Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais

Luana Pereira Vilela

Felipe Lourenço dos Reis

Shirley Fernandes Barros

Ticiane Tavares

BIOLOGIA MOLECULAR

Betim, 03 de março de 2015

Luana Pereira Vilela

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Felipe Lourenço dos Reis

Shirley Fernandes Barros

Ticiane Tavares

Relatório de montagem da estrutura tridimensional das moléculas de DNA

Atividade da disciplina “Biologia Molecular”,

do curso de Biomedicina, da Pontifícia

Universidade Católica de Minas Gerais.

Professora: Maria C. Gomes Reis Lage

Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais

Betim – MG 2015

1. INTRODUÇÃO

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A Segundo Watson e Crick, 1.953, a estrutura do DNA apresenta duas cadeias de fosfato-desoxirribose em hélice, no exterior, unidas por duas bases aminadas, no centro. As cadeias formam uma hélice similar a uma escada de caracol, também denominada dupla hélice, e as bases são os degraus; que são unidas por fracas ligações de pontes de hidrogênio; que são, portanto, facilmente rompidas. Fig.1.

Dessa forma, nesta mesma época, além de apresentar a estrutura do DNA, Watson e Crick destacam: “Não nos passou despercebido que o pareamento específico (entre as bases timina com adenina e guanina com citosina), por nós postulado logo a seguir, sugere a possibilidade de cópia para o material genético.”

Fonte: www.enwiquipedia.or/desenho DNA

Afirmam, também, que as duas cadeias são antiparalelas. Em 30 de maio do mesmo ano, Watson e Crick publicaram um segundo

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trabalho, mais detalhado, na mesma revista Nature, no qual sugeriam que “é possível haver muitas permutações numa molécula longa e, portanto, parece provável que o seqüenciamento preciso das bases constitui o código que contém a informação genética.”

O termo cadeia "antiparalela" está relacionado com a montagem das cadeias de DNA. Em cada ponta de cadeia existe uma ligação livre de Carbono, que pode ser no quinto ou no terceiro carbono da pentose. Dessa forma uma fita tem o "Carbono 5" livre em uma ponta e o "carbono 3" livre na outra ponta,: o que chamamos de sentido 5'->3'. A outra cadeia de DNA tem o sentido inverso, porque foi montada no sentido inverso, de 3’ ->5’.

Além de explicar as propriedades químicas e físicas da molécula de DNA, explicava também sua duplicação, ou replicação.

A replicação do DNA  ocorre de forma semiconservativa, é iniciada em origens únicas e geralmente ocorre de forma bidirecional, a partir de cada origem de replicação. A fidelidade da replicação é muito grande, com uma média de apenas um erro por um bilhão de nucleotídeos incorporados após a síntese e

correção de erros durante e imediatamente após a replicação. A

síntese de DNA procede na direção 5’- 3’ e é semi-descontínua. Uma fita nova de DNA é sintetizada na direção 5’- 3’, sendo a extremidade livre OH de cada nucleotídeo o ponto em que o DNA é alongado. Devido a esta propriedade e considerando-se a natureza antiparalela do DNA, a fita utilizada como molde só pode ser lida na da extremidade 3´ em direção a 5´. Como a abertura da dupla fita é gradual a partir da forquilha de replicação e o sentido de leitura é obrigatoriamente na direção 5’- 3’, a síntese das duas fitas ocorre em sentidos opostos, não sendo possível que ambas as fitas sejam sintetizadas continuamente. Desta forma, uma das fitas é sintetizada continuamente, sendo denominada de fita líder, enquanto a outra se faz em pequenos fragmentos, sendo chamada de fita tardia.

2. OBJETIVO GERAL

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Realizar a montagem de uma molécula de DNA, e compará-la a de RNA.

3. OBJETIVO ESPECÍFICO

Atentar para a ordem das estruturas constituintes dos nucleotídeos: ácido fosfórico, pentose (a desoxirribose) e o pareamento das bases nitrogenadas púricas (adenina e guanina) com as pirimídicas (timina e citosina).

Observar que o RNA é uma molécula de fita simples, e que o pareamento das bases ocorre entre adenina e uracila e citosina e timina, pelo fato de no RNA a base pirimídica timina ser substituída pela uracila; e que no RNA não há desoxirribose e sim uma ribose.

MATERIAIS

Àcido fosfórico, pentose (desoxirribose) e bases nitrogenadas( púricas e pirimídicas) de plástico para a montagem de uma fita de DNA.

DISCUSSÃO

Na molécula de DNA as bases púricas ligam-se com as pirimídicas da seguinte forma: adenina liga-se com timina (através de duas pontes de hidrogênio) e guanina com citosina (através de três pontes de hidrogênio); dessa forma, em uma cadeia de DNA de fita dupla, a porcentagem de A será igual à de T, e a de G será igual à de C.

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O encadeamento dos nucleotídeos é feito através da polimerização destes, formando a ligação covalente fosfodiéster.Fig.2

Fonte:http://biologia-acidos-nucleicos.html

O grupo hidroxila do carbono-3 da pentose do primeiro nucleotídeo se liga ao grupo fosfato ligado a hidroxila do carbono-5 da pentose do segundo nucleotídeo.

