Estrutura do DNA e cromossomos

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Exercícios aula passada:
5- O touro Juvenal e a vaca Estrela são naturalmente mochos. Mas, 1/4
das suas crias podem desenvolver chifres quando adultas.
a) Considerando que essa característica seja governada por um único
gene com dois alelos diferentes, qual deve ser o genótipo desse
casal?
Mocho: Cc
Chifre: cc
Parentais: Cc x Cc
3 : 1
ccCcCcCC
Exercícios aula passada:
b) Represente na figura a seguir como esse loco deve segregar na
meiose destes animais:
c) Que tipos de gametas e em quais proporções serão produzidos por
Juvenal e Estrela para essa característica?
- 4 tipos de gametas: C; C; c; c
- 50% de chance de ser c e 50% de chance de ser C
d) Explique o motivo da proporção de crias chifrudas e mochas
encontrada na prole desse casal.
cc
Cromatides-irmãs:CC
Cromatides –irmãs:cc
cc c c
C C
Exercícios:
6- Juvenal e Estrela apresentam pelagem preta. Suas crias, independente
do sexo, podem nascer com a pelagem preta ou vermelha, na proporção
3 pretas para 1 vermelha. Usando as mesmas regras utilizadas para
explicar a herança da presença/ausência de chifres, procure explicar a
herança da cor preta/vermelha nesses animais.
Se é independente do sexo quer dizer que os cromossomos segregam de
forma independente; e a proporção segue a primeira lei de mendel com
indivíduos dominante para cor preta PP ou Pp e recessivo para cor
vermelha pp.
ESTRUTURA DO DNA E 
CROMOSSOMOS
Profa. Dra. Ana Flávia Leal Specian
Cronograma da aula:
1. Histórico da descoberta do DNA como mólecula de
hereditariedade;
2. Composição dos ácidos nucléicos;
3. Estrutura do DNA e RNA;
4. Estrutura cromossômica..
Histórico da descoberta do DNA
• Em 1868 o suiço Johann Friedrich Miescher isolou solou uma
substância de elevado peso molecular – nucleína;
O novo polímero era constituído por C, O, H, N e fósforo (ausente em
proteínas);
Descoberta da Nucleína
Histórico da descoberta do DNA
• Anos depois foi chamado de ácido desoxirribonucleico (DNA) porque
ele foi isolado no núcleo da célula e apresenta caráter ácido;
• Não era reconhecido como o material genético;
Este papel pensava-se ser desempenhado pelas proteínas que,
aparentemente, tinha maior potencial de variação de 20 aminoácidos ao
invés de apenas quatro diferentes como as bases nitrogenadas dos
nucleotídeos.
DNA É O MEDIADOR DA TRANSFORMAÇÃO
1928 - Frederick Griffith 
Snustad e Simmons, cap. 9 (2017).
Histórico da descoberta do DNA
Estrutura e função do DNA
• Antes de 1953 os cientistas não sabiam que os genes estavam nos
cromossomos;
- O que se sabia: Cromossomos = DNA + proteínas;
• 1953 - James Watson e Francis Crick postularam o modelo da
estrutura de dupla hélice, informação que desvendou o quebra
cabeça;
• Estrutura e a função dos genes podem ser compreendidas a nível
molecular.
Estrutura e função do DNA
• Antes de 1953 os cientistas não sabiam que os genes estavam nos
cromossomos;
- O que se sabia: Cromossomos = DNA + proteínas;
• 1953 - James Watson e Francis Crick postularam o modelo da
estrutura de dupla hélice, informação que desvendou o quebra
cabeça;
• Estrutura e a função dos genes podem ser compreendidas a nível
molecular.
Estrutura do DNA – composição
Análise química: 
- A quantidade de A é igual à de T (A = T)
-A quantidade de C é igual à de G (C = G)
Chargaff et al (1950): isolou DNA de diferentes espécies e
analisou a sua composição:
Com base nos dados obtidos estabeleceu a regra:
Estrutura do DNA
Difração por raio X: 
- Franklin e Wilkins (1951):
Estrutura do DNA
Difração por raio X: 
- Franklin e Wilkins (1951):
Watson e Crick (1953): a partir destas pesquisas eles
postularam a dupla-hélice.
