Vera Vargas, 2012Vera Vargas, 2012

DNA – ESTRUTURA, FUNÇÃODNA – ESTRUTURA, FUNÇÃOE REPLICAÇÃOE REPLICAÇÃO

NúcleoNúcleo

Envoltório nuclear

Nucléolo

Cromatina

Complexo do poro

CromatinaCromatina

HeterocromatinaCondensada, inativa

EucromatinaEspalhada, ativa

DNA, desoxirribonucleoproteína em vários graus de condensação

com proteínas

HeterocromatinaHeterocromatinaCondensada, inativa

EucromatinaEucromatinaEspalhada, ativa

Cromatina totalmente condensada

CromossomoCromossomo

Estrutura do cromossomoEstrutura do cromossomo

• Cromossomo DNA + proteínas filamento de cromatina bastonete

– Braço curto p– Braço longo q– Apresenta um estrangulamento

• Centrômero

• Cinetócoro, prende o fuso mitótico

DNADNA• DNA, desoxirribonucleoproteína

• O DNA quando totalmente condensada com proteínas se torna cromossomo (visíveis ao MO)

• A unidade fundamental de compactação do DNA é o nucleossomo

• Um nucleossomo consiste em um octamero de proteínas histonas em torno do qual 146pb de DNA são enrolados

Condensação da cromatinaCondensação da cromatina

• A molécula de DNA possui 2 nm de diâmetro

• A cromatina começando a se condensar em “contas de um colar” possui 11 nm de largura

– Contas são os nucleossomas (histonas).

– O colar é o DNA

• O empacotamento da cromatina em cordões de 30 nm formam as fibras cromossômicas ...

CromossomosCromossomos• Espécie Humana Espécie Humana 46 cromossomos 46 cromossomos

– 23 pares de cromossomos homólogos (pai e mãe)

• 22 autossomos• 1 cromossomos sexuais

• GenomaGenoma– Número de cromossomos nas células– Genoma da Espécie Humana = 46 46

cromossomoscromossomos

DNA

• James Watson e Francis Crick descobriram a estrutura do DNA em 1953– Estabeleceram uma estrutura

química para o DNA

• DNA material genético

• Mendel fatores da hereditariedade genes

James WatsonJames Watson

Francis CrickFrancis Crick

Nucleotídeo

• Dna é um polímero (unidades que se repetem)

• Nucleotídeo é a unidade do DNA

• Nucleotídeo = Molécula de açúcar + Base nitrogenada + Molécula de fosfato

Base nitrogenada ligada ao C1 da pentose

Grupo fostato ligada ao C5 da pentose

Ácidos nucléicos• Ácidos nucléicos são compostos químicos, que

possuem

– Ácido fosfórico– Açúcar– Base nitrogenada

• São macromoléculas formadas por nucleotídeos

Ácidos nucléicosÁcidos nucléicosEstrutura bioquímicaEstrutura bioquímica

• Um nucleosídeonucleosídeo é formado de base nitrogenada e açúcar

• Um nucleotídeonucleotídeo é constituído de base nitrogenada, um açúcar e um grupamento de fosfato

• DNADNA e RNARNA são polímeros constituídos de nucleotídeosnucleotídeos

Nucleosídeo

Nucleotídeo

Nucleotídeo

• Nucleotídeo = Molécula de açúcar + Base nitrogenada + Molécula de fosfato

Base nitrogenada ligada ao C1 da pentose

Grupo fostato ligada ao C5 da pentose

• Um açúcar (pentose)– DesoxirriboseDesoxirribose no DNA– RiboseRibose no RNA

• Um grupo fosfato

• Uma base nitrogenada– Purinas– Pirimidinas

Ácidos nucléicosÁcidos nucléicos

• Um açúcar (pentose)– DesoxirriboseDesoxirribose no DNA– RiboseRibose no RNA

Ácidos nucléicosÁcidos nucléicos

Grupo Fosfato

Nucleosídeo

Nucleosídeo monofosfato

Nucleosídeo difosfato

Nucleosídeo trifosfato

Nu

cleo

tíd

eo

• PirimidinasPirimidinas– Citocina (C)– Timina (T)– Uracila (U), no RNA

Bases Nitrogenadas

• PurinasPurinas– Adenina (A)– Guanina (G)

Polímero de nucleotídeo

• A molécula de DNA é constituída de duas cadeias de polinucleotídeos, dispostas na forma de dupla hélice, que são mantidas juntas por pontes de hidrogênio entre os pares de bases lateralmente opostos.

