Aula 02 ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS E EXPRESSÃO GÊNICA

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ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS E EXPRESSÃO GÊNICA
ADRIELLE ZAGMIGNAN
Aula 02
UNIVERSIDADE DO MARANHÃO
COORDENADORIA GERAL DA SAÚDE
COORDENADORIA DO CURSO DE NUTRIÇÃO
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos DNA e RNA
Os ácidos nucleicos são assim chamados por seu caráter ácido, e por terem sido originalmente descobertos no núcleo das células.
A partir da década de 1940, os ácidos nucleicos passaram a ser intensivamente estudados, pois se descobriu que eles formam os genes responsáveis pela herança biológica.
Um gene é uma parte de uma determinada molécula de DNA, que serve como molde para fazer uma molécula de RNA funcionalmente importante.
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos DNA e RNA
JÁ PAROU PARA PENSAR QUAIS AS FUNÇÕES DOS GENES?
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos DNA e RNA
Controlam a hereditariedade de pai para filho.
Controlam o funcionamento celular ao determinar que substâncias serão sintetizadas pelas células – quais estruturas, quais enzimas, quais substâncias químicas.
Funções dos genes
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos DNA e RNA
Gene (DNA)
 Esquema geral do controle genético
Formação de RNA
Formação de proteína
Estrutura da célula
Enzimas da célula
Funcionamento da célula
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Estrutura dos Ácidos Nucleícos
Formados por monômeros de nucleotídeos
Nucleotídeos
Açúcar: desoxirribose ou ribose
Grupo fosfato (Ácido fosfórico)
Bases Nitrogenadas
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Estrutura dos Ácidos Nucleícos
 Representação do nucleotídeo
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Estrutura dos Ácidos Nucleícos
 Há dois tipos de ácidos nucleicos:
Ácido desoxirribonucleico conhecido como DNA
Ácido ribonucleico conhecido como RNA.
Essas substâncias apresentam, respectivamente, os açucares, desoxirribose e ribose em suas moléculas.
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
Diferentemente dos resíduos de açúcar e fosfato, as bases nitrogenadas de uma molécula de ácido nucleico variam. 
A sequência de bases identifica o ácido nucleico e determina sua função.
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
Quatro tipos de bases nitrogenadas são comumente encontradas no DNA
ADENINA (A)
CITOSINA (C)
GUANINA (G)
TIMINA (T)
O RNA também apresenta quatro tipo de bases nitrogenadas
ADENINA (A)
CITOSINA (C)
GUANINA (G)
URACILA (U)
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
As bases nitrogenadas são classificadas em pirimídicas e púricas .
As bases nitrogenadas são constituídas por anéis heterocíclicos de carbono (C) e por átomos de nitrogênio (N).
Púricas: Possuem dois anéis interligados – Adenina e Guanina;
Pirimídicas: Possuem um anel simples – Citosina, Timina e Uracila.
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
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DNA - A Dupla Hélice
As fitas complementares de DNA unem-se através de pontes de hidrogênio e se torcem para formar a dupla-hélice.
0,34 nm de distância de cada par de base
10 pares de bases por giro
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
DNA - A Dupla Hélice
A adenina emparelha-se e forma ponte de hidrogênio com timina; a guanina emparelha-se e forma ponte de hidrogênio com citosina.
ADENINA (A)
CITOSINA (C)
GUANINA (G)
TIMINA (T)
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A Dupla Hélice
Cerne Hidrofóbico: contribui para a estabilidade molecular.
Arcabouço 
Açúcar-fosfato
Sulcos:
São importantes para interações DNA-Proteínas
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
DNA - A Dupla Hélice
Como as ligações fosfodiéster conectam os carbonos 3’ e 5’ de resíduos de açúcar sucessivos, as duas extremidades de uma fita simples de DNA são diferentes.
A extremidade 5’ apresenta um resíduo de açúcar no qual o carbono 5’ não está conectado a outro resíduo de açúcar.
