Genética Molecular: o que vamos estudar?
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Ácidos nucleicos: o que são e quais os tipos?
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Constituição dos ácidos nucleicos.
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Para que servem os genes?
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Produção de Proteínas.
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Manipulação do material genético.
- engenharia genética
- clonagem molecular
- transgênicos
- terapia gênica
- paternidade: técnica de eletroforese
Genética Molecular
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Histórico
Hoje esta amplamente divulgado que as informações genéticas estão contidas
nos cromossomos, estruturas constituídas por moléculas de DNA e proteínas.
Genética Molecular
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Histórico
Hoje esta amplamente divulgado que as informações genéticas estão contidas
nos cromossomos, estruturas constituídas por moléculas de DNA e proteínas.
Genética Molecular
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Histórico
Em meados de 1900, quando os trabalhos de Mendel passaram a ser reconhecidos pela
comunidade científica, algumas perguntas ainda precisavam ser respondida:
Onde ficavam os “fatores” de Mendel”?
Qual é a natureza química dos “fatores” da hereditariedade?
Mendel não havia estudado a questão da hereditariedade do ponto de vista químico. Daí
em diante, a comunidade científica passa a buscar as respostas que Mendel não deixou.
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Em 1910 confirmou-se que a informação genética estava contida nos cromossomos.
Restava a dúvida: a informação esta no DNA ou nas proteínas?
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Em 1944, Oswald Avery, Colin Macleod e Maclyn McCarty, demonstraram que a
informação estava contida no ácido desoxirribonucleico (DNA)
Genética Molecular
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Histórico
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Em 1944, Oswald Avery, Colin Macleod e Maclyn McCarty, demonstraram que a
informação hereditária estava contida no ácido desoxirribonucleico (DNA)
Genética Molecular
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Histórico
- Com as novas descobertas acerca do papel central do DNA na questão da
hereditariedade, os cientistas começaram a buscar informações sobre a estrutura dessa
molécula.
- Em 1953, James Watson e Francis Crick propuseram um modelo para a estrutura do
DNA que é utilizado até hoje.
Genética Molecular
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Histórico
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Com as novas descobertas acerca do papel central do DNA na questão da
hereditariedade, os cientistas começaram a buscar informações sobre a estrutura
dessa molécula.
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Em 1953, James Watson e Francis Crick propuseram um modelo para a estrutura do
DNA que é utilizado até hoje.
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Watson e Crick não “inventaram “ a estrutura da molécula de DNA de forma aleatória.
Eles possuíam informações prévias que os auxiliaram durante as suas pesquisas.
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Uma das informações era sobre a estrutura química dos ácidos nucleicos, já
conhecida na época:
Genética Molecular
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Histórico
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Watson e Crick não “inventaram “ a estrutura da molécula de DNA de forma aleatória.
Eles possuíam informações prévias que os auxiliaram durante as suas pesquisas.
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Uma das informações era sobre a estrutura química dos ácidos nucleicos, já
conhecida na época:
Bases
púricas
Bases
pirimídicas
Genética Molecular
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Histórico
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Watson e Crick não “inventaram “ a estrutura da molécula de DNA de forma aleatória.
Eles possuíam informações prévias que os auxiliaram durante as suas pesquisas.
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Uma das informações era sobre a estrutura química dos ácidos nucleicos, já
conhecida na época.
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Observe que os nucleotídeos podem diferir quanto à base nitrogenada
As bases nitrogenadas de um
nucleotídeo podem ser:
- Adenina
- Timina
- Citosina
- Guanina
- Uracila (não representada)
Genética Molecular
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Histórico
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Além de diferir quanto às bases nitrogenadas, os nucleotídeos também podem ser
diferentes quanto à presença do átomo de oxigênio no carbono 2 da pentose. Essa
diferença caracteriza os 2 tipos de ácidos nucleicos conhecidos:
Constitui Ácido
desoxirribonucleico
(DNA)
Constitui Ácido
Ribonucleico
(RNA)
Importante: no RNA
não existe a base
Timina. Em seu lugar
existe a base Uracila.
Importante: no DNA
não existe a base
Uracila. Em seu lugar
existe a base Timina.
Compare as pentoses quanto à
presença do átomo de oxigênio
ligado ao carbono 2.
