DNA_e_Proteinas (1)

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DNA e Proteínas
o ovo e a galinha…
Profa.Suzana T. Cunha Lima
Instituto de Biologia (IBIO)
Universidade Federal da Bahia (UFBA)
DNA
Conteúdo: 
Constituição dos nucleotídeos
Estrutura do DNA
Replicação
Síntese protéica
Transcrição
Tradução
Noções de Biologia Molecular
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Princípios Clássicos da Genética
Estabelecido por Gregor Mendel (1865), trabalhando com ervilhas.
Concluiu que cada caractere era determinado por um par de fatores herdados (genes).
Cada cópia deste fator (alelo) é herdada de um dos pais.
O papel dos cromossomos
Logo após os experimentos iniciais de Mendel descobriu-se:
Papel dos cromossomos como carregadores de genes.
Maioria das células vegetais e animais são diplóides (2 cópias de cada cromossomo).
Células germinativas são aplóides e formadas por meiose.
Cromossomos Humanos
Drosophila melanogaster
Fundamentos de mutação, linkage genético e a relação entre genes e cromossomos foram amplamente estabelecidas com esta mosca de fruta.
São facilmente mantidas em laboratório e reproduzem a cada 2 semanas, uma vantagem para experimentos genéticos.
Em 1900 diversas mutações foram encontradas em Drosophila afetando características observáveis como a cor do olho e o formato da asa.
Experimentos indicaram que:
 alguns destes genes são herdados independentemente, por estarem em diferentes cromossomos.
outros são associados ao mesmo cromossomo (genes linked)
http://academictree.org/flytree/drosophila.jpg
(A) Segregação independente de 2 genes hipotéticos para forma (A/a = quadrado/redondo) e cor (B/b = vermelho/azul) localizados em diferentes cromossomos. (B) Segregação dependente de 2 genes localizados no mesmo cromossomo. 
Recombinação
Linkage entre genes não é completo devido ao processo de recombinação.
A frequência de recombinação de um gene pode ser determinada por sua posição relativa no cromossomo, permitindo a construção de mapas genéticos.
Deduzida em 1953 por James Watson e Francis Crick: base da biologia molecular.
Encontrado em todos os seres vivos, incluindo os vírus.
“Escada espiral”. 
corrimão: pentoses e grupamentos fosfato
degraus: bases nitrogenadas.
 As bases do DNA são: adenina, guanina, citosina e timina.
A se liga com T (2) e C com G ( 3)por ligações de hidrogênio
Quando transcrito em RNA, tem a capacidade de codificar proteínas. 
Recebe a ação de histonas e se enovela para formar a cromatina.
Estrutura do DNA = ácido desoxirribonucéico
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Estrutura detalhada do DNA
Histonas
REPLICAÇÃO
 A hereditariedade ocorre devido a capacidade de replicação do DNA.
 Mutações podem ocorrer durante a replicação e são responsáveis pela variabilidade.
 A variabilidade capacita os organismos à se adaptarem melhor ao meio ambiente.
DUPLICAÇÃO
Uma fita de DNA serve de molde para síntese de outra.
Ocorre no núcleo
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TRANSCRIÇÃO
Início da síntese do mRNA
Ocorre no núcleo
 Cadeias de DNA são abertas por RNA polimerase. 
 Informação genética transcrita de DNA para mRNA a partir de nucleotídeos livres. 
 Sequência de finalização indica onde parar.
 Cadeia de mRNA se desprende 
 DNA volta a se enrolar novamente.
 Introns (que não codificam aminoácido) serão removidos do mRNA.
 mRNA deixa o núcleo e passa para o citoplasma.
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 O ribossomo se liga ao mRNA, e desliza até códon de iniciação ,
 tRNA liga seu anticódon ao códon complementar do mRNA. Na sua extremidade encontra-se um aminoácido.
 A medida que o próximo tRNA se liga ao códon seguinte, o aminoácido anterior se liga ao primeiro da cadeia, formando pouco a pouco um “colar” de aminoácidos _peptídeos
TRADUÇÃO
Início da síntese protéica
Ocorre no citoplasma
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 Quando se chega ao códon de finalização, acaba a tradução. 
 O último tRNA abandona o ribossomo e o peptídeo é libertado. 
Modificações Pós transducionais podem ocorrer no RE, Golgi ou citoplasma
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Biologia Molecular
 Conjunto de técnicas que usam das regras da genética clássica para manipular o DNA e o RNA com fins científicos.
 É usada por diferentes áreas, incluindo a medicina, a agronomia e até mesmo a física.
 Na medicina, para estudar doenças causadas por mutações genéticas, na agronomia para modificar plantas geneticamente e na física, para determinação de estruturas de proteínas.
DOGMA
REAÇÃO EM CADEIA DA POLIMERASE (PCR)
Método de amplificação (criação de múltiplas cópias) do DNA sem o uso de um organismo
.