A extremidade 3’ apresenta um resíduo de açúcar cujo carbono 3’ não está envolvido em uma ligação fosfodiéster.
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
DNA - A Dupla Hélice
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
RNA
A adenina emparelha-se e forma ponte de hidrogênio com uracila; a guanina emparelha-se e forma ponte de hidrogênio com citosina.
ADENINA (A)
CITOSINA (C)
GUANINA (G)
URACILA (U)
Moléculas de RNA são geralmente formadas por cadeia única, que se enrola sobre si mesma. Alguns vírus, no entanto, possuem RNA de dupla-cadeia. 
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Estrutura dos Ácidos Nucleicos
RNA
O RNA tem origem a partir da molécula de DNA. 
O RNA, ou ácido ribonucleico, é uma molécula em cadeia simples, apresentando uma estrutura primária semelhante à do DNA. 
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Diferenças entre DNA e RNA
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Tipos de RNA
Os RNA, existem na célula como produto direto de genes e pertencem a 3 classes distintas:
mRNA (Mensageiro) – 1 a 5 % do RNA total
rRNA (Ribossômico) – 75 % do RNA total
tRNA (Transportador) – 10 a 15 % do total
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Tipos de RNA
 O RNA mensageiro (mRNA), o qual alberga informação que posteriormente será traduzida numa proteína; 
O RNA ribossomal (rRNA), componente principal do ribossoma;
O RNA transportador (tRNA), que funciona como uma molécula transportadora de aminoácidos no decorrer do processo de tradução.
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Citoplasma
Transcrição
Núcleo
Translação
Proteína
Ribossoma
(Complexo rRNA/Proteína)
Tipos de RNA
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Replicação do DNA - Teorias
O modelo estrutural do DNA proposto por Watson e Crick explica a duplicação dos genes: as duas cadeias do DNA se separam e cada uma delas orienta a fabricação de uma metade complementar.
O experimento dos pesquisadores Meselson e Stahl confirmou que a duplicação do DNA é semiconservativa, isto é, que metade da molécula original se conserva íntegra em cada uma das duas moléculas-filhas.
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Replicação semi-conservativa
Durante a replicação do DNA as duas fitas velhas ou mães servem de molde para cada fita nova.
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Replicação do DNA 
No processo de replicação do DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases se rompem e as duas cadeias começam a se separar. À medida que as bases vão sendo expostas, nucleotídeos que vagam pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre respeitando a especificidade de emparelhamento:
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DNA polimerase
Enzimas que catalisa a reação de síntese do DNA
Adiciona nucleotídeos tri-fosfato à extremidades 3’OH livre
Alongamento da cadeia de DNA sempre é feito na direção 5’>3’ (endonuclease 5’>3’)
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Replicação do DNA - Polimerase
DNA Polimerase III
Sentido 5’ → 3’
Nucleotídeos 3P são adicionados
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Replicação do DNA - Teorias
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Forquilha de replicação
Fita líder (leading strand) 5’  3’
Fita retardada (lagging strand) 3’  5’
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Forquilha de Replicação
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Desenovelamento do DNA
Retirada das histonas
Proteínas de ligação a fita simples (SSBPs)
DNA helicase
Quebra pontes de H
DNA topoisomerases
Tiram a tensão
DNA polimerase
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TRANSCRIÇÃO
Processo pelo qual uma molécula de RNA é produzida usando como molde o DNA.
A síntese de RNA (mensageiro, por exemplo) se inicia com a separação das duas fitas de DNA. Apenas uma das fitas do DNA serve de molde para a produção da molécula de RNAm. A outra fita não é transcrita. Essa é uma das diferenças entre a duplicação do DNA e a produção do RNA.
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DNA
Transcrição
DNA
RNA
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TRANSCRIÇÃO – Síntese do RNA
Durante a síntese do RNA, os dois filamentos da molécula de DNA se separam temporariamente; um desses filamentos é, então, usado como molde para síntese da molécula de RNA;
As trincas do código no DNA causam a formação de trincas complementares do código (chamadas códons) de RNA;
Esses códons, controlam a sequência dos aminoácidos da proteína que será sintetizada no citoplasmas.
