GENÉTICA MOLECULAR REMODELADA 1

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GENÉTICA - HISTÓRICO
Meados do Século XIX: Evolução, Seleção Natural, Herança Ínfima e Herança Nuclear. 
1858 - A origem das genéticas encontra-se na revelação das teorias da evolução. Em 1858 a origem da espécie e a variabilidade da espécie foi desenvolvida após o trabalho de pesquisa de Charles Darwin e de Robert Wallace.
1865 - Gregor Mendel - Herança Ínfima (“Partículas de Mendel”).
1866 - Ernst Haeckel (Alemão) -  Os “materiais” da Herança estão no núcleo.
1871 - Friedrich Miescher (Davos / Suíça) -  O Material no núcleo era um ácido nucléico.
Início do século XX: Os Princípios Mendelianos são estendidos e a Teoria de Herança Cromossômica se solidifica.
1900 – Carl Correns, Hugo de Vries, Erich von Tschermak-Seysenegg – “Redescobem” trabalho de Mendel; A idade da genética começa.
1902 - Walter Sutton e Theodor Boveri - Teoria da Herança Cromossômica; O material da herança reside nos cromossomos.
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Genética - HISTÓRICO
1905-1923 – Ligação Gênica (“Linkage”); Relação entre o número de cromossomas e a Herança (Descobre-se Síndromes Humanas);
Genes Letais; Herança Materna (Ou Mitocondrial).
1908 - Princípio Hardy e Weinberg – Estuda as variações gênicas e genotípicas na população - Equilíbrio genético.
1909 - Nilsson-Ehle - Teoria de traços quantitativos e da genética quantitativa.
Meados do século XX: O DNA é o material de vida; a superioridade da teoria da evolução Darwiniana através da seleção natural é confirmada (Surge o NeoDarwinismo).
1928 - Griffith - experiências da Transformação.
1944 - Avery, MacLeod, McCarty - prova Definitiva que o DNA é o material genético.
1953 - Watson e Crick - a estrutura do DNA é definida
1954-1961- O código do DNA é determinado; A Transcrição é descrita; A Réplica é descrita; A Tradução é descrita; Óperons é descoberto.
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Genética - HISTÓRICO
1932-1953- Fisher e Dobzhansky - A Síntese Moderna é formulada
Teoria evolucionária Darwiniano das Relações e genética Mendeliana.
Meados do Século e o Início do século XXI: A Idade da Genética Molecular; Filogenetica; A Idade da Informação; A Emergência da Ciência da Genómica
1969 - ARPANET - A Internet é criada (Mas limita-se a empresas)
1970 - Arber e Smith - a Primeira enzima da Restrição, II Traseiro, é isolada.
1970 - Baltimore e Temin - Descoberta do transcriptase reversa.
1972 - Icebergue - a Primeira molécula do DNA recombinante é construída.
1973 - Boyer e Cohen - Primeira pilha de recombinação funcional de Escherichia coli produzida
1977 - Sanger e Gilbert - O DNA que arranja em sequência técnicas é descrito.
1977 - Sharp e Roberts - Íntrons são descobertos.
1980 - Grupo de Sanger - o Primeiro genoma é arranjado em sequência, o bacteriófago ΦX174 de Escherichia coli.
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Genética - HISTÓRICO
1983 - Mullis - a técnica do PCR é descoberta.
1986 - Capa, Smith, Hunkapiller e Hunkapiller - o Primeiro automatizou o sequenciamento do ADN.
1990 - O Governo dos E.U. – Lança o Projeto de Genoma Humano.
1995 - Celera – Descobre-se o Primeiro genoma bacteriano é sequenciado (gripe do Hemophilus influenzae).
1996 – Surge o Consórcio do Genoma do Fermento (Saccharomyces cevisiae) e descobre-se a sequência da primeira célula eucariótica. 
2000 - Iniciativa do Genoma de Arabidopsis - o Primeiro genoma de florescência da planta (thaliana de Arabidopsis) é arranjado em sequência.
2001 - A sequência do genoma humano é publicada.
Depois...
Clonagem
Transgênicos
OGMs
DNA finger print
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Genética Molecular: o que vamos estudar?
