Código genético: o que é e importância para síntese de proteína

O código genético é a "informação" presente no DNA que pode ser interpretada para a produção de proteínas. 

Essa informação é composta por letras, ou símbolos, conhecidos como nucleotídeos. Os nucleotídeos são formados por bases nitrogenadas chamadas Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G), Timina (T) e Uracila (U) (no RNA). A partir da combinação dessas bases, as proteínas são produzidas.

Assim, o Código Genético pode ser entendido também como um "manual de tradução" que converte as letras do RNA em aminoácidos, os blocos de construção das proteínas.

O DNA contém todas as informações genéticas que são copiadas para uma molécula chamada RNA mensageiro (RNAm). Esse RNA mensageiro se conecta aos ribossomos, que são como "fábricas" de proteínas nas células. Durante esse processo, a sequência de letras no RNA (formadas por nucleotídeos) é convertida em uma sequência de aminoácidos, que se juntam para formar proteínas.

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O código genético é um conjunto de regras pelas quais as informações codificadas no material genético (DNA ou RNA) são traduzidas em proteínas pelas células vivas.

Esse código determina como sequências de três nucleotídeos, chamadas códons, especificam quais aminoácidos serão adicionados durante a síntese de proteínas. O código genético é praticamente universal, sendo compartilhado por quase todos os organismos na Terra, o que sublinha uma origem comum na evolução da vida. 

Ele é fundamental para processos biológicos como a hereditariedade, a expressão gênica e a evolução, permitindo que as instruções genéticas sejam traduzidas em funções celulares específicas através da produção de proteínas.

A informação é gerada pela sequência de três pares de bases, que formam um códon. O códon é um verdadeiro código, correspondente a um aminoácido específico que irá compor a proteína.

Por exemplo, o primeiro códon descoberto era composto por uma trinca de uracila, formando UUU presente no RNA mensageiro que, ao ser traduzido para uma sequência peptídica, mostrou ser correspondente ao aminoácido fenilalanina.

Tabela de Códons, com seu respectivo aminoácido.

Além dos códons que correspondem aos aminoácidos constituintes das proteínas, há dois tipos de códons que controlam essa síntese protéica:

• Códon de iniciação: está presente no início da informação contida no RNA_m e marca o inicio do processo de tradução. É formado pela trinca Adenina-Uracila-Guanina (AUG), e corresponde ao aminoácido metionina. Assim, toda proteína contém a metionina como primeiro aminoácido, mesmo que seja necessário retirá-la através de alguma modificação pós-traducional (modificação na qual a proteína é submetida para a sua ativação após o seu processo de síntese).
• Códon de parada: Os códons UAG, UGA e UUA não correspondem a nenhum aminoácido. São conhecidos como códons de parada (Stop-códon) e marcam o fim do processo de síntese protéica.

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O código genético possui três características principais:

• Especificidade: cada códon codificará o mesmo aminoácido;
• Universalidade: a especificidade do códons é a mesma para qualquer indivíduo. O códon para o aminoácido alanina, por exemplo, é o mesmo em uma bactéria, um fungo, uma planta, um peixe e um ser humano.
• Degenerado/Redundância: são quatro bases nitrogenadas que compõem o DNA e o RNA. Elas se dispõem em trincas, formando os códons. Assim, são 64 códons diferentes que correspondem aos vinte aminoácidos que compõem as proteínas. Portanto, mais de um códon corresponde ao mesmo aminoácido.

Dessa forma, o código genético é conhecido por ser específico, universal e degenerado.

O código genético relaciona as informações presentes no DNA na forma de genes, que são transcritos na forma de RNAm e, posteriormente, são traduzidos na forma de proteína.

A importância do código genético é vasta e fundamental para a compreensão da vida na Terra, abrangendo várias áreas da biologia e medicina. Aqui estão alguns pontos chave que destacam sua importância:

1. Base para a Síntese de Proteínas: O código genético permite a tradução de informações genéticas (DNA e RNA) em proteínas, que são os blocos construtores da vida, desempenhando uma vasta gama de funções essenciais em organismos vivos, incluindo estruturais, enzimáticas, de transporte, de defesa, entre outras.

2. Universalidade e Evolução: A universalidade do código genético entre organismos aponta para uma origem comum da vida na Terra, oferecendo insights sobre os processos evolutivos. A compreensão de como o código genético evoluiu e se manteve conservado é crucial para entender a história evolutiva da vida.

