Introduo a Biologia MolecularProf Daniela de Oliveira Pinto

NOS SERES HUMANOS

1953: Watson and CrickEstrutura do DNA

Dogma Central da Biologia Molecular

1961 BRENNER, JACOB e MESELSON

mRNA a molcula que leva informao do DNA no ncleo para a maquinaria de produo de protenas no citoplasma

1966 NIRENBERG, KHORANA e OCHOASeqncias sucessivas de trs nucleotdeos do DNA (codon) determinam a seqncia de aminocidos de uma protenaO CDIGO GENTICO DESVENDADO!!!

A CLULA- DIFERENCIAO- CRESCIMENTO- FUNO CELULAR- RESPOSTA AO AMBIENTE

DNACromossomaGenePromotorIntronExonNcleo

DNA

ESTRUTURA DOS CIDOS NUCLEICOSO grupo hidroxil ligado ao carbono 3 da pentose de um nucleotdeo forma uma ligao fosfodister com o fosfato do outro nucleotdeo

DNA

As fitas do DNA esto dispostas em direes opostasAntiparalelismo

Cada base de uma fita pareada com a base complementar da outra fita Complementariedade

Durante a replicao do DNA as duas fitas velhas ou mes servem de molde para cada fita nova ou filha complementar, que est sendo sintetizada.Fita novaFita velhaComplementariedade

Fatores que estabilizam a dupla hlice:

interaes hidrofbicas foras de van der Walls pontes de hidrognio

interaes inicas Entre as bases nitrogenadasEntre os grupos fosfato do DNA e os ctions (Mg2+) presentes na soluo fisiolgicaA Dupla Hlice

Sulco menorSulco maiorA dupla hlice apresenta dois tipos de sulcos aos quais se ligam as protenas da cromatinaA Dupla Hlice

Protenas:nveis de complexidade estrutural

O Empacotamento do DNA:a estrutura terciria do DNADNA em procariontes: DNA circular nas formas no-super-helicoidal (esquerda) e super-helicoidal (direita)

A forma predominante de toro da espiral do DNA para a direita ou sentido horrioA Dupla Hlice

Propriedades Qumicas e Fsicas do DNA

The Meselson-Stahl experimentA replicao semi-conservativa

Sntese de DNA em Eucariontes: As Bolhas de ReplicaoNos eucariontes, a replicao requer mltiplas origens, devido ao tamanho de seu genoma. A replicao bidirecional e, em ambas as fitas, simultnea.

Este processo gera bolhas de replicao.

PRINCIPAIS ENZIMAS ENVOLVIDAS (SISTEMA DE REPLICAO DO DNA) DNA PolimerasesEndonucleasesHelicases TopoisomerasesPrimasesTelomerases

DNA Polimerasesprincipais enzimas envolvidas no processo; responsveis pela adio de nucleotdeos e reparo requerem um modelo e um primer (segmento de RNA sintetizado pela primase) complementares para incio alongamento 3 tipos principais : I, II, III I : importante no sistema de reparo III: principal e mais complexa (mais de 10 subunidades)

Adio de nucleotdeos 123

NUCLEASES- Degradam o DNA, clivando-o em pedaos menores EXONUCLEASES: clivam o DNA a partir do final da molculaENDONUCLEASES: clivam em qualquer local da molcula

OUTRAS ENZIMAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO DE REPLICAOHELICASES constituem uma classe de enzimas que podem se mover ao longo da fita dupla de DNA utilizando a energia da hidrlise de ATP para separar as duas fitas da molcula.

SSB (single-strand-binding) ligam-se a cada uma das fitas impedindo o reanelamento das mesmas.

PRIMASE RNA polimerase que sintetiza pequenas molculas de RNA utilizadas como iniciadores durante o processo de replicao do DNA.

TOPOISOMERASES Responsveis por aliviar a toro na parte da fita que no est sendo replicada.

PROCESSO DE REPLICAO

PROCESSO DE REPLICAOA sntese de DNA feita na direo 5 3 e semidescontnua

TELOMERASE

REGULAO nica fase regulada da replicao, de forma que s ocorra uma vez por ciclo celular ;afetada pela metilao de DNA DAM metilase na (5) GATC sobre a fita parental

GeneRNA polimerasehnRNAmRNACitoplasmaTranscrioProcessamentoNcleoTraduoprotena

O RNA ou ARNO acar uma Ribose; formado, geralmente, por uma fita simples que pode enrolar-se;No existe a base pirimdica Timina e no seu lugar se encontra a base Uracila.Os pareamentos seguem a ordem A-U e G-C).O cido Ribonuclico um polinucleotdeo que difere do DNA em trs aspectos bsicos:A-UU-AG-CC-GA-TT-AG-CC-GDNARNA

RNA - o cido ribonuclico; possui a funo de sntese protica. O RNA encontrado no ncleo principalmente no nuclolo, e no citoplasma (ribossomos). Composio qumica - formada por cido fosfrico, pentose (ribose) e pelas bases nitrogenadas ( A, G, C e uracila (U )).

