Resumo - Estrutura do DNA - Replicação do DNA - Reparo do DNA - Bioquímica/ Biologia Celular / Genética

DNA - Estrutura - Replicação - Reparo
Papirando na Vet e MED
Estrutura Molecular do DNA
Dogma central da biologia molecular:
Esse processo resume a existência da vida e também de inúmeras
enfermidades.
Exemplo dado em aula: Genoma - biblioteca / 46 estantes (cromossomos) -
sendo 23 pares / Cada livro é um gene (livro de uma receita só)→ letras = DNA
Replicação: DNA duplicado
Transcrição: RNA síntese
Tradução: síntese da proteína
Propriedades básicas do material genético
- Capacidade de permitir replicação fiel;
- Possibilidade de sofrer mudanças (mutações);
- Armazenamento das informações biológicas;
- Dois polinucleotídeos torcidos;
- Bases empilhadas no interior da dupla hélice;
- Pontes de hidrogênio e ligações fosfodiéster;
- Filamentos antiparalelos e complementaridade;
Componentes químicos básicos
fosfato + base nitrogenada + açúcar
↓
“Blocos fundamentais do DNA e RNA”
Componentes dos nucleotídeos
Pentose + açúcar + base nitrogenada - possui 5 carbonos;
DNA - ácido desoxirribonucléico (ausência do oxigênio no carbono 2);
RNA - ácido ribonucléico
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Bases nitrogenadas
Purinas - Adenina e Guanina - 2 cadeias fechadas
Pirimidinas - Uracila, Timina e Citosina - 3 cadeias fechadas
*Uracila - somente RNA
*Timina - somente DNA
Base + açúcar = nucleosídeos
Base + açúcar + fosfato = nucleotídeos
● ligação fosfodiéster
extremidade 3’ da cadeia = carbono mais externo
extremidade 5” da cadeia = carbono mais externo
Ao polimerizar, os nucleotídeos serão adicionados sempre na extremidade 3’.
Os nucleosídeos não possuem fosfato - não forma a ligação fosfodiéster,
desta forma eu paro o processo de polimerização - mecanismo de alguns
quimioterápicos.
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DNA - filamentos antiparalelos
A base nitrogenada de um filamento vai formar uma ponte de hidrogênio com
a base de outro filamento; SEMPRE vai ser entre uma PURINA e uma
PIRIMIDINA.
Organização do DNA
Histonas - proteínas em que o DNA se enrola e forma os primeiros
empacotamentos; histonas - proteínas que formam um complexo com o DNA -
cromatina. As cromatinas vão se enovelar em si até formar os cromossomos.
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Eucromatina - parte ativa do DNA para transcrição
Heterocromatina - parte inativa do DNA para transcrição
*Quanto mais empacotada a cromatina, mais difícil de fazer a transcrição.
Replicação do DNA
O DNA é molde das informações que serão utilizadas num organismo;
DNA é permanente nas células (exceto nas hemácias - necessário cuidados na
manutenção e no momento de duplicar esse material genético.
Réplica = cópia fidedigna da fita original. *doenças e tratamentos atuarão em
diversos componentes;
A replicação do DNA é semiconservativa
Célula mãe = fita molde = uma das fitas geradas é pertencente a célula mãe;
As fitas réplicas são criadas a partir da fita molde.
Replicação de DNA em procariotos (bactérias)
- em bactérias, o DNA é circular;
- tem UM ponto de origem de replicação.
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Replicação do DNA nos eucariotos
A replicação requer “múltiplas origens”, devido ao tamanho de seu genoma. A
replicação é bidirecional, em ambas as fitas e simultaneamente.
* Essas múltiplas origens garantem a rapidez do processo, uma vez que nosso
material genético é infinitamente maior que o dos procariotos. Essas múltiplas
replicações caminham em direções opostas; As fitas de DNA são sintetizadas em
direções opostas até se encontrarem. Podem ser centenas até milhares de pontos de
multiplicação.
Mecanismo de Replicação do DNA
Fitas parentais = fitas moldes
cada minuto = mil nucleotídeos são ligados (DNA polimerase faz mil ligações
fosfodiéster);
DNA - Polimerases
- enzimas que vão polimerizar o DNA;
- são em número maior nos eucariotos que nos procariotos; Nos
eucariotos temos em maior quantidade e maior diversidade.
- estrutura tridimensional da DNA-polimerase (parece com uma “mão”).
