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15: Genes e proteínas

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    Since the rediscovery of Mendel’s work in 1900, the definition of the gene has progressed from an abstract unit of heredity to a tangible molecular entity capable of replication, expression, and mutation. Genes are composed of DNA and are linearly arranged on chromosomes. Genes specify the sequences of amino acids, which are the building blocks of proteins. In turn, proteins are responsible for orchestrating nearly every function of the cell. Both genes and the proteins they encode are absolutely essential to life as we know it.

    • 15.0: Prelúdio de genes e proteínas
      Desde a redescoberta do trabalho de Mendel em 1900, a definição do gene progrediu de uma unidade abstrata de hereditariedade para uma entidade molecular tangível capaz de replicação, expressão e mutação. Os genes são compostos de DNA e estão dispostos linearmente nos cromossomos. Os genes especificam as sequências de aminoácidos, que são os blocos de construção das proteínas. Por sua vez, as proteínas são responsáveis por orquestrar quase todas as funções da célula.
    • 15.1: O Código Genético
      O processo celular de transcrição gera RNA mensageiro (mRNA), uma cópia molecular móvel de um ou mais genes com um alfabeto de A, C, G e uracil (U). A tradução do modelo de mRNA converte informações genéticas baseadas em nucleotídeos em um produto proteico. As sequências de proteínas consistem em 20 aminoácidos comuns; portanto, pode-se dizer que o alfabeto proteico consiste em 20 letras. Cada aminoácido é definido por uma sequência de três nucleotídeos chamada códon trigêmeo.
    • 15.2: Transcrição procariótica
      Os procariontes, que incluem bactérias e arquéias, são em sua maioria organismos unicelulares que, por definição, não possuem núcleos ligados à membrana e outras organelas. Um cromossomo bacteriano é um círculo fechado covalentemente que, ao contrário dos cromossomos eucarióticos, não está organizado em torno de proteínas histonas. A região central da célula na qual o DNA procariótico reside é chamada de nucleóide. Os procariontes geralmente têm plasmídeos abundantes que são moléculas circulares de DNA mais curtas que podem conter apenas um ou alguns genes.
    • 15.3: Transcrição eucariótica
      Procariontes e eucariotos realizam fundamentalmente o mesmo processo de transcrição, com algumas diferenças importantes. A diferença mais importante entre procariontes e eucariotos é o núcleo e as organelas ligadas à membrana deste último. Com os genes ligados a um núcleo, a célula eucariótica deve ser capaz de transportar seu mRNA para o citoplasma e deve proteger seu mRNA da degradação antes de ser traduzido.
    • 15.4: Processamento de RNA em eucariotos
      Após a transcrição, os pré-mRNAs eucarióticos devem passar por várias etapas de processamento antes de serem traduzidos. Os tRNAs e rRNAs eucarióticos (e procarióticos) também passam por processamento antes de poderem funcionar como componentes na maquinaria de síntese de proteínas.
    • 15.5: Ribossomos e síntese proteica
      A síntese de proteínas consome mais energia de uma célula do que qualquer outro processo metabólico. Por sua vez, as proteínas representam mais massa do que qualquer outro componente dos organismos vivos (exceto a água), e as proteínas realizam praticamente todas as funções de uma célula. O processo de tradução, ou síntese de proteínas, envolve a decodificação de uma mensagem de mRNA em um produto polipeptídico. Os aminoácidos são ligados covalentemente por ligações peptídicas interligadas em comprimentos que variam de ~ 50 resíduos de aminoácidos a >1.000.
    • 15.E: Genes e proteínas (exercícios)

    Miniatura: RNA polimerase produzindo mRNA a partir de um modelo de DNA de fita dupla. (CC BY-SA 3.0; Thomas Splettstoesser via Wikimedia Commons).