Estrutura do DNA HISTÓRICO HISTÓRICO ÁCIDOS NUCLÉICOS JAMES WATSON e FRANCIS CRICK. 1953: Watson and Crick GREGOR MENDEL

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HISTÓRICO

1865 - GREGOR MENDEL

Estudou cruzamento entre Estudou cruzamento entre diferentes tipos de ervilhas diferentes tipos de ervilhas demonstrando que certas demonstrando que certas características físicas características físicas dessas plantas eram dessas plantas eram

transmitidas de geração

para geração através de

“fatores”.

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Estrutura do DNA

3

HISTÓRICO

1953 – JAMES WATSON e FRANCIS CRICK

Descrição da estrutura física do DNA baseando-se Descrição da estrutura física do DNA baseando-se nos estudos de difração de raio X de Rosalind Franklin nos estudos de difração de raio X de Rosalind Franklin e Maurice Wilkins e em estudos químicos da molécula e Maurice Wilkins e em estudos químicos da molécula Modelo da dupla fita proposto foi fundamental para a Modelo da dupla fita proposto foi fundamental para a compreensão do mecanismo de transmissão e execução compreensão do mecanismo de transmissão e execução

da informação genética da informação genética 5 http://www.odnavaiaescola.com.br/dna/ http://www.odnavaiaescola.com.br/dna/ http://www.odnavaiaescola.com.br/dna/ http://www.odnavaiaescola.com.br/dna/ 6

ÁCIDOS NUCLÉICOS

ÁCIDOS NUCLÉICOS: são substâncias formadoras de genes, constituídas por um grande número de NUCLEOTÍDEOS, NUCLEOTÍDEOS, que são unidades formadas por três tipos de substâncias químicas:

- Uma base nitrogenada: composto cíclico que contém nitrogênio.

- Uma pentose: açúcar que contém cinco carbonos.

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ÁCIDOS NUCLÉICOS

8

DNA

RNA

Adenina

Guanina

Citosina

Timina

Uracila

9

Bases Púricas, ou Purinas: Adenina e Guanina.

Bases Pirimídicas, ou Pirimidinas: Citosina,Timina e Uracila.

DNA e RNA

DNA e RNA DNA

DNA RNA RNA

um grupo metil a menos

Púricas – quando possuir um duplo anel Púricas – quando possuir um duplo anel de átomos de carbono

de átomos de carbono

Pirimídicas – quando possuir apenas 1 Pirimídicas – quando possuir apenas 1 anel anel 10 11 A, O, M, R. A, O, M, R.

AMOR, ROMA, ORAM, MORA, RAMO.

Se uma das letras puder ser repetida:

MORRO e AMORA, por exemplo.

Observe que usamos as mesmas letras, porém Observe que usamos as mesmas letras, porém formamos palavras com significados diferentes. formamos palavras com significados diferentes. A mesma idéia pode ser aplicada para o DNA. A mesma idéia pode ser aplicada para o DNA. Os 4 tipos de nucleotídeos se arrumam de diversas Os 4 tipos de nucleotídeos se arrumam de diversas maneiras na molécula de DNA, formando os diferentes maneiras na molécula de DNA, formando os diferentes

seres vivos.

seres vivos. 12

ÁCIDOS NUCLÉICOS

Constituintes:

Nucleotídeos: formados por três diferentes tipos de moléculas: • um açúcar (pentose): desoxirribose no DNA e ribose no RNA. • um grupo fosfato originado do H3PO4 por perda de seus átomos de

hidrogênio.

• uma base nitrogenada.

Nucleotídeo de DNA Nucleotídeo de RNA

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AS PRINCIPAIS DIFERENÇAS ENTRE OS ÁCIDOS DNA E RNA

DNA RNA

Pentose Desoxirribose Ribose

Bases púricas Adenina e Guanina Adenina e Guanina

Bases pirimídicas Citosina e Timina Citosina e Uracila

Estruturas Duas cadeias Helicoidais Uma cadeia Enzima hidrolítica Desoxirribonuclea se (DNAase) Ribonuclease (RNAase)

Origem Replicação Transcrição

Enzima sintéticahttp://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/const_microorg/%E1cidos_nucl%E9icos.htmDNA - polimerase RNA - polimerase

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HISTÓRICO

1957 – CRICK e GAMOV

Dogma Central da Biologia Dogma Central da Biologia

Molecular Molecular

DNA

DNA RNA PROTEÍNA RNA PROTEÍNA

20

A biossíntese

de proteínas

insere-se no

dogma central

da biologia

molecular

1958,Francis Crick Sede da informação Processo comprovado Processo não comprovado Ácido desoxirribo-nucléico Ácido ribonuclêico 21

