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AULA - Tema 2 - Conceitos Iniciais da Biologia Molecular Introdução aos ácidos nucleicos e à biologia molecular A história da biologia molecular e suas descobertas Resumo do vídeo: O conteúdo aborda a história da biologia molecular e suas principais descobertas. A explicação inicia com Friedrich Miescher, que isolou pela primeira vez o DNA em 1869, chamando-o de "nucleína", embora, na época, acreditasse ser uma proteína. Posteriormente, experimentos de Griffith (1928) e Avery (1944) revelaram que o DNA era a molécula responsável pela transmissão genética, e não proteínas. Em 1952, Hershey e Chase comprovaram essa função utilizando radioatividade e vírus. Em 1953, Watson e Crick, com base nos dados de difração de raio-X de Rosalind Franklin, desvendaram a estrutura de dupla hélice do DNA, tornando-se um marco na biologia molecular. Décadas seguintes trouxeram avanços no entendimento do código genético, transcrição e tradução do DNA, clonagem e técnicas modernas. O Projeto Genoma Humano, realizado de 1990 a 2003, foi essencial para personalizar a medicina e impulsionar áreas como genética forense e bioinformática. A biologia molecular surgiu para compreender a hereditariedade em nível molecular, aprimorando diversas tecnologias e estudos científicos. A Descoberta de Miescher e o DNA Contexto histórico: Estamos em 1869, no laboratório de um hospital universitário em Basileia, na Suíça. O cientista Friedrich Miescher queria investigar o que havia dentro das células humanas — na época, ainda não se sabia quase nada sobre as moléculas da vida. O experimento curioso: Miescher usava curativos cirúrgicos usados. Desses curativos, ele retirava pus, que continha muitos leucócitos (glóbulos brancos). Ao analisar esses leucócitos, encontrou uma substância esbranquiçada que não se parecia com nenhuma proteína já conhecida. A descoberta da “Nucleína”: Essa substância estava localizada no núcleo das células. Principais características: ○ Ácida ○ Rica em fósforo Miescher batizou essa nova molécula de nucleína. Sem saber, ele havia acabado de isolar o DNA pela primeira vez! Reação da comunidade científica: Na época, ninguém deu muito valor. A atenção estava voltada para as proteínas, que eram vistas como as principais moléculas da vida. A importância real da nucleína só foi reconhecida décadas depois, quando os cientistas descobriram que ela era, na verdade, o DNA — a molécula responsável pela hereditariedade. Resumão esquematizado (revisão rápida) ● 1869 – Basileia, Suíça → Friedrich Miescher. ● Material → curativos usados → leucócitos. ● Descoberta → substância esbranquiçada no núcleo. ● Nome → Nucleína. ● Características → ácida e rica em fósforo. ● Importância → primeiro isolamento do DNA, mas ignorado na época. ● Reconhecimento → só décadas depois → DNA = molécula da hereditariedade. Da Nucleína à Biologia Molecular 1. Introdução: A biologia molecular é a área da ciência que estuda as moléculas essenciais para a vida, como o DNA, RNA e proteínas. Mas até chegar ao que sabemos hoje, houve uma série de descobertas históricas que mudaram completamente nossa compreensão da hereditariedade. Vamos percorrer os principais marcos da linha do tempo ! 2. Linha do tempo das descobertas 1869 – A nucleína de Miescher: Friedrich Miescher isola uma substância ácida do núcleo das células → a nucleína . Hoje sabemos: era o DNA . Importância: primeiro isolamento do DNA , mas ignorado na época. 1928 – O experimento de Griffith: Frederick Griffith trabalhava com pneumococos (bactérias causadoras da pneumonia). Descoberta: bactérias não virulentas (S mortas por calor) podiam transformar bactérias R (não perigosas) em perigosas. Conclusão: existia uma “substância transformadora” (que depois se confirmaria ser o DNA). 1944 – Avery, MacLeod e McCarty: Eles confirmaram: a substância transformadora era o DNA , não proteínas.Esse foi o primeiro grande passo para consolidar o DNA como material genético . 1952 – Experimento de Hershey e Chase: Usaram vírus bacteriófagos (vírus que infectam bactérias). Marcaram o DNA com fósforo radioativo (P-32) e as proteínas com enxofre radioativo (S-35) . Conclusão: só o DNA entra na célula bacteriana e transmite a informação genética. 1953 – Dupla hélice de Watson e Crick (com Rosalind Franklin): Rosalind Franklin produziu imagens de difração de raios-X (famosa Foto 51 ). Watson e Crick usaram esses dados para propor o modelo da dupla hélice : ○ Fita dupla enrolada ○ Bases nitrogenadas pareadas no interior (A-T, C-G) ○ Fosfatos voltados para fora Esse modelo substituiu o de Linus Pauling , que acreditava em uma hélice tripla com fosfatos para dentro (errado). Décadas de 1960 e 1970 – Consolidação da Biologia Molecular: Descoberta do código genético (trincas de nucleotídeos → aminoácidos). Elucidação dos mecanismos de transcrição (DNA → RNA) e tradução (RNA → proteína) . Desenvolvimento inicial da clonagem gênica → início da engenharia genética. 2003 – Projeto Genoma Humano: Sequenciamento completo do DNA humano . Consolidou a biologia molecular como base da medicina moderna , permitindo terapias genéticas, diagnóstico molecular e avanços na biotecnologia. 3. Revisão esquematizada Linha do tempo resumida ● 1869 → Miescher → Nucleína (DNA isolado pela 1ª vez). ● 1928 → Griffith → Substância transformadora. ● 1944 → Avery, MacLeod, McCarty → DNA = material genético. ● 1952 → Hershey & Chase → DNA transmite a informação genética. ● 1953 → Watson & Crick + Franklin → Estrutura da dupla hélice. ● 1960-70 → Código genético, transcrição, tradução, clonagem gênica. ● 2003 → Projeto Genoma Humano concluído. Dica de memorização (fofoca histórica) Imagina assim: ● Miescher achou a fofoca ( a nucleína ), mas ninguém ligou. ● Griffith percebeu que as bactérias estavam “passando segredos” umas para as outras. ● Avery e colegas revelaram: o segredo era o DNA, não a proteína (fofoca confirmada). ● Hershey e Chase chegaram com provas radioativas 🔥 e carimbaram: DNA é o verdadeiro portador da informação. ● Franklin tirou a foto comprometedora 📸 ( Foto 51 ), e Watson & Crick correram para contar a fofoca em forma de dupla hélice. ● Décadas de 60-70: todo mundo já sabia ler a fofoca → código genético. ● 2003 : a fofoca foi revelada inteirinha → genoma humano completo. Composição e estrutura dos ácidos nucleicos (DNA e RNA) Resumo do vídeo: O vídeo aborda a composição e estrutura dos ácidos nucleicos, explicando que eles são macromoléculas formadas por nucleotídeos e presentes em todos os organismos, inclusive em vírus. Os ácidos nucleicos têm como função armazenar, transportar e executar a informação genética. O DNA está localizado no núcleo das células eucarióticas e sua estrutura é uma dupla hélice, composta por nucleotídeos ligados por ligações fosfodiéster. Cada nucleotídeo é formado por uma base nitrogenada, uma pentose (desoxirribose no DNA e ribose no RNA) e um grupo fosfato. As bases nitrogenadas podem ser purinas (adenina e guanina) ou pirimidinas (citosina, timina e uracila). O DNA possui adenina, timina, citosina e guanina, enquanto o RNA possui adenina, citosina, guanina e uracila, substituindo a timina. A ligação entre as bases na dupla hélice do DNA ocorre por pontes de hidrogênio, sendo adenina pareada com timina (2 ligações) e citosina com guanina (3 ligações), conferindo estabilidade ao DNA. O RNA, em geral, é de fita simples e atua em funções como mensageiro, catalisador e regulador de expressão gênica. O vídeo também diferenciaos tipos de RNA: RNA mensageiro (leva instruções do DNA aos ribossomos para produção de proteínas), RNA ribossômico (compõe o ribossomo), RNA transportador (traz aminoácidos para montagem da proteína) e microRNA (regula a expressão gênica). Finaliza ressaltando as principais diferenças entre DNA e RNA quanto à estrutura, localização e função: o DNA armazena a informação genética, é mais estável e está no núcleo; o RNA tem múltiplas funções, está no núcleo e citoplasma, e é mais reativo. O que torna você… você? – DNA e a informação genética 1. Introdução Você já se perguntou o que faz você ser único ? Todas as suas características (cor dos olhos, altura, predisposição a doenças, até gostos pessoais) estão escritas em uma molécula universal : o DNA . O DNA, junto com o RNA , forma o sistema de armazenamento, transporte e execução da informação genética . Entender essas moléculas é essencial para compreender os processos moleculares da vida . 