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Introdução:
Tratar da natureza molecular do material genético; estrutura e organização do material genético; processos operacionais do material genético: replicação, transcrição, processamento e tradução; regulação dos processos que operam no DNA no âmbito da expressão gênica e diversidade e evolução dos sistemas genéticos.
Dogma central da genética molecular
Natureza molecular do gene
A genética molecular estuda a função e a estrutura dos genes (estrutura que abrange uma região codificadora, uma região promotora, porção 3', etc.).
A genética molecular baseia-se no uso de ferramentas oriundas da tecnologia do DNA recombinante e bioinformática.
Genética molecular envolve o estudo de diversos fenômenos, como:
· Organização genômica;
· Genomas organelares;
· Regulação gênica: Envolve sequências não codificadoras como regiões promotoras;
· Transcrição: Envolve o processamento do RNA (transcrito primário)
· Replicação: Durante esse processo podem ocorrer mutações sendo essas de fonte primária da variação genética, ou quando ocorrem no DNA podem sofrer reparo;
· Tradução: Envolvendo a produção de sequências de aminoácidos.
Os cromossomos estão implicados na herança genética. A partir de uma reprodução celular esse material é transmitido para as células filhas.
Indo além da citologia, inaugura-se a química de proteínas, analisando mais precisamente os componentes que constitui um cromossomo.
Teoria do tetranucleotídeo: Propulseram que o DNA é uma série de 4 unidades de nucleotídeos cada uma contendo todas as 4 bases A, C, T e G em uma sequência fixa.
Esse conceito diz que a teoria do DNA é muito regular para servir como material genético. Ou seja, não há variação.
1950- Erwin Chargaff e seus colegas mediram cuidadosamente as quantidades de 4 bases no DNA de vários organismos e descobriram que o DNA de organismos diferentes varia muito na composição das bases, ou seja, na sequência. Esse achado desmentiu a teoria do tetranucleotídeo.
Experimento de Avery
· Natureza química da substância transformante
Bactérias virulentas IIIS, aquece, mata, filtra. Estrato de substâncias presente na bactéria, no entanto não tem bactéria íntegra.
Dividia a solução de bactérias mortas em três diferentes frascos, e são aplicados três tipos diferentes de tratamentos:
1. RNAse - enzima que degrada RNA. DNA e proteínas ficam íntegros;
2. Protease - enzima que degrada proteína. RNA e DNA ficam íntegros;
3. DNAse - enzima que degrada DNA. RNA e proteína ficam íntegros.
Adiciona-se os diferentes tratamentos em bactérias não virulentas. Como resultado, as bactérias do primeiro e segundo tratamento são transformadas em bactérias do tipo IIIS (virulentas) de linhagens que não eram virulentas, e nas bactérias do terceiro tratamento não houve mudança.
Conclusão: Uma vez degrado o DNA, a substância transformante foi destruída. O princípio transformante é o DNA.
Regras de Chargaff
"Verifica-se que para cada espécie há uma regularidade nas proporções das bases: a quantidade de adenina é igual a quantidade de timina (a=t), e a quantidade de citocina é igual a quantidade de guanina (c=g)"
Proteínas contém Enxofre
DNA contém Fosfato
Isótopos radioativos são incorporados nessas diferentes moléculas para perseguir a trajetória por onde ele vai passando.
No grupo R das proteínas que se encontrará o enxofre.
Que parte do FAGO - DNA ou proteína - serve como material genético?
Injeta DNA com proteínas na célula e os capsídeos ficam fora. No experimento cresceu uma cultura de bacteriófagos em uma cultura de bactérias e nesse meio de cultura existia o isótopo radioativo de enxofre 35, conforme as proteínas vão sendo construídas o enxofre vai sendo incorporado a elas e assim, ficam radioativas.
Bacteriófagos são isolados e é cultivado outra cultura de células não radioativas. O capsídeo vai aderir a parte externa da bactéria e vai inserir o seu DNA, começa o processo de infecção, mas agora os capsídeos que estavam aderidos a membrana da bactéria, foram separados. Agora passa por sedimentação e as bactérias sedimentam no fundo separadas de um sobrenadante.
Esse sobrenadante está radioativo e contém as capas de proteínas, e nas bactérias não foi encontrada radiação. E, quando o ciclo de infecção do fago terminou e liberou a prole de fagos, nenhuma radiação foi encontrada nessa F1 de fagos.
A radiação não passa de uma geração para outra, não tem herança passando através das proteínas.
Agora o experimento será realizado com fósforo 32 que é encontrado no DNA. Os capsídeos não têm radiação. O sedimento formado pelas bactérias tem bastante radioatividade nas células, uma vez que os fagos completam os ciclos de vida e libera sua prole, esta se encontra radioativa.
Conclusão: a radioatividade só passa para a próxima geração quando ela está vinculada ao DNA. Esse experimento complementa o trabalho de Avery, confirmando que a molécula responsável por carregar a informação genética hereditária, é o DNA.
Estudo da estrutura tridimensional do DNA
 Estudos da difração do raio x visando obter um modelo atômico da molécula de DNA.
Fonte emissora de raio x e uma placa para direcionar esses raios que contêm DNA, e ao passar por essa substância, esse feixe único sofre difração, e esses desvios vão ser gravados em uma espécie de filme fotográfico, conseguindo inferir algumas propriedades estruturais da molécula.
As regras de Chargaff sobre as proporções das bases sendo iguais para A e T, C e G. Reflete, na verdade, um pareamento entre elas (descobertas no estudo).
Fitas em sentidos opostos.
Estrutura Primária do DNA
Nucleotídeos: Unidade básica que constitui uma fita de DNA ou RNA.
· Quais são os principais elementos de um nucleotídeo?
Agrupamento fosfato ligado a um carbono de uma pentose, ou seja, um açúcar que também possui uma ligação com uma base nitrogenada (A, T, C, G ou U no RNA).
São dois diferentes tipos de açúcar:
1. Ribose: Característico de moléculas de RNA (ribonucleotídeos)
2. Desoxirribose: Característicos de moléculas de DNA (desoxirribonucleotídeo)
Em comum eles têm a organização da molécula e se diferem principalmente na presença de oxigênio no carbono 2'. Na ribose o oxigênio está presente, e na desoxirribose o oxigênio não está presente.
Os carbonos três e cinco estão em uma ligação fosfodiéster (ligação entre nucleotídeos de uma mesma cadeia) que é uma ligação da cadeia de DNA ou de RNA. Ocorre entre um agrupamento fosfato de um nucleotídeo com o agrupamento OH do nucleotídeo seguinte.
DNA: A, C, T, G
RNA, A, C, U, G
Adenina e Guanina se organizam em dois anéis: Purinas
Citocina, Timina e Uracila se organizam em um anel: Pirimidina
Grupo fosfato se caracteriza por ter uma carga negativa, e essa carga é conferida pela presença do agrupamento fosfato.
Esqueleto açúcar fosfato é que constrói uma das fitas de DNA. DNA polimerase realiza a ligação fosfodiéster promovendo o crescimento da cadeia de DNA com a adição de novos nucleotídeos. (OH está envolvido com o grupamento fosfato do próximo nucleotídeo)
Orientação da molécula de DNA: 5' -> 3' (antiparalelas). 5' representa o carbono 5', e o 3' é representado pelo grupo hidroxila do carbono 3’.
· Como a cadeia de DNA cresce? Ataque nucleofílico
Ataque nucleofílico do OH 3' ao fosfato alfa de um nucleotídeo tri-fosfato. Então o fosfato alfa passa a ser incorporado na cadeia de DNA e é liberado um di-fosfato.
Distância entre as bases nitrogenadas (A, C, T, G) para formar a ponte de hidrogênio. Entre A e T são duas pontes de hidrogênio, entre C e G são três ligações de ponte de hidrogênio. Principal fonte de ligação química responsável pela dupla hélice, a molécula de DNA acaba sendo bastante estável pelo acúmulo de todas as pontes de hidrogênio juntas. Ligações de hidrogênio (que são fracas), em grandes conjuntos se tornam fortes. 
Estruturas especiais no RNA e DNA: interações intrafilamento
DNA nunca vai estar em uma linha esticada, então ocorre a formação de estrutura secundária, por exemplo:
· Grampo: Na haste do grampo está sendo formada a partir doreconhecimento de um trecho de sequência que é complementar - ser complementar significa que eles estão realizando ponte de hidrogênio (Representa o trecho inicial e final da sequência (linha esticada), formam pontes e têm estabilidade). Na alça do grampo tem nucleotídeos que não são complementares.
· Haste: Possui apenas essa parte, que representa o trecho inicial e final da sequência (linha esticada), formam pontes e têm estabilidade
RNA: Apesar do RNA ser uma molécula simples fita ela normalmente se dobra sobre si mesma e forma uma série de pequenas estruturas secundárias que gera uma conformação tridimensional própria da molécula e essa conformação está intimamente ligada a função que essa molécula irá exercer na célula. (C)
D: Mostra-se a dupla fita de DNA e como, às vezes, pode ocorrer a formação de estruturas, cruciformes ou secundárias, mesmo associadas nas estruturas da dupla-hélice. Originárias da mesma, que sofre uma reorientação e, por conta da complementaridade dos pares de base, pode gerar a estrutura. Pode estar relacionado a regiões do genoma do DNA, que estejam sinalizando algum processo de regulação gênica, ou que precisa sinalizar a ligação de um determinado conjunto de proteínas ou subunidades proteicas. 
Metilação do DNA: Incorpora modificações estruturais e funcionais.
 
