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Genética Molecular: o que vamos estudar?

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Apresentação em tema: "Genética Molecular: o que vamos estudar?"— Transcrição da apresentação:

1 Genética Molecular: o que vamos estudar?
Ácidos nucleicos: o que são e quais os tipos? Constituição dos ácidos nucleicos. Para que servem os genes? Produção de Proteínas. Manipulação do material genético. engenharia genética clonagem molecular transgênicos terapia gênica paternidade: técnica de eletroforese

2 Genética Molecular Histórico
Hoje esta amplamente divulgado que as informações genéticas estão contidas nos cromossomos, estruturas constituídas por moléculas de DNA e proteínas.

3 Genética Molecular Histórico
Hoje esta amplamente divulgado que as informações genéticas estão contidas nos cromossomos, estruturas constituídas por moléculas de DNA e proteínas.

4 Qual é a natureza química dos “fatores” da hereditariedade?
Genética Molecular 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. Em 1910 confirmou-se que a informação genética estava contida nos cromossomos. Restava a dúvida: a informação esta no DNA ou nas proteínas? Em 1944, Oswald Avery, Colin Macleod e Maclyn McCarty, demonstraram que a informação estava contida no ácido desoxirribonucleico (DNA)

5 Genética Molecular Histórico
Em 1944, Oswald Avery, Colin Macleod e Maclyn McCarty, demonstraram que a informação hereditária estava contida no ácido desoxirribonucleico (DNA)

6 Genética Molecular 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.

7 Genética Molecular 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. 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. Uma das informações era sobre a estrutura química dos ácidos nucleicos, já conhecida na época:

8 Genética Molecular Histórico
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. Uma das informações era sobre a estrutura química dos ácidos nucleicos, já conhecida na época: Bases púricas Bases pirimídicas

9 Genética Molecular Histórico
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. Uma das informações era sobre a estrutura química dos ácidos nucleicos, já conhecida na época. 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)

10 Genética Molecular Histórico Constitui Ácido desoxirribonucleico (DNA)
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) Importante: no DNA não existe a base Uracila. Em seu lugar existe a base Timina. Constitui Ácido Ribonucleico (RNA) Importante: no RNA não existe a base Timina. Em seu lugar existe a base Uracila. Compare as pentoses quanto à presença do átomo de oxigênio ligado ao carbono 2.

11 Genética Molecular Histórico
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. De posse desse conhecimento, Watson e Crick criaram o modelo da molécula de DNA.

12 Genética Molecular Histórico
Modelo de Watson e Crick: molécula de DNA em dupla-hélice (duas fitas complementares)

13 Genética Molecular Histórico
Modelo de Watson e Crick: as bases nitrogenadas estão ligadas por pontes de hidrogênio.

14 Genética Molecular Histórico
Modelo de Watson e Crick: as bases nitrogenadas estão ligadas por pontes de hidrogênio.

15 Genética Molecular Histórico
Modelo de Watson e Crick: a orientação das fitas é antiparalela

16 Genética Molecular Histórico
Modelo de Watson e Crick: a orientação das fitas é antiparalela

17 Genética Molecular Histórico
Modelo de Watson e Crick: a orientação das fitas é antiparalela

18 Genética Molecular 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

19 Genética Molecular 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 A energia liberada na quebra do trifosfato é utilizada pela DNA- polimerase 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 DNA polimerase também atua na correção de eventuais erros de pareamento.

20 Replicação Semiconservativa do DNA
Genética Molecular 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

21 Genética Molecular Replicação do DNA
Duplicação Semiconservativa: experimento de Meselson e Stahl

22 Forquilhas de replicação
Genética Molecular Replicação do DNA A duplicação do DNA tem início em vários pontos da molécula. Forquilhas de replicação

23 A primase se liga ao DNA e sintetiza um primer de RNA.
Genética Molecular 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

24 Genética Molecular 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