Dogma Central da Biologia Celular

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Assunto: Armazenamento e transmissão da informação genética – Dogma Central da 
Biologia Celular - Replicação
Livros: 
Genética Médica – Thompson (8ª ed.) 
Genética Médica – Jorde (5ª ed.) 
Genética: Um Enfoque Conceitual (5ª ed.) 
Genética Médica – Thompson (8ª ed.) 
Cap. 2 - Introdução ao Genoma Humano 
- Estrutura do DNA: Uma Breve Revisão – pág. 5 e 6 
Cap. 3 – O Genoma Humano: Estrutura e Função Gênicas 
- O Dogma Central: DNA – RNA – Proteína - pág. 22 a 24
Genética Médica – Jorde (5ª ed.) 
Cap. 2 – Biologia Celular Básica: Estrutura e Função dos Genes e Cromossomos 
- Replicação do DNA – pág. 8
Genética: Um Enfoque Conceitual (5ª ed.) 
Cap. 12 – Replicação e Recombinação de DNA 
- Exigências da replicação – pág. 298 
- Sentido da replicação – pág. 299 
- Desenrolamento – pág. 301 
- Telomerase, envelhecimento e doença – pág. 311
Perguntas
1) Defina: 
a) Replicação semiconservativa 
b) Forquilha de replicação 
c) Fita líder 
d) Fragmentos de Okasaki
2) Dê a função das seguintes enzimas: 
a) DNA polimerase 
b) DNA helicase 
c) Proteínas ligadoras de DNA de fita única (SSB) 
d) DNA girase 
e) Primase 
f) DNA ligase
Genética Médica – Thompson (8ª ed.)
Cap. 2 - Introdução ao Genoma Humano 
- Estrutura do DNA: Uma Breve Revisão – pág. 5 e 6 
· O DNA é uma macromolécula de ácido nucléico polimérica composta de três tipos de unidades: um açúcar com cinco carbonos: a desoxirribose; uma base contendo nitrogênio; e um grupo fosfato. 
· Bases: 
· Purina: Adenina (A) e Guanina (G)
· Piridinas: Timina (T) e Citosina (C)
· O DNA é formado por duas cadeias de polinucleotídeos (fita), que são constituídas por vários nucleotídeos. Os nucleotídeos são unidos uns aos outros por ligações denominadas fosfodiéster (grupo fosfato ligando dois açúcares de dois nucleotídeos). Nessas ligações, um grupo fosfato conecta o carbono 3’ de um açúcar ao carbono 5’ do próximo açúcar.
· As duas cadeias de polinucleotídios do DNA formam uma dupla-hélice. As cadeias principais estão localizadas na porção externa da hélice, já no interior são observadas as bases nitrogenadas que estão unidas por ligações de hidrogênio. As cadeias principais apresentam as direções 5’ → 3’ opostas, ou seja, uma cadeia está no sentido 5' → 3’, e a outra, no sentido 3' → 5’. Em razão dessa característica, dizemos que as fitas são antiparalelas. 
Cap. 3 – O Genoma Humano: Estrutura e Função Gênicas 
- O Dogma Central: DNA – RNA – Proteína - pág. 22 a 24
· A ligação entre o código do DNA dos genes e o código de aminoácidos das proteínas é o ácido ribonucléico (RNA). A estrutura difere do DNA apenas no açúcar, que ao invés de desoxirribose é a ribose e no lugar da timina é a uracila (U). Além de conter apenas um filamento único.
· 1ª o RNA é sintetizado a partir do modelo do DNA por um processo conhecido com transcrição, que ocorre no interior da célula.
· 2ª o RNA carrega a informação codificada sob a forma de RNA mensageiro (m RNA), transportado do núcleo para o citoplasma.
· 3ª a sequência do RNA é decodificada, ou traduzida, para determinar a sequência de aminoácidos da proteína que está sendo sintetizada.
· O processo de tradução ocorre nos ribossomos, que são organelas citoplasmáticas com locais de ligação para todas as moléculas. Os ribossomos constituídos pelo RNA é chamado de RNAs ribossômicos que participa da síntese de proteínas.
