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Síntese proteíca

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição

A síntese de proteínas é o processo no qual as cadeias polipeptídicas são formadas a partir de combinações codificadas de aminoácidos únicos dentro da célula. A síntese de novos polipeptídeos requer uma sequência codificada, enzimas e ácidos mensageiros, ribossômicos e transferidos (RNAs). A síntese de proteínas ocorre dentro do núcleo e dos ribossomos de uma célula e é regulada pelo DNA e RNA.

Etapas de síntese de proteínas

As etapas de síntese de proteínas são duplas. Em primeiro lugar, o código para uma proteína (uma cadeia de aminoácidos em uma ordem específica) deve ser copiada a partir das informações genéticas contidas no DNA de uma célula. Esta etapa inicial de síntese de proteínas é conhecida como transcrição.

A transcrição produz uma cópia exata de uma seção de DNA. Esta cópia é conhecida como RNA mensageiro (mRNA), que deve ser transportada para fora do núcleo celular antes que a próxima etapa da síntese de proteínas possa começar.

A segunda etapa da síntese de proteínas é a tradução. A tradução ocorre dentro de uma organela celular chamada ribossomo. O RNA mensageiro segue e se conecta ao ribossomo sob a influência do RNA e enzimas ribossômicas. O RNA de transferência (tRNA) é uma molécula que carrega um único aminoácido e uma sequência codificada que age como uma chave. Essa chave se encaixa em uma sequência específica de três códigos no mRNA, colocando o aminoácido correto no lugar. Cada conjunto de três bases nitrogenadas de mRNA é chamado de códon.

A tradução e a transcrição serão explicadas com muito mais detalhes. Para manter a síntese de proteínas simples, primeiro precisamos conhecer o básico.

Polipeptídeos e proteínas

O resultado da síntese de proteínas é uma cadeia de aminoácidos que foram anexados, link por link, em uma ordem específica. Essa cadeia é chamada de polímero ou polipeptídeo e é construída de acordo com um código baseado em DNA. Você pode imaginar uma corrente de polipeptídeo como uma corda de contas, com cada contas fazendo o papel de um aminoácido. A ordem em que as contas são amarradas são copiadas de instruções em nosso DNA.

Ao falar em síntese proteica, é importante fazer uma distinção entre cadeias polipeptídicas e proteínas. Todas as proteínas são polipeptídeos, mas nem todos os polipeptídeos são proteínas; No entanto, proteínas e polipeptídeos são compostos de monômeros de aminoácidos.

A diferença entre uma proteína e um polipeptídeo é a forma. As cadeias menores de aminoácidos-geralmente menos que quarenta-permanecem como fios de cadeia única e são chamadas polipeptídeos. As cadeias maiores devem se embalá -las com mais força; Eles se dobram em estruturas fixas – secundárias, terciárias e quaternárias. Quando uma corrente polipeptídica dobra, é chamada de proteína.

As cadeias polipeptídicas são formadas durante o processo de tradução da síntese de proteínas. Esses polipeptídeos podem ou não se dobrar em proteínas posteriormente. No entanto, o termo “síntese de proteínas” é usado mesmo na comunidade científica e não está incorreta.

Compreender a síntese proteica é fácil quando imaginamos nosso DNA como um livro de receitas. Este livro lista as instruções que mostram uma célula como fazer todas as pequenas parte de todos os sistemas, órgãos e tecidos dentro de nossos corpos. Todas essas partes individuais são polipeptídeos. Da queratina nos cabelos e nas unhas aos hormônios que passam pela corrente sanguínea, polipeptídeos e proteínas são as pedras de fundação de todas as estruturas. Nosso DNA não codifica lipídios ou carboidratos – ele codifica apenas para polipeptídeos.

A enzima RNA polimerase abre o livro de receitas de DNA que fica dentro do núcleo celular. Ele usa certas peças de código como favoritos para encontrar a página certa. Este livro de receitas é escrito em uma língua estrangeira – o mRNA copia o que está escrito sem entendê -lo. As receitas são traduzidas para um idioma que outras moléculas podem decifrar em um estágio posterior. Os tradutores são ribossomos e tRNA. Eles leem a receita e podem coletar os ingredientes certos e, na ordem correta, fazer o produto polipeptídico acabado.

