1. Mecanismo de síntese de proteínas

A síntese de proteínas obedece a uma determinada sequência específica de aminoácidos. Na célula, a informação para a síntese de cada proteína esta contida nos genes, que são segmentos do DNA. A sequência dos nucleótidos de um gene determina a sequência dos aminoácidos numa dada proteína.

O processo de síntese protéica resume-se basicamente na transformação da linguagem codificada do DNA (sequência de nucleótidos) para a linguagem das proteínas (sequência de aminoácidos).
Embora a sequência de bases no DNA determinea sequência de aminoácidos na proteína, as células não usam directamente a informação contida no DNA. É o RNA que executa a transferência da informação.
A pesquisa da Biologia Molecular revela que a célula utiliza moléculas de RNA formadas no núcleo que migram para o citoplasma, transformando a mensagem que estava contida no DNA. Esse RNA funciona como mensageiro entre o DNA nuclear e o local de síntese de proteínas, o ribossoma.

1.1. Código genético

Os biólogos moleculares colocaram até à década de 60 do século XX as seguintes questões:

• Como é que apenas quatro nucleótidos podem codificar cerca de 20
  aminoácidos diferentes?
• Que código será utilizado pelos genes?

Se cada nucleótido correspondesse a um aminoácido, só seria possível codificar quatro aminoácidos. Os nucleótidos são apenas 4. Admitindo que 2 nucleótidos codificam um aminoácido, mesmo assim só se conseguiria obter a codificação de 16 aminoácidos diferentes (42 = 16). No entanto, admitindo que fosse necessário uma sequencia de 3 nucleótidos para codificar um aminoácido, obtinham-se 64 combinações possíveis (43 = 64), mais do que as necessárias para os 20 aminoácidos que surgem habitualmente nas proteínas. Os investigadores verificaram que sequência de 3 nucleótidos formam o sistema de codificação mais simples utilizado pelas células vivas. Três nucleótidos consecutivos do DNA constituem um tripleto, que representa a mais pequena unidade de mensagem genética necessária à codificação de um aminoácido.

Como existem sequências diferentes de tripletos, essas sequências vão permitir codificar a ordem dos aminoácidos que caracterizam diversas proteínas.

Por cada tripleto de DNA é formado, por complementaridade, um tripleto de nucleótidos do RNA mensageiro, denominado codão, o qual codifica um determinado aminoácido.

O código genético é um quadro de correspondência entre 64 codões possíveis e os 20 aminoácidos existentes nas proteínas.
Nem todos os codões codificam aminoácidos. Alguns determinam o inicio ou o fim da síntese de uma proteína.

1.2. Características do código genético:

• O código genético tem as seguintes características:
• Cada aminoácido é codificado por um tripleto designado por codão;
• Tripleto AUG tem uma dupla função: além de codificar o aminoácido
  metionina, é o codão de iniciação da síntese protéica;
• Os tripletos UAA, UGA e UAG são codões de finalização, isto é, quando surgem, significa que a síntese da proteína está a terminar;
• Código genético é redundante, isto é, existe mais do que um codão para codificar um aminoácido. Por exemplo, qualquer um dos codões GCU, GCC, GCA ou GCG codifica o mesmo aminoácido – a alanima;
• Código genético não é ambíguo, isto é, um determinado codão não
  codifica dois aminoácidos diferentes;
• Terceiro nucleótido de cada codão não é tão especifico como os dois
  Por exemplo, os codões CUU, CUC, CUA e CUG codificam o
  aminoácido leucina;
• Regra geral, o código genético é universal, isto é, um determinado codão tem o mesmo significado para a maioria dos organismos.

Esta característica é um argumento a favor da origem comum dos seres vivos;

• Na passagem da linguagem dos genes contida na molécula de DNA para a linguagem das proteínas estão envolvidos dois processos:
• A transcrição
• a tradução.

1.Transcrição:

A transmissão da informação genética inicia no núcleo, mas este processo vai se expandindo para o resto da célula. Agora, você vai aprender como é feita transcrição. A transcrição é o processo de formação do RNA a partir do DNA. A mensagem contida no DNA é, assim, transcrita para o RNA mensageiro.

