Biologia Molecular_1 (Revisão)

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Biotecnologia
Revisão de Biologia Molecular 
Profª Alice Ornelas
Aula 1. Introdução à Biologia 
Molecular
HISTÓRIA DA BIOLOGIA MOLECULAR 
E DE SUAS APLICAÇÕES
Organização Gênica em 
Eucarionte I
Biologia molecular do gene
Nucleotídeos formam a dupla hélice e a fita 
simples
Estrutura do Nucleotídeo
Bases nitrogenadas
Íntrons e Éxons
Nucleotídeos – as unidades que 
formam os ácidos nucleicos
São os blocos constituintes dos ácidos nucleicos
• ribonucleotídeos (RNA)
•Desoxirribonucleotídeos (DNA)
No C 1’ ocorre a ligação glicosídica que une a
base nitrogenada ao açúcar (desoxirribose).
Confere caráter ácido aos nucleotídeos.
Os nucleotídeos podem apresentar de 1- 3 grupamentos fosfato
Grupamento fosfato
Pentose ou ribose
APENAS NO RNA
Bases nitrogenadas
Nucleosídeos: Base nitrogenada + pentose
Nomenclatura dos nucleotídeos e nucleosídeos
Base Nitrogenada Nucleosídeo Nucleotídeo Ácido Nucleico
Nomenclatura dos nucleotídeos e nucleosídeos
A ligação fosfodiéster ocorre entre a hidroxila (OH) localizada no C 3’ de um
nucleotídeo com grupamento trifosfato localizado no C 5’ do outro nucleotídeo.
Polimerização dos nucleotídeos (formação dos ácidos nucleicos)
Um dos nucleotídeos terminais tem extremidade 5’ P (fosfato) livre e o outro tem a
extremidade 3’ OH (hidroxila) livre. Portanto, a orientação da cadeia é designada 5’ 3’
DNA: aspectos funcionais e estruturais
Após a caracterização dos componentes da molécula de DNA
(desoxirribonucleotídeos), os pesquisadores se perguntavam:
• Como uma molécula com tão poucos componentes
desempenha as funções de uma molécula hereditária?
• Resposta veio na década de 50, com os estudos de
Chargaff; de Rosalind Franklin e Maurice Wilkins e a
elucidação da estrutura do DNA por Watson e Crick.
DNA: aspectos funcionais e estruturais
Composição das bases nitrogenadas do DNA
Chargaff estudou o DNA de várias espécies diferentes e concluiu:
1. A composição de bases no DNA geralmente varia entre as
espécies;
2. Os DNAs de diferentes tecidos de uma mesma espécie
apresentação a mesma composição de bases;
3. A composição de bases de uma dada espécie não varia com a
idade, estado nutricional ou fatores ambientais;
4. Todos os DNAs , independente da espécie, apresentam
• nº T = nº A
• N º C = nº G
Regra de Chargaff
A soma de purinas é igual a soma de pirimidinas, logo:
A+G = T+C
A/T = 1 e C/G = 1
DNA: aspectos funcionais e estruturais
Composição das bases nitrogenadas do DNA
DNA: aspectos funcionais e estruturais
DNA é uma dupla hélice
• Rosalind Franklin e Maurice Wilkins a partir dos resultados de
difração de raios X deduziram que as moléculas de DNA eram
helicoidais.
DNA: aspectos funcionais e estruturais
DNA é uma dupla hélice
•Em 1953 Watson e Crick propuseram o modelo tridimensional da molécula de DNA:
•1) 2 cadeias polinucleotídicas (fitas) helicoidais enoveladas ao redor de um
eixo comum formando uma dupla hélice.