 Função de amplificação do DNA
Usado em biologia molecular, forênsica e em testes de paternidade.
A máquina de PCR controla o tempo e a temperatura. Processo consiste de vários ciclos compostos pelos seguintes passos :
Denaturação. DNA é separado em duas cadeias simples.
Emparelhamento (annealing) Iniciadores (Primers ) se ligam-se ao DNA de cadeia simples.
Alongamento DNA polimerase cria a cadeia de DNA complementar.
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Plasmídeo é recortado com enzimas de restrição e um DNA de interesse (cortado com as mesmas enzimas)
Inserido no plasmídeo. (“colado”com enzima ligase)
Técnica largamente utilizada para estudo de determinados gens importantes na medicina e agricultura.
 Outros vetores: leveduras e vírus.
 Permite a expressão de proteínas em larga escala para estudo cristalográfico.
CLONAGEM EM BACTÉRIAS
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PROTEÍNAS
Conteúdo:
Constituição
Importância 
Estrutura primária
Estrutura secundária
Estrutura terciária
Estrutura quaternária
Grupos prostéticos
Síntese protéica
http://en.wikipedia.org
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DEFINIÇÃO
Estrutura complexa e massa molecular elevada.
Aminoácidos associados por ligações peptídicas.
Entre o grupo amina de um aminoácido e o grupo carboxilico de outro aminoácido.
Síntese ocorre no citosol e retículo endoplasmático rugoso.
20 aa: 11 naturais e 9 essenciais
COMPOSIÇÃO:
 Só de aa (ex. queratina). 
Ligadas à um radical diferente: grupos prostéticos. ex. Glicoproteínas é o glicídeo; cromoproteínas é um pigmento; fosfoproteinas éo ácido fosfórico. 
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Aminoácidos e ligações peptídicas
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ESSENCIAIS
Histidina
Isoleucina
Leucina
Lisina
Metionina
Fenialanina 
Treonina
Triptofano
Valina
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ESTRUTURA
4 TIPOS:
Primária: sequência de aa. Específicas para cada proteína e geralmente determinados geneticamente. 
Secundária: Graças à capacidade de rotação das ligações peptídicas e de pontes de hidrogênio entre aa. 
	2 formas: alfa-hélice (mais comum) em espiral 
				 folha - beta: 2 ou mais polipeptídeos arranjados em paralelo ou anti-paralelo. 
Terciária: enrolamento da -hélice ou da folha  (beta)
mantidas por pontes de hidrogênio e dissulfeto.
confere atividade biológica às proteínas.
Quaternária: Possuem duas ou mais cadeias polipeptídicas. 
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AR
TR
ER
RECEPTORES NUCLEARES
RECEPTORES DE MEMBRANA
Proteinas fibrosas: Moléculas distendidas e filamentosas, semelhantes a longos fios. Ex. colágeno e fibrina.
Proteínas globulares: Enroladas como novelos.
Solúveis em água formando micelas. Ex. enzimas, anticorpos, hemoglobina, clorofila e proteínas estruturais.
CLASSIFICAÇÃO
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Denaturação:
Por ação de substâncias químicas ou do calor. Alteração da estrutura terciária ou quaternária.
As proteínas perdem a sua conformação e, consequentemente, a sua funcionalidade. Pode ser: reversível ou irreversível.
Renaturação:
Em alguns casos, conformação nativa pode ser recuperada (renaturação) retirando-se lentamente o agente denaturante. ex. diálise contra água para retirar o agente desnaturante uréia.
PROPRIEDADES
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FUNÇÕES BIOLÓGICAS
Estrutural : Dão rigidez, consistência e elasticidade aos tecidos. ex. colágeno (constituinte das cartilagens), actina e miosina (das fibras musculares), queratina (do cabelo).
Hormonal: Exercem função específica sobre algum órgão. ex. Insulina.
Defesa: Realizam a defesa dos organismos contra substâncias estranhas. Ex. os anticorpos.
Energética: Obtenção de energia a partir dos aminoácidos que as compõemEnzimática: aceleram reações químicas. Ex: as lipases. 
Condutoras de gases: O transporte de gases (principalmente do oxigênio) realizado por proteínas como a hemoglobina.
Moduladores de transcrição: controlam a ativação/inibição de genes específicos. Receptores nucleares.
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Referências
A célula. Uma abordagem molecular. Cooper, G.M. E Hausman, R.E. 3ª Edição. Editora Artmed. 2007. 716p. 
Biologia Celular e Molecular. De Robertis (Jr.) Editora Guanabara Koogan. 2003. 413p. 
Molecular Biology of the Cell (on line), Alberts, B.; Lewis, J.; Raff, M.; Walter,P. e Roberts, K. Ed. Taylor & Francis Group, 200p
webhost.bridgew.edu/fgorga/proteins/default.htm 
www.bmb.uga.edu/wampler/tutorial/prot0.html
www.friedli.com/herbs/phytochem/proteins.html
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/proteinas.html
http://images.google.com/