Funções do Material Genético parte1

Prévia do material em texto

18/08/2019
1
Funções do material 
genético
Profa Elizângela Emídio Cunha
2019
1
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Centro de Biociências
Departamento de Biologia Celular e Genética
DBG0051 – Genética para Ecologia
Funções do material genético
• Dogma central da biologia (proposto por Crick):
DNA
(Replicação) 
(Transcrição) (Tradução)
DNA RNA Proteína
2
18/08/2019
2
Replicação do DNA
– A replicação do DNA ocorre na fase S da INTÉRFASE.
– Novas moléculas de DNA são copiadas a partir de moléculas pré-
existentes.
– As pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas pareadas se
rompem e as fitas complementares se afastam.
– Cada fita simples serve de molde para a síntese de uma fita
complementar, de modo que a nova hélice apresenta uma fita
velha e uma fita nova.
– Por este processo, as células filhas recebem todas as informações
contidas na célula original (mãe), com pequenas possibilidades de
erro, garantindo precisão na passagem da informação de uma
célula para outra.
3
4
Fonte: Pierce (2012).
18/08/2019
3
Replicação Semiconservativa do DNA
5Fonte: Ramalho et al. (2004).
6
Experimento de Meselson & Stahl (1958)
Fonte: Adaptado de Griffiths et al. (2013).
18/08/2019
4
• O processo de replicação requer:
1. Um molde consistindo de uma fita única de DNA.
2. Matérias-primas (substratos: primer, dNTPs) a serem
reunidos numa nova fita nucleotídica.
3. Enzimas e outras proteínas que “leiam” o molde e reúnam
os substratos numa molécula de DNA.
7
Replicação do DNA
• Enzimas:
1. Primase: sintetiza o primer (sequência curta de 10 a 12
nucleotídeos de RNA), que é complementar à fita molde do
DNA, para dar início à replicação.
2. DNA polimerase I (corrige erros na síntese e retira o
primer de RNA substituindo-o por uma fita de DNA).
3. DNA polimerase III (acrescenta/retira nucleotídeos).
4. DNA girase (corta uma das fitas da molécula, relaxando-a
e enovelando-a ao contrário para facilitar a ação da helicase).
5. Helicase (desenrola as fitas, separando-as).
6. DNA ligase (une as fitas, duas a duas).
8
Replicação do DNA
18/08/2019
5
Replicação do DNA
• DNA polimerase III: adiciona novos nucleotídeos a um primer ou
iniciador.
• O acréscimo de nucleotídeos se dá na extremidade 3’- OH do primer,
de modo que a síntese ocorre no sentido 5’ 3’.
• A DNA polimerase III não sintetiza DNA na orientação 3’ 5’, logo
o DNA é replicado de forma contínua numa fita (fita “leading” ou
líder) e de forma descontínua na outra (fita “lagging” ou atrasada).
• Fragmentos de Okazaki: fragmentos de nucleotídeos, formados no
sentido 5’ 3’, que são reunidos para formar a fita “lagging” do
DNA, que é sintetizada descontinuamente.
9
10
Fonte: Ramalho et al. (2004).
18/08/2019
6
11
Fonte: Pierce (2012).
12
Fonte: Pierce (2012).
Replicação do DNA
18/08/2019
7
13
Fonte: Pierce (2012).
Replicação do DNA
14
Fonte: Pierce (2012).
Replicação do DNA
18/08/2019
8
Fonte: Pierce (2012).
16
Procariotos: vírus, bactérias
e plasmídeos apresentam
uma única região onde a
replicação se inicia: replicon.
Replicon: fragmento de DNA
replicado a partir de uma
única origem de replicação.
Fonte: Pierce (2012).
18/08/2019
9
17Fonte: Pierce (2012).
– Eucariotos: a origem da replicação se dá numa sequência
específica de bases do DNA, que é reconhecida pela DNA
polimerase e demais enzimas e cofatores envolvidos no
início da replicação.
– Eucariotos: A velocidade da replicação é mais lenta (cerca
de 10X inferior) do que nos procariotos.
• Motivos: mais DNA, que está associado a proteínas histonas
(nucleossomos); e porque, simultaneamente, a replicação ocorre
em vários cromossomos, sendo que cada cromossomo pode ter
até 3.000 replicons.
– O DNA sintetizado é reparado: revisão editorial pelas
enzimas DNA polimerase I e DNA polimerase III.
