Introdução e DNA

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03/03/2010
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Fabio MesquitaFabio Mesquita
O DNA e a O DNA e a O DNA e a O DNA e a EstruturaEstruturaEstruturaEstrutura Molecular Molecular Molecular Molecular 
dos dos dos dos CromossomosCromossomosCromossomosCromossomos
O DNA e a O DNA e a O DNA e a O DNA e a EstruturaEstruturaEstruturaEstrutura Molecular Molecular Molecular Molecular 
dos dos dos dos CromossomosCromossomosCromossomosCromossomos
HISTÓRICO:HISTÓRICO:
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DESCOBERTA DO DNA (1869)
(Johann Friedrich Mischer)
Substância ácida isolada das células (Pus) � NucleNucleNucleNucleínananana
HISTÓRICO:HISTÓRICO:
COMPONENTES DO DNA (~1920)
(Phoebus Lavene)
HISTÓRICO:HISTÓRICO:
….constituído por uma base nitrogenada, pentose e fosfato � NucleotNucleotNucleotNucleotídeodeodeodeo
DNA era uma molécula relativamente pequena, com uma estrutura longitudinal...
Todas as bases nitrogenadas ocorriam em igual freqüencia � ????
Conclusão:
Estrutura muito simples !
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“Princípio Transformante” (1928) – Frederick Griffith
OBS.: Também tratou com protease (pepsina)
HISTÓRICO:HISTÓRICO:
DNA ainda não era aceito como material genético
“Princípio Transformante” = DNA - Avery, MacLeod e McCarthy (1944)
(Modelo: pneumococcus � Enzimas específicas: DNase)
“Regra de Chargaff” (1949)
HISTÓRICO:HISTÓRICO:
(Erwin Chargaff )
� Timo de Bezerros, Baço de Carneiros, Fermento e Bacilo da Tuberculose
� Adenina = Timina / Citosina = Guanina (“Regra de Chargaff”) (“Qualquer espécie....”)
� IMPORTÂNCIA: Refutou a hipótese tetranucleotídica (Lavene) Estrutura
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HISTÓRICO:HISTÓRICO:
“Experimento do Liquidificador” - Hershey e Chase (1952)
Corroboração do DNA como sendo o responsável pela transmissão da informação genética
HISTÓRICO:HISTÓRICO:
Rosalind Franklin e Maurice Wilkings – Difração de Raio-X (1952)
DNA (cristalizado) – Estrutura bifilamentar altamente oradenada com subestruturas 
repetidas espaçadas em 0,34 nm ao longo do eixo da molécula
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HISTÓRICO:HISTÓRICO:
James Watson e Francis Crick – Dupla hélice (1953)
HISTÓRICO:HISTÓRICO:
James Watson e Francis Crick – Dupla hélice (1953)
“A dupla hélice é realmente uma molécula extraordinária. O homem moderno tem talvez
50 mil anos, a civilização existe há apenas 10 mil anos. Mas, o DNA e o RNA existem há
pelo menos vários bilhões de anos. Durante todo esse tempo a dupla-hélice esteve por aí
ativa. No entanto, somos as primeiras criaturas na face da Terra a nos tornarmos
conscientes da sua existência”
Francis Crick
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Estrutura do DNA
Estrutura do DNA
Nucleotídeos
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Estrutura do DNA
Estrutura do DNA
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Estrutura do DNA
Estrutura do DNA
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Estrutura do DNA
Estrutura Química
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Estrutura do DNA
Estrutura Química
Estrutura do DNA
Estrutura Química
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Estrutura do DNA
Unidade 
Estrutura do DNA
Ligação Fosfodiéster
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Estrutura do DNA
Ligação Fosfodiéster
Estrutura do DNA
Pontes de Hidrogênio
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Estrutura do DNA
Pontes de Hidrogênio
Estrutura do DNA
Estrutura primária : Seqüência dos Nucleotídeos
Estrutura secundária : Dupla-hélice
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Estrutura do DNA
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Estrutura do DNA
Plasticidade da Dupla-hélice
É a forma mais comum de DNA
A hélice é dextrógira
Inclinação dos pares de bases em relação ao 
plano perpendicular ao eixo: 1o
Progressão por par de bases: 3.4 Å
Vista 
transversal
Os oxigênios 
dos anéis de 
desoxirribose 
estão em 
vermelho 
O par de 
bases mais 
próximo está 
em branco
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A hélice é dextrógira
Inclinação dos pares de bases em relação ao plano 
perpendicular ao eixo: 19o
Progressão por par de bases: 2.3 Å
Ocorrência: formas bifilamentares do RNA e nos híbridos 
DNA-RNA
Vista transversal No DNA-A o C3 da 
desoxirribose está 
fora do plano
No DNA-B o C2 
está fora do plano 
A hélice é sinistrógira
Progressão por par de bases: 3.8 Å
A forma B se transforma em Z quando as bases 
sofrem uma rotação de 180o
Vista 
transversal
Os oxigênios 
dos anéis de 
desoxirribose 
estão em 
vermelho 
O par de 
bases mais 
próximo está 
em branco
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Onde nós estamos ????