Ácidos nucleicos: o que são e quais os tipos?
Constituição dos ácidos nucleicos.
Para que servem os genes?
Produção de Proteínas.
Manipulação do material genético.
engenharia genética
clonagem molecular
transgênicos
terapia gênica
paternidade: técnica de eletroforese
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Genética Molecular
Histórico
Hoje esta amplamente divulgado que as informações genéticas estão contidas nos cromossomos, estruturas constituídas por moléculas de DNA e proteínas.
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Genética Molecular
Histórico
Hoje esta amplamente divulgado que as informações genéticas estão contidas nos cromossomos, estruturas constituídas por moléculas de DNA e proteínas.
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Genética Molecular
Histórico
Em meados de 1900, quando os trabalhos de Mendel passaram a ser reconhecidos pela comunidade científica, algumas perguntas ainda precisavam ser respondidas: 
Onde ficavam os “fatores” de Mendel”?
Qual é a natureza química dos “fatores” da hereditariedade? 
Mendel não havia estudado a questão da hereditariedade do ponto de vista químico. Daí em diante, a comunidade científica passa a buscar as respostas que Mendel não deixou.
Em 1910 confirmou-se que a informação genética estava contida nos cromossomos. Restava a dúvida: a informação esta no DNA ou nas proteínas?
Em 1944, Oswald Avery, Colin Macleod e Maclyn McCarty, demonstraram que a informação estava contida no ácido desoxirribonucleico (DNA) 
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Histórico
Em 1944, Oswald Avery, Colin Macleod e Maclyn McCarty, demonstraram que a informação hereditária estava contida no ácido desoxirribonucleico (DNA) 
Genética Molecular
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Genética Molecular
Histórico
- Com as novas descobertas acerca do papel central do DNA na questão da hereditariedade, os cientistas começaram a buscar informações sobre a estrutura dessa molécula.
- Em 1953, James Watson e Francis Crick propuseram um modelo para a estrutura do DNA que é utilizado até hoje.
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Genética Molecular
Histórico
Com as novas descobertas acerca do papel central do DNA na questão da hereditariedade, os cientistas começaram a buscar informações sobre a estrutura dessa molécula.
Em 1953, James Watson e Francis Crick propuseram um modelo para a estrutura do DNA que é utilizado até hoje.
Watson e Crick não “inventaram “ a estrutura da molécula de DNA de forma aleatória. Eles possuíam informações prévias que os auxiliaram durante as suas pesquisas.
Uma das informações era sobre a estrutura química dos ácidos nucleicos, já conhecida na época: 
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1953: Watson and Crick
Estrutura do DNA 
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Genética Molecular
Histórico
Watson e Crick não “inventaram “ a estrutura da molécula de DNA de forma aleatória. Eles possuíam informações prévias que os auxiliaram durante as suas pesquisas.
Uma das informações era sobre a estrutura química dos ácidos nucleicos, já conhecida na época: 
Bases púricas
Bases pirimídicas
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Genética Molecular
Histórico
Watson e Crick não “inventaram “ a estrutura da molécula de DNA de forma aleatória. Eles possuíam informações prévias que os auxiliaram durante as suas pesquisas.
Uma das informações era sobre a estrutura química dos ácidos nucleicos, já conhecida na época.
Observe que os nucleotídeos podem diferir quanto à base nitrogenada
As bases nitrogenadas de um nucleotídeo podem ser: 
Adenina
Timina
Citosina
Guanina
Uracila (não representada)
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Genética Molecular
Histórico
Além de diferir quanto às bases nitrogenadas, os nucleotídeos também podem ser diferentes quanto à presença do átomo de oxigênio no carbono 2 da pentose. Essa diferença caracteriza os 2 tipos de ácidos nucleicos conhecidos: 
Constitui Ácido desoxirribonucleico (DNA)
Importante: no DNA não existe a base Uracila. Em seu lugar existe a base Timina.
Constitui Ácido Ribonucleico (RNA)
Importante: no RNA não existe a base Timina. Em seu lugar existe a base Uracila.
Compare as pentoses quanto à presença do átomo de oxigênio ligado ao carbono 2.
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Genética Molecular
Histórico
Watson e Crick dispunham, além do conhecimento sobre os nucleotídeos, dos dados referentes às pesquisas de Erwin Chargaff, pesquisador que três anos antes (em 1950) havia postulado que em qualquer ser vivo considerado, a quantidade de Adenina é igual a de Timina, bem como a de Citosina igual a de Guanina.
De posse desse conhecimento, Watson e Crick criaram o modelo da molécula de DNA.
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GenéticaMolecular
Histórico
Modelo de Watson e Crick: molécula de DNA em dupla-hélice (duas fitas complementares)
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Genética Molecular
Histórico
Modelo de Watson e Crick: as bases nitrogenadas estão ligadas por pontes de hidrogênio.
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Genética Molecular
Histórico
Modelo de Watson e Crick: as bases nitrogenadas estão ligadas por pontes de hidrogênio.
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Genética Molecular
Histórico
Modelo de Watson e Crick: a orientação das fitas é antiparalela
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Genética Molecular
Histórico
Modelo de Watson e Crick: a orientação das fitas é antiparalela
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Genética Molecular
Histórico
Modelo de Watson e Crick: a orientação das fitas é antiparalela
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Genética Molecular
Replicação do DNA
Qual a importância da duplicação do DNA?
Do que depende o processo de duplicação (ou replicação) do material genético?
	- enzimas: a principal é a DNA-polimerase
	- rompimento das pontes de H
	- afastamento das cadeias (ou fitas) complementares
	- produção de novas fitas de DNA usando nucleotídeos livres e as fitas 	 preexistentes como moldes
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Genética Molecular
Replicação do DNA
Qual a importância da duplicação do DNA?
Do que depende o processo de duplicação (ou replicação) do material genético?
	- enzimas: a principal é a DNA-polimerase
	- rompimento das pontes de H
	- afastamento das cadeias (ou fitas) complementares
	- produção de novas fitas de DNA usando nucleotídeos livres e as fitas 	 preexistentes como moldes
A DNA polimerase também atua na correção de eventuais erros de pareamento.
Durante a replicação do material genético, a DNA-polimerase coleta nucleotídeos livres, unindo-os uns aos outros para formar as novas fitas. Durante a formação da nova fita, o pareamento correto das bases é mantido. 
A energia liberada na quebra do trifosfato é utilizada pela DNA- polimerase
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Replicação do DNA
Qual a importância da duplicação do DNA?
Do que depende o processo de duplicação (ou replicação) do material genético?
	- enzimas: a principal é a DNA-polimerase
	- Desenrolamento da molécula (DNA-girase)
	- Quebra das pontes de H afastamento das cadeias (DNA-hrlicase)
	- produção de novas fitas de DNA usando nucleotídeos livres e as fitas 	 preexistentes como moldes
Genética Molecular
Princípio de Matthew Meselson e Franklin Stahl (1958): 
Replicação Semiconservativa do DNA
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Replicação do DNA
Duplicação Semiconservativa: experimento de Meselson e Stahl
Genética Molecular
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Replicação do DNA
A duplicação do DNA tem início em vários pontos da molécula.
Genética Molecular
Forquilhas de replicação
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A primase se liga ao DNA e sintetiza um primer de RNA.
Replicação do DNA
A DNA-polimerase só adiciona um novo nucleotídeo na cadeia depois de “verificar” se o pareamento anterior esta correto. Do contrário, realiza a correção e, posteriormente, adiciona o novo nucleotídeo.
Genética Molecular
Quando o primer esta completo, a DNA polimerase se liga e sintetiza o novo DNA
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Replicação do DNA
Cadeia Leading (líder) e cadeia Lagging (retardada). Consequência da orientação antiparalela das fitas do DNA.
Genética Molecular
http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0
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Expressão gênica
O termo expressão gênica refere-se aos eventos que levam à manifestação da informação contida no material genético (DNA). Normalmente, essa manifestação se dá por meio das proteínas, macromoléculas que realizam as mais diversas funções no interior das células, desde estruturais até metabólicas.
O processo da expressão de um gene envolve basicamente duas etapas:
Transcrição gênica
Tradução gênica
Genética Molecular
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Transcrição Gênica
Trata-se de um mecanismo em que a informação codificada em uma sequência de bases do DNA é convertida em uma sequência de bases de RNA.
