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Genetica Molecular - Do DNA ao Fenótipo Multivix – Faculdade Brasileira Profª Juliana Custodio Genética GENÉTICA = ESTUDO DOS GENES O que é um gene? GENE : Trecho de DNA que contém a informação para produção de uma proteína 1) O que faz com que uma espécie seja o que ela é? Os genes ditam as propriedades inerentes a uma espécie. Produto da maioria dos genes: PROTEÍNAS. PROTEÍNAS: Principais macromoléculas do nosso organismo. DNA GENE PROTEÍNA RIBOSSOMO Ex. Cabelo, unhas, cor da pele etc... Relembrando a estrutura do DNA DNA (Ácido desoxirribonucleico): polímero de nucleotídeos �Açucar � Fósforo � Base � Existem 2 tipos de Ácidos nucleicos: DNA e RNA DNA 1 BASE adenina (A) citosina (C) guanina (G) ou timina (T) AÇUCAR (pentose) AÇUCAR (pentose) Desoxiribose FOSFATO (Ác. Fosfórico) DNA Nucleotídeos: Ligados covalentemente,por ligações entre um açúcar de um nucleotídeo, e o fosfato do próximo formando um “esqueleto” de fosfato-“esqueleto” de fosfato- açucar-fosfato-açucar alternados. DNA Nucleotídeos: Ligados covalentemente,por ligações entre um açúcar de um nucleotídeo, e o fosfato do próximo formando um “esqueleto” de fosfato-“esqueleto” de fosfato- açucar-fosfato-açucar alternados. DNA Nucleotídeos Única diferença entre os nucleotídeos: Base nitrogenada associadaBase nitrogenada associada DNA DNA As duas cadeias da dupla hélice são mantidas juntas por pontes de hidrogênio formadas entre as bases nitrogenadas dos nucleotideos das diferentes fitas. Vídeo: estrutura do DNA http://www.youtube.com/watch?v=Qc4u6mRJDfs Estrutura do DNA Adenina sempre pareia com Timina (A = T) • As duas cadeias da dupla hélice são mantidas juntas por pontes de hidrogênio formadas entre as bases nitrogenadas dos nucleotideos das diferentes fitas. Adenina sempre pareia com Timina (A = T) Guanina com Citosina (G = C) A e G –Púricas C e T - Pirimídicas _ Estrutura do DNA 15 Estrutura do DNA ACTCGATCGTACGTTGACC 16 Estrutura do DNA ACTCGATCGTACGTTGACC TGAGCTAGCATGCAACTGG 17 Estrutura do DNA • A sequência de bases (nucleotídeos) na fita de DNA constitui um “alfabeto” cuja sequência, codifica a informação para produção das proteínas. A e G –Púricas C e T - Pirimídicas _ O DNA carrega todas as informações de nossas características físicas que, essencialmente, são determinadas pelas proteínas. Dessa forma, o DNA contém as instruções para síntese de proteínas. Como essa informação sai do núcleo chega ao citoplasma???? GENE RIBOSSOMO DNA Transcrição Tradução Traços RNA Proteínas “Dogma Central ” da Genética Molecular DNA Traços herdados RNA Proteínas processamento do RNA Síntese protéica mRNA, Genes e Ribossomos • Em trabalho publicado em 1961 (Brenner et al) : O RNA, era responsável por carregar a mensagem contida na molécula de DNA até os ribossomos. 23 – Denominada RNA mensageiro (mRNA) FINALMENTE ESTABELECIA-SE UMA CONEXÃO ENTRE GENES E PROTEÍNAS RNA BASES adenina (A) citosina (C) guanina (G) Uracila (U) AÇUCARAÇUCAR ribose FOSFATO DNA x RNA • As diferenças entre RNA e DNA não se restringem aos seus constituintes – DNA : longa hélice dupla com uma estrutura secundária regular e simples – Os RNAs : moléculas de fita única bem menores que o DNA. • Apresentando uma enorme diversidade de estruturas secundárias • Estas características estruturais estão relacionadas às funções do RNA na célula RNA RNA: polímero de ácido nucléico que usa ribose como pentose (ao invés de desoxiribose do DNA) e base uracila (U) no lugar de timina (T). Há 3 tipos diferentes de RNAs com diferentes funções: O Dogma Central e os Moldes Para compreender este fluxo utilizamos a idéia de moldes: • O DNA serviria de molde para: A síntese de novas moléculas de DNA (duplicação) 29 A síntese de novas moléculas de DNA (duplicação) A síntese de moléculas de RNA (transcrição) • Algumas destas moléculas de RNA, que denominamos RNA mensageiros (mRNA), poderiam servir de molde para síntese de proteínas (tradução), que ocorre nos ribossomos; • Esta hipótese tem sido confirmada no decorrer de quase quatro décadas de pesquisa Transcrição: passo chave na Expressão Gênica Transcrição: fazer cópias de RNA a partir de segmentos do DNA (genes). Transcrição RNA polymerase acts here A enzima RNA polimerase abre as cadeias de DNA e sintetiza um RNA complementar a apenas uma dessas cadeias do DNA (gene). Um gene Transcrição • A transcrição de um segmento se inicia quando a RNA polimerase reconhece e liga-se a seqüências específicas de nucleotídeos em uma região especial, no início do gene, denominada PROMOTOR. • A partir daí a RNA polimerase move-se ao longo do molde, sintetizando RNA, até alcançar uma outra seqüência específica que sinaliza o término da transcrição A transcrição ocorre a partir da informação contida na seqüência de nucleotídeos de uma molécula de DNA fita dupla, sendo sempre no sentido 5' 3'. Apenas uma das fitas do DNA, chamada de fita molde, é utilizada durante a