Composição do DNA:
O DNA é um ácido núcleico composto de unidades repetidas,
ligadas, chamadas nucleotídeos;
- Cada nucleotídio tem um açúcar, um fosfato e uma base
nitrogenada (A, T, G e C).
Base nitrogenada (A, T, G ou C)
Grupo Fosfato
Pentose: desoxirribose
Estrutura do DNA – composição:
Snustad e Simmons, cap. 9 (2017).
• Duas cadeias longas de nucleotídeos = 2 fitas
• Cada fita é composto por polinucleotídeos que são constituídos
por: um esqueleto de açucar-fostato, mantidas juntas por ligações
covalentes (fosfodiester);
Estrutura do DNA – composição
Snustad e Simmons, cap. 9 (2017).
Snustad e Simmons, cap. 9 (2017).
Estrutura do DNA – composição
Polinucleotídeos
O esqueleto de DNA é invariável e
consiste de moléculas de desoxirribose
ligadas pelos grupos fosfatos
Estrutura do DNA – composição
Polinucleotídeos
Estrutura do DNA – composição
Polinucleotídeos
Estrutura do DNA – composição
Polinucleotídeos
Estrutura do DNA – Dupla-hélice
Snustad e Simmons, cap. 9 (2017).
• As duas fitas são mantidas juntas por ligação de pontes de
hidrogênio entre as bases nitrogenadas (A, G, C, T)
• Cada fita de DNA que compõe a dupla-hélice tem uma “direção”
• Em uma extremidade, o átomo de carbono terminal no esqueleto
é o átomo de carbono 5’ do açúcar terminal
• Na outra extremidade, o átomo de carbono terminal é o the 3’ do
açucar terminal
• Em uma dupla hélice, as fitas são antiparalelas.
Dupla-hélice
- Mecanismo da hereditariedade: 
As seqüências de bases ao longo
da cadeia carrega a informação
genética.
Estrutura do DNA – Dupla-hélice
Alberts., cap. 4 (2017).
Essa “polaridade oposta” dos
filamentos complementares
de uma dupla-hélice de DNA é
importante na replicação, na
transcrição e na
recombinação do DNA.
Estrutura do DNA – Dupla-hélice
Alberts., cap. 4 (2017).
Estrutura do DNA – Dupla-hélice
Pares de bases:
Estrutura do DNA – Dupla-hélice
Pares de bases:
Estrutura do DNA – Dupla-hélice
Estrutura do DNA – Dupla-hélice
Sulco 
maior
Sulco 
menor
Comformação da estrutura do DNA –
Dupla-hélice
B-DNA é a conformação adquirida pelo DNA
em condições fisiológicas. Cada volta
apresenta 10,4 nucleotídeos.
Diferentes conformações Depende da
sequência de bases e das condições nas
quais está inserida:
➔ DNA-B
Ambiente abundante em água
Mais estável
Alfa-hélice
➔ DNA-A
Ambiente com pouca água
Alfa-hélice
Menor e mais larga
➔ DNA-Z
Hélice com giro para esquerda
Ambiente com muito sal
C e G alternados sob condições fisiológicas
1. A molécula consiste de dois filamentos com bases transversais. Os
filamentos se torcem um sobre o outro na forma de uma dupla hélice, de
tal maneira que se assemelham a uma escada retorcida;
2. As pontes verticais da escada de DNA consistem de grupos fosfatos
alternados com porções de desoxirribose dos nucleotídeos;
3. Os degraus da escada contêm bases nitrogenadas pareadas. A
adenina sempre pareia com a timina e a citosina sempre pareia com a
guanina.
Atividade - complementaridade entre as 
bases nitrogenadas:
Se timina compõe 15% das bases em uma certa fita de 
DNA, qual seria a percentagem de citosina neste 
mesmo DNA?
timina = 15%, então adenina = 15%
A + T = 30%, então G + C = 70%
Assim, citosina é 1/2 of 70% = 35%
Atividade - complementaridade entre as 
bases nitrogenadas:
Um certo segmento de DNA tem a seguinte sequência de 
nucleotídeos em uma fita : 5’ ATTGGCTCT 3’ 
Qual seria a sequência da outra fita nas direções 3’ e 5’?
5’ ATTGGCTCT 3’ 
3’ TAACCGAGA 5’
- Habilidade para transferir uma cópia fiel desta informação
para as células filhas;
- O esqueleto açucar-fosfato é muito estável ao ataque
químico;
- A ausência de –OH na posição 2 no açúcar faz o DNA
muito resistente a condições alcalinas;
- As bases altamente empilhadas excluem quase toda a
água protegendo a informação dos compostos solúveis
em água que poderiam reagir com os grupos carregados.
Propriedades que fazem o DNA ideal para 
armazenar a informação genética:
Replicação
Transcrição
Tradução
Proteína
Ácido Desoxirribonucleico
Ácido Ribonucleico
Fluxo da Informação 
Genética
DNA X RNA:
DNA X RNA:
DNA X RNA:
DNA RNA
Estrutura do RNA:
Composição química e estrutura do RNA:
Composição química e estrutura do RNA:
Conformação do DNA em 
cromossomo
Estruturado DNA dentro do núcleo:
Estrutura do DNA dentro do núcleo:
DNA nuclear de eucariotos é empacotado em cromossomos
individuais: DNA + proteínas
Procariotos (organismos unicelulares
sem núcleo) tem cromossomo único
circular.
Eucarioto (organismos com
núcleo) tem um número
específico de cromossomos por
espécie.
O material genético está na forma de cromatina:
• Em células eucariontes, o DNA se complexa com proteínas
específicas, constituindo a cromatina. Sua organização é
dinâmica, pois se altera de acordo com a fase do ciclo celular e
com o seu grau de atividade;
• No núcleo interfásico (células que não estão em divisão), a
cromatina se apresenta compactada e/ou descompactada.
• A CROMATINA É A PORÇÃO DO NUCLEO QUE SE CORA E É
VISIVEL AO MO
núcleo
Cromatina:
• Formada pelos nucleossomos - unidade repetitiva da cromatina;
• Nucleossomo: consegue compactar em até 7 vezes uma molécula 
de DNA
Cada partícula do cerne nucleossômico individual consis- te em um complexo de oito proteínas histonas – duas moléculas de cada
uma das histo- nas H2A, H2B, H3 e H4 – e a fita dupla de DNA, com 147 nucleotídeos de comprimento.
. Na formação do nucle- ossomo, primeiro as histonas ligam-se umas às outras para formar os dímeros H3-H4 e H2A-H2B, e os
dímeros H3-H4 combinam-se para formar tetrâmeros. Então, um tetrâ- mero H3-H4 se combina a dois dímeros H2A-H2B para formar
o octâmero compacto do cerne, ao redor do qual o DNA é enrolado.
-
Cromossomo Eucariótico
Nucleossomos: 
Alberts., cap. 4 (2017).
Cromatina:
• As histonas desempenham um papel estrutural importante na
cromatina. Estão presentes na cromatina de todos os eucariotos
em quantidade equivalente à quantidade de DNA.
• Todos os vegetais e animais têm cinco tipos diferentes de histonas,
chamados H1, H2a, H2b, H3 e H4. Essas proteínas são
encontradas em quase todos os tipos de células.
Regiões de empagotamento da cromatina:
• Durante a interfase (fase estácionária da divisão celular e de
intensa atividade metabólica) a cromatina aparente um colar de
pérolas ou colar de contas.
Estruturas da cromatina:
• O Dna que compõe a cromatina é dividido em:
Regiões de eucromatina e
heterocromatina
Cromatina:
• Eucromatina: menos condensada (regiões codificantes);
• Heterocromatina: mais condensada (regiões não 
codificantes).