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Propriedades principais das DNA-polimerases
- são incapazes de quebrar as pontes de hidrogênio que ligam as fitas
de DNA; Necessário outro elemento para abrir as fitas;
- Só alongam uma fita pré-existente. Requerem um modelo e um primer
(segmento de RNA sintetizado pela primase) complementar; Requer o
primer (iniciador) - para identificar o ponto de origem de replicação da
fita;
- Catalisam a adição de um nucleotídeo no radical hidroxil da
extremidade 3’ da cadeia que está se formando. Desta forma, as fitas só
podem crescer no sentido 5’-3’. Adiciona no carbono 3 (extremidade 3’
da cadeia que está se formando); faz ligação fosfodiéster no
nucleotídeo - sempre na extremidade 3’; sempre vai sair do 5’ para o 3’.
- Envolvidos no processo de adição de nucleotídeos e reparo; A DNA
polimerase pode realizar reparos na fita de DNA, ela vai tentar reparar
o problema.
- São formadas por várias subunidades - Esquema “palma da mão” -
dedos / polegar / palma da mão.
Trifosfato
1 fosfato fica na fita - esse fosfato se liga com o oxigênio do carbono 3
do nucleotídeo = ligação fosfodiéster;
2 fosfatos são liberados na forma de PIROFOSFATO - a energia da
clivagem dos fosfatos é usada para fazer a ligação fosfodiéster;
Hidrólise do pirofosfato fornece energia para a síntese de DNA.
➥Ataque do fosfato 𝛼 do dNTP que será incorporado na extremidade 3’
causa a liberação de uma molécula de pirofosfato;
dNTP d = desoxi
NTP = nucleotídeo (usado p/ não escrever os 4 tipos: dATP/dGTP/dCT/dTTP)
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Funções da DNA polimerase / atuação
A DNA polimerase é uma enzima discriminatória e “fiel” ao seu papel = ela só
vai adicionar os nucleotídeos corretos e da forma correta seguindo os
seguintes passos:
1º) a DNA polimerase só adiciona o nucleotídeo correto para a ligação;
A com T bases complementares
uma PURINA SEMPRE se liga a uma PIRIMIDINA
G com C
“Quem” chega das bases nitrogenadas tem que fazer PONTES DE
HIDROGÊNIO com a outra base da fita molde;
↳ se não formar ponte de hidrogênio, não formará ligação fosfodiéster que a
DNA polimerase promoverá;
↳ os aminoácidos discriminadores são os componentes estruturais da DNA
polimerase responsáveis por essa tarefa de ver se teve ponte de hidrogênio
ou não.
2º) Conferir se o nucleotídeo que fez a ponte de hidrogênio é de DNA ou RNA;
↳ Tem hidroxila ou não no carbono??
DNA - não tem oxigênio no carbono 2 (desoxi);
RNA - ribose - tem o oxigênio no carbono 2;
PROVA - a DNA polimerase se liga a dois íons (Mg +²ou Zn+²) que alteram o
ambiente ao redor do dNTP que está pareando. Pergunta: se eu remover os
íons metálicos, o que acontece? o íon metálico “puxa” o oxigênio do fosfato,
possibilitando a ligação fosfodiéster;
O íon A interage com a hidroxila do 3’ reduzindo a afinidade entre o oxigênio e
o hidrogênio; O íon B interage com o dNTP neutralizando cargas negativas e
estabilizando o pirofosfato. Sem os íons metálicos não há ação da polimerase.
O oxigênio vai estar “aderido” ao fosfato e não vai permitir a ligação
fosfodiéster.
3º) Região que verifica se a ligação fosfodiéster foi correta - há certos
nucleotídeos que podem ser comportar como outro nucleotídeo por
influência de tautômeros (reativos do oxigênio).
Essa mudança de comportamento pode ser uma fração de segundos e fazer
a incorporação errônea de um nucleotídeo;
Cigarros; conservantes; agrotóxicos; metais pesados podem atrapalhar a
verificação do nucleotídeos pela DNA polimerase.
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*sítio ativo da exonuclease - se o nucleotídeo for errado, o processo vai parar
e a DNA polimerase vai retornar para retirar o nucleotídeo errôneo;
DNA polimerase - ação polimérica - sentido 5’ - 3’
DNA polimerase - ação exonucleásica - sentido 3’ - 5’
↳ (exonucleásica - comporta como enzima de clivagem - de retirada)
DNA polimerase SEM exonucleásica : 1 dNTP errado a cada 10⁵ dNTPs
COM exonucleásica: 1 dNTP errado a cada 10⁷ dNTPs
Sistema de Reparo pós-replicação:
1 dNTP errado a cada 10¹⁰ dNTPs
**esse sistema de reparos melhora a quantidade de “acertos”;
PROVA! - Pergunta: o que pode ocorrer se