Resumo Biologia Molecular

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ÁCIDOS NUCLEICOS 
Há dois tipos de ácidos nucleicos: o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o 
ácido ribonucleico (RNA) . Ambos são compostos por cadeias de nucleotídeos 
que são feitos de uma pentose, uma base nitrogenada e um grupo fosfato. 
 
DNA - ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO 
 
Duas fitas de nucleotídeos unidas por 
pontes de hidrogênio 
 
Adenina vai sempre se ligar com a Timina 
(A-T) 
 
Citosina vai se ligar com Guanina (C-G) 
 
Cada fita tem uma extremidade 5’ - 3’ 
(devido os carbonos disponíveis das últimas 
moléculas de açúcar que forma a “direção” 
do DNA) 
 
Duas cadeias são antiparalelas formando 
uma dupla hélice 
 
DNA ≠ RNA 
 
- O RNA contém o açúcar ribose e o DNA o açúcar desoxirribose 
- A desoxirribose NÃO tem hidroxila no carbono 2’ como a ribose 
- As bases nitrogenadas do DNA são: Citosina, Guanina, Adenina e Timina. 
Já o RNA não tem a Timina, e sim, a Uracila 
 
- Citosina e Guanina formam 3 pontes de hidrogênio e Adenina e Guanina 
apenas duas, tornando C-G mais forte 
 
NOMENCLATURAS 
Nucleosídeo: Açúcar + Base Nitrogenada 
 
Nucleotídeo: Nucleotídeo + Posição do Fosfato + Nº do Fosfato 
 
Para nomear RNA é a mesma coisa. 
 
CONFORMAÇÕES DO DNA 
 
 
A conformação A-DNA não é muito comum em meio fisiológico porque ela se 
forma (na maioria das vezes) na falta de água. 
- Conformação ANTI na ligação glicosídica 
 
A conformação B-DNA é a mais frequente 
- Conformação ANTI na ligação glicosídica 
 
A conformação Z-DNA é muito frequente em regiões promotoras de gene 
(especialmente purinas) 
- Conformação anti-pirimidinas e sin-purina 
 
TOPOISOMERASE 
É uma enzima que tem como função clivar algumas ligações químicas e deixar o 
DNA mais solto ou mudar o sentido. 
 
Topoisomerase 1: 
Se associa a dupla fita, interage com apenas 
uma delas e quebra essa ligação fosfodiéster e 
depois liga novamente - dessa vez com o DNA 
mais frouxo . 
 
Topoisomerase 2: 
Quebra as ligações fosfodiéster no mesmo jeito 
que a anterior porém faz o DNA mudar de 
sentido . 
 
RNA 
RNA MENSAGEIRO - mRNA 
- É a cópia direta do DNA 
- É sintetizado no núcleo porém age no citoplasma 
- Sintetiza no sentido 5’ ⇨ 3’ e é traduzido em 3’ ⇨ 5’ 
- Sua função é que conter informação para formar a proteína 
- Tem 1.000 a 10.000 nucleotídeos 
 
RNA TRANSPORTADOR - tRNA 
- Tem formato de cruz invertida e pode se ligar consigo mesmo 
- O códon do mRNA interage com o anticódon do tRNA 
- Também sintetizado no núcleo e age no citoplasma 
- Tem 74 a 94 nucleotídeos 
 
RNA RIBOSSÔMICO - rRNA 
- Seu tamanho varia 
- Tem 2 subunidades (maior e menor) 
- Tem 2 sítios (A e P) 
- Estrutura básica do ribossomo 
- Localiza-se no nucléolo 
- Onde acontece a síntese proteica 
- É codificado pela RNA polimerase I 
 
ORGANIZAÇÃO GENÔMICA DOS EUCARIOTOS 
Na célula eucariota é possível observar dois sistemas genéticos diferentes: O 
genes cromossomais e os extracromossomais. 
O DNA cromossomal está envolto por um membrana nuclear (o que o distingue 
dos procariontes) e o DNA extracromossomal está nas mitocôndrias. 
 
