DNA-Estr-Sint

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HISTÓRIA, ESTRUTURA E 
PROPRIEDADES FUNCIONAIS 
DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS
Paulo Preté
Durante cerca de vinte anos, organizou sua anotações, elaborando possíveis explicações para os
mecanismos de adaptação dos seres vivos a seus ambientes sem ter a mínima noção de como a
transmissão da informação genética seria passada para os descendentes. Uma resposta que o
matemático Mendel tinha, mas não sabia explicar em termos químicos.
 Charles Darwin nasceu na Inglaterra (1809-1882) e foi o primeiro a propor explicações adequadas
para a evolução biológica. Darwin, neto de um naturalista, adepto de idéias transformistas, nunca foi um
estudante brilhante, não sendo diferente durante os dois anos que cursou medicina na Escócia. Voltou
para a Inglaterra, ingressou em um seminário da igreja anglicana e tornou-se, nessa época, biólogo
autodidata.
IMPORTÂNCIA DE DARWIN NA HISTÓRIA DO DNA
 O monge Johann Gregor Mendel (1822-1884) é chamado, com mérito, o pai da genética, por lançar
as bases dessa ciência na década de 1860 . Realizou trabalhos com ervilha (Pisum sativum 2x=14 ) no
mosteiro de Brunn, na Áustria.
Sua primeira monografia foi publicada em 1866 mas, devido ao caráter quantitativo e estatístico de
seu trabalho, além das influências do trabalho de Darwin (1859) sobre a origem das espécies, pouca
atenção foi dada àqueles relatos.
Em 1900 o trabalho de Mendel foi redescoberto por outros pesquisadores. Cada um deles obtiveram,
a partir de estudos independentes, evidências a favor dos princípios de Mendel, citando-o em suas
publicações. Em 1905, o inglês William Bateson, batizou a ciência iniciada por Mendel que começava a
nascer de Genética, que explicava matematicamente a transmissão das características.
IMPORTÂNCIA DE MENDEL NA HISTÓRIA DO DNA
A primeira evidencia de que o DNA constituía o material genético sugerido pelos
estudos matemáticos de Mendel, e responsável pela evolução das espécies defendida por
Darwin, surgiu em 1946, com Oswald Avery e seus colaboradores. Não é surpreendente,
portanto, que vários cientistas estivessem interessados em DNA no início da década de
50.
O DNA CONSTITUI O MATERIAL GENÉTICO
O Próprio Watson conta em seu livro A Dupla Hélice como conseguiu obter de maneira escusa
informações de dados cristalográficos de concorrentes Rosalind Franklin, química e cristalógrafa
do King´s College de Londres. Watson ainda diz se sua descoberta foi a maior da biologia desde a
teoria da evolução de Darwin. No final da década de 1980, Watson liderou o inicio do projeto de
sequenciamento do genoma humano.
Em novembro de 1951, Watson compareceu a um seminário de Rosalind Franklin no King´s
College, que comentava sobre suas fotos de difração de raios X em fibras de DNA, o que sugeriu
para Watson, mesmo sem conhecer bolufas de como preparar amostras de DNA e de como
funciona um gerador de raios X, sem falar do conhecimentos parcos da química do material
genético.
R. FRANKLIN E A ESTRUTURA DO DNA
Crick insistia para Watson que eles não tinham que se preocupar muito com os fatos e sim com a
estrutura em si, baseando-se em dados de difração de raios X, utilizando uma mistura de intuição e
dedução e empregando modelos de átomos introduzidos por Pauling, chegaram ao momento
Eureca. No dia da concepção da estrutura, Crick entrou num pub, no campus da Universidade de
Cambridge, gritando: Descobrimos o segredo da vida.
WATSON E CRICK NA CODIFICAÇÃO DA 
ESTRUTURA DO DNA
O QUE É O MATERIAL GENÉTICO?
cromossomo eucariótico
locus gênico
cromossomo
conjunto 
cromossômico
cromossomo
núcleocélula
DNA
DIFERENÇAS ENTRE OS ÁCIDOS NUCLÉICOS
 DNA, compreende o reservatório da informação
genética. Estruturalmente são de fita dupla com
milhares de bases até 108.. Sua estrutura secundária
compreende uma dupla hélice, estabilizadas por
pontes H-H entre as bases complementares.