DNA: aspectos funcionais e estruturais
DNA é uma dupla hélice
•Em 1953 Watson e Crick proporam o modelo da
molécula de DNA:
•2) As duas fitas são “antiparalelas”. As cadeias
têm sentidos opostos (antiparalelas); cada
cadeia polinucleotídica apresenta orientação
oposta em relação à outra. Isso significa que
uma cadeia está no sentido 5’ 3’ e a outra no
está no sentido 3’ 5’;
• 3) As duas fitam são complementares . As
bases nitrogenadas de uma cadeia estão ligadas
às suas bases complementares na outra cadeia;
DNA
Adenina ligará sempre com Timina
E Guanina sempre com Citosina
Purinas sempre PAREIAM com 
Pirimidinas
DNA: aspectos funcionais e estruturais
DNA é uma dupla hélice
DNA: aspectos funcionais e estruturais
DNA é uma dupla hélice
•Em 1953 Watson e Crick proporam o
modelo da molécula de DNA:
•4) As duas fitas estão unidas
por ligações (pontes) de
hidrogênio entre as bases A e T
(2 ligações de H); e G e C (3
ligações de H)
GC – sempre 
3 ligações de H
AT - sempre 
2 ligações de H
DNA: aspectos funcionais e estruturais
DNA é uma dupla hélice
•Em 1953 Watson e Crick proporam o
modelo da molécula de DNA:
•5) A molécula de DNA
apresenta duas cavidades
(sulcos) – uma maior e outra
menor. Essas cavidades servem
para o reconhecimento de
proteínas que interagem com o
DNA para a expressão gênica e
manutenção da estrutura dos
cromossomos.
A manutenção da molécula de DNA é devida graças às várias interações, sejam elas
interações fortes ou fracas.
• A ligação fosfodiéster entre os nucleotideos da mesma fita. Essa ligação é uma ligação
covalente que mantém a estrutura primária da cadeia polinucleotídica.
• As ligações de hidrogênio que são interações fracas entre as cadeias que permitem que as
duas cadeias polinucleotídicas sejam mantidas na forma de estrutura secundária.
• As interações hidrofóbicas (forças que mantém regiões apolares das moléculas unidas)
entre as bases que mantem o empilhamento das bases.
DNA: aspectos funcionais e estruturais
Forças que estabilizam a dupla hélice do DNA
Perito Criminal 2014
Os nucleotídeos, monômeros da molécula de DNA, são diferenciados pelos anéis
contendo nitrôgenio, conhecidos comumente como bases. Assinale a alternativa que
indica corretamente as bases e suas famílias correspondentes.
A) Bases A e T, purinas; bases C e G, pirimidinas.
B) Bases A e C, purinas; bases T e G, pirimidinas. 
C) Bases C e T, purinas; bases Ae G, pirimidinas.
D) Bases A e U, purinas; bases C e G, pirimidinas.
E) Bases A e G, purinas; bases C e T, pirimidinas.
Concurso POLITEC-MT – 2013 Perito Criminal – Biologia
O DNA é constituído por duas cadeias de desoxirribonucleotídeos. Nessa
estrutura:
A) uma base púrica interage com outra púrica.
B) a energia de interação entre as bases C e G é maior que a energia entre A e T.
C) o percentual da base G é equivalente ao da base A.
D) as bases nitrogenadas estão ligadas às pentoses por ligações de hidrogênio.
E) as cadeias interagem paralelamente.
DNA: aspectos funcionais e estruturais
• Aumento de temperatura e valores
extremos de pH promovem a
desnaturação da dupla fita do DNA,
com separação parcial ou total das
fitas.
Ao retirar o agente causador da
desnaturação, o DNA readquire sua
estrutura tridimensional
Desnaturação e renaturação do DNA
DNA: aspectos funcionais e estruturais
Temperatura de melting (Tm)
- É a temperatura necessária para ocorrer metade da desnaturação
total.
- Quanto maior o conteúdo GC > será a Tm.
Desnaturação e renaturação do DNA
Genética
AULA 5: REPLICAÇÃO E TRANSCRIÇÃO GÊNICAS
Biologia molecular do gene
Definição de gene eucarioto
É um segmento do DNA que possui a informação
para a produção de uma ou mais proteínas.
Proteínas são sintetizadas em duas etapas: a
transcrição, onde o gene serve como molde para
a síntese de RNA, e a tradução, onde a sequência
de nucleotídeos do RNAm é traduzida em
proteína.
O gene pode ser muitas vezes maior do que a
sequência que será definitivamente traduzida.
