Aula 3 DNA e Replicação

Prévia do material em texto

DNA
Luciano Pinheiro da Silva
Zootecnista, D.Sc.
Prof de Genética e Melhoramento Animal
Prévia ao descobrimento da estrutura do dna
Os genes, eram conhecidos como “fatores”, como descrito por Mendel
Sua natureza física não era compreendida
A teoria um gene - uma proteína dizia que os genes controlavam a forma das proteínas
Era sabido que eles estavam presentes nos cromossomos
Foi descoberto que o cromossomo era composto de DNA e proteínas
Foram feitos diversos experimentos para descobrir qual era a composição química dos genes
3
Composição do DNA
DNA ou ADN (ácido desoxirribonucleico) consiste de duas longas cadeias de polinucleotídeos
Cada cadeia, ou fita, é composta de quatro tipos de subunidades de nucleotídeo	
E duas fitas são unidas por ligações de hidrogênio entre as moléculas de nucleotídeos
Nucleotídeos são compostos de uma base nitrogenada e um açúcar de cinco carbonos, no qual está ligado um ou mais grupos fosfato
O açúcar do DNA é a desoxirribose
As bases nitrogenadas são
Adenina (A)
Citosina (C)
Guanina (G)
Timina (T)
Regra de Chargaff da composição de bases
A quantidade de pirimidinas (T+C) é sempre igual à quantidade de purinas (A+G)
A quantidade de T é sempre igual a de A, e a quantidade de C a mesma de G
A quantidade de A+T nem sempre é igual a de G+C. A proporção varia entre organismos e é praticamente a mesma em tecidos diferentes do mesmo organismo
Modificações em bases nitrogenadas no DNA
Metilcitosina e Metiladenina
Envolvidas nos mecanismos epigenéticos e especialização celular
Forma do DNA
A estrutura tridimensional do DNA é composta de duas cadeias laterais (“filamentos”) de nucleotídeos torcidos na forma de uma dupla hélice.
Os dois filamentos são mantidos juntos por associações fracas entre bases de cada filamento, formando uma estrutura como uma escada em caracol
O arcabouço de cada filamento é formado por uma alternância de unidades fosfato e desoxirribose que são conectados por ligação fosfodiéster
5’-3’
Os átomos de carbono dos grupos de açúcar são numerados de 1’ a 5’ 
Uma ligação fosfodiéster conecta o carbono 5’ de uma desoxirribose ao átomo de carbono 3’ da desoxirribose adjacente.
Assim, cada arcabouço açúcar-fosfato é dito ter polaridade 5’ para 3’, ou sentido
Na molécula bifilamentar os dois arcabouços estão em sentido oposto
União de Dois filamentos
As ligações de hidrogênio entre os pares de base mantêm os dois filamentos da molécula juntos
Dois filamentos de nucleotídeos pareados com polaridade inversa adotam automaticamente uma estrutura de dupla hélice
Os pares de base que são estruturas planares achatadas, se empilham uns sobre os outros no centro da dupla hélice
O empilhamento acrescenta estabilidade à molécula de DNA eliminando moléculas de água do espaço entre bases
Dupla hélice
A forma mais estável que resulta do empilhamento de bases é uma dupla hélice com dois tamanhos de sulcos ao longo da hélice: sulco maior e sulco menor
Um filamento sozinho não apresenta estrutura helicoidal
A forma helicoidal depende totalmente do pareamento e empilhamento de bases
O DNA é uma hélice com giro para a direita
Pareamento das bases
Watson e Crick perceberam que a forma de dupla hélice só poderia ser dada pelo pareamento de uma base de purina sempre fizesse ligações com uma de pirimidina
Então haveria quatro pares possíveis
T-A
T-G
C-A
C-G
Porém os dados de Chargaff indicam que T só faz par com A, e C com G
19
Replicação do DNA
Seja pelo processo da mitose ou meiose as células animais se multiplicam pela transmissão fiel da informação armazenada em seu DNA
A replicação do DNA ocorre durante a fase S do ciclo celular
A consequência da replicação do DNA é a divisão celular, gerando células filhas com conteúdo genômico idêntico ao de sua predecessora 
Replicação semi-conservativa
Uma molécula de DNA se abre para dar origem a duas outras
As fitas filhas têm metade de suas bases originadas da fita mãe
A complexidade da replicação
A replicação é realizada por um complexo multienzimático: o replissomo
Inicialmente as cadeias da dupla hélice parental, de forma que cada uma sirva de molde para a síntese
A forquilha de replicação vai separando as cadeias de DNA temporariamente, quando esta passa pelo cromossomo
Início da replicação
Proteínas separadores de DNA, helicases, estão envolvidas na catálise da separação da dupla fita de DNA
Proteínas ligantes de cadeias simples de DNA (SSBP), se ligam as cadeias de fita simples
DNA girases, atuam na deselicoidização da fita
Topoisomerases mantém a fita relaxada
Replicação
Cadeias de DNA nascentes são iniciadas pelo uso de primers de RNA
Síntese feita por meio de primases, que junto com outras proteínas formam o primossomo
Replicação
As DNAs Polimerases são catalisadoras da adição de nucleotídeos
O crescimento da cadeia tem como molde uma fita no sentido 3’-5’, de maneira que a polimerização ocorre no sentido 5’-3’
Toda síntese ocorre apenas na direção 5’-3’
Como as duas cadeias são antiparalelas, uma delas terá uma síntese descontínua
As cadeias com sentido 3’-5’ crescem pela síntese de pequenos segmentos, sintetizados 5’-3’, e pela subsequente reunião desses pequenos segmentos pela enzima DNA ligase
Esses segmentos são denominados fragmentos de Okazaki
Vídeos
Animação sobre replicação - yourgenome
Molecular Visualizations – WEHImovies
Primeiro registro real da replicação
Dúvidas?