Aula_2_Informao

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O conceito de 
informação em biomol
Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
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Os gregos
Caos X Cosmos
Cosmos = informação
Ordem no universo pode ser descrita e estudada
A origem das ciências
O sol nasce todos os dias
Gregos eram teóricos
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Informação
O universo possui regras
A ciência consiste na descoberta e descrição dessas regras
Isaac Newton (1687)
Gravidade, aceleração, distância, tempo
O universo era finalmente explicado
Mas... E a biologia?
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A hereditariedade
Cadelas dão a luz a cachorrinhos
Filhos se parecem com os pais
Por que?
Como isso acontece?
O estudo da genética (a partir de 1900)
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2000 anos de hereditariedade
Dos gregos ao século XVIII
Preformacionistas X Epigeneticistas
Naturalistas: filhos têm características de ambos os pais
1839; Schwann and Schleiden
Célula como unidade básica da vida
Fertilização
Fim do século XIX
Conhecimento sobre a divisão celular
Herança por mistura
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Lamarck e Darwin
Uma teoria evolutiva bem fundamentada precisa conter uma teoria da hereditariedade
Em que tipo de informação consiste a hereditariedade?
Como ela é transmitida?
Philosophie zoologique (1809)
Herança dos caracteres adquiridos
Informação biológica adquirida é herdada (hardwired)
A origem das espécies (1859)
Darwin era lamarckista?
August Weismann (1888)
Teoria do germoplasma
e Weismann
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Mendel
A Hereditariedade particulada (gene)
Refutou a herança por mistura
Publicou “Experimentos sobre a hibridi- zação de plantas” em 1865 e 
foi citado apenas 3 vezes nos 35 anos que se seguiram!
Início do Século XX Bateson, De Vries e Correns
Gregor Mendel (1822-1884)
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O que é a vida?
Fim do século XIX
A morte do vitalismo
Schrodinger, 1944: What’s life?
Pag. 1: "how can the events in space and time which take place within the spatial boundary of a living organism [cell] be accounted for by physics and chemistry?”
O gene como uma molécula!
Cristal aperiódico (carregador de informação)
Watson diz achar a idéia maravilhosa
Erwin Schrodinger (1887-1961)
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Estrutura cristalina
Conjunto de átomos arranjados de uma forma particular
Apresenta ordem e simetria
A ordem é repetida tridimensionalmente, formando um arranjo químico ordenado e repetitivo
Schrodinger: DNA como cristal aperiódico
Deve carregar informação
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Analógico X Digital
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Informação digital 
é medida em bits
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Mudança de base numérica
Números podem ser representados em quaisquer base numérica
O sistema decimal
Sistema binário
Mudança para a base 5
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O DNA como um código digital
A, C, G e T
Pode ser representado como número em base 4
0, 1, 2 e 3
Representação binária do DNA: 00, 01, 10, 11
1 byte são 8 bits
Armazena 4 bases consecutivas
3,100,000,000 bases (genoma humano) = 775,000,000 bytes = 775 Megabytes
Windows XP = 1,5Gb
Código digital de quatro algarismos
Guarda a informação sobre como fazer outro indivíduo daquela espécie
Como um código digital pode estar codificado quimicamente?
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Watson & Crick
1952: primeiro encontro de Watson e Crick
“Desde o dia de nosso primeiro encontro, Crick e eu pensamos que seria altamente provável que a informação genética do DNA fosse codificada pela seqüência de quatro bases”
Construção de um modelo molecular que permitisse:
Estabilidade estrutural
Mecanismo de cópia
Armazenamento de informação
A biologia finalmente tinha um modelo digital para a transferência da informação hereditária
Agora seria possível estudar a biologia de maneira precisa, matemática, estatísticas
Era possível aplicar o rigor das ciências exatas ao mundo natural
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O modelo do DNA
> Meu gene GGCTGCGGAGGACCGACCGTCCCCACGCCTGCCGCCCCGCGACCCCGACCGCCAGCATG GCTCCTGGCCTATTACTTCACGGAGCTGAAGGATGACCAGGTCAAAAAGATTGACAAGT ATGCGGCTCTCCGATGAAACTCTCATAGATATCATGACTCGCTTCAGGAAGGAGATGAA CCCGGGATTTTAATCCAACAGCCACAGTCAAGATGTTGCCAACATTCGTAAGGTCCATT
TGAAAAGGGAGATTTCATTGCCCTGGATCTTGGTGGGTCTTCCTTTCGAATTCTGCGGG
Qual fita representamos na bioinformática?
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 O leitor da Informação
Trouxe a informação de facto para o centro da discussão
Propôs formas de ler e apresentar a informação biológica
Publica, em 1952, a primeira estrutura primária de uma proteína (insulina)
Prova que as proteínas poderiam ser descritas como cadeias de aminoácidos
1958: ganha o Nobel em química
1975: inventa o método dideóxi para o sequenciamento do DNA
1977: sequencia, pela primeira vez, o genoma inteiro de um organismo, o bacteriófago phi X 174
11 genes in 5386 bases sequenciadas “à mão“
Ganha o segundo Nobel de química em 1980
Frederick Sanger 13 August 1918
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A hereditariedade compreendida
O código molecular da hereditariedade está escrito em letras químicas
4 letras: A, C, G e T
(da mesma forma que o código do português está escrito em 23 letras + espaço)
(e o código do computador, em duas letras – 0 e 1)
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O DNA como a receita da vida
Repositório inalterável da informação evolutiva hereditária
Quando faz-se um bolo, mexe-se na receita?
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A biologia molecular enquanto cibernética
Cibernética
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Cibernética é uma tentativa de compreender a comunicação e o controle de máquinas, seres vivos e grupos sociais através de analogias com as máquinas cibernéticas (homeostatos, servomecanismos, etc.).
A Cibernética estuda o tratamento da informação no interior de processos cibernéticos como codificação e descodificação, retroação ou realimentação (feedback), aprendizagem, etc. 
Segundo Wiener (1968), do ponto de vista da transmissão da informação, a distinção entre máquinas e seres vivos, humanos ou não, é mera questão de semântica.
Cyborg = cybernetic organism
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O gene egoísta, 1976
Richard Dawkins
Organismos biológicos como máquinas de sobrevivência para os genes
Apenas os melhores genes, capazes de construir uma máquina de sobrevivência para propagar sua informação de forma eficiente, ganharão a corrida evolutiva
A origem da vida através da molécula replicadora
Alto conteúdo empírico: explica o instinto sexual, cuidado parental, nepotismo, diferenças comportamentais entre machos e fêmeas (teoria do investimento parental),
Baseados na concepção do gene como unidade de informação que quer se manter “viva” ao longo das eras
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Conclusão
A compreensão do código informacional para a hereditariedade foi um processo lento de conhecimento sobre as regularidades que regem o processo
O DNA contém as informações sobre a hereditariedade
Essas informações estão impressas em um código digital
A sequência de bases químicas em um genoma (DNA) não é disposta ao acaso e guarda a informação sobre como fazer um determinado indivíduo daquela espécie
Toda a vida consiste na reprodução de moléculas replicantes com conteúdos informacionais
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Preformationist theories hold that a miniature individual preexists in either the egg or the semen and begins to grow into its adult form when properly stimulated. The theory of epigenesis, which Aristotle favored, asserts that the new organism is gradually produced from an undifferentiated mass by the addition of parts. 
http://www.bookrags.com/research/history-of-genetics-ancient-and-cla-wog/