· A tradução envolve ainda o RNA transportador (t RNA), que fornece a ligação entre o código contido na sequência de bases de cada m RNA e a sequência de aminoácidos da proteína codificada por tal m RNA.
Genética Médica – Jorde (5ª ed.) 
 Cap. 2 – Biologia Celular Básica: Estrutura e Função dos Genes e Cromossomos 
 - Replicação do DNA – pág. 8
· À medida que as células se dividem para fazer cópias de si mesmas, cópias idênticas
de DNA deve ser feito e incorporado nas novas células.
· A replicação do DNA começa quando as ligações fracas de hidrogênio entre bases quebram, produzindo DNA único fios com bases não pagas.
· O princípio do emparelhamento de base complementar dita que a base não remunerada vai atrair um nucleotídeo livre apenas se que o nucleotídeo tem a base complementar adequada.
· Várias enzimas diferentes estão envolvidas na replicação do DNA. Uma enzima desenrola a dupla hélice, e outra segura os fios separados. Ainda outra enzima, polimerase de DNA, viaja ao longo da única cadeia de DNA, adicionando nucleotídeos livres aos 3´ fim da nova vertente.
· Nucleotídeos só podem ser adicionados ao 3´ extremidade do fio, então a replicação sempre prossegue a partir do 5´ para o fim dos 3´.
· Ao se referir à orientação de sequências ao longo de um gene, a direção 5´ é denominada rio acima, e a direção 3´ é denominada rio abaixo.
· Além da adição de novos nucleotídeos, a polimerase de DNA realiza parte de um procedimento de revisão, no qual um nucleotídeo recém-adicionado é verificado para ter certeza de que ele é de fato complementar à base de modelo. Se não for, o nucleotídeo é extirpado e substituído por uma base nucleotídea complementar correta. 
A replicação do DNA depende criticamente do princípio de emparelhamento de base complementar. Isso permite um único fio da molécula de DNA de dupla-encalhado para formar um modelo para a síntese de um novo.
· A taxa de replicação de DNA em humanos, cerca de 40 a 50 nucleotídeos por segundo, é relativamente lenta. Dado que alguns cromossomos humanos têm até 250 milhões de nucleotídeos, a replicação seria um processo extraordinariamente demorado.
· A replicação começa em muitos pontos diferentes ao longo do cromossomo, denominado origens de replicação. As múltiplas separações resultantes dos fios de DNA são chamadas bolhas de replicação.
Bolhas de replicação permitem que a replicação de DNA ocorra em vários locais do cromossomo, acelerando muito o processo de replicação.
· Resumidamente, o código de DNA é transcrito em RNA mensageiro, o que deixa o núcleo para ser traduzido em proteínas.
Genética: Um Enfoque Conceitual (5ª ed.) 
Cap. 12 – Replicação e Recombinação de DNA 
 - Exigências da replicação – pág. 298 
· Embora o processo de replicação inclua muitos componentes, eles podem ser combinados em três grupos principais: 
· Um molde de DNA de fita dupla. 
· Matérias-primas (substratos) a serem montadas em uma nova fita de nucleotídios. 
· Enzimas e outras proteínas que “leem” o molde e reúnem os substratos em uma molécula de DNA.
· O novo DNA é sintetizado a partir de trifosfatos de desoxirribonucleosídio (dNTPs). A fita recém-sintetizada é complementar e antiparalela à fita molde; as duas fitas estão mantidas unidas por pontes de hidrogênio (representadas por linhas vermelhas pontilhadas) entre as bases.
 - Sentido da replicação – pág. 299 
· As DNA polimerases, enzimas que sintetizam DNA, podem adicionar nucleotídios apenas na extremidade 3′ da fita crescente (não na extremidade 5′), e então novas fitas de DNA sempre alongam no mesmo sentido 5′ para 3′ (5′ → 3′).
· À medida que o DNA se desenrola durante a replicação, a natureza antiparalela das duas fitas de DNA significa que um molde é exposto no sentido 5′ → 3′ e o outro é exposto no sentido 3′ → 5′.
 -Replicação contínua e descontínua
· À medida que o DNA se desenrola, a fita molde exposta no sentido 3′ → 5′ (a fita inferior nas Figuras 12.8 e 12.9) possibilita a síntese contínua da nova fita (no sentido 5′ → 3′). Essa nova fita, que sofre replicação contínua, é denominada fita líder.
· A outra fita molde é exposta no sentido 5′ → 3′ (a fita superior nas Figuras 12.8 e 12.9). À medida que a extensão curta do DNA for desenrolada, a síntese deve seguir 5′ → 3′; ou seja, no sentido oposto da fita não desenrolada (Figura 12.9). Como apenas uma extensão curta de DNA precisa estar não enrolada antes de a síntese na sua fita começar, o maquinário de replicação logo fica sem molde. Nesse momento, mais DNA está desenrolando, fornecendo um novo molde na extremidade 5′ da nova fita. A fita recém-criada que sofre replicação descontínua é chamada de fita tardia.
- Desenrolamento – pág. 301 
· A célula dependede várias proteínas e enzimas para fazer a desenrolamento
· DNA helicase: Rompe as pontes de hidrogênio entre as bases de duas fitas de nucleotídios de uma molécula de DNA. A helicase não pode iniciar o desenrolamento do DNA de fita dupla; a proteína de iniciação separa primeiro as fitas de DNA na origem, fornecendo um curto segmento de DNA de fita dupla onde essa enzima se liga ao molde da fita tardia em cada forquilha de replicação e move-se na direção 5′ →3′ ao longo dessa fita.
· Proteínas ligadoras de DNA de fita única: Prendem-se firmemente ao DNA de fita única exposto (ver Figura 12.12). Essas proteínas protegem as cadeias de nucleotídios de fita única e evitam a formação de estruturas secundárias como os grampos (ver Figura 10.17) que interferem na replicação. Essas proteínas formam tetrâmeros (grupos de quatro); cada tetrâmero abrange de 35 a 65 nucleotídios.
· DNA girasse: As topoisomerases controlam o superenrolamento do DNA. Existem dois tipos principais dessa enzima: as topoisomerases tipo I alteram o superenrolamento ao fazer rupturas de fita única no DNA, enquanto as topoisomerases tipo II criam rupturas de fita dupla. A DNA girase é uma topoisomerase tipo II. Na replicação, ela reduz a tensão de torção (torque) que surge à frente da forquilha de replicação como resultado do desenrolamento.
 - Telomerase, envelhecimento e doença – pág. 311
· Algumas doenças estão associadas a anormalidades da replicação do telômero. Pessoas portadoras da síndrome de Werner, uma doença autossômica recessiva, mostram sinais de envelhecimento prematuro que começam na adolescência ou no início da vida adulta, incluindo pele enrugada, cabelo grisalho, calvície, catarata e atrofia muscular. Elas desenvolvem câncer, osteoporose, cardiopatia e doença arterial e outras condições tipicamente associadas ao envelhecimento. O gene responsável, WRN, foi mapeado no cromossomo 8 humano e normalmente codifica uma enzima RecQ helicase. Essa enzima é necessária para a replicação eficiente dos telômeros. Nas pessoas com a síndrome de Werner, essa helicase é defeituosa e, consequentemente, os telômeros encurtam prematuramente.
· Outra doença associada à manutenção anormal dos telômeros é a disqueratose congênita, que leva à insuficiência progressiva da medula óssea, caracterizada pela falha na produção de novas células sanguíneas pela medula. Pessoas com uma forma ligada ao X da doença apresentam uma mutação em um gene que codifica a discerina, uma proteína que normalmente ajuda a processar o componente RNA da telomerase. Essas pessoas herdam telômeros curtos de um genitor que carreia a mutação e que é incapaz de manter o comprimento do telômero em suas células germinativas em função de uma discerina defeituosa. Nas famílias que carreiam tal mutação, o comprimento do telômero encurta a cada geração, levando à antecipação – um aumento progressivo na intensidade da doença nas gerações seguintes