Algumas descobertas posteriores não coincidiram com Algumas descobertas posteriores não coincidiram com este Dogma:

este Dogma:

1- O RNA pode sofrer replicação em alguns vírus e

plantas;

2- O RNA viral, através de uma enzima denominada 2- O RNA viral, através de uma enzima denominada

transcriptase reversa, pode ser transcrito em DNA; transcriptase reversa, pode ser transcrito em DNA; 3- O DNA pode diretamente traduzir proteínas

3- O DNA pode diretamente traduzir proteínas

específicas sem passar pelo processo de transcrição,

porém o processo ainda não está bem claro.

22

Replicação do DNA

• É a “única” molécula capaz de

sofrer replicação (auto-duplicação

replicação (auto-duplicação

)

.

• É do tipo semiconservativa

semiconservativa

, pois

cada molécula nova apresenta uma

das fitas vinda da mãe e outra fita

recém sintetizada.

23 24

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25 26

RNA

• Ácido Ribonucléico

• Molécula de fita simples

fita simples

• É dividido em:

RNA mensageiro (RNAm

RNAm

)

RNA transportador (RNAt

RNAt

)

RNA ribossômico (RNAr

RNAr

)

27 28

29

RNA

_m

Leva a informação

da seqüência protéica a

ser formada do núcleo para o citoplasma,

onde ocorre a tradução

tradução

. Ele contém uma

seqüência de trincas

correspondente a

uma das fitas do DNA.

Cada

trinca

(três nucleotídeos) no RNAm é

denominada códon

códon

e corresponde a um

aminoácido na proteína que irá se formar

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31

1 códon

3 nucleotídeos no

RNAm

7 códons

21 nucleotídeos

32

O código genético "padrão"

AUG é também sinal de iniciação

O código é "degenerado": três aminoácidos, Arg,

Leu, Ser, tem seis códons; outros tem 3 ou

4 códons; apenas Met tem um único códon

Aparentemente, o código evoluiu para minimizar o

efeito deletériode mutações 33

CÓDIGO GENÉTICO

CÓDONS DE CÓDONS DE FINALIZAÇÃO: FINALIZAÇÃO: UAA,UGA e UAG UAA,UGA e UAG

que indicam à célula que indicam à célula que a sequência de que a sequência de aminoácidos aminoácidos destinada àquela destinada àquela proteína acaba ali proteína acaba ali

CÓDON DE INICIAÇÃO

AUG:

• indica que a sequência de indica que a sequência de aminoácidos da proteína aminoácidos da proteína começa a ser codificada ali. começa a ser codificada ali. • codifica codifica o o aminoácido aminoácido Metionina (Met)

Metionina (Met) de forma que de forma que todas as proteínas começam

todas as proteínas começam

com o aminoácido Met.

com o aminoácido Met. 34

CÓ

DI

GO

G

EN

ÉT

IC

O

CÓ

DI

GO

G

EN

ÉT

IC

O

aminoácidos com quatro códons

aminoácidos com seis códons

aminoácidos com três códons

aminoácidos com dois códons

aminoácidos com um códon

35

RNA

_t

Levam os aminoácidos

para o RNAm

durante o processo de síntese protéica.

As moléculas de RNAt apresentam, em

uma determinada região, uma trinca de

nucleotídeos que se destaca, denominada

anticódon

.

É através do anticódon que o RNAt

reconhece o local do RNAm onde deve

ser colocado o aminoácido por ele

transportado. Cada RNAt carrega em

aminoácido específico

, de acordo com o

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37

Anti-códon

Sítio de

ligação ao

aminoácido

U A C U A C 38

RNA

_r

São componentes dos ribossomos

ribossomos

,

organela onde ocorre a síntese

protéica.

Os ribossomos são formados por

RNAr e proteínas

40

Aminoácidos

• Moléculas que dão origem às

proteínas

.

C

N

H

R

C

O

H

O

H

41 42 AMINOÁCIDOS AMINOÁCIDOS

Existem 20 tipos diferentes de aminoácidos que entram na composição das proteínas dos seres vivos.

Classificação:

• Aminoácidos naturais ou não-essenciais : são aqueles produzidos pelo próprio organismo.

Para a espécie humana são 12 tipos.