 Os grupos fosfatos estão expostos no corrimão
da dupla hélice e as bases (apolares) se encontram
no interior. Uma molécula apresenta de 6x106 a 3mm
de comprimento quando desnovelada
Na célula, o DNA está sempre associado a proteínas
básica formando as nucleoproteínas.
RNA: São estruturalmente de fita simples de
tamanho relativamente pequeno (75 a 84 bases até
2x105). Apresenta a base nitrogenada Uracila no lugar
de timina correspondente no DNA.
Funcionalmente, constitui a base da organela
ribossoma; tem papel de carregar informação do
DNA para o ribossoma no citossol e atua como um
adaptador e transportador do aminoácido. Em alguns
Vírus (retrovírus) o RNA substitui o DNA
ESTRUTURA DOS NUCLEOTÍDEOS E AS BASES
 Os nucleotídeos são constituídos por
fosfato, açúcar (Pentose - Desoxirribose) e
base nitrogenada (Adenina, Guanina, Timina
e Citosina).
Fosfato
BASE 
NITROGENADA
Pentose
ESTRUTURA GERAL DO ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO
cavidade
maior
22 Aº
cavidade
menor
12 Aº
Pares 
de base
Comprimento de 
uma volta completa
34 Aº
Esqueleto de 
açúcar e fosfato
Diâmetro 20 Aº
As duas fitas têm polaridades opostas
paralelo antiparalelo
OBSERVEM !!!
- UNIDADES REPETITIVAS
- ORIENTAÇÃO DAS FITAS
- INTERAÇÃO ENTRE FITAS
- ESTRUTURA DAS BASES
GRUPO 
FOSFATO
MONO, DI, TRI
AÇÚCAR
(Desoxirribose)
ESTRUTURA GERAL DOS DESOXIRRIBONUCLEOTÍDEOS
DESOXIRRIBONUCLEOSÍDEO
desoxiadenosina
desoxiguanosina
desoxicitidina
desoxitimidinaAdenina
Guanina
Citosina
Timina
DESOXIRRIBONUCLEOTÍDEO
desoxiadenilato
desoxiguanilato
desoxicitidilato
desoxitimidilato
BASE
Ausência de 
Oxigênio
PAREAMENTO DE BASES NO DNA
A fita continua A fita continua
A fita continua O número de pontes de hidrogênio 
depende das bases Envolvidas
Veja
oxigênio
RIBONUCLEOTÍDEO
GRUPO
FOSFATO
RIBOSE
BASE
Adenilato
Guanilato
Tidilato
Uridilato
ESTRUTURA GERAL DO ÁCIDO RIBONUCLÉICO RNA
LIGAÇÃO FOSFODIÉSTER
INICIADOR
LIGAÇÃO FOSFODIÉSTER
FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA
DESOXIRRIBONUCLEOTÍDEOS
RIBONUCLEOTÍDEOS
AMINOÁCIDOS
Expressão Gênica
fita molde
transcrição
Tradução 
RNAm
códon 
Proteína
(cadeia de 
aminoácidos)
DNA
metionina prolina leucina alanina arginina
FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA
FUNDAMENTOS DA BIOSSÍNTESE
DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS
Paulo Preté
Monge transcrevendo manuscrito, ca 1470.
cultura derivada de glioma de rato
Bacillus sp
parede membrana plasmática
DNA
(área 
Nuclear)
CÉLULAS SÃO UNIDADES CAPAZES DE GERAR CÓPIAS DE SI MESMAS
Células simples como bactérias ou
complexas como células de
mamífero são capazes de gerar
cópias de si mesmas transferindo
seu material genético aos seus
descendentes
1 – a célula se elonga
e o DNA é replicado
2 – a parede e a
membrana começam a
se dividir
3 – forma-se uma nova
parede entre as duas
células
4 – as células se
separam
??? FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA ???
- O QUE É INFORMAÇÃO GENÉTICA ???
- QUAL A FUNÇÃO DESTE TIPO DE INFORMAÇÃO ???
- ONDE SE LOCALIZA ???
- COMO A INFORMAÇÃO GENÉTICA É INTERPRETADA ???
- COMO É O FLUXO E QUAL A SUA IMPORTÂNCIA ???
- QUAL A IMPORTÂNCIA DAS PROTEÍNAS ???