- A quantidade de cromossomos não influencia na complexidade 
 
SER HUMANO 
23 pares de cromossomos 
3.000 Mb de tamanho haplóide 
1.020 mm de tamanho do genoma 
 
Heterocromatina: Mais compacto 
 
Eurocromatina: Menos compacto, transcricionalmente mais ativo 
 
Telômero: Região final do cromossomo. 
- Os telômeros protegem o DNA se sofrer alterações físicas e continuar 
funcional. 
- O tamanho do telômero diminui a cada ciclo de replicação do DNA 
 
Centrômeros: Prende os filamentos cromossômicos às fibras de fuso, esse disco 
é chamado cinetócoro 
 
ENZIMAS DE RESTRIÇÃO 
- São enzimas que reconhecem e quebram uma sequência específica 
- São formados os sítios de restrição . 
- Quando ela encontra a célula alvo, a enzima ela fará um “corte” na região 
da dupla hélice. 
 
Quando a EcoRI (endonuclease de restrição) reconhece o sítio, ela corta o 
deixando assim: 
 
 
O DNA que é clivado por uma mesma enzima de restrição pode ser pareado com 
outro DNA que foi quebrado com a mesma enzima. 
Por esta razão, diz-se que enzimas que deixam terminações de fita única 
produzem extremidades pegajosas . 
Há também as que cortam abruptamente, chamada de extremidades 
abruptas. 
 
 
 
CICLO DE DIVISÃO CELULAR 
 
 
EXONS E INTRONS 
Exon - Informação codificante 
 
Intron - Informação NÃO codificante 
 
Splicing - Remoção dos introns do mRNA primeirario para formação do mRNA 
maduro. Quem faz isso é o spliceossomo. 
 
Splicing Alternativo - Quando ocorre a remoção de um exon, gerando um 
variante de splicing 
 
REPLICAÇÃO DO DNA 
- A replicação é semiconservativa que permitir que cada célula gerada 
tenha as mesmas características da célula-mãe 
 
- A replicação ocorre em pontos específicos do DNA (existem vários desses 
“pontos” ao longo do DNA). Esses pontos são ricos da ligação A-T 
- A partir do momento que um grupo enzimático localiza esses pontos eles 
precisam das DNA polimerase para desfazer a dupla fita e acessar a 
informação para fazer um nova fita 
 
A helicase é a primeira enzima a chegar para a quebra das pontes de 
hidrogênio. Logo após, vem as proteínas SSB para manter o DNA reto e as 
pontes de hidrogênio não voltarem. 
Então as primases chegam para fazer primers para a chegada da DNA 
polimerase α que sintetiza um pequeno fragmento de DNA. A DNA 
polimerase δ vem para alongar (também chegam as RNAse H que degradam 
os primers) e em seguida as sliding clamps 
- fazendo com que a DNA polimerase tenha 
mais motilidade pela fita - são acopladas. 
Enquanto isso as Topoisomerases agem 
para “relaxar” o DNA e depois formar um 
replissomo . 
 
DNA POLIMERASE 
- Em bactérias são conhecidas 5 tipos de 
DNA polimerase. Sendo as mais importantes 
a I e III (principal). 
 
- Em humanos são conhecidas 8 tipos de DNA polimerase que são 
representadas pelas letras do alfabeto grego. Sendo as mais importantes 
a alfa (α) e delta (δ).Sendo a delta a principal . 
 
- Todas as polimerases sintetizam em 5’ ⇨ 3’ 
 
- TODAS as polimerases precisam de um molde e primers 
 
Primers: Pequena sequência de nucleotídeo de RNA que serve de molde para 
DNA polimerase feita pelas primases. 
 
- A hidrólise da ligação fosfato fornece energia para estabelecer a ligação 
 
- Ao adicionar um grupo erroneamente na extremidade 5’ a molécula sofre 
uma torção que encosta numa ponta de reparação. Ela corta e segue. 
Além disso, na extremidade 5’ não teria energia suficiente para 
continuação do processo, já que é necessário a quebra do nucleotídeos 
livre trifosfato. 
 
DNA polimerase - Estrutura: 
Sitio P - Sitio de síntese Sitio E - Sitio de edição (exonuclease) 
 
FORQUILHAS DE REPLICAÇÃO 
- A região de separação das cadeias tem a forma de uma letra Y e é 
denominada forquilha de replicação que é a região da junção entre 
duas cadeias-molde recém-separadas para a replicação e a dupla-hélice 
de DNA que ainda não se separou. 
 
- Quanto à síntese de uma nova cadeia, o mais simples seria imaginar que 
ela ocorra continuamente, no sentido da progressão da forquilha de 
replicação. No entanto, INCORRETO porque requereria que uma das 
cadeias crescesse no sentido 3’ → 5’. 
 