Sequências de DNA

No núcleo, dois fios de DNA são mantidos juntos por bases nitrogenadas (também chamadas nucleobases ou bases). Quatro bases – citosina, guanina, adenina e timina – formam as letras das palavras no livro de receitas do DNA.

Uma fita de DNA mantém o código original. Se as instruções deste código forem cuidadosamente seguidas, um polipeptídeo correto específico poderá ser montado fora do núcleo. A segunda fita de DNA – a fita de modelo – é uma imagem espelhada da fita original. Deve ser uma imagem espelhada, pois as nucleobases só podem se conectar a parceiros complementares. Por exemplo, a citosina apenas combina com guanina e timina, apenas combina com adenina.

Você provavelmente já viu códigos como CTA, ATA, TAA e CCC em vários livros de biologia. Se esses são os códons (conjuntos de três bases) da fita original do DNA, a fita de modelo será anexada a eles usando seus parceiros. Portanto, usando os exemplos fornecidos, o DNA do modelo se conectará à fita de DNA original usando GAT, TAT, ATT e GGG.

O RNA mensageiro então copia a fita do modelo. Isso significa que acaba criando uma cópia exata da fita original. A única diferença é que o mRNA substitui a timina por uma base chamada uracil. A cópia do mRNA da fita de modelo, usando os exemplos especificados, lia Cua, AUA, UAA e CCC.

Esses códigos podem ser lidos pelo RNA de transferência fora do núcleo; A receita pode ser entendida por uma molécula que não entende completamente a linguagem usada no original (não entende a timina, apenas uracil). O RNA de transferência ajuda a trazer as peças certas para a linha de montagem do ribossomo. Lá, é construída uma cadeia proteica que corresponde às instruções na cadeia de DNA original.

Contribuidores de síntese de proteínas

Para fazer o trecho copiado do código (transcrição), precisamos de enzimas chamadas polimerases de RNA. Essas enzimas reúnem moléculas de RNA mensageiro de flutuação livre (mRNA) dentro do núcleo e as montam para formar as letras do código. Cada letra do código de DNA tem sua própria chave e cada nova letra formada pelo mRNA carrega uma fechadura que se adapta a essa chave, um pouco como o tRNA.

Observe que estamos falando de cartas. Isso é importante. Dentro do núcleo, o código de DNA não é entendido, simplesmente copiado – transcrito. Compreender o código soletrando as palavras formadas por essas cartas – traduzindo – acontece em um estágio posterior.

A RNA polimerase deve encontrar e trazer a molécula de mRNA apropriada para cada base nitrogenada na fita do modelo. Moléculas de mRNA selecionadas se conectam para formar uma cadeia de letras. Eventualmente, essas cartas explicarão o equivalente a uma frase. Cada frase representa um produto específico (polipeptídeo). Se a receita não for seguida exatamente, o produto final poderá ser completamente diferente ou não funcionar tão bem quanto deveria.

O RNA mensageiro agora se tornou o código. Ele viaja para o próximo grupo de importantes colaboradores que funcionam como fábricas. Os ribossomos são encontrados fora do núcleo celular, no citoplasma celular ou ligados ao retículo endoplasmático áspero; São os ribossomos que fazem do retículo endoplasmático “áspero”.

Um ribossomo é dividido em duas partes e a fita do mRNA atravessa como fita através de uma máquina de escrever à moda antiga. O ribossomo reconhece e se conecta a um código especial no início da frase traduzida – o códon inicial. As moléculas de RNA de transferência entram no ribossomo, trazendo com eles ingredientes individuais. Como em todos esses processos, as enzimas são necessárias para fazer as conexões.

Se cada códon de mRNA tiver uma trava, o tRNA possui as chaves. A chave tRNA para um códon de mRNA é chamada de anticódon. Quando uma molécula de tRNA mantém a chave que corresponde a um código de três nucleobase, ela pode abrir a porta, deixar sua carga (um aminoácido) e deixar a fábrica de ribossomos para coletar outra carga de aminoácidos. Este sempre será o mesmo tipo de aminoácido que o anticódon.

