Fundamentos da Genetica Molecular

Prévia do material em texto

Fundamentos da Genética Molecular
A genética molecular é o ramo da biologia que estuda a estrutura, função e regulação do material genético em nível molecular, especialmente o DNA e o RNA. Os principais tópicos incluem a estrutura do DNA, replicação, transcrição, tradução, e os mecanismos de regulação da expressão gênica.
M.V. MSc. Renata Lima de Freitas
1
Estrutura do DNA
Nucleotídeos
Unidades básicas do DNA, formados por uma base nitrogenada (adenina, timina, guanina, citosina), um grupo fosfato e uma molécula de desoxirribose (açúcar).
Estrutura de dupla hélice
O DNA é composto por duas fitas antiparalelas de nucleotídeos unidas por ligações de hidrogênio entre bases complementares (A com T, G com C).
Polaridade
As fitas de DNA possuem direcionalidade (5' para 3'), importante para os processos de replicação e transcrição.
Função
O DNA contém as informações para a síntese de proteínas, que desempenham papéis essenciais na célula e no organismo como um todo.
2
Replicação do DNA: Etapas
1
Abertura da hélice
A enzima helicase desenrola a dupla hélice, criando a forquilha de replicação.
2
Adição de nucleotídeos
A enzima DNA polimerase adiciona nucleotídeos complementares à fita molde (A pareia com T; G com C).
3
Fitas principais e retardadas
A replicação é contínua na fita principal (direção 5' → 3') e descontínua na fita retardada, que forma fragmentos de Okazaki.
4
Reparo e ligação
A ligase sela os fragmentos de Okazaki, formando uma fita contínua.
3
Precisão e Correção na Replicação do DNA
1
Atividade de correção de provas
A DNA polimerase possui atividade de correção de provas, garantindo alta fidelidade no processo de replicação.
2
Minimização de mutações
A precisão da DNA polimerase ajuda a minimizar a ocorrência de mutações durante a replicação do DNA.
3
Importância para a integridade genética
A alta fidelidade na replicação é crucial para manter a integridade do material genético ao longo das gerações celulares.
4
Transcrição: Etapas
1
Iniciação
A RNA polimerase liga-se ao DNA na região promotora, desenrolando a fita e iniciando a síntese de RNA.
2
Elongação
A RNA polimerase adiciona nucleotídeos complementares à fita molde de DNA (A com U no RNA; G com C).
3
Término
O processo de transcrição termina quando a RNA polimerase encontra uma sequência de término, liberando o RNA recém-sintetizado.
5
Tipos de RNA
mRNA (RNA mensageiro)
Carrega as informações do DNA para a síntese de proteínas.
tRNA (RNA transportador)
Auxilia na tradução, trazendo aminoácidos para a montagem da proteína.
rRNA (RNA ribossomal)
Componente essencial dos ribossomos, onde ocorre a síntese proteica.
6
Tradução: Etapas
1
Iniciação
A subunidade menor do ribossomo se liga ao mRNA e o tRNA de iniciação se une ao códon de início (AUG).
2
Elongação
Os tRNAs trazem aminoácidos correspondentes aos códons do mRNA. O ribossomo catalisa a formação de ligações peptídicas entre os aminoácidos.
3
Término
O processo termina quando o ribossomo encontra um códon de parada (UAA, UAG, UGA), e a proteína recém-sintetizada é liberada.
7
Código Genético
1
Composição
O código genético é composto por códons de três nucleotídeos que correspondem a aminoácidos específicos.
2
Universalidade
É universal, sendo conservado entre a maioria dos organismos.
3
Degeneração
É degenerado, o que significa que um aminoácido pode ser codificado por mais de um códon.
8
Regulação da Expressão Gênica: Visão Geral
A regulação da expressão gênica controla quais genes são transcritos em quais células e em quais momentos, garantindo que a célula produza as proteínas necessárias conforme a demanda.
9
Mecanismos de Regulação da Expressão Gênica
Controle Transcricional
Regulado por fatores de transcrição que se ligam a regiões promotoras e ativadoras, aumentando ou reprimindo a transcrição de genes.
Processamento de RNA
Após a transcrição, o RNA pode ser modificado por splicing alternativo, removendo íntrons e ligando éxons de diferentes maneiras, permitindo a produção de múltiplas proteínas a partir de um único gene.
Controle Pós-Transcricional
Inclui a regulação da estabilidade do mRNA e a sua tradução por microRNAs (miRNAs).
Modificações Epigenéticas
Alterações na estrutura da cromatina, como a metilação do DNA e a acetilação de histonas, que regulam o grau de compactação do DNA e, consequentemente, a acessibilidade dos genes à maquinaria transcricional.
10
Mutações: Visão Geral
As mutações são alterações na sequência do DNA que podem ocorrer durante a replicação ou por exposição a agentes mutagênicos (radiação, produtos químicos).
11
Tipos de Mutações
Mutações pontuais
Afetam um único nucleotídeo.
Inserções e deleções
Adição ou remoção de nucleotídeos que podem alterar o quadro de leitura do gene.
Mutações cromossômicas
Afetam grandes regiões do cromossomo, podendo incluir duplicações, deleções ou tratranslocações.
12
Sistemas de Reparo do DNA
Reparo por excisão de bases
Corrige bases danificadas removendo-as e substituindo-as por bases corretas.
Reparo por recombinação homóloga
Corrige quebras de fita dupla utilizando uma cópia idêntica ou quase idêntica do DNA como molde.
13
Importância da Genética Molecular
1
Base para a biologia moderna
Os fundamentos da genética molecular são essenciais para compreender como a informação genética é armazenada, transmitida e utilizada pelas células.
2
Aplicações em biotecnologia
A genética molecular tem aplicações diretas na biotecnologia, permitindo o desenvolvimento de novas técnicas e produtos.
3
Avanços na medicina
O conhecimento da genética molecular é fundamental para o desenvolvimento de novos tratamentos e abordagens médicas.
4
Estudos evolutivos
A genética molecular fornece ferramentas essenciais para compreender os processos evolutivos e as relações entre diferentes espécies.
14
Conclusão
Os fundamentos da genética molecular são essenciais para compreender como a informação genética é armazenada, transmitida e utilizada pelas células. Este campo é a base para muitas áreas da biologia moderna e tem aplicações diretas na biotecnologia, medicina e estudos evolutivos.
15
image1.png
image2.png
image3.png
image4.png
image5.png
image6.png
image7.png
image8.png
image9.png
image10.png
image11.png
image12.png
image13.png
image14.png
image15.png
image16.png
image17.png
image18.png
image19.png
image20.png
image21.png
image22.png
image23.png
image24.png
image25.png
image26.png
image27.png