Altera o funcionamento de determinado gene ou até modula a expressão gênica por associações químicas que acontecem nas bases nitrogenadas, a sequência primária não é completamente alterada com relação a presença de uma sequência de base, mas elas podem ser ligadas a algum grupo químico que acaba acarretando em alterações do funcionamento relacionado a sequência do DNA.
Eucariotos: Citosina é a que mais se encontra nesse estado.
Por exemplo: um grupo metil que foi adicionado por enzimas específicas a uma base nitrogenada (metilação do DNA). Quando a base está metilada normalmente está relacionada a níveis de expressão gênica menor caso as metilações ocorram em sequências que antes estavam ativas. Pode impedir, muitas vezes, que outros componentes do aparelho de transcrição acoplem e comecem a transcrever genes.
Genes que apresentam um alto grau de metilação podem ter a sua expressão diminuída.
A metilação também podem ocorrer nas histonas. 
HISTONAS: ajudam a organizar a macroestrutura da cromatina.
Em procariontes a metilação pode fechar sítios de ligação de endonucleases ou de enzimas de restrição (degrada DNA), essas enzimas ficam impedidas de cortar o DNA em determinadas sequencias/sítios, como se ele reconhecesse que aquele DNA é da bactéria. 
Enzimas de restrição – Tentam proteger da invasão dos bacteriófagos, mas sem degradar o DNA da mesma.
Citosina → 5-metilcitosina
Exercícios Monitoria
 