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TRANSCRIÇÃO – Síntese de RNA
O RNA é complementar a fita molde do DNA, apresentando a mesma orientação 5’ 3’ e a mesma sequencia de bases, exceto que U substituio T da fita de DNA oposta que serviu como molde;
A fita de DNA que não serviu como molde é chamada de fita senso;
A fita de DNA que serviu como molde para transcrição é chamada de fita antissenso;
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TRANSCRIÇÃO
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TRADUÇÃO – Síntese de proteína
RNAm (mensageiro) leva a informação da sequência proteica a ser formada do núcleo para o citoplasma, onde ocorre a tradução. 
Ele contém uma sequência de trincas correspondente a uma das fitas do DNA. 
Cada trinca (três nucleotídeos) no RNAm é denominada códon e corresponde a um aminoácido na proteína que irá se formar.
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TRADUÇÃO – Síntese de proteína
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TRADUÇÃO – Síntese de proteína
Quando o RNAm chega ao citoplasma ele se associa ao ribossomo. Após essa associação os RNAt levam os aminoácidos, que serão ligados, formando assim a proteína.
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TRADUÇÃO – Síntese de proteína
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A U G U U U C U U G A C C C C U G A
U A C
A A A
 Quando o RNAm chega ao citoplasma, ele se associa ao ribossomo.
 Nessa organela existem 2 espaços onde entram os RNAt com aminoácidos específicos.
 Somente os RNAt que têm sequência do anti-códon complementar à sequência do códon entram no ribossomo.
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A U G U U U C U U G A C C C C U G A
U A C
A A A
 Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos.
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A U G U U U C U U G A C C C C U G A
U A C
A A A
 O RNAt “vazio” volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido.
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A U G U U U C U U G A C C C C U G A
U A C
A A A
G A A
 O ribossomo agora se desloca uma distância de 1 códon.
 o espaço vazio é preenchido por um outro RNAt com sequência do anti-códon complementar à sequência do códon.
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A U G U U U C U U G A C C C C U G A
U A C
A A A
G A A
 Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos.
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A U G U U U C U U G A C C C C U G A
U A C
A A A
G A A
 O RNAt “vazio” volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido.
 e assim o ribossomo vai se deslocando ao longo do RNAm e os aminoácidos são ligados.
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A U G U U U C U U G A C C C C U G A
G G G
Códon de terminação
 Quando o ribossomo passa por um códon de terminação nenhum RNAt entra no ribossomo, porque na célula não existem RNAt com sequências complementares aos códons de terminação.
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A U G U U U C U U G A C C C C U G A
G G G
 Então o ribossomo se solta do RNAm, a proteína recém formada é liberada e o RNAm é degradado.
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Tradução:
Molécula de mRNA
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Met
Ala
5’ 
3’
Direção do avanço do ribossomo
Ribossomo
Proteína
tRNA
aa livre
codon
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A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Met
Ala
5’ 
3’
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A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Met
Ala
Cys
5’ 
3’
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A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Met
Ala
Cys
Asp
5’ 
3’
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A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Met
Ala
Cys
Asp
Glu
5’ 
3’
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A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Met
Ala
Cys
Asp
Glu
Phe
5’ 
3’
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A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Met
Ala
Cys
Asp
Glu
Phe
Gly
5’ 
3’
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A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
Met
Ala
Cys
Asp
Glu
Phe
Gly
His
5’ 
3’
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 A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A A A A
Ala Cys Asp Glu Phe
Met Gly
His
Ile
Lys
 Leu
 Met
 Asn
 Pro
 Gln
5’ 
3’
STOP
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DESSA FORMA....
A informação genética, armazenada nos cromossomos, é transferida às células filhas através da replicação do DNA, é expressa através da transcrição em RNAm e tradução subsequente em cadeias polipeptídicas.
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