Introdução a Biologia Molecular
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 75

Introdução a Biologia Molecular PowerPoint PPT Presentation


  • 80 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Introdução a Biologia Molecular. Profª Daniela de Oliveira Pinto. DNA. NÚCLEO. CROMOSSOMOS (DNA+PROTEÍNAS). CÉLULA. - Informação das proteínas e RNAs que serão sintetizadas pelas células do organismo ao longo da sua vida.

Download Presentation

Introdução a Biologia Molecular

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Introdu o a biologia molecular

Introdução a Biologia Molecular

Profª Daniela de Oliveira Pinto


Introdu o a biologia molecular

DNA

NÚCLEO

CROMOSSOMOS

(DNA+PROTEÍNAS)

CÉLULA

- Informação das proteínas e

RNAs que serão sintetizadas

pelas células do organismo ao

longo da sua vida.

-Capacidade de se auto- duplicar para originar outras células.

ORGANISMO

NOS SERES HUMANOS


Introdu o a biologia molecular

  • 1953: Watson and Crick

Estrutura do DNA


Dogma central da biologia molecular

Dogma Central da Biologia Molecular


Introdu o a biologia molecular

  • 1961 – BRENNER, JACOB e MESELSON

  • mRNA é a molécula que leva informação do DNA no núcleo para a maquinaria de produção de proteínas no citoplasma


Introdu o a biologia molecular

O CÓDIGO GENÉTICO É DESVENDADO!!!

1966 – NIRENBERG, KHORANA e OCHOA

Seqüências sucessivas de três nucleotídeos do DNA (codon) determinam a seqüência de aminoácidos de uma proteína


Introdu o a biologia molecular

DNA

1. Regulação transcricional

2. Regulação no

processamento do

RNA primário

HnRNA

RETÍCULO

ENDOPLASMÁTICO

RUGOSO

3. Regulação no

transporte do

mRNA para o

citoplasma

4. Regulação da

síntese proteíca

5. Regulação

pós-síntese

Proteína

sintetizada

A CÉLULA

- DIFERENCIAÇÃO

- CRESCIMENTO

- FUNÇÃO CELULAR

- RESPOSTA AO

AMBIENTE


Introdu o a biologia molecular

Núcleo

DNA

Cromossoma

Gene

Intron

Promotor

Exon


Introdu o a biologia molecular

DNA


Introdu o a biologia molecular

ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA)

Contém toda a informação genética de um organismo

Esta informação está arranjada em unidades hoje conhecidas como genes


Introdu o a biologia molecular

ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS

  • As moléculas de DNA e RNA são compostas por quatro diferentes nucleotídeos:

    • Adenina, Guanina e Citosina – comum para DNA e RNA

    • Timina – encontrada somente no DNA

    • Uracila – encontrada somente no RNA


Introdu o a biologia molecular

ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Todos os nucleotídeos apresentam uma estrutura em comum:

radical fosfato

pentose


Introdu o a biologia molecular

ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS

As bases nitrogenadas podem ser divididas em dois grupos de acordo com sua estrutura:


Introdu o a biologia molecular

5’ C-A-G 3’

ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS

O grupo hidroxil ligado ao carbono 3 da pentose de um nucleotídeo forma uma ligação fosfodiéster com o fosfato do outro nucleotídeo


Introdu o a biologia molecular

DNA

  • Duas fitas de polinucleotídeos associadas formando uma estrutura de dupla hélice onde as pentoses e os radicais fosfato compõe a fita e as bases projetam-se para o interior da mesma

  • As fitas mantêm-se unidas através da formação de pontes de hidrogênio entre as bases o que contribui para a estabilidade da dupla hélice

    . Adenina (A) pareia com Timina (T) através de 2 pontes de hidrogênio

  • . Guanina (G) pareia com Citosina (C) através de 3 pontes de hidrogênio


Introdu o a biologia molecular

DNA


As fitas do dna est o dispostas em dire es opostas

Antiparalelismo

As fitas do DNA estão dispostas em direções opostas


Introdu o a biologia molecular

Complementariedade

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


Introdu o a biologia molecular

Complementariedade

Durante a replicação do DNA as duas fitas velhas ou mães servem de molde para cada fita nova ou filha complementar, que está sendo sintetizada.