 Em células eucariontes, a transcrição ocorre no núcleo.
Genética Molecular
O porquê da transcrição?
A informação contida no DNA precisa ser convertida para uma “linguagem gênica” capaz de ser “lida” pelos ribossomos citoplasmáticos, organelas que efetivamente produzem as cadeias polipeptídicas (proteínas). Tal “linguagem” é representada pela molécula de RNA.
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Transcrição Gênica
O processo de transcrição não ocorre em qualquer ponto do DNA. Somente algumas regiões dessa molécula (frequentemente os loci gênicos) é que sofrem a transcrição.
Genética Molecular
Região Promotora
Região de término da Transcrição
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http://www.youtube.com/watch?v=fynGKohVYHw
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Transcrição Gênica
A partir de sua formação, a molécula de RNA pode ter 3 funções distintas:
RNA ribossômico (RNAr): juntamente com algumas proteínas constitui os ribossomos, grânulos citoplasmáticos onde se dá efetivamente a síntese proteica.
Genética Molecular
A produção de RNAr resulta da transcrição de uma região do DNA que não constitui um gene. Trata-se de uma região com uma sequência específica de bases nitrogenadas.
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Transcrição Gênica
A partir de sua formação, a molécula de RNA pode ter 3 funções distintas:
RNA ribossômico (RNAr): juntamente com algumas proteínas constitui os ribossomos, grânulos citoplasmáticos onde se dá efetivamente a síntese proteica.
RNA mensageiro (RNAm): ácido nucleico de fita simples com a informação genética (decodificada a partir da fita ativa do DNA) para a produção de uma proteína específica. Na informação contida no RNAm esta a sequência com que os aminoácidos devem ser encadeados durante a síntese proteica. Essa sequência aparece na forma de trincas (sequência de 3 bases nitrogenadas) chamadas códons. 
Genética Molecular
Cada códon corresponde à sequência codificante de um aminoácido específico.
A produção de RNAm resulta da transcrição de uma região do DNA que constitui um gene. 
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Transcrição Gênica
A partir de sua formação, a molécula de RNA pode ter 3 funções distintas:
RNA ribossômico (RNAr): juntamente com algumas proteínas constitui os ribossomos, grânulos citoplasmáticos onde se dá efetivamente a síntese proteica.
RNA mensageiro (RNAm): ácido nucleico de fita simples com a informação genética (decodificada a partir da fita ativa do DNA) para a produção de uma proteína específica. Na informação contida no RNAm esta a sequência com que os aminoácidos devem ser encadeados durante a síntese proteica. Essa sequência aparece na forma de trincas (sequência de 3 bases nitrogenadas) chamadas códons. 
RNA transportador (RNAt): transporta aminoácidos livres no citoplasma para as regiões de síntese proteica, nos ribossomos. A molécula de RNAt possui 2 regiões importantes: 
Genética Molecular
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Genética Molecular
Transcrição Gênica
A partir de sua formação, a molécula de RNA pode ter 3 funções distintas:
RNA transportador (RNAt): transporta aminoácidos livres no citoplasma para as regiões de síntese proteica, nos ribossomos. A molécula de RNAt possui 2 regiões importantes: 
Cada RNAt transporta um tipo específico de aminoácido. O sequência de bases do anticódon é que define qual é o aminoácido transportado.
A relação entre os 3 tipos de RNA pode ser melhor compreendida no processo de tradução gênica.
Assim como na formação do RNAr, a produção do RNAt também resulta da transcrição de uma região do DNA que não constitui um gene. 
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Genética Molecular
Tradução gênica
Processo em que a informação codificada no DNA é efetivamente usada para a síntese de proteína. 
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Genética Molecular
Tradução gênica
Processo em que a informação codificada no DNA é efetivamente usada para a síntese de proteína.
Diferente da transcrição, que ocorre no núcleo celular, a tradução se dá no citoplasma e tem a participação fundamental dos ribossomos durante o processo de síntese proteica. 
Usar recursos do livro
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CÓDIGO GENÉTICO
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CÓDIGO GENÉTICO
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