O RNA mensageiro muda ao longo do ribossomo como se estivesse em uma correia transportadora. No próximo códon, outra molécula de tRNA (com a chave direita) traz o próximo aminoácido. Este aminoácido liga para o anterior. Uma cadeia de aminoácidos ligados começa a formar – uma cadeia polipeptídica. Quando concluído, essa cadeia polipeptídica é um produto final preciso fabricado de acordo com as instruções no livro de receitas de DNA. Não é uma torta ou um bolo, mas uma corrente polipeptídica.

O final do processo de tradução do código de mRNA é sinalizado por um códon de parada. Os códons de partida e parada não codificam aminoácidos, mas informam ao tRNA e ao ribossomo onde uma cadeia polipeptídica deve começar e terminar.

O produto acabado – o polipeptídeo recém -sintetizado – é liberado no citoplasma. A partir daí, ele pode viajar para onde for necessário.

Local de síntese proteica

O local da síntese de proteínas é duplo. A transcrição (copiando o código) ocorre dentro do núcleo celular onde o DNA está localizado. Uma vez que a cópia do mRNA de uma pequena seção do DNA foi feita, ele viaja pelos poros nucleares e para o citoplasma celular. No citoplasma, a fita do mRNA se moverá em direção a um ribossomo livre ou um preso ao retículo endoplasmático áspero. Em seguida, a próxima etapa da síntese de proteínas – tradução – pode começar.

Novos papéis para ribossomos

A célula média de mamíferos contém mais de dez milhões de ribossomos. As células cancerígenas podem produzir até 7.500 subunidades ribossômicas (pequenas e grandes) a cada minuto. Como fábrica produtora de polipeptídeos, a existência, o desenvolvimento e a função de todo organismo vivo depende do ribossomo.

Anteriormente, pensava -se que os ribossomos eucarióticos desempenhavam apenas papéis efetores na síntese de proteínas (causou um efeito – uma nova proteína). No entanto, pesquisas recentes agora mostram que os ribossomos também regulam o processo de tradução. Eles participam de decidir quais proteínas são fabricadas e em que quantidades. O sucesso e os resultados da tradução dependem mais do que a disponibilidade de aminoácidos e enzimas livres – eles também dependem da qualidade dos ribossomos.

Transcrição na síntese de proteínas

O processo de transcrição é o primeiro passo da síntese de proteínas. Esta etapa transfere informações genéticas do DNA para os ribossomos do citoplasma ou retículo endoplasmático áspero. A transcrição é dividida em três fases: iniciação, alongamento e rescisão.

Iniciação

A iniciação requer dois grupos de proteínas especiais. O primeiro grupo são os fatores de transcrição – essas seqüências de promotores reconhecem no DNA. Uma sequência do promotor é uma seção do código encontrado no início de um único gene que mostra onde o processo de cópia deve começar e em que direção esse código deve ser lido. Um promotor funciona um pouco como o códon inicial no mRNA.

O segundo grupo proteína necessário para o início da transcrição consiste em polimerases de RNA dependentes de DNA (RNAPS). Uma molécula de RNA polimerase se liga ao promotor. Depois que essa conexão foi feita, o DNA de fita dupla se desenrola e abre (descompactação).

As bases conectadas mantêm os dois fios de DNA em uma forma dupla. Quando os dois fios descompactados, as bases individuais e agora não obtidas são deixadas expostas. O processo de descompactação é repetido ao longo do trecho do DNA por RNAPS até que o ponto de parada da transcrição ou o terminador seja atingido. A intitiação, portanto, envolve o reconhecimento de uma sequência do promotor e a descompactação de uma seção de DNA sob a influência de fatores de transcrição e polimerases de RNA.

Alongamento

A próxima fase no processo de transcrição é o alongamento. Com a sequência codificada exposta, os RNAPs podem ler cada base individual de adenina, guanina, citosina ou timina na fita de modelo e conectar a base de parceiro correta a ela. É importante lembrar que o RNA é incapaz de replicar a timina e substituir isso pela nucleobase conhecida como uracil.

Se, por exemplo, uma sequência de DNA curta na fita de modelo for representada por c-a-g-t-t-a ou citosina-adenina-guanina-timina-timina-adenina, o RNAP conectará as bases corretas do parceiro obtidas a partir de populações de bases de flutuação livre dentro do núcleo. Neste exemplo, a RNA polimerase conectará uma base de guanina à citosina, uracil à adenina, citosina à guanina e adenina à timina para formar uma fita de RNA mensageiro com a sequência de base nitrogenada codificada G-U-C-A-A-U. Esse processo se repete até que a enzima RNAP detecte uma sequência de código genético que o encerra – o terminador.

