Introdução à Biologia Molecular

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Biologia Molecular
aula 1- Introdução
Definição
● Genética + bioquímica = funções
● Genética + biomol = genes
● Bioquímica + biomol = proteínas
● Área que estuda a interação entre a genética
e a bioquímica, estudando as interação e a
regulação dos sistemas das células,
focando, especialmente, nos genes e
proteínas
● onde tem dna na célula? núcleo mitocondria
● qual a diferença - mitocôndria é circular
● enxergamos no microscópio?
○ sim pela cromatina
● entre diferentes pessoas, quanto é idêntico
de dna? 99,5
● considerando as suas células mesmo dna é
igual??
○ SIM bases são iguais mas o que diferencia
são as supressões de genes
● o que faz elas serem diferentes??
○ os fenótipos são diferentes apesar dos
dnas iguais pela supressão de genes
● quantos cromossomos temos-
○ 46 - 22 pares cromossomicos
autossômicos e 1 sexual
● quantas moléculas de dna tem em 1
cromossomo- 2
● centrômero no meio une as cromátides irmãs
(cromatina condensada) - se separam na
divisão
● podem ter cromossomos simples (1
cromatide) que com duplicação cromossomos
duplos c cromátides irmãs
● citocinese
● metafase condensação máxima cromossomo,
então já está duplicado
● quantos cromossomos tem uma célula
humana?
○ na fase g1 nao ta replicado na S já
duplicou
G1 46 total - 1 cromossomo 1 DNA e na S
tem 46 tb(duplicado) duplos 2 dna - 92
moléculas de dna, se ta antes da S é
simples, tem 46 moléculas de dna no todo,
depois da S mantém o número de
cromossomos mas duplica qnt de dna
(cromátides)
● Os genes codificam diferentes proteínas, as
quais apresentam estruturas específicas para
desempenhar uma função.
○ Na biologia molecular, estuda-se como esse
gene é expresso e quais as etapas até que
cheguemos a função exercida pela
proteína.
● Qual a relação entre DNA, gene, alelo,
cromatina, cromossomo e cromátide
○ DNA: dupla hélice
○ Gene: um trecho do DNA com determinados
requisitos
■ Pode ser funcional ou não funcional ou
pseudogene
■ Todos os genes para insulina são iguais
entre os humanos, podem haver outras
variações (enzimas)
■ Geralmente, temos dois genes iguais: um no
herdado da mãe e outro no homólogo
proveniente do pai.
○ Alelos: um trecho do gene que ocupa o
mesmo lócus em cromossomos
homólogos (AA, Aa, aa → variantes que
exercem efeito no fenótipo)
■ Exemplo: Alelo “a” de um cromossomos
homólogos heterozigotos (Aa)
■ Locus gênico: alelo fica no mesmo locus
em todos os humanos mas a sequência
pode variar ou não em cada um
■ Alelos, por sua vez, são dois trechos de genes
que ocupam o mesmo locus gênico em
cromossomos homólogos
● Os alelos podem ser iguais em alguns indivíduos,
mas também podem ser diferentes pois existem
variantes ao longo do DNA, inclusive nos genes.
■ As mulheres possuem dois alelos para todos os
genes.
● Já os homens, por terem o par sexual XY, não
possuem dois alelos para determinados locus
→ algumas regiões entre eles são homólogas, mas
são poucas.
○ Os diferentes trechos do DNA são denominados
genes. Cada gene ocupa seu locus gênico
○ Cromatina: DNA compactado e enrolado com
um grupo de proteínas
■ Quando o DNA está condensado com proteínas,
chamamos de cromatina (modo em que está na
célula).
○ Cromossomo: cromatina no máximo estado de
condensação
○ Cromátide: duas cromátides irmãs idênticas
formam um cromossomo
○ Durante a mitose (na metáfase), a cromatina fica
muito condensada, possibilitando a observação
do cromossomo, assim como das
cromátides-irmãs.
● Onde tem DNA na célula?
○ No núcleo
○ Nas mitocôndrias
○ Ambos são dupla-fita helicoidal, mas o
mitocondrial é circular e o nuclear é linear.
○ Enquanto no núcleo há 46 moléculas de DNA, a
mitocôndria apresenta um número variável.
● A gente enxerga o DNA no microscópio?
○ Ao microscópio óptico, podemos identificar a
cromatina presente no nucléolo, porção mais
basófila dentro do núcleo.
■ Sendo assim, podemos enxergar o DNA à
microscopia óptica.
○ Na microscopia eletrônica, enxergamos o DNA na
metáfase da divisão celular, momento de máxima
condensação do cromossomo.
■ Nessa fase, já houve replicação do DNA e, por isso,
os cromossomos apresentam duas cromátides
irmãs idênticas unidas pelo centrômero.
● Quantas moléculas de DNA há em uma célula?
○ 46 (humanos) moléculas de DNA → 1 molécula
por cromossomo simples
46 moléculas de DNA, correspondente aos 46
cromossomo
● Quantos cromossomos tem uma célula
humana?
São 23 pares: um da mãe e um do pai
Totalizando 46 cromossomos na célula.
● Entre as diferentes células de uma mesma
pessoa o DNA é igual?
○ Sim, independente do tipo celular de um
mesmo organismo, o DNA é igual. Isso pois,
desde o zigoto, há mitoses sequenciais.
● O que faz as células serem tão diferentes
○ As células são diferentes devido a modulação
da expressão gênica, pois os genes podem
estar ativos ou não.
■ Um exemplo de modulação é através da
metilação.
