Base Molecular da Herança na Engenharia Florestal

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Faculdade de Ciências Agrarias
Licenciatura em Engenharia Florestal
II Ano, I Semestre
Genética 
BASE MOLECULAR DA HERANÇA 
Estudante:
Rosario Julião Bandesse
Docente: MSc, Lopes Mavuque 
Unango, Abril de 2020
Conteúdo
I.Introdução	3
Objectivos	3
1.1.1.	Geral	3
1.1.2.	Especificos	3
II. Revisão bibliográfica	4
2.1. Composição química e estrutura do material genético	4
2.1.1. Características do material genético	4
2.1.2. Funções	5
2.1.3. Funções do material genético	5
2.1.4. Expressão da informação	6
2.1.5. Consequências ou implicações da estrutura do DNA	7
2.1.6. Propriedades dos genes	8
2.1.7. O código genético	8
2.1.7. Características do código genético	8
2.2. Síntese proteica	9
2.3. Estrutura das proteínas	11
III. Conclusão	13
IV. Referências bibliográficas	14
I.Introdução 
As descobertas genéticas ou a aplicação dos conceitos genéticos na nossa vida quotidiana estão diariamente na mídia e algumas das descobertas mais marcantes têm ocorrido no campo da genética médica. Atualmente os geneticistas compreendem a base metabólica de centenas de distúrbios hereditários, conhecem os genes defeituosos que resultam em várias doenças herdadas, estudam aspectos de nosso comportamento e de nossa personalidade que são controlados por nossa constituição genética, pesquisam o papel que os genes possam ter em comportamentos tais como alcoolismo e sexualidade e já sabem há algum tempo que genes defeituosos estão na origem de alguns distúrbios mentais. Hoje em dia, de posse de poderosos instrumentos de análise genética molecular os pesquisadores estão voltados para identificar os genes que, quando defeituosos, tornam os indivíduos mais suscetíveis a estas doenças. (CHAMPE et all,2009)
 A genética molecular também está fornecendo novos meios de tratar doenças. Durante décadas, diabéticos receberam insulina obtida de animais, geralmente porcos. Hoje, a insulina é produzida em bactérias que possuem o gene da insulina humana. O hormônio do crescimento humano, antes isolado de cadáveres, também é produzido em bactérias e é utilizado para tratar crianças que não produzem quantidades suficientes do hormônio. Muitas outras proteínas de importância médica, hoje, são rotineiramente produzidas em bactérias que foram transformadas com o gene humano apropriado As pesquisas genéticas também são realizadas no campo da nutrição e técnicas moleculares são utilizadas para acentuar a qualidade e a produção de alimentos (alimentos geneticamente modificados). (CHAMPE et all,2009)
Objectivos 
1.1.1. Geral 
· Abordar sobre a base molecular da hereditariedade
1.1.2. Especificos 
· Descrever o DNA;
· Falar da composição e estrutura do DNA;
· Descrição das estruturas das proteínas.
II. Revisão bibliográfica 
2.1. Composição química e estrutura do material genético
Em 1968, Johann Friedrich Miescher isolou uma substância ácida tratando, células do pus de bandagens usadas para cobrir feridas humanas, com pepsina, que é uma enzima proteolítica que pode ser isolada do estômago de porcos. Essa substância foi denominada de nucleína; apresentava grandes quantidades de nitrogênio e fósforo e, na época, a sua importância não pode ser avaliada. A existência de cadeias polinucleotídicas, os principais componentes do material ácido, só foi documentada na década de 1940. (CHAMPE et all,2009)
O papel dos ácidos nucleicos na estocagem e transmissão de informações genéticas só foi estabelecido em 1944 e a estrutura da dupla hélice só foi descoberta em 1953 e muitos geneticistas estavam relutantes em aceitar a ideia de que os ácidos nucleicos, e não as proteínas, tinham a informação genética, pois os ácidos nucleicos exibiam menos variabilidade estrutural que as proteínas. (CHAMPE et all,2009)
O DNA é formado de monômeros denominados de nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por uma base nitrogenada, um açúcar e um resíduo de ácido fosfórico ligado de forma covalente. As bases nitrogenadas podem ser de dois tipos: pirimidinas e purinas. As pirimidinas: citosina (C), timina (T) e uracila (U), apresentam um anel aromático e as purinas: adenina (A) e guanina (G), são compostas de dois anéis aromáticos. (CHAMPE et all,2009)
2.1.1. Características do material genético
· Capacidade de replicação
· Capacidade de armazenamento de informação: o material genético deve ser capaz de codificar a variedade quase infinita de genes encontrados entre as várias formas de vida existentes.