EucromatinaHeterocromatina
Cromatina se condensa para formar o
cromossomo:
• Durante a divisão celular a cromatina deve passar por mais um
nível de empacotamento para que sequencias de DNA não
sejam perdidas durante a divisão;
• Esse nível elevado de empacotamento da cromatina recebe o
nome de CROMOSSOMO.
Como ocorre este empacotamento?
Pierce, 2016.
Cromatina e cromossomos representam dois
aspectos morfológicos da mesma estrutura:
- Durante o estágio fisiológico da célula (INTERFASE) o DNA está na
forma de cromatina para propiciar a atividade metabólica e replicação
do DNA quando a celular for se dividir;
- Durante a divisão celular o DNA está na forma de cromossomo, nível
máximo de condensação para propiciar a divisão correta do material
genético sem que ocorra perdas (HEREDITARIEDADE).
Metafase
Interfase
Cromatina e cromossomos representam dois
aspectos morfológicos da mesma estrutura:
Interfase
Cromatina
Estrutura do DNA durante o ciclo celular:
Cromatina
Cromossomo
Estrutura do DNA durante o ciclo celular
Cromossomo
CromatinaCromatina
Cromossomos:
• Condensação máxima do DNA durante a mitose
• O genoma humano completo contem 2 metros de DNA
(todos os 46 cromossomos) em cada célula;
• Os 2 metros de DNA tem que ser empacotado dentro do
núcleo com um diâmetro de ~6 um;
• Existem cerca de 1013 células nos seres humanos;
• A distância da terra ao sol é de 1,5 X 1011 m;
• Existe bastante DNA no ser humano para ser esticado da
terra ao sol e voltar cerca de 50 vezes!
Braço
Cromatides-irmãs
Cromossomos:
Centrômero
Histona H3
Telômero
Cromossomo Eucariótico
Telômero: 
Snustad e Simmons, 2017.
Telômeros de animais formam estruturas denominadas alças t, nas quais o
filamento único na terminação 3' invade uma repetição telomérica no sentido 5'
(upstream) (TTAGGG em mamíferos) e faz par com o filamento complementar,
deslocando o filamento equivalente. O DNA nessas alças t é protegido
pela shelterina, um complexo proteico telômero-específico, que atua contra
degradação e/ou modificação por processos de reparo do DNA.
Pierce, 2016.
- Os cromossomos carregam os genes – unidades funcionais da
hereditariedade.
- Um gene normalmente é definido como um segmento de DNA que
contém as instruções para produzir uma determinada proteína (ou uma
série de proteínas relacionadas);
Cromossomos:
Cromossomo Eucariótico
. Cerca de 1.000 degraus de DNA compreendem um gene,
uma porção de um filamento de DNA que compõe o
material hereditário das células.
Os seres humanos possuem aproximadamente 100.000
genes funcionais que controlam a produção das proteínas
corporais. Os genes determinam quais características
herdamos, e controlam todas as atividades celulares
durante ao longo da vida.
Exercícios:
1- Uma cadeia da molécula de DNA contém 35% de A,
quais são as proporções dessas mesmas bases esperadas
na hélice dupla desse DNA?
2- Um certo segmento de DNA tem a seguinte sequência
de nucleotídeos em uma fita :
5’ ATGCGTAAATCCGACCCTAGCGTTAAATGGCTCT 3’ ,
qual é a sequencia da fita 3’ 5’?
Exercícios:
3- O que é o nucleossomo e quais seu componentes
principais?
4- Quantas pontes de hidrogênio existem entre as bases
Adenina e Timina, ou Guanina e Citosina?
5- Numere os carbonos das duas riboses nos nucleotídeos
abaixo (que representam um processo de replicação.
Vídeos:
https://www.youtube.com/watch?reload=9&v=o_-6JXLYS-k
https://www.youtube.com/watch?reload=9&v=o_-6JXLYS-k