Conceitos Bsicos de Biologia MolecularMarclio C. P. de Souto

DIMAp/UFRN

TpicosIntroduoClula e macro-molculas Protenas e cidos nuclicoscidos Nuclicos ComponentesDNA x RNAEstabilidade do DNA e Flexibilidade do RNAEstrutura do DNADogma Central da Biologia MolecularReplicaoTranscrioTraduo

Indstria de InformaoA Fbrica A Clula O Manual de InstruesDNA O Dogma CentralDNA-RNA- Protenas Os OperriosProtenasErros de ProgramaoDoenas

Biologia Molecular Retrata o estudo das clulas e molculas

Em particular: genoma dos organismosConjunto de informaes genticas

Codificadas em molculas de DNA

A ClulaA clula a unidade fundamental da vidaTodos os seres vivos, animais e vegetais, so constitudos de clulasCada clula envolvida por membrana e preenchida por uma soluo aquosa capaz de criar cpias de si mesma pelo crescimento e diviso celularEm resumo, uma boa definio para clula : "unidade que constitui os seres vivos e, em geral, definida como a menor poro de matria viva dotada de autoduplicao independenteOs vrus no podem ser considerados clulas, pois dependem do parasitismo para se reproduzir, utilizando-se da maquinaria da clula hospedeira (seres acelulares)Organizao estrutural das clulas ProcariticasEucariticas

Molculas nas Clulas (1/2)Dos vrios tipos de molculas presentes na clula, as de nosso interesse sero as macro-molculas conhecidas como Protenas cadeia de aminocidoscidos nuclicos (DNA e RNA) cadeia de nucleotdeos A sequncia do monmeros que forma essas molculas d identidade e funcionalidade a ambos os gruposMudaas na sequncia de aminocidos ou de nucleotdeos poder inativar completamente a ao biolgica desses compostos Por isso, esses tipos de molculas so denominadas molculas informacionais

Molculas nas Clulas (2/2)A forma e o funcionamento de qualquer clula so decorrentes direto ou indiretamente da presena de um arsenal de protenas As protenas so macromolculas informacionais sintetizadas sob o comandos de instrues especficas presentes nos cidos nuclicos (genes) Alteraes nos genes podem acarretar em mudanas na conformao e na atuao das nossas protenas De maneira simplista, cada gene (parte funcional do DNA) codifica uma protena

cidos NuclicosToda a informao que uma clula necessita durante a sua vida e a de seus descendentes, est organizada em forma de cdigo nas fitas dos cidos nuclicos Constituem os armazenadores e transmissores de informao nos seres vivos Esta informao traduzida em protenas permite que a clula execute todo o trabalho necessrio sobrevivncia do organismo Existem dois tipos de cidos nuclicoscido desoxirribonuclico ou DNA e cido ribonuclico ou RNAAmbos so polmeros lineares de nucleotdios conectados entre si via ligaes covalentes denominadas ligaes fosfodister

NucleotdiosOs nucleotdios, unidades bsicas dos cidos nuclicos, so constitudos deUma base nitrogenada (anel heterocclico de tomos de carbono e nitrognio)Uma pentose (acar com cinco carbonos)Um grupo fosfato (molcula com um tomo de fsforo cercado por 4 oxignios)

Bases Nitrogenadas (1/2)As bases nitrogenadas so de dois tipos: Pricas: Adenina (A) e Guanina (G) Pirimdicas: Timina (T), Citosina (C) e Uracil (U)As purinas so constitudas de dois anis fundidos de 5 e 6 tomos e as pirimidinas de um nico anel de 6 tomosApenas quatro tipos diferentes de bases so encontrados em um dado polmero de cido nuclicoNo DNA as bases constituintes so A, G, C, e T enquanto no RNA so A, G, C, e UUracila e Timina so molculas bastante relacionadas, diferindo apenas pelo grupo metila encontrado no tomo C5 do anel pirimdico da Timina

Bases Nitrogenadas (2/2)

Resduos de Acar (1/2)Dois tipos de pentoses so encontrados nos cidos nuclicosRibose e desoxirribose Diferem uma da outra pela presena ou ausncia do grupo hidroxila no C 2' da pentose. baseado nesta caracterstica que os cidos nuclicos recebem o nome RNA (ribose) ou DNA (desoxirribose)

Resduos de Acar (2/2)A pentose o elo de ligao entre a base e o grupo fosfatoDe um lado, o Nitrognio 9 das purinas ou o Nitrognio 1 das pirimidinas liga-se ao C1' da pentose e, de outro lado, o grupo carboxila do tomo de C5' da pentose participa da ligao ster com o grupo fosfato

DNA x RNAAs diferenas entre RNA e DNA no se restringem aos tipos de monmeros constituintes Na maioria das vezes o DNA apresenta-se como uma longa hlice dupla com uma estrutura secundria regular e simples Os RNAs so, geralmente, molculas de fita nica bem menores que o DNA Apresentando uma enorme diversidade de estruturas secundriasEstas caractersticas estruturais esto relacionadas s funes destas duas macromolculas na clula

Estrutura do DNA (1/2)A molcula de DNA uma dupla hlice cujas cadeias esto unidas por pontes de hidrognio estabelecidas entre purinas e pirimidinas complementares Adenina sempre pareia com Timina (A = T) e Guanina com Citosina (G = C) O modelo de dupla hlice , proposto por Watson e Crick (1953), pautava-se Nas fotografias de difrao de raio X das fibras de DNA feitas por Rosalind Franklin no laboratrio de Maurice Wilkins (Cavendish Institute, Cambridge, UK)E nas razes entre as bases, descritas por Chargaff

Estrutura do DNA (2/2)

Estabilidade do DNAA estabilidade e regularidade estrutural da molcula de DNA, deve-se principalmente ao fato dos anis de desoxirribose no possuirem grupos hidroxila no C 2Os grupos hidroxila tanto do C2' como C3' so muito reativos Podem participar de uma srie de ligaes pouco usuais permitindo uma variedade enorme de conformaes para a molcula de cido nuclicoIsto no seria uma caracterstica desejvel para uma molcula que tem armazenado e transmitido a informao gentica durante estes milhes de anos de evoluoO exerccio de tal funo exige estabilidade e regularidade

Flexibilidade do RNAO RNA, constitudo de riboses muito mais reativo e flexvel que o DNAAlm disto, o fato de ser fita simples permite um emparelhamento intramolecular de bases, gerando estruturas bastante complexas Ao adquirir diferentes conformaes numa estrutura tridimensional, as molculas de RNA podem, inclusive, apresentar stios ativos que catalisem reaes qumicas da mesma forma que as enzimas proticasA grande flexibilidade dos RNAs que lhes permite executar uma atividade fundamental na clulaInterpretar o cdigo contido na linguagem de nucleotdios e descodific-lo para a linguagem de aminocidosA molcula de RNA o intermedirio no fluxo de informaes dentro da clula, do DNA s protenas

Mais Detalhes: Estrutura do DNAA molcula de DNA constituda por uma seqncia de nucleotdeos, que por sua vez formado por trs diferentes tipos de molculasUma desoxirriboseUm grupo fosfatoUma base nitrogenada: A, T, C, e G

A orientao das ligaes entre as trs molculas constituintes dos nucleotdeos essencial para se determinar o sentido da dupla fita de DNA

Ligao entre a Base e a Pentose Esta ligao feita covalentemente atravs de uma ligao N-glicosdica com a hidroxila ligada ao carbono-1 da pentose.

Ligao entre o Fosfato e a Pentose Esta ligao feita atravs de uma ligao fosfodister com a hidroxila ligada ao carbono-5 da pentose

Ligao entre os Nucleotdeos (1/4)Para a formao da molcula de DNA necessrio que ocorra a ligao entre os nucleotdeos

Os nucleotdeos esto ligados covalentemente por ligaes fosfodister formando entre si pontes de fosfato

O grupo hidroxila do carbono-3 da pentose do primeiro nucleotdeo se liga ao grupo fosfato ligado a hidroxila do carbono-5 da pentose do segundo nucleotdeo atravs de uma ligao fosfodister

Ligao entre os Nucleotdeos (2/4)

Ligao entre os Nucleotdeos (3/4)Devido a esta formao a cadeia de DNA fica com uma direo determinada

Em uma extremidade temos livre a hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e na outra temos livre a hidroxila do carbono-3 da ltima pentose

Isto determina que o crescimento do DNA se faa na direo de 5' para 3'

Ligao entre os Nucleotdeos (4/4)

Estrutura 3-D do DNA (1/2)Sabendo-se como so feitas as ligaes entre os nucleotdeos, formando assim a fita de DNA, podemos analisar a estrutura tridimensional do DNAJames Watson e Francis Crick (1953) postularam um modelo tridimensional para a estrutura do DNA baseando-se em estudos de difrao de raio-XDuas cadeias helicoidais de DNA, enroladas ao longo de um mesmo eixo, formando uma dupla hlice de sentido rotacional direita Na dupla hlice as duas fitas de DNA esto em direo opostas, isto significa que so anti-paralelas.O termo anti-paralelas deve-se ao fato de que uma das fitas tem a direo exata da sua sntese (5'---3') enquanto que a outra est invertida (3'----5').Esta conformao em fitas anti-paralelas levar necessidade de mecanismos especiais para a replicao do DNA

Estrutura 3-D do DNA (2/3)

Estrutura 3-D do DNA (3/3)Com base na estrutura de dupla hlice do DNA e nas caractersticas de hidrofobicidade das molculas, a estrutura do DNA fica da seguinte formaO grupo fosfato e o acar (parte hidroflica) - esto localizados na parte externa da molculaAs bases nitrogenadas (parte hidrofbica) - esto localizadas na parte interna da molculaO pareamento das bases de cada fita se d de maneira padronizada, sempre uma purina com uma pirimidina, especificamente: adenina com timina e citosina com guaninaA proximidade destas bases possibilita a formao de pontes de hidrognioAdenina forma duas pontes de hidrognio com a timina e a citosina forma trs pontes com a guanina

O Dogma Central e os Moldes (1/4)Desde meados da dcada de 50 j se pensava na hiptese do DNA constituir-se num molde para a sntese de molculas de RNAOs RNAs, por sua vez, devido a sua mobilidade e flexibilidade acoplar-se-iam aos ribossomos e dirigiriam a sntese de protenasBaseado neste raciocnio, Francis Crick props em 1956 o dogma central da biologia, salientando o fluxo unidirecional da informao: do DNA protena

O Dogma Central e os Moldes (2/4)Para compreender este fluxo utilizamos a idia de moldesO DNA serviria de molde para A sntese de novas molculas de DNA (duplicao) A sntese de molculas de RNA (transcrio) Algumas destas molculas de RNA, que denominamos RNA mensageiros (mRNA), poderiam servir de molde para A sntese de protenas (traduo), que ocorre nos ribossomos Nesta proposta, jamais as protenas servem de molde sntese de cidos nuclicos ou de outras molculas de protenaEsta hiptese tem sido confirmada no decorrer de quase quatro dcadas de pesquisa

O Dogma Central e os Moldes (3/4)A proposta original foi ampliada nos ltimos anos com a descoberta, em 1970, da enzima transcriptase reversa

Foi esclarecido que possvel sintetizar DNA utilizando-se RNA como molde

Um pouco antes disto, por volta de 1965, foi demostrado que o RNA tambm podia servir de molde sntese de outras molculas de RNA

Isto foi possvel graas ao isolamento da enzima replicase codificada por um vrus infeccioso cuja informao gentica est contida numa molcula simples de RNA

O Dogma Central e os Moldes (4/4)Estes novos conhecimentos permitiram que o dogma central se ampliasse sem, contudo, perder a unidirecionalidade, ou seja, de cido nuclico para protena

Sntese de cidos Nuclicos A sntese "in vivo" de uma molcula de cido nuclico depende sempre da existncia de um molde complementar e de mquinas proticas especficas que adicionem os monmeros ao polmero nascenteComo funcionaria um molde? No caso dos cidos nuclicos a complementaridade de bases permite facilmente a utilizao de moldesEsta complementaridade est baseada no fato de que possvel estabelecer pontes de hidrognio entre G e C , A e T ou A e U, ou seja, purinas emparelham com pirimidinasA sntese dos cidos nuclicos ocorre com a adio de nucleotdios ao terminal 3'-OH da cadeia nascente de sorte que a sntese sempre no sentido 5'3Durante a sntese de DNA as enzimas envolvidas so DNA polimerases enquanto na sntese de RNA as enzimas envolvidas so RNA polimerases

Replicao do DNAReplicao do DNA o processo de auto-duplicao do material gentico mantendo assim o padro de herana ao longo das geraesTeoria semi-conservativa Cada fita do DNA duplicada formando uma fita hbrida, isto , a fita velha pareia com a fita nova formando um novo DNA; de uma molcula de DNA formam-se duas outras iguais a ela. Cada DNA recm formado possui uma das cadeias da molcula me, por isso o nome semi-conservativa

Transcrio: Antecedentes Histricos (1/2)Ao se desvendar a estrutura da molcula de DNA o princpio da replicao pde ser visualizado sem dificuldadesNo entanto, a forma com que as protenas eram geradas a partir desta molcula informacional ainda constitua um mistrioEm 1954, o astrofsico George Gamow, tomando conhecimento dos trabalhos de Watson & Crick, sobre estrutura e replicao do DNA, props que os quatro tipos de bases seqencialmente dispostos na molcula de DNA constituiriam as letras de um cdigoEste cdigo comandaria a seqncia dos aminocidos nas protenasA questo inicial era descobrir como o sistema de 4 bases estava organizado para sinalizar aos 20 tipos de aminocidos que participam das protenas

Transcrio: Antecedentes Histricos (2/2)De 1954 a 1966, intensas discusses e experimentaes foram realizadas por todos aqueles que se interessavam pelo assunto Particularmente Crick, que j postulava a existncia de uma molcula intermediria para estabelecer a complementaridade necessria entre as bases dos cidos nuclicos e os aminocidos das protenas Finalmente, os trabalhos realizados por Nirenberg & Leder (1964) e por Khorana e colaboradores (1966), desvendaram por completo o cdigo gentico Cada aminocido correspondia a um ou mais cdons (cada uma das possveis combinaes das quatro bases, trs a trs)

RNA e Sntese de ProtenasApesar de j estar claramente demonstrado que o material gentico era o DNA Inicialmente no havia conhecimento sobre qualquer conexo entre o processo de sntese protica que ocorre no citoplasma e a molcula de DNA presente no ncleo

Paulatinamente sedimentava-se a idia de que o molde para a sntese de protenas era RNA e no DNA, baseado em evidncias tais como Existncia de um tipo de RNA que transportava aminocidos (tRNA)Ocorrncia de sntese protica nos ribossomos localizados no citoplasma da clula eucaritica, portanto, separado do DNA, que se encontra no ncleo

HibridizaoUtilizando a tcnica de hibridizao, Hall & Spiegelman (1961) demonstraram que o DNA agia como molde para a sntese de molculas instveis de RNA e que havia uma correlao entre o aumento de RNA instvel e sntese protica HibridizaoQuando um DNA dupla fita desnaturado pelo calor (90oC), suas hlices se separam devido ao rompimento das pontes de hidrognio entre as basesSe a soluo contendo DNA desnaturado for resfriada lentamente, as duas hlices, complementares entre si, voltam a se anelar (hibridizar)Ou seja, os segmentos complementares conseguem "se encontrar", refazendo a dupla hlice

mRNA, Genes e RibossomosEm trabalho publicado em 1961 (Brenner et al) assumiu-se, definitivamente, que a espcie instvel de RNA, era responsvel por carregar a mensagem contida na molcula de DNA at os ribossomos Denominada RNA mensageiro (mRNA) Finalmente estabelecia-se uma conexo entre genes e protenas Via uma molcula instvel de RNA, cuja sntese e degradao podia ser perfeitamente regulada pela clula em resposta a suas necessidades

Tipos RNAs (1/2)As clulas possuem muitos tipos diferentes de molculas de RNA que executam trabalhos diversosOs tipos de RNA que participam do processo de sntese protica so: RNA mensageiro (mRNA), RNA transportador (tRNA) e RNA ribossmico (rRNA)Os trs tipos de RNA, rRNA, tRNA e mRNA participam do processo de sntese proticaOs mRNA contem a mensagem que ser traduzida em protena, de sorte que a seqncia de bases no mRNA determina a seqncia dos aminocidos no polipeptdioOs tRNA carregam os aminocidos especficos para cada cdonO local de sntese protica o ribossomo, um complexo ribonucleoprotico onde rRNAs associam-se protenas especficas

Tipos RNAs (2/2)

Transcrio do DNA (1/2)A sntese dos diferentes tipos de RNA, a partir de um molde de DNA, usando as regras da complementaridade, um processo denominado Transcrio do DNAA informao gentica contida num segmento do DNA, reescrita em uma fita simples de RNA Esta fita apresenta uma seqncia de ribonucleotdios complementar a uma das fitas da dupla hlice de DNA (fita molde) e idntica idntica seqncia da outra fita (fita codificadora), com substituio de T por U

Transcrio do DNA (2/2) Quando se escreve um seqncia de nucleotdios correspondente a um gene, sempre representada a fita codificadora A seqncia sempre escrita no sentido 5'-> 3'

A Unidade de Transcrio (1/3)A sntese de qualquer dos tipos de molcula de RNA catalisada pela enzima RNA polimeraseOs processos de transcrio e replicao do DNA apresentarem vrias caractersticas em comum, mas so fundamentalmente diferentes Durante a replicao, o cromossomo inteiro copiado, produzindo-se fitas filhas idnticas s originais Durante a transcrio, apenas segmentos selecionados de uma das fitas do DNA so utilizados como moldeResultando na transcrio apenas dos genes necessrios em um determinado momento da vida do organismoTranscrever regies no-gnicas ou genes cujos produtos no so necessrios num determinado momento, seria uma perda de tempo e de energia Ou seja, o processo de transcrio deve ser bastante seletivo e as enzimas e protenas reguladoras que dele participam devem ser capazes de distinguir sinais que demarquem as seqncias de interesse, ou seja, onde comear e onde terminar a transcrio de um segmento

A Unidade de Transcrio (2/3)A transcrio de um segmento se inicia quando a RNA polimerase reconhece e liga-se a seqncias especficas de nucleotdios em uma regio especial, no incio do gene, denominada promotor Alm destas seqncias, o promotor engloba o ponto de incioPrimeiro par de bases a ser transcrito em RNA A partir da a RNA polimerase move-se ao longo do molde, sintetizando RNA, at alcanar uma outra seqncia especfica que sinaliza o trmino da transcrio

Assim, a unidade de transcrio estende-se do ponto de incio (+1) no promotor, at o terminador

A Unidade de Transcrio (3/3)Diz-se que as seqncias que antecedem o ponto de incio localizam-se montante (upstream) e as que o sucedem localizam-se jusante (downstream)A posio das bases numerada nos dois sentidos, a partir do ponto de incio, ao qual se atribui o valor +1. Os valores aumentam (valor positivo) jusante e diminuem (valor negativo) montante

Reconhecimento do Promotor O processo de transcrio pode ser subdividido em quatro momentos fundamentais Reconhecimento do promotor, iniciao, alongamento e terminaoCada uma destas fases est sujeita modulao via diversos mecanismos reguladoresPara que este processo ocorra necessrio, antes de mais nada, que a RNA polimerase identifique sinais especficos no DNA, os quais direcionaro a transcrio de genes especficos no momento adequadoA regio do gene que contem estas seqncias de reconhecimento o promotorUma enorme variedade de sinais pode ser encontrada nas regies promotoras de diferentes genes. por este motivo que os promotores so locais extremamente importantes no controle da expresso gnica

Processamento Ps-Transcricional (1/4)O produto imediato da transcrio, o transcrito primrio no , necessariamente, uma entidade funcional Para se tornar funcional, a maioria deles precisa sofrer uma srie de modificaes que podem envolver adio ou remoo de nucleotdios ou ainda, modificao de alguns nucleosdeos especficos Tanto o mRNA como o tRNA ou rRNA podem ser alterados de diferentes formas para se transformarem num RNA funcional O conjunto das modificaes sofrida pelo transcrito primrio conhecido por processamento ps-transcricional

Processamento Ps-Transcricional (2/4)A ausncia de compartimentalizao do genoma em procariotos permite que os processos de transcrio e traduo sejam acoplados de formas que, antes mesmo de terminar a transcrio a traduo j se inicia Uma das conseqncias disto que, em geral, os mRNAs de procariotos no sofreriam modificaes

Nos eucariotos, os processos de transcrio e traduo esto temporal e espacialmente isolados A transcrio do DNA ocorre no ncleo e a traduo no citoplasmaOs transcritos primrios que originaro mRNAs, na sua migrao do ncleo para o citoplasma, sofrem extensiva modificao antes de atravessarem a barreira imposta pela carioteca

Processamento Ps-Transcricional (3/4)As modificaes que podem ocorrer nos transcritos nucleares so, basicamente de trs tipos: Coroamento ("capping") do terminal 5'; Poliadenilao do terminal 3'; Montagem de segmentos codificadores ("splicing") Este conjunto de modificaes no transcrito nuclear originar o mRNA, pronto para migrar para o citoplasma Transcritos originados na mitocndria ou cloroplastos no sofreriam tais modificaes, comportando-se de forma similar aos de bactrias

Processamento Ps-Transcricional (4/4)

Splicing do mRNA (1/2)Uma das caractersticas do genoma de eucariotos que os genes podem ser fragmentados. O que significa isto? Num segmento do DNA, correspondente a um gene que codifica uma determinada protena, so encontradasRegies codificadoras (exons) alternando-se com regies no-codificadoras (introns)O transcrito resultante no funcional e s poder ser traduzido se for devidamente montado, descartando-se os introns e unindo-se os exons em seqncia ordenada Este tipo de modificao do transcrito primrio denominado "splicing" (cortar e colar; montagem) Ocorre dentro do ncleoO transcrito processado e pronto para migrar para o citoplasma, recebe o nome de RNA mensageiro

Splicing do mRNA (2/2)A descoberta de que os genes de eucariotos poderiam ser interrompidos ou fragmentados, foi realizada por Philip Sharp & Richard Roberts, em 1977, tendo lhes valido o prmio Nobel de 1993Posteriormente, foram detectados genes interrompidos tambm em bactrias, porm como um evento raro tanto nos genomas indivduais como no prprio domnio BacteriaSegmentos no codificadores so muito frequentes no genoma eucariticoAo contrrio do que ocorre nas bactrias, onde os genes esto mais compactamente organizadosEm eucariotos as distncias intergnicas so grandes e, dentro dos prprios genes a freqncia de introns alta. Em geral, os introns so muito mais extensos que os exonsO processo de remoo dos introns e unio dos exons ocorre via reaes altamente especficas, em pontos de juno definidos, de sorte a garantir que a mensagem contida na seqncia de nucleotdios dos exons no seja alterada durante a montagem

Stios de splicing (1/2)Exons: Seqncias expressas (traduzidas em protenas)

Introns: Seqncias intercaladas que so eliminadas na traduo

Stios de splicing (splice-junctions)Fronteiras onde ocorrem junes de exons e intronsDoadoras: bordas exon-intronReceptoras: bordas intron-exon

Stios de splicing (2/2)

Expresso Gnica Transcrio (1/2) T G C A G C T C C G G A C T C C A T . . . RNA PolimerasepromotorTranscrioDNAmRNAAT

Expresso Gnica Transcrio (2/2) T G C A G C T C C G G A C T C C A T . . . RNA PolimerasepromotorTranscrioA C G A G G C C U G A G G U A . . .DNAmRNAC G U

Expresso Gnica Traduo (1/2) T G C A G C T C C G G A C T C C A T . . . RNA PolimerasepromotorTranscrioA C G U C G A G G C C U G A G G U A . . . DNAmRNAHis

Expresso Gnica Traduo (2/2) T G C A G C T C C G G A C T C C A T . . . RNA PolimerasepromotorTranscrioA C G U C G A G G C C U G A G G U A . . . DNAmRNATraduoRibossomoHisLeuGliSerSerCis

Cdigo Gentico (1/4)Toda a atividade celular depende da presena de protenasA funo das protenas depende da sua conformao tridimensional que, por sua vez, determinada por uma seqncia de aminocidosQuem contm a informao para especificar a seqncia de aminocidos das diferentes protenas o DNANo entanto, os genes (DNA) no codificam diretamente as protenas, fazendo isto por meio de uma molcula mensageira (mRNA)A unidade bsica (cdon) do cdigo para um aminocido consiste em uma seqncia de trs pares de bases nucleotdicas (cdon de trincas)O cdigo gentico tambm inclui seqncias para o incio (cdon iniciador) e para o trmino (cdon finalizador) da regio codificadoraO cdigo gentico universal: os mesmos cdons so utilizados por diferentes organismos

Cdigo Gentico (2/4)Cdigo Gentico mapeamento dos cdons nos aminocidos64 cdons20 aminocidos

3 cdons de paradaaminocidos mapeados por mais de um cdonDegenerao do cdigo gentico

Cdigo Gentico (3/4)1a base no cdon2a base no cdon3a base no cdon

UCAGUPhePheLeuLeuSerSerSerSerTyrTyrParadaParadaCysCysParadaTrpUCAGCLeuLeuLeuLeuProProProProHisHisGlnGlnArgArgArgArgUCAGAIleIleIleMetThrThrThrThrAsnAsnLysLysSerSerArgArgUCAGGValValValValAlaAlaAlaAlaAspAspGluGluGlyGlyGlyGlyUCAG

Cdigo Gentico (4/4)Visto que o cdigo gentico tem redundncia, possvel que diferentes seqncias nucleotdicas codifiquem a mesma seqncia de aminocidosEssas diferenas limitam-se a uma ou, quando muito, a duas posies da trinca de uma dado cdon

LeuProArgLisIleUUACCUAUUAAACGGCUGCCGAUAAAGCGA

As clulasA clula a unidade fundamental da vidaTodos os seres vivos, animais e vegetais, so constitudos de clulasCada clula envolvida por membrana e preenchida por uma soluo aquosa capaz de criar cpias de si mesma pelo crescimento e diviso celularEm resumo, uma boa definio para clula : "unidade que constitui os seres vivos e, em geral, definida como a menor poro de matria viva dotada de autoduplicao independenteOs vrus no podem ser considerados clulas, pois dependem do parasitismo para se reproduzir, utilizando-se da maquinaria da clula hospedeira (seres acelulares)Organizao estrutural das clulas ProcariticasEucariticas

Clulas Procariticas (1/2)No possuem envoltrio nuclear (carioteca) So pobres em membranas, pequenas e simplesPossuem membrana celular circundada por uma parede celular rgidaNo possuem ncleo e nem organelas membranosas (mitocndrias, retculo endoplasmtico, complexo de Golgi). O citoplasma no se apresenta dividido em compartimentos, como ocorre nas clulas eucariticasPossuem DNA livre no citoplasma (um nico cromossomo em forma circular)Os organismos formados por clulas procariticas (procariontes) so sempre unicelularesSo representadas pelas bactrias, incluindo as cianobactrias, que tambm so chamadas de cianofceas e algas azuisA clula procaritica mais estudada a bactria Escherichia coli, devido sua simplicidade estrutural, rapidez de multiplicao e por no ser patognica. encontrada no trato gastrointestinal humano