- Como o DNA é antiparalelo, uma das cadeias não pode acompanhar o 
sentido da forquilha de replicação. A cadeia com polaridade inversa é 
sintetizada, em sentido inverso ao do deslocamento da forquilha de 
replicação, isso acontece porque a polimerase sintetiza curtos segmentos 
que crescem no sentido 5’ → 3’, que são, posteriormente, unidos para 
formar a nova cadeia contínua. 
 
 
 
Fragmentos de Okazaki: São os pequenos pedaços de DNA que aparecem 
temporariamente durante a síntese da cadeia descontínua durante a replicação 
do DNA 
 
PCR - AMPLIFICAÇÃO IN VITRO DE DNA 
O objetivo é multiplicar um trecho específico de DNA para que possa ser 
facilmente detectável. 
 
Reagentes necessários: 
- DNA polimerase 
- Fita molde (amostra) 
- Primer 
- dNTPs 
- Tampão 
 
1ª Etapa: DESNATURAÇÃO 
Ocorre um aquecimento até 95ºC para a desnaturação do DNA (quebra das 
pontes de hidrogênio) em aproximadamente 30 segundos. 
 
2ª Etapa: ANELAMENTO 
Nessa etapa é onde os primers selecionados vão se ligar por complementaridade 
de bases. 
 
Primer Foward e Primer Reserve 
O primer foward vai se ligar no complemento da fita complementar e o primer 
reverse vai se ligar direto a fita molde para manter o sentido 5’ ⇨ 3’. 
 
 
3ª Etapa: EXTENSÃO 
Acontece a síntese da sequência de interesse a 72ºC. Através da DNA 
polimerase da Thermus aquaticus , mais conhecida como Taq , que sobrevive a 
altas temperaturas. 
 
● Cada ciclo é feito num termociclador automático. 
 
Ao final de cada ciclo, tem um crescimento exponencial de cópias de DNA que 
pode ser contabilizado, por exemplo: 2 40 = 1.099 12 
 
MUTAÇÃO 
Mutação é um erro permanente no DNA que pode acontecer no gene ou no 
cromossomo. 
 
MUTAÇÃO PONTUAL 
Troca de uma base. 
Que pode resultar na troca de um aminoácido - missense . 
Criar um novo códon de terminação - nonsense. 
Transformar um códon de terminação em um códon de aminoácido. 
 
MUTAÇÃO COM MUDANÇA NA FASE DE LEITURA - FRAMESHIFT 
Inserção ou perda de nucleotídeo. 
 
MUTAÇÃO SILENCIOSA EM REGIÃO CODIFICADORA 
É quando ocorre a mudança de nucleotídeo porém não muda o aminoácido e 
consequentemente a proteína. 
 
PRINCIPAIS LESÕES DO DNA 
Erros podem acontecer no DNA antes da correção ou detecção do mesmo. 
 
DESPURINAÇÃO: 
Quando se perde base nitrogenada e 
forma-se um Sítio AP (apurínico ou 
apirimidico) . Acontece pelo rompimento 
das ligações glicosídica (ligação que liga 
a base nitrogenada ao açúcar) sem a 
presença de enzimas. 
- Mais comum perder bases púricas 
Caso o erro não for corrigido acontece 
uma deleção que pode mudar a leitura . 
 
 
 
DESAMINAÇÃO: 
As bases nitrogenadas tem em comum o grupo amina. 
 
A perda do grupo amina modifica o emparelhamento das bases que mudaram os 
aminoácidos colocadas e por consequência a proteína . 
Por exemplo, a hipoxantina resultante da desaminação da adenina ocasiona a 
troca de um par de base A - T por G - C. 
 
A única base que NÃO sofre desaminação é a Timina. 
 
● In vitro , posso colocar um metil na citosina tornando-a em 
5-metil-citosina que ao sofrer desaminação pode se tornar timina. 
 
 
PRINCIPAIS LESÕES 
Traz transformações celulares atípicas, neoplasias e afins. 
 
Hidrólise 
Desaminação e depurinação são consideradas hidrólises. 
 
Metilação (O 6 - metilguanina) 
Acontece em sítios não convencionais (não controlada). 
Por exemplo, quando a guanina recebe um metil atrapalha na formação de 
pontes de hidrogênio e favorece a ligação com a timina - que não é normal. 
 
Agentes Químicos 
Agentes químicos como nitratos e nitritos acelera as taxas de desaminação. 
Compostos esses, bastante presente em embutidos e industrializados. Como, 
NaN O 2 , NaNO 3 e nitrosaminas. 
 