Terminação

Quando os RNAPs detectam uma sequência do terminador, ocorre a fase final da transcrição – terminação -. A sequência de RNAPS se desconecta do DNA e o resultado é um fio de RNA mensageiro. Esse mRNA carrega o código que eventualmente instruirá o tRNA que os aminoácidos trazem para um ribossomo.

O RNA mensageiro deixa o núcleo através de poros nucleares principalmente através da difusão, mas às vezes precisa de ajuda das enzimas transportadoras e ATP para chegar ao seu destino.

Processo de tradução na síntese de proteínas

Durante o processo de tradução, as pequenas e grandes subunidades de um ribossomo fecham sobre um fio de mRNA, prendendo -o vagamente dentro. Os ribossomos organizam a fita em códons ou conjuntos de três letras de base nitrogenadas. Isso ocorre porque o código para um único aminoácido-a forma mais básica de uma proteína-é um código nucleobase de três letras.

Como os ribossomos reconhecem partes do código, podemos dizer que eles entendem. A confusão de letras copiadas feitas durante a fase de transcrição pode ser lida e compreendida na fase de tradução.

Por exemplo, o código GGU, GGC, GGA e GGG para o aminoácido conhecido como glicina. A maioria dos aminoácidos possui vários códigos, pois isso diminui a chance de erros – se a RNA polimerase conectar acidentalmente a adenina em vez de citosina à GG, isso não importa. Código GGC e GGA para o mesmo aminoácido. Você pode ver uma lista de códons de mRNA para os vinte aminoácidos não essenciais aqui.

Existe apenas um código de códon inicial – agosto. Três códons – TAA, TAG e TGA – representam códons de parada. Nem os códons de partida nem param correspondem ao código para um aminoácido; Eles não são codificantes. A única partida e três códons de parada estão claramente marcados nesta roda de códon.

Quando um códon se torna visível – uma vez que o códon anterior está vinculado a um aminoácido – uma seção de uma molécula de RNA de transferência se encaixa no códon de mRNA. Essa ‘chave’ é chamada de anticódon. O RNA de transferência tem dois papéis – para se conectar a um aminoácido fora do ribossomo e implantar esse aminoácido no momento certo e na posição correta em uma fita de mRNA dentro do ribossomo.

Dezenas a milhares de moléculas de RNA de transferência produzem uma cadeia polipeptídica. A titina ou a conexão é a maior molécula de proteína e contém cerca de 33.000 aminoácidos. O menor polipeptídeo funcional é a glutationa – apenas três aminoácidos. Para produzir glutationa, primeiro o ribossomo e o tRNA devem ler o códon inicial (três bases) e depois ler o primeiro códon codificador de proteínas (três bases), a segunda (três bases), a terceira (três bases) e o códon de parada (três bases). As receitas de DNA e mRNA de codificação (sequências) para glutationa contêm nove bases. Pode ou não haver seções adicionais de DNA não codificante dentro desta receita. Sequências não codificantes não produzem aminoácidos.

Como no processo de transcrição, a tradução dentro do ribossomo também é dividida nos três estágios de iniciação, alongamento e rescisão.

A iniciação envolve o reconhecimento pelo ribossomo do códon de início do mRNA. O alongamento refere -se ao processo pelo qual o ribossomo se move ao longo da transcrição do mRNA, reconhecendo e expondo códons individuais para que o tRNA possa trazer os aminoácidos certos. O braço anticódon do tRNA se liga ao códon de mRNA apropriado sob a influência de enzimas ribossômicas.

Finalmente, a rescisão ocorre quando o ribossomo reconhece o códon de parada do mRNA; A cadeia polipeptídica concluída é então liberada no citoplasma. É enviado para onde for necessário – dentro da célula ou para outros tecidos, saindo da membrana celular por exocitose.

Questionário

1. O que são seqüências de promotores?

2. Qual base nitrogenada do mRNA é parceira da adenina da base de DNA?

3. RNAPS Faça o que durante o início da tradução?

4. Quantos aminoácidos compõem a proteína glutationa?

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Bibliografia

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