A natureza do material genético

Prévia do material em texto

A natureza do material genético 
Requisitos para ser o material genético: 
 
1. Carregar a informação genética (ser capaz de se replicar) 
2. Deve governar a expressão do fenótipo 
3. Deve permitir mudanças 
 
•Maioria do DNA está nos cromossomos. 
•Correlação entre quantidade de DNA e número de 
cromossomos das células. 
•Composição do DNA é a mesma nas diferentes células de um 
organismo. 
•DNA é mais estável que RNA e proteínas. 
Frederich Griffith – 1928 
 Transformação Bacteriana 
Linhagem S (smooth) 
Virulenta 
 
 
Linhagem R (rough) 
Não Virulenta 
O que houve? 
A primeira evidência direta (1944) 
Avery, McLeod e McCarthy 
DNA é responsável pela transformação bacteriana. 
Staphylococcus afermentans 
Escherichia coli 
Levedura 
Caenorhabditis elegans 
Arabidopsis thaliana 
Drosophila melanogaster 
Abelha 
Mus musculus 
Humanos 
A 
 
12.8 
26 
31.3 
31.2 
29.1 
27.3 
34.4 
29.2 
30.7 
T 
 
12.9 
23.9 
32.9 
29.1 
29.7 
27.6 
33 
29.4 
31.2 
G 
 
36.9 
24.9 
18.7 
19.3 
20.5 
22.5 
16.2 
21.7 
19.3 
C 
 
37.5 
25.2 
17.1 
20.5 
20.7 
22.5 
16.4 
19.7 
18.8 
A:T 
 
0.99 
1.09 
0.95 
1.07 
0.98 
0.99 
1.04 
0.99 
0.98 
G:C 
 
0.99 
0.99 
1.09 
0.96 
0.99 
1.00 
0.99 
1.10 
1.03 
Freqüência Organismo Proporção 
Regras de Chargaff 
A = T 
G = C 
Purinas (A, G) = pirimidinas (C,T) 
Composição invariável num dado organismo 
Rosalind Franklin, 1953 
 
• Sugeriu a regularidade da 
molécula, forma helicoidal, 
repetição de unidades a 3,4A e 
34 A, diametro de 20A . Com 
base no diametro: mais de 
uma fita (2 ou 3) 
 
Chefe da Unidade de 
cristalografia no King’s 
College in London; 
 
Linus Pauling, 1953 
• Elucidou a estrutura dos 
aminoácidos e proteínas; 
 
• Propos um modelo de 3 cadeias 
helicoidais como estrutura do 
DNA, mas com o grupamento 
açucar-fosfato dentro 
James Watson and Francis Crick, 1953 
• Antes do início do 
trabalho, já dispunham do 
conhecimento de que o 
DNA consistia de 
múltiplas cópias de 
nucleotídeos , A,C,T,G 
 
• Utilizaram 
intensivamente o trabalho 
de Franklin 
Descrição da 
Estrutura do DNA 
Nature, 25 de abril de 
1953 
Estrutura do DNA 
 Ácidos nucléicos 
• Nucleotídeos 
• DNA: estrutura 
 
 
Nucleotídeos 
• Os nucleotídeos encontrados nas células são derivados dos 
compostos heterocíclicos e altamente básicos, purina e 
pirimidina. 
 Ácido fosfórico Açucar Base nitrogenada 
Açúcares cíclicos: 
 ribose (RNA), 
deoxiribose (DNA): 
1 
2 3 
4 
5 
1 
2 3 
4 
5 
ribose 2-deoxiribose 
Nucleotídeos Bases nitrogenadas 
DNA: pareamento de bases 
Fonte: Watson e Crick, 
Nature, 4356, 727-728 (1953) 
“Em outras palavras, se adenina é membro de um par, 
na outra cadeia se assume que o membro será uma 
timina; similarmente para guanina e citosina. A 
sequencia de bases em uma fita não parece estar 
restrita de nenhuma forma. Entretanto, se somente 
pares específicos podem ser formados, se a sequencia 
de bases de uma fita é dada, então a sequencia da outra 
fita é determinada automaticamente.” (tradução livre) 
purina:purina → muito largo 
 
Pirimidina:pirimidina → muito estreito 
 
Purina:pirimidina → consistente 
 com dados de difração 
Pareamento de bases 
Esqueleto estrutural 
DNA: dupla hélice 
Fonte: Watson e Crick, 
Nature, 4356, 737-728 (1953) 
.......Esta estrutura tem 
duas cadeias em hélice, 
ao redor de um eixo. 
.....Cada cadeia consiste 
de grupos diesterfosfato 
unidos a residuos de 
deoxirobose com 
ligações 3´e 5´. 
As moléculas de DNA são formadas por fita dupla 
DNA: dupla hélice 
Polaridade das moléculas de DNA 
34Å 
DNA: dupla hélice 
1. DNA é bifilamentar 
2. As fitas são antiparalelas 
3. Pares G-C tem 3 pontes de hidrogênio 
4. Pares A-T tem 2 pontes de hidrogênio 
5. Uma fita é complementar a outra 
6. Sulco maior e sulco menor têm superfìcie 
diferente 
7. DNA celular é quase exclusivamente B-DNA 
8. B-DNA tem ~10.5 pb/volta de hélice 
9. O esqueleto de açúcar/fosfato é externo 
10. As bases pareadas localizam-se no centro 
da hélice 
11. Cada volta da hélice tem ~30 Angstrons 
12. As fitas são mantidas juntas por pontes 
de hidrogênio 
DNA: estrutura 
 A estrutura do DNA reflete sua função 
DNA polimerase 
1. Duplicação 
(genótipo) 
2. Transcrição (fenótipo) 
3. Mutação 
(aspecto evolutivo) 
RNA polimerase 
Genoma: conjunto completo do material genético, incluindo regiões 
codificadoras e não codificadoras. 
 
Representado pela letra n 
(n) 
2n 
GENES E GENOMAS 
• DNA: difere entre humanos por 0,2% 
• DNA humano tem 98% de homologia com o dos chimpanzés 
• 97% do DNA do genoma humano não tem função conhecida 
• Tamanho: 3X109 pb ou 3000mb (cada célula) 
• Adulto: 1014 células 
pb (pares de bases) = unidade de comprimento do DNA 
 1000pb = 1kb (quilobase) 
 1000000pb = 1 mb (megabase) 
Genomas nucleares de eucariotos 
• O conjunto haplóide é representado pela letra n 
 
• Maioria: diplóide (2n) ou haplóide (n) 
 
• Plantas: poliplóides (3n, 4n, 5n........) 
 
• Cromossomos homólogos 
 
Cromossomo 
(cada cromátide) 
Uma dupla hélice de DNA + proteínas 
Cromatina 
PROTEÍNAS 
Ácidas Básicas 
Fatores de 
transcrição 
HISTONAS 
H1; H2A; H2B; 
H3; H4 
Nucleossomo 
Colar de contas. Compactação de 7 vezes. 
Nucleossomo Nucleofilamento 
Estrutura em solenóide. Compactação de 40 vezes. 
Alças ao redor de esqueleto de proteínas ácidas + 
macroespiral. 
Cromossomo metafásico: compactação de 10.000 vezes. 
 Braço curto (p) 
 
Braço longo (q) 
 
 2 cromátides 
telômeros