1 Aula de Introdução a BioMol

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Prof. Helber Astolpho
Biologia Molecular
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Ementa:
Ácidos nucleicos: estrutura, conformação e função. Organização gênica em procariotos e eucariotos. Genes virais. Replicação do DNA, transcrição e processamento do RNA, código genético e tradução. Mutação, reparo e recombinação no material genético. Controle da expressão gênica em procariotos e eucariotos. Tecnologia do DNA recombinante. Principais técnicas de Biologia Molecular e suas aplicações. 
PIERCE, B.A. Genética – Um Enfoque Conceitual. 3ª edição., Rio de Janeiro-RJ. Ed. Guanabara Koogan.
DAVID A. MICKLOS & GREG A. FREYER & DAVID A. CROTTY. A Ciência do DNA. 2ª edição. Ed. ARTMED, Porto Alegre-RS, 2005.
MALACINSKI, George M. Fundamentos de Biologia Molecular. 4ª edição. Rio de Janeiro. Ed.Guanabara Koogan, 2005. 
Referência bibliográfica complementar
ALBERTS, Bruce; JOHNSON, Alexandre; WALTER, Peter et al. Biologia Molecular da Célula. 5 ª edição Porto Alegre- RS. Ed.ARTMED.
GRIFFTHS, A J. F. Introdução à Genética, 9ª edição., Rio de Janeiro-RJ. Ed. Guanabara Koogan, 2009.
HARVEY LODISH & ARNOLD BERK & PAUL MATSUDAIRA & ET AL. Biologia Celular e Molecular. 5 ª edição. Porto Alegre. Ed.ARTMED, 2005.
SOLANGE BENTO FARAH. DNA Segredos & Mistérios. 2 ª Edição, Ed. Sarvier. São Paulo-SP, 2007.
TURNER, P.C. & MCLENNAN, A.G & BATES, A.D. & ET AL. Biologia Molecular. 2ª edição. Ed. Guanabara Koogan. 2004. 
Referências bibliográficas
É a ciência que estuda a estrutura e funcionamento dos ácidos nucléicos, bem como a organização e funcionamento do genoma.
O que é Biologia Molecular?
Genoma: Conjunto do material genético de uma célula viva ou vírus.
Moléculas dos ácidos nucleicos
?
Tudo começou
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1866 – Gregor Mendel
Alguma coisa associada com as características (fenótipos) das plantas, mas de natureza física desconhecida, que eram passadas para as plantas filhas, que ele chamou de fatores hereditários
Histórico da Biologia Molecular
1º a estudar a hereditariedade
Tudo começou
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1866 – Gregor Mendel
O que é hereditariedade?
Histórico da Biologia Molecular
Passagem de informações específicas, minuciosamente detalhadas, dos 
organismos parentais para seus descendentes durante a reprodução.
Tudo começou
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1869 – Johann Friedrich Miescher
Objetivo - identificar os componentes químicos do núcleo celular. 
Descobriu que no núcleo havia uma substância rica em átomos de fósforo e de nitrogênio, com uma porção ácida e outra básica, que ele denominou de nucleína.
Histórico da Biologia Molecular
Foi o primeiro a isolar o DNA do núcleo celular
Tudo começou
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1879 – Albrecht Kossel
Complementou os estudos de Miescher
Demonstrando que as nucleínas eram compostas por uma região proteica com característica básica e outra não proteica com característica ácida (ácidos nucleicos).
Histórico da Biologia Molecular
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1885-1901 – Albrecht Kossel e colaboradores
Realizaram estudos para descobrir os constituintes 
dos ácidos nucleicos.
Como conclusão, apresentaram ao mundo as bases nitrogenadas:
Adenina (A), Guanina (G) – Púricas ou purinas
Timina (T), Citosina (C) e Uracila (U) – Pirimídicas ou pirimidinas
Histórico da Biologia Molecular
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Bases nitrogenadas
Adenina 	 Guanina 
 