18
Replicação do DNA
18/08/2019
10
19
Fonte: Pierce (2012).
Transcrição-síntese do RNA
• DNA (gene): produzir uma cadeia polipeptídica (proteína).
• O DNA não pode sair do núcleo para comandar a síntese
protéica no citoplasma. Assim, no núcleo, a mensagem do
DNA é transferida ao RNAm por meio da transcrição.
• A transcrição ocorre no núcleo da célula e não se dá ao longo
de todo o comprimento da molécula de DNA, como a
replicação do DNA, mas ao longo de genes individuais ou
grupos de genes escolhidos.
20
18/08/2019
11
21
Transcrição-síntese do RNA
Fonte: Pierce (2012).
• Como acontece na replicação do DNA, a transcrição do RNA
requer um molde, ou seja, uma das duas fitas do DNA (dupla-
hélice).
• Contudo, a transcrição exige apenas uma das duas fitas do
DNA (com algumas exceções).
• A fita transcrita é denominada de fita molde ou fita
antissenso, enquanto a fita que não é transcrita é a fita não-
molde ou fita senso.
22
Transcrição-síntese do RNA
18/08/2019
12
• Unidade de transcrição: região do DNA que codifica uma molécula
de RNA e as sequências necessárias para a sua transcrição.
• Uma unidade de transcrição inclui três regiões: 
– Promotor: uma sequência do DNA, reconhecida pelo aparato de
transcrição. Sua função é indicar qual das duas fitas do DNA será lida
como molde; a direção da transcrição; e o seu sítio inicial, incluindo o
primeiro nucleotídeo a ser transcrito em RNA.
– Sequência codificadora do RNA: uma sequência de nucleotídeos de
DNA que é copiada na molécula de RNA.
– Terminador: uma sequência de nucleotídeos do DNA (parte da
sequência codificadora do RNA) que sinaliza onde a transcrição deve ser
finalizada.
23
Transcrição-síntese do RNA
Transcrição-síntese do RNA
• RNA polimerase: se acopla à região do DNA (sítio promotor)
a ser transcrita, desfazendo as pontes de hidrogênio entre as
bases complementares, separando as fitas e expondo os
nucleotídeos que serão transcritos.
• RNAm: é transcrito na direção 5’ 3’ pela incorporação de
nucleotídeos complementares aos nucleotídeos da fita molde
do DNA.
24
18/08/2019
13
25Fonte: Griffiths (2008).
Transcrição-síntese do RNA
• A síntese de RNA é complementar e antiparalela à fita-molde
do DNA que será transcrita.
• A síntese de RNA não exige um “primer”, como acontece na
síntese do DNA.
• A transcrição continua até que um ponto de terminação seja
encontrado.
• A RNA polimerase e o RNAm são liberados e a molécula de
DNA se recompõe, reconstituindo as pontes de hidrogênio
rompidas no início do processo.
26
18/08/2019
14
27
Transcrição-síntese do RNA
Fonte: Griffiths (2008).
28
Transcrição-síntese do RNA
Fonte: Griffiths (2008).
18/08/2019
15
29
Fonte: Griffiths (2008).
Procariotos: o RNA
transcrito se constitui no
RNAm propriamente dito
a ser utilizado na síntese
de proteínas e, depois,
degradado.
30
Fonte: Pierce (2012).
18/08/2019
16
Transcrição-síntese do RNA
• Eucariotos:
– O RNA é transcrito no chamado hnRNA (RNA heterogêneo nuclear), que
precisa ser processado para gerar RNAm com apenas éxons (sequências
úteis para a codificação dos aminoácidos). Os íntrons (regiões não
codificadoras) são retirados por endonucleases e os éxons são religados
para gerar o RNAm.
– O hnRNA sofre a adição de uma guanina metilada na extremidade 5’
(capacete) e de uma cauda de poli-A na extremidade 3’ para proteger o
RNAm da degradação por enzimas. O capacete também facilita a ligação
do RNAm aos ribossomos durante a síntese protéica.
– O processamento do hnRNA ocorre no núcleo da célula e o RNAm
formado é liberado para o citoplasma, onde se associa a proteínas que o
protegem da degradação por endo e exonucleases. Ao complexo RNAm e
proteínas dá-se o nome de informossomo.
31
Transcrição-síntese do RNA
32Fonte: Ramalho et al. (2004).
18/08/2019
17
Fonte: Griffiths et al. (2013). 33
34
Fonte: Griffiths et al. (2013).
18/08/2019
18