AULA 4 - material genético

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Ácidos Nucléicos:
 São polímeros de nucleotídeos
 Responsáveis pela armazenamento, transmissão e tradução da informação genética
Tipos:
DNA = Ácido Desoxirribonucléico
RNA = Ácido Ribonucléico 
Estrutura dos Ácidos Nucléicos
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Nucleotídeos
São moléculas formadas pela união de um açúcar ou pentose, uma base nitrogenada e um grupo fosfato.
Os Ácidos Nucléicos (DNA e RNA) são formados por várias cadeias de nucleotídeos (polinucleotídeos).
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Pentoses ou Açúcares
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Fosfato
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Bases Nitrogenadas
Guanina
Adenina
Purinas
Citosina
Timina
Uracil
Pirimidinas
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Ligações entre Nucleotídeos
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DNA ou ADN
O Ácido Desoxirribonucléico é um polinucleotídeo formado por duas “fitas” ou hélices ligadas entre si por pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas.
O pareamento das bases sempre segue a mesma ordem: Adenina com Timina e Guanina com Citosina.
Este modelo da “dupla hélice enrolada” foi estabelecido em 1953 por James Watson e Francis Crick. 
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A Estrutura do DNA
O DNA é constituído por um esqueleto açúcar-fosfato contendo desoxirribose que forma o “corrimão da escada” e as bases nitrogenadas que formam os “degraus da escada”;
Entre a base A e a base T existem duas pontes de hidrogênio e entre a base G e base C são três as pontes de hidrogênio.
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A Importância do DNA
O DNA é chamado de “molécula da vida” pois contém o código pra construção das proteínas em todos os seres vivos;
Nos procariontes encontra-se uma molécula de DNA circular (cromossomo bacteriano) e outras moléculas circulares chamadas plasmídeos; 
Nos eucariontes, o DNA é encontrado no núcleo celular formando os cromossomos e também nas mitocôndrias e nos cloroplastos;
Chamamos de Gene a um segmento de DNA que contém informações para a síntese de uma ou mais proteínas.
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Cromossomos
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É responsável pelo armazenamento e transmissão da informação biológica
DNA
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Estrutura dos nucleotídeos mono-, di- e trifosfatados. Os desoxirribonucleotídeos correspondentes são abreviados dNMP, dNDP e dNTP. N = A, G, C, U ou T. 
Ligação em C5
Estrutura dos Nucleotídeos
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O DNA dos procariontes está presente no nucleóide
Localização do DNA
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O cromossomo dos procariontes é circular
Localização do DNA
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O DNA dos eucariontes está localizado no núcleo
Localização do DNA
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O DNA está associado a proteínas formando a cromatina
Eucromatina
Heterocromatina
Localização do DNA
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Cromossomos: condensação da cromatina durante a mitose
Localização do DNA
Cromátide
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As mitocôndrias do embrião em desenvolvimento são derivadas do óvulo, sendo o DNA mitocondrial de origem materna.
Localização do DNA
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Localização do DNA
As mitocôndrias contém 2 ou mais cópias de DNA
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Localização do DNA
As mitocôndrias originam-se de uma bactéria ancestral
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 O DNA é uma dupla fita, ou seja, possui duas cadeias de polidesoxirribonucleotídeos unidas por pontes de H, através do pareamento das bases A-T e C-G 
Polímero de desoxirribonucleotídeos monofosfato
Polímero de desoxirribonucleotídeos monofosfato
H
H
H
H
H
H
H
Conceito de Pares de Base
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O pareamento das bases A-T envolve a formação de duas pontes de H. Entre C-G ocorre a formação de três pontes de H.
Conceito de Pares de Base
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As fitas do DNA estão dispostas em direções opostas
Antiparalelismo
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Cada base de uma fita é pareada com a base complementar da outra fita 
Complementariedade 
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Durante a replicação do DNA as duas fitas velhas ou mães servem de molde para cada fita nova ou filha complementar, que está sendo sintetizada.
Fita nova
Fita velha
Complementariedade 
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A Dupla Hélice 
James Watson & Francis Crick (1953)
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A Dupla Hélice 
Maurice Wilkins & Rosalind Franklin
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As duas fitas do DNA se torcem para formar uma dupla hélice (estrutura secundária do DNA)
A Dupla Hélice 
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Fatores que estabilizam a dupla hélice:
 interações hidrofóbicas
 forças de van der Walls
 pontes de hidrogênio
 interações iônicas
 
Entre as bases nitrogenadas
Entre os grupos fosfato do DNA e os cátions (Mg2+) presentes na solução fisiológica
A Dupla Hélice 
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A dupla hélice apresenta dois tipos de sulcos aos quais se ligam as proteínas da cromatina
Sulco menor
Sulco maior
A Dupla Hélice 
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Existem 6 tipos de DNA, A, B, C, D, E e Z
A Dupla Hélice 
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O B-DNA é o predominante em condições fisiológicas
A Dupla Hélice 
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A forma predominante de torção da espiral do DNA é para a direita ou sentido horário
A Dupla Hélice 
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Com o aumento da temperatura, as duas fitas se separam, causando um aumento na absorbância a 260nm. O ponto médio da curva é denominado Tm: 
Propriedades Químicas e Físicas do DNA
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Desnaturação e renaturação do DNA. Se uma solução de DNA é aquecida as fitas se separam (desnaturam). Se a solução é esfriada aos poucos, a dupla hélice se refaz (renaturação).