DNA transcrição mRNA tradução Proteínas A transcrição é o processo que origina o RNA, produzido por um processo que copia a sequência do nucleótidos do DNA. Para que a transcrição tenha inicio, é necessário que um determinado segmento da dupla hélice de DNA se desenrole.

Uma das cadeias de DNA exposta serve de molde para a síntese de mRNA, que se faz a partir dos nucleótidos presentes no nucleoplasma. Este processo é mediado pela enzima RNA polimerase, que promovem a formação de RNA no sentido 5’ 3’.

A transcrição termina quando a RNA polimerase encontra uma região de finalização. Nessa altura, a cadeia de RNA sintetizada desprende-se da molécula de DNA, que volta a emparelhar com a sua cadeia complementar, refazendo-se a dupla hélice. Nas células procarióticas não ocorre processamento do RNA. Assim, a molécula de RNA transcrita é a molécula de RNA funcional.

2.Tradução:

Tradução é o processo de conversão de uma sequência nucleotídica de mRNA numa molécula ou sequência polipeptídica (proteina).

Neste processo estão envolvidos diversos componentes celulares, tais como o RNA mensageiro, os ribossomas e o RNA de transferência (RNAt). O RNAt apresenta uma cadeia dobrada em forma de “folha de trevo”, em resultado de pontes de hidrogénio que se estabelecem entre as bases complementares.

Cada molécula de RNAt apresenta uma região localizada na extremidade 3’ da molécula, designada local aminoacil, que lhe permite fixar um aminoácido específico, localizado na extremidade 3’ do codão do RNAm, designando anticodão, que reconhece o codão, ligando-se a ele; locais para ligação ao ribossoma e locais para a ligação às enzimas intervenientes na formação das proteínas.

Os ribossomas são constituídos por duas subunidades uma maior e outra menor (ou a grande subunidade e a pequena subunidade) que podem encontrar-se unidas ou separadas.

Ribossoma

É nos ribossomas que se efectua a tradução da mensagem contida no RNA mensageiro que especifica a sequência de aminoácidos na proteína. O tRNA funciona como tradutor dessa mensagem. Ele selecciona e transporta os aminoácidos para os locais de síntese, os ribossomas.

O processo de tradução envolve três etapas:

-A iniciação (1 e 2);

-alongamento (3, 4 e 5);

-A finalização (6).

a) Iniciação:

-A subunidade menor do ribossoma liga-se à extremidade5’ do mRNA, deslizando ao longo dela até encontrar o codão de iniciação (AUG);

-tRNA que transporta o aminoácido metionina (met) liga-se, por complementaridade, ao codão de iniciação;

-A subunidade maior liga-se à subunidade menor, formando um ribossoma completo.

b) Alongamento:

-Um segundo tRNA transporta um aminoácido específico, ligando-se ao condão seguinte;

-Estabelece-se uma ligação peptítica entre o aminoácido recém-chegado e a metionina;

-O ribossoma avança para as três bases seguintes do mRNA no sentido 5’ 3’;

-Os tRNA, à medida que os aminoácidos são ligados aos condões respectivos, vão-se desprendendo sucessivamente.

c) Finalização:

-Ribossoma encontra um codão de finalização (UAA, UAG ou UGA).

Como a estes codões não corresponde nenhum tRNA, o alongamento termina;

-Ultimo tRNA abandona o ribossoma;

-As substâncias do ribossoma separam-se, podendo ser recicladas;

-A proteína é libertada;

A síntese de proteínas, embora seja um processo complexo com dispêndio de muita energia, pode ser considerada um processo relativamente rápido e económico pelas seguintes razões:

-Várias moléculas do RNAm podem ser sintetizadas a partir de um mesmo gene no DNA;

-A mesma mensagem do RNAm pode ser descodificada ao mesmo tempo por vários ribossomas, originando-se, deste modo, várias cadeias polipeptídicas idênticas, cada uma resultando da tradução efectuada por um ribossoma.

Assim, apesar de o RNAm ter curta duração, como a mensagem pode ser traduzida várias vezes, a sua actividade é amplificada.