Fita velha

Fita nova


Introdu o a biologia molecular

A Dupla Hélice

  • Fatores que estabilizam a dupla hélice:

  • interações hidrofóbicas

  • forças de van der Walls

  • pontes de hidrogênio

  • interações iônicas

Entre as bases nitrogenadas

Entre os grupos fosfato do DNA e os cátions (Mg2+) presentes na solução fisiológica


A dupla h lice apresenta dois tipos de sulcos aos quais se ligam as prote nas da cromatina

A Dupla Hélice

A dupla hélice apresenta dois tipos de sulcos aos quais se ligam as proteínas da cromatina

Sulco menor

Sulco maior


Prote nas n veis de complexidade estrutural

Proteínas:níveis de complexidade estrutural


O empacotamento do dna a estrutura terci ria do dna

O Empacotamento do DNA:a estrutura terciária do DNA

DNA em procariontes: DNA circular nas formas não-super-helicoidal (esquerda) e super-helicoidal (direita)


A forma predominante de tor o da espiral do dna para a direita ou sentido hor rio

A Dupla Hélice

A forma predominante de torção da espiral do DNA é para a direita ou sentido horário


Introdu o a biologia molecular

Propriedades Químicas e Físicas do DNA


Introdu o a biologia molecular

REPLICAÇÃO DO DNA

  • Conservativa ou Semiconservativa?

  • Unidirecional ou Bidirecional?


Introdu o a biologia molecular

REPLICAÇÃO

SEMICONSERVATIVA

  • Evidência baseada em um experimento clássico de Meselson-Stahl em 1958

  • Células de E. coli foram inicialmente colocadas em um meio para crescimento contendo sais de amônia preparados com 15N (nitrogênio pesado – “heavy”) até todo o DNA celular conter o isótopo.

  • As células foram, então, transferidas para um meio contendo 14N (nitrogênio leve – “light”).

  • As amostras foram analisadas com gradiente de densidade que separa as duplas H-H, L-L e H-L em bandas distintas.


Introdu o a biologia molecular

PNAS

44:671, 1958


Introdu o a biologia molecular

A replicação é semi-conservativa

  • The Meselson-Stahl experiment


Introdu o a biologia molecular

ORIGEM DA REPLICAÇÃO

  • Experimento com SV40 (Simian Virus)

  • DNA viral de células infectadas com SV40 foi cortado com a enzima de restrição EcoRI, que reconhece um sítio único.

  • A partir de um “ponto” vai se formando uma bolha chamada bolha de replicação comprovando a existência de um ponto de origem da replicação

  • Características da origem de replicação:

  • . estrutura repetitiva

  • . seqüências ricas em AT


Introdu o a biologia molecular

ORIGEM DA REPLICAÇÃO

Sítio de restrição EcoRI

ORIGEM

Cromossomo viral circular

EcoRI

Bolha de replicação


Introdu o a biologia molecular

ORIGEM DA REPLICAÇÃO


Introdu o a biologia molecular

REPLICAÇÃO

BIDIRECIONAL

Um experimento através da autoradiografia de moléculas de DNA marcadas de culturas de células mamárias revelou grupos de replicons (unidades de replicação) com um ponto de origem de replicação central

OR

OR


S ntese de dna em eucariontes as bolhas de replica o

Síntese de DNA em Eucariontes: As “Bolhas de Replicação”

  • Nos eucariontes, a replicação requer “múltiplas origens”, devido ao tamanho de seu genoma. A replicação é bidirecional e, em ambas as fitas, simultânea.

  • Este processo gera “bolhas de replicação”.


Introdu o a biologia molecular

Regiões Codificadoras e

Não-Codificadoras do DNA

O DNA é formado por 2 regiões:

Intergênicas

Gênicas

Intergênicas

Gênicas

Região Gênica

É a porção que codifica para um produto final, que pode ser uma cadeia polipeptídica ou um RNA

Região Intergênica

É a porção regulatória, que sinaliza o início ou o final de um gene, que influencia a transcrição gênica, ou que é o ponto de início para a replicação do DNA


Introdu o a biologia molecular

PROCESSO DE REPLICAÇÃO

Os mecanismos celulares responsáveis pela replicação do DNA foram descobertos primeiramente em bactérias.