• Aminoácidos essenciais : são necessários na alimentação. Para o homem eles são encontrados na carne, no leite e ovos principalmente. São:

- Isoleucina - Leucina - Valina - Fenilalanina - Metionina - Treonina - Triptofano - Lisina * Histidina (em recém-nascidos).

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Ligação Peptídica

• É a ligação covalente

ligação covalente

entre dois

aminoácidos.

• Quando poucos aminoácidos estão

ligados

peptídeo

• Quando muitos aminoácidos estão

ligados

proteína

44

N

H

R

C

OH

O

H

C

N

H

R

C

OH

O

H

C

H H22OO

• O grupo OH do ácido carboxílico de um aminoácido se liga em um dos hidrogênios da amina do outro aminoácido, formando uma molécula de água. 45

N

H

R

C

O

H

N

H

R

C

OH

O

H

C

• Um dos carbonos de um aminoácido agora está instável porque está fazendo apenas três ligações, ao invés de quatro. O mesmo está acontecendo com o nitrogênio do outro aminoácido, pois esse está fazendo duas ligações, ao invés de três. 46

N

H

R

C

O

H

N

H

R

C

OH

O

H

C

Ligação Peptídica

• Então uma ligação covalente entre o carbono de um aminoácido e o nitrogênio do outro acontece. • essa ligação é a ligação peptídica.

47 48

Transcrição

• Processo pelo qual uma molécula de

RNA é produzida usando como molde

o DNA.

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49

DNA

_Transcriçã

o

DNA

RNA

50

Tradução

• Também

chamada

síntese

de

proteínas

• Quando o RNAm chega ao citoplasma

ele se associa ao ribossomo. Após

essa associação os RNAt levam os

aminoácidos,

que

serão

ligados,

formando assim a proteína.

51 52

A U G U U U C U U G A C C C C U G A

U A C A A A

• Quando o RNAm chega ao citoplasma, ele se associa ao ribossomo.

• Nessa organela existem 2 espaços onde entram os RNAt com aminoácidos específicos.

• somente os RNAt que têm seqüência do anti-códon complementar à seqüência do códon entram no ribossomo. AUG = aa Metionina Códon de iniciação 53 A U G U U U C U U G A C C C C U G A U A C A A A

• Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos. 54 A U G U U U C U U G A C C C C U G A U A C A A A

• O RNAt “vazio” volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido.

(10)

55 A U G U U U C U U G A C C C C U G A U A C A A A G A A • O ribossomo agora se desloca uma distância de 1 códon.

• o espaço vazio é preenchido por um outro RNAt com seqüência do anti-códon complementar à seqüência do códon. 56 A U G U U U C U U G A C C C C U G A U A C A A A G A A

• Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos. 57 A U G U U U C U U G A C C C C U G A U A C A A A G A A

• O RNAt “vazio” volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido.

• e assim o ribossomo vai se deslocando ao longo do RNAm e os aminoácidos são ligados.

58 A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G G Códon de terminação

• Quando o ribossomo passa por um códon de terminação nenhum RNAt entra no ribossomo, porque na célula não existem RNAt com seqüências complementares aos códons de terminação.

Fator de Fator de liberação: liberação: não codifica nenhum aa 59 A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G G • Então o ribossomo se solta

do RNAm, a proteína recém formada é liberada e o RNAm é degradado.

60

Vários ribossomos podem traduzir simultaneamente uma molécula de mRNA

Os ribossomos movem-se ao longo de um mRNA na direção 5'→→→→3'

O conjunto é conhecido como polissomo ou polirribossomo

Cada ribossomo funciona independentemente dos demais

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61 62

63

Considerações

• Uma proteína

+ de 70

aminoácidos ligados.

• 1 códon

3 nucleotídeos no RNAm

• 1 códon

1 aminoácido na proteína

• Nº de ligações peptídicas

Nº de

aminoácidos – (menos) 1.

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• 1 anticódon

3 nucleotídeos no RNAt

• O anticódon é complementar ao códon

• Cada RNAt leva consigo apenas um tipo

de aminoácido

quem determina qual

aminoácido será transportado é o

anticódon.

Considerações

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67 68

Região Gênica É a porção que codifica

para um produto final, que pode ser uma cadeia polipeptídica ou um RNA

O DNA é formado por 2 regiões:

Gênicas Intergênicas

Região Intergênica É a porção regulatória, que sinaliza o início ou o

final de um gene, que influencia a transcrição gênica, ou que é o ponto de início para a replicação