Instituto Federal da Bahia (IFBA)
Campus Camaçari
Biologia Geral
Biologia Molecular
Profa. Ana Paula Miranda Guimarães
Histórico
• Em 1953, na Inglaterra, Watson e Crick “desvendaram
a estrutura do DNA, publicando um artigo;
• Símbolo da Biologia Molecular;
• Rosalind Franklin.
Estrutura do DNA
• Ácido desoxirribonucleico (DNA);
• DNA é uma molécula em forma de dupla-hélice;
ESTRUTURA DO DNA
• DNA = união de vários nucleotídeos;
Desoxirribose
PURINAS
ADENINA (A)
GUANINA (G)
TIMINA (T)
CITOSINA (C)
PIRIMIDINAS
ESTRUTURA DO DNA
As bases nitrogenadas:
Adenina
Timina
PURINAS
Guanina
PIRIMIDINAS
Citosina
ESTRUTURA DO DNA
Ligação fosfodiéster: ligação entre os grupos
fosfatos.
ESTRUTURA DO DNA
DNA Fita Dupla
ESTRUTURA DO DNA
Cadeias Anti-paralelas:
• Analisando o conteúdo de uma das fitas, é possível
conhecer o conteúdo da outra.
Ligação ponte de
Hidrogênio (PH)
2 PH
3 PH
ESTRUTURA DO DNA
Dogma da Biologia Molecular
Replicação
REPLICAÇÃO
• As fitas parentais irão servir de molde para fazer duas
novas fitas idênticas;
Modelo semiconservativo
Etapas da Replicação:
 Todas as etapas são executadas por uma proteína.
REPLICAÇÃO
1- Desenrolamento da molécula e separação das fitas = Helicases;
2- Ligação na fita simples = proteínas de ligação;
3- Síntese de novos nucleotídeos = DNA-polimerases;
4- Religação das fitas e giro = topoisomerases.
HELICASE
DNA POL
Proteína
de Ligação
REPLICAÇÃO
• Existem 6 bilhões de pares de base em uma célula
humana;
• A replicação do DNA é extremamente eficiente tanto
em velocidade quanto em precisão: há poucos erros,
um a cada 10 bilhões de nucleotídeos.
Mutação
• A molécula de DNA pode sofrer danos = mutação;
• Alterações no DNA;
• Podem ocorrer no DNA das células
Tipos:
- Gaméticas;
- Somáticas.
 Mutações espontâneas: maioria;
 Mutações induzidas: causadas por agentes externos
ou mutagênicos;
- Agentes físicos: radiações;
- Agentes químicos: certos fármacos;
- Agentes biológicos: vírus (HPV).
MUTAÇÃO
• As mutações podem ser:
- Neutras = não afeta as proteínas;
- Favoráveis = aumenta chances de sobrevivência,
diversidade na populaçõa;
- Desfavorável = dificulta a sobrevivência, erro em
proteína(s). Ex: doenças genéticas.
Segundo a Agência Internacional de Pesquisas sobre o Câncer, cerca
de 80% dos casos de câncer são causados por agentes químicos ou
físicos ambientais que alteram a composição das moléculas de DNA.
Reparação do DNA
• A DNA-polimerase faz uma revisão o seu trabalho;
• Compara a fita molde com a nova;
• Ela corrige = tecla delete e digita a letra correta;
• Mas além disso, há a maquinaria de reparação
(segunda revisão) = revisor “externo”.
Responda
1- Algumas bactérias respondem ao estresse ambiental
com aumento da taxa de ocorrência de mutações
durante a divisão celular. Por que ocorre isso? Pode
existir alguma vantagem evolutiva nesta habilidade?
Explique.
Instituto Federal da Bahia (IFBA)
Campus Camaçari
Biologia Geral
Biologia Molecular Continuação
Profa. Ana Paula Miranda Guimarães
Toda informação do indivíduo está no DNA.
Mas como essa informação determina
uma característica de um organismo?
Como essa mensagem é traduzida pela célula
em características específicas?
DNA  PROTEÍNAS
Dois estágios:
 Transcrição;
 Tradução.
RNA
PROTEÍNA
RNA
Molécula fita simples;
 Mais instável;
 Constituída por nucleotídeos;
Há diferenças do DNA.
As RNAs são constituídos por 4 bases distintas.......
As proteínas são constituídas por 20 aminoácidos
diferentes.....
Como se resolve esse problema de “escala”?
Combinações de + de 1 nucleotídeos:
 1 nucleotídeo 41= 4 insuficiente
 2 nucleotídeos 42 = 16 insuficiente
 3 nucleotídeos 43 = 64 suficiente
CODON
Cada aminoácido codificado por, pelo menos, 3 nucleotídeos
VANTAGEM??
