Genética 02 DNA

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Estrutura do DNA
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Processos biológicos → difícil de definir o começo → funcionam de forma muito integrada.
 
CÉLULAS: Unidade fundamental da vida – Menor parte de um ser vivo capaz de desenvolver, de forma autônoma, as funções básicas que caracterizam a vida: Reprodução e Crescimento.
 
Organismos vivos → unicelulares e pluricelulares
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 células assumem diferentes formas e 
 se especializam em várias funções
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 diferenciação celular 
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CÉLULAS – local de muitas reações químicas e suas funções dependem das substâncias químicas que produzem.
 
CÉLULAS ENTRE AS ESPÉCIES – com muitas diferenças, mas também com muitas similaridades → TODOS OS ORGANISMOS DESCENDEM DE UM ANCESTRAL COMUM!
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 PROCARIONTES EUCARIONTES
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CONSTITUIÇÃO QUÍMICA DAS CÉLULAS: inorgânicos e orgânicos
				 ↓ ↓ 
			 água, sais min. Carboidratos, lipídios
									 proteínas e ác. Nucléicos
  
PROTEÍNAS E ÁC. NUCLÉICOS – IMPORTANTES PARA A BIOL. MOLECULAR
 
ÁCIDOS NUCLÉICOS – DNA E RNA → controlam de forma integrada a síntese de proteínas
 
O código do DNA – moléculas de DNA e proteínas são lineares 
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 linear segundo a seqüência de nucleotídeos
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 cada 3 letras = 1 aminoácido
 
SÍNTESE DE PROTEÍNAS – DNA →RNAm → Proteína
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 Quando ocorre um erro - MUTAÇÃO
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Estrutura do DNA
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Estrutura de Dupla Hélice 
(Watson e Crick - 1953)
Capacidade de Replicação
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Estrutura do DNA
DNA é um polímero em forma de hélice dupla.
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princípios básicos de biologia molecular
os componentes dos ácidos nucléicos
base nitrogenada
pentose
grupamento fosfato
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princípios básicos de biologia molecular
os componentes dos ácidos nucléicos
anéis heterocíclicos
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princípios básicos de biologia molecular
os componentes dos ácidos nucléicos
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princípios básicos de biologia molecular
os componentes dos ácidos nucléicos
timina
2´desoxi-ribose
nucleosídeo
adenosina
guanosina
citidina
timidina 
uridina
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princípios básicos de biologia molecular
os componentes dos ácidos nucléicos
desoxitimidina trifosfatada
2´-desoxinucleosídeo 5´trifosfato
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Watson-Crick Base Pairs
A - T
C - G
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princípios básicos de biologia molecular
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princípios básicos de biologia molecular
a estabilidade da dupla fita: as pontes de hidrogênio
base bioquímica da especificidade das reações moleculares
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5´
3´
5´
3´
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princípios básicos de biologia molecular
a estabilidade da dupla fita: as pontes de hidrogênio
C=G
base “grande” – base “pequena”
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princípios básicos de biologia molecular
a estabilidade da dupla fita: as pontes de hidrogênio
A=T
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princípios básicos de biologia molecular
a estabilidade da dupla fita: as pontes de hidrogênio
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Tipos de DNA
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DNA: A, B e Z. Nesta figura está bem visível a fenda maior entre a volta verde de cima e a vermelha de baixo e a menor, entre a vermelha de baixo e a verde da base, no modelo B. Também fica claro que os dois modelos A e B são hélices destrógiras, enquanto o Z é levógiro. DNA Z não tem duas fendas nítidas, mas uma escancarada e outra muito discreta. 
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O DNA B é e longe o mais frequente, 
O DNA Z também é encontrado na célula. 
Admite-se que o DNA Z é "silencioso", isto é, não pode ser transcrito. 
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CLASSES DE DNA
O DNA das células eucariontes apresenta três frações caracterizadas pelo grau de repetição: 
DNA Singular ou de Cópia Única
DNA repetitivo
DNA satélite
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CLASSES DE DNA
DNA Singular ou de Cópia Única Constitui a maior parte do DNA no genoma. 
As sequências que codificam proteínas (isto é, a porção codificadora dos genes) compreendem apenas uma pequena proporção do DNA de cópia única.
 A maior parte do DNA de cópia única encontra-se em extensões curtas, entremeadas com diversas famílias de DNA repetitivo . Proporção do genoma: 75% . 
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DNA Repetitivo Disperso 
Consiste em sequências relacionadas que se espalham por todo o genoma, em vez de ficarem localizadas. 
Os elementos repetidos dispersos mais exatamente estudados pertencem à família Alu e à família L1. 
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DNA Satélite
Envolve sequências repetidas (em tandem) agrupadas em um ou em alguns locais, intercaladas com sequências de cópia única ao longo do cromossomo. 
As famílias de DNA satélite variam quanto à localização no genoma, comprimento total da série em tandem, comprimento das unidades repetidas que constituem a série.
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TRANSPOSONS
Transposons - moléculas que “copiam e colam”
Transposons são pedaços de DNA que podem copiar e inserirem-se em regiões não-homólogas de outros DNAs na mesma célula. 
Transposons = Transposição 
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A NATUREZA DOS GENOMAS
Para os objetivos da hereditariedade na multiplicação celular sejam alcançados, os genes precisam ser duplicados e em seguida , as cópias duplicadas devem ser distribuídas para as células-filhas;
Muitos dos princípios de transmissão genética originam-se do fato de os genes estarem organizados em cromossomos;
No nível molecular, os cromossomos são estruturas complexas que contêm além do DNA, proteínas específicas;
Ao nível genético, o cromossomo contém uma molécula de DNA bifilamentar
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A NATUREZA DOS GENOMAS
Controlam a embriogênese, desenvolvimento, crescimento, reprodução e metabolismo . 
Todos os organismos possuem um genoma;
Qual o seu tamanho?
Quantos genes contêm e como variam entre as espécies?
Quantos cromossomos contêm e como os genes estão agrupados nos cromossomos?
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TAMANHO DO GENOMA
Existem genomas de plasmídeos, organelar, virais, procariontes e de eucariontes
Unidades de milhares de pares de nucleotídeos (kilobases)
Unidades de milhões de pares de base (megabases)
O tamanho do genoma aumenta com a complexidade do grupo
O n° de genes é proporcional ao tamanho do genoma
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Espécies mais complexas evoluem pela adição de novos genes 
 A comparação da seqüência do genoma humano com as seqüências encontradas em outras espécies, revela características do processo evolutivo.
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3.18 Organelas possuem DNA
Mitocônndria e cloroplastos possuem genomas que não apresentam herança Mendeliana.
Genomas de organelas realizam segregação somática em plantas
Comparações de DNA mitocondrial sugere que os seres humanos descendem de uma única fêmea que viveu a 200.000 anos na África.
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Formado, geralmente, por moléculas circulares de DNA
uma organela apresenta várias cópias de seu genoma
Genomas de cloroplastos são relativamente grandes
Genomas de organelas são DNAs circulares que codificam as proteínas das organelas
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mitocondrias mostram tamanhos variados de genoma
o número de genes codificadores de proteínas é pequeno
a maior parte é codificadora de componentes das subunidades dos complexos da respiração I-IV
genes codificadores de RNA
Genoma mitocondrial apresenta introns, exceto nos mamíferos
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não há introns e alguns genes se sobrepõem
as proteínas estão envolvidas na respiração
mtDNA de levedura é 5x maior do que o animal devido à presença de longos introns
ocorre maior dispersão de loci
Organização do DNA mitocondrial é variável
 DNA mitocondrial de células animais é compacto e codifica 13 proteínas, 2 rRNAs e 22 tRNAs
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Mitocondria evoluiu por endossimbiose
Células primitivas capturaram bactérias que forneciam as funções de mitocondrias e cloroplastos
Homologias em seqüências sugerem que mitocondrias e cloroplastos evoluíram separadamente
organelas devem ter transferido genes essenciais para o núcleo da célula
 transferência ocorreu ao longo de períodos evolucionários e ainda continua
 mudanças na seqüência são necessárias para o sucesso da expressão
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O Genoma do cloroplasto codifica várias proteínas e RNAs
Cloroplastos apresentam DNA com tamanho variado: 120-190 kb
codifica todos os rRNAs e tRNAs necessários para a síntese protéica, e aproximadamente 50 proteínas
os genes da organela podem ser transcritos e traduzidos pelo aparato da mesma
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a origem endossimbiótica do cloroplasto é enfatizada pelas relações entre seus genes e seus correspondentes bacterianos
muitos genes dos cloroplastos codificam proteínas que compõem complexos localizados nas membranas dos tilacóides
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GENOMA DE PLASMÍDEOS
Moléculas simbióticas que não podem viver isoladamente
Pequenos elementos de DNA que se localizam dentro das células bacterianas (fungos e plantas)
Não fazem parte do sistema operacional básico das células hospedeiras, podem ser complexos carregando genes úteis ao hospedeiro, como resistência a antibióticos ou produzindo toxina
Para a sua replicação e manutenção dependem da maquinaria celular do hospedeiro
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GENOMAS NUCLEARES DE EUCARIONTES
A grande maioria dos genes está nos cromossomos
A maioria das espécies eucarióticas é classificada como diplóide (transportam dois grupos de cromossomos)
Algumas espécies são haplóides: fungos e algas
Organismos diplóides  células reprodutoras haplóides
Organismos haplóides  células reprodutoras diplóides
Letra n : número de cromossomos em um genoma nuclear
n = “número haplóide” 
Haplóide: n = (1 x n) ou Diplóide: 2n = (2 x n)
Número de grupos de cromossomos: ploidia ou nível de ploidia
Existem condições: 3n, 4n, 5n, 6n  poliplóides
 
O n° de cromossomos 
 número de grupos x número haplóide 
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Questionário -1 Genética
Quais os monômeros dos quais são compostas proteínas e ácidos nucléicos?
Defina: gene, genoma, cromossomos homólogos, cromátides irmãs, diplóide, haplóide.
Como o DNA dita as propriedades gerais de uma espécie?
Qual é o significado da variação fenotípica nas espécies?
Liste as forças que mantêm unidas a dupla hélice do DNA como uma unidade estável.
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