■ Ou seja, a diferença está nos genes
expressos
● 1 cromossomo → 1 moléculas DNA
○ Em G0 46 cromossomos simples → 46
moléculas de DNA
■ Não dá pra ver na célula
○ Em G2 (com estímulo pra divisão - pós fase
S) 46 cromossomos duplicados (duplos) →
92 moléculas de DNA
■ Não dá pra ver na célula
○ Na mitose (prófase e metáfase) 46
cromossomos duplicados → 92 moléculas de
DNA
○ Na mitose (anáfase e telófase) 92
cromossomos simples → 92 moléculas de
DNA
■ Célula ainda não dividiu (possui dois núcleos
na telófase)
dna gene alelo cromossomo cromatina
cromatina tudo dna - formas de dna
1- Quais são as unidades constituintes do DNA
e do RNA? Que tipo de ligação química une
essas unidades? Nucleotídeos ligação
fosfodiester
2- Quais são as bases púricas e as
pirimídicas? O que confere estabilidade à
dupla hélice de DNA? Puricas a g, ligação de
hidrogênio
3- Descreva a estrutura do DNA e do RNA.
DNA: dupla-hélice, formada por um conjunto
de nucleotídeos compostos por: desoxirribose
(pentose) + base nitrogenada ( A, G, C, T) +
fosfato, os nucleotídeos são ligados por
ligações fosfodiéster e as hélices se ligam pela
ligação de H entre as bases nitrogenadas (A
com T, C com G).
RNA: fita simples, formado por um conjunto de
nucleotídeos compostos por: ribose (pentose)
+ base nitrogenada ( A, G, C, U) + fosfato, os
nucleotídeos são ligados por ligações
fosfodiéster
4- Quais são as principais diferenças entre as
moléculas de DNA e RNA (estruturalmente e
funcionalmente).
DNA e RNA são ácidos nucleicos que
possuem diferentes estruturas e funções.
Enquanto o DNA é responsável por
armazenar as informações genéticas dos
seres vivos, o RNA atua na produção de
proteínas.
● pentose presente no DNA é a desoxirribose, já
no RNA trata-se da ribose e, por isso, a sigla
DNA significa ácido desoxirribonucleico e RNA
é o ácido ribonucleico.
● Bases nitrogenadas
Estrutura DNA Dois filamentos de nucleotídeos
em espiral, rna 1
5- Quantas moléculas de DNA há em uma
célula humana (quando não está se
preparando para a divisão celular)?
46
6- Por que sempre que visualizamos um
cromossomo ele é constituído de duas
cromátides-irmãs idênticas? Neste caso,
quantas moléculas de DNA há em um
cromossomo? 1
Duas cromátides-irmãs idênticas, uma vez
que são visualizadas após a fase S do ciclo
celular, ou seja ocorreu uma duplicação(
cromossomo duplo) de uma cromatina,
dessa forma tem-se 2 cromátides idênticas
II. 92 moléculas de DNA
Aula 2 - Estrutura dos
ácidos nucleicos
vacinas covid
pfizer- RNA
● o nosso organismo reconhece a spike, o
rna mensageiro injetado tem um código da spike,
entra nas cels tecido muscular e no citoplasma o
rna mensageiro vai ser traduzido pelo ribossomo
produzindo a proteína spike e reconhecer como
estranho e produzir anticorpos contra spike, ai qnd
entra covid ja tem anticorpos
adenovirus-astrazeneca
● adenovírus tem dna tem código de spike
tb, transcrever pra rna, traduzido para formar
proteína
No caso da Vacina de Oxford, o adenovírus do
Chipanzé é utilizado para carregar DNA da
proteína Spike do SARS-CoV-2, proteína chave no
processo de infecção do vírus nas células
humanas. A versão do adenovírus utilizada é de
tal forma modificadaque este é capaz de adentrar
a célula, mas não é capaz de replicar-se dentro
dela.
corona vac virus morto nao podem
transcrever.Apesar do adenovírus não ser capaz
de replicar-se dentro da célula, o DNA por ele
carregado pode ser lido e transcrito em uma
molécula de RNAm.Após transcrito, o RNAm
contendo a informação para produção da proteína
Spike deixa o núcleo da célula e é transportado
para o citoplasma celular (veja a figura acima).
Nele, o RNAm é traduzido na proteína Spike.