A molcula de DNA responsvel pela formao do RNA. O RNA apresenta-se constitudo por um nico filamento de nucleotdeo, cuja seqncia de bases determinada a partir de um molde de DNA.

1-RNA mensageiro (RNAm) - formando no ncleo tendo como molde uma das fitas de uma molcula de DNA. A produo de um RNAm, cujas bases so complementares as bases de uma das hlices de uma molcula de DNA, recebe o nome de transcrio. Este fenmeno pode ser definido de forma mais simples como sendo a passagem das bases de uma linguagem do DNA para a linguagem de RNAm. EX:

T - A - C - T - G - A - DNA 3 bases correspondem a um aa, e um ! ! ! ! ! ! conjunto de bases uma protena.

A - U - G - A - C - U RNAmCdon incio cdon protenaaa A aa B Tipos de RNA

Sntese ProticaA enzima RNA-polimerase abre a dupla hlice do DNA e inicia a produo de uma molcula de RNAm, no sentido 5 3.Os nucleotdeos so ligados respeitando a ordem A-U, G-C.Ao final da transcrio a RNA-polimerase se desliga do DNA, a molcula de RNAm est formada e segue para o citoplasma onde ser traduzida.A Transcrio

Observe a complementao de uma fita de DNA para RNAA T A C A T G G G C T A G A AUUUUUUGGCCCCAAASempre com a adenina se ligando a uracila e a guanina se ligando a citosina.DNARNARNAm

2-RNA transportador (RNAt) - produzido nos cromossomos a partir de DNA especiais. uma molcula cadeia curta, ( o menor RNA) que transporta os aa que esto dispersos no citoplasma at os ribossomos. O RNAt tem formato de folhas de trevo e contm outros tipos de bases, alm das comumente encontradas nos outros RNAs. Cada RNAt capaz de reconhecer um determinado aa determinado cdon, no RNAm. Todo RNAt tem um filamento livre de sua molcula composta pela seguinte seqncia de bases: ACC. nesse local que ocorre a associao com o aa. Em cada regio da molcula existe uma seqncia de 3 bases denominadas anticdon, que reconhece a posio do aa no RNAm.

Tipos RNAs (2/2)

3-RNA ribossmico (RNAr) o RNA que ocorre em maior quantidade nas clulas. Esse RNA encontrado no nuclolo, onde produzido, e no citoplasma, associado s protenas, formando os ribossomos.

Tipos de RNARNAm O RNA mensageiro formado no ncleo e contm a mensagem - o cdigo transcrito a partir do DNA - para a sntese das protenas. Cada conjunto de trs nucleotdeos no RNAm chamado de CDON.RNAt O RNA transportador est presente no citoplasma e responsvel pelo transporte dos aminocidos at os ribossomos para a sntese protica. No RNAt existe uma seqncia de nucleotdeos correspondente ao cdon chamada de ANTI-CDON.RNAr O RNA ribossmico ou ribossomal faz parte da estrutura dos ribossomos e participa do processo de traduo dos cdons para construo das protenas.

SNTESE DE PROTENAS:

A sntese comea quando ocorre a transcrio das bases de DNA para RNA. Essa transcrio o cdigo gentico. O RNAm formado no ncleo passa para o citoplasma, deslocando-se para os ribossomos. Os RNAt que esto no citoplasma, atravs de suas molculas, unem-se ao aa livre levando at o ribossomo. L o anticdon do RNAt reconhece no cdon do RNAm o aa, que ser codificado. Assim, ocorrendo sucessivamente, at dar origem a uma protena.

Ncleo

DNA RNAm RNAm Transcrio Protenas Traduo

NcleoDNA-RNAmA sntese completa de uma protena leva de 20 a 60 seg, e o mesmoRNAm pode ser traduzido por vrios ribossomos, que mantm uma Distncia entre si de aproximadamente 80 nucleotdeos.