A replicação em eucariotos ocorre através de proteínas análogas e com processos semelhantes à replicação do DNA de E. coli


Principais enzimas envolvidas sistema de replica o do dna

PRINCIPAIS ENZIMAS ENVOLVIDAS (SISTEMA DE REPLICAÇÃO DO DNA)

  • DNA Polimerases

  • Endonucleases

  • Helicases

  • Topoisomerases

  • Primases

  • Telomerases


Introdu o a biologia molecular

DNA POLIMERASE

  • São incapazes de quebrar as pontes de hidrogênio que ligam as duas fitas do DNA

  • Só alongam uma fita de DNA/RNA pré-existente

  • Catalisam a adição de um nucleotídeo no radical hidroxil da extremidade 3’ da cadeia que está se formando. Desta forma, as fitas só podem crescer no sentido 5’ 3’


Dna polimerases

DNA Polimerases

  • principais enzimas envolvidas no processo; responsáveis pela adição de nucleotídeos e reparo

  • requerem um modelo e um primer (segmento de RNA sintetizado pela primase) complementares para início – alongamento

  • 3 tipos principais : I, II, III

    I : importante no sistema de reparo

    III: principal e mais complexa (mais de 10 subunidades)


Introdu o a biologia molecular

Adição de nucleotídeos

1

2

3


Nucleases

NUCLEASES

- Degradam o DNA, clivando-o em pedaços menores

  • EXONUCLEASES: clivam o DNA a partir do final da molécula

  • ENDONUCLEASES: clivam em qualquer local da molécula


Introdu o a biologia molecular

OUTRAS ENZIMAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO DE REPLICAÇÃO

HELICASES – constituem uma classe de enzimas que podem se mover ao longo da fita dupla de DNA utilizando a energia da hidrólise de ATP para separar as duas fitas da molécula.

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

PRIMASE – RNA polimerase que sintetiza pequenas moléculas de RNA utilizadas como iniciadores durante o processo de replicação do DNA.

TOPOISOMERASES – Responsáveis por aliviar a torção na parte da fita que não está sendo replicada.


Introdu o a biologia molecular

PROCESSO DE REPLICAÇÃO

O movimento da forquilha de replicação revela uma fita molde no sentido 3’ 5’ e outra no sentido oposto 5’ 3’

Desta forma, as fitas novas são sintetizadas em sentidos opostos

FITA “LEADING” – crescimento segue a direção do movimento da forquilha de replicação

FITA “LAGGING” – crescimento no sentido oposto ao movimento da forquilha de replicação


Introdu o a biologia molecular

PROCESSO DE REPLICAÇÃO

  • FITA “LEADING” – sintetizada continuadamente a partir de um iniciador na fita molde 3’ 5’

  • FITA “LAGGING” – sintetizada descontinuadamente a partir de múltiplos iniciadores

  • Sítios descobertos no molde da fita “lagging” são copiados em pequenos iniciadores de RNA pela primase.

  • Cada iniciador é alongado pela DNA polimerase resultando na formação dos FRAGMENTOS DE OKAZAKI.

  • DNA polimerase remove o primer do RNA do fragmento adjacente e preenche os “gaps” entre os fragmentos que, então, são unidos pela DNA ligase.


Introdu o a biologia molecular

PROCESSO DE REPLICAÇÃO


Introdu o a biologia molecular

PROCESSO DE REPLICAÇÃO

A síntese de DNA é feita na direção 5´ 3´ e é semidescontínua


Introdu o a biologia molecular

TELOMERASE

  • Os cromossomos de eucariotos são lineares e apresentam seqüências repetitivas em suas extremidades denominadas telômeros

  • A síntese da fita “leading” continua até o término da fita molde de DNA, no entanto, no telômero a extremidade feita pela primase na fita “lagging” não é digerida.

  • Como o iniciador é instável, ele se degrada com o tempo diminuindo, assim, o tamanho do cromossomo.

  • Telomerase age evitando a perda do fim do cromossomo.


Introdu o a biologia molecular

TELOMERASE


Introdu o a biologia molecular

REGULAÇÃO

  • única fase regulada da replicação, de forma que só ocorra uma vez por ciclo celular ;

  • afetada pela metilação de DNA

  • DAM metilase na (5´) GATC sobre a fita parental


Introdu o a biologia molecular

Núcleo

RNA polimerase

Gene

Transcrição

hnRNA

Processamento

mRNA

Tradução

Citoplasma

proteína


O rna ou arn

O RNA ou ARN

O Ácido Ribonucléico é um polinucleotídeo que difere do DNA em três aspectos básicos:

  • O açúcar é uma Ribose;

  • É formado, geralmente, por uma fitasimples que pode enrolar-se;

  • Não existe a base pirimídica Timina e no seu lugar se encontra a base Uracila.

  • Os pareamentos seguem a ordem A-U e G-C).

DNA

A-T

T-A

G-C

C-G

RNA

A-U

U-A

G-C

C-G


Introdu o a biologia molecular

RNA - É o ácido ribonucléico; possui a função de síntese protéica. O RNA é encontrado no núcleo principalmente no nucléolo, e no citoplasma (ribossomos).