Genética Molecular
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Histórico
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Watson e Crick dispunham, além do conhecimento sobre os nucleotídeos, dos dados
referentes às pesquisas de Erwin Chargaff, pesquisador que três anos antes (em
1950) havia postulado que em qualquer ser vivo considerado, a quantidade de
Adenina é igual a de Timina, bem como a de Citosina igual a de Guanina.
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De posse desse conhecimento, Watson e Crick criaram o modelo da molécula de
DNA.
Genética Molecular
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Histórico
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Modelo de Watson e Crick: molécula de DNA em dupla-hélice (duas fitas
complementares)
Genética Molecular
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Histórico
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Modelo de Watson e Crick: as bases nitrogenadas estão ligadas por pontes de
hidrogênio.
Genética Molecular
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Histórico
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Modelo de Watson e Crick: as bases nitrogenadas estão ligadas por pontes de
hidrogênio.
Genética Molecular
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Histórico
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Modelo de Watson e Crick: a orientação das fitas é antiparalela
Genética Molecular
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Histórico
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Modelo de Watson e Crick: a orientação das fitas é antiparalela
Genética Molecular
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Histórico
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Modelo de Watson e Crick: a orientação das fitas é antiparalela
Genética Molecular
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Replicação do DNA
- Qual a importância da duplicação do DNA?
- Do que depende o processo de duplicação (ou replicação) do material
genético?
- enzimas: a principal é a DNA-polimerase
- rompimento das pontes de H
- afastamento das cadeias (ou fitas) complementares
- produção de novas fitas de DNA usando nucleotídeos livres e as fitas
preexistentes como moldes
Genética Molecular
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Replicação do DNA
- Qual a importância da duplicação do DNA?
- Do que depende o processo de duplicação (ou replicação) do material
genético?
- enzimas: a principal é a DNA-polimerase
- rompimento das pontes de H
- afastamento das cadeias (ou fitas) complementares
- produção de novas fitas de DNA usando nucleotídeos livres e as fitas
preexistentes como moldes
Durante a replicação do
material genético, a
DNA-polimerase coleta
nucleotídeos livres,
unindo-os uns aos
outros para formar as
novas fitas. Durante a
formação da nova fita, o
pareamento correto das
bases é mantido.
A energia liberada na
quebra do trifosfato é
utilizada pela DNApolimerase
A DNA polimerase
também atua na
correção de
eventuais erros de
pareamento.
Genética Molecular
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Replicação do DNA
- Qual a importância da duplicação do DNA?
- Do que depende o processo de duplicação (ou replicação) do material
genético?
- enzimas: a principal é a DNA-polimerase
- rompimento das pontes de H
- afastamento das cadeias (ou fitas) complementares
- produção de novas fitas de DNA usando nucleotídeos livres e as fitas
preexistentes como moldes
Princípio de Matthew Meselson e
Franklin Stahl (1958):
Replicação Semiconservativa do DNA
Genética Molecular
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Replicação do DNA
- Duplicação Semiconservativa: experimento de Meselson e Stahl
Genética Molecular
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Replicação do DNA
- A duplicação do DNA tem início em vários pontos da molécula.
Forquilhas de
replicação
Genética Molecular
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Replicação do DNA
- A DNA-polimerase só adiciona um novo nucleotídeo na cadeia depois de
“verificar” se o pareamento anterior esta correto. Do contrário, realiza a
correção e, posteriormente, adiciona o novo nucleotídeo.
A primase se liga ao
DNA e sintetiza um
primer de RNA.
Quando o primer esta
completo, a DNA
polimerase se liga e
sintetiza o novo DNA
Genética Molecular
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Replicação do DNA
- Cadeia Leading (líder) e cadeia Lagging (retardada). Consequência da
orientação antiparalela das fitas do DNA.
Molde
fita líder
Fragmentos
de Okazaki
Fita retardada
Molde fita
retardada
http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0
Genética Molecular
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Expressão gênica
O termo expressão gênica refere-se aos eventos que levam à manifestação da informação contida no
material genético (DNA). Normalmente, essa manifestação se dá por meio das proteínas,
macromoléculas que realizam as mais diversas funções no interior das células, desde estruturais até
metabólicas.