Os ntrons e os xonsNos eucariontes, o RNA transcrito pelo gene normalmente chamado de pr-RNA, no sentido de que ele ainda no est pronto para ser traduzido, produzindo protenas. O pr-RNA seria, assim uma verso ainda no acabada do RNAm, que precisa ser primeiro processado no ncleo para, em seguida, migrar ao citoplasma. AxonntronxonxonntronntronOs ntrons so retirados e os xons so soldados um ao outro

Sntese ProticaO RNAm transcrito no ncleo chega ao citoplasma e se liga a um ou mais ribossomos.O ribossomo l o primeiro cdon e um RNAt com o anticdon correspondente transporta um aminocido e se liga ao cdon.O ribossomo se desloca, no sentido 53 e l o prximo cdon.Os aminocidos so unidos por ligaes peptdicas.Ao final da traduo o polipeptdeo se desliga e se constitu na protena.

A Traduo

O ribossomo acomoda dois tRNAs carregados

4. Terminao

Dogma Central da Biologia MolecularFoi estabelecido em 1956 por Francis Crick.Postulava que o sentido da construo das molculas sempre de DNA Protena fluxo unidirecional da informao.O DNA o molde para formar DNA (replicao) e RNA (transcrio). Este por sua vez o molde para formao das protenas (traduo).Hoje se sabe que, em alguns vrus, o RNA pode replicar-se e, em outros, o RNA pode produzir DNA (transcrio reversa) utilizando o maquinrio gentico da clula-hospedeira.Porm, no possvel se sintetizar cidos nuclicos a partir de protenas.Os novos conhecimentos permitiram que se ampliasse o dogma central sem contudo perder a unidirecionalidade, ou seja, de cido nuclico protena.Projeto Protemico.

Diferenas entre RNA e DNAO RNA uma molcula intermediria na sntese de protenas, ela faz a intermediao entre o DNA e as protenas. Ele formado por uma cadeia de ribonucleotdeos, que, por sua vez, so formados por um grupo fosfato, um aucar (ribose), e uma base nitrogenada (veja abaixo). As principais diferenas entre o RNA e o DNA so sutis, mas fazem com que o ltimo seja mais estvel do que o primeiro. O RNA formado por uma fita simples, o acar de seu esqueleto a ribose e uma de suas bases pirimdicas (de anel simples) diferente da do DNA (uracila ao invs de timina), alm disso o aucar do RNA a ribose invs da desoxirribose do DNA. DNA RNA

Os processos de sntese de protenas na clula so controlados pelo metabolismo de controle.As duas principais personagens do metabolismo de controle so as molculas de DNA e RNA. O DNA (cido desoxirribonuclico) o patrimnio gentico, que contm as instrues para a sntese de todas as protenas que a clula capaz de realizar. O RNA atua como mensageiro (RNA mensageiro) entre o DNA e o ribossomo, local de sntese de protenas. DNA e RNA

DNA (cido desoxirribonuclico) RNA (cido ribonuclico) Se localiza somente no ncleo Se localiza no ncleo e no citoplasma Apresenta forma de dupla hlice com duas fitas Apresenta apenas uma fita formado com a pentose (acar) desoxirribose formado com a pentose ribose Bases nitrogenadas participantes: A, T, C, G Bases nitrogenadas participantes: A, U, C, G

Cdigo Gentico

Codon que d origem sntese dequalquer protenaCdigo Gentico correspondncia entre cada tripleto (codon) de RNA e cada um dos 20 aminocidos habituais das protenas (desde 1964)No cdigo gentico h 64 trincas possveis, apenas 61 delas correspondem a aminocidos. As tres trincas restantes so usadas como pontuao; elas dizem clula o ponto em que termina a codificao de cada protena. Genoma Conjunto de molculas de DNA

Orao do DNA

Creio no DNA todo poderoso criador de todos os seres vivos, creio no RNA, seu nico filho, que foi concebido por ordem a graa do DNA polimerase. Nasceu como transcrito primrio padeceu sobre o poder das nucleases, metilases e poliadenilases. Foi processa, modificado e transportado. Desceu do citoplasma e em poucos segundos foi traduzido protena. Subiu pelo retculo endoplasmtico e o complexo de Golgi E est ancorado direita de uma protena G Na membrana plasmtica De onde h de vir a controlar a transduo de sinais Em clulas normais e apoptticas Creio na Biologia Molecular Na terapia gnica e na biotecnologia No seqenciamento do genoma humano Na correo de mutaes Na clonagem da Dolly Na vida eterna. Amm

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