Composição química - é formada por ácido fosfórico, pentose (ribose) e pelas bases nitrogenadas ( A, G, C e uracila (U )).

A molécula de DNA é responsável pela formação do RNA. O RNA apresenta-se constituído por um único filamento de nucleotídeo, cuja seqüência de bases é determinada a partir de um molde de DNA.


Introdu o a biologia molecular

Tipos de RNA

1-RNA mensageiro (RNAm) - É formando no núcleo tendo como molde uma das fitas de uma molécula de DNA. A produção de um RNAm, cujas bases são complementares as bases de uma das hélices de uma molécula de DNA, recebe o nome de transcrição. Este fenômeno 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 proteína.

A - U - G - A - C - U RNAm

Códon início códon proteína

aa A aa B


S ntese prot ica

Síntese Protéica

A Transcrição

  • A enzima RNA-polimerase abre a dupla hélice do DNA e inicia a produção de uma molécula de RNAm, no sentido 5’  3’.

  • Os nucleotídeos são ligados respeitando a ordem A-U, G-C.

  • Ao final da transcrição a RNA-polimerase se desliga do DNA, a molécula de RNAm está formada e segue para o citoplasma onde será traduzida.


Introdu o a biologia molecular

Observe a complementação de uma fita de DNApara RNA

A T A C A T G G G C T A G A A

DNA

RNA

U

A

U

G

U

A

C

C

C

G

A

U

C

U

U

RNAm

Sempre com a adenina se ligando a uracila e a guanina se ligando a citosina.


Introdu o a biologia molecular

2-RNA transportador (RNAt) - é produzido nos cromossomos a partir de DNA especiais. É uma molécula cadeia curta, (é o menor RNA) que transporta os aa que estão dispersos no citoplasma até os ribossomos. O RNAt tem formato de “folhas de trevo” e contém outros tipos de bases, além das comumente encontradas nos outros RNAs. Cada RNAt é capaz de reconhecer um determinado aa determinado códon, no RNAm. Todo RNAt tem um filamento livre de sua molécula composta pela seguinte seqüência de bases: ACC. É nesse local que ocorre a associação com o aa. Em cada região da molécula existe uma seqüência de 3 bases denominadas anticódon, que reconhece a posição do aa no RNAm.


Tipos rnas 2 2

Tipos RNAs (2/2)


Introdu o a biologia molecular

RNA TRANSPORTADOR


Introdu o a biologia molecular

3-RNA ribossômico (RNAr) é o RNA que ocorre em maior quantidade nas células. Esse RNA é encontrado no nucléolo, onde é produzido, e no citoplasma, associado às proteínas, formando os ribossomos.


Tipos de rna

Tipos de RNA

  • RNAm O RNA mensageiro é formado no núcleo e contém a “mensagem” - o código transcrito a partir do DNA - para a síntese das proteínas. Cada conjunto de três nucleotídeos no RNAm é chamado de CÓDON.

  • RNAt O RNA transportador está presente no citoplasma e é responsável pelo transporte dos aminoácidos até os ribossomos para a síntese protéica. No RNAt existe uma seqüência de nucleotídeos correspondente ao códon chamada de ANTI-CÓDON.

  • RNAr O RNA ribossômico ou ribossomal faz parte da estrutura dos ribossomos e participa do processo de tradução dos códons para construção das proteínas.


Introdu o a biologia molecular

SÍNTESE DE PROTEÍNAS:

A síntese começa quando ocorre a transcrição das bases de DNA para RNA. Essa transcrição é o código genético. O RNAm formado no núcleo passa para o citoplasma, deslocando-se para os ribossomos. Os RNAt que estão no citoplasma, através de suas moléculas, unem-se ao aa livre levando até o ribossomo. Lá o anticódon do RNAt reconhece no códon do RNAm o aa, que será codificado. Assim, ocorrendo sucessivamente, até dar origem a uma proteína.

Núcleo

Núcleo

DNA-RNAm

DNA RNAm RNAm Transcrição Proteínas Tradução

A síntese completa de uma proteína leva de 20 a 60 seg, e o mesmo

RNAm pode ser traduzido por vários ribossomos, que mantêm uma

Distância entre si de aproximadamente 80 nucleotídeos.