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O processo da expressão de um gene envolve basicamente duas etapas:
-
Transcrição gênica
-
Tradução gênica
Genética Molecular
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Transcrição Gênica
Trata-se de um mecanismo em que a
informação
sequência
codificada
de
bases
em
do
uma
DNA
é
convertida em uma sequência de
bases de RNA.
• Em células eucariontes, a transcrição
ocorre no núcleo.
O porquê da transcrição?
A informação contida no DNA precisa ser
convertida para uma “linguagem gênica” capaz de
ser “lida” pelos ribossomos citoplasmáticos,
organelas que efetivamente produzem as cadeias
polipeptídicas (proteínas). Tal “linguagem” é
representada pela molécula de RNA.
Genética Molecular
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Transcrição Gênica
O processo de transcrição não ocorre em qualquer ponto do DNA. Somente
algumas regiões dessa molécula (frequentemente os loci gênicos) é que
sofrem a transcrição.
Região
Promotora
Região de término
da Transcrição
http://www.youtube.com/watch?v=fynGKohVYHw
Genética Molecular
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Transcrição Gênica
A partir de sua formação, a molécula de RNA pode ter 3 funções distintas:
-
RNA ribossômico (RNAr): juntamente com algumas proteínas constitui os ribossomos,
grânulos citoplasmáticos onde se dá efetivamente a síntese proteica.
A produção de RNAr resulta da
transcrição de uma região do
DNA que não constitui um gene.
Trata-se de uma região com uma
sequência específica de bases
nitrogenadas.
Genética Molecular
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Transcrição Gênica
A partir de sua formação, a molécula de RNA pode ter 3 funções distintas:
-
RNA ribossômico (RNAr): juntamente com algumas proteínas constitui os ribossomos,
grânulos citoplasmáticos onde se dá efetivamente a síntese proteica.
-
RNA mensageiro (RNAm): ácido nucleico de fita simples com a informação genética
(decodificada a partir da fita ativa do DNA) para a produção de uma proteína específica. Na
informação contida no RNAm esta a sequência com que os aminoácidos devem ser
encadeados durante a síntese proteica. Essa sequência aparece na forma de trincas
(sequência de 3 bases nitrogenadas) chamadas códons.
A produção de RNAm resulta da
transcrição de uma região do
DNA que constitui um gene.
Cada códon corresponde à
sequência codificante de um
aminoácido específico.
Genética Molecular
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Transcrição Gênica
A partir de sua formação, a molécula de RNA pode ter 3 funções distintas:
-
RNA ribossômico (RNAr): juntamente com algumas proteínas constitui os ribossomos,
grânulos citoplasmáticos onde se dá efetivamente a síntese proteica.
-
RNA mensageiro (RNAm): ácido nucleico de fita simples com a informação genética
(decodificada a partir da fita ativa do DNA) para a produção de uma proteína específica. Na
informação contida no RNAm esta a sequência com que os aminoácidos devem ser
encadeados durante a síntese proteica. Essa sequência aparece na forma de trincas
(sequência de 3 bases nitrogenadas) chamadas códons.
-
RNA transportador (RNAt): transporta aminoácidos livres no citoplasma para as regiões de
síntese proteica, nos ribossomos. A molécula de RNAt possui 2 regiões importantes:
Genética Molecular
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Transcrição Gênica
A partir de sua formação, a molécula de RNA pode ter 3 funções distintas:
-
RNA transportador (RNAt): transporta aminoácidos livres no citoplasma para as regiões de
síntese proteica, nos ribossomos. A molécula de RNAt possui 2 regiões importantes:
Cada RNAt transporta um
tipo específico de
aminoácido. O sequência
de bases do anticódon é
que define qual é o
aminoácido transportado.
Assim como na formação do
RNAr, a produção do RNAt
também resulta da transcrição de
uma região do DNA que não
constitui um gene.
A relação entre os 3 tipos de
RNA pode ser melhor
compreendida no processo
de tradução gênica.
Genética Molecular
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Tradução gênica
Processo em que a informação codificada no DNA é efetivamente usada para a síntese de
proteína.
Genética Molecular
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Tradução gênica
Processo em que a informação codificada no DNA é efetivamente usada para a síntese de
proteína.
Diferente da transcrição, que ocorre no núcleo celular, a tradução se dá no citoplasma e tem a
participação fundamental dos ribossomos durante o processo de síntese proteica.
Usar
recursos
do livro
CÓDIGO
GENÉTICO