DNA+estrutura

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ESTRUTURA E FUNESTRUTURA E FUNESTRUTURA E FUNESTRUTURA E FUNÇÇÇÇÃO DO ÃO DO ÃO DO ÃO DO 
DNADNADNADNA
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Células têm que armazenar, obter e 
traduzir as instruções genéticas 
necessárias para manter o organismo 
vivo
A informação hereditária é passada de 
uma célula às suas células-filhas 
durante a divisão celular e de uma 
geração para outra
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O que torna isso possível?
Breve histórico da procura pela molécula 
da hereditariedade
A BUSCA PELA MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE
• 1848 Wilhelm Hofmeister: 
durante a mitose o núcleo “se 
arruma” em estruturas em 
forma de bastão
• 1869 Johan Friedrich
Miescher: núcleo contém 
substância ácida - nucleína
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• 1928 Frederick Griffith:
• Pneumococcus cepa S (Smooth) = patogênica
• Pneumococcus cepa R (Rough) = não-patogênica
PRINCÍPIO TRANSFORMANTE
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A BUSCA PELA MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE
• 1944 Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty:
O PRINCÍPIO TRANSFORMANTE É DNA
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A BUSCA PELA MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE
• 1952 Alfred Hershey e Martha Chase:
DNA É O MATERIAL GENÉTICO
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A BUSCA PELA MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE
Rosalind Franklin (25/07/1920-16/04/1958):
• Estudos de difração de Raios X da molécula de DNA
• DNA = hélice
• Esqueleto açucar-fosfato do lado externo
• Seu trabalho foi essencial para a descrição correta da 
estrutura do DNA
• Morreu aos 37 anos sem receber o devido reconhecimento 
pelo seu trabalho
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A BUSCA PELA MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE
Maurice Wilkins (15/12/1916-05/10/2004):
• Estudos de difração de Raios X da molécula 
de DNA
A BUSCA PELA MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE
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A regra de Erwin Chargaff (1950):
1)Adenina está na mesma 
concentração molar de Timina e 
Citosina está na mesma 
concentração molar de Guanina 
na molécula de DNA
1)A quantidade molar de A/T e 
G/C varia de espécie para 
espécie
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A BUSCA PELA MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE
James Watson e Francis Crick:
• 25/04/1953 Publicação na 
Nature de artigo descrevendo a 
estrutura do DNA
Crick (08/06/1916-28/07/2004) e Watson 
(06/04/1928-)
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A BUSCA PELA MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE
ESTRUTURA DO 
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
• Unidade básica: NUCLEOTÍDEO
Fosfato 
Base nitrogenada
Açucar de 5 
C (pentose) 
= 
desoxirribose
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
• Polímero linear de nucleotídeos 
(DESOXIRRIBONUCLEOTÍDEOS) ligados entre si 
através de ligações fosfodiéster
• Desoxirribonucleotídeo: Fosfato (PO4-), Açucar
de 5 carbonos (desoxirribose), base nitrogenada
• Dupla-fita
• Cada fita apresenta uma orientação
• Fitas antiparalelas
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
Polímero de 
nucleotídeos 
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
Duas fitas antiparalelas
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
Estrutura do B-DNA (forma + comum em condições 
fisiológicas)
• Destrógira
• Espaçamento regular entre bases de 0,34 nm ao longo do 
eixo
• Volta completa da hélice a cada 3,4 nm (10,5 pb por volta)
• Presença de sulcos (maior e menor)
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
Bases nitrogenadas presentes no DNA:
• Purinas:
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Bases nitrogenadas presentes no DNA:
• Pirimidinas:
DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
Pareamento de bases de Watson-Crick (convencional):
• Adenina pareia com Timina através de 2 pontes de H
• Guanina pareia com Citosina através de 3 pontes de H
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DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
Tipos de DNA:
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ESTRUTURA DO 
RNA – ÁCIDO RIBONUCLEICO
• Polímero linear de nucleotídeos (RIBONUCLEOTÍDEOS) 
ligados entre si através de ligações fosfodiéster
• Ribonucleotídeo: Fosfato (PO4-), Açucar de 5 Carbonos 
(Ribose), base nitrogenada
• Fita simples
• Pode formar estruturas secundárias, onde A pareia com U 
e G pareia com C
• Bases nitrogenadas: Purinas (Adenina e Guanina) e 
Pirimidinas (Citosina e Uracila)
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Ribonucleotídeo
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RNA – ÁCIDO RIBONUCLEICO
PRINCIPAIS TIPOS DE RNA:
• mRNA (RNA mensageiro): contém a mensagem codificada no gene 
(DNA) que será utilizada na síntese de proteínas
• tRNA (RNA transportador): transporta aminoácidos até o local da 
síntese de proteínas
• rRNA (RNA ribossomal): junto com proteínas forma o ribossomo
• snRNA (“small nuclear RNA” ou RNA pequeno nuclear): participa do 
processamento de mRNAs em eucariotos
• scRNA (RNA pequeno citoplasmático)
• SnoRNA (RNA pequeno nucleolar): envolvido no processamento de 
rRNA
• siRNA (RNA de interferência): dispara a degradação do mRNA
• ribozimas: RNAs catalíticos que degradam mRNAs
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Em eucariontes o DNA é localizado no 
núcleo celular
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Quantas moléculas de DNA tem o ser 
humano?