2. DNA: o manual de instruções da célula Nome completo: Ácido Desoxirribonucleico (DNA) . Função principal: guardar todas as instruções para construir e manter o organismo . Característica: é uma molécula longa e estável , perfeita para armazenar informações. 3. Estrutura do DNA O DNA é formado por unidades repetitivas chamadas nucleotídeos . Cada nucleotídeo tem 3 partes: 1. Grupo fosfato 2. Açúcar desoxirribose 3. Base nitrogenada As bases nitrogenadas do DNA Existem 4 bases : ● Purinas (2 anéis) : Adenina (A) e Guanina (G). ● Pirimidinas (1 anel) : Citosina (C) e Timina (T). Regras de pareamento: A Adenina (A) sempre se liga à Timina (T) → por 2 ligações de hidrogênio . A Guanina (G) sempre se liga à Citosina (C) → por 3 ligações de hidrogênio . Essa última é mais estável porque possui mais ligações. 4. Por que isso importa? O pareamento específico garante que a informação genética seja copiada com precisão durante a replicação. Pequenas mudanças nas bases podem alterar o manual → gerando mutações , que podem resultar em doenças, mas também em variação genética (diversidade entre os seres vivos). Revisão esquematizada ● DNA = manual de instruções da célula . ● Estrutura: nucleotídeo = fosfato + desoxirribose + base nitrogenada. ● Bases: ○ Purinas: Adenina (A), Guanina (G). ○ Pirimidinas: Citosina (C), Timina (T). ● Pareamento: ○ A — T → 2 ligações de H. ○ G — C → 3 ligações de H (mais estável). Dica de memorização (fofoca divertida) Imagina o DNA como um casamento organizado : ● A Adenina só namora a Timina , porque são o casal das 2 alianças . ● A Guanina é mais exigente e só fica com a Citosina , formando um casal com 3 alianças (mais firme, mais estável). ● E juntos, todos eles escrevem o “manual da família genética”. A origem da vida e a hipótese de RNA Este é um resumo de um vídeo sobre a origem da vida e a hipótese do mundo RNA. O vídeo explica que, antigamente, acreditava-se na geração espontânea da vida, teoria refutada por Pasteur no século XIX com um experimento que mostrou que microorganismos não surgem espontaneamente, mas por contaminação do ambiente. Na sequência, são apresentadas teorias sobre a origem da vida, como a panspermia, que sugere que a vida veio do espaço via meteoritos, e a sopa primordial, defendida por Oparin e Haldane, segundo a qual a vida se formou a partir de moléculas simples na Terra primitiva. O experimento de Miller-Urey, em 1953, demonstrou a formação de aminoácidos a partir de gases e descargas elétricas, apoiando a ideia da sopa primordial. No final do século XX, surge a hipótese do mundo RNA, que propõe que o RNA foi a primeira molécula a armazenar informação genética e catalisar reações químicas. Essa hipótese sugere que o RNA teria ficado encapsulado em micelas lipídicas, formando estruturas semelhantes às primeiras células primitivas. A evolução posterior teria levado ao surgimento do DNA, uma molécula mais estável para o armazenamento de informação genética, e ao aparecimento das proteínas com funções específicas. O vídeo conclui que a hipótese do mundo RNA é atualmente a mais aceita para explicar a origem da vida, destacando o papel central do RNA nas primeiras formas de vida e a existência de vestígios dessa origem na biologia moderna. Como a vida pode ter começado? Agora, vamos explorar cada etapa para visualizar teorias, contextos e evidências. Teoria da geração espontânea Durante séculos, acreditou-se que a vida surgia de forma espontânea de matéria inanimada, como alimentos em decomposição. Essa ideia foi refutada no século XIX pelo experimento a seguir. A imagem é uma ilustração do experimento de Louis Pasteur que refutou a teoria da geração espontânea. Inicialmente, o frasco contendo caldo nutritivo estava vedado com um pescoço alongado e curvado, impedindo a entrada direta de microrganismos do ar. O líquido foi fervido para eliminar qualquer vida existente. Após a quebra da vedação, o ar pôde entrar livremente, e, com o tempo, microrganismos passaram a se desenvolver no caldo, provando que eles vinham do ambiente, e não surgiam de forma espontânea. Teorias sobre a origem da vida 1. Introdução A origem da vida é um dos maiores mistérios da ciência. Diversos cientistas, ao longo dos séculos, propuseram hipóteses para explicar como moléculas simples poderiam ter dado origem a sistemas vivos . Hoje, vamos ver as principais teorias e experimentos que marcaram essa trajetória. 2. Principais teorias e hipóteses Teoria da Panspermia (Svante Arrhenius, 1903): Defende que a vida não teria surgido na Terra, mas vindo do espaço . Microrganismos ou moléculas orgânicas poderiam ter sido transportados por meteoritos, poeira cósmica ou cometas . Evidência: meteorito de Murchison (1997) → encontrado com aminoácidos de ~7 bilhões de anos , mais antigos que a Terra. Limitação: não explica como a vida surgiu , apenas sugere de onde veio . Teoria de Oparin e Haldane (décadas de 1920–1930): Vida teria surgido na Terra primitiva a partir de reações entre gases da atmosfera (metano, amônia, hidrogênio, vapor de água). Raios, calor e radiação solar funcionaram como energia → gerando moléculas orgânicas simples. Essas moléculas se acumularam nos oceanos → formando a famosa “sopa primordial” . Dessa sopa, moléculas foram se unindo em estruturas mais complexas → caminho para os primeiros seres vivos. Experimento de Miller e Urey (1953): Simulou as condições propostas por Oparin e Haldane. Misturaram gases (H₂, CH₄, NH₃, vapor d’água) + descargas elétricas (raios artificiais). Resultado: surgiram aminoácidos como alanina, glicina e ácido aspártico . Conclusão: moléculas orgânicas podiam se formar espontaneamente em ambiente abiótico . Base da evolução química (abiogênese moderna). Hipótese do RNA (a partir de 1960): Sugere que o RNA surgiu antes do DNA e das proteínas . Funções do RNA primitivo: ○ Armazenar informações genéticas. ○ Catalisar reações químicas (como enzimas). Evidência: moléculas de RNA conseguem se autorreplicar e também participar de diversas reações (regulação gênica, atuação como hormônios/neurotransmissores). Isso levou à ideia do “Mundo de RNA” , onde a evolução já acontecia antes do DNA existir. Hipótese das Fontes Hidrotermais Alcalinas (Michael Russell, anos 1980–1990): Propõe que a vida surgiu em fontes hidrotermais submarinas . Justificativa: esses ambientes eram ricos em minerais (ferro, níquel, enxofre) + contato com água, gás carbônico e hidrogênio → energia química abundante. Vantagem: resolvia a limitação da “sopa primordial”, já que na superfície as moléculaseram instáveis por causa da radiação solar. Evidência: nessas fontes é possível formar hidrocarbonetos e nucleotídeos . 3. Revisão esquematizada ● Panspermia → vida veio do espaço (Arrhenius, 1903). ● Oparin & Haldane (1920–30) → “sopa primordial”, moléculas simples → complexas. ● Miller & Urey (1953) → confirmaram que aminoácidos podem surgir em ambiente abiótico. ● Hipótese do RNA (1960+) → RNA surgiu antes, podia guardar informação + catalisar reações. ● Fontes hidrotermais (1980–90) → vida em fontes submarinas ricas em minerais e energia química. Dica de memorização (fofoca divertida) Pensa assim: ● Arrhenius (panspermia) : disse que a vida veio “de fora”, como se a Terra tivesse recebido um “pacotinho de delivery cósmico”. ● Oparin e Haldane : falaram da “sopa primordial”, tipo uma receita misteriosa cozinhando nos oceanos. ● Miller e Urey : fizeram o teste em laboratório e provaram que realmente dava pra “cozinhar aminoácidos”. ● RNA : foi o “funcionário multitarefas” que começou a trabalhar antes do chefe (DNA) aparecer. ● Fontes hidrotermais : são as “cozinhas submarinas” , cheias de minerais e energia, que poderiam ter gerado os primeiros ingredientes da vida. Onde tudo aconteceu? 1. Ambientes ricos em energia: Poças ricas em minerais ou fontes hidrotermais submarinas. Esses locais tinham calor, minerais e moléculas simples capazes de reagir. 2. Primeiros lipídeos: Alguns hidrocarbonetos se transformaram em lipídeos. Por serem anfipáticos (metade ama água, metade odeia água), eles começaram a se organizar espontaneamente em micelas (esferinhas com o interior protegido da água). 