BIOLOGIA MOLECULAR(2) 2

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BIOLOGIA MOLECULAR
Prof. Dra. Polliana Rodrigues
Currículo
Bióloga Licenciada pela Universidade Estadual do sudoeste da Bahia – UESB;
Mestrado em genética e Biologia Molecular pela Universidade Estadual de Santa Cruz – UESC;
Doutorado em genética e Biologia Molecular pela Universidade Estadual de Santa Cruz – UESC;
Pós Doutorado em Genética de População pela Universidade Estadual de Santa Cruz – UESC;
Pós doutorado em Filogenia Universidade Estadual de Feira De Santana – UEFS.
Disciplinas lecionadas
Genética geral;
Fisiologia Humana;
Biologia Molecular;
Estágio I, II e III – Farmácia;
Patologia Geral;
TCC I – Farmácia;
Cosméticos e sanificantes;
Dimensões biológicas e bioquímica da atividade motora;
Fisiologia da atividade motora;
Dimensões socioantropológicas;
Prevenções e urgências;
Genética Humana;
Tópicos integradores.
Cursos
Farmácia
Fisioterapia
Nutrição 
Educação Física
Psicologia
Biomedicina
Biologia
Organização da disciplina
40 horas – Teórica
Duas aulas práticas previstas;
Alguns vídeos poderão ser exibidos como apoio para fixação do conteúdo ou estudos de caso.
Plano de aula – portal.
Provas:
AV1 (aberta) 8,0 - 09-10-12 
AV2 (colegiada) 10,0- 04-12-18
Segunda chamada 10,0 - 11-12-18 
Prova final 18-12-18
Avaliação de um seminário valendo 2,0.
Atividade de fixação – testes de paternidade, leitura de sequenciamento e discussão de artigo (1,0).
Nota da AV1 (prova, seminários e atividades) + nota da AV2. Total será dividido por 2 ≥ 7,0.
Prova final 10,0 – média das duas unidades = nota que precisa ser atingida para não reprovar.
Oficina profissionalizante 15 a 19 de outubro.
Prova colegiada
Toda objetiva e corrigida pelo sistema; 
Assinar a folha de resposta, senão é nota zero e de marcar bem forte e cobrir todo o espaço da alternativa escolhida, ou o sistema não lê;
Essa nota não pode ser alterada de forma nenhuma.
Comitê colegiado
A chamada será via lista de presença que ao final da aula será verificada - todos realmente se encontram em sala?
Chamada virtual.
Monitoria
Edital 17 a 28 de agosto
Provas 29 a 31 de agosto
Conta como horas complementares
Emissão de certificados
I SIMPÓSIO DE ATIVIDADES FARMACÊUTICAS
10 a 14 de setembro
Biologia Molecular
Tem como campo de estudo as interações bioquímicas celulares envolvidas na duplicação do material genético e na síntese proteica.
O grande salto de conhecimento ocorrido nesta área foi proporcionado pelos trabalhos pioneiros de Watson e Crick, na década de 50, os quais, ao definir a estrutura química da molécula de DNA, estabeleceram a principal diferença entre os seres vivos e a matéria inanimada.
Identificar a molécula de DNA possibilitou uma melhor compreensão do ciclo finito da vida, e mantido através de um constante funcionamento baseado na ação de moléculas, a qual seria o elemento básico das transformações morfológicas.
Estima-se hoje que cada célula necessite para seu funcionamento vital mais de 10.000 proteínas diferentes, cada uma delas desempenhando uma tarefa específica.
Estas proteínas são produzidas a partir de segmentos de sequências gênicas no DNA, através da qual se estruturam moléculas de RNAm. Estas moléculas irão migrar a partir do DNA nuclear para os ribossomos, onde, através de ligações com o RNAt, irão realizar a síntese das proteínas mediante o encadeamento sequencial de aminoácidos. 
Do DNA à proteína – Dogma central da biologia
Diferença entre DNA e RNA
Dogma Central da Biologia Modificado
O Dogma Central que mostrei para vocês na semana passada se tratava do primeiro dogma central proposto por Crick em 1958. Entretanto, a proposta original foi ampliada nos últimos anos, 1970, com a descoberta da enzima transcriptase reversa que copia RNA para DNA. Um pouco antes em 1965 foi descoberto que o RNA também podia se duplicar, devido a ação da enzima replicase codificada por um vírus infeccioso. Esses estudos amplicaram o dogma central da Biologia Molecular sem alterara unidirecionalidade, do DNA à proteína.
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REPLICAÇÃO DO DNA
DNA
O que é?
De que é constituído?
Como é sua organização?
Qual sua importância?
