BIOLOGIA MOLECULAR

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BIOLOGIA MOLECULAR
Profª. Drª. NATHALIA CEZAR
Genoma
• O QUE É O GENOMA???
• O DNA está associado a proteínas Cromossomos
Por que?
1. Compactação
2. Prevenção de lesões
3. Transmissão eficiente para células filhas
Genoma
Procariotos:
• Possuem um ou mais DNAs circulares;
• Independentes / pequenos Plasmídeos
Não são essenciais para multiplicação bacteriana;
 Conferem resistência bacteriana.
Genoma
• Genoma x Complexidade
O tamanho do genoma varia entre diferentes
organismos;
Número maior de genes  Organismos mais
complexos
Procariotos – genoma 10 Mb
Eucariotos unicelulares – 10 Mb
Multicelulares – 100.000 Mb
Genoma
Correlação absoluta?
Organismos de complexidade semelhante:
Mosca – genoma 25 vezes menor que genoma do
gafanhoto.
NÚMERO DE GENES EM VEZ DO TAMANHO DO
GENOMA COMPLEXIDADE
Genoma
• Densidade gênica
Número de genes por megabase de DNA
Pouco complexo – Genoma mais denso
Nos eucariotos:
Genoma humano com densidade gênica 50 vezes menor
que o da levedura
Genoma
• Os genes correspondem a uma pequena porção do DNA
cromossômico eucariótico;
• O que isso significa?
Sequências intergênicas – Codificam RNAs não
codificantes.
• Íntrons x éxons
Genoma
• Quase metade do genoma humano é constituído por
sequências de DNA repetitivo:
Microssatélites
Sequências curtas repetidas e consecutivas;
 Repetições distribuídas pelo genoma (Transposons ou
elementos de transposição).
Genoma
• Repetições distribuídas pelo genoma (Transposons ou
elementos de transposição)
 Evento raro em humanos;
 Em escala evolutiva – 45% do genoma humano;
Não se integram aos genes.
Genoma
• O que são transposons???
Sequências que se multiplicam e se acumulam por
todo genoma
 Em cópias únicas ou agrupadas;
 Podem se mover de um lugar para outro no
genoma (deixando uma cópia original no local
anterior);
DNA
• Produção de novas moléculas de DNA;
• As células se dividem e precisam manter seu material genético;
• Antes da divisão celular: replicação do DNA;
• Cada molécula de DNA vai originar outras 2.
DNA: 2 cadeias polinucleotídicas
Nucleotídeo:
DNA
SEMI-CONSERVATIVA
A fita original se duplica antes da divisão celular;
Um célula tem 46 cromossomos, se não duplicar antes de dividir:
Células filhas com 23 cromossomos cada;
O que é a molécula de DNA????
Ácido desoxirribonucleico;
Dupla fita;
Contém toda informação genética do nosso corpo;
Cada fita é constituída por um conjunto de nucleotídeos;
DNA
• Cada filamento parental origina uma cadeia complementar;
• A replicação é considerada semiconservativa porque cada um dos
filamentos da dupla-hélice parental é mantido;
• Nos eucariotos existem diversas origens de replicação ao longo do
cromossomo;
DNA
Uma enzima une cada nucleotídeo – DNA polimerase
Origina um polinucleotídeo
Como acontece a união entre os nucleotídeos ?????
Carbono 3’ de um nucleotídeo
+
Fosfato do nucleotídeo anterior 
Como se chama a ligação entre os nucleotídeos?????
Ligação Fosfodiéster1
23
4
5
1
23
4
5
1
23
4
5
1
23
4
5
G
1
23
4
5
A
1
23
4
5
C
E a fita complementar???
A DNA polimerase vai analisar quem são as bases da primeira fita 
para gerar a fita complementar!
G C A T
ATENÇÃO:
No DNA as cadeias são antiparalelas
Em uma cadeia o carbono 5’ está livre, na complementar é o carbono 3’ 
que estará
C
3
1
2
4
5
3
1
2
4
5
T Ligação Fosfodiéster
Fosfato de um nucleotídeo
+
Carbono 3’ do outro
3
1
2
4
5
G
O que forma a fita de DNA???
A ligação entre o fosfato e o carbono da pentose (desoxirribose);
Como os nucleotídeos se ligam?
A partir da ligação fosfodiéster;
Como as fitas de DNA se ligam entre si?
A partir das pontes de hidrogênio;
1
23
4
5
G
1
23
4
5
A
C
3
1
2
4
5
3
1
2
4
5
T
Atenção: Cadeias com polaridade invertida
DNA
Abertura da dupla-fita de DNA:
Helicase – Exposição das bases nitrogenadas;
DNA polimerase – Adiciona nucleotídeos novos
DNA
SEMI-CONSERVATIVA
Helicase 
DNA polimerase
5’ 
3’ 5’ 
3’ 
5’ 
3’ 
3’ 
5’ 
Resultado:
Duas novas fitas são formadas
50% da fita original é conservada!
REPLICAÇÃO DO DNA
DNA Núcleo
RIBOSSOMO Citoplasma
• O ribossomo precisa ter acesso
ao material que está no núcleo (o
trecho do DNA);
• A molécula de DNA é muito
grande.