3. Protocélulas: Essas micelas criaram um “mini ambiente protegido” onde o RNA pôde ficar seguro e se autorreplicar. Já era como um “protótipo de célula”, mesmo sem núcleo. 4. Do RNA ao DNA: O RNA dominava esse mundo inicial (“mundo de RNA”), mas tinha um problema: era frágil e instável. Em algum momento, surgiu uma fita dupla com timina (T) no lugar da uracila (U) → isso trouxe mais estabilidade . Assim nasceu o DNA , que virou o “HD da vida”, guardando as informações genéticas. O RNA, então, ficou com os papéis de mensageiro, regulador e catalisador . Em resumo: O “palco” provável foram poças minerais ou fontes hidrotermais submarinas . Os lipídeos formaram membranas primitivas. O RNA começou tudo , mas o DNA assumiu o controle como guardião da herança genética. Organização do material genético: do cromossomo ao genoma Resumo de vídeo: O vídeo aborda a organização do material genético dentro das células, com foco na compactação do DNA. Ele explica que o DNA, uma longa fita de dupla hélice, precisa se enrolar em torno de proteínas chamadas histonas, formando nucleossomos. Esses estruturas se agrupam em fibras de cromatina, que se compactam até formar os cromossomos, o estágio mais condensado do DNA. O vídeo detalha cinco níveis de compactação do DNA, comparando o processo ao de enrolar um fio de fone de ouvido para evitar danos e facilitar o uso. Destaca a diferença entre eucromatina (menos compacta, ativa na transcrição gênica) e heterocromatina (mais compacta, geneticamente silenciosa), mostrando como a compactação regula a expressão dos genes. Outro ponto importante é o papel dos telômeros, que protegem as extremidades dos cromossomos e vão se encurtando a cada divisão celular, relacionando-se ao envelhecimento das células. O genoma é definido como todo o conjunto de cromossomos do núcleo celular, incluindo genes codificantes e regiões não codificantes, estas últimas com funções regulatórias ainda não totalmente conhecidas. O vídeo também cita o Projeto Genoma Humano, que mapeou cerca de 20.000 genes humanos entre 1990 e 2003 e revelou a importância das partes não codificantes do DNA. São destacados avanços trazidos pelo projeto, como diagnósticos de doenças genéticas, estudos de ancestralidade e evolutivos, além de aplicações em biotecnologia e ciências forenses. No final, é apresentada a curiosidade de que todo o DNA nuclear, se desenrolado, teria cerca de 2 metros de comprimento, mas cabe em apenas 6 micrômetros graças à alta eficiência da compactação. Também é mencionado que o material genético pode existir no núcleo (genoma nuclear) ou em organelas como as mitocôndrias (genoma organelar). Resumo elaborado a partir do conteúdo de um vídeo. O DNA contém todas as informações necessárias para a construção e o funcionamento de um organismo. Mas para que essa informação possa ser utilizada de forma efetiva, o material genético precisa ser organizado, compactado e acessível — principalmente nos organismos mais complexos. Com isso, vamos explorar como o DNA se estrutura fisicamente dentro das células e o que chamamos de genoma. Como o DNA se compacta dentro da célula? O DNA humano tem cerca de 2 metros de comprimento por célula (!) — e precisa caber dentro de um núcleo de poucos micrômetros. Para isso, ele passa por 5 níveis de compactação , cada vez mais densos: 1º nível — Dupla hélice: O DNA está em sua estrutura básica : duas fitas de nucleotídeos enroladas em espiral. Aqui, a molécula ainda está “crua”, apenas estabilizada pelas ligações de hidrogênio. Pense como um fio longo e fino de costura. 2º nível — Nucleossomo: O DNA começa a se enrolar em torno das histonas (proteínas globulares). Cada histona + DNA enrolado forma um nucleossomo , que lembra “ contas de um colar ”. Agora o fio de costura foi enrolado em várias bolinhas. 3º nível — Fibra de cromatina (30 nm): Os nucleossomos se organizam em espiral, formando a fibra de cromatina , também chamada de solenoide . Essa é a forma mais comum no interfuso celular (quando a célula não está se dividindo). O colar de contas foi enrolado em uma mola grossa. 4º nível — Alças de cromatina: A cromatina se prende a uma armação proteica do núcleo, formando alças estruturais . Esse nível é crucial para regular quais genes ficam acessíveis e quais ficam “escondidos”. A mola foi dobrada em várias voltas e presa em ganchos. 5º nível — Cromátide cromossômica: Durante a divisão celular, a compactação atinge o máximo : as alças se condensam e formam uma cromátide . Duas cromátides-irmãs unidas por um centrômero formam o cromossomo visível no microscópio. A mola dobrada foi comprimida até virar um bastão compacto e curtinho. Por que isso é importante? ● Garante que 2 metros de DNA caibam no núcleo . ● Permite regulação gênica (abrir e fechar regiões específicas). ● Facilita replicação e divisão celular . Telômeros, Genoma e Projeto Genoma Humano Telômeros: os “protetores” do DNA: Localização: extremidades dos cromossomos . Função: atuam como uma capa protetora , impedindo que as partes importantes do DNA sejam degradadas durante as replicações. Problema: a cada ciclo de divisão celular, um pedacinho dos telômeros é perdido. Quando ficam curtos demais → a célula entra em senescência (parada do ciclo celular) ou é eliminada por apoptose. Analogia : igual ao plástico das pontas de um cadarço ou fio de fone. ● Sem o plástico → o fio se desgasta e desfia. ● Sem os telômeros → o DNA perde estabilidade e se danifica. Isso está diretamente ligado ao envelhecimento celular e até a doenças como o câncer (que ativa uma enzima chamada telomerase para manter os telômeros “eternos”, permitindo divisão ilimitada). Genoma: o manual completo Definição: todo o DNA de um organismo (genes + regiões não codificantes). Genoma humano: ○ ~3 bilhões de pares de bases. ○ Organizados em 46 cromossomos (23 pares). ○ Cerca de 20 mil genes codificadores de proteínas (só 1,5% do genoma!). ○ O restante: regiões não codificantes com funções regulatórias, estruturais ou ainda desconhecidas. Ou seja: a maior parte do nosso DNA não “escreve receitas” de proteínas, mas atua como regulador, interruptor ou até como “DNA lixo” (termo antigo, hoje repensado). Projeto Genoma Humano (1990–2003) Um dos maiores marcos da ciência moderna! Objetivo: mapear todos os genes humanos e sequenciar o DNA completo. Principais conquistas: ● Identificação de ~20 mil genes. ● Descoberta de que somos geneticamente muito parecidos (mais de 99,9% do DNA é igual entre humanos). ● Avanço nas áreas de: ○ Diagnóstico de doenças genéticas. ○ Medicina personalizada (tratamentos baseados no DNA do paciente). ○ Estudos de ancestralidade e evolução. ○ Biotecnologia, agricultura e até ciências forenses. Hoje vivemos a era da genômica aplicada : terapias gênicas, CRISPR (edição genética), farmacogenômica etc. Resumindo em uma linha: ● Telômeros → limite natural da vida celular. ● Genoma → o manual de instruções completo de um organismo. ● Projeto Genoma Humano → decifrou esse manual e abriu as portas da medicina personalizada. Organização celular e transcrição genética Procariotos X Eucariotos: organização celular e material genético Este é um resumo de um vídeo que aborda a organização celular e o material genético dos eucariotos e procariotos. O vídeo explica que células procarióticas, como as bactérias, são organismos unicelulares que não possuem núcleo verdadeiro; seu material genético fica disperso no citoplasma, em uma região chamada nucleoide, com DNA em formato circular. Já as células eucarióticas são mais avançadas, podendo formar organismos unicelulares ou multicelulares, como protozoários, fungos, plantas e animais. Elas possuem núcleo delimitado por membrana e seu DNA é linear, organizado em múltiplos cromossomos. Além disso, apresentam diversas organelas membranosas (ex: mitocôndrias, retículo endoplasmático). A comparação destaca que procariotos são menores e menos complexos, mas se dividem rapidamente e têm alta taxa de mutação e adaptação. Já eucariotos são maiores e caracterizados pela compartimentalização celular, o que facilita maior regulação gênica. O vídeo também apresenta o paradoxo do valor C, que mostra que organismos mais complexos nem sempre possuem mais DNA, já que grande parte pode ser não codificante e