Introdu o a biologia molecular

Os Íntrons e os Éxons

Nos eucariontes, o RNA transcrito pelo gene é normalmente chamado de pré-RNA, no sentido de que ele ainda não está pronto para ser traduzido, produzindo proteínas. O pré-RNA seria, assim uma versão ainda não acabada do RNAm, que precisa ser primeiro processado no núcleo para, em seguida, migrar ao citoplasma.

Éxon

Éxon

Íntron

Íntron

Íntron

Éxon

A

Os Íntrons são retirados e os éxons são soldados um ao outro


S ntese prot ica1

Síntese Protéica

A Tradução

  • O RNAm transcrito no núcleo chega ao citoplasma e se liga a um ou mais ribossomos.

  • O ribossomo “lê” o primeiro códon e um RNAt com o anticódon correspondente transporta um aminoácido e se liga ao códon.

  • O ribossomo se desloca, no sentido 5’3’ e lê o próximo códon.

  • Os aminoácidos são unidos por ligações peptídicas.

  • Ao final da tradução o polipeptídeo se desliga e se constituí na proteína.


Introdu o a biologia molecular

O ribossomo acomoda dois tRNAs carregados


Introdu o a biologia molecular

4. Terminação


Dogma central da biologia molecular1

Dogma Central da Biologia Molecular

  • Foi estabelecido em 1956 por Francis Crick.

  • Postulava que o sentido da construção das moléculas é sempre de DNA à Proteína – fluxo unidirecional da informação.

  • O DNA é o “molde” para formar DNA (replicação) e RNA (transcrição). Este por sua vez é o “molde” para formação das proteínas (tradução).

  • Hoje se sabe que, em alguns vírus, o RNA pode replicar-se e, em outros, o RNA pode produzir DNA (transcrição reversa) utilizando o maquinário genético da célula-hospedeira.

  • Porém, não é possível se sintetizar ácidos nucléicos a partir de proteínas.

  • Os novos conhecimentos permitiram que se ampliasse o dogma central sem contudo perder a unidirecionalidade, ou seja, de ácido nucléico à proteína.

  • Projeto Proteômico.


Diferen as entre rna e dna

Diferenças entre RNA e DNA

O RNA é uma molécula intermediária na síntese de proteínas, ela faz a intermediação entre o DNA e as proteínas. Ele é formado por uma cadeia de ribonucleotídeos, que, por sua vez, são formados por um grupo fosfato, um açucar (ribose), e uma base nitrogenada (veja abaixo). As principais diferenças entre o RNA e o DNA são sutis, mas fazem com que o último seja mais estável do que o primeiro. O RNA é formado por uma fita simples, o açúcar de seu esqueleto é a ribose e uma de suas bases pirimídicas (de anel simples) é diferente da do DNA (uracila ao invés de timina), além disso o açucar do RNA é a ribose invés da desoxirribose do DNA.

DNA

RNA


Introdu o a biologia molecular

DNA e RNA

Os processos de síntese de proteínas na célula são controlados pelo metabolismo de controle.As duas principais personagens do metabolismo de controle são as moléculas de DNA e RNA. O DNA (ácido desoxirribonucléico) é o patrimônio genético, que contém as instruções para a síntese de todas as proteínas que a célula é capaz de realizar. O RNA atua como mensageiro (RNA mensageiro) entre o DNA e o ribossomo, local de síntese de proteínas.


C digo gen tico

Código Genético

Genoma

Conjunto de

moléculas de DNA

Codon que dá

origem à síntese de

qualquer proteína

Código Genético – correspondência entre cada tripleto (codon) de RNA e cada um dos 20 aminoácidos habituais das proteínas (desde 1964)

No código genético há 64 trincas possíveis, apenas 61 delas correspondem a aminoácidos. As tres trincas restantes são usadas como pontuação; elas dizem à célula o ponto em que termina a codificação de cada proteína.


Introdu o a biologia molecular

Oração do DNA

Creio no DNA todo poderosocriador de todos os seres vivos,creio no RNA,seu único filho,que foi concebido por ordem a graça do DNA polimerase.Nasceu como transcrito primáriopadeceu sobre o poder das nucleases, metilases e poliadenilases.Foi processa, modificado e transportado.Desceu do citoplasma e em poucos segundos foi traduzido à proteína.Subiu pelo retículo endoplasmático e o complexo de GolgiE está ancorado à direita de uma proteína GNa membrana plasmáticaDe onde há de vir a controlar a transdução de sinaisEm células normais e apoptóticasCreio na Biologia MolecularNa terapia gênica e na biotecnologiaNo seqüenciamento do genoma humanoNa correção de mutaçõesNa clonagem da DollyNa vida eterna.Amém


  • Login