MinicursoAula1

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Fundamentos de 
Biologia para 
matemáticos
Minicurso
Renata Campos Azevedo
Origem da Vida
Origem do planeta
Origem dos seres 
vivos
https://pt.quizur.com/trivia/teorias-sobre-a-origem-da-
vida-1dfg
Origem dos seres vivos
 Todos os seres vivos tem como composição básica os mesmos 
elementos químicos
 Carbono
 Oxigênio
 Nitrogênio
 Hidrogênio
 Enxofre
Origem 
comum
Experiência de Stanley Miller
• Hidrogênio H2
• Metano CH4
• Amônia NH3
• Vapor de H2O
Aminoácidos
Moléculas orgânicas https://pt.wikipedia.org/wiki/Experi%C3%AAncia_de_Miller_e_
Urey
Moléculas 
presentes nos seres 
vivos
Proteína
Açúcar
Polissacarídeo
Gorduras
Lipídeos
Ácidos nucleicos
Rosebio.com.br
Componentes químicos das células
Vermelho- 99% do total de átomos presentes no corpo humano
Azul – 0,9% do total de átomos presentes no corpo humano
Verde – necessário em traços
Amarelo – há dúvida sobre a necessidade para seres humanos
Polímero de silicone
Sem dúvida ...
Ácido Nucleico: 
DNA e RNA
• FUNÇÃO
• ORGANIZAÇÃO
• PRODUTOS
Ácido Nucleico: DNA e RNA
(Hoauiss), do latim genus, -eris, «nascimento, descendência, origem; raça, 
tronco; descendente, rebento, filho», derivado do grego génos, -eos, com o 
mesmo significado; geração, «ato de gerar», «descendência», «pessoas que 
têm a mesma idade»
GENÉTICA
GEN
HEREDITARIEDADE
DNA - RNA 
Genética
Estudo da Vida
Aplicabilidade
Biologia Forense
Diagnóstico
Produção de alimentos
Produção de medicamentos
GENÉTICA
Genética Mendeliana
Biologia Molecular
Botânico 
1822 - 1884
Caráter 
recessivo
dominante
Naturalista 
1809 - 1884
TEORIA DA 
EVOLUÇÃO
ACESTRAL 
COMUM
Dimensão
1931 ~ 1600
Caracterização do material genético
 1868 – Foi isolada uma 
substância contendo fósforo 
que foi denominou de 
“Nuclein” DNA
Constituinte 
primário
Nucleotídeos 
Pentose
Ribonucleotídeos
Desoxirribonucleotídeos
Nucleotídeo
A – Adenina
C – Citosina
G – Guanidina
T – Timidina
U - Uracil
Bases Nitrogenadas
Nucleotídeos
Cadeia de DNA
Ligação fosdodiester
DNA
Ácido desoxirribonucleico
 1940
 Proporção de bases (A, T, C, G) no DNA 
é diferente em cada organismo
 O DNA isolado de diferentes partes do 
organismo é o mesmo.
 A composição do DNA não muda com a 
idade, com o estado nutricional e com 
a mudança de ambiente
Identidade
Codificação
Estudo caso???
DNA
Ácido desoxirribonucleico
 1940
bactérias - virulentas
DNA
bactérias - NÃO virulentas
Passaram a expressar 
virulência
TRANSFERÊNCIA 
DE INFORMAÇÃO
DNA
Ácido desoxirribonucleico
 1940
 Todos os DNAs, independente da espécie
Número de resíduos
 adenosina = timidina
citosina = guanidina 
ESTRUTURA CODIFICAÇÃO
TRANSFERÊNCIA 
DE INFORMAÇÃO
HEREDITARIEDADE 
?????
DNA - Ácido desoxirribonucleico
 1950  1953
Rosalind Franklin
Maurice Wilkins
James Watson 
Francis Crick
Estrutura 
Dupla fita - Hélice 
complementar
Transferência 
da Informação
Par de bases
Genoma Humano
 Apresenta aproximadamente 
3 000 000 000 pb (pares de bases) –
3 000 000 Kb 
3000 Mb
 Ser humano 1013 células – cada célula tem uma 
cópia do genoma
Diplóides
Genoma = 2 fitas 
duplas (materna –
paterna)
Replicação do 
genoma
Semi -
conservativa
Semi -
conservativa
REPLICAÇÃO
Variabilidade genética ou variabilidade 
dos genes
Como ocorre, em que 
momento ocorre????
Duplicação do 
genoma
Gametogênese 
(reprodução 
sexuada)
Tradução
Variabilidade no genoma de 2 indivíduos selecionados 
randomicamente = 0,4%
Variação de 1- 2 pb a cada 1000 pb
Variabilidade X Evolução
 Teoria da Seleção Natural de Darwin
Pressão 
seletiva
Variabilidade 
(aleatório)
Evolução = 
Progresso ?????
Eficientemente 
transmitida 
para prole
Contínua
Não é 
definitiva
Evolução ao 
acaso ?????