Códon
Parada
Códon Início
Código Genético = Universal e degenerado
Transcrição de RNA
 Usa uma das fitas de DNA como molde;
 Transfere a informação para o RNA.
5’
3’
3’
5’
5’
3’
Processamento de RNA
 Estima-se 20 mil a 25 mil genes que codificam
polipeptídios;
 Corresponde a 5% do genoma;
Responda
1- Um professor perguntou a um estudante: “ como se
explica o fato de uma célula adiposa de uma pessoa ser
tão diferente de uma célula nervosa da mesma pessoa?
O estudante respondeu que isso se dá, pelo fato, que em
cada célula existir uma coleção diferente de genes. Você
concorda? Por quê?
2- A fita de DNA 5’ TTCAGTCGT 3’ corresponde à uma
futura proteína. Qual seria o RNA desta para depois
traduzir em uma proteína?
Instituto Federal da Bahia (IFBA)
Campus Camaçari
Biologia Geral
Biologia Molecular –
Continuação 2
Profa. Ana Paula Miranda Guimarães
Tradução de Proteínas
TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS
Replicação
Transcrição
Transcrição Reversa
Tradução
Proteína
- Processo para
síntese das
proteínas da
célula;
- Processo que
ocorre nos
ribossomos no
citoplasma.
TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS
Quem são os Atores do processo?
RNA Transportador
RNA mensageiro
RNA Ribossômico
Local AA liga-se
Braço do Anticodon
TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS
Pareamento oscilante da terceira base do códon
TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS
Etapas da síntese de proteínas
1. Ativação do aminoácido
2. Iniciação
3. Alongamento
4. Terminação
5. Dobramento/processamento pós-tradução
TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS
E
INICIAÇÃO DA TRADUÇÃO
ALONGAMENTO TRADUÇÃO
TERMINAÇÃO TRADUÇÃO
BIOTECNOLOGIA
BIOTECNOLOGIA
Manipulação
de
organismos
e
seus
componentes para produzir produtos úteis.
Hoje envolve a engenharia genética, sendo
manipulação direta dos genes para propósitos
práticos.
DNA e Resoluções de empasses
 O exame em DNA: determinação de
identidade
genética;
 Ferramenta indispensável em investigação criminal (20
anos);
 Determinar paternidade com confiabilidade;
 Resolver casos criminais envolvendo estupro, homicídio,
rapto, troca ou abandono de crianças;
 Identificar corpos e restos humanos em desastres ou
campos de batalha.
Ataques às Torres Gêmeas do World Trade Center em NY - 2001
Acidente Aéreo com avião da TAM - 2007
Análise
genética
identificou a maioria
das pessoas através da
análise de DNA
IDENTIFICAÇÕES




Sangue;
Saliva;
Células da pele;
Cabelos/Pelos.
TESTE DE PATERNIDADE
DNA fingerprinting
Cada indivíduo possui “partes” do DNA específicas e exclusivas
As STRs (short tandem repeats) são repetições de três a sete bases de
DNA que se constituem em marcadores muito polimórficos, amplamente
distribuídos em todo o genoma.
CONFIABILIDADE??
Quanto maior o número de marcadores
genéticas examinados maior a probabilidade de
que o perfil seja único para um indivíduo.
Projeto Polêmico
 Para desenvolvimento de plantas que
brilham, “construindo” plantas que
substituiriam postes de luz ou
utilizadas como lanterna;
 Em apenas duas semanas, projeto
arrecadou US$ 250 mil na internet.
Cabra transgênica recebe DNA de
aranha
 Proteína da teia será produzida no leite e processada para
fornecer a fibra mais leve e resistente do mundo, no Québec,
Canadá;
 O material é a mais resistente fibra conhecida;
 As fibras da teia pode servir a várias aplicações: medicina,
defesa pessoal e à indústria aeroespacial;
 Por que esteve longe do mercado? é inviável criar aranhas para
produzir a quantidade de fibra necessária;
 As duas cabras são transgênicas: carregam consigo
os genes que codificam a proteína de um tipo de teia
de aranha.
Produção de insulina - Diabetes
 Em 1922, no Canadá, Dr. Frederick Banting, descobriu como
extrair insulina do pâncreas de um cachorro;
 Por muitos anos, o hormônio do pâncreas (insulina) que
vinham primariamente de currais, tirados de bois e porcos
abatidos, que não precisavam mais dos órgãos;
 A insulina animal tem salvado milhões de vidas, mas tem um
problema: causa reações alérgicas em alguns usuários;
 Em 1978, uma empresa principiante de biotecnologia
chamada Genentech produziu a primeira insulina, usando
bactérias;
 O gene para insulina humana foi inserido em um DNA
bacterial. O resultado foi a insulina humana, chamada
insulina de DNA recombinante, que não causa os problemas
da insulina animal.