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08/03/2017 1 ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS E REPLICAÇÃO DO DNA Profa. Dra. Jacqueline Braga Estrutura dos Ácidos Nucleicos 3 Biologia Molecular Retrata o estudo das células e moléculas Em particular: genoma dos organismos Conjunto de informações genéticas Codificadas em moléculas de DNA 08/03/2017 2 4 Ácidos Nucléicos Armazenadores e transmissores de informação nos seres vivos Informação traduzida em proteínas permite que a célula execute todo o trabalho necessário à sobrevivência do organismo Tipos de ácidos nucléicos Ácido desoxirribonucléico (ou DNA) e ácido ribonucléico (ou RNA) Ambos são polímeros lineares de nucleotídios conectados entre si via ligações covalentes denominadas ligações fosfodiéster 5 Ácidos Nucléicos 6 Os Nucleotídios Os nucleotídios, unidades básicas dos ácidos nucléicos, são constituídos de Uma base nitrogenada (anel heterocíclico de átomos de carbono e nitrogênio) Uma pentose (açúcar com cinco carbonos) Um grupo fosfato (molécula com um átomo de fósforo cercado por 4 oxigênios) 08/03/2017 3 7 Uracila Timina Citosina 2´desoxirribose Ribose Adenina Guanina Ácido fosfórico Componentes dos ácidos nucléicos 8 As bases nitrogenadas Os açúcares 9 Bases Nitrogenadas As bases nitrogenadas são de dois tipos: Púricas ou Purinas: Adenina (A) e Guanina (G) Pirimídicas ou Pirimidinas: Timina (T), Citosina (C) e Uracila (U) Quatro tipos diferentes de bases: No DNA: A, G, C, e T No RNA: A, G, C, e U 08/03/2017 4 10 Estrutura do DNA: cadeias antiparalelas 11 Ligação entre os Nucleotídeos Devido a esta formação a cadeia de DNA fica com uma direção determinada Em uma extremidade temos livre a hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e na outra temos livre a hidroxila do carbono-3 da última pentose Isto determina que o crescimento do DNA se faça na direção de 5' para 3' 08/03/2017 5 Os Cromossomos Contém os genes Formado por DNA e proteínas (HISTONAS) Replicação do DNA Replicação do DNA Processo de auto- duplicação do material genético mantendo assim o padrão de herança ao longo das gerações. 08/03/2017 6 Ciclo Celular e a Replicação do DNA O processo de replicação inicia-se na fase S Ocorre uma sinalização celular que desencadeia o processo de replicação em regiões de iniciação : -região oriC, rica em AT, nos procariotos -região consenso em eucariotos. A replicação do DNA é semi-conservativa Na primeira geração cada molécula filha possui um fita parental e uma fita recém-sintetizada. A replicação é bidirecional 08/03/2017 7 A replicação é vista como “forquilha ou bolha” flanqueada por DNA não replicado A replicação do cromossomo circular (Procariotos) Réplicon é o local aonde está ocorrendo a replicação. A velocidade da forquilha de replicação bacteriana é 50.000pb/min. O genoma eucariótico constitui vários replicons A velocidade da forquilha de replicação eucariótica é 2.000pb/min Os réplicons eucarióticos são iniciados em tempos diferentes Fase S demora ~ 6hrs em uma célula somática 08/03/2017 8 DNA Polimerases: as enzimas que sintetizam DNA A síntese de DNA ocorre pela adição de nucleotídeos à extremidade 3´OH da cadeia em crescimento. Sentido da síntese sempre é 5’ 3’ A replicação é um processo extremamente fiel. As DNA-polimerases têm atividade revisora As DNA-polimerases sempre requerem um iniciador previamente pareado ao molde que será copiado A síntese do DNA é semi-descontínua e requer um iniciador (primer) de RNA Fita contínua Fita descontínua Síntese da Fita descontínua Síntese da Fita Contínua 08/03/2017 9 A síntese das fitas contínua e descontínua A síntese das fitas contínua e descontínua é independente Etapas da Replicação do DNA 1. ETAPA DE INICIAÇÃO (controle da replicação) • Reconhecimento das origens de replicação por um complexo protéico • Abertura localizada da dupla cadeia de DNA pela DNA helicase • Síntese do primer (Primase) 2. ETAPA DE ELONGAÇÃO • Síntese contínua na fita líder • Síntese descontínua na fita atrasada 3. ETAPA DE TERMINAÇÃO • Reconhecimento de sequências, sobre as quais se fixam proteínas, bloqueando o movimento de progressão da forquilha de replicação 08/03/2017 10 Proteínas que participam da replicação do DNA procariótico Proteína Função D naB (helicase) D esenrola o D N A SSB M antém as fitas de DN A separadas D N A girase (topoisomerase II) A livia a tensão causada pela desnaturação do D N A D naG (prim ase) Sintetiza o primer de RN A D N A polimerase III E nzima replicativa D N A polim erase I Rem ove os primers e preenche seus espaços D N A ligase Liga os fragmentos de DN A (fragm entos de O kazaki) REPLICAÇÃO DO DNA EUCARIÓTICO • Semelhante à replicação procariótica • Múltiplas origens de replicação • 5 classes de DNA polimerases DNA polimerase Alfa DNA polimerase Gama DNA polimerase Beta DNA polimerase Etta DNA polimerase Sigma Atividade de primase Elonga fita líder Elonga fita secundária Excisão de primers e correção Replica o DNA mitocondrial Proteínas que participam da replicação do DNA 08/03/2017 11 Mecanismo de replicação do DNA Fragmentos de Okazaki ocorrem na fita descontínua A DNA polimerase III é responsável pela síntese da maior parte do DNA A DNA polimerase I remove os primers de RNA e preenche as lacunas A DNA ligase sela as quebras Proteínas que participam da replicação do DNA Atividade revisora 3’ 5’ garante a fidelidade da replicação 08/03/2017 12 DNA polimerase III = atividade 3’- 5’ exonuclease Evita mutações deletérias, muitas vezes letais. Cada nucleotídeo adicionado incorretamente é excisado e substituído pelo correto. Exonuclease = cliva o DNA somente na extremidade Excisão do primer de RNA pela DNA Pol I, e substituição por DNA Ação da Girase (Topoisomerase) 08/03/2017 13 A DNA ligase une os fragmentos de Okazaki Replicação nos Telômeros As extremidades dos cromossomas são estabilizadas pelos telómeros, requerendo uma transcriptase reversa (TELOMERASE) para a sua replicação A Era Pós-Genômica Obrigada!
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