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 Genética Molecular

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DNA e estrutura molecular dos cromossomos
O material genético deve replicar-se, controlar o crescimento e o desenvolvimento do organismo e permitir que o organismo se adapte a mudanças no ambiente.
1865- Mendel- genes transmitem a informação genética- HEREDITARIEDADE “Genética clássica”
Papel do Material genético:
- Genotípica: Replicação, o material genético deve estocar informação genética e transmitir com precisão para a prole, de geração para geração.
- Fenotípica: Expressão gênica, o material genético deve controlar o desenvolvimento do fenótipo do organismo. Zigoto -> Adulto
- Evolutiva: Mutações, o material genético deve sofrer mudanças para produzir variações que permitem aos organismos adaptar-se a modificações no ambiente de modo que ocorra a evolução.
1868- Miescher – “Nucleína” substância rica em N e P ( Descobriu que o DNA está dentro do núcleo da célula).
Outros estudos genéticos estabeleceram uma CORRELAÇÃO entre padrões de transmissão dos genes e o comportamento dos cromossomos durante a reprodução sexual, dando fortes evidências de que os gênes geralmente estão situados em cromossomos.
Os cromossomos são compostos de PROTEÍNAS e ÁCIDOS NUCLEICOS-Desoxirribonucleico (DNA) e Ribonucleico (RNA). 
A INFORMAÇÃO GENÉTICA é ESTOCADA em ÁCIDOS NUCLEICOS e não em proteínas. Na maioria dos organismos, a informação genética é codificada na estrutura do DNA. Entretanto em alguns vírus pequenos , a informação genética é codificada no RNA.
Evidências de que o DNA é o material genético:
- Localização: Maior parte do DNA das células está situada nos cromossomos, enquanto RNA e proteínas são também abundantes no citoplasma.
- Correlação: Entre a quantidade de DNA por célula e o número de conjuntos de cromossomos por célula. Céls somáticas 2n contém duas vezes mais quant. de DNA das céls geminativas (gametas) da mesma espécie.
- Composição: DNA a mesma em todas as céluas de um organismo, enquanto RNA e proteínas é altamente variável de um tipo de célula para outra.
- Estabilidade: o DNA é mais estável qe o RNA ou as proteínas.
Estrutura dos ácidos nucleicos: DNA e RNA
São macromoléculas compostas por subunidades repetidas chamadas de NUCLEOTÍDEOS.
Cada nucleotídeo é composto por um GRUPO FOSFATO, um açúcar com cinco carbonos PENTOSE e uma BASE NITROGENADA que é rica em nitrogênio.
DNA: açúcar 2-desoxirribose (ácido desoxirribonucleico), é chamado assim pois no carbono 2’ apresenta ausência de Oxigênio.
RNA: açúcar Ribose (ácido ribonucleico)
Bases Nitrogenadas: No DNA: Adenina, Guanina, Citosina e Timina. No RNA são as mesmas só muda a Timina pela Uracila.
Purinas: Adenina e Guanina (bases com dois aneis)
Pirimidinas: Citosina, Timina e Uracila (bases com um só anel)
O RNA é MAIS REATIVO que o DNA devido o oxigênio no carbono 2’ e é diferente em relação a pentose.
1953- Watson e Crick: deduziram a estrutura da molécula de DNA.
Evidências:
- Chargaff et al.: Descobriram que a concentração de Timina era sempre igual à concentração de Adenina e a concentração de Citosina era sempre igual à de Guanina. Notando que existia alguma inter-relação fixa. Os dados também mostraram que a concentração total de pirimidinas era igual a concentração total de púricas.
- Difração de raios X: quando os raios x passam pelas fibras de moléculas purificadas, eles são desviados pelos átomos das moléculas de modo específicos, chamados padrões de difração, que dão informações sobre a organização dos componentes das moléculas. Watson e Crick usaram os dados de Franklin que indicaram que o DNA era uma estrutura bifilamentar altamente ordenada com subestruturas repetidas espaçadas a cada 0,34 nanômetro ao longo do eixo da molécula.
Conclusões de Watson e Crick:
DNA: dupla hélice
Cadeias polinucleotídicas helicoidizadas uma ao redor da outra;
A helicoidização cria sulcos (maior, menor): posiciona em forma diferente a hélice quando gira. A diferença entre o sulco maior e o menor é importante quando se examinam as interações do DNA com proteínas que regulam a expressão gênica. Algumas proteínas ligam-se ao sulco maior e outras no menor.