• Entre Adenina e Timina = 2 pontes de hidrogênio• Entre Guanina e Citosina = 3 pontes de hidrogênio

As faixas azuis representam as duas cadeias de açúcar e fosfato

Os pares de bases formam conexões horizontais entre as cadeias

As duas cadeias correm em direções opostas ou antiparalelos

Polimerização do DNA5’ para 3’

3’3’

5’5’

3’3’

5’5’

5

3

5

3

5

3

5

3

5

3

5

3

Ligação covalente

Pontes de hidrogênio

5’ 3’

Direção 5’ para 3’

Direção 5’ para 3’5’

3’

Pontes de hidrogênio

Os pares CG apresentam três pontes de hidrogênio

Os pares TA apresentam duas pontes de hidrogênio

Fitas paralelas, orientação anti-paralelas

Fita contínua a ser sintetizada

Fita contínua a ser sintetizada

Regras de Chargaff

• Regras de Chargaff da composição das bases• Quantidade de nucleotídeos pirimídicos = purínicos• Número total

– Adenina = Timina– Citosina = Guanina

• Mas a quantidade de A+T não é necessariamente = G+T

O Dogma Central e os MoldesO Dogma Central e os Moldes

• Desde da década de 50 → hipótese do DNA ser o molde para a síntese de moléculas de RNA

• Os RNAs iriam até os ribossomos para a síntese de proteínas

• Baseado neste raciocínio, Francis Crick propôs em 1956 o dogma central da biologia, salientando o fluxo unidirecional da informação

– do DNA à proteína

Do DNA à Proteína

Duplicação ou replicação

Transcrição

Tradução

DNA

RNA

Proteína

Duplicação, replicação ou síntese do DNA

• Inicia numa zona da cadeia denominada origem de replicação

• Neste local, enzimas chamadas de helicases começam a abrir a cadeia de DNA para ambos os lados da origem de replicação quebrando as ligações de hidrodrogênio existentes entre as bases complementares e dando origem a bolha de replicação que é constituída por duas forquilhas de replicação

• A replicação é chamada de bidirecional e semiconservativa

Replicação do DNA

Duas forquilhas de replicação

Uma molécula de DNA

Bolha de replicação

Replicação do DNAUma molécula de DNA

Duas moléculas de DNA, semiconservativa, uma fita velha e uma fita nova

Bolha de replicação

Nas células eucariotes são abertos várias origens de replicação, formam "bolhas de replicação" ou replicons

HelicaseHelicase

DNA polimerase III

Extremidade 3’

Nucleotídeos trifosfatados sãoadicionados à extremidade 3’ livre, de acordo com a

seqüência da fita molde

DNA polimerase III

Pirofosfato

DNA polimerase III, antes de acrescentar novo nucleotídeo, volta atrás e verifica se não errou. Como ela sempre tem que voltar, como ela vai iniciar colocando nucleotídeos?

RNA primase

Primase é liberada

A Primase se liga ao DNA e sintetiza um primer de RNA

Quando o primer está completo, a DNA polimerase III se liga e

sintetiza o novo DNADNA polimerase III

Molde de DNA

Primer de RNA

Primer de RNA Novo DNA

Replicação do DNA

• Logo após, se liga as cadeias de DNA a enzima RNA primase que sintetiza um primer, que consiste numa sequência de bases de RNA que iniciam a síntese, visto que a DNA polimerase III não tem a capacidade de o fazer pela ausência de grupos hidroxila -OH expostos

Replicação do DNA

Replicação do DNA

• Após a síntese do primer, a DNA polimerase III vai continuar o processo que ocorre no sentido da extremidade 5' para a extremidade 3' da nova cadeia.

• Como a DNA polimerase III vai atuar para ambos os lados da origem de replicação, por cada cadeia simples de DNA existente, uma parte da nova cadeia será sintetizada na direção da replicação.

• Esta cadeia é sintetizada de modo contínuo e denomina-se cadeia contínua.

Replicação do DNA

Replicação do DNA

• Existe uma outra parte da cadeia em que a direção da replicação é contrária à direção da síntese,, esta cadeia é sintetizada descontinuamente, isto é, a RNA primase vai sintetizar vários primers ao longo da cadeia, inicialmente próximo da origem de replicação e posteriormente a maior distância

• Os fragmentos formados são denominados fragmentos de Okazaki

Replicação do DNA

• Entre estes fragmentos existem os primers que serão removidos e substituídos por DNA, pela ação de uma outra DNA polimerase , a DNA polimerase I

• Como a DNA polimerase não consegue estabelecer a ligação entre esses nucleótidos e os que se encontram nas extremidades dos fragmentos de Okazaki, formam-se lacunas entre o grupo fosfato de um e o carbono 3' do outro

• Esses nucleotídeos são posteriormente ligados pela DNA ligase

Replicação do DNA

Um fragmento de Okazaki é um pequeno fragmento de DNA (com um primer de RNA no termino 5') criado na cadeia atrasada durante a replicação do DNA.

Replicação do DNA• A esta cadeia chama-se cadeia descontínua

• As partes finais da cadeia de DNA denominadas telômeros são sintetizadas pela RNA telomerase por um processo de transcrição inversa, isto é, esta enzima sintetiza DNA tendo por molde RNA

• Durante todo o processo de replicação atuam outras enzimas entre elas as SSB e as topoisomerases que têm como função evitar o enrolamento da cadeia durante a síntese