EXPRESSÃO DA INFORMAÇÃO
EXPRESSÃO DA INFORMAÇÃO
DNA
RNA
PROTEÍNA
Escrever
Fazer
Tradução
Transcrição
AÇÃO
Anticorpos
Insulina
RESULTADO
RNA - ÁCIDO RIBONUCLEICO
Nucleotídeos
PENTOSES
A – Adenina
C – Citosina
G – Guanidina
T – Timidina
U - Uracil
Bases Nitrogenadas
Intermediário – expressão da 
Informação
RNA
RNA 
mensageiro
RNA 
ribossomal
RNA 
transportador
Síntese de RNA 
Produzir Insulina
Ativação do gene da insulina
Células do Pâncreas
GENE ?????
TRANSCRIÇÃO
Transcrição faz menção a algo que é 
retirado de um lugar e escrito em outro 
TRADUÇÃO 
Tradução é uma atividade que abrange a interpretação
do significado de um texto em uma língua — o texto 
fonte — e a produção de um novo texto em outra língua
PROTEÍNAS 
Estrutura 
primária
Estrutura 
secundária
Estrutura 
terciária
Estrutura 
terciária
aminoácidos
https://pt.wikipedia.org/wiki/Interpreta%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Significado
https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADngua
https://pt.wikipedia.org/wiki/Texto
Dicas de diversão!!!!
TRADUÇÃO 
Aminoácido3 bases
TRADUÇÃO – Síntese de proteína 
Células são 
fábricas -
bioquímicas
Codificação - Tripartido
Número de bases 
de DNA 
Número de 
aminoácidos 
primários 
(produzidos) 
Transmissão de Informação
AUMENTO 
DA 
PRODUÇÃO
VARIABILIDADE
PROCESSAMENTO 
DO RNA
Versões 
diferentes da 
mesma 
proteína
Mutação ????
 O que é uma mutação?
 Quando ela pode ocorrer?
 Qual o resultado da mutação?
Tipos de mutações 
 Substituição
 Deleção
 Inserção
Variabilidade genética – complexidade 
dos organismos
Vírus
Ancestral comum
DNA RNA
MANIPULAÇÃO GÊNICA
TÉCNICAS BIOQUÍMICA
Trabalho “in vitro” com o DNA, 
RNA e PROTEÍNAS
AMPLIFICAÇÃO CARACTERIZAÇÃO
REAÇÃO EM CADEIA DA 
POLIMERASE
PCR
SEQUENCIAMENTO
- DNA
- PROTEÍNAS
ENGENHARIA 
GENÉTICA
PCR
 Fazer cópias do DNA – “in vitro” 
 Semelhante a célula
Sequenciamento 
automático
Aplicações 
Sequenciamento genético
Testes de paternidade
 Investigação – biologia 
forense
DEMOCRÁTICO
PROCURAR E IDENTIFICAR 
MICROOGANISMOS
DIAGNÓSTICO
CONTROLE 
ALIMENTAR
MEIO 
AMBIENTE
Aplicações 
Sequenciamento genético
Testes de paternidade
 Investigação – biologia 
forense
DEMOCRÁTICO
PROCURAR E IDENTIFICAR 
MICROOGANISMOS
DIAGNÓSTICO
CONTROLE 
ALIMENTAR
MEIO 
AMBIENTE
AUTOMAÇÃO
Bancos de dados 
Sistemas de COMPARAÇÃO
 Programas de computador
Alinhar as sequencias
Bioedit
Sistemas de COMPARAÇÃO
 ANÁLISES FIOLOGENÉTICAS
RECONSTRUÇÃO
FILOGENÉTICA 
TAXAS E PADRÕES
- FREQUENCIA DE 
MUTAÇÕES DO MEU 
SISTEMA
Box 2- The phylogenetic 
inference process
Bayesianas
Árvores 
Filogenéticas
Zika Virus: A Pandemic in Progress
https://videocast.nih.gov/summary.asp?Live=18734&bhcp=1
Transmissão de doenças
 Determinação de Vetor
 Determinação de hospedeiro
Árvores Filogenéticas
Relógio molecular
Investigação
Representa a primeira vez em que a análise filogenática foi usada em um 
julgamento criminal no EUA
Técnicas moleculares para 
avaliação da expressão gênica
Quantificação
Expressão Gênica
Metagenômica
Proteômica
Expressão
Metabolômica
Estudo conjunto de todos os 
metabólitos que são produzidos 
ou modificados em um organismo
Resultado
“Processing 'omics”
Rede de Interação dos genes regulatórios de leveduras
106 genes, do total de 141
T.I. Lee et al., Science 298:799-804, 2002 
COMO OS 
GENES SÃO 
MODULADOS 
????
FALTA DE 
INFORMAÇÃO
Modelos Matemáticos
 Ocorrência de doenças 
Mosquitos infectados
N. de pessoas susceptíveis
Densidade populacional
Fatores climáticos
 Padrões de dispersão das doenças
Frequência de Voos
Tempo de incubação 
COLETIVOS INDIVIDUAL 
 Padrão de 
expressão dos 
genes
Epidemiologia
Referências
 T. A Brown – Genomes – Bios Scientific Publishers
 Albert – Molecular Biology of the cell – 5th ed
 Lehninger – Principles of Biochemistry – 5th ed
OBRIGADA!!!!!
renatacampos@micro.ufrj.br