Elementos que compõem a molécula de DNA
Organização e importância
Mecanismos básicos de replicação:
Separação das cadeias de DNA	
Cópia de cada cadeia, que serve como molde	
Síntese da nova cadeia complementar
Replicação
A replicação nada mais é que a duplicação do material genético da célula concretizando a transmissão das características hereditárias ao longo das gerações. A replicação acontece na fase S do ciclo celular, quando a célula faz a duplicação do seu material genético para então se duplicar. Os mecanismos básicos que fazem parte desse processo de replicação são: separação das cadeias de DNA, cópia de cada cadeia que serve como molde e finalizando a síntese da nova cadeia complementar 
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Watson e Crick, 1953
Modelos teóricos para a replicação
Existia três modelos hipotéticos diferentes para descrever a replicação do material genético:
A Hipótese Conservativa – A molécula de DNA parental mantêm-se conservada, ou seja, mantêm-se intacta servindo de molde a construção da molécula filha.
A Hipótese Semiconservativa – Modelo proposto por Watson e Crick, onde cada uma das moléculas filhas formadas tem uma fita da molécula parental.
A Hipótese Dispersiva – Material genético das moléculas de DNA parental dispersa-se pelas moléculas filhas, se misturando com a nova fita.
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1953 – Watson e Crick: Postulado teórico – não testado experimentalmente,
1958 – Meselson e Stahl: Confirmação através de experimentação.
Experimento de Meselson- Stahl ( 1958)
Experimento de Meselson- Stahl ( 1958)
Replicação Semiconservativa
Então como Watson e Crick propuseram a replicação do DNA é realmente semiconservativa. Imaginem que essa dupla hélice é análoga a um zíper que se abre, começando em uma ponta. Cada base exposta irá parear apenas com sua base complementar. 
A-T e C-G.
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Forquilhas de Replicação
Local no qual a dupla hélice é desenrolada produzir os dois filamentos únicos que servem como molde. 
Procarioto
Eucarioto
Genoma Pequeno e Circular
Única origem de replicação - oriC
Genoma grande e linear
Múltiplas origem de replicação
As forquilhas de replicação são o local no qual a dupla hélice é desenrolada para produzir filamentos únicos que servem como molde. Nos procariotos que possuem o genoma pequeno e circular tem-se apenas uma única origem de replicação. Nos eucariotos, genoma grande e linear, apresentam múltiplas origens de replicação.
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Forquilhas de Replicação
DNA Polimerase
Atividade Polimerase - Cataliza o crescimento da cadeia de DNA.
Adiciona nucleotídeos tri-fosfato à extremidades 3’OH livre.
Alongamento da cadeia de DNA sempre é feito na direção 5’-3’.
Incapaz de fazer DNA do zero (precisa ter extremidade 3’OH livre).
Necessidade de íons de Mg2+
Para que ocorra a replicação uma das enzimas presente é a DNA polimerase, que é a enzima que sintetiza o DNA. Uma de suas funções é a atividade polimerase que nada mais é catalização do crescimento da cadeia de DNA. Ela adiciona nucleotídeos tri-fosfato à extremidade 3’ OH livre, sempre no sentido 5’-3’, porém essa enzima é incapaz de fazer DNA do zero, ela precisa de um iniciador, primer.
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Atividade exonuclease 3’ -5’ – Remove pareamento errado da base
Atividade exonuclease 5’-3’ – Reparo de mutações
DNA Polimerase
A replicação é um processo extremamente fiel devido a atividade exonuclease 3’-5’ que remove os pareamentos errados da base.
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DNA Polimerase Procariotos
	Tipo	Função 
	DNA Polimerase I 	Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5’- 3’;
Atividade de exonuclease 3’- 5’ 
Remove o primer de RNA da fita descontínua. 
	DNA Polimerase II 	Polimerase alternativa de reparo.
	DNA Polimerase III 	Catalisa o crescimento da cadeia no sentido5’- 3’. É a polimerase primária durante a replicação normal do DNA 
DNA Polimerase Eucariotos
	Tipo	Função 
	DNA Polimerase α (alfa)	Replicação do cromossomo nuclear (fita descontínua) 
	DNA Polimerase δ (delta)	Replicação do filamento contínuo do cromossomo nuclear 
	DNA Polimerase ε (épsilon)	Reparo do DNA do cromossomo nuclear 
	DNA Polimerase β (beta)	É pequena e atua no reparo de DNA
	DNA Polimerase γ (gama)	Replicação de DNA mitocondrial 
Replicação
Como já falei para vocês a replicação ocorre no sentido 5’-3’ e ocorre na forquilha de replicação. Também disse que a DNA polimerase que é a enzima responsável pela replicação precisa de uma extremidade 3’OH livre.Então como a enzima só adiciona nucleotídeos na extremidade 3’, apenas para um dos dois fragmentos a síntese vai ocorrer de maneira contínua, que chamamos então de fragmento contínuo ou leading. E como acontecerá a síntese da outra fita?A síntese do outro filamento também só pode ocorrer no sentido 5’-3’...porém para essa fita só temos a extremidade 5’ livre, então inicia-se a síntese a partir de segmentos curtos , onde a enzima dna polimerase sintetiza um segmento e, então, move-se para a ponta 5’onde já tem um novo iniciador molde e começa novamente o processor. Esses trechos curtos de DNA recém-sintetizados são chamados de fragmento de Okazaki.