3. Ferramenta para a Biotecnologia e Engenharia Genética: O entendimento do código genético tem permitido avanços significativos na biotecnologia e engenharia genética, incluindo a produção de insulina humana por bactérias, o desenvolvimento de culturas agrícolas geneticamente modificadas para resistir a pragas ou a condições ambientais adversas, e a criação de terapias gênicas para doenças hereditárias.

4. Diagnóstico e Tratamento de Doenças: A compreensão do código genético é fundamental para identificar mutações genéticas que podem levar a doenças. Isso tem implicações diretas no diagnóstico, na prevenção e no tratamento de condições genéticas, câncer, e doenças infecciosas, através de abordagens como medicina personalizada e terapia gênica.

5. Pesquisa Científica: O código genético é essencial para a pesquisa em biologia molecular, genética, bioquímica e áreas relacionadas. Ele fornece o framework necessário para experimentos que exploram a função gênica, regulação da expressão gênica, mecanismos de mutação, e muito mais.

6. Conservação e Biodiversidade: O estudo do código genético ajuda na conservação de espécies, permitindo aos cientistas entender a diversidade genética dentro e entre populações, o que é crucial para esforços de conservação e para manter a biodiversidade do planeta.

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As proteínas são as macromoléculas com as funções mais variadas dentro das células. Sua produção é feita nos ribossomos, através das informações armazenadas no DNA e levadas pelo RNA.

Os éxons presentes no DNA são regiões compostas por genes, trechos de DNA com informação necessária para a síntese protéica.

Esses trechos de DNA são transcritos na forma de RNA (transcrição) que, sendo uma molécula menor e mais simples de ser transportada, se movimenta até o ribossomo - organela não membranosa que é responsável por sintetizar as proteínas.

O processo de síntese protéica, conhecido como tradução, se inicia após o acoplamento do RNA_m (RNA mensageiro que é sintetizado a partir do gene e contém informação completa para a síntese protéica) ao ribossomo (ativado pelo RNA Ribossômico - RNA_r).

Um terceiro tipo de RNA, o RNA_t (RNA transportador), percorre o citoplasma em busca de aminoácidos que irão compor a cadeia peptídica que dará origem a proteína.

Esses RNA_ts se ligam aos aminoácidos e possuem regiões nas extremidades, chamadas de anticódon. Essas regiões se pareiam com os códons existentes no RNA_m.

Dessa forma, o ribossomo é constituído por duas subunidades que facilitam a formação de proteínas:

• Subunidade menor: onde ocorre a ligação ao RNA_m;
• Subunidade maior: onde o RNA_t se pareia com o RNA_m através do anticódon e do códon. Também é onde se forma a cadeia polipeptídica, composta pelos aminoácidos trazidos por esses RNA_ts.

As fases da síntese protéica

A síntese protéica, portanto, é composta por três fases:

• Iniciação: quando o RNA_m se liga ao ribossomo já ativado. O primeiro aminoácido é emparelhado no ribossomo. No caso, como explicado acima, o primeiro códon é sempre correspondente a metionina (AUG);
• Alongamento/Elongação: os RNA_ts ligados aos aminoácidos vão se emparelhando ao RNA_m através dos anticódons. As ligações peptídicas entre os aminoácidos são formadas com gasto de ATP. Na subunidade maior do ribossomo, há três sítios de ligação, cada um para um RNA_t. Assim que o segundo RNA_t se liga e pareia com o RNA_m, o primeiro se desliga e volta ao citoplasma, para procurar outro aminoácido correspondente ao seu anticódon. Assim, permite-se que o terceiro RNA_t se ligue ao terceiro sítio de ligação. Dessa forma, a síntese protéica ocorre ao longo da fita de RNA_m,com alongamento da cadeia polipeptídica.
• Terminação: o RNA_t,composto pelo anticódon complementar ao códon de parada (stop-códon), se pareia com o RNA_m. Porém, não leva nenhum aminoácido ligado, finalizando, assim, a síntese protéica.

Após a formação da cadeia polipeptídica, a proteína recém-formada pode, ainda, passar por processos conhecidos como modificações pós-traducionais.

Esses processos são necessários para a ativação de algumas proteínas. Isso é feito através da adição de uma cadeia lipídica - para formar as lipoproteínas - ou de uma cadeia de carboidrato - formando as glicoproteínas.

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