Agentes Alquilantes 
Tem a capacidade de doar grupos químicos. 
 
Adição de um Grupo Volumoso 
Como, por exemplo, o benzo (A) pireno 
 
 
Radiação UV - Dímeros de Pirimidinas 
Na saturação das pirimidinas o raio UV quebra e favorece a formação de dímeros 
de pirimidinas. Um exemplo é o ciclobutano. 
 
Xeroderma Pigmentoso 
Doença genética autossômica recessiva que gera sensibilidade extrema aos raios 
UV. Isso acontece porque há uma falha de reparação por excisão dos dímeros de 
pirimidina. 
 
REPARO DO DNA 
Os mecanismos de reparo tem por finalidade restaurar o conteúdo da informação 
genética armazenada na sequência de nucleotídeos. 
 
REPARO DIRETO 
Caracterizado pela reversão ou remoção pura e simples da lesão. Nesse 
processo, atua uma enzima que reconhece a distorção na hélice de DNA causada 
pela presença dos dímeros de pirimidinas. Que uma vez ligada no DNA, a enzima 
absorve a luz visível e catalisa a quebra dos dímeros de pirimidinas e reverte a 
suas bases envolvidas na dimerização a sua forma normal. 
Repara:- Dímeros de pirimidinas 
- O 6 - metilguanina 
Esta enzima NÃO tem em humanos que precisam de outros mecanismos de 
reparo para reverter danos como a radiação UV, por exemplo. 
 
REPARO POR EXCISÃO DE BASES 
Enzimas reconhecem bases modificadas no DNA que catalisam a quebra da 
ligação N-glicosídica - que liga o açúcar a base alterada e a eliminam do DNA. 
A ação dessa enzima porém gera sítios apúricos ou apirimídicos que são 
reconhecidos pela endonuclease que quebra a cadeia da lesão. 
Repara: 
- Desaminação 
 
Procariontes: 
É usado o complexo UVR (A, B e C) 
 
Eucariontes: 
É usado o complexo XP-C e 23B de proteínas 
 
MISMATCH - ERRO DE EMPARELHAMENTO ENTRE BASES 
Emparelhamento de bases como C-A e T-G. 
Repara: 
- Pareamento incorreto 
 
Procariontes: 
Não existe um mecanismo intrínseco que detecta qual é a base original e qual é 
a mutante. 
As bactérias conseguem reconhecer a fita recente pela metilação. Pois, quanto 
mais velha mais metilada a fita será. 
O complexo Mut é usado. 
 
Eucariotos: 
O complexo MSH2 e MSH6 reconhece a lesão e atuam sempre em conjunto. 
Além de estarem sempre no citoplasma para ver se encontram algum erro. 
 
Síndrome de Lynch 
É uma doença genética autossômica dominante que predispõe ao câncer 
(principalmente carcinoma no cólon do intestino) que é causada por mutação 
nos genes MSH2, MLH1, MSH6, PMS2 e PMS1 que são responsaveis pelo reparo 
do DNA por mismatch. 
 
REPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS 
Há reconhecimento de uma alteração na estrutura do DNA depois é feita a 
excisão dos nucleotídeos que contém a lesão por nucleases que hidrolisam a 
ligação fosfodiéster . Após a remoção ficam lacunas que serão preenchidas pelas 
DNA polimerases que utilizam a extremidade 3’OH livre como primer para 
síntese de novo DNA. Esses nicks será selado pela DNA ligase . 
Repara: 
- Dímero de pirimidinas 
 
REPARO POR RECOMBINAÇÃO 
Essa via de reparo se utilizada de informação de outra fita de DNA. Pode ser na 
mesma forquilha ou presentes num cromossomo homólogo . 
A polimerase não acrescenta nucleotídeos a região oposta a lesão, deixando um 
espaço em branco na cadeia. Essa descontinuidade é preenchida com DNA de 
outra fita ou cromossomo homólogo por recombinação, isso gera 
descontinuidade no outro DNA que pode ser reparado por ação da DNA poli e em 
seguida pela ligase. 
 
 
Neste processo não ocorre perda informacional. 
 
Câncer de Mama 
Mutação do BRCA-2 que altera o reparo recombinante homologa. 
 
