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Código genético

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de código genético

O código genético é o código que nosso corpo usa para converter as instruções contidas em nosso DNA os materiais essenciais da vida. Normalmente, é discutido usando os “códons” encontrados no mRNA, pois o mRNA é o mensageiro que transporta informações do DNA para o local da síntese de proteínas.

Tudo em nossas células é construído em última análise com base no código genético. Nossas informações hereditárias – ou seja, as informações que passam de pai para filho – são armazenadas na forma de DNA. Esse DNA é então usado para construir RNA, proteínas e, finalmente, células, tecidos e órgãos.

Como o código binário, o DNA usa uma linguagem química com apenas algumas letras para armazenar informações de maneira muito eficiente. Enquanto o binário usa apenas um e zeros, o DNA tem quatro letras – os quatro nucleotídeos adenina, citosina, guanina e timina/uracil.

A timina e o uracil são muito semelhantes um ao outro, exceto que a “timina” é um pouco mais estável e é usada no DNA. O uracil é usado no RNA e possui todas as mesmas propriedades da timina, exceto que é um pouco mais propenso a mutações.

Isso não importa no RNA, uma vez que novas cópias de RNA podem ser produzidas a partir do DNA a qualquer momento, e a maioria das moléculas de RNA é intencionalmente destruída pela célula pouco tempo depois que elas são produzidas, para que a célula não desperdiça recursos produzindo proteínas desnecessárias de moléculas antigas de RNA.

Juntos, essas quatro letras de A, C, G e T/U são usadas para “soletrar” instruções codificadas para cada aminoácido, bem como outras instruções como “iniciar a transcrição” e “Parar a transcrição”.

As instruções para “Start”, “Stop” ou para um determinado aminoácido são “lidas” pela célula em blocos de três letras chamadas “códons”. Quando falamos sobre “códons”, geralmente queremos dizer códons no mRNA – o “RNA do mensageiro” que é feito copiando as informações no DNA.

Por esse motivo, falamos sobre códons feitos de RNA, que usa Uracil, em vez do código de DNA original que usa a timina.

Cada aminoácido é representado em nossas instruções genéticas por um ou mais códons, como visto abaixo.

Uma das evidências mais notáveis para a descida comum de toda a vida na Terra de um único ancestral é o fato de que todos os organismos usam o mesmo código genético para traduzir o DNA em aminoácidos.

Existem algumas pequenas exceções a serem encontradas, mas o código genético é semelhante o suficiente entre os organismos que, quando um gene de uma planta ou água -viva é injetado em uma célula de mamíferos, por exemplo, a célula de mamíferos lerá o gene da mesma maneira e e Construa o mesmo produto que a planta original ou água -viva!

Função do código genético

O código genético permite que as células contenham uma quantidade impressionante de informação.

Considere o seguinte: uma célula microscópica de ovo fertilizada, seguindo as instruções contidas em seu código genético, pode produzir um humano ou elefante que até tem personalidade e comportamentos semelhantes aos de seus pais. Há muita informação lá!

O desenvolvimento do código genético era vital porque permitia que as coisas vivas produzissem produtos necessários para sua sobrevivência – e passem instruções sobre como fazer o mesmo para a próxima geração.

Quando uma célula procura se reproduzir, uma das primeiras coisas que faz é fazer uma cópia do seu DNA. Esta é a fase “S” do ciclo celular, que representa a “síntese” de uma nova cópia do DNA da célula.

As informações codificadas no DNA são preservadas pelo emparelhamento específico de bases de DNA entre si. A adenina só se relaciona com a timina, citosina com guanina, etc.

Isso significa que, quando uma célula deseja copiar seu DNA, tudo o que precisa fazer é parte dos dois fios da hélice dupla e alinham os nucleotídeos com os quais as bases do DNA existente “desejam” emparelhar.

Esse emparelhamento de bases específico garante que a nova fita de parceiros contenha a mesma sequência de pares de bases – o mesmo “código” – como o antigo parceiro. Cada hélice dupla resultante contém uma fita de DNA antigo emparelhado com uma fita de novo DNA.

Essas novas hélices duplas serão herdadas por duas células filhas. Quando chegar a hora das células filhas se reproduzirem, cada fita dessas novas hélices duplas, atua como modelos para uma nova hélice dupla!

Quando chega a hora de uma célula “ler” as instruções contidas no seu DNA, ela usa o mesmo princípio de ligação específica de par. O RNA é muito semelhante ao DNA, e cada base de RNA liga especificamente a uma base de DNA. Uracil se liga à adenina, citosina à guanina, etc.

Isso significa que, assim como a replicação do DNA, as informações no DNA são transferidas com precisão para o RNA, desde que a fita de RNA resultante seja composta pelas bases que se ligam especificamente às bases no DNA.