1 – A teoria cromossômica da herança definiu para a ciência que os fatores hereditários são passados de um indivíduo a seus descendentes são os cromossomos. No entanto, há milhares de moléculas realizando diferentes funções em um mesmo organismo, dentre elas, o DNA e as proteínas. Qual destas duas unidades é a responsável pelo armazenamento do material genético hereditário? Prove através de experimentos conduzidos anteriormente na história científica. 
 
2 – Explique a teoria do tetranucleotídeo e diga por quais motivos ela está errada, baseando-se em experimentos conduzidos anteriormente na história científica. 
 
3 – Esquematize, através de um desenho, as moléculas que formam uma fita de DNA, indicando e nomeando: o açúcar, o grupo fosfato, as bases nitrogenadas e a ligação fosfo-diéster. Explique também a função e importância dessa ligação fosfo-diéster. 
 
4 – Como ocorre e qual a consequência do processo de metilação no DNA? 
 
5 – Esquematize e explique como o DNA e o RNA podem tomar a forma de grampos, hastes e cruciformes. 
 
6 – Escreva a sequência de DNA que deverá parear com as seguintes sequências: 
a) TGCATGCAT 
b) GTAGATCTG 
c) TACCTCGAA 
 
7 - Escreva a sequência de RNAm formada a partir destas sequências de DNA. 
a) ACGTGCTC 
b) GTACATGC 
c) ATGCATCA 
 
7 - Desenhe e identifique as três partes de um nucleotídio do DNA.
10 - Desenhe um pequeno segmento de fita única de polinucleotídios, incluindo pelo menos três nucleotídios. Indique a polaridade da fita ao identificar as extremidades 5 e 3′
11 - Que bases são capazes de formar pontes de hidrogênio entre si?
12 - Quais diferentes tipos de ligações químicas são encontrados no DNA e onde eles são encontrados?
15 - O que são grampos (hairpin) e como eles são formados?
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Introdução
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Tratar da natureza molecular do material genético; estrutura e organização do material 
genético; processos operacionais do material genético: replicação, transcrição, 
processamento e tradução; regulação dos processos 
que operam no DNA no 
âmbito da 
expressão gênica e diversidade e evolução dos sistemas genéticos.
 
Dogma central da genética molecular
 
 
Natureza molecular do gene
 
 
 
 
Introdução: 
Tratar da natureza molecular do material genético; estrutura e organização do material 
genético; processos operacionais do material genético: replicação, transcrição, 
processamento e tradução; regulação dos processos que operam no DNA no âmbito da 
expressão gênica e diversidade e evolução dos sistemas genéticos. 
Dogma central da genética molecular 
 
Natureza molecular do gene