RNA
PROTEÍNAS
?DNA
DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR
RNA
PROTEÍNA
REPLICAÇÃO
TRANSCRIÇÃO
TRADUÇÃO
O mRNA e a compartimentalização núcleo-citoplasma permite que transcrição e
tradução sejam dois fenômenos separados no tempo e no espaço nos eucariotos.
DNA
ESTRUTURA DO GENES NOS EUCARIOTOS
Cromossomo Mitótico
Fibra de 
Cromatina
Cromátide
Nucleossomas
Histomas
DNA
REPLICAÇÃO
 Como as células transferem informações
genéticas aos seus descendentes?
 Processo complexo através do qual a
célula duplica (COPIAR) o seu material
genético (DNA) para passá-lo aos seus
descendentes
 Quais os mecanismos que permitem a
manutenção e a leitura das informações
genéticas?
 Armazenamento da informação genética
 Controle celular síntese de proteínas
FUNÇÃO DO DNA
PRINCIPAIS COMPONENTES ENVOLVIDOS NA REPLICAÇÃO
Proteína ligante 
de DNA
DNA Pol
Helicase
Primase
DNA Pol
Proteínas necessárias na separação das fitas:
 Proteína ligantedo DNA: reconhece uma região do
DNA rica em A T que é separada com gasto de ATP;
 Helicase(DnaB): Liga-se à fita simples, requerendo
ATP;
Proteínas SSB: desestabiliza a hélice por ligar-se
cooperativamente, protegendo o DNA de fita simples da
ação de enzimas nucleases.
TRANSCRIÇÃO
Monge transcrevendo manuscrito, ca 1470.
Algumas Perguntas
Quem é o intermediário entre o DNA nuclear e
a síntese protéica citoplasmática ?
Como o RNA transporta a informação genética
do núcleo para o citoplasma nos eucariotos ?
Características da Transcrição do RNA
Altamente seletiva (DNA RNA)
Os transcritos podem sofrer modificações pós-
transcricionais.
PROPRIEDADES E CLASSIFICAÇÃO DOS RNAs
RNAr (80%)
RNAt (15%)
ESTRUTURA DO RNA
Moléculas poliméricas de mononucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster, menor que o DNA,
contem ribose em vez de desoxiribose e URACILA em vez de TIMINA.
CLASSIFICAÇÃO DO RNA
RNAr, RNAt e RNAm. Eles diferem por: tamanho, função e modificações estruturais especiais.
No entanto, os 3 participam da síntese PROTÉICA.
RNAm (5%)
Transporta a informação genética do DNA ao citossol onde é usado como molde para a síntese
de proteínas
RNA MENSAGEIRO
RNA TRANSPORTADOR
74-95 resíduos de nucleotídeos, um RNAt para cada aa. dos 20 aa. Reconhece o
termo do código genético para a adição de seu aa á cadeia polipeptídica em formação.
MECANISMOS DA TRANSCRIÇÃO
TRADUÇÃO
Pergunta
 Como a seqüência de bases do rna é
convertida em aminoácidos nas proteínas ?
Aminoácido
Anticódon
Códon
RNAm
Ribossomo
Subunidade
menor
Subunidade
maior
aminoacil t-RNA
PRINCIPAIS COMPONENTES ENVOLVIDOS NA TRADUÇÃO
O CÓDIGO GENÉTICO MOSTRA O AMINOÁCIDO ADICIONADO 
PARA CADA CÓDON (SEQÜÊNCIA DE NUCLEOTÍDEOS) DO RNAm
Degeneração do
código genético
segunda base
Número de Códons:
Primeira base
NA DÉCADA DE 70 O DOGMA FOI ABALADO PELA PRIMEIRA VEZ
RNA
PROTEÍNA
REPLICAÇÃO
TRANSCRIÇÃO
TRADUÇÃO
DNA
TRANSCRIÇÃO
REVERSA
PRÍONS
(vaca-louca)
Será que o Dogma Central vale sempre ???
Você conhece algum caso em que seja diferente ???
TRANSCRIÇÃO REVERSA NO VÍRUS HIV
VIRUS HIV
Enzima : Transcriptase reversa (TR)
Retrovírus
Infecção em aves
Degrada a fita de RNA do híbrido RNA-DNA
 O RNA dá origem ao DNA
 Bacteriófagos de E.coli
 Replicação do RNA na célula hospedeira
 Molde: RNA