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Replicação
Fita contínua – Primase age apenas uma vez
Fita descontínua – Primase age várias vezes -Fragmentos de Okazaki 
Como já falei para vocês a replicação ocorre no sentido 5’-3’ e ocorre na forquilha de replicação. Também disse que a DNA polimerase que é a enzima responsável pela replicação precisa de uma extremidade 3’OH livre.Então como a enzima só adiciona nucleotídeos na extremidade 3’, apenas para um dos dois fragmentos a síntese vai ocorrer de maneira contínua, que chamamos então de fragmento contínuo ou leading. E como acontecerá a síntese da outra fita?A síntese do outro filamento também só pode ocorrer no sentido 5’-3’...porém para essa fita só temos a extremidade 5’ livre, então inicia-se a síntese a partir de segmentos curtos , onde a enzima dna polimerase sintetiza um segmento e, então, move-se para a ponta 5’onde já tem um novo iniciador molde e começa novamente o processor. Esses trechos curtos de DNA recém-sintetizados são chamados de fragmento de Okazaki.
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Componente central de um grupo de proteínas chamada Primossomo.
Sintetiza um trecho curto(8 a 12 nucleotídeos) de RNA complementar a região específica do cromossomo.
DNA polimerase I – remove os primers e preenche o espaço resultante com DNA.
DNA Ligase - Junta a ponta 3’ do DNA ao fragmento de okazaki.
Primase
Replissomo – Complexo nucleoproteíco 
Coordena as atividades da forquilha de replicação
Grampo β – mantém a DNA pol III ligada a fita de DNA 
Como manter tanto a velocidade como a precisão?
Como a célula pode manter tanto a velocidade como a precisão, considerando a complexidade das reações na forquilha de replicação? Devido ao grande complexo nucleoproteíco chamado replissomo que coordena as atividades da forquilha de replicação. O replissomo é um exemplo de máquina molecular.
O replissomo e as proteínas acessorias realizam várias etapas na forquilha de replicação. A proteína grampo B circunda o DNA como uma rosca e mantém a DNA pol III ligada à molécula de DNA, assim transforma uma enzima que antes poderia adicionar apenas 10 nucleotídeos e sair do molde em uma enzima que adiciona dezenas de milhares de nucleotídeos. Assim a síntese de ambos os filamentos é rápida e altamente coordenada
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Helicase – Quebra das pontes de hidrogênio e atua como uma “rosca” 
SSB (Proteínas de ligação unifilamentares) – impedem a reestruturação da dúplice.
Topoisomerase – Relaxa o estresse contorcional imposto pelo desenrolamento
Deselicoidização do DNA
Helicase e Topoisomerase
Deselicoidização do DNA
Proteínas iniciadoras (DNAa) ligam-se à região oriC
Inicio da deselicoidização em grupos de nucleotídeos A-T
Recrutamento dos componentes do replissomo
Origem da replicação em procariotos
A síntese de DNA é iniciada nas origens da replicação em procariontes. As proteínas ligam-se à origem, onde separam os dois filamentos da dupla hélice e recrutam componentes do replisssomo para as duas forquilhas de replicação.
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Leveduras
Montagem do replissomo ligada ao ciclo celular
Origem do complemento de reconhecimento (ORC) – ligam-se à sequência consenso
Recrutamento de proteínas Cdc6 e Cdt1
Recrutamento das helicases
Origem da replicação em Eucariotos
Visão Geral da Replicação
Retirada do último primer do fragmento de Okazaki – não preenchido por replicação convencional
E as extremidades dos cromossomos?
Agora nós já sabemos como ocorre a replicação da molécula linear de DNA, esse processo replica a maioria do DNA cromossômico, mas existe um problema para as extremidades do cromossomo, chamadas de tellômeros. Lembrando o que disse, a replicação de cada fragmento descontínuo começa com a inserção de um primer. Quando o primer do último fragmento de Okazaki do filamento descontíuo é removido, não há modo para preencher o espaço por replicação convencional.Assim um cromossomo encurtado resultaria quando o cromossomo contendo o espaço fosse replicado.