Devido a esta formação, a cadeia de DNA fica com uma direção determinada. Ou seja: em uma extremidade temos livre a hidroxila do carbono 5 da primeira pentose e na outra temos livre a hidroxila do carbono 3 da última pentose.Isso explica porque o crescimento da molécula de DNA ocorra na direção de 5’ para 3’

A molécula de DNA normalmente encontra-se sob a forma de uma espiral dextrógira (gira para a direita), dando um aspecto de dupla hélice, ou escada em corda.A estrutura tridimensional do DNA proposta por Watson e Crick é chamada de estrutura do DNA-B. Essa estrutura existe quando bastante água circunda a molécula e

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não há uma sequência incomum de bases no DNA, condições geralmente presentes nas células. A estrutura DNA-B é a configuração mais estável para uma sequência aleatória de nucleotídeos sob condições fisiológicas que é a estrutura predominante na célula. O DNA-B é uma alfa-hélice, significando que ele tem um giro para a direita, ou no sentido horário.Outra estrutura secundária que o DNA pode adotar é a estrutura DNA-A, que existe se estiver presente menos água. Como o DNA-B, o DNA-A é uma alfa-hélice (com giro para direita), mas ela é menor e mais larga que o DNA-B e suas bases são inclinadas para o lado do eixo principal da molécula.Há também o DNA-Z que tem um giro para a esquerda;mas o mais comum é o DNA-B.

No modelo de Watson e Crick, uma volta completa de cada hélice media 34 Å, correspondendo a 10 pares de bases. Estudos posteriores revelaram que a extensão de uma volta completa é de fato 36 Å, englobando 10,5 pares de bases.

DISCUSSÃO

Comparando a molécula de DNA que fizemos com a dos outros grupos, ficou clara a diferença na ordem das bases nitrogenadas, e na quantidade de nucleotídeos que formamos. Se temos uma seguência diferente no pareamento das bases, e na quantidade de nucleotídeos é provável que sejam códigos genéticos diferentes, produzindo distintas proteínas, e tendo diferentes fenótipos.

"É provável, porque atualmente já se sabe que a correlação" um gene" “uma proteína” (dogma central da biologia molecular), nem sempre ocorre; pois, atualmente sabemos do potencial das mutações genéticas, que podem levar a um gene codificar várias proteínas distintas no processo de transcrição do DNA.

No DNA há uma seqüência de genes, que se espiraliza formando um conjunto de cromossomos: a cromatina; que se divide em heterocromatina (mais espiralada) e eucromatina (menos

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espiralada), que fica no núcleo das células e pode ficar totalmente espiralada nos momentos de divisões celulares.Logo, os cromossomos são constituídos por longas moléculas de DNA, e ao longo deles, temos os genes, que são de origem materna e paterna.Estes são os genes alelos (que tem o mesmo loci em cromossomos homólogos), e codificam uma dada proteína, ou várias ( em caso de mutações).

Para que o DNA se espiralize, e caiba dentro do núcleo das células, as histonas funcionam como a matriz na qual o DNA se enrola. Ao compactarem o DNA, permitem que os genomas eucarióticos de grandes dimensões caibam dentro núcleo das células. 

A natureza antiparalela da dupla hélice, que assegura o ótimo alinhamento dos pares de bases que se posicionam no interior da dupla hélice, ficando, portanto, protegidos da água, enquanto o esqueleto açúcar-fosfato localiza-se no exterior. É considerado antiparalelo porque um lado cresce no sentido 5’para 3’ e o outro no sentido oposto: de 3’ para 5’.

CONCLUSÃO

Através da presente prática, podemos visualizar a estrutura tridimensional do DNA, e comparar esta molécula com a de RNA, ainda que não a tenhamos montado.

Distinguimos as diferenças entre o DNA e o RNA. Não podemos considerar o DNA o mais importante, devido a interdependência dos dois ácidos nos processos de tradução e transcrição das proteínas, mas a sua total dependência.

Aprendemos a seqüência dos constituintes dos nucleotídeos a medida que montamos o DNA, e , finalmente, fizemos a torção a direita, como ocorre com a molécula na presença de água.

Também observamos as questões de dimensões: que uma fita de DNA que pode ter 20 metros: está compactada dentro de milhares de células distintas que formam o nosso organismo; e que

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em cada tipo distinto de tecido, teremos os genes se expressando em determinada proteína para poder manter as funcionalidades distintas de cada especialização celular.

Vimos também que é a molécula da hereditariedade, que a recebemos dos nossos pais, e o que recebemos poderá ser transmitido de maneira distinta, ou seja: poderão ocorrer mutações em nossos organismos que levarão a produção de gametas com genes mutados; mas aí percebemos que a vida continua, e que bom que nem sempre será construída a base de clones. Nunca foi, nem nunca será, pelo menos na nossa espécie no mecanismo de reprodução sexuada.

REFERÊNCIAS

1. es.slideshare.net/CynthiaFarias/dna-14571932

2. http://pt.wikipedia.org/wiki/Histona

3. http://es.slideshare.net/CynthiaFarias/dna-14571932

4. http://www.authorstream.com/Presentation/luiseferrer1- 1729749-el-adn-la-molecula-de-vida/

5. http://educacao.uol.com.br/disciplinas/biologia/dupla-helice- do-dna-conheca-a-historia-da-descoberta-de-watson-e-crick.htm

6. https://espanol.answers.yahoo.com/question/index? qid=20090607110720AAmR6Wy

7. http://www.comciencia.br/reportagens/genetico/gen09.shtml

8. http://www.economia.esalq.usp.br/intranet/uploadfiles/2045.pdf

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