Genética
AULA 5: REPLICAÇÃO E TRANSCRIÇÃO GÊNICAS
Biologia molecular do gene
Éxons e íntrons
As sequências codificantes são chamadas de éxons. Elas são intercaladas por regiões não
codificantes, chamadas de íntrons, que são inicialmente transcritas em RNA no núcleo,
mas não estão presentes no mRNA final no citoplasma, não sendo representada no
produto protéico final. Em muitos genes, o tamanho acumulativo dos éxons é muito
menor que o de íntrons.
Genética
AULA 5: REPLICAÇÃO E TRANSCRIÇÃO GÊNICAS
Biologia molecular do gene 
Éxons e íntrons
• Todos os eucariotos possuem íntrons.
• Vantagem: permitem o processamento alternativo, gerando vários produtos protéicos a
partir de um único gene.
• O éxons tendem a ser curtos (cerca de 150 nucleotídeos), enquanto os íntrons podem
possuir várias centenas de nucleotídeos. O processamento (splicing) alternativo permite
o teste de novas combinações de éxons, formando diferentes proteínas.
• Estima-se que, apartir dos 25.000 genes, podem ser codificadas mais de um milhão de
proteínas diferentes.
Genética
AULA 5: REPLICAÇÃO E TRANSCRIÇÃO GÊNICAS
Genética
AULA 5: REPLICAÇÃO E TRANSCRIÇÃO GÊNICAS
Biologia molecular do gene
Estrutura do gene
• Além das sequências codificantes (ÉXONS) e não codificantes (ÍNTRONS), um gene também
têm sequências nucleotídicas adjacentes necessárias para a expressão correta do gene.
• Estas sequências adjacentes sinalizam o “início” e “fim” de transcrição de um gene.
• Na extremidade 5’ está a região promotora, que é onde a transcrição tem início, e na
extremidade 3’ está a região de término da transcrição, ambas as regiões não são transcritas
e nem traduzidas.
RNA: aspectos funcionais
Transferência da informação genética
 RNA serve de molde para a síntese de proteínas ou ser o próprio produto
final (Ex.: RNAr, RNAt, etc);
 Para alguns grupos de vírus: armazenamento da informação genética
Nos vírus de RNA: o RNA se replica
Nos retrovírus : ocorre a transcrição reversa do RNA
RNA: aspectos funcionais
 Alguns RNAs podem atuar como enzimas: apresentam
atividade catalítica, comportando-se como enzimas. São
chamados de ribozimas.
 Atuam no processamento do RNAm e são capazes de cortar e
remover sequências específicas de sua própria molécula ou de
outros RNAs.
Características químicas do RNA
 Fita simples de 65 – 200.000 nucleotídeos.
 Se o RNA não tem outra fita complementar, a regra de chargaff não
se aplica. Logo, A+G ≠U+C.
A sequência do RNA é complementar a um trecho de uma das fitas
de DNA.
RNA: principais tipos e suas funções na célula
RNA: aspectos estruturais
 Apresenta estrutura helicoidal
 O RNA pode formar um híbrido pareando com uma
fita de DNA ou com outra fita de RNA por
complementaridade.
RNA de transferência (RNAt)
 15% do RNA celular
 Funções:
 ativam os aminoácidos , favorecendo a formação das ligações
peptídicas. Os AAs ativados são, então, transportados para os
ribossomos, onde são transferidos para a cadeia polipeptídica;
 Reconhecem a informação no RNAm, nos códons, assegurando
que o aminoácido correto seja incorporado.
 Existe um RNAt específico para cada AA.
 Formato: folha de trevo
RNA de transferência (RNAt)
RNA ribossomal (RNAr)
 80% do RNA celular
A síntese de proteínas ocorre nos ribossomos. A porção de RNA
nos ribossomos constitui 60-65% do peso total do ribossomo. Os
ribossomos tem duas subunidades (maior e menor).
 Cada subunidade é formada 1-3 moléculas de RNAr e inúmeras
proteínas.
RNA mensageiro (RNAm)
 5-10% do RNA celular
 As sequencias de bases do RNAm determinam a ordem de AAs
nas proteínas sintetizadas.
 Tamanho variado, uma vez que codificam proteínas dos mais
diversos tamanhos.
 Os detalhes sobre a sua síntese (transcrição) e processamento
serão vistos em aulas futuras.