Propriedades Químicas e Físicas do DNA
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A E. coli mede 2 mm e seu DNA, 1,7mm!
?
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DNA em procariontes: DNA circular nas formas não-super-helicoidal (esquerda) e super-helicoidal (direita) 
O Empacotamento do DNA:
a estrutura terciária do DNA
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O Empacotamento do DNA:
a estrutura terciária do DNA
A estrutura terciária do DNA é como um fio de telefone quando enrola-se nele mesmo.
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Estrutura do solenóide da cromatina
Nucleossomo = DNA + histonas
Solenóide
O Empacotamento do DNA
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Os nucleossomos
O Empacotamento do DNA
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Estrutura do Nucleossomo 
O Empacotamento do DNA
O núcleo dos nucleossomos é um octâmero de proteínas histonas, composto por 1 tetrâmero H3-H4 e 2 dímeros H2A-H2B. A histona H1 une os nucleossomos do solenóide
H1
DNA
Nucleossomo 
(146 pb)
200 pb
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Disposição do DNA nos cromossomos 
O Empacotamento do DNA
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Região Gênica 
É a porção que codifica para um produto final, que pode ser uma cadeia polipeptídica ou um RNA 
O DNA é formado por 2 regiões:
Gênicas 
Intergênicas
Região Intergênica
É a porção regulatória, que sinaliza o início ou o final de um gene, que influencia a transcrição gênica, ou que é o ponto de início para a replicação do DNA
Intergênicas
Gênicas 
Regiões Codificadoras e 
Não-Codificadoras do DNA
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O Dogma Central da Biologia Molecular
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Regiões de um gene de um eucarionte
intron
exon
intron
exon
intron
exon
Introns ou regiões não-codificadoras 
Exons ou regiões codificadoras
Regiões Codificadoras e 
Não-Codificadoras do DNA
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Código Genético
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Genoma Celular
É o conjunto de todos os genes e do DNA intergênico de uma célula
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Genômica
É o estudo de todos os genes de um organismo e a suas interações 
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Projeto Genoma Humano
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Genoma Humano: 
 ~ 35.000 genes
 1,1% exons
 24% introns
 75% intergênico
Projeto Genoma Humano
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É o conjunto de proteínas codificado por um genoma 
Proteoma
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Proteômica
É o estudo das proteínas codificadas por um genoma e visa:
Identificar todas as proteínas fabricadas numa célula, tecido ou organismo;
 Determinar sua estrutura tridimensional e seu funcionamento.
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Fluxo da Informação Genética
Polipeptídeo
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O RNA ou ARN
O açúcar é uma Ribose;
É formado, geralmente, por uma fita simples que pode enrolar-se;
Não existe a base pirimídica Timina e no seu lugar se encontra a base Uracila.
Os pareamentos seguem a ordem A-U e G-C).
O Ácido Ribonucléico é um polinucleotídeo que difere do DNA em três aspectos básicos:
A-U
U-A
G-C
C-G
A-T
T-A
G-C
C-GDNA
RNA
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Tipos de RNA
RNAm  O RNA mensageiro é formado no núcleo e contém a “mensagem” - o código transcrito a partir do DNA - para a síntese das proteínas. Cada conjunto de três nucleotídeos no RNAm é chamado de CÓDON.
RNAt  O RNA transportador está presente no citoplasma e é responsável pelo transporte dos aminoácidos até os ribossomos para a síntese protéica. No RNAt existe uma seqüência de nucleotídeos correspondente ao códon chamada de ANTI-CÓDON.
RNAr  O RNA ribossômico ou ribossomal faz parte da estrutura dos ribossomos e participa do processo de tradução dos códons para construção das proteínas.
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Síntese Protéica
A enzima RNA-polimerase abre a dupla hélice do DNA e inicia a produção de uma molécula de RNAm, no sentido 5’  3’.
Os nucleotídeos são ligados respeitando a ordem A-U, G-C.
Ao final da transcrição a RNA-polimerase se desliga do DNA, a molécula de RNAm está formada e segue para o citoplasma onde será traduzida.
A Transcrição
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Síntese Protéica
O RNAm transcrito no núcleo chega ao citoplasma e se liga a um ou mais ribossomos.
O ribossomo “lê” o primeiro códon e um RNAt com o anticódon correspondente transporta um aminoácido e se liga ao códon.
O ribossomo se desloca, no sentido 5’3’ e lê o próximo códon.
Os aminoácidos são unidos por ligações peptídicas.
Ao final da tradução o polipeptídeo se desliga e se constituí na proteína.
A Tradução
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Dogma Central da Biologia Molecular
Foi estabelecido em 1956 por Francis Crick.
Postulava que o sentido da construção das moléculas é sempre de DNA à Proteína – fluxo unidirecional da informação.
O DNA é o “molde” para formar DNA (replicação) e RNA (transcrição). Este por sua vez é o “molde” para formação das proteínas (tradução).
Hoje se sabe que, em alguns vírus, o RNA pode replicar-se e, em outros, o RNA pode produzir DNA (transcrição reversa) utilizando o maquinário genético da célula-hospedeira.
Porém, não é possível se sintetizar ácidos nucléicos a partir de proteínas.
Os novos conhecimentos permitiram que se ampliasse o dogma central sem contudo perder a unidirecionalidade, ou seja, de ácido nucléico à proteína.