt tem numa sequência de três nucleótidos, designado anticodão, que é complementar de um dos codões do RNAm. Esta etapa divide-se em três fases:
• Iniciação - a subunidade pequena do ribossoma liga-se ao RNAm na região do codão de iniciação (AUG). O RNAt, que transporta o aminoácido metionina, liga-se ao codão de iniciação. A subunidade grande liga-se à subunidade pequena do ribossoma, tornando-o funcional.
• Alongamento - o anticodão de um novo RNAt, que transporta um segundo aminoácido, liga-se ao segundo codão por complementaridade. Estabelece-se a primeira ligação peptídica entre os aminoácidos. O ribossoma avança três bases e o processo repete-se ao longo do RNAm. O estabelecimento destas ligações requer energia, fornecida pelas moléculas de ATP.
• Finalização - quando o ribossoma chega a um codão de finalização e por complementaridade o reconhece, termina a síntese. A cadeia polipeptídica destaca-se. As subunidades do ribossoma separam-se e podem ser utilizadas para iniciar uma nova síntese.

A síntese de proteínas tem características importantes:

• rapidez - uma célula pode sintetizar uma proteína que contém 140 aminoácidos, em dois ou três minutos;
• amplificação - a mesma zona de ADN pode ser transcrita várias vezes, formando-se várias moléculas de RNAm idênticas, o que compensa a sua curta duração.

Código genético

O código genético é como um "dicionário" utilizado pela célula na expressão da informação genética. A informação contida na sequência de nucleótidos determina uma sequência de vários aminoácidos ao nível dos ribossomas. Como existem quatro nucleótidos (C, G, A e U) é impossível codificar os vinte aminoácidos. Mas se o código consistir numa sequência de três nucleótidos, passam a existir 64 possibilidades, número mais do que suficiente para codificar os aminoácidos conhecidos. Três nucleótidos consecutivos de ADN constituem um tripleto, que representa a quantidade de mensagem genética necessária à codificação de um aminoácido. Cada grupo de três nucleótidos do RNA mensageiro que codifica um determinado aminoácido ou o início ou o fim da síntese proteíca designa-se codão. As características do código genético são:

• universalidade - todas as células de todos os organismos possuem uma linguagem comum;
• redundância - vários codões são sinónimos, ou seja, podem codificar o mesmo aminoácido;
• código genético não é ambíguo - a cada codão corresponde um só aminoácido;
• terceiro nucleótido de cada codão não é tão específico como os dois primeiros - um aminoácido, por exemplo valina, pode ser codificado pelos codões GUU, GUC, GUA e GUG;
• tripleto AUG tem uma dupla função - este codão codifica o aminoácido metionina e é o codão de iniciação da síntese proteíca;
• tripletos UAA, UAG, UGA são codões de finalização ou codões "stop" - estes codões são a instrução para o fim da cadeia de síntese e não codificam aminoácidos.

Estrutura e composição do RNA

Olá! Hoje estudámos a composição e estrutura do RNA e o código genético e é sobre isso que irei falar hoje.

O ácido ribonucleico (RNA) é um polímero de nucleótidos. Cada nucleótido é constituído por um grupo fosfato, uma pentose (a ribose) e uma base azotada que pode ser a adenina, a citosina, a guanina ou o uracilo (base em anel simples ou pirimídica).

No quadro abaixo, podemos identificar algumas diferenças entre o RNA e o ADN.

O RNA tem como função intervir na síntese de proteínas. A informação para a sequência dos aminoácidos de cada proteína está contida nos genes (segmentos de ADN). A ordem dos nucleótidos de um gene determina a ordem dos aminoácidos de uma proteína. No entanto, as células não usam directamente a informação contida no ADN. O responsável é o RNA que estabelece a transferência da informação.

As moléculas de RNA formam-se no núcleo da célula e migram para o citoplasma, transportando a mensagem contida no gene. Esse RNA funciona como mensageiro, RNA mensageiro, entre o ADN e os ribossomas que fazem a leitura da mensagem, contida no RNA mensageiro, para a formação de proteínas. Os ribossomas podem encontrar-se livres no citoplasma ou associados ao retículo endoplasmático rugoso. Um ribossoma é constituído por duas subunidades (uma subunidade menor e outra maior), em cuja constituição entram proteínas e o RNA ribossómico.