síntese, que segue as mesmas regras de complementaridade e antiparalelismo, exceto pelo pareamento da uracila (U), ao invés de timina (T), com adenina (A). Animação transcrição http://www.youtube.com/watch?gl=BR&feature=related&hl= pt&v=NJxobgkPEAo Dogma central da Biologia Molecular http://www.youtube.com/watch?v=kY8QCoGTBQw Transcrição • O processo de transcrição pode ser subdividido em quatro momentos fundamentais : RECONHECIMENTO DO PROMOTOR, INICIAÇÃO, ALONGAMENTO E TERMINAÇÃO – Cada uma destas fases está sujeita à modulação via diversos mecanismos reguladores 37 – Para que este processo ocorra é necessário, antes de mais nada, que a RNA polimerase identifique sinais específicos no DNA, os quais direcionarão a transcrição de genes específicos no momento adequado – A região do gene que contem estas seqüências de reconhecimento é o promotor • Uma enorme variedade de sinais pode ser encontrada nas regiões promotoras de diferentes genes. É por este motivo que os promotores são locais extremamente importantes no controle da expressão gênica 1º: DNA é usado como molde para produzir uma molécula de RNA: TRANSCRIÇÃO. Tradução : Segunda etapa da expressão gênica. RNA É USADO COMO MOLDE PARA A PRODUÇÃO DAS PROTEÍNAS. Vídeo: Projeto genoma TRANSCRIÇÃO: Cada base do DNA determina uma base do RNA. TRADUÇÃO A cada 3 bases do RNA é acrescentado 1 aminoácido a proteína. �Proteínas são constituídas por aminoácidos; �Cada proteína possui sua sequência específica de aminoácidos.aminoácidos. �Esta informação está no gene. Exemplo: Para produzir a insulina: Transcrição do gene que está no DNA em um RNAm Tradução do RNAm em uma proteína (insulina). A Linguagem Genética: trios chamados códons Códons: unidades de linguagem do Código Genético Cada 3 bases no RNAm recebe o nome de códon Códons: unidades de linguagem do Código Genético AAG: ? AAG: ? Lisina AAG: ? Lisina GGG? AAG: ? Lisina GGG? Glicina Tabela do código genético: Nos informa qual aminoácido vai entrar na formação da proteína, dependendo da informação presente a cada códon do RNAm. Como ocorre o processo de tradução? Início: Subunidade menor do Ribossomo se liga ao RNAm RNAt: transportar aminoácidos. Como ocorre o processo de tradução? Alongamento: A decodificação está baseada em trincas de nucleotídeos, chamadas códons, que são usados para especificaro aminoácido. Como ocorre o processo de tradução? Alongamento: Combinando os 4 nucleotídeos em triplas obtém-se 64 combinações. Embora esse número seja superior aos 20 aminoácidos existentes, mais do que um códon pode representar um mesmo aminoácido.um mesmo aminoácido. Tradução = Síntese Protéica Na tradução, cada RNAt posiciona um aminoácido do polipeptídeo (proteína) a partir do fluxo de informações: DNA – RNA – PROTEÍNAS The sequence of amino acids determines the structure, and therefore the function, of a protein. RNAt (por isso possui anticódons) é um adaptador que acopla Códons em Aminoácidos Como ocorre o processo de tradução? Terminação: Essa sequência de eventos ocorre até que o ribossomo encontre um dos três códons de terminação:UAG, UAA ou UGA. Como ocorre o processo de tradução? Terminação: A proteína é liberada do ribossomo, as subunidades maior e menor dissociam-se e há liberação do RNAm. Existem 3 códons que não codificamAA nenhum: códons de parada. Função: Indicar que a traduçãochegou ao fim. Quando esses códons de parada entram no ribossomo ao invés de ligar um RNAt, liga-se uma estrutura chamada: FATOR DE LIBERAÇÃO. Neste momento todos os componentes se separam e a proteína é liberada.é liberada. VÍDEO: COMO O DNA FABRICA PROTEINAS TRADUÇÃO: PROCESSO CÍCLICO DE EXPRESSÃO GÊNICA PELA SÍNTESE DE PROTEÍNAS Características do Código Genético É degenerado: Há mais de um códon que expressa o mesmo aminoácido. Pode ser uma proteção contra mutações. Características do Código Genético É universal: Todos seres vivos apresentam o mesmo mecanismo de ação. Isso significa que genes humanos podem se expressar em bactérias, ratos etc. Dogma Central da Genética Molecular DNA – RNA - PROTEÍNAS Mutações Gênicas • Alteram a sequência de nucleótidos do DNA, por substituição, adição ou remoção de bases. • Podem conduzir à modificação da molécula de RNAm que é transcrita a partir do DNA e, consequentemente, à alteração da proteína produzida, o que tem, geralmente, efeitos no fenótipo. • Podem ser transmitidas hereditariamente quando ocorrem nas células germinativas. • Quando ocorrem em células somáticas podem provocar a formação de tumores. Tipos de Mutações Gênicas Ex. Substituição de bases Anemia falciforme: Substituição de um nucleotídeo no gene responsável pela formação da hemoglobina. GUAsubstituição GUA (Valina) GAA (Glutamato) substituição Tipos de Mutações Gênicas Anemia falciforme: Substituição de um nucleotídeo no gene responsável pela formação da hemoglobina. GUA (Valina) GAA (Glutamato) substituição
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