· Expressão desta informação: constitui a base do fluxo de informação dentro da célula. (CHAMPE et all,2009)
2.1.2. Funções
O DNA tem função autoduplicadora É de fundamental importância que o material genético seja capaz de autoduplicação ou autorreplicação, e que esta se dê corretamente a cada divisão celular. Como as fitas polinucleotídicas são unidas apenas por pontes de hidrogênio, elas são facilmente separáveis. No momento da replicação, essas ligações se rompem e a dupla-hélice abre-se, com o auxílio de enzimas denominadas DNA-helicases, liberando seus terminais para ligarem-se a novos nucleotídeos específicos. Cada fita dirige e serve de molde para a síntese de uma nova fita, por complementaridade do pareamento de bases, a partir de nucleotídeos presentes no núcleo da célula. O princípio do pareamento complementar de bases estabelece que uma base não pareada atraia um nucleotídeo livre somente se ele lhe for complementar. Os nucleotídeos são unidos por ação da enzima DNA-polimerase, sendo ligados à fita-molde por novas pontes de hidrogênio, com o auxílio de outra enzima, a DNA-ligase. (CHAMPE et all,2009)
2.1.3. Funções do material genético
1.O material genético deve ser capaz de armazenar a informação genética e transmitir essa informação fielmente dos pais para os descendentes, de geração após geração. Função de fenótipo ou expressão gênica. (CHAMPE et all,2009)
2. O material genético deve controlar o desenvolvimento do fenótipo do organismo, seja esse um vírus, uma bactéria, uma planta ou um animal, ou seja, o material genético deve dirigir o crescimento e a diferenciação do organismo a partir do zigoto unicelular até o adulto maduro. Para controlar esse processo, o material genético deve não apenas se expressar acuradamente, mas cada gene deve agir no momento e no local precisos, garantindo que o fígado seja formado por células hepáticas, o sistema nervoso, por células nervosas e assim por diante. Função de adaptação ou mutação e recombinação. (CHAMPE et all,2009)
3.O material genético deve possibilitar plasticidade ao genoma, permitindo a variabilidade genética e, portanto, a capacidade de adaptação ao ambiente. O DNA é uma molécula reativa, sendo alvo de alterações espontâneas e induzida por agentes físicos, químicos e biológicos que produzem alterações na molécula do DNA. Os sistemas de reparo do DNA atuam para corrigir essas alterações, preservando a integridade do genoma. Os mecanismos de recombinação possibilitam o reagrupamento da informação, gerando novas combinações de sequências codificantes e individualidade aos organismos. (CHAMPE et all,2009)
2.1.4. Expressão da informação
Replicação 
Todas as vezes que uma célula se divide para produzir células filhas, o DNA precisa se duplicar ou replicar dando origem a uma nova molécula de DNA com a mesma sequência de bases existente na original, assegurando, assim, que as funções que executam serão perpetuadas na sua descendência. (CHAMPE et all,2009)
 A replicação do DNA envolve a separação das duas fitas parentais e a produção de duas novas fitas, tendo as parentais como molde. Cada nova molécula de DNA contém uma fita parental e uma fita recém-sintetizada, caracterizando a replicação semiconservativa. O processo de replicação é complexo e envolve a participação de várias proteínas e enzimas que atuam de forma coordenada para garantir uma fidelidade considerável. (CHAMPE et all,2009)
Tradução 
A síntese de proteínas ou tradução corresponde à etapa final da transferência de informação genética, armazenada no DNA, para as moléculas de proteínas, que são os principais componentes estruturaise funcionais das células vivas. Durante a tradução essa informação, expressa em um RNA, é utilizada para comandar a síntese de uma proteína. O processo de tradução envolve três componentes principais: o RNA mensageiro (RNAm) que contém a informação necessária para direcionar a síntese de proteínas, o RNA de transferência (RNAt) que carregam os aminoácidos que serão incorporados à proteína e os ribossomos que reúnem o RNAm e o RNAt, de modo a permitir que o aminoácido correto seja incorporado à proteína. A tradução começa próximo à extremidade 5’, que corresponde ao terminal amino da proteína e prossegue em direção à extremidade 3’ do RNA, que corresponde ao terminal carboxila da proteína.