servir à regulação gênica. Para concluir, o vídeo reforça que procariotos e eucariotos diferem quanto à organização celular e ao material genético, e que a quantidade de DNA não está diretamente relacionada à complexidade celular. Células são as unidades estruturais e funcionais dos seres vivos, mas nem todas são iguais. Agora, vamos entender como se dividem os dois grandes tipos celulares: procariotos e eucariotos. Essa classificação está diretamente ligada à organização interna da célula, incluindo a forma e o local em que o DNA está armazenado, a presença de organelas membranosas e o nível de complexidade estrutural. O material genético dos procariotos: estrutura e variação Resumo de vídeo: O vídeo aborda o material genético dos procariotos, explicando que, como essas células não possuem núcleo membranoso, o DNA cromossomal fica organizado numa região chamada nucleoide, onde está compactado e possui formato circular. Essa compactação ocorre por meio de proteínas associadas que não são as histonas presentes em eucariotos. Além do DNA cromossomal, os procariotos têm o chamado DNA extracromossomal, conhecido como plasmídeo, que são pequenas moléculas de DNA circular capazes de se replicar independentemente. Os plasmídeos podem conter genes de resistência a antibióticos, genes de virulência ou outras funções especiais, e conferem vantagens evolutivas, pois podem ser transferidos entre bactérias através do processo de conjugação, realizado pelo “pilus de conjugação”. Esse mecanismo aumenta a variabilidade genética e permite rápida adaptação, como exemplificado pelo surgimento de resistência bacteriana a antibióticos. O vídeo também destaca a importância dos plasmídeos na biotecnologia, servindo como vetores para produção de proteínas recombinantes, como a insulina. Outro ponto abordado é a presença de DNA mitocondrial circular nas células eucarióticas, sugerindo uma origem evolutiva a partir de procariotos ancestrais, conforme a teoria da endossimbiose. Por fim, o vídeo ressalta que o DNA mitocondrial é herdado apenas por via materna. Esses tópicos evidenciam o papel fundamental dos plasmídeos na evolução bacteriana, biotecnologia e na transmissão genética. DNA circular e compactado no citoplasma Nos procariotos, o DNA não é envolto por membrana nuclear . Ele fica localizado no nucleoide , uma região do citoplasma. Forma um único cromossomo circular que contém a maior parte da informação genética. Apesar de não possuírem histonas como os eucariotos, possuem proteínas associadas que auxiliam na dobra e superenrolamento do DNA → isso permite que o material genético caiba no interior da célula (cerca de 2 μm). Plasmídeos: DNA extracromossômico São moléculas circulares de DNA de fita dupla , independentes do cromossomo principal. Capazes de replicação autônoma . Contêm genes não essenciais , mas que conferem vantagens adaptativas , como: ○ resistência a antibióticos, ○ produção de toxinas, ○ metabolismo de substâncias incomuns. ● Podem ser transferidos entre bactérias por conjugação bacteriana → mecanismo de recombinação genética que acelera a adaptação e a evolução. ● Uma bactéria pode ter dezenas de plasmídeos , com múltiplas cópias de cada. Conjugação bacteriana Processo no qual uma bactéria transfere plasmídeos para outra, mantendo uma cópia. Permite herança extracromossômica → compartilhamento de genes vantajosos (toxinas, pilinas, adesinas). Favorece a rápida adaptação a novos ambientes. Herança bacteriana nos eucariotos Mitocôndrias e cloroplastos possuem DNA circular próprio , independente do DNA nuclear. Esse DNA é semelhante ao bacteriano, o que apoia a teoria da endossimbiose → organelas eucarióticas teriam se originado de bactérias ancestrais simbiontes. Importância biotecnológica Plasmídeos são amplamente usados como vetores genéticos em laboratórios. Permitem inserção de genes e produção de substâncias de interesse, como: ○ insulina, ○ hormônios, ○ vacinas recombinantes. Resumo acelerado (revisão rápida) ● DNA procarioto → circular, no nucleoide, compactado por proteínas. ● Plasmídeos → DNA extracromossômico, replicação independente, carregam genes de vantagem (resistência, toxinas, metabolismo). ● Conjugação → transferência de plasmídeos entre bactérias = adaptação rápida. ● Eucariotos → mitocôndrias e cloroplastos têm DNA circular → teoria da endossimbiose. ● Biotecnologia → plasmídeos = vetores genéticos (insulina, vacinas, hormônios). Resuminho + fofoca/historinha Amiga, pensa assim: a bactéria é aquela colega que não tem guarda-roupa chique, mas guarda tudo em uma mala compactada (o DNA circular no nucleoide). Só que, além da mala, ela tem várias necessaires extras (os plasmídeos), cheias de truques: uma com remédio contra antibiótico, outra com receitinha de toxina, outra com manual de sobrevivência em ambientes estranhos. E sabe o melhor? Ela empresta as necessaires pras amigas (conjugação bacteriana) e todo mundo sai mais equipada. É como se fosse um grupinho do WhatsApp que troca segredos de sobrevivência rapidinho. E lembra das mitocôndrias?Elas são tipo a tia rica da família que herdou coisa boa das avós bactérias. Até hoje guardam o DNA circular, como lembrança do passado. Ah, e os cientistas? Eles pegaram essas necessaires (plasmídeos) e transformaram em bolsas de luxo no laboratório : agora usam pra carregar genes humanos e fabricar insulina, vacinas e hormônios. Transformações genéticas nos procariotos Resumo do vídeo: O vídeo aborda as transformações genéticas em procariotos, explicando como esses organismos podem adquirir e reorganizar seus genes através de elementos genéticos móveis (EGMs), como transposons e bacteriófagos. Transposons, conhecidos como "genes saltadores", são segmentos de DNA capazes de se mover dentro do genoma, podendo ativar ou inativar genes. Existem diferentes tipos de transposons: simples, compostos e complexos, sendo classificados pela sua estrutura e funcionalidade. Já os bacteriófagos são vírus que infectam bactérias, podendo transferir material genético entre elas por transdução ou alterar o fenótipo bacteriano. Esses mecanismos ampliam a variabilidade genética e podem conferir resistência a antibióticos, além de terem aplicações na saúde e na biotecnologia. O vídeo também destaca a descoberta dos transposons por Bárbara McClintock, que foi reconhecida com o Prêmio Nobel de Medicina em 1983 após décadas de ignorância em relação ao seu trabalho. Por fim, a importância dessas transformações genéticas para a adaptação e evolução dos procariotos é enfatizada. Adaptação do DNA bacteriano Além da simples replicação do DNA , as bactérias possuem mecanismos que permitem modificar, adquirir ou redistribuir material genético . Isso garante alta plasticidade genética , favorecendo adaptação e evolução rápida. Dois elementos fundamentais nesse processo são os bacteriófagos e os transposons . Bacteriófagos São vírus que infectam exclusivamente bactérias . Eles injetam seu DNA viral no interior da célula. O material genético do fago pode: 1. Integrar-se ao cromossomo bacteriano , replicando junto com ele (ciclo lisogênico). 2. Expressar genes virais , como toxinas e fatores de virulência. 3. Iniciar um ciclo lítico , no qual novos vírus são produzidos, levando à destruição da célula hospedeira. Essa integração de genes virais pode transformar bactérias inofensivas em patogênicas , funcionando como um mecanismo de evolução microbiana . Transposons (ainda não detalhados no trecho, mas já preparando terreno) Elementos genéticos móveis, capazes de “saltar” de uma região do DNA para outra. Podem alterar a expressão gênica, promover mutações e carregar genes de resistência ou virulência. Resumo acelerado ● DNA bacteriano se adapta não só por replicação, mas também por adquirir/modificar genes. ● Bacteriófagos → vírus que injetam DNA nas bactérias. Esse DNA pode: ○ integrar-se ao cromossomo, ○ expressar toxinas/fatores de virulência, ○ iniciar ciclo lítico (mata a célula). Resultado: bactérias ficam mais resistentes, virulentas e evoluem mais rápido. Resuminho + fofoca/historinha Imagina que a bactéria tá de boas, vida tranquila, até que chega um fago metido (um vírus específico de bactéria). Ele é tipo aquele primo que aparece sem ser convidado e já enfia a mala dentro da casa (injeta o DNA). Aí podem rolar três situações: 1. Ele se instala de vez, tipo hóspede fixo, e passa a viver junto (integra no cromossomo). 