Púricas
Pirimídicas
Citosina
Timina
(DNA)
Uracila
(RNA)
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1910 - Phoebus Aaron Levene
Descobriu no ácido nucleico a presença de uma pentose
Açúcar de 5 carbonos - ribose
Posteriormente (1930) constatou que nem todos os ácidos nucléicos continham ribose, alguns continham um tipo de ribose ao qual faltava um átomo de oxigênio, a desoxirribose. Havia, portanto, dois ácidos nucléicos, o ribonucléico - RNA, e o desoxirribonucléico - DNA
Histórico da Biologia Molecular
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Pentoses (Ribose e Desoxirribose)
Desoxirribose Ribose
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Phoebus Aaron Levene (“teoria do tetranucleotídeo”)
Por essa teoria, o DNA seria composto por repetições monótonas dos quatro nucleotídeos. Dessa forma, uma molécula com essa característica, certamente não carregaria informação química suficiente para codificar todas as características necessárias à manutenção de uma célula e à hereditariedade. 
Histórico da Biologia Molecular
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Evidências sobre o papel do DNA
Tudo começou
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1928 – Frederick Griffith
Busca por uma vacina para a pneumonia 
Doença muito comum nessa época
Realizou um experimento que ficou mundialmente conhecido, sendo chamado de ... ?
Evidências sobre o papel do DNA
Experimento de Griffith
Tudo começou
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Experimento de 
Griffith
Pneumococo: 
Streptococcus pneumoniae.
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As bactérias R haviam sido transformadas em bactérias S por algum tipo de substância liberada pelas bactérias mortas.
Essa substância foi chamada de “princípio transformante” e essa transformação das bactérias R em S, foi chamada de transformação bacteriana.
Evidências sobre o papel do DNA
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Evidências sobre o papel do DNA
1944 - Avery, MacLeod e McCarty
Demonstraram a primeira evidência de que o DNA atuava como princípio transformante do experimento de Griffith, a partir de um ensaio que isolava e purificava a substância transformante.
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1.Remoção dos lipídeos e carboidratos da solução de bactérias virulentas aquecidas.
2.Tratamento das soluções com enzimas que destroem proteínas, RNA e DNA.
3. Adicionar as amostras tratadas a culturas de bactérias não virulentas.
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Evidências sobre o papel do DNA
1944 - Avery, MacLeod e McCarty
Concluíram que a Transformação não ocorre na ausência de DNA.
Sendo assim, o DNA é o princípio transformante
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Estrutura do DNA
Tudo começou
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Ácidos Nucleicos são constituidos por:
Grupos fosfato
Bases nitrogenadas
Pentose (ribose ou desoxirribose)
São formados por nucleotídeos
Estão presentes em todos os seres vivos e nos vírus.
E que o DNA é o princípio transformante (material hereditário)
 
Estrutura do DNA
Tudo começou
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Ligações
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Viram que ocorria uma ligação entre o grupo fosfato de um nucleotídeo, com a hidroxila (OH) do carbono 3’ da pentose do outro nucleotídeo.
Como os nucleotídeos estão ligados?
Tudo começou
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Ligação fosfodiester
Libera dois fosfatos
Tudo começou
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A estrutura dos Ácidos Nucleicos
Ligação fosfodiéster
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Ligação fosfodiéster
5’
3’
Sentido da adição de nucleotídeos
Tudo começou
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1948 – Chargaff postulou a seguinte regra:
A quantidade de Adenina (A) é igual a de Timina (T) 
A quantidade de Guanina (G) é igual a de Citosina (C) 
Além disso ele percebeu que A e T fazem duas ligações por pontes de hidrogênio e que G e C fazem três ligações por pontes de hidrogênio ( e )
A + G = T + C
Existe uma relação e interação entre 
as bases nitrogenadas?
Tudo começou
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1948 – Chargaff
 
Além de mostrar a relação e interação que existe entre as bases nitrogenadas, seu experimento proporcionou uma constatação muito inportante, de que o DNA não é fita simples, e sim fita dupla.
Existe uma relação e interação entre 
as bases nitrogenadas?
Tudo começou
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1950 – Rosalind Franklin e Maurice Wilkins
Trabalhavam com o método da Difração de raios-X no DNA: determinaram a estrutura atômica tridimensional do DNA.
Qual a estrutura do DNA?
Tudo começou
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1953 - Watson e Crick
 Elucidaram a estrutura do DNA
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1953 – Watson e Crick
Com base nos trabalhos, principalmente, de Chargaff, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins
Propuseram que o DNA é uma dupla hélice
Com os grupos fosfato posicionados na parte externa do DNA e com as bases nitrogenadas na parte interna
A estrutura do DNA
Tudo começou
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Ácidos nucléicos
Anéis aromáticos- hidrofóbicos
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Duas fitas se enrolam em torno de um eixo imaginário;
Desoxirriboses ficam externas (expostas ao meio aquoso) e bases ficam internas (anéis são hidrofóbicos);
Fitas
em direções opostas: 5’-3’ e 3’-5’ = FITAS ANTIPARALELAS;
As bases ficam pareadas entre as duas fitas, mantendo a estrutura da molécula.
DUPLA HÉLICE DO DNA
Devido ao pareamento das bases, as fitas de DNA são ditas COMPLEMENTARES;
Isso assegura uma replicação mais precisa;
Ligação glicosídica entre a pentose e a base não estão diretamente opostas na dupla-hélice;
Tal fato gera duas cavidades: maior e menor; (sulcos maiores e menores).
DUPLA HÉLICE DO DNA
Nucleosídeos...
Nucleosídeos = Pentose + base nitrogenada
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Nucleotídeos...
Nucleotídeos = Grupo fosfato + pentose + base nitrogenada
Monofosfatado Difosfatado Trifosfatado 
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Nomenlaturas
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