Transcrição 
A transcrição é a síntese de uma molécula de ácido ribonucleico (RNA) complementar a um filamento molde de ácido desoxirribonucleico (DNA). Os RNAs produzidos nas células procarióticas e eucarióticas são moléculas de uma única fita composta de nucleotídeos de adenina, guanina, citosina e uracila unidos por ligações fosfodiéster que apresentam estruturas secundárias, incluindo regiões de dupla fita intramoleculares que são importantes para suas funções. (CHAMPE et all,2009)
A transcrição resulta na síntese de três tipos de RNA: mRNA, tRNA e rRNA. Destes os mRNA são traduzidos em proteínas. Cada tipo de mRNA é o produto dum gene específico e controla a síntese duma proteína diferente. (CHAMPE et all,2009)
Tradução 
A síntese de proteínas ou tradução corresponde à etapa final da transferência de informação genética, armazenada no DNA, para as moléculas de proteínas, que são os principais componentes estruturais e funcionais das células vivas. Durante a tradução essa informação, expressa em um RNA, é utilizada para comandar a síntese de uma proteína. O processo de tradução envolve três componentes principais: o RNA mensageiro (RNAm) que contém a informação necessária para direcionar a síntese de proteínas, o RNA de transferência (RNAt) que carregam os aminoácidos que serão incorporados à proteína e os ribossomos que reúnem o RNAm e o RNAt, de modo a permitir que o aminoácido correto seja incorporado à proteína. A tradução começa próximo à extremidade 5’, que corresponde ao terminal amino da proteína e prossegue em direção à extremidade 3’ do RNA, que corresponde ao terminal carboxila da proteína. (CHAMPE et all,2009)
2.1.5. Consequências ou implicações da estrutura do DNA
· A estrutura sugere que a molécula pode-se duplicar ou replicar;
· A sequência de pares de nucleotídeos determina a sequência de aminoácidos na organização das proteínas no gene há um código genético que regista a informação no DNA sob forma de sequência de pares de nucleotídeos e esta informação é depois traduzida sob forma de diferentes a.a. em proteínas. (CHAMPE et all,2009)
2.1.6. Propriedades dos genes
· São capazes de gerar cópias deles próprios durante o processo de duplicação de cromossomas;
· Afectar o fenótipo dos organismos de forma específica;
· São entidades muito estáveis, cuja transmissão de uma geração para outra só se altera com a existência de mutações;
· Até ao fim da 1ª metade do século, os cientistas estavam convencidos que os genes eram constituídos por proteínas e que estas eram as responsáveis pela transmissão do material genético;
 Mais tarde, descobriu-se que o material genético é constituído por DNA, com a excepção dos vírus, onde o material genético é transmitido pelo RNA.
2.1.7. O código genético
O código genético descreve a relação entre a sequência de bases nitrogenadas do DNA e a sequência de aminoácidos na cadeia polipeptídica correspondente. Foi elucidado em 1966, graças à descoberta de que o RNA mensageiro transmite a informação entre genes e proteínas. A palavra-chave do código para um aminoácido consiste em uma sequência de três bases nitrogenadas adjacentes, que formam a unidade de informação genética ou códon. O código genético apresenta as seguintes características:
2.1.7. Características do código genético 
O código genético tem as seguintes características: 
1. Cada aminoácido é codificado por um tripleto designado por codão; 
2. Tripleto AUG tem uma dupla função: além de codificar o aminoácido metionina, é o codão de iniciação da síntese protéica; 
3. Os tripletos UAA, UGA e UAG são codões de finalização, isto é, quando surgem, significa que a síntese da proteína está a terminar; 
4. Código genético é redundante, isto é, existe mais do que um codão para codificar um aminoácido. Por exemplo, qualquer um dos codões GCU, GCC, GCA ou GCG codifica o mesmo aminoácido – a alanima; 
5. Código genético não é ambíguo, isto é, um determinado codão não codifica dois aminoácidos diferentes; 
6. Terceiro nucleótido de cada codão não é tão especifico como os dois primeiros. Por exemplo, os codões CUU, CUC, CUA e CUG codificam o aminoácido leucina.
7. Regra geral, o código genético é universal, isto é, um determinado codão tem o mesmo significado para a maioria dos organismos. Esta característica é um argumento a favor da origem comum dos seres vivos. 
8. Na passagem da linguagem dos genes contida na molécula de DNA para a linguagem das proteínas estão envolvidos dois processos:
· Transcrição 
· Tradução 
O código é degenerado, porque mais de um códon pode codificar o mesmo aminoácido e universal, porque é o mesmo seja em bactérias ou no homem. Três códons (UAA, UAG e UGA) não especificam aminoácido e são utilizados como sinais para interromper a síntese de uma proteína. O códon AUG, que especifica somente a metionina, tem um duplo papel: ele codifica a metionina em qualquer lugar em que ele se encontre no RNA e também marca o início da síntese proteica. (CHAMPE et all,2009)
2.2. Síntese proteica 
A síntese proteica se dá em duas fases:
· Transcrição e
· Tradução.
Transcrição direta: DNA → RNA – A transcrição é o processo pelo qual a informação genética é transmitida do DNA para o RNA. Para formar uma fita simples de RNA, a fita dupla de DNA abre-se no sentido longitudinal pela quebra das pontes de hidrogênio, deixando livres os terminais das bases. Os nucleotídeos do RNA pareiam-se com os do DNA, obedecendo à mesma especificidade no pareamento das bases:
Essa nova fita que se forma usando uma das fitas do DNA como molde é o RNA, idêntico em sequência (exceto por ter uracil no lugar de timina) a uma das fitas do DNA, que se denomina fita codificadora, fita-sentido ou fita com sentido, e é complementar à outra fita do DNA, a fita-molde ou fita antissentido, que fornece o molde para sua síntese. (CHAMPE et all,2009)
A transcrição inicia-se quando a enzima RNA-polimerase II se liga ao promotor, sítio promotor ou região promotora, que pode se situar a várias centenas de pares de bases do local de início da transcrição. Já foram identificadas diversas sequências específicas do promotor (denominadas boxes), sendo as seguintes as mais comuns: GC, TATA e CAAT. O promotor circunda o primeiro par de bases que é transcrito em RNA, o códon iniciador, e a RNA-polimerase II move-se ao longo da fita-molde até atingir um códon finalizador. O produto imediato da transcrição é denominado transcrito primário, RNA primário, RNA heterogêneo nuclear ou pré-mRNA, consistindo em um RNA que se estende do códon iniciador ao códon finalizador, na direção 5'3'. (CHAMPE et all,2009)
Transcrição reversa RNA → DNA – Inicialmente, acreditava-se que a informação genética era transcrita apenas do DNA para o RNA e, então, traduzida em proteína. Entretanto, a partir do estudo de certos vírus cujo material genético é o RNA, denominados retrovírus, existem evidências de que estes últimos são capazes de reverter o fluxo no processo normal de informação do DNA para o RNA. Tal processo é feito graças à enzima transcriptase reversa, que é capaz de sintetizar uma fita dupla de DNA, copiando o RNA do cromossomo viral. O DNA é chamado de provírus e incorporado ao DNA do hospedeiro, durante o ciclo vital do vírus. Esse processo é referido como transcrição reversa ou síntese de DNA dirigida pelo RNA. (CHAMPE et all,2009)
Tradução 
mRNA → cadeiapolipeptídica A tradução é o segundo evento na síntese proteica, consistindo na transmissão da informação genética do mRNA para um polipeptídeo. Ocorre em 3 fases:
Início: O mRNA leva a mensagem copiada do DNA até os ribossomos, organelas citoplasmáticas situadas nas paredes do retículo endoplasmático e local da síntese proteica. Uma curta sequência de bases no início de cada mRNA, denominada sequência-líder, habilita-o a ligar-se às pequenas subunidades dos ribossomos por meio de pontes de hidrogênio. O primeiro códon do mRNA a especificar um aminoácido é AUG, que atrai um tRNA iniciador, o qual trans porta o aminoácido metionina (met). Esse aminoácido, portanto, é o início da cadeia polipeptídica, sendo geralmente removido antes do término de sua síntese. (CHAMPE et all,2009)
Alongamento: Resumidamente, essa etapa poderia ser descrita em três passos: reconhecimento do códon, ligação peptídica ao aminoácido adjacente e movimentação do ribossomo na direção 3' do mRNA. ( FARRELL et all,2007)
Finalização ou terminação: Assim que um códon de finalização é alcançado, há fatores de liberação dependentes de GTP que auxiliam a cadeia polipeptídica recém-formada a se desligar do ribossomo, que se dissocia em suas subunidades. A cadeia polipeptídica é utilizada na célula ou secretada. Se um códon de finalização surgir no meio de uma molécula de mRNA em virtude de uma mutação, ocorrerá o mesmo processo, e a cadeia polipeptídica será terminada prematuramente. ( FARRELL et all,2007)
2.3. Estrutura das proteínas
A estrutura geral das proteínas é:
· Carbono Central;
· Grupo Amínico (NH3+);
· Grupo Carboxílico (COO-);
· Radical (R).
Estrutura primária: A estrutura primária é a sequência de aminoácidos que compõem a cadeia polipeptídica. A ordem exata dos aminoácidos em uma proteína específica é a estrutura primária dessa proteína. ( FARRELL et all,2007)
Estrutura secundária: A estrutura secundária diz respeito aos padrões regulares e repetitivos que ocorrem localmente no enovelamento do esqueleto da proteína. Os dois arranjos locais mais comuns nas proteínas são a alfa hélice e a beta-folha. Alfa-Hélice Numa alfa-hélice, o esqueleto polipeptídico se enrola em torno do eixo de uma hélice imaginária, no sentido horário. (FARRELL et all,2007)
Estrutura terciária: A estrutura terciária diz respeito à forma tridimensional específica assumida pela proteína com o resultado do enovelamento global de toda a cadeia polipeptídea. (FARRELL et all,2007)
Estrutura quaternária: Muitas proteínas são constituídas por mais de uma cadeia polipeptídica. A estrutura quaternária descreve a forma com que as diferentes sub unidades se agrupam e se ajustam para formar a estrutura total da proteína.( FARRELL et all,2007)
III. Conclusão 
Como conclusão torna se evidente que,portanto DNA acido nucleico O DNA é formado de monômeros denominados de nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por uma base nitrogenada, um açúcar e um resíduo de ácido fosfórico ligado de forma covalente. As bases nitrogenadas podem ser de dois tipos: pirimidinas e purinas. As pirimidinas: citosina (C), timina (T) e uracila (U), apresentam um anel aromático e as purinas: adenina (A) e guanina (G), são compostas de dois anéis aromáticos
IV. Referências bibliográficas 
CHAMPE, P.C.; HARVEY, R.A.; FERRIER, D.R. Bioquímica Ilustrada. 4ª ed. Rio Grande do Sul, Artmed, 2009
FARRELL, S.O.; CAMPBELL, M.K. Bioquímica. 5ª Ed. São Paulo, Thomson, 2007
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