replicação e transcrição · esta duplicação é semi-conservativa, ou seja, a cada...
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Ácidos nucleicos
Prof. Dr. Leandro Felício
São moléculas complexas produzidas pelas células e essenciais a todos os
organismos vivos. Estas moléculas governam o desenvolvimento do corpo
e suas características específicas, fornecendo a informação hereditária e
dirigindo a síntese de proteínas.
Ácidos Nucléicos
O modelo gerado por computador mostra uma cadeias de ácido desoxirribonucléico (DNA) e sua estrutura em dupla hélice.
Ácidos NucléicosSão formados por subunidades chamadas
nucleotídeos, que consistem em uma base nitrogenada, uma pentose e um ácido
fosfórico. Existem dois tipos de ácidos, DNA (ácido desoxirribonucléico) e RNA (ácido
ribonucléico)
No DNA encontram-se as bases nitrogenadas adenina, guanina, timidina
e citidina. Já no RNA a timidina é substituída pela uracila.
Ácidos Nucléicos
Timidina (T) Citidina (C) Uracila (U)
Pirimidinas
Adenina (A) Guanina (G)
Purinas
Ácidos NucléicosA ligação entre a base nitrogenada e a pentose é feita através de uma ligação N-glicosídica com a hidroxila do carbono-1.
A ligação entre o grupo fosfato e a
pentose é feita através de uma ligação
fosfoéster com a hidroxila ligada ao
carbono-5 da pentose.
Ácidos NucléicosPara formar as molécula de DNA e RNA é necessário
que ocorra a ligação entre os nucleotídeos.
Assim em uma extremidade temos livre a hidroxila do carbono-5 e na outra temos a hidroxila do carbono-3. Isto determina que o crescimento do DNA se faça na direção de 5' para 3‘.
Os nucleotídeos estão unidos por uma ligação fosfodiéster entre a hidroxila do carbono-3 e grupo fosfato ligado a hidroxila do carbono-5.
Bases nitrogenadas
Ácidos Desoxirribonucléico (DNA)
Em 1953 - James Watson e Francis Crick propuseram um modelo tridimensional para a estrutura do DNA baseando-se em estudos de difração de raio-X.
O DNA consiste de duas cadeias helicoidais de desoxirriboses, enroladas ao longo de um mesmo
eixo, formando uma dupla hélice
de sentido rotacional à direita
Ácidos Desoxirribonucléico (DNA)
O pareamento das bases de cada fita se dá de maneira padronizada, sempre uma purina com uma pirimidina, especificamente, adenina com timina e citosina com guanina.
Ácidos Desoxirribonucléico (DNA)A proximidade das bases possibilita a formação de pontes de hidrogênio. A adenina com a timina formam duas pontes de hidrogênio, a citosina com a guanina formam três pontes.
A dupla hélice é mantida também por interações hidrofóbicas, que forçam as bases a
se "esconderem" dentro da dupla hélice.
N
N
O
O
H3C
H
PENTOSE
H
N
N
N
NPENTOSE
NH
H
AdeninaTimina
NN
O
N H
HH
H
PENTOSE
NN
N
N
O
H
NHH
PENTOSE
Citidina
Guanina
Relembrando...
Constituinte do DNA:
Adenina – TiminaCitosina – Guanina
Lei de Chargaff
RNA
Ribonucleotídeo
RNA, o outro ácido nucléico.
• Tipos:1. RNA mensageiro (RNAm) :
Carrega a informação do núcleo para o citoplasma.
2. RNA transportador (RNAt): Transporta os aminoácidos para formar a proteína.
3. RNA ribossomico (RNAr): Principal componente do ribossomo, organela celular onde a síntese da proteína acontece.
Micro-RNAs■ Pequenos RNAs não codificadores (ncRNA)
com funções ainda não muito bem entendidas▪ Atuam na regulação fina da expressão gênica
(interferência de RNA)▪ Atuam como ribozimas
■ O projeto ENCODE: maior parte do DNA é transcrito
■ Mattick: codificam a complexidade nos vertebrados complexos
~26.000 genes
~18.000 genes
~22.000 genes
~32.000 genesModel organisms
Comparação entre DNA e RNA:
Características DNA RNA
Fita Dupla Simples
Açúcar que compõe
Desoxirribose Ribose
Bases complementares
A – TC – G
A – UC – G
Replicação do DNA
Prof. Dr. Leandro Felício
Experimento de Meselson-Stahl
■ Cresceram E. coli em meio com N-15 e depois voltaram pra N-14
■ Purificação do DNA das bactérias
■ Três tipos de DNA▪ N-15 + N-15▪ N-15 + N-14▪ N-14 + N-14
■ Ao aquecer o N-15 + N-14 e separar as fitas ficava claro que uma fita continha N-15 e outra N-14
Experimento realizado por Meselson & Stahl em 1958
Cultivo em meio 14NH4Cl
Cultivo em meio 15NH4Cl
Purificação do DNA seguida de centrifugação em gradiente de CsCl
A replicação do DNA é semi-conservativa
Como acontece a síntese do DNA?