Poros na carioteca;
DNA – molécula longa;
RNAmRNAm
Carioteca
Ribossomo
Citoplasma
TRANSCRIÇÃO: Produção de uma molécula de RNAm (também origina
outros tipos de RNAs: RNAt, RNAr);
RNAm: Cópia do trecho do DNA (GENE);
Possui uma cópia de todos os nucleotídeos para a produção
da enzima;
É fita simples e tem apenas o trecho do DNA que deseja-se
traduzir;
É transportado núcleo – citoplasma  Alcança os
ribossomos.
RNAm
Ribossomo
• O RNAm alcança os ribossomos;
• Os ribossomos fazem a leitura da sequência de
bases do RNAm;
• É então formada uma cadeia de proteínas (enzima
que foi solicitada).
• TRADUÇÃO:
Processo em que o RNAm é lido e interpretado
originando uma proteína.
TRADUÇÃO:
Onde ocorre?
Quem realiza o processo?
O RNAt (transportador) traz os aa 
até os ribossomos para que 
ocorram as ligações peptídicas
Condensação do DNA
• Uma célula deve duplicar uniformemente todo seu
DNA ANTES de se dividir;
• As unidades de cromatina se tornam muito
compactadas;
• Cada cromossomo é composto por uma única fita de
DNA associada a diversas proteínas histônicas e não
histônicas (complexo chamado de cromatina);
• A fita de cromatina  Condensada primeiramente
em nucleossomos (unidade de empacotamento da
cromatina);
NUCLEOSSOMOS
• O DNA está associado a proteínas 
Cromossomos
Extensão do DNA em eucariotos (conjunto
diploide) = 2n
Diâmetro do núcleo = 15 micrometros
Como ocorre a acomodação?
NUCLEOSSOMOS
• Associação do DNA com histonas =
NUCLEOSSOMOS
• Consequências...
Redução do acesso ao DNA!
Transcrição, replicação, reparo, recombinação???
As células eucarióticas usam as propriedades inibidoras
da cromatina para que esses eventos ocorram.
DNA + proteínas associadas
Quem são essas proteínas?
1. Histonas
2. Não-histônicas
Qual importância dessas proteínas?
Regulação (transcrição, replicação, reparo, recombinação)
Cromatina
Cromatina
• Eucromatina x Heterocromatina
 Eucromatina
Fraca coloração
Estrutura mais aberta
Genes ativos
Heterocromatina
Densa coloração
Mais condensada
Baixa expressão gênica
Estrutura de ordem maior – barreira à expressão
Cromatina
• Heterocromatina
Menos importante?
Manter um gene desativado pode ser tão importante
quanto ativa-lo!
Associada aos telômeros e ao centrômero – Fundamentais
ao funcionamento do cromossomo.
Cromossomos
 Lineares
Eucariotos
Numerosos (2 - 50)
 Circulares
Procariotos
Único (regra?)
CROMOSSOMOS
CROMOSSOMOS
TELÔMEROS
• As extremidades dos cromossomos possuem uma sequência
de DNA repetida (5’-TTAGGG-3’);
• Esta região está associada a proteínas (TRF2) que evitam que
os cromossomos se juntem uns aos outros;
(cromossomos “quebrados” por desorribonucleases podem se
fusionar)
QUAL IMPORTÂNCIA DISSO?
Facilitar a replicação das extremidades cromossômicas sem que
haja perda de material.
CROMOSSOMOS
TELÔMEROS
• Em células somáticas humanas normais (não cancerosas) os
telômeros apresentam 500 a 3000 repetições (TTAGGG) e...
ENCURTAM AOS POUCOS COM A IDADE!
• Células somáticas em cultura – 20 a 70 gerações –
Senescência-
CROMOSSOMOS
• TELOMERASES:
• Maioria das células somáticas humanas tem pouca ou
nenhuma atividade de telomerase  Telômeros sujeitos a
redução progressiva;
• A desregulação da telomerase pode ter
consequências diretas no ENVELHECIMENTO e no
surgimento do CÂNCER
CROMOSSOMOS
CÂNCER
• E as células germinativas?
Não sofrem encurtamento (assim como as células cancerosas)!
• É interessante notar que...
Todos os cânceres têm em comum – Divisão descontrolada /
Imortalidade...
Solução:
INIBIR A ATIVIDADE DA TELOMERASE EM CÉLULAS CANCEROSAS!
CROMOSSOMOS
ENVELHECIMENTO
• Distúrbios denominados PROGÉRIAS:
 Doenças hereditárias caracterizadas por envelhecimento
prematuro;
 Rugas, calvície – Início imediatamente após o nascimento;
 Células somáticas de indivíduos com progéria têm telomeros
curtos;
HIPÓTESE - Encurtamento do telômero contribui para
o envelhecimento precoce!
ATIVIDADE
1. Esquematize o dogma central da biologia. Explique
a importância biológica deste conceito.
2. O que você entende por complexidade do genoma?
3. Qual a estrutura de uma molécula de DNA?
4. Todo material genético é codificante. Explique essa
afirmação.
Complementar
1. O que são transposons? Qual sua importância?
2. Qual relação dos telômeros com câncer?
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