Coronavac vírus atenuado n podem se replicar
Fluxo da informação gênica
● Síntese de DNA (replicação) → síntese
de RNA (transcrição) → síntese de proteínas
(tradução)
○ DNA → RNAm → PROTEÍNA
RNA e DNA (ácidos nucleicos): Bases:
➔ DNA - adenina, timina e citosina e guanina
agct , dupla fita
➔ RNA- adenina, uracila, citosina e guanina
agcu
● Ácido nucleico é uma macromolécula
(formada de unidades semelhantes /monômeros
da mesma classe ligados quimicamente) chamados
nucleotídeos
○ Polímeros de nucleotídeos- ácido nucleico
○ Nucleotídeos: consiste em uma BASE
contendo nitrogênio(nitrogenada, aucg atcg),
um AÇÚCAR de 5C (PENTOSE) e um ou mais
grupos FOSFATO
○ Ligados por fosfodiéster
decoreba:
● água pura -Ag- purinas
● PIRIMIDINA- restante- c t u
Bases
○ Pirimidina: 1 anel nitrogenado
■ Uracila
■ Citosina
■ Tiamina
○ Purina: 2 anéis nitrogenados
■ Guanina
■ Adenina
○ Cada ácido nucleico só é consistido
por 4 tipos
■ DNA: A, G, C, T
■ RNA: A, G, C, U
● Nomenclatura
○ Açúcar (pentose) + Base =
NUCLEOSÍDEO
■ Base → Nucleosídeo
■ Adenina → Adenosina
■ Guanina → Guanosina
■ Citosina → Citidina
■ Uracila → Uridina
■ Timina → Timidina
Base+ açúcar= NUCLEOSÍDEO
Base+ açúcar+ fosfato= NUCLEOTÍDEO
Adicionar o desoxi quando o açúcar for
desoxirribose e não ribose
● Ex. Desoxiadenosina
Açúcar (pentose) + Base + Fosfato =
NUCLEOTÍDEO
■ Adicionar o d (desoxi) quando o açúcar for
desoxirribose e não ribose
■ AMP = monofosfato de adenosina (Ribose +
Adenina + 1 P)
■ dAMP = monofosfato de desoxiadenosina
(Desoxirribose + Adenina + 1P)
■ UDP = difosfato de uridina (Ribose +
Uracila + 2P)
■ ATP = trifosfato de adenosina (Ribose
+Adenina + 3P)
■ 5 tipos de bases = adenina, guanina,
citosina, timina e uracila
■ 2 tipos de açúcares, pentoses =
desoxirribose(dna) e ribose(rna)
● fosfato sempre se liga ao carbono 5
Base nitrogenada se liga ao açúcar
(pentose) e forma uma ligação química
(ligação n-glicosídica) = forma um
NUCLEOSÍDEO- Sem Fosfato -
Ex: base (adenina) mais nucleosídeo-
adenosina
● Adiciona-se ao nucleosídeo grupos fosfatos =
forma um NUCLEOTÍDEO
○ 1 P = Monofosfato
○ 2 P = Difosfato
○ 3 P = Trifosfato
○ Os grupos fosfatos que deixam os
ácidos nucleicos negativos e
consequentemente ácidos
● nucleotídeos são unidos por ligações
fosfodiéster
● PENTOSE = AÇÚCAR
○ C na forma de anel e são numerados a partir do O
■ C1, C2, C3, C4 e C5
○ ligação fosfodiéster ocorre hidroxila no carbono 3
linha ao fosfato ao carbono 5 linha ---> 5’-- 3’
■ Chamados de C-5 linha…. → 1’, 2’, 3’, 4’, 5’
○ RNA- 5’-3’
Pareamento das bases nitrogenadas na dupla
helice do DNA
➔ A e T duas ligações(pontes de hidrogênio
entre as bases nitrogenadas)
➔ C e G três ligações
RNA
O RNA pode dobrar-se em estruturas diversas de
vários níveis de complexidade. devido as pontes
de hidrogênio
•RNA–simples fita mas com regiões de
dupla-hélice - estruturas secundárias de diversas
formas, como a de grampos de cabelo (hairpin
loops).
rna transportador
DNA x RNA
● Precisa ter 3 P para formar RNA e DNA, na
hora da ligação química 2 P são perdidos
○ DNA = desoxirribose + A G C T + P
○ RNA = ribose + A U G C + P
● Nucleotídeos são unidos por LIGAÇÃO
FOSFODIÉSTER
○ Para fazer DNA ou RNA = precisa de um
nucleotídeo trifosfato (ATP, GTP..) → Perde-se
2 P (fosfatos são clivados pelas enzimas) →
Forma uma ligação fosfodiéster com o P
restante = vira um monofosfato
■ Na célula há outros nucleotídeos que não
apenas trifosfato, mas apenas esses fazem as
ligações no DNA e RNA
○ Grupos químicos envolvidos na ligação
fosfodiéster
■ Hidroxila no C3
■ Grupo fosfato C5
○ Ligação fosfodiéster forma polímeros de
nucleotídeos (junta nucleotídeos)
■ Formar DNA , RNA
ligação fosfodiéster acaba formando uma H2O (perde uma água toda vez que há formação de uma
ligação fosfodiéster → Perde um O e um H , ou seja um HO-, e sempre tem H na célula disponível,
que se soma a esses elementos perdidos
Hidrólise
○ Um lado do polímero não é igual ao outro
■ Extremidade C5 (5’)
■ Extremidade C3 (3’)
■ Logo, DNA e RNA possuem orientação (de acordo com a numeração do C das pentoses dos
nucleotídeos)
■ Ao ler/escrever uma sequência de nucleotídeos (RNA ou DNA) devemos identificar as extremidades,
nesse
exemplo da imagem: 3’ACGT5’ ou 5’TGCA3’
● Logo, é necessário numerar as extremidades SEMPRE
● Pareamento das bases nitrogenadas na dupla hélice de DNA
○ DNA dupla hélice
■ Antiparalelos (5’ de uma hélice com 3’ da outra)
■ Bases (não nucleosídeo) fazem pontes de H (sempre
uma purina com pirimidina) entre si para estabilidade da dupla hélice
● C com G: 3 ligações de H
● A com T: 2 ligações de H
Organização
histonas- octâmeros -proteínas nucleares
dna dá duas voltas em cada histona, cada um desse é um nucleossomo
● dna + 8 histonas- nucleossomo
● DNA compactado + histonas → cromossomo (máximo grau de condensação)
○ Histonas fazem parte da estrutura de DNA (se associam a dupla-hélice), elas formam
um conjunto de 8 histonas, que são envoltos por 2 voltas do DNA dupla-hélice
■ Nucleossomo = 8 histonas (octâmero) + 2 voltas do DNA dupla hélice
● Além disso há a histona H1 → segura a molécula de DNA ao
redor do octâmero
■ Conjunto e sequência de nucleossomos = cromatina “colar de contas”
■ Cromatina se enovela/condessa, no mesmo padrão = cromossomo
■ alem das histonas, necessita de proteínas não nucleadas pra ajudar a
estruturar a cromatina e se enovelar - condensinas
● Solenoide (nucleofilamento): fibra de cromatina de 30 nanômetros, e esse selenoide que
vai se enrolar em volta das proteínas nao histonas(condensinas)
○ Sequência de nucleossomos formam uma cromatina, que se enovela em si
mesma e forma uma fibra mais grossa de cromatina (de 30 nm e de forma
helicoidal), que é a solenóide
○ Solenoide já um estágio da cromatina
■ Cromatina vai se enovelando e chega na= solenoide
● Condensina (proteína): principal componente estrutural do cromossomo mitótico.
Responsável pela condensação da cromatina, formando cromossomos- proteina nao
histona, nao nucleada
○ Arcabouço/esqueleto utilizado pela cromatina para se enovelar
○ Solenoide (fibra grossa de cromatina) passa a dar voltas em cima da condesina
● Coesina (proteína): mantêm as duas cromátides de um cromossomo juntas/unidas
● cromossomo em condensação máxima- metafase - quando se ve as duas cromatides
irmas
○ OBS: ciclo celular: (g1 nao duplo)-( s duplica), g2 (mitose)- (profase, metafase
duplo bem condensado com condensina e coesinas para juntar as cromátides,
na anafase que se separa rompe as coesinas, pois são cromossomos simples)
● Proteínas não histonas: fornecem um suporte ou “arcabouço” para as alças da
cromatina
○ Condesinas
○ Coesinas
● resumo: 8 histonas + 2 voltas de DNA → nucleossomo → conjunto de nucleossomos
→ cromatina é formada → cromatina se enovela = solenóide → continua enovelamento
→ passa a dar voltas na condensina → forma cromossomo → coesina junta as
cromátides do cromossomo formado
● Núcleo interfásico
○ 1. Heterocromatina: mais condensado, genes transcricionalmente inativos (mais
condensada) “inativo- nao ta sendo lido, transcrito nao eh de facil acesso”
○ 2. Eucromatina: menos condensada genes transcricionalmente ativos (menos
condensada → gene mais exposto) ex: queratina
○ se nao tem cromossomo- a cel ta em interfase
○ se tivesse cromossomo estaria em divisao
○ bandas claras e escuras no cromossomos mostrama heterocromatina e a
eucromatina
Onde encontramos moléculas de DNA nas células humanas: núcleo e mitocôndria
● Mitocôndria
○ DNA circular
○ Aproximadamente 16x 10 a sexta nucleotídeos (n)
○ a parte celular na fecundação é da sua mae
○ vem da sua mãe
● Núcleo
○ 46 cromossomos lineares: 22 pares autossômicos + 1 par sexual
○ Aproximadamente 3,2 x 10 a nona nucleotídeos (n)
Tamanho e número dos cromossomos
○ O tamanho do cromossomo não corresponde necessariamente a quantidade de genes, ex o
gene 19
■ Não é proporcional o tamanho do cromossomo ao número de genes
○ Cromossomos com uma menor quantidade de genes: cromossomos 3, 18, 21 e y
■ Síndromes trissômicas compatíveis com a vida
■ 13 Síndrome de Patau
■ 18 SÍndrome de Edwards
■ 21 Síndrome de down
○ os que tem mt gentes nao daria certo pois teria mttt gene causaria agm aborto- trissomias
etc- mas nao eh compativel com a vida
○ o x é exceção pois um eh inativado - corpusculo de baar- cromossomo x condensado
inativado
○ Cromossomos com uma maior quantidade de genes: cromossomo 1 por exemplo
■ Teria muitos genes em uma trissomia, considerando que já possui muitos, logo, se torna
incompatível a vida em uma trissomia
■ Não há (é mais raro) trissomias de cromossomos com muitos genes por serem incompatíveis
com a vida
○ Tamanho de um gene não está relacionada a sua importância
site- medicine plus- genetics
Localização cromossomal do gene
● p = braço pequeno
● q = braço longo
● 7q31.2 → localização de gene: (nao precisa saber)
○ 7q = braço longo do cromossomo 7
○ Primeiro número (3) = região (região 3)
○ Segundo numero (1) = banda (banda 1)
○ Terceiro número (2) = sub banda (sub banda 2)
Roteiro de Estudo – Do DNA ao cromossomo
1- Quais são os níveis de compactação do DNA
até a forma de um cromossomo? Descreva
seus constituintes.
cromatina
selenoide
cromossomo
I. cromatina (formada por um conjunto de
nucleossomos = 8 histonas + 2 voltas de DNA) →
solenóide (condensação até 30nm) →
cromossomo
2- O que diferencia o estado da cromatina no
núcleo de uma célula em interfase? Qual a
relação com a expressão gênica?
I. O ciclo celular é dividido em interfase (G1-S-G2)
e mitose. Apenas na mitose inicia-se o processo
de divisão celular.
II. Heterocromatina = cromatina mais condensada,
genes menos expostos - inativos.
III. Eucromatina = cromatina descondensada,
genes mais expostos - genes ativos.
expressa genes inativos
3- Por que sempre que visualizamos um
cromossomo ele é constituído de duas
cromátides-irmãs idênticas? Neste caso,
quantas moléculas de DNA há em um
cromossomo?
I. Duas cromátides-irmãs idênticas, uma vez
que são visualizadas após a fase S do ciclo
celular, ou seja ocorreu uma duplicação de
uma cromatina, dessa forma tem-se 2
cromátides idênticas
II. 92 moléculas de DNA
4- Quanto à organização do DNA no
cromossomo, relacione as estruturas
descritas abaixo ao esquema
prova ate aqui!
Organização genômica
histórico, tipos de dna, polimorfismo
há regiões intergênicas
● alelo- variações de um determinado gene, tem que ocupar a mesma região no cromossomo
(locus gênicos) variantes do mesmo gene que ocupam o mesmo locus (ex: Aa, aa) alelos são
muito parecidos (A a), mas tem pequenas diferenças nos nucleotídeos, que alternam os
fenótipos se são A A são iguais.
● cromossomos homólogos- alelos que ocupam a mesma posição(locus) no cromossomo
● genes codificantes (para uma proteína) e região intergênica (regiões não codificantes )
● região intergênica- muitas variações(diferente das codificantes
○ só considera gene a sequência de nucleotídeo que codifica uma proteína
○ teste de paternidade - se analisa várias regiões intergênicas, são iguais ao da pai e
da mãe
○ teste- tem que ter um banda da mãe e do pai
-
1-
Histórico
● Sequenciamento do genoma humano
○ A primeira versão da sequência do genoma humano (início de 2001) obteve uma cobertura de
90% e apresenta muitas lacunas não sequenciadas e erros de base
○ O tamanho (haplóide) do genoma humano é de aproximadamente 3 bilhões de pares de
bases
○ Em 2004, o International Human Genome Consortium lançou uma nova versão do genoma,
apresentando sequências de melhor qualidade, cobrindo a maior parte do genoma
(99,7%)
○ O número de genes do genoma humano ainda não é definitivo (mas fica em torno de 22
mil, quanto o milho apresenta 32 mil genes)
○ Nossa complexidade biológica não é devido ao número de genes, mas em nosso
potencial de, alternativamente, transcrever e traduzir a informação codificante do
genoma (exon)
○ Cerca de 90% dos genes do genoma humano são capazes de sofrer processamento
alternativo resultando no número maior de proteínas em relação ao número de genes
● Estimando o número de genes do genoma humano
○ As primeiras estimativas na década de 90, eram de aproximadamente 100.000 genes
■ Na primeira publicação sobre a sequência completa, foram previstos entre 30 e 40 mil genes
■ Mais recentemente, agrupando todas as info disponíveis: sequenciamento das EST (exposed
sequence tags - pequenos fragmentos de cDNA sequenciados); alinhamento das EST com o
DNA genômico; descoberta de genes por homologia com outros organismos e melhorias nos
programas computacionais de predição - as estimativas estão entre 20.000 e 25.000 genes
■ Os modelos gênicos propostos nos bancos de dados eNSEMBL e NCBI listam 22.619 e 22.333
respectivamente, de genes codificadores de proteínas
○ Apenas em torno de 1% do nosso genoma humano codifica para proteínas, sendo que
os exons (genes codificadores de proteínas) e sequências regulatórias correspondem a
menos de 2% do genoma humano
○ Várias iniciativas acontecem em laboratórios em todo mundo, com o objetivo de definir as
funções de cada uma das proteínas codificadas pelos genes humanos
● Fotografia do genoma humano
● Representação do conteúdo da sequência nucleotídica do genoma humano completo
sequências repetitivas
sequências únicas
introns e exons
Tipos de DNA
● DNA de cópia única: aproximadamente 45%
○ Inclui genes codificadores de proteínas
○ Maior parte íntrons e sequências não repetidas intergênicas
● DNA repetitivo disperso: aproximadamente 45%
○ Elementos de transposição (transposon) que estão espalhados pelo genoma
○ Elementos intercalares curtos (SINEs) - 90 a 500 pb (pares de base)
○ Elementos intercalares longos (LINEs) - 7.000 pb
● DNA satélite (repetição em tandem/seguida): aproximadamente 10% sempre que tem
repetição podem classificar assim (presente nas regioes intergenicas)
○ Alfa-satélite: regiões centroméricas, sequências de 171 pb (ocupa milhões de pb ou +)
■ ALTAMENTE repetitivo
○ Minissatélites (sequência repetitiva de nucleotídeos) - 7 a 100 pb (ocupa alguns milhares
de pb-pares de base) vc ve os nucleotídeos que se repetem- conta o número de repetições eh
outra coisa
○ Microssatélites (sequência repetitiva) - 2 a 6 pb (ocupa poucas centenas de pb)
○ 3% do genoma = mini e microssatélites
■ São marcadores genéticos
■ satélites pq ficam nas periferias ou perto de telômero ou centromero perto de
heterocromatina
■ úteis ´para mapeamento genico
■ regioes intergenicas
● olhar as repetições entre os vermelho - tem repetições no mesmo indivíduo
● ver quantos são iguais e quais
● mais de 6 nucleotídeos que estao se repetindo- mini
● exemplo esta se repetindo o GA(dois nucleotídeos que esta se repetindo) 3 repeticoes
as
obs: G + C 3 ligacoes (iguais porcentagens dos dois)
A + T mesma
obs 2: alelos variações de um mesmo gene e ocupar o mesmo locus nos cromossomos
homologos
● repetições em tandem/seguidas de DNA micro e minissatélites
○ Úteis para mapeamento genômico pois variam de comprimento entre indivíduos e são encontradas
uma vez a cada 2 kb de genoma
○ Microssatélite: marcador genético em estudos de parentesco (medicina forense), as migrações
humanas e da origem humana
■ Exclusão ou inclusão de paternidade baseado nas diferenças das regiões polimórficas
○ VNTR - número variável de repetições em tandem/seguidas
■ Minissatélite que podem ocupar de 1 a 20 kb dentro de genes (íntrons) ou de regiões
intergênicas
■ Minissatélites: 7 a 100 bp repetições
○ STR - pequena repetições em tandem/seguidas (microssatélites)
■ Microssatélite: 2 a 6 bp repetições
■ Maioriados microssatélites possui di, tri ou tetra nucleotídeos
■ Heterozigota no vermelho, verde e azul; Homozigota no amarelo:
● B é filho de A e C vermelho- pois pega um de cada, nao fica n enhum gene que nao bate
com nenhum dos dois pais
● B amarelo nao podem ser filho dos dois nao encaixa um de cada mas a podem ser filho dos
dois(juntos)
● verde tb nao
por isso testes forenses nao podem pegar 1 locus so
OBS: não são todas as pessoas que possuem esse número de repetições dos nucleotídeos
em cada alelo de um cromossomo como no caso anterior, logo, é possível diferenciá-las
Polimorfismo genéticos ou variantes genéticas
Regiões variáveis = regiões polimórficas
● Polimorfismo: múltiplos alelos em um locus gênico (região) tem que apresentar apresentam
frequências superiores a 2% na população
○ Melhor usar variante (considerando diferenças étnicas)
● Há mais variantes/regiões polimórficas nas regiões não codificantes do nosso genoma
SNP (SNV) - polimorfismo/variação de um único nucleotídeo (não mais repetições, como nos
micro e minissatélites)
2 alelos- A e T (vermelho) (ja que a se 3 eh igual a seq 1) etc
● ex. A anemia falciforme era típica de populações africanas, já que lá o alelo possui maior
frequência que nas demais populações. A variante da anemia falciforme corresponde a uma
vantagem diante da malária (PRESSÃO SELETIVA), mudança na hemoglobina mudando
sua forma
● hba normal hbs mudado
● pra anemia falciforme vc tem que ser homozigoto pra esse gene
mononucleose
■ receptores toll like fazem co que a mudança na manifestação de sintomas, polimorfismos
que codificam pra esses receptores
■ se o receptor muda por polimorfismos as respostas mudam pró melhor ou pior
○ se o polimorfismo cai na sequência intergênica não tem resultado mas se ocorre em um local que
codifica proteína podem mudar ou nao fenótipo
○ Constituem 90% de todas as variações genômicas humanas
○ São ótimos marcadores de ancestralidade
○ São utilizados em estudos filogeográficos
○ Importante no estudo de fatores genéticos associados a doenças (predisposição: adição,
depressão) e úteis na farmacogenética (toxicidade)
➔ ate agora estamos estudando regiões intergênicas
➔ agora vamos estudar os genes
Genoma humano
gene- sequencia codificante - proteinas
Esquema de um cromossomo (22)
○ Região entre genes (intergênica) = espaço em cinza (vazio)
■ Regiões com repetições: elementos intercalares curtos (SINEs) , elementos intercalares
longos (LINEs), VNTR, transposons (DNA repetitivo disperso)
■ Polimorfismo de um nucleotídeo (SNP)
obs- 3´- 5´- molde
5´ - 3´ complementar
Dentro de um único gene = (espaço marrom e vermelho)
■ Promotor = sequência reguladora de DNA
● Todo gene inicia com uma região promotora
● tata box, cat box, regiões ricas em gc - sequências consenso (presentes em todas as regiões
promotoras)
● essas regiões vão ser reconhecidas pela rna polimerase os fatores de transcrição (TF)
● ( para produzir rna m )
■ Éxon = regiões codificadoras (genes codificadores de proteínas)
● Terminando a região promotora há o primeiro éxon
● RNAm = somatória de exons (regiões codificadoras) → proteína → proteína enovelada
■ Íntron - intruso = região não codificadora (genes não codificadores de proteínas)
■ Há mais íntrons que éxons
● Genes codificadores de proteínas no genoma humano
● Cromossomo
obs:
RNA polimerase
> RNA
m
ART
→ bom
*
* pois se
há qm
emo direto é mais
provavel que seja no
ínhon
■ Fita codificadora começa com 5’ e fita molde com 3’
■ Fita codificadora/codificante 5’ → 3’
● Sempre que vemos uma sequência de gene, sabemos que essa corresponde à fita codificadora
■ Fita molde 3’ → 5’
■ Fita transcrita 5’ → 3’
■ Fita codificadora = fita transcrita
★ Promotor (sequência de regulação da expressão gênica): sequência consenso que sempre vai aparecer
em diversos genes, sendo importante para ser reconhecida pelos fatores de transcrição, iniciando a transcrição
para RNAm ao recrutar a RNA polimerase (OBS: o fator de transcrição fica parado sobre a região promotora)
➔ se ocorrer mutações falhas nas regiões promotoras nao ocorre a transcrição
➔ ex hormônios : entram na células em receptores citoplasmáticos(fatores de transcrição) formam
dímero se ligam na região promotora do gene e dessa forma chama a rna polimerase para formar
rna (realizar transcrição)
◆ T3 t4 insulina é outro caminho
gene b globina na cascata da coagulação
exon codifica pra proteina la na frente e intron sai
Desafio – polimorfismo
Analise a figura que mostra a análise de 4 amostras de DNA (A, B, C e F) de 3 loci diferentes (1, 2 e 3) com
número variável de repetições em tandem. Assinale a alternativa que não justifique os resultados obtidos ao
final da análise.
I. Três irmãos separados de seus pais e criados separadamente, querem provar seu parentesco: B e F são gêmeos
monozigóticos, mas A não pode ser irmão deles.
II. A amostra B pode ser de um suposto pai do indivíduo da amostra A, mas a amostra A poderia ser de uma mãe do
indivíduo da amostra B.
III. A análise das amostras A, B e C não revelam relação de mãe, filho e suposto pai,respectivamente.
IV. A amostra F foi colhida na cena de um crime e com o intuito de identificar o criminoso, com a análise das amostras
dos suspeitos A, B e C é possível incriminar o indivíduo B.
V. As amostras A, B e C são de indivíduos que não apresentam homozigose para nenhum dos 3 loci analisados.
Transcrição e processamento do RNA
processo
● rna polimerase + fatores de transcrição(TF) se liga a região promotora(consenso)
● na transcrição vc usa a molde( 3´5´) pra transcrever
● não tem T (aucg)
● o rna mensageiro eh igual a fita codificadora mas muda o A pelo U
antes da região promotora tem a região reguladora (upstream, a montante) e depois down stream a jusante)
● região reguladora- podem intensificar “enhancer”, inibir, silenciar (não volta, inibidor volta) a transcrição se
ligando a região promotora
● a reguladora ta antes ela nao faz parte do gene
processamento do transcrito primário (rna mensageiro que acabou de ser transcrito)- no núcleo
● exon- região codificante
● intron- não codificante
1. transcrito 1ario
➔ reação que retirada dos introns → splicing
● tem como produto → transcrito 2ario
2. transcrito 2ario
➔ pega esse transcrito→ adição de “CAP 5´” e cauda de poli A (até 200 A)
● Rna mensageiro
➔ 5` E1-E2-E3- AAA 3´ →transcrito maduro
➢ o transcrito maduro vai pró citoplasma
obs:
● cap protege a extremidade 5´de degradar
● quanto mais tempo o rna mensageiro precisa ficar mais A tem- maior meia vida
Vacina de RNA:
● RNAm codifica uma proteína da bactéria, que corresponde à proteína que reconhece os
receptores das nossas células
● PFIZER
● tem cap 5´pra nao ser degradada
Biologia Molecular
aula 1- Introdução
Definição
● Genética + bioquímica = funções
● Genética + biomol = genes
● Bioquímica + biomol = proteínas
● Área que estuda a interação entre a genética
e a bioquímica, estudando as interação e a
regulação dos sistemas das células,
focando, especialmente, nos genes e
proteínas
● onde tem dna na célula? núcleo mitocondria
● qual a diferença - mitocôndria é circular
● enxergamos no microscópio?
○ sim pela cromatina
● entre diferentes pessoas, quanto é idêntico
de dna? 99,5
● considerando as suas células mesmo dna é
igual??
○ SIM bases são iguais mas o que diferencia
são as supressões de genes
● o que faz elas serem diferentes??
○ os fenótipos são diferentes apesar dos
dnas iguais pela supressão de genes
● quantos cromossomos temos-
○ 46 - 22 pares cromossomicos
autossômicos e 1 sexual
● quantas moléculas de dna tem em 1
cromossomo- 2
● centrômero no meio une as cromátides irmãs
(cromatina condensada) - se separam na
divisão
● podem ter cromossomos simples (1
cromatide) que com duplicação cromossomos
duplos c cromátides irmãs
● citocinese
● metafase condensação máxima cromossomo,
então já está duplicado
● quantos cromossomos tem uma célula
humana?
○ na fase g1 nao ta replicado na S já
duplicou
G1 46 total - 1 cromossomo 1 DNA e na S
tem46 tb(duplicado) duplos 2 dna - 92
moléculas de dna, se ta antes da S é
simples, tem 46 moléculas de dna no todo,
depois da S mantém o número de
cromossomos mas duplica qnt de dna
(cromátides)
● Os genes codificam diferentes proteínas, as
quais apresentam estruturas específicas para
desempenhar uma função.
○ Na biologia molecular, estuda-se como esse
gene é expresso e quais as etapas até que
cheguemos a função exercida pela
proteína.
● Qual a relação entre DNA, gene, alelo,
cromatina, cromossomo e cromátide
○ DNA: dupla hélice
○ Gene: um trecho do DNA com determinados
requisitos
■ Pode ser funcional ou não funcional ou
pseudogene
■ Todos os genes para insulina são iguais
entre os humanos, podem haver outras
variações (enzimas)
■ Geralmente, temos dois genes iguais: um no
herdado da mãe e outro no homólogo
proveniente do pai.
○ Alelos: um trecho do gene que ocupa o
mesmo lócus em cromossomos
homólogos (AA, Aa, aa → variantes que
exercem efeito no fenótipo)
■ Exemplo: Alelo “a” de um cromossomos
homólogos heterozigotos (Aa)
■ Locus gênico: alelo fica no mesmo locus
em todos os humanos mas a sequência
pode variar ou não em cada um
todos são transcritos mas o único traduzido é o mensageiro
outros sem ser o mensageiro ( ex: ribossomal, transportador..) são funcionais, não são traduzidos
quem coloca cap poli A?- enzimas (enzima de capping) - quando tá muito fosforilado
○ As enzimas de processamento do RNA são recrutadas pela cauda CTD da RNA polimerase.
○ Vários fatores envolvidos no processamento do RNA são recrutados pela cauda CTD da polimerase.
○ Então, essas enzimas são transferidas para o RNA de acordo com com a necessidade
● Adição de CAP na extremidade 5’- quando tem mt P (fosforilado)
○ CAP = 7 metil guanosina
○ Quando a fosforilação é máxima (se cauda estiver muito fosforilada) → sinalização de
que está na hora de adicionar o CAP na extremidade 5’ do RNAm (fita transcrita)
■ CAP estabiliza e protege o RNAm da degradação
● Adição de Cauda Poli A na extremidade 3’ - (quando tá mais desfosforilado, menos p)
○ Cauda de Poli A = vários nucleotídeos com adeninas
○ Sequência que sinaliza que está na hora de adicionar a cauda poli A na extremidade 3’
○ Quanto mais longa a cauda poli A, mais tempo, mais estável é o RNA mensageiro
○ RNA que precisam ser transcritos muitas vezes possuem longas Caudas de Poli A → permanece
mais tempo no citoplasma
■ Mais curta a cauda de poli A → mais curta o T ½ vida
■ Mais longa a cauda de poli A → mais longo o T ½ vida
○ Função da cauda poli A: estabilizar a molécula de RNA, permitindo que ela permaneça mais tempo
no citoplasma (mais tempo o RNAm fia disponível no citoplasma e mais tempo ele tem para ser
traduzido)
○ Ao retirar a cauda o RNA é degradado
-está acabando a transcrição entao comeca a ativa enzimas que clivam
● há sequência consenso- CA( que acabou e add o poli A ) seguido de 30 repetições de Gu e
antes repetição de A - não precisa saber
● Íntrons (instruso)
○ Muitos genes eucariotos apresentam regiões codificadoras (chamadas de Éxons) e regiões não
codificadoras (Íntrons)
■ Ex. o gene que codifica a proteína ovalbumina possui 8 éxons e 7 íntrons
■ Ex. o gene do citocromo b tem 5 exons e 4 introns
○ Todos os éxons e íntrons são inicialmente transcritos em RNA
■ Após a transcrição:
● Os íntrons são removidos por Splicing
● Os éxons são unidos para gerar o RNA maduro
○ Íntrons não codificadores ocupam extensa partes dos genes, mesmo quando um grande
número de base não está individualmente listado
obs: tem mais introns que extrons- evolutivos protege pois ese ha agm polimorfismo alteração nessas
regiões é retirado
● Splicing (remoção de íntrons)
○ Spliceossomo: formado por várias proteínas e pequenos RNAs (RNAsn), cada small nuclear RNA
(snurp) contém um RNAsn de 100 a 200 nucleotídeos
○ reconhece os introns por regiões consenso
○ Processo de remoção de íntrons
■ Sequência requerida para reconhecimento e consequente remoção do íntron: GU (inicial), A
(central) e AG (final), o spliceossomo reconhece essas 3 partes principalmente esse A no meio.
Formação de laço e
clivagem do sítio Splice 5’
■ Clivagem do sítio de Splice 3’ e união das duas sequências de Éxons
■ Sequência de íntron cortada na forma de laço será degradada no núcleo
○ Splicing alternativo
■ RNA mensageiro que codifica para a mesma proteína, transcreve diferentes RNA
mensageiros maduros dependendo do local (sequência diferente → éxons
diferentes presentes) a partir do splicing alternativo (alternância de éxons nos
RNAs mensageiros alternativos)
● Codificação de isoformas de proteínas (a partir dos diferentes RNA maduros
com o processo de splicing)
○ Isoforma = proteínas com a mesma função, mas com diferentes RNA maduros (diferente
sequência de aminoácidos, pela presença dos diferentes exons)
RNA transportador
● RNAt leva anticódon (sequência de 3 aa) para o ribossomo
● Atua na tradução
● São processados nas células bacterianas e eucarioticas
● Diferentemente dos mRNAs são modificados de diferentes maneiras
○ Um precursor grande de tRNA é clivado para produzir uma molécula de tRNA
○ Intron é removido por splicing
○ Bases são adicionadas à extremidade 3
○ A modificação (químicas) de várias bases produz o tRNA maduro
RNA ribossomal
● Subunidade maior e menor
● Faz a síntese de proteínas (faz ligação peptídica)
● Não sofrem splicing → algumas proteínas são removidas pós processamento
○ Bases que permanecerão sofrem metilações (25S, 50S…)
● Os grupos metila são adicionados a bases específicas e ao átomo de C 2’ de alguns
açúcares ribose
● O RNA é clivado em vários intermediários e aparado
● O resultado são moléculas de rRNA maduras
aula 3
■ Ou seja, sequência importante para o reconhecimento da maquinaria de transcrição
■ Região rica em C e G (sequência G e C) → Elemento de reconhecimento TFIIB
● Esse fator de transcrição IIB (TFIIB) vai reconhecer essa sequência de G e C e vai
resgatar outros fatores, como a RNA polimerase
■ Sequência TATAA (TATA box)
■ Elemento iniciador (sítio de início da transcrição): sítio de início da transcrição
● Primeiro nucleotídeo a ser transcrito: +1
● Tudo antes do +1 não é transcrito
○ -35: Elemento de reconhecimento TFIIB
○ -25: TATA box (25 nucleotídeos antes do primeiro nucleotídeo transcrito)
○ Região codificadora: é essa sequência dentro da região codificadora que estará presente no
RNA (RNAm ou RNA funcional)
■ Composta por introns e exons
○ Sítio de término da transcrição: sequência consenso que sinaliza para a RNA polimerase o
fim da transcrição
○ RNA transcrito pode ser RNAm (posteriormente traduzido em proteína) ou RNA funcional
(transportador e ribossomal)
○ A montante: antes (5’)
○ A jusante: depois (3’)
● Reguladores distais (localizados ante e bem distantes dos promotores - centenas a milhare de
pb) - só atuam quando há necessidade de intensificar ou inibir a transcrição
○ Regulador que ativa fracamente a transcrição (acelera essa taxa)
■ Acelera a transcrição devido a uma demanda maior = Enhancers
○ Regulador que ativa fortemente a transcrição (acelera intensamente essa taxa)
■ Acelera a transcrição devido a uma demanda maior = Enhancers
○ Regulador que inibe fortemente a transcrição
○ Regulador que silencia o gene (não é mas transcrito)