Assim Sendo...
A
C
T
G
A
C
C
G
G
T
G
T
G
A
C
T
G
G
C
C
A
C
A este processo damos o nome de: Replicação.
Esta dupl icação é semi-conservativa, ou seja, a cada duplicação uma das fitas serve de molde para a síntese da fita complementar e fará parte da nova dupla hélice.
A velocidade da forquillha de replicação bacteriana é 50000pb/min
Um única origem de replicação em E.coli (OriC, 245 pb)
O genoma bacteriano circular constitui um único replicon
A velocidade da forquillha de replicação eucariótica é 2000pb/min
Os replicons eucarióticos tem 40-100 kb e são iniciados em tempos diferentes
Fase S demora ~ 6hrs em uma célula somática
O genoma eucariótico constitui vários replicons
Fita contínua (líder)
Fita descontínua
A síntese do DNA é semi-descontínua e requer um iniciador (primer) de RNA
Fita contínua
Fita descontínua
Síntese da Fita descontínua
Síntese da Fita Contínua
Fragmentos de Okasaki ocorrem na fita descontínua
A DNA polimerase III é responsável pela síntese da maior parte do DNA
A DNA polimerase I remove o primer de RNA e preenche as lacunas
A DNA ligase sela as
A DNA ligase sela as quebras
Síntese das fitas contínua e descontínua é independente
SSB Liga a fita simples de DNA
DnaB (helicase) Desenrola o DNA
Primase (DnaG) Sintetiza os primers de RNA
DNA Polimerase III Sintese da fita nova
DNA Polimerase I Preenche as lacunas e excisa os primers
DNA Ligase Liga os fragmentos
DNA girase Superenrolamento
Proteínas presentes na forquilha de Replicação de E.coli
Transcrição do DNA
Prof. Dr. Leandro Felício
Dogma central
O fluxo da informação é unidirecional
Refutação definitiva da herança dos caracteres
adquiridos
Transcrição
■O que é?: processo de cópia do DNA em RNA■Pra que serve?▪ Para ativação e desativação diferencial de genes▪ Define o repertório de genes ativos a cada instante, o
transcriptoma▪ Muda de acordo com o tecido, alimentação, estímulos
ambientais▪ Um entendimento fino e preciso da regulação da
transcrição gênica define a adaptação do indivíduo ao meio, diferenciação celular, embriogênese, etc...
■Genoma “ativo” no tempo
Transcrição:
• A fita de RNAm é produzida, tomando-se uma das fitas de DNA como molde, neste processo segue-se uma complementariedade de bases, diferente do DNA.
• Adenina – Uracila• Citosina – Guanina No DNA aqui era
uma Timina, lembra???
Transcrição: A
C
T
G
A
C
C
G
G
T
G
T
G
A
C
T
G
G
C
C
A
C
U
G
A
C
U
G
G
C
C
A
C
DNA RNAm
Em eucariotos, este RNAm sai do núcleo e vai ao citoplasma c a r r e g a n d o a informação do DNA para a síntese da proteína.
E onde fica o RNA?
■É feito no núcleo e depois vai pro citoplasma■Mas procarioto não tem núcleo...▪ Por isso se diz que sua
transcrição é acoplada com a tradução
O acoplamento transcrição-tradução
Atenção: só em procariotos Claro, eles não têm núcleo
RNAs bem-conhecidos
■RNA mensageiro (mRNA)
■RNA transportador (tRNA)
■RNA ribossômico (rRNA)
Síntese Protéica:
■A síntese da proteína é dependente de dois processos:▪ Transcrição:▪ DNA – RNAm;
▪ Tradução:▪ RNAm▪ RNAt▪ Ribossomo Proteína
Transcrição
■A informação genética no RNAm está contida em cada trinca de bases. Cada três bases codifica um aminoácido que formará a proteína. Cada trinca recebe o nome de códon.
A U G C G A A C A U G C C C U U U A
Códon
■A síntese do pré-RNAm ocorre com base em uma complementariedade:
■A transcrição inicia em pontos conhecidos como sequências iniciadoras.
Transcrição:
DNA RNA
A UT AC GG C
O molde é local
■Genes podem estar numa ou noutra fita do DNA■A escolha da fita molde depende da localização
e orientação do promotor
Não é que parece com a replicação?
Eucariotos x Procariotos
■Nem todo o t r anscr i to pr imár io se transformará em RNAm.
Modificação do RNA - Splicing
http://www.ufpe.br/biolmol/Genetica-Medicina/splicing1.gif
Modificação do RNA - Splicing
ALBERTS, B et al. Molecular Biology of the Cell. 2008. 5th edition. Garland Science.
Processamento alternativo
Fígado X PâncreasCâncer X Normal
Exportação do RNAm: