estruturação e replicação do dna.pptx

5/21/2018 Estrutura o e replica o do DNA.pptx

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Estrutura e replicao do DNA

Prof. Msc. Nalini Josviak


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DNAMaterial Hereditrio

Griffith F 1928 - princpio transformante -hiptese;

Avery e col 1952 DNA - princpiotransformante - explicao;

Hershey and Chase 1952 Bacterifago.


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Griffith - 1928 - princpiotransformante


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Experimento de transformao deGriffith - 1928

Linhagem S encapsulada evirulenta

Linhagem R no encapsulada eno virulenta

Calor matalinhagemvirulenta

Linhagem S viru-lenta morta pelocalor + linhagemno virulenta viva

Amostra desangue do ratomorto contmLinhagem S

virulentacapsula

a. Ratos morem b. Ratos vivem d. Ratos moremc. Ratos vivem


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Hershey e Chase, 1952

Bacterifagos cultivados em:

Meio de cultura com fsforo radioativo 32P;

Meio de cultura com enxofre 35S;

Fsforo no DNA e enxofre nas protenas.


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Hershey and Chase 1952 Bacterifago


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Hershey & Chase


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Hershey & Chase


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O DNA, principais caractersticas

1. Cada clula tem a mesma constituiogenticaessencialAs caractersticasestruturais do DNA devem permitir uma

replicao fiel;

2. Deve ter contedo informacional;

3. Ele deve ser capaz de mudar em rarasocasies, mas sua estrutura deve ser estvel.


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O DNA

James Watson,americano egeneticista de

microorganismos eFrancis Crick, umfsico ingls,

resolveram aestrutura do DNA em1953.

Watson

Crick


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O DNAComposio qumica

O DNA uma sigla para cidoDesoxirribonuclico, em ingls.

Tem esse nome pois tem em sua composioum acar, a desoxirribose.

Ele formado pelas bases nitrogenadas,Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina(G), mais um fosfato e uma desoxirribose.


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A molcula de DNA seliga atravs dosfosfatos formando

uma fita a qual liga-sea outra atravs deligaes fracaschamadas pontes de

hidrognio, formandouma estrutura emdupla fita.


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Esta dupla-fita enrola-se e dobra-se ao longodo seu comprimento

em uma estrutura quelembra uma escada emespiral.

Essa foi a estruturaproposta por Watson eCrick.

Sulco Maior

Sulco Menor


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Relembrando: O DNA antes deWatson e Crick

Regra de Chargaff:


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O DNA

Eles propuseram omodelo utilizado athoje, baseados em

informaes prvias,como as imagens deraio-X de Rosalind

Franklin.


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O DNA

Eles j tinham umagrande quantidade deinformaes, como a

composio qumicado DNA e a proporodessas substncias.

A grande sacada

deles foi reunir asinformaes em ummodelo.


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O DNAModelo

Outro fato importante que as basesnitrogenadas socomplementares,

sendo que: Citosina forma 3

pontes de hidrogniocom a Guanina (C-G);

Adenina forma 2pontes de hidrogniocom a Timina (A-T);


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O DNAModelo

Se uma fita do DNA temincio com uma hidroxilaligada ao carbono 3 doacar e o fosfato ligado

ao carbono 5 do acar,temos o sentido 3-5.

Assim a fitacomplementar segue o

sentido 5-3, pois a fitacomplementar fica naposio invertida.


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Replicao do DNA

Existia muita dvida em como o DNA faziacpias idnticas de si mesmo;

Existiam hipteses de que o DNA seriaconservativo, semi-conservativo ou dispersivo.


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Experimento de Meselson-Stahl, 1958

Trs possveismodelos dereplicao:

Semiconservativo

Conservativo

Dispersiva


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Cresceram colnias de E. coli em meio comnitrognio pesado (15N);

Colocadas em meio com nitrognio normal(14N);

Colnias fizeram duas divises no meionormal;

Lise e separao em colunas de CsCl (50.000rpm).


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Replicao semi-conservativa

A replicao oprocesso deduplicao de umamolcula de DNAdupla-fita.

Esse processo ocorresempre que uma

clula vai se dividir,durante a fase Sdainterfase.


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O processo chamado semi-conservativo, pois

uma fita nova formada e uma fitavelha mantida,

assim s metade noDNA replicado novo.

Fita Nova Fita Velha


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O processo de replicao se d com a aberturadas fitas de DNA anlogo a abertura de umzper.

Depois de aberta, uma protena, chamadaDNA polimerase III adiciona nucleotdios (Basenitrogenada + Acar + Fosfato) a sua basecomplementar.

Essa adio sempre ocorre em fitas com aparte 3 livre.


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Replicao Procariotos

Apenas uma forquilha de replicao, regio ori-Ccom sequncias de DNA especficas;

Abertura da fita pela enzimaHelicase;

Enzima Primaseadiciona um primerOligonucleotdio iniciadormolde;

DNA pol IIIreplica o DNA;

DNA girasedesenrola a parte pressionada doDNA;

DNA ligaseliga os fragmentos de Okasaki.


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Protenas que atuam na sntese de DNA


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O repliossomo composto por

uma srie deprotenas quecompem aforquilha dereplicao.


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Replicao em um DNA bacteriano


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Uma vez que o sentido de adio sempre do5 para a terminao 3 livre, somente uma

das fitas ir replicar no sentido da abertura,

essa chamada fita Leading; Assim, a outra fita que est sendo replicada

forma pequenos pedaos replicados at o

limite da abertura, formando os Fragmentosde Okazaki.


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PrimossomoReplissomo


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Assim, essesfragmentos apssintetizados so

unidos por umaenzima chamadaDNA Ligase.


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Sntese assimtrica na forquilha de replicao


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Sntese de DNA na fita retardada

primer

Fragmentos

de Okazaki


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Replicao nos eucariotos

A grande diferena est na formao dasorigens de replicao;

Logo aps a uma regio do DNA rica em AT,

liga-se uma ORC que um complexo deprotenas de reconhecimento;

Feito o reconhecimento, protenas Cdc6 eCdt1 so recrutadas e aps isso a helicaseComplexo MCM;

Abertura da fita e incio do processo.


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Forquilha de replicao


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Telomerase e a fonte da juventude

Na parte final do cromossomo aps areplicao, um pedao perdido a cadareplicao.

A Telomerase uma enzima que recuperaparte do material perdido.


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Telomerase e a fonte da juventude

Foi levantada a hiptese de que essa perdaseria a responsvel pelo envelhecimento.

Assim, pensou-se que se a telomerase fosse

aplicada e concertasse o cromossomo, a fonteda juventude seria descoberta.


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Telmero

Cromossomos humanos


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Entretanto aadio detelomerasecausou cncer nascobaias.


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O RNA

O RNA a sigla em ingls para cidoRibonuclico, pois em sua composio est oacar ribose.

Ao contrrio do DNA, o RNA apresenta-se naforma de uma fita simples e no tem a basenitrogenada Timina (T), mas sim a base Uracila

(U).


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O RNA

Se considerarmos que no DNA esto asinstrues para a fabricao das protenas,ento o RNA pode ser considerado parte das

engrenagens que fazem o DNA produzir seusprodutos.

O RNA apresenta-se em duas classes:

- RNA Mensageiro- RNA Funcional


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RNA Mensageiro (mRNA)

O RNA mensageiro o responsvel por levar ainformao contida no DNA para ser traduzidaem Protenas.

Ele produzido em um processo chamadotranscrio.


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RNA Funcional

O RNA funcional nunca traduzido emprotena.

RNA Transportador (tRNA):

responsvel por ligar o aminocido correto aomRNA no processo de traduo.

RNA Ribossomal (rRNA):

- Forma em conjunto com algumas protenas osribossomos.


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RNA Funcional

Pequenos RNAs nucleares (snRNA): Faz parte da maquinaria que processa os RNAs

transcritos em organismos eucariotos.

Podem unir-se a protenas formando asribonucleoprotenas que removem os ntrons(sequncias de DNA que no so traduzidas) doDNA.


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xon e ntron

xon a parte dogene que pode sertraduzido em

protenas. ntron a parte do

gene que fica entre

os xons e no traduzida.


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*Transcrio

o processo emque sequncias deDNA so

transformadas emRNA.

O RNA formadodesse processo

pode ser chamadode Transcrito.


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Transcrio

O processo de transcrio ocorre com aabertura da fita de DNA na regio que deveser transcrita.

Com a fita de DNA aberta, uma RNApolimerase reconhece as bases nitrogenadas econstri uma fita de RNA com as basescorrespondentes.

Como no h Timina no RNA, essa substituda por Uracila, assim A-U.


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Transcrio Procariontes

Incio na regio Promotora (5) de apenas umadas fitas;

RNA polimerase liga-se a essa regio formandoum aglomerado de protenas chamado de

Holoenzima RNA polimerase; O alongamento da fita forma uma bolha de

replicao e o RNA nascente liberado aospoucos;

Ao final, uma regio no traduzida (Stop codon) o3 UTR o sinal para a liberao do RNA;

Grampo de terminao.


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Reconhecimento e Ligao ao


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Incio da Transcrio

Reconhecimento e Ligao aopromotor

Deslocamento da

subunidade sigma


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Bolha de transcrio

Fita molde

RNApolimerase

Direo da transcrio

5 3

Terminao da transcrio


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e ao da t a sc o

atravs da formao do

grampo de terminao


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Transcrio de genes bacterianos

OPERON:Grupamento de genes bacterianos transcritos de

um nico promotor


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Transcrio eucariontes

Genomas complexos;

O trabalho da transcrio dividida por trsenzimas:

A RNA pol I transcreve genes de rRNA (excluindo o5S RNA);

A RNA pol II transcreve todos os genes

codificantes de protenas (mRNA) e alguns snRNA; A RNA pol III transcreve pequenos RNA funcionais

(tRNA, alguns snRNA e 5S RNA).


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Ncleoconsequncias;

RNA primrio ou transcrito primrio ou pr-RNA.


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Incio da transcrioreconhecimento da regio-10 e -35 (promotores) pela polimerase II(liberao da subunidade sigma);

Formao da holoenzima (GTF + pol II) complexo

de pr-iniciao (PIC); Na regio -30 existe uma sequncia TATA (TATA

boxe) onde liga-se a protena de ligao TATA(TBP);

Isso vai fazer com que um complexo de protenasse ligue dando continuidade ao processo detranscrio.

Promotores de genes transcritos pela RNApol II


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Tata Binding Protein

Complexo TFIID


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Incio da transcrio de um gene

eucaritico pela RNA polimerase

II

Poliadenilao:


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Poliadenilao:

Adio da cauda poli (A) naextremidade 3do hnRNA

(transcrito primrio): ~200Adeninas

Sequencia sinal parapoliadenilao


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O RNA produzido envolvido por uma sriede protenas denominadas CAP;

A transcrio para ao encontrar a regio

AAUAA ou AUUAAA; Nessa parte 3 adicionada uma cauda de

poli-A (150-200 bases);

Aps esse processo o RNA liberado eprocessado (retirada dos ntrons e unio dosxons).


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Transcrio Procariotos e Eucariotos


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Comparao da regulao gnica em procariotos e

eucariotos


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Traduo

o processo final deproduo de umaprotena.

Hemoglobina


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*O que uma Protena?

uma molcula orgnica capaz de realizardois tipos de funes:

Estrutural, responsvel por dar forma a certas

estruturas. Enzimtica, responsvel por acelerar e realizar

praticamente todas as reaes qumicas de umorganismo.


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O que uma Protena?

So formadas poraminocidos unidosatravs de ligaes

peptdicas.


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Estrutura das protenas


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d


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As protenas quepossuem funo deenzima apresentam

uma regio chamadaStio Ativo, que aregio que vai

desempenhar afuno da enzima.

di i


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O cdigo gentico

Se os genes so segmentos de DNA e se umafita de DNA somente uma cadeia denucleotdeos, ento a sequncia de

nucleotdeos deve de alguma maneira ditar asequncia de aminocidos das protenas.

Ento, como as sequncias de DNA ditam a

sequncia de aminocidos?

di i


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O cdigo gentico

Atravs de cdigos

chamados cdons.

Um cdon uma

sequncia de trsnucleotdeos quecorresponde a um

aminocido.

O di i


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O cdigo gentico

O cdigo gentico degenerado, querdizer que a terceira

base nitrogenadapode variar, sem quealtere o aminocido

correspondente.

T d


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Traduo

O processo de traduo tem incio com aproduo do mRNA.

Este migra at o citoplasma da clula (caso

seja eucarioto). So reconhecidos pelos ribossomos e o

processo de traduo do RNA para protenas

comea.

T d


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Traduo

Os ribossomos vo lendo o mRNA a cada 3bases (cdon).

Cada cdon ao ser reconhecido pelo

ribossomo liga-se a uma regio do tRNAchamada anti-cdon.

Cada tRNA possui uma sequncia no ant-

cdon, correspondente a um aminocido.

Traduo e Cdigo gentico Cdons


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64 possveis combinaes detrincas, entretanto somente 20 aa

*Redundncia do cdigo gentico

Sntese Proteca


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Polirribossomo: ocorre em procariontes e eucariontes


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E t t d tRNA


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Estrutura do tRNA

Sntese Proteca


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RNAs transportadores: molculas adaptadoras que reconhecem e

se ligam tanto ao cdon quanto ao aminocido

Aminoacil-RNAt sintetase

20 enzimas diferentes

reconhecem cada um dos

diferentes aa

T d


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Traduo

Ao serreconhecido otRNA solta o

aminocido noribossomo e estepassa para o

prximo cdon eassim at terminaro mRNA.


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Trad o


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Traduo

Quando a protenatermina de sertraduzida, o

ribossomo sedesmonta e libera a

protena.


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Sntese Proteca


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Ribossomos e a decodificao da mensagem do RNA


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Dogma Central


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Dogma Central

O DNA pode se replicar edar origem a novasmolculas de DNA, pode

ainda ser transcrito emRNA, e este por sua veztraduz o cdigo gentico emprotenas, mas tambm

pode se replicar (replicase)e produzir molculas deDNA (transcriptase reversa).


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Variabilidade

Fontes de Variabilidade: Mutaes


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Gnicas

Mutao pontualalterando umaminocido

Mutao pontual alterando aemenda entre um xon e umntron.



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Gnicas

Mutao pontual produzindo um Stop Cdon interrompendo a traduo da protenacompleta.



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Gnicas

Deleo de uma base, alterando acomposio da protena traduzida apartir do ponto de mutao.

Deleo de trs bases (Cdon),produzindo uma protena comum aminocido a menos.



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Gnicas

Mutao Silenciosa

CGC-AAG-CUA

ARG-LYS-LEU

RNAmCGC-AAA-CUA

ARG-LYS-LEU

RNAm

Cdigo Gentico

degenerado

AAA

AAG Lisina

Fontes de Variabilidade: Alteraes


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Cromossmicas

Translocao, troca depedaos entrecromossmos nohomlogos

Inverso, quando

parte do cromossmoGira alterando a

ordem das sequnciasgnicas.

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