46, com ~3,2 x 109 nucleotídeos 
distribuídos em 24 cromossomos 
diferentes
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22 pares de 
homólogos 
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dois sexos 
(autossomos) 
+ 2 
cromossomos 
sexuais (X e 
Y)
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Você sabe quanto mede o DNA 
humano se colocarmos as moléculas 
de DNA em fila indiana?
Dois metros ~
Como essa metragem pode caber dentro 
do núcleo de uma célula, com ~ 6 µµµµm 
de diâmetro???
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CROMOSSOMOS EUCARIÓTICOS - compactação
1º nível de compactação:
• Nucleossomo – octâmero de histonas (H2A, 
H2B, H3, H4) + histona H1 (11 nm)
2° nível:
• Solenóide: fibra de 30 nm
3º nível: 
• Arcabouço de proteínas não-histônicas com 
alças: fibra de cromatina – intérfase (300 nm)
Cromossomos metafásicos:
• Grau máximo de condensação: 1400 nm
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metafásico do qual 
foram removidas as 
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GENOMA: Informação genética total contida 
em uma célula ou organismo
GENÔMICA: O estudo das seqüências de 
DNA e das propriedades de genomas inteiros
•Genômica Estrutural
•Genômica FuncionalB i
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DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR:
DNA RNA PROTEÍNAS
Replicação 
Transcrição
Retrotranscrição
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GENOMA
GENOMA VIRAL: 
• Vírus: proteína + ácido nucléico
• compacto, com poucos nts espaçadores
• DNA dupla-fita 
Vaccinia < 300 genes 187.000 pb
SV 40 (Papova) ~ 6 genes 5.226 pb
• DNA fita simples 
Parvovírus 5 genes 5.000 pb
• RNA dupla-fita
Reovirus 22 23.000 pb
• RNA fita simples 
Influenza 12 13.500 pb
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Micrografia eletrônica de DNA do 
bacteriófago lambda
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GENOMA
GENOMA PROCARIÓTICO
• DNA circular (raras exceções) dupla-fita
Ocupa região chamada nucleóide
Ligado à MP
• 1 molécula de DNA
• Genes estão muito próximos – pouco espaço intergênico
• Operon
Grupos de genes regulados coordenadamente
Transcritos em um único mRNA
• Íntrons são raros
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Diagrama da estrutura do estado funcional do cromossomo 
de E. coli
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GENOMA 
GENOMA PLASMIDIAL:
• Geralmente DNA dupla-fita circular
• Presente em células procarióticas e raramente 
em células eucarióticas – leveduras
• Apresentam genes de resistência a antibióticos
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GENOMA
GENOMA EUCARIÓTICO NUCLEAR:
• DNA dupla-fita linear
• Tamanho varia de acordo com a sp
• Várias moléculas de DNA; cada sp tem nº característico 
(humanos = 46)
• Genes são segmentos de cromossomos nucleares
• Ploidia se refere ao nº de conjuntos cromossômicos
Haploidia (n) – 1 conjunto de cromossomos
Diploidia (2n) – 2 conjuntos cromossômicos
Triploidia (3n) - ...
• Em organismos 2n, cromossomos ocorrem aos pares (homólogos)
Estruturalmente similares; mesma seqüência de genes
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GENOMA ORGANELAR
GENOMA MITOCONDRIAL:
• Extra-nuclear (eucariontes)
• DNA dupla-fita circular
• Herança materna
• Genes que codificam para RNAs e enzimas 
envolvidos no processo de fosforilação oxidativa
• Várias moléculas por mitocôndria
GENOMA DE CLOROPLASTOS:
• Extra-nuclear 
• Genes que codificam para RNAs e enzimas 
envolvidos na fotossíntese
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GENES
GENE:
• Segmento completo de DNA necessário para a 
síntese de um produto gênico funcional (RNA ou 
proteína)
• Inclui mais do que os nts que codificam a seqüência 
de aminoácidos (aa) de uma proteína ou RNA (→→→→
Região codificante):
Região promotora
Região amplificadora (enhancer), sítios de 
processamento em eucariotos
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