2. Ele começa a mandar na casa, obrigando a bactéria a produzir toxinas e virar vilã (ativação de genes de virulência). 3. Ele destrói tudo, se multiplica e explode a casa (ciclo lítico). Ou seja: um simples vírus consegue transformar uma bactéria boazinha em patogênica perigosa . É como se uma amiga fofa virasse vilã de novela porque começou a andar com as más influências. Veja na imagem a seguir como ocorre a infecção por bacteriófagos. Bacteriófagos injetando DNA na bactéria, iniciando infecção ou integração ao genoma hospedeiro. DNA em movimento: transposons nos procariotos DNA em movimento: transposons nos procariotos ● Transposons = segmentos móveis de DNA, conhecidos como “genes saltadores” . ● São capazes de se deslocar de uma região para outra do genoma bacteriano. ● O processo é chamado transposição e é catalisado pela enzima transposase . ● Podem estar localizados tanto no cromossomo bacteriano quanto em plasmídeos . Consequências da transposição 1. Interrupção de genes essenciais → pode inativar genes importantes. 2. Alteração da produção de enzimas → regulando para mais ou para menos. 3. Modificação do funcionamento de proteínas vitais → pode mudar o fenótipo bacteriano. Impacto biológico Como grande parte do DNA bacteriano é codificante , a inserção de transposons gera efeitos diretos e imediatos na fisiologia celular. Funcionam como motores de variabilidade genética → contribuem para adaptação, resistência e evolução bacteriana. Resumo acelerado ● Transposons = DNA móvel (“genes saltadores”) ● Transposição → movimento de um ponto a outro do genoma (enzima transposase). ● Podem: ○ interromper genes, ○ alterar enzimas, ○ modificar proteínas. ● Como DNA bacteriano é quase todo codificante → efeito rápido e direto. ● Importância: aumentam variabilidade genética e adaptação. Resuminho + fofoca/historinha Amiga, pensa nos transposons como aquele tio hiperativo da família que não consegue ficar parado. Ele pula de casa em casa (regiões do DNA), causando confusão por onde passa. Às vezes ele chega no meio da sala e derruba tudo (interrompe um gene essencial), outras vezes resolve mexer no tempero da comida (altera produção de enzimas), ou ainda troca os móveis de lugar (muda funcionamento de proteínas). E como a bactéria não tem “espaço vazio” (quase todo o DNA é importante), cada pulinho desse tio já gera um efeito imediato. No fim, esse movimento constante dá à bactéria um monte de truques novos — é tipo uma reforma genética relâmpago que ajuda ela a se adaptar rapidinho. Veja na imagem a seguir como ocorre a transposição no DNA. Veja na imagem a seguir como ocorre a transposição no DNA. Transposição: quando o DNA muda de lugar. A imagem ilustra um transposon (em laranja), que foi inserido em uma sequência original de DNA. Com isso, o gene foi interrompido (em rosa), o que pode alterar sua função ou desativá-lo por completo. Esse é um dos mecanismos pelos quais as bactérias adquirem novas características ou mutações. Transposons: simples, compostos e complexos Eles se organizam em três grupos principais, de acordo com sua estrutura, complexidade e função. Vamos explorar os tipos de transposons! Transposon formado por duas sequências IS nas extremidades que contêm genes para transposição. Tipos de Transposons 1. IS – Sequências de Inserção (Insertion Sequence) ● Mais simples dos transposons. ● Tamanho: 700 a 2.500 pares de bases (pb). ● Podem se inserir tanto em cromossomos quanto em plasmídeos. ● Estrutura: contêm apenas o gene da transposase, responsável pelo corte e inserção do DNA. ● Nomeados como “IS” + número (ex.: IS3, IS37). 2. Tn – Transposons compostos ● Carregam genes adicionais úteis. ● Estrutura: duas sequências de IS nas extremidades que se movem em conjunto, transportando o DNA que está entre elas. ● Função: podem carregar genes de resistência a antibióticos. ● Exemplo: Tn9, que confere resistência ao cloranfenicol. ● Tamanho: variável. 3. TnA – Transposons complexos ● Estrutura mais sofisticada. ● Não possuem IS nas extremidades, mas sim regiões específicas de corte. ● Induzem replicação adicional do genomabacteriano → multiplicam-se junto com o DNA da célula hospedeira. ● Tamanho: cerca de 500 pb. Impacto biológico Os elementos genéticos móveis (EGMs) permitem que as bactérias compartilhem genes rapidamente. Genes vantajosos, como os de resistência a antibióticos, podem se espalhar em pouco tempo por uma colônia inteira. Essa capacidade foi essencial para a evolução, diversificação e sobrevivência dos procariotos. Descoberta dos Transposons Década de 1940: a cientista Barbara McClintock observou transposons em experimentos com milho. Sua descoberta foi ignorada por décadas. Em 1983, recebeu o Prêmio Nobel de Medicina, comprovando que o DNA não é estático, mas pode se mover dentro do genoma. Exemplo de protagonismo feminino que só foi reconhecido tardiamente. Resumo acelerado ● IS (Insertion Sequence) → simples, só transposase (700–2.500 pb). ● Tn (compostos) → IS nas extremidades + genes úteis (ex.: resistência antibióticos, Tn9). ● TnA (complexos) → mais avançados, sem IS nas pontas, promovem replicação extra. ● Impacto → adaptação rápida, resistência, evolução bacteriana. ● Barbara McClintock (1940s) → descobriu transposons no milho → Nobel em 1983. Resuminho + fofoca/historinha Amiga, pensa que os transposons são como tipos de mudanças de casa: ● Os IS são os mochileiros: simples, só levam a mochila (transposase) e conseguem se mudar rapidinho. ● Os Tn compostos são a galera do carreto: levam até móveis extras (genes de resistência), porque não querem só sobreviver, querem vantagem. ● Já os TnA complexos são os empresários: não só se mudam, como ainda aumentam a casa (replicam o DNA junto), tipo quem compra terreno e faz puxadinho. E aí vem a fofoca histórica: nos anos 40, Barbara McClintock viu esse “DNA pulando de casa em casa” no milho e contou pra todo mundo. Só que ninguém acreditou na coitada, acharam que era delírio. Resultado? Ela ficou esquecida até 1983, quando deram um Nobel pra ela e provaram que, sim, o DNA adora uma mudança! Mais uma cientista mulher que só foi valorizada bem tarde… O segredo da cópia perfeita Este é um resumo de um vídeo sobre replicação do DNA: O vídeo explica o processo de replicação do DNA, essencial para a divisão celular. Ao dividir-se, a célula precisa copiar seu DNA, garantindo que o novo material genético seja idêntico ao original. O DNA se abre como um zíper, formando duas fitas, cada uma servindo de molde para a síntese de uma nova fita complementar. Por isso, a replicação do DNA é chamada de semi conservativa: cada nova molécula contém uma fita original e uma fita recém-sintetizada. Durante o processo, enzimas como a helicase abrem a dupla hélice, rompendo ligações de hidrogênio, enquanto a topoisomerase evita o superenovelamento do DNA. Proteínas específicas mantêm as fitas separadas. A primase insere um primer de RNA para começar a síntese e a DNA polimerase estende as novas fitas no sentido 5' para 3'. A replicação acontece de duas formas: contínua na fita líder e descontínua (via fragmentos de Okazaki) na fita tardia. A DNA polimerase I troca os primers de RNA por DNA, e a DNA ligase une os fragmentos na fita tardia. Após a síntese, ocorre uma revisão para correção de erros, garantindo alta fidelidade genética, prevenindo mutações e sustentando a estabilidade das espécies. O vídeo conclui reforçando a importância dessas enzimas e do mecanismo semi conservativo para a manutenção da vida. Quando uma célula se divide, ela precisa garantir que a informação genética seja passada adiante com fidelidade. Para isso, ela realiza a replicação do DNA — um processo altamente coordenado e preciso que resulta na formação de duas moléculas de DNA idênticas a partir de uma original. O que é replicação do DNA? Processo pelo qual a célula faz uma cópia completa do seu DNA . Ocorre antes da divisão celular , garantindo que cada célula-filha receba uma cópia fiel do material genético. Diferença de frequência: ○ Células com alta renovação (epiteliais) replicam com frequência. ○ Células diferenciadas (neurônios) raramente replicam. Replicação semiconservativa Cada nova molécula de DNA possui uma fita original (antiga) e uma fita recém-sintetizada (nova) . Isso garante maior fidelidade na cópia e menor chance de erros. Orientação 5’ → 3’ ● As duas fitas do DNA são antiparalelas : ○ uma vai de 5’ para 3’ , ○ a outra de 3’ para 5’ . ● Essa organização é crucial para o pareamento correto das bases (A–T, C–G). ● Nomes das extremidades: ○ 5’ → grupo fosfato livre. ○ 3’ → hidroxila (-OH) livre. Etapas da replicação 1. Abertura da dupla hélice ○ Reconhecimento de regiões específicas (origens de replicação). ○ Enzima helicase rompe as ligações de hidrogênio → separação das fitas. ○ Forma-se a bolha de replicação . 