Às vezes, a fita de RNA em si pode ser o produto final. Estruturas feitas de RNA desempenham funções importantes em nós mesmos, incluindo a montagem de proteínas, a regulação da expressão gênica e catalisando a formação de proteínas.

De fato, alguns cientistas pensam que a primeira vida na Terra poderia ter sido composta principalmente por RNA. Isso ocorre porque o RNA pode armazenar informações em seus pares de bases como o DNA, mas também pode executar algumas funções enzimáticas e regulatórias.

Na maioria dos casos, no entanto, o RNA continua transcrito para uma proteína. Usando os “blocos de construção da vida” de aminoácidos, nossas células podem construir máquinas quase proteicas para quase qualquer finalidade, de fibras musculares a neurotransmissores e enzimas digestivas.

Na transcrição de proteínas, os códons de RNA que foram transcritos do DNA são “lidos” por um ribossomo. O ribossomo encontra o RNA de transferência apropriado (tRNA) com “anti-codons” que são complementares aos códons no RNA mensageiro (mRNA) que foram transcritos do DNA.

Os ribossomos catalisam a formação de ligações peptídicas entre os aminoácidos enquanto “lêem” cada códon no mRNA. No final do processo, você tem uma série de aminoácidos, conforme especificado pelo DNA – ou seja, uma proteína.

Outros blocos de construção da vida, como açúcares e lipídios, são criados por proteínas. Dessa maneira, as informações contidas no DNA são transformadas em todos os materiais da vida, usando o código genético!

Tipos de mutações genéticas

Como o código genético contém as informações para criar o material da vida, os erros no DNA de um organismo podem ter consequências catastróficas. Os erros podem acontecer durante a replicação do DNA se o par de bases erradas for adicionado a uma fita de DNA, se uma base for ignorada ou se uma base extra for adicionada.

Raramente, esses erros podem realmente ser úteis – a versão “equivocada” do DNA pode funcionar melhor que o original ou ter uma função totalmente nova! Nesse caso, a nova versão pode se tornar mais bem -sucedida e sua transportadora pode superar as transportadoras da versão antiga na população. Essa propagação de novas características em toda a população é como a evolução progride.

Mutações silenciosas e codificação redundante

Em alguns casos, as mutações genéticas podem não ter nenhum efeito no produto final de uma proteína. Isso ocorre porque, como visto na tabela acima, a maioria dos aminoácidos está conectada a mais de um códon.

A glicina, por exemplo, é codificada pelos códons GGA, GGC, GGG e GGU. Uma mutação resultando no nucleotídeo errado sendo usado para a última letra do códon de glicina, então, não faria diferença. Um códon que inicia em “GG” ainda codificaria a glicina, independentemente da carta usada por último.

Pensa -se que o uso de múltiplos códons para o mesmo aminoácido seja um mecanismo evoluído ao longo do tempo para minimizar a chance de uma pequena mutação causando problemas para um organismo.

Mutação Missense

Em uma mutação missense, a substituição de um par de bases por um par de bases incorreto durante a replicação do DNA resulta do aminoácido errado sendo usado em uma proteína.

Isso pode ter um pequeno efeito em um organismo, ou um grande – dependendo da importância do aminoácido para a função de sua proteína e qual a proteína é efetuada.

Isso pode ser pensado em construção de móveis. Quão ruim seria se você usasse a peça errada para prender uma perna de cadeira no lugar? Se você usou um parafuso em vez de um prego, os dois provavelmente são semelhantes o suficiente para que a perna da cadeira permanecesse – mas se você tentasse usar, digamos, uma almofada de assento para conectar a perna à cadeira, sua cadeira não funcionaria muito bem!

Uma mutação missense pode resultar em uma enzima que quase tão bem quanto na versão normal – ou uma enzima que não funciona.

Mutação sem sentido

Uma mutação sem sentido ocorre quando o par de bases incorreto é usado durante a replicação do DNA – mas onde o códon resultante não codifica um aminoácido incorreto.

Em vez disso, esse erro cria um códon de parada ou outra informação indecifrável à célula. Como resultado, o ribossomo para de funcionar nessa proteína e todos os códons subsequentes não são transcritos!

Mutações sem sentido levam a proteínas incompletas, que podem funcionar muito mal ou não. Imagine se você parasse de montar uma cadeira no meio!

Eliminação

Em uma mutação de exclusão, uma ou mais bases de DNA não são copiadas durante a replicação do DNA. Mutações de exclusão vêm em uma enorme variedade de tamanhos – um único par de bases pode estar faltando ou que falta um grande pedaço de cromossomo!

Mutações menores nem sempre são menos prejudiciais. A perda de apenas uma ou duas bases pode resultar em uma mutação de mudança de quadro que prejudica um gene crucial, conforme discutido em “mutações de mudança de quadro” abaixo.

Por outro lado, maiores mutações de deleção podem ser fatais – ou só podem resultar em incapacidade, como na síndrome de Digeorge e em outras condições que resultam da exclusão de parte de um cromossomo.