Clulas Procariticas (2/2)

Clula procaritica de bactria

Clulas Eucariticas (1/3)Possuem citoplasma (revestido pela membrana plasmtica) e ncleo (revestido pelo envoltrio nuclear), entre os quais h um fluxo constante de molculas, nos dois sentidos.Muitas reaes metablicas ocorrem dentro de compartimentos estruturais, isoladas, j que os eucariontes contm membranas internas envolvendo organelas Por exemplo, as mitocndrias e o complexo de Golgi, bem como o retculo endoplasmtico. Alm de aumentar a eficincia, essa separao de atividades permite que as clulas eucariticas atinjam maior tamanho, sem prejuzo de suas funesOs organismos constitudos por clulas eucariticas (eucariontes) podem ser unicelulares ou pluricelularesSo eucariticas as clulas de animais, vegetais, fungos, protozorios e muitas algas

Clulas Eucariticas (2/3)As diferentes funes da clula se distribuem entre as organelas no interior desta. Tomando uma clula eucaritica animal como modeloO ncleo da clula o lugar onde o DNA cromossmico fica armazenado, ou seja, a informao que a clula precisa para se manter e se dividirEsse material gentico representado pela cromatina (composta pelos cromossomos - molculas de DNA associadas a protenas histnicasOs ribossomos participam da sntese de protenas (traduo do mRNA)As mitocndrias so responsveis pela respirao celular (produo de ATP, que a energia que a clula utiliza para seu metabolismo)O retculo endoplasmtico rugoso (REG) possui ribossomos aderidos sua membrana e tem importante papel na sntese e transporte de protenas.O complexo de Golgi tem a funo de envolver os produtos da clula em vesculas e transport-los, tanto dentro da clula como para o meio extracelular

Clulas Eucariticas (3/3)

Clula Eucaritica animal

Cromossomos (1/2)Os cromossomos contm os genes que por sua vez so formados por DNA Estes genes permitem a transmisso das informaes genticas de gerao a geraoNas clulas procariticas, o cromossomo uma nica molcula de DNAOs cromossomos encontram-se imersos no prprio citoplasma formando uma estrutura denominada nuclideNas clulas eucariticas, o cromossomo formado por DNA associado a molculas de histona, que so protenas bsicas Nas clulas eucariticas os cromossomos encontram-se separados dos citoplasma pela membrana nuclear ou carioteca, em uma estrutura denominada ncleoA presena de carioteca uma caracterstica tpica das clulas eucariticas, que as distingue das procariticas

Cromossomo (2/2)

CamundongoArabidopsisLeveduraVirusDrosophilaC. elegansOrganismos Modelo

Tamanho de Genomas

Organismo GenomaDataGenes Est.H.influenzae1.8 Mb19951.740S.cerevisiae12.1 Mb19966.034C.elegans97 Mb199819.099A.thaliana100 Mb200025.000D.melanogaster180 Mb200013.061M.musculus3000 Mb-Desc.H.sapiens3000 Mb200335.000

RevisoGenes so as instrues para construo de protenaso RNA carrega as instrues do ncleo para o citosol onde a protena sintetizada (clulas eucariticos) As Protenas so as molculas trabalhadoras da clulaMolculas versteiscatliserigidez estruturalpermeabilidade da membranasinalizao celularMotilidade controle da funo dos genesTudo isto requer hardware, software, armazenamento, integrao....

RefernciasP. Passarge (2004). Gentica: texto e atlas. Segunda Edio. Artmed. M. Christina M. Bonato. Moldes, Mdulos e Forma: do DNA s Protenas. (acesso em 31/12/2004) http://www.biologianaweb.com/Livro2/Moldes.htm