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Super-helicoidização
Estrutura Cromossômica
Procariotos: Haplóide
Eucariotos: Diplóide
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Estrutura Cromossômica
Estrutura Cromossômica
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Estrutura Cromossômica
Estrutura Cromossômica
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Nucleossomo Cromatina Cromossomo
“Modelo Uninêmico”
Estrutura Cromossômica
Existem 3 níveis de condensação do DNA:
Nucleossomo
Histona H1
Intervalo de 200 
pares de base
DNA Proteína não-
histona
(85mm – 0,5µm)
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Como a informação é 
transmitida????
(MITOSE)
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REPLICAÇÃO DO DNA
3000 Nucleotídeos / minuto 30000 Nucleotídeos / minuto
Taxa de Erro: 1 em 1 bilhão de nucleotídeos incorporados
Replicação do DNA
Processo semi-conservativo
Proposto: Watson / Crick
Demonstrado : Meselson / Stahl (1958) – N14 e N15 (transferência de densidade)
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Replicação do DNA
Ocorre em 3 etapas:
1) Iniciação (Início da cadeia)
2) Extensão (Alongamento da cadeia)
3) Término da cadeia
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Replicação do DNA
1) Iniciação:
Eucariontes – vários réplicons
Procariontes – um réplicon
E.Coli = OriC
Processo Bidirecional
(Geralmente)
Replicação do DNA
1) Iniciação:
DNA polimerase 
- 5’-trifostato (nucleotídeos)
(dATP, dTTP, dGTP, dCTP)
- Íons Mg+2
- DNA pré-existente
(Molde / primer – fornecer 3’-OH)
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Replicação do DNA
2) Extensão: Sentido 5’-3’
DNA polimerase I
- Polimerase 5’-3’
- Exonuclease 5’-3’
- Exonuclease 3’-5’
Replicação do DNA
2) Extensão: DNA polimerase I e III (“Proofreading”)
DNA polimerase II
- Polimerase 5’-3’
- Polimerase 3’-5’
DNA polimerase III
- Polimerase 5’-3’
- Exonuclease 3’-5’
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Replicação do DNA
2) Extensão: DNA polimerase
DNA polimerase I
DNA polimerase II
DNA polimerase III
DNA polimerase α
DNA polimerase ε
DNA polimerase β, γ, δ
EucariotosProcariotos
Replicação do DNA
2) Extensão: Síntese Contínua X Síntese Descontínua (vídeo)
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Replicação do DNA
3) Término:
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Replicação do DNA
Eucariontes (Aspectos Únicos):
1) Primers RNA e Fragmentos de Okasaki mais curtos
2) Síntese do DNA ocorre somente em um trecho do ciclo celular
e não continumente como nos procariontes
3) Cromossomos eucarióticos têm múltiplas origens de replicação
4) Em procariotos a mesma enzima atua nas duas fitas ao mesmo
tempo, enquanto que em eucariotos são duas separadas
Replicação do DNA
Telomerase – Evita o encurtamento dos cromossomos (telômeros)