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Estrutura e Replicação de DNA

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  1. Estrutura e Replicação de DNA Estrutura do DNA: polidesoxiribonucleotídeo com ligações 3’-5’ fosfodiéster. Maioria de fita dupla antiparalelas em dupla hélice Associado a nucleoproteínas, o complexo DNA e proteína está no nucleóide. DNA no cromossômico, mitocondrial (cloroplastos) Plasmídeos: DNA de organismos procariotas que é extracromossômico que replica independente ou não do DNA cromossômico.

  2. Dupla hélice: pode separar por aquecimento, pH, etc. As ligações fosfodiéster não se rompem. • Estrutura mais comum de DNA é a forma B com hélice voltada para direita com 10 resíduos de DNA por volta de 360º e planos das bases perpendiculares ao eixo helical. • Forma A: mais desidratada e tem hélice para direita com 11 resíduos por volta e bases em ângulo de 20º ao eixo • Forma Z ocorre hélice para esquerda com 12 pares/volta e ocorre quando há seqüências d purina e pirimidinas alternadas como poli CG.

  3. Síntese de DNA procarioto Processo semiconservador: Separação das fitas antiparalelas e cada uma serve como molde para o novo DNA. Enzimas envolvidas são polimerases dirigidas por moldes. • Separação das fitas complementares: • Há necessidade de separação de certa parte hélice, pois polimerase usa fita simples. • Em eucariotos é a seqüência curta de AT (de consenso). Existem vários pontos no DNA, criando vários pontos de replicação. A medida que duas fitas se separam ocorre a síntese ativa. Esta região é denominada zona de replicação (replication fork). Ela se move nas duas direções do DNA

  4. Requeridas proteínas para a formação (pré-formação ou pré priming) • DnaA: Liga-se seqüências ricas em AT fazendo com que a fita dupla se desfaça (requer ATP) • Proteínas de ligação do DNA de fita simples (SSB): desestabilizadoras da hélice. Ligam só a fita simples, fornecendo assim o molde de fita simples. • DNA helicases: Ligam-se na região de replicação e movem-se para forçar a separação. Requerem ATP. Uma vez que as fitas são separadas, as SSB ligam-se a elas.

  5. Origem replicação. DnaA liga-se a seqüências ricas em bases AT. Origem replicação

  6. Superdobramento: resolvido pelas topoisomerases I e II:Cortam o DNA para relaxar o superdobramento e depoisligam novamente

  7. Síntese molde RNA (10 nucleotídeos) Síntese DNA 5’-3’. Exonuclease 3’-5’

  8. Fonte: dTTP, dATP, dCTP e dGTP

  9. CORREÇÃO DO DNA RECÉM SINTETIZADO • importante prevenir câncer e outras mutações: • DNA polimerase III confere a base recém colocada • DNA polimerase I: • liga DNA recém sintetizado ao primer de RNA na fita secundária. • Remove nucleotídeos RNA à frente(exonuclease 5’-3’) • Substitui por desoxinucleotídeo correspondente, sintetizando o DNA • Corrige (exonuclease) direção 3’-5’. • Pode atuar em desoxi ou nucleotídeos e pode retirar de 1 a 10 nucleotídeos de cada vez.

  10. ORGANIZAÇÃO DO DNA EUCARIOTA • 46 cromossomos e 1 metro de DNA. • Diferenças com procariotas: • Múltiplas regiões de replicação. • 5 classes de polimerases: • Pol a: primase e sintetiza primer RNA • Pol B: elongar fita lider • Pol E elongar fita secundária • Pol Beta: DNA polimerase I • Pol Y: replica DNA mitocondrial • Associado à proteínas básicas ricas em lisina e arginina (histonas), que depois formam o nucleossomo.

  11. ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DNA EUCARIOTA • Histonas H1, H2A, H2B, H3 e H4 ligam-se devido à carga positiva ao DNA, carregado negativamente. • Formam-se nucleossomos (8 histonas, 2 de cada tipo) onde o DNA se enrola, torcendo-se quase 2 vezes. • DNA ligante (50 nucleotídeos) une nucleossomos e é sustentado pela H1.

  12. ESTRUTURAS DOS RNAs • Necessário RNA mensageiro: transcrição do DNA • RNA ribossomo para a tradução (síntese da proteína) • RNA transportador (ou transferência) importante para transferir aminoácidos para a síntese.

  13. - RNA mensageiro cerca de 5% do RNA celular.- Transporta a mensagem genética para o citosol.- Características: longa cauda de adenina (poli A) no 3’ terminal e uma “cabeça” de 7 metilguanosina ligada por uma ligação trifosfato. Aqui Poli A Aqui 7Gppp

  14. RNAt são os menores de todos (75 a 95 resíduos). • Existe pelo menos 1 tipo para cada Aa codificado. • Perfazem 15% do RNA celular. • Possuem bases incomuns e pareamento intracadeia. • Levam o Aa para o sítio de síntese e lá reconhecem o código da cadeia polipeptídica

  15. RNA RIBOSSÔMICO: Encontrado em associação com proteínas diferentes, componentes do ribossomo que são os sítios de síntese protéica. Tipos: 28S, 18S,5.8S e 5S no citosol de eucariotas 23S, 16S e 5S em procariotas e mitocôndria de eucariotas (S é unidade Svedberg, relaciona com PM)

  16. RNA POLIMERASE PROCARIOTA: • Enzima Central: 4 subunidades (2 a, b e b’. Responsáveis pela atividade polimerase 5’-3’. • Holoenzima: Considera também a subunidade O ou fator sigma permite a polimerase reconhecer regiões promotoras do DNA. A enzima central + sub O = holoenzima • Região promotora serve para iniciar a transcrição e é formada por seqüência de nucleotídeos reconhecidos: • TATAAT e seqüência -35 (GGCCAATC) em procariotas • TATA box e CAAT em procariotas • Seqüências de reforço (enhancers) aumentam a velocidade de iniciação e transcrição da RNA polimerase

  17. Etapas na síntese: Iniciação pela ligação da RNA pol na região promotora. Elongação liberada a subunidade O e começa a síntese. Não requer primer como a DNA polimerase e não possui atividade de endo ou exonuclease Utiliza nucleotídeo trifosfato para a síntese. Superdobramentos resolvidos por girases. Terminação ocorre pelo reconhecimento do fator rô (p) da bactéria da sequencia de terminação

  18. RNA POLIMERASE DE EUCARIOTAS • Necessita de inúmeros fatores de transcrição associados a RNA pol. • A terminação não é totalmente entendida. • RNA polimerase I: sintetiza precursor do RNA ribossômico no nucléolo. • RNA polimerase II: sintetiza precursores do RNAm e pequenos RNA nucleares • RNA polimerase III: RNA pequenos, incluindo RNAt, o ribossômico 5S e outros nucleares • RNA polimerasemitocondrial: lembra a bacteriana

  19. 60S eucariota 50 prot + 5S; 5.8S e 28S RNA 32 prot + 5S e 23S RNA 21 prot + 16S RNA 40S eucariota 30 prot + 18S RNA

  20. CÓDIGO GENÉTICO

  21. Gasta 2 ATP, 1 para ligar Aa ao RNAt (aminoacil RNAt sintetase) e outro para quebrar o PPi. Gasta 2 GTP 1 para fixar o RNAt no sítio A e outro para translocação

  22. SÍNTESE PROTEÍNA