TRANSCRIÇÃO - BACTÉRIAS 
A transcrição se divide em 3 etapas: Iniciação, Elongação e Terminação. 
- Não precisa de primers 
- Acontece 1 erro a cada 10.000 
 
Antes do início da transcrição a região promotora é rica em TATA box (muita 
ligação A-T que faz apenas duas pontes de hidrogênio e permite uma rápida 
desnaturação) que está a -10 e -35 nucleotídeos antes do início. 
 
RNA polimerase: São as principais enzimas do processo de transcrição. 
Transcrevem DNA em RNA através da uma fita molde por pareamento de bases. 
Sempre na direção 5’ ⇨ 3’. 
 
● Procariontes tem apenas uma RNA polimerase que é composta por 1 alfa, 
1 beta, 2 beta linha, 1 sigma e 1 omega. 
 
INICIAÇÃO 
O início da formação de uma molécula de RNA está na sua extremidade 5’ e é 
seguida pela liberação do fator sigma (σ). 
● A RNA polimerase se adere no fator sigma que reconhece a fita molde. 
Sem ele a RNA polimerase não consegue se ligar a fita molde e iniciar a 
transcrição. 
 
ELONGAÇÃO 
Para a elongação é preciso tirar o fator sigma. Isso acontece para que a RNA poli 
consiga se deslocar mais na fita molde. 
Nessa etapa são adicionados novos nucleotídeos que vai alongando a fita. 
 
TERMINAÇÃO 
Há duas formas de terminação: 
1. Dependente de Fator RHO - O fator RHO se associa ao RNAm. Se a 
velocidade de síntese da RNA polimerase for menor que a velocidade da 
RHO, o RHO consegue chegar até a enzima e deslocá ela para fora da 
reação. 
2. Independente de Proteína - No DNA molde existem sequências de C - G 
(de forma repetida e invertida) seguida por 4 resíduos de A. Forma-se 
uma RNAm em forma de grampo que serve de alavanca e descola a RNA 
polimerase para fora da reação. 
Essas formas de terminação não acontece em conjunto. A reação termina 
quando uma ou outra acontecer primeiro. 
 
Enchancers: São sequências específicas de nucleotídeos que se ligam e 
aumentam o nível de transcrição 
 
TRANSCRIÇÃO - EUCARIONTES 
O eucarioto tem 5 RNA polimerases. Sendo 2 RNA polimerases e 3 RNA 
polimerases nucleases (I, II e III) 
 
1. A subunidade TBP do Fator de Transcrição II D ( TFIID ) reconhece a 
região promotora - TATA box 
 
2. Ocorre mudança na conformação do DNA 
 
3. Novos fatores de transcrição são recrutados para formação do complexo 
de iniciação 
O fator sigma eucarionte participa do complexo de iniciação. Ele varre a 
molécula de DNA até achar a região promotora do gene. 
 
4. O TFIIH separa as fitas duplas e fosforila a RNA polimerase II permitindo 
que ocorra a extensão. Sem antes desacoplar o fator sigma 
 
5. A terminação ocorre pela fator RHO (desloca a RNA polimerase caso a 
alcance) ou independentemente de proteína (forma-se o RNA em forma 
de grampo e tira a RNA poli da reação) 
 
PROCESSAMENTO DO mRNA 
Capeamento: Adição de um nucleotídeo atípico (7-metilguanosina) na 
extremidade 5’ para proteção contra ação de nucleases 
 
Cauda Poli-A: Resíduos de adenina são colocados na extremidade 3’ 
 
Splicing: Feito pelos spliceossomo que remove os íntrons 
 
TRADUÇÃO 
- De nucleótidos para aminoácidos 
- A sequência de nucleotídeos é lida em grupo de 3 que chamamos de 
códon 
- O mesmo aminoácido pode ter mais de um códon por isso chamamos o 
código genético de degenerado . 
- Porém, metionina e triptofano tem apenas um códon cada 
 
- Também divida em Iniciação, Alongamento e Terminação 
 
INICIAÇÃO: 
Recruta-se a subunidade menor do ribossomo que reconhece o códon da 
metionina (que está no mRNA)e a subunidade maior do ribossomo se acopla 
 
ALONGAMENTO: 
Adição do aminoácido na extremidade COO - onde origina-se a ligação peptídica e 
vai alongando. 
O tRNA entra com o anticódon para o aminoácido no sítio A do ribossomo, faz 
ligação peptídica com o aminoácido anterior e passa para o sítio P e logo vai 
embora. 
 
TERMINAÇÃO: 
Ao encontrar o primeiro stop codon, a proteína Fator de Liberação desmonta o 
mRNA.