Rotação para a direita, com 10 pares de bases por giro;
Cada cadeia polinucleotídica consiste em uma sequência de nucleotídios ligados por uniões fosfodiester;
Adenina- Timina (duas pontes de hidrogênio) e Citosina- Guanina (três pontes de hidrogênio);
Complementares: Os dois filamentos de uma dupla hélice de DNA são complementares. (a complementariedade dos dois filamentos da dupla hélice, torna o DNA adequado para estocar e transmitir informação genética de geração a geração).
Antiparalelas: um filamento vai de 3’- 5’ e a fita complementar vai de 5’-3’. Essa polaridade oposta dos filamentos complementares de uma dupla hélice de DNA tem um papel importante em replicação, transcrição e recombinação do DNA;
Formas: A (encontrada em altas concentrações de sais, a fita gira para a direita, 11PN/ D:2,3 nm) B (baixas concentrações de sais, a fita gira para a direita, 10PN/ D:1,9 nm) e Z (gira a fita para a esquerda, 12PN/ D:1,8 nm). Em condições fisiológicas é encontrada a forma B, quando tem alguma alteração é a forma A e Z.
Interações: Ligações covalentes, Interações hidrofóbicas (é onde tem vários compostos que são impermeáveis a água entre as bases nitrogenadas), Pontes de hidrogênio (entre os pares de bases, ligação fraca), Ligação fosfodiester ( liga um nucleotídeo ao outro para formar a fita, é uma ligação forte).
Estrutura do DNA: Super hélices negativas 
Super-hélices são introduzidas em uma molécula de DNA quando um filamento ou ambos são cortados e quando os filamentos complementares de uma ponta são girados ou torcidos ao redor um do outro com a outra ponta fixa no espaço e portanto não podendo girar.
Super- helicoidização negativa (esquerda): A fita de DNA gira para a direita, com a super-helicoidização negativa gira ao contrário (para a esquerda) fazendo com que a molécula de DNA dobre, assim diminui os giros para a direita.
Cromossomo Procarioto:
São Monoplóides (apenas um conjunto de genes é estocado em um só cromossomo). O DNA forma alças com o RNA (40 a 50 alças). Na super-helicoidização o DNA faz a alça independentemente, não precisa do RNA.
Cromossomo Eucarioto:
A maioria dos eucariontes são diplóides Homo sapiens (2n-46 cromossomos), cada cromossomo contém uma molécula de DNA.
Há diferenças na compactação do DNA entre as fases do ciclo celular. 
Cromatina: Consiste primariamente em DNA e PROTEÍNAS com menos quantidades de RNA. As proteínas são de duas classes principais: Proteínas básicas (de carga positiva em pH neutro) HISTONAS e um grupo heterogênio de proteínas ácidas (carga negativa em pH neutro) NÃO-HISTONAS.
As histonas têm um importante papel estrutural na cromatina, estão presentes em quantidades equivalentes de DNA. Consiste em 5 classes: H1, H2a, H2b, H3 e H4. Estão presentes em quase todos os tipos de células. Nos espermatozóides são substituídas por protaminas.
Os cinco tipos de histonas estão presentes em proporções molares de aproximadamente: 1H1, 2H2a, 2H2b, 2H3, 2H4. Quatro desses 5 tipos estão associadas ao DNA para produzir as subunidades da cromatina NUCLEOSSOMOS.
1º Nível de condensação: A cromatina visualizada em microscopia eletrônica mostra uma série de contas elípticas unidas por um filamento. Essas contas são os nucleossomos que são envoltos por um segmento de DNA. Essa estrutura formada pelo nucleossomo (duas moléculas de cada histona: H2a, H2b, H3, H4- octâmero) e o DNA (146 pares de nucleotídeos) é resistente a nuclease e é chamado de cerne do nucleossomo. As histonas protegem o segmento de DNA no cerne do nucleossomo de clivagem por endonucleases.
A subunidade completa de cromatina consiste: no cerne do nucleossomo, no DNA ligador e nas proteínas não-histônicas associadas, todos estabilizados pela ligação de uma molécula de histona H1 com o exterior da estrutura.
A histona H1 se junta ao cerne do nucleossomo e puxa mais DNA totalizando 166 pares de nucleotídeos.
Os cromossomos metafásicos

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