Replicação do ADN

Olá! Hoje irei falar sobre a replicação do ADN. As células antes de se dividirem, duplicam o seu ADN, de modo a assegurar a conservação do património genético ao longo das gerações. As cadeias da molécula de ADN separam-se uma da outra por acção de enzimas, a DNA polimerase que quebra as ligações pontes de hidrogénio. Formam-se duas novas cadeias por complementaridade das bases azotadas. Estas duas novas cadeias são complementares das cadeias originais, sendo cada uma antiparalela em relação à que lhe serve de molde. Foram propostas três hipóteses de replicação do ADN:

• Hipótese consevativa - admitia que a molécula-mãe de ADN se mantinha íntegra, servindo apenas de molde para a formação da molécula-filha, a qual seria formada por duas novas cadeias de nucleótidos;
• Hipótese dispersiva - admitia que cada molécula-filha seria formada por porções da molécula inicial e por regiões sintetizadas de novo, a partir dos nucleótidos presentes na célula;
• Hipótese semiconservativa - admitia que cada uma das cadeias da molécula-mãe serviria de molde para uma nova cadeia. Assim, cada uma das novas moléculas de ADN seria formada por uma cadeia antiga e uma recém-formada.

Foi através da experiência de Meselson e Stahl que se testou a hipótese da replicação semiconservativa.

Esta experiência consistiu na cultivação de bactérias num meio que continha o isótopo pesado 15N. As bactérias incorporaram esse azoto no seu ADN, tornando-o mais denso, logo depositou-se no fundo do tubo de ensaio. Depois as bactérias foram transferidas para um meio com azoto normal 14N. Na primeira geração, cada molécula de ADN tinha uma cadeia com 15N e outra com 14N, apresentava assim uma densidade intermédia (híbridas), esta molécula ficou numa posição intermédia no tubo de ensaio. Na segunda geração, obteve-se 50% de moléculas com ADN com 15N14N e a mesma percentagem de moléculas com 14N.

Nas divisões seguintes, iria-se observar uma proporção crescente de moléculas com ADN pouco denso relativamente às moléculas de ADN de densidade intermédia.

Os resultados desta experiência apoiam o modelo de replicação semiconservativa do ADN, que se processa segundo a regra da complementaridade de bases, assegurando a transmissão do património genético.

Até amanhã!

Constituição da molécula de ADN 2

Olá! Hoje irei falar um pouco mais sobre a molécula de ADN. A unidade básica do ADN é o nucleótido, este é constituído por um grupo fosfato que confere à molécula características ácidas, uma pentose designada desoxirribose e uma base azotada.

Existem quatro tipos de bases azotadas, estas podem ser pirimídicas (bases de anel simples) como a timina e a citosina, ou podem ser púricas (bases de anel duplo) como a adenina e a guanina. A relação bases púricas com bases pirimídicas tem valores muito próximos da unidade.

No nucleótido o grupo fosfato liga-se ao carbono 5' e a base azotada liga-se ao carbono 1' da desoxirribose. Os nucleótidos ligam-se sequencialmente de modo a formar uma cadeia polinucleotídica. Cada novo nucleótido liga-se pelo grupo fosfato ao carbono 3' da pentose do último nucleótido da cadeia. O processo repete-se na direcção 5' para 3'.

A molécula de ADN é formada por uma dupla cadeia polinucleotídica. As duas cadeias unem-se através de ligações pontes de hidrogénio que se estabelecem entre as bases azotadas por complementaridade.

• A adenina liga-se com a timina por duas ligações hidrogénio.
• A guanina liga-se com a citosina por três ligações hidrogénio.

As cadeias de ADN são cadeias antiparalelas pois à extremidade 3' livre de uma cadeia corresponde à extremidade 5' livre da outra.

A estrututra do ADN é igual para todos os seres vivos. No entanto, a grande variabilidade de seres vivos deve-se à sequência e o número de bases variar de ser vivo para ser vivo.

Até amanhã!