A razão para isso é que o DNA é muito parecido com o código -fonte do computador – uma parte do código pode ser crucial para o sistema ligar, enquanto outras partes do código podem apenas garantir que um site pareça bonito ou carregado rapidamente.

Dependendo da função da parte do código que é excluída ou mutada, uma pequena alteração pode ter consequências catastróficas – ou uma corrupção aparentemente grande do código que se pode resultar em um sistema que é apenas um pouco viscoso.

Inserção

Uma mutação de inserção ocorre quando um ou mais nucleotídeos é erroneamente adicionado a uma fita de DNA crescente durante a replicação do DNA. Em raras ocasiões, longos trechos de DNA podem ser adicionados incorretamente no meio de um gene.

Como uma mutação missense, o impacto disso pode variar. A adição de um aminoácido desnecessário em uma proteína pode tornar a proteína apenas um pouco menos eficiente; ou pode prejudicá -lo.

Considere o que aconteceria com sua cadeira se você adicionasse um pedaço de madeira aleatório que as instruções não exigiam. Os resultados podem variar muito, dependendo do tamanho, forma e colocação da peça extra!

Duplicação

Uma mutação de duplicação ocorre quando um segmento de DNA é replicado acidentalmente duas ou mais vezes. Como as outras mutações listadas acima, elas podem ter efeitos leves – ou podem ser catastróficos.

Imaginar se sua cadeira tivesse duas costas, dois assentos ou oito pernas. Uma pequena duplicação e a cadeira ainda podem ser utilizáveis, embora um pouco de aparência estranha ou desconfortável. Mas se a cadeira tivesse, por exemplo, seis assentos anexados um ao outro, isso pode rapidamente se tornar inútil para o propósito pretendido!

Mutação de deslocamento de quadros

Uma mutação de mudança de quadro é um subtipo de mutações de inserção, exclusão e duplicação. Em uma mutação em troca de quadros, um ou dois aminoácidos são excluídos ou inseridos – resultando em uma mudança do “quadro” que o ribossomo usa para dizer onde um códon para e o próximo começa.

Esse tipo de erro pode ser especialmente perigoso, porque causa todos os códons que ocorrem após a leitura incorreta do erro. Normalmente, todos os aminoácidos adicionados à proteína após a mutação da mudança de quadro estão errados.

Imagine se você estivesse lendo um livro – mas em algum momento durante a escrita, aconteceu um erro de programação de modo que toda carta subsequente mudou uma carta mais tarde no alfabeto.

Uma palavra que deveria ler “Carta” se tornaria repentinamente “mfuuft”. Boe tp po.

Isso é aproximadamente o que acontece em uma mutação de mudança de quadro.

Questionário

1. As regras de emparelhamento de bases de DNA e RNA são as seguintes:

  • A – t/u (uracil é usado em vez de timina no RNA.)
  • CG
  • G – c
  • T/U – A

Dado isso, qual das seguintes opções seria a sequência anti-codone para um códon de mRNA lendo “Uugcugcag?” A. AAGGACGUC B. AACGAGGUC C. AACGACGUC D. AACGACGUG

Resposta à pergunta nº 1

C está correto. Ele contém o elogio correto de todas as letras nos três códons de mRNA fornecidos.

2. Qual das alternativas a seguir não poderia ocorrer como resultado da exclusão de um único nucleotídeo? A. Um erro missense. B. Um erro sem sentido. C. Uma mutação em moldura. D. Nenhuma das opções acima.

Resposta à pergunta nº 2

A está correto. A exclusão de um único nucleotídeo resultaria na mutação da mudança de quadro, uma vez que todo aminoácido é codificado por três bases. O ribossomo continuaria a ler nucleotídeos em conjuntos de três – e como um nucleotídeo estava faltando todos os conjuntos de três depois que essa exclusão seria incorreta.

3. Para que corda de aminoácidos é codificada pela sequência de mRNA uugcugcag? A. leucina-isoleucina-glutamina B. leucina-leucina-glutamina C. leucina-leucina-arginina D. isoleucina-isoleucina-glutamina

Resposta à pergunta nº 3

B está correto. Se você consultar a tabela do código genético na parte superior deste artigo, verá que esta é a tradução correta dessa sequência de nucleotídeos.

Referências

  • Que tipos de mutações genéticas são possíveis? – Referência domiciliar de genética. (n.d.). Recuperado em 10 de maio de 2017, em https://ghr.nlm.nih.gov/primer/mutações e
  • Escritor, L. G. (2016, 29 de setembro). Humanos e bactérias compartilham códigos genéticos comuns? Recuperado em 10 de maio de 2017, em http://education.seattlepi.com/humans-bacteria share-common-genetic-codes-4511.html
  • Crick, F. (1990). Que busca louca: uma visão pessoal da descoberta científica. Harmondsworth: Penguin.

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