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Telômeros – sequências repetidas (Centrifugação em gradiente de CsCl)
Enzima Telomerase
Prêmio Nobel
Telomerase com 2 componentes – pequeno RNA molde e proteína
Telômeros e Telomerase
Inicio precoce dos eventos relacionados ao envelhecimento
Estudos genéticos e bioquímicos – telômeros mais curtos que pessoas normais
Gene WRN – codifica a proteína helicase (relacionada ao revestimento dos telômeros)
Instabilidade cromossômica
Síndrome de Werner
Relação entre telômeros e câncer.
Falha no mecanismo de reparação do DNA causado pela luz UV
Envelhecimento precoce e aumento na incidência de câncer 
Xeroderma pigmentosum
1 - Por muito tempo acreditou-se que uma molécula de DNA era capaz de produzir uma molécula de RNA, mas o mecanismo inverso não era possível. Hoje, no entanto, sabe-se que uma molécula de RNA pode produzir DNA em um processo chamado de:
a) transcrição.
b) replicação.
c) tradução.
d) transcrição reversa.
e) reprodução.
1- Assinale a opção correta, no que se refere à estrutura das proteínas. 
a) A estrutura quaternária de uma proteína é a disposição linear, ou sequência, dos resíduos de aminoácidos que constituem a cadeia de polipeptídio. 
b) A ligação peptídica é formada por uma reação de condensação entre um grupamento amino de um aminoácido e o grupamento carboxila de outro aminoácido. 
c) Na estrutura primária de proteínas podem ser encontradas "-hélices, segmentos com estruturas em conformação paralelas β e antiparalelas e trechos com curvas ou dobras em β 
d) A cadeia polipeptídica é um polímero de planos de ligações peptídicas interconectados no átomo de hidrogênio. 
e) A conformação tridimensional da proteína independe da sua sequência de aminoácidos.
3- Leia as afirmativas abaixo: 
I. A troca de uma única base na molécula de DNA leva, obrigatoriamente, à substituição de uma aminoácido na cadeia polipeptídica correspondente. 
II. A duplicação do DNA ocorre de maneira semiconservativa. 
III. A DNA polimerase é uma enzima especial que está diretamente envolvida na duplicação da molécula de DNA. 
A afirmativa está CORRETA em: 
a)- I, II e III. 
b)- I e II, apenas. 
c)- I e III, apenas
d)- II e III, apenas.
e)- II, apenas.
4- O conceito de pareamento de bases, proposto por Watson e Crick em 1953, foi essencial para a determinação dos mecanismos de replicação, transcrição e tradução dos ácidos nucléicos. O entendimento da estrutura do DNA, do RNA, dos genes, dos cromossomos e da síntese protéica é fundamental para o entendimento da atividade celular. Sobre o tema, assinale a alternativa INCORRETA.
a) Tanto em procariotos quanto em eucariotos, o DNA é composto por cadeias arranjadasem dupla hélice.
b) Durante a replicação, as enzimas topoisomerases diminuem a tensão nas regiões onde as fitas de DNA se separam e se desenrolam.
c) Em termos estruturais, um gene contém a sequência de DNA e codifica os componentes estruturais do produto gênico ao longo da sequência de DNA adjacente à terminação 5' do gene, que regula a sua expressão.
d) O pareamento de bases no RNA pode ser extenso, e as estruturas em alças simétricas e regulares são importantes para a ligação de moléculas, como as enzimas, que interagem com regiões específicas do DNA.
e) Tipos menos abundantes de RNA podem desempenhar atividade enzimática, servir como primers para a replicação do DNA, ou podem estar envolvidos no splicing e nas reações de modificação que ocorrem durante a maturação dos RNA precursores.
5- Em um acidente, embora os corpos das vítimas fatais ficassem queimados e irreconhecíveis, foi possível preparar, a partir de fragmentos de tecidos, amostras de DNA nuclear e mitocondrial de todos os mortos. Faleceram no acidente dois filhos de uma senhora, cada um de um casamento diferente. Uma das formas possíveis de identificar os despojos dos filhos dessa senhora consiste em verificar se existe homologia do:
a) DNA mitocondrial da senhora com o DNA mitocondrial das vítimas 
b) DNA mitocondrial da senhora com o DNA nuclear das vítimas 
c) DNA nuclear do marido e do ex-marido da senhora com o DNA mitocondrial das vítimas 
d) DNA mitocondrial do marido e do ex-marido da senhora com o DNA mitocondrial das vítimas 
e) DNA nuclear da senhora com o DNA mitocondrial das vítimas