2. Evitando torções ○ A abertura da hélice gera tensão (como mola torcida). ○ Enzima topoisomerase corta temporariamente uma das fitas → alivia pressão → religa a estrutura. (o próximo passo seria a atuação da primase, DNA polimerase, fragmentos de Okazaki etc., mas como você só trouxe até aqui, deixei até a topoisomerase) . Resumo acelerado ● Replicação → cópia do DNA antes da divisão celular. ● Semiconservativa → cada DNA novo = 1 fita antiga + 1 nova. ● Fitas antiparalelas → 5’–3’ e 3’–5’. ● Abertura → helicase separa as fitas. ● Tensão → topoisomerase corta/religa para aliviar torção. Resuminho + fofoca/historinha Amiga, pensa que o DNA é um zíper gigante. Quando a célula vai se dividir, ela precisa fazer uma cópia da roupa inteira. Aí chega a helicase , que é tipo aquela amiga apressada que abre o zíper sem dó. Só que, quando abre rápido demais, a roupa torce toda, parece até mola de caderno. Pra não dar ruim, vem a topoisomerase , que é a costureira calma: ela dá um cortezinho estratégico, arruma a tensão, e depois fecha de novo como se nada tivesse acontecido. E lembra: cada nova roupa feita não é totalmente nova, ela sempre reaproveita um pedaço da antiga . Por isso a replicação é chamada de semiconservativa — economia até no DNA, amiga! O time de enzimas da replicação Durante o processo de replicação, cada enzima atua em um momento preciso. A seguir, apresentamos uma tabela com as enzimas envolvidas nesse processo, detalhando a função de cada uma delas. Enzima Função principal Helicase Abre a dupla fita de DNA (rompe ligações de hidrogênio). Topoisomer ase Reduz a tensão durante a abertura da hélice. Primase Constrói primers (pequenos trechos de RNA). DNA polimerase III Sintetiza as novas fitas de DNA. DNA polimerase I Substitui os primers de RNA por DNA. DNA ligase Une os fragmentos de DNA para formar uma fita contínua. Principais funções das enzimas envolvidas no processo de replicação do DNA. Thaissa Queiróz. Dois sentidos, duas estratégias Como a DNA polimerase só consegue adicionar nucleotídeos no sentido 5’→3’, a replicação ocorre de forma diferente em cada fita da hélice. Confira. ● A fita líder ( leading strand) é sintetizada de forma contínua, acompanhando a abertura da helicase. ● A fita tardia ( lagging strand ) é construída em fragmentos curtos chamados fragmentos de Okazaki, que depois são ligados pela DNA ligase. Representação da bolha de replicação. É importante destacar o controle de qualidade na replicação. A DNA polimerase III é rápida e eficiente, mas pode cometer erros. Para garantir a precisão do processo, a célula utiliza a DNA polimerase I, que revisa e corrige as novas fitas antes da conclusão. Esse sistema de revisão ajuda a prevenir mutações e garantir a estabilidade genética ao longodas gerações. O dogma central da biologia molecular Resumo do vídeo: O vídeo explica o dogma central da biologia molecular, que descreve o fluxo da informação genética do DNA para o RNA e, posteriormente, para a proteína. O DNA contém as instruções para a produção de proteínas, sendo transcrito em RNA mensageiro por meio da RNA polimerase. Esse RNA carrega a informação ao ribossomo, onde ocorre a tradução: cada trinca de bases do RNA mensageiro (códon) corresponde a um aminoácido, e a sequência desses aminoácidos forma as proteínas. O código genético é quase universal, com trincas específicas indicando início e término da tradução. Antes da divisão celular, o DNA é replicado para garantir a hereditariedade. O vídeo também aborda exceções ao dogma central, como os vírus de RNA (exemplo: HIV), que utilizam a transcriptase reversa para transformar RNA em DNA. Por fim, destaca que o dogma central é a base da biologia molecular, explicando os processos essenciais de transcrição, tradução e replicação. Você já se perguntou como a célula sabe o que fazer com as instruções contidas no DNA? Desde a década de 1950, os cientistas vêm desvendando esse enigma com base em uma ideia simples, porém poderosa. O DNA contém a informação, e essa informação precisa ser copiada e traduzida para virar função. Esse processo é descrito por um conceito da biologia molecular: o dogma central. Proposto por Francis Crick em 1958, o dogma estabelece o fluxo de informação genética dentro da célula (DNA → RNA → Proteína). O dogma central e o restaurante da célula Entenda o dogma central a partir da analogia apresentada a seguir. O restaurante secreto Imagine a célula como um restaurante antigo e sofisticado. Todas as receitas estão guardadas em um livro único e valioso, trancado em um armário no fundo da cozinha. Esse livro é o DNA, que fica protegido no núcleo da célula eucariota. O livro não pode sair Esse livro é irremovível e insubstituível. Retirá-lo do armário (núcleo) seria um risco enorme. Então, o que o restaurante faz? Ele faz uma cópia da receita em uma folha avulsa. A cópia segura: o RNA A folha copiada é o RNA mensageiro (RNAm). Ela leva a informação até a cozinha (citoplasma) onde o prato será preparado. Esse processo de cópia é chamado de transcrição. Hora de cozinhar: tradução Com a receita em mãos, os cozinheiros seguem cada passo para preparar o prato. Na célula, os ribossomos leem o RNA e montam a proteína. Essa etapa é chamada de tradução. Proteína pronta, função cumprida O prato é servido! Na célula, a proteína executa sua função específica, seja estrutural, catalítica ou reguladora. Tudo isso começou com o DNA trancado no armário. E quando abrimos uma nova filial? Se o restaurante quiser abrir uma nova unidade, não basta enviar uma receita. É necessário copiar todo o livro. Na célula, isso é a replicação do DNA, feita antes da divisão celular. Cada detalhe precisa ser fiel A replicação deve ser precisa e cuidadosa. Erros nessa cópia podem comprometer todo o funcionamento da nova célula ou da nova filial. O dogma central da biologia molecular resume essa jornada E tudo começa com uma receita guardada a sete chaves. Dogma Central da Biologia Molecular O dogma central descreve o fluxo unidirecional da informação genética nos organismos vivos: DNA → RNA → proteína . Esse conceito, formulado por Francis Crick em 1958, estabelece que a informação armazenada no DNA é utilizada para a síntese de RNA, que por sua vez serve de molde para a produção de proteínas. 1. Transcrição ● Ocorre no núcleo das células eucarióticas ou no citoplasma das procarióticas . ● Enzima principal: RNA polimerase . ● Processo: a sequência de bases do DNA (gene) é copiada para formar uma molécula de RNA mensageiro (RNAm) complementar. ● O RNAm carrega a informação genética para o ribossomo. 2. Tradução ● Ocorre nos ribossomos (livres no citoplasma ou associados ao RER). ● O RNAm é lido em códons (trincas de bases). ● Cada códon especifica um aminoácido , que é transportado pelo RNA transportador (RNAt) . ● Formação da cadeia polipeptídica (proteína). 3. Exceções ao Dogma Clássico Embora o fluxo DNA → RNA → proteína seja a regra, há exceções: ● Retrotranscrição (RNA → DNA) : ocorre em retrovírus, como o HIV, graças à enzima transcriptase reversa . ● RNA → RNA : observado em alguns vírus de RNA, que replicam seu material genético diretamente a partir de RNA molde. ● Proteína → RNA/DNA : não ocorre, pois proteínas não possuem informação hereditária. Importância ● Esse fluxo explica a expressão gênica . ● Alterações nesse processo podem levar a mutações, doenças genéticas ou serem exploradas por vírus para infectar células. ● Apesar das exceções, o dogma central continua sendo a base para compreender como a informação genética é utilizada na célula. Versão acelerada (revisão de véspera) ● Dogma central : DNA → RNA → proteína. ● Transcrição : DNA copiado em RNAm pela RNA polimerase. ● Tradução : RNAm lido no ribossomo → sequência de aminoácidos → proteína. ● Exceções : ○ Retrovírus (RNA → DNA). ○ Vírus de RNA (RNA → RNA). ○ Proteína → DNA/RNA ❌ (não existe). ● Base para entender a expressão gênica. Resuminho + Fofoca/Historinha Imagina que o DNA é um livro de receitas guardado a sete chaves . Quando a célula precisa cozinhar (produzir proteína), ela não leva o livro inteiro pra cozinha. Ela faz uma xerox da receita : esse é o RNAm . A xerox vai pra cozinha (ribossomo), e lá os chefs RNAt ficam trazendo os ingredientes (aminoácidos). Seguindo a receita, eles montam o prato final: a proteína . Agora, tem uns espertinhos que fogem à regra: o HIV , por exemplo, faz o caminho inverso, pegando a xerox e recriando o livro (RNA → DNA). Já alguns vírus só copiam xerox de xerox (RNA → RNA). Mas ninguém nunca viu um prato virar receita de livro — ou seja, proteína → DNA/RNA não rola . No fim, o dogma central é tipo a lei máxima da cozinha celular : receita → xerox → prato. Transcrição: do DNA ao RNA Resumo do vídeo: O vídeo explica o processo de transcrição gênica, o primeiro passo da expressão gênica em que as instruções do DNA são convertidas em RNA mensageiro. O processo ocorre em três etapas: iniciação (quando a RNA polimerase se liga à região promotora do DNA), alongamento (adição de nucleotídeos ao RNA) e término (quando a enzima encontra uma sequência de parada). Apenas uma das fitas de DNA serve como molde para gerar um RNA complementar. Em procariotos, a transcrição ocorre no citoplasma e o RNA já sai pronto para ser traduzido. Já nos eucariotos, a transcrição acontece no núcleo e o RNA mensageiro passa por processamentos, como adição da estrutura cap na extremidade 5', cauda poli-A na extremidade 3' e o splicing, onde íntrons (regiões não codificantes) são removidos e exons (regiões codificantes) são unidos, para formar o RNA maduro. O vídeo destaca diferenças entre procariotos e eucariotos: nos procariotos, o RNA mensageiro é policistrônico (carrega a informação de vários genes), enquanto nos eucariotos é monocistrônico (carrega a informação de um único gene). Por fim, reforça que o DNA é transcrito de forma complementar pela RNA polimerase, e que o processo é regulado por fatores internos e externos da célula. A transcrição é o primeiro passo do dogma central da biologia molecular, no qual a informação genética contida em um gene do DNA é copiada para uma molécula de RNA mensageiro (RNAm) . Esse processo permite que a informação armazenada no núcleo (em eucariotos) seja levada até o citoplasma, onde ocorrerá a síntese proteica. Local● Eucariotos : ocorre no núcleo . ● Procariontes : ocorre no citoplasma . Enzima principal ● RNA polimerase : responsável por ler a fita molde do DNA e sintetizar a fita de RNA complementar. ● Fatores de transcrição : nos eucariotos, auxiliam na ligação da RNA polimerase ao DNA. Etapas da Transcrição 1. Iniciação ○ A RNA polimerase se liga ao promotor , uma região específica do DNA que marca o início do gene. ○ Nos eucariotos, a ligação envolve proteínas auxiliares chamadas fatores de transcrição . 2. Alongamento ○ A RNA polimerase percorre a fita molde do DNA no sentido 3’ → 5’ . ○ A enzima adiciona ribonucleotídeos complementares, formando a nova fita de RNA no sentido 5’ → 3’ . 3. Término ○ A transcrição é finalizada quando a RNA polimerase reconhece uma sequência de terminação . ○ O RNA recém-sintetizado é liberado. Produto final ● Uma molécula de RNA mensageiro primário (pré-RNAm nos eucariotos, que ainda sofrerá processamento: splicing, adição de cap 5’ e cauda poli-A). ● Esse RNA carrega a informação necessária para a tradução nos ribossomos. Versão acelerada (revisão de véspera) ● Transcrição = DNA → RNA . ● Enzima: RNA polimerase . ● Local: núcleo (eucariotos) / citoplasma (procariontes). ● Etapas : 1. Iniciação → RNA polimerase + promotor (e fatores de transcrição). 2. Alongamento → leitura DNA 3’→5’, síntese RNA 5’→3’. 3. Término → sequência de parada → RNA liberado. ● Produto: RNAm (nos eucariotos ainda passa por processamento). Resuminho + Fofoca/Historinha Pensa assim: o DNA é tipo uma biblioteca exclusiva, cheia de livros caríssimos . Esses livros (genes) não podem sair dali de jeito nenhum. Quando a célula precisa de uma receita, entra a copiadora oficial, a RNA polimerase . ● Primeiro ela acha o promotor (a etiqueta do livro que diz onde começar). ● Depois, vai copiando a receita letra por letra (nucleotídeo por nucleotídeo). ● Quando chega na última linha marcada com “fim da receita” (o terminador), ela para. No final, a célula não tem o livro inteiro, mas uma xerox fresquinha do que precisa: o RNAm . Essa cópia vai direto pra cozinha (ribossomo) preparar a proteína. É tipo se a célula fosse uma diva que não empresta seus livros raros pra ninguém, mas autoriza fazer cópia das páginas que interessam Tipos de RNA produzidos Embora o RNA mensageiro (mRNA) seja o mais conhecido, outros tipos são igualmente importantes. Confira. Tipo de RNA Função mRNA (mensageiro ) Carrega a informação do DNA para a síntese de proteínas. tRNA (transportad or) Leva aminoácidos aos ribossomos durante a tradução. rRNA (ribossômic o) Componente estrutural dos ribossomos. snRNA Atua no processamento do RNA em eucariotos. miRNA / siRNA Envolvidos na regulação gênica. Tipos e respectivas funções de RNA. Thaissa Queiróz. Processamento do RNA (em eucariotos) Nos eucariotos, o RNA recém-transcrito é chamado de pré-mRNA e passa por modificações antes de sair do núcleo. Adição de cap 5’ Uma estrutura especial é adicionada na extremidade 5’, protegendo o RNA e ajudando na sua identificação pelo ribossomo. Adição de cauda poli-A 3’ Uma sequência de adeninas é adicionada na extremidade 3’, aumentando a estabilidade da molécula. Splicing (emenda) Os íntons (regiões não codificantes) são removidos, e os éxons (regiões codificantes) são unidos, formando o RNA maduro. Transcrição em procariotos: como é diferente? Nos procariotos, o processo de transcrição é mais simples e direto. A RNA polimerase reconhece uma região promotora no DNA e inicia a síntese de uma molécula de RNA mensageiro (RNAm), que será utilizada diretamente na tradução — sem a necessidade de processamento como ocorre nos eucariotos. Em muitos casos, os genes procariotos estão organizados em operons, ou seja, conjuntos de genes com funções relacionadas, transcritos juntos em um único RNAm chamado policistrônico (com múltiplas “mensagens”). Já nos eucariotos, cada RNAm geralmente carrega a informação de apenas um gene, sendo chamado de monocistrônico, e passa por processamento antes de ser traduzido. Observe. Diferenças no RNAm de eucariontes e procariontes. UTR é uma sigla do termo inglês, que significa região não codificante. Tradução e síntese de proteínas Resumo do vídeo: O vídeo explica o processo de tradução e síntese de proteínas nas células. A tradução consiste na transformação do RNA mensageiro em proteínas funcionais, seguindo o dogma central da biologia molecular (do DNA para o RNA e deste para a proteína). O RNA mensageiro carrega informações do DNA, sendo então lido pelos ribossomos, com auxílio do RNA transportador e ribossômico. O código genético é universal e degenerado, pois diferentes trincas de bases podem codificar o mesmo aminoácido. O RNA transportador conduz aminoácidos específicos até o ribossomo, enquanto este monta a cadeia polipeptídica, seguindo três etapas: iniciação, alongamento e término. O vídeo destaca o papel das chaperonas, que auxiliam no dobramento adequado das proteínas, tornando-as funcionais. Ao final, reforça a importância do processo para a vida celular e a expressão gênica. Este resumo foi elaborado a partir de um vídeo explicativo sobre tradução e síntese de proteínas. Tradução – do código genético à proteína A tradução é o processo em que a sequência de nucleotídeos do RNA mensageiro (RNAm) é convertida em uma sequência de aminoácidos, resultando em uma proteína funcional . Esse processo ocorre no citoplasma , nos ribossomos , e segue o código genético universal . Estrutura do ribossomo ● Subunidade menor (30S) : responsável pela ligação ao RNAm e leitura dos códons. ● Subunidade maior (50S) : contém três sítios funcionais: ○ Sítio A (aminoacil) → entrada do tRNA carregado com aminoácido. ○ Sítio P (peptidil) → formação da ligação peptídica entre aminoácidos. ○ Sítio E (exit) → saída do tRNA já descarregado. O código genético ● Códon = sequência de 3 nucleotídeos no RNAm. ● Total: 64 códons. ○ 61 codificam aminoácidos. ○ 3 códons de parada: UAA, UAG, UGA . ○ AUG → códon de iniciação (metionina). ● Características: ○ Universal → o mesmo em todos os seres vivos. ○ Degenerado → mais de um códon pode codificar o mesmo aminoácido (principalmente pela 3ª base). Protagonistas da tradução ● RNAm → contém a sequência de códons. ● tRNA (transportador) → reconhece o códon através do anticódon e carrega o aminoácido correspondente. ● Ribossomo → organiza a leitura e catalisa a ligação peptídica. Etapas da tradução 1. Iniciação ○ O ribossomo reconhece o códon de início ( AUG ). ○ Um tRNA carregado com metionina se acopla ao RNAm. 2. Elongação ○ O ribossomo percorre o RNAm, códon por códon. ○ Cada novo tRNA entra no sítio A. ○ O aminoácido é transferido para a cadeia em crescimento no sítio P. ○ O tRNA descarregado sai pelo sítio E. 3. Terminação ○ Ao encontrar um códon de parada, proteínas chamadas fatores de liberação promovem a dissociação do ribossomo. ○ O polipeptídeo é liberado. Pós-tradução ● Dobramento proteico (folding) → realizado com auxílio de chaperonas , garantindo estrutura tridimensional correta. ● Modificações pós-traducionais → adição de grupos químicos (fosfato, açúcar, lipídios), clivagem de peptídeos ou formação de pontes de dissulfeto. ● Proteína torna-se ativa e funcional . Versão acelerada (revisão de véspera) ● Tradução = RNAm → proteína . ● Local: citoplasma, nos ribossomos . ● Código genético : 64 códons (61 = aa, 3 =stop, AUG = start/metionina). Universal + degenerado. ● Etapas : 1. Iniciação → AUG, metionina, montagem do ribossomo. 2. Elongação → leitura códon por códon, aminoácidos ligados (A, P, E). 3. Terminação → códon stop, liberação do polipeptídeo. ● Depois : dobramento proteico + modificações pós-traducionais. Resuminho + Fofoca/Historinha Imagina que o RNAm é um recado escrito em código secreto . O ribossomo é tipo uma máquina tradutora . ● O códon AUG é como a frase “era uma vez…”: é ali que a história/proteína começa. ● Cada trinca de letras (códon) é uma palavrinha. O tRNA é tipo o Uber Eats → ele entrega o aminoácido certo no endereço exato (graças ao anticódon). ● O ribossomo é o chefe de cozinha que vai pegando os pedidos e montando a fila de pratos → aminoácido com aminoácido, até formar a proteína inteirinha. ● Quando aparece “THE END” (códon stop), acabou a receita. O prato sai pronto e vai pra finalização. E não para por aí: a proteína precisa ainda se arrumar toda no camarim (dobramento com chaperonas e ajustes pós-traducionais) antes de brilhar no palco da célula. Regulação da expressão gênica em eucariotos Resumo do vídeo: O vídeo aborda o processo de tradução e síntese de proteínas, explicando a regulação gênica. Nele, o conteúdo destaca que nem todos os genes do DNA estão ativos o tempo todo, sendo a expressão gênica diferente entre os tipos celulares, como células musculares, renais e do fígado. Esse controle possibilita a especialização celular e a resposta aos estímulos do ambiente. O vídeo também revisa o dogma central da biologia molecular (DNA, RNA e proteína) e explica como a epigenética atua na regulação da expressão gênica, por meio de modificações químicas que não alteram a sequência do DNA, influenciadas por fatores ambientais e hábitos de vida. São apresentados exemplos de modificações epigenéticas, como a acetilação e metilação das histonas, que podem ativar ou silenciar genes, além da metilação direta do DNA, responsável pelo silenciamento gênico. O vídeo explica ainda a importância desses mecanismos para o desenvolvimento, para doenças como o câncer e para a herança epigenética. Outro fator de regulação mencionado são os fatores de transcrição, proteínas que podem ativar ou reprimir a transcrição genética. Por fim, o vídeo conclui que a combinação dessas modificações genéticas e epigenéticas permite a diversidade funcional das células, sendo a base da especialização celular. Expressão gênica: genes para quê e para quem? Todas as células de um organismo possuem o mesmo DNA. No entanto, a diferença entre um neurônio e uma célula da pele , por exemplo, está na regulação da expressão gênica — um conjunto de mecanismos que definem quais genes serão ativados ou silenciados conforme o tipo celular, estágio de desenvolvimento ou estímulos ambientais. Níveis de controle da expressão gênica 1. Controle epigenético → compactação/descompactação da cromatina; metilação do DNA. 2. Controle transcricional → ligação de fatores de transcrição em promotores/enhancers. 3. Processamento do RNA → splicing alternativo, cap 5’, cauda poli-A. 4. Controle translacional → regulação da síntese proteica. 5. Modificações pós-traducionais → dobramento e ativação da proteína. Cromatina e acessibilidade do DNA ● Eucromatina : menos compactada → DNA acessível → genes ativos. ● Heterocromatina : mais compactada → DNA inacessível → genes silenciados. A regulação ocorre pela ação de proteínas reguladoras (fatores ativadores ou repressores) e pelas modificações químicas das histonas: ● Acetilação (via HAT) → relaxa cromatina → favorece transcrição. ● Desacetilação (via HDAC) → compacta cromatina → reprime transcrição. ● Metilação (histonas ou DNA, em ilhas CpG) → geralmente silencia genes. Exemplo: ● Células intestinais → cromatina acetilada em genes de absorção de nutrientes. ● Células da pele → cromatina metilada nesses mesmos genes (não precisam deles). Metilação do DNA ● Ocorre na base citosina , em ilhas CpG . ● Bloqueia a ligação da RNA polimerase, silenciando genes. ● Padrões são estáveis e herdáveis , garantindo identidade celular após divisões. Genoma humano: além dos genes ● Apenas 1–2% = DNA codificante (genes → proteínas). ● Restante = DNA não codificante , com funções regulatórias e estruturais: ○ Promotores, enhancers, ilhas CpG. ○ Controle do “quando e quanto” um gene é expresso. ○ Importante para replicação, formação de cromossomos e epigenética. ● Hoje sabemos que DNA não codificante ≠ DNA-lixo → é estratégico. Particularidades em eucariotos ● Sequências reguladoras (promotores/enhancers) podem estar a milhares de pb do gene . ● DNA precisa dobrar-se para que proteínas reguladoras façam contato com a maquinaria transcricional. Importância biológica ● A regulação gênica garante: ○ Diferenciação celular (retina = percepção de luz; músculo = contração). ○ Desenvolvimento e especialização dos tecidos. ○ Resposta rápida a estímulos ambientais. Resumo acelerado ● Expressão gênica = ligar/desligar genes . ● Níveis de controle: epigenético → transcricional → processamento RNA → translacional → pós-traducional. ● Cromatina : ○ Eucromatina → aberta → ativa. ○ Heterocromatina → fechada → silenciada. ● Histonas : acetilação = ativa, metilação = silencia. ● Metilação do DNA (ilhas CpG) → bloqueia transcrição, padrão herdável. ● Genoma humano : 1–2% codificante; resto é regulatório (não é DNA-lixo). ● Eucariotos : enhancers podem estar longe, DNA dobra para funcionar. ● Função: diferenciação, desenvolvimento, resposta a estímulos. Resuminho + fofoca/historinha Imagina que o DNA é um livrão de receitas 📖 que todas as células recebem igualzinho. Mas cada célula tem um chefe de cozinha diferente . ● O neurônio só abre as páginas de receitas para “sinais elétricos”. ● A célula da pele só ativa as receitas de “proteção e barreira”. ● Já o intestino tá mais interessado nas receitas de “absorção de nutrientes”. Quem decide quais páginas ficam abertas ou trancadas é a cromatina : ● Eucromatina é tipo livro aberto na mesa → fácil de copiar a receita. ● Heterocromatina é livro fechado com cadeado → ninguém mexe. E tem mais fofoca: ● Se as histonas estão acetiladas , é como se alguém tivesse destrancado o livro → a receita tá liberada. ● Se estão metiladas , é como se tivessem guardado o livro no cofre → receita proibida. ● O DNA ainda mete uma fitinha de post-it de “NÃO COPIAR” (metilação em CpG), silenciando de vez certas páginas. Resultado: mesmo com o mesmo livro, cada célula segue só as receitas que combinam com sua função . E é isso que dá origem à nossa diversidade celular