Genética Molecular parte2

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Genética Molecular
Profª Elizângela Emídio Cunha
2019
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Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Centro de Biociências
Departamento de Biologia Celular e Genética
DBG0051 – Genética para Ecologia
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• DNA (ácido desoxirribonucléico):
– Constituído de monômeros chamados nucleotídeos.
– Cada nucleotídeo contém:
• 01 grupo fosfato (ácido fosfórico);
• 01 açúcar de 05 átomos de carbono (desoxirribose);
• e 01 das quatro bases nitrogenadas: adenina (A),
guanina (G), timina (T) ou citosina (C).
– A e G: bases púricas ou purinas;
– T e C : bases pirimídicas ou pirimidinas.
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Grupo Fosfato
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Fonte: Pierce (2012).
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Açúcar de 05 carbonos: pentose
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Fonte: Pierce (2012).
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Bases nitrogenadas
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Fonte: Pierce (2012).
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Chargaff (1949 a 1953) 
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Desoxirribonucleotídeos
Fonte: Pierce (2012).
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• A estrutura molecular do DNA foi proposta por Watson &
Crick (1953), considerando:
– Tamanho e configuração dos nucleotídeos.
– Pesquisas de Chargaff provando que a quantidade de A é
igual a quantidade de T (A = T); e que a quantidade de C é
igual a de G (C = G), independentemente da espécie.
– Pesquisas de Maurice Wilkins & Rosalind Franklin que
verificaram a estrutura helicoidal do DNA por meio da
difração de raios X.
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Regra de Chargaff
9Fonte: Pierce (2012).
Levedura
Ouriço-do-mar
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10Fonte: Pierce (2013).DBG051
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
Molécula helicoidal, 
constituída por duas 
cadeias enroladas para a 
direita, que ocorrem em 
direções opostas (cadeias 
antiparalelas) formando 
a chamada dupla hélice. 
DNA
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Fonte: Ramalho et al. (2004).
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• Purinas e pirimidinas estão pareadas no interior da molécula
(diâmetro de 20 angstrons) (interações hidrofóbicas).
• O pareamento entre as bases nitrogenadas (formando os
degraus da escada) ocorre por meio de pontes de hidrogênio.
– Cada ponte é uma ligação fraca, mas em função de seu elevado
número a molécula de DNA adquire alta estabilidade.
• Pareamento exclusivo de A com T e de G com C.
– Não existe relação entre a quantidade de A+T e G+C, apenas a
sequência de bases na cadeia oposta é predeterminada e
complementar.
• Ex: se numa cadeia a sequência for 5’ A-G-C-A-T-T 3’, então na outra
cadeia ela será necessariamente 3’ T-C-G-T-A-A 5’.
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Fonte: Ramalho et al. (2004).
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Fonte: Pierce (2012).
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• A diversidade de informações é determinada pela
sequência de bases nitrogenadas que podem ocorrer em
qualquer ordem linear numa das cadeias.
• O número possível de sequências diferentes – ou
informações – é extremamente grande e depende do
número de pares de nucleotídeos existentes nas
moléculas de DNA do organismo.
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Fonte: Ramalho et al. (2004).
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Fonte: Ramalho et al. (2004).
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(2²)
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• RNA (ácido ribonucléico): bastante similar ao DNA,
porém difere em três pontos principais:
– O açúcar é a ribose.
– No lugar de T (timina), temos a base pirimidina U (uracila).
– Apresenta fita única, de modo que as razões A/U e G/C
geralmente diferem de um.
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Fonte: Pierce (2012).
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Fonte: Ramalho et al. (2004).21DBG051
Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• Existem vários tipos de RNAs, sendo que os três mais
conhecidos são:
– RNA mensageiro (RNAm);
– RNA ribossômico (RNAr);
– RNA transportador (RNAt);
• Todos eles são transcritos a partir de uma das fitas
do DNA.
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Fonte: Pierce (2012).
to trigger: acelerar; dar início!
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Fonte: Pierce (2012).
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• RNA mensageiro (RNAm):
– Responsável pelo transporte da informação genética
contida no núcleo para o citoplasma, onde ocorre a
síntese protéica.
