Aula 1 Introdução à Biologia molecular

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Introdução à Biologia 
molecular
Prof. Gustavo Ventura
E-mail: gustavo.ventura@unesa.br
A Biologia molecular
 A Biologia molecular busca compreender a vida em seu nível fundamental,
estuda as macromoléculas e como suas interações controlam as atividades
e características dos organismos vivos;
 O foco da disciplina está em explorar as informações genéticas e a função
celular: o DNA, RNA, proteínas, a estrutura e função do gene, a sua
natureza molecular, replicação,mutação e expressão;
 A Biologia molecular está em constante evolução, apresentando resultados
fascinantes, principalmente para a investigação médica e
desenvolvimento de fármacos;
 Ela envolve muitos campos de pesquisa e faz uso de teorias e técnicas de
diferentes ciências como bioquímica e genética.
 1866: Gregor Mendel desenvolveu a lei da herança (ervilhas).
 1869: Friedrich Miescher descobre o ácido nucleico.
 1939: Warren Weaver cria a expressão “biologia molecular” para
designar o trabalho conjunto da biologia, física e química na busca
do conhecimento das moléculas.
 1944: Oswald Avery mostrou que as informações genéticas estavam
guardadas no DNA.
 1952: Rosalind Franklin e Maurice Wilkins obtêm a primeira
imagem da molécula de DNA.
 1953: James Watson e Francis Crick anunciam a estrutura de dupla
hélice do DNA.
Histórico da Biologia molecular
 1966: Marshall Nirenberg e Har Khorana decifram o código genético
humano.
 1972: Stanley Cohen e Herbert Boyer desenvolvem a tecnologia de DNA
recombinante.
 1977: Frederick Sanger desenvolve o método de sequenciamento de DNA.
 1982: Richard Palmiter e Ralph Brinster criaram o primeiro exemplar vivo
de clonagem.
 1983: Kary Mullis inventa a Reação em Cadeia da Polimerase (PCR).
 1985: Alec Jeffreys desenvolve a técnica de impressão digital por DNA.
 1996: Ian Wilmut clona um mamífero, a ovelha Dolly.
 2001: Cientistas realizam o mapeamento de 99% do genoma humano.
 2010: Craig Venter cria primeira forma de vida “sintética” em laboratório.
Histórico da Biologia molecular
 Propôs a teoria da Herança Particulada (1865)
Características são determinadas por
unidade discretas que são herdadas intactas ao
longo de gerações.
Gregor Mendel
Experimentos de Mendel
Conceito de Gene  É uma unidade funcional
básica da hereditariedade, portadora de
informação de uma geração para a seguinte.
Pisum sativum
• Sementes em ampla variedade de formas e cores.
• Autofecudação ou polinização cruzada.
Caracteristicas estudadas:
Sementes maduras lisa ou rugosa, 
Interior das sementes amarelo ou verde, 
Pétalas púrpuras ou branca, 
Vagens maduras inflada ou murcha, 
Vagem não madura verde ou amarelo, 
Flores axiais ou terminais e 
Caules longo ou curto.
Linhagem 
Pura
É uma população que não apresenta variação da 
caracteristica que esta sendo estudada
A descoberta do DNA ocorreu em 1869 e foi feita pelo
bioquímico alemão Johann Friedrich Miescher (1844 –
1895).
 Buscava determinar os componentes químicos do
núcleo celular e usava os glóbulos brancos contidos no
pus para suas pesquisas.
 Analisando os núcleos, Miescher descobriu a
presença de um composto de natureza ácida que era
desconhecido até o momento. Esse composto era rico
em fósforo e em nitrogênio e resistente à ação da
pepsina (enzima proteolítica).
 Esse composto, que aparentemente era constituído
de moléculas grandes, foi denominado, por Miescher,
nucleína.
A descoberta do DNA
1952 – Rosalind Franklin e Maurice Wilkins
(Primeiras imagens da molécula de DNA por difração de raios-X)
1953 – James Watson e Francis Crick
(Propuseram a estrutura do DNA em dupla hélice)
Composição química dos ácidos nucléicos
RNA DNA
Composição química dos ácidos nucléicos
RNADNA
Composição química dos ácidos nucléicos
Composição química dos ácidos nucléicos
Composição química dos ácidos nucléicos
Estrutura do DNA
Estrutura do DNA
Propriedades químicas do DNA
 Ligações 3’,5’-fosfodiéster linear de fita simples,
RNA de fita dupla pode estar presente em genomas
virais.
 Podem apresentar uma estrutura secundária e
terciária que envolve o pareamento de bases
intramoleculares, empilhamento de bases e
pontes de hidrogênio entre diferentes parte da
molécula.
Estrutura do RNA
Estruturas secundárias de RNA
Estruturas terciárias de RNA
Tipos de RNA e características estruturais
Tipos de RNA e características estruturais: 
mRNA (mensageiro)
 Em geral, representam entre 3 a 5% do total de RNAs em uma célula de mamífero;
 Responsáveis pela transmissão da informação genética do DNA para a síntese de
proteínas nos ribossomos;
 Normalmente apresentam apenas estrutura em fita simples, sem estruturas
secundárias ou terciárias.
Tipos de RNA e características estruturais: 
rRNA (ribossomal) 
 Representam cerca de 80% dentre todos os tipos de RNA em uma célula;
 São grandes moléculas de RNA que se combinam com proteínas para formar os
ribossomos, sendo responsáveis pela síntese de proteínas na célula a partir do
mRNA;
 São encontrados normalmente em fita simples contendo regiões desestruturadas e
outras em forma de grampos, podendo formar grandes complexos estruturais.
Estrutura dos rRNAs na 
subunidade grande de um 
ribossomo bacteriano
Tipos de RNA e características estruturais: 
rRNA (ribossomal) 
 Em geral, constituem entre 10 a 20% do total de RNAs em uma célula;
 São pequenas moléculas de RNA, com cerca de 80 nucleotídeos, sendo responsáveis por
carrear os aminoácidos codificados por códons específicos no momento da síntese de
proteínas;
 Possuem sequências específicas para cada um dos tipos de aminoácidos, porém apresentam
uma estrutura geral em forma de trevo, contendo algumas regiões em fita simples e outras em
fita dupla.
Tipos de RNA e características estruturais: 
tRNA (transportador) 
Referências bibliográficas
 Alberts, B., et al. Biologia Molecular da Célula (2017). Artmed, Porto Alegre. 6ª
ed. 1427p.
 Nelson, D. L. & Cox, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger (2014).
Artmed, Porto Alegre. 6ª ed. 1304p.