– Instável em sistemas bacterianos e de estabilidade
variada em organismos superiores, por isso ocorre em
pequena quantidade nas células (cerca de 2% do total).
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• RNA ribossômico (RNAr):
– Constitui a maior porção do RNA celular que é transcrito a
partir de uma fita do DNA presente na região organizadora
do nucléolo (NOR): constrição secundária de alguns
cromossomos.
– Após seu acúmulo no nucléolo e associação com proteínas
ribossômicas, ele é transportado para o citoplasma e
forma o ribossomo, cuja principal função é participar da
síntese de proteínas (tradução).
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• RNA transportador (RNAt):
– Molécula pequena de RNA (de 73 a 93 nucleotídeos), que serve
como receptor e transportador de aminoácidos, com papel
fundamental na síntese protéica.
– Existe pelo menos um RNAt para cada um dos 20 aminoácidos
diferentes e cada um deles tem uma estrutura ligeiramente
diferente da do outro.
– Enrola-se sobre si mesmo, ocorrendo pareamento de bases na
ordem de 50%, o que torna sua estrutura secundária semelhante
a de uma folha de trevo.
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Composição química e estrutura dos 
ácidos nucléicos
• RNA transportador (RNAt):
– Possui 03 nucleotídeos chamados de anticódon, capazes de
reconhecer 03 nucleotídeos do RNAm chamados de códon, pelo
processo de pareamento de bases no sentido antiparalelo.
– A extremidade 3’ (sequência 5’ CCA 3’) possui a base A que é o
sítio de ligação do aminoácido.
– Sua estrutura terciária (funcional) tem formato de L invertido.
– No L, as duas posições fundamentais do RNAt são
diametralmente opostas e facilitam o seu funcionamento no
processo de síntese das proteínas.
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Fonte: Ramalho et al. (2004).29DBG051
Fonte: Ramalho et al. (2004).
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Reconhecer o aminoácido 
e uni-lo ao RNAt.
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Arranjo do material genético em 
organismos superiores
• Procariontes: cromossomo constituído apenas pelo DNA,
que se dispersa pelo citoplasma da célula.
• Eucariontes: o DNA encontra-se no núcleo celular e está
associado com as proteínas histonas formando uma
estrutura fibrosa conhecida por cromatina.
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Arranjo do material genético em 
organismos superiores
• Cada cromossomo de um eucarionte contém uma única molécula
contínua, linear e não ramificada de DNA, que se encontra ligada a
moléculas de proteínas básicas (com cargas positivas) chamadas
histonas, que compreendem cerca de 50% da massa dos
cromossomos eucariontes.
• Tipos de histonas: H1, H2A, H2B, H3 e H4.
– A cromatina é formada de unidades repetitivas chamadas de
nucleossomos.
– Um nucleossomo é constituído de um núcleo com oito moléculas das
histonas H2A, H2B, H3 e H4 (duas de cada tipo) em torno das quais
enrola-se um segmento de DNA de 146 pares de base, em média.
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Milagros
Destacar
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Arranjo do material genético em 
organismos superiores
– Uma molécula de H1 encontra-se na parte externa do nucleossomo,
associada a outros 54 pares de bases do DNA, e serve como ligação
entre dois nucleossomos adjacentes, estabilizando o enrolamento da
molécula de DNA em torno do octâmero de histonas.
– Esse enrolamento do DNA contribui para o seu empacotamento,
reduzindo sua extensão linear.
– O nucleossomo contribui para que a cromatina seja condensada cerca
de sete vezes.
– Contudo, na metáfase da mitose, a condensação pode chegar a 57 mil
vezes, como no caso de uma célula de milho com seus 20 cromossomos
(empacotamento por meio de solenóide: estrutura em ziguezague, ou
outras estruturas mais complexas).
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H1
núcleo: 2H2A, 2H2B, 2H3 e 2H4
54 pb
146 pb/1,65 volta do DNA ao 
redor do núcleoCada nucleossomo
envolve 200 pb do DNA 
Fonte: Pierce (2012).
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35Fonte: Pierce (2013).DBG051
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Fonte: Ramalho et al. (2012).
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Cromossomos bovinos (Bos taurus)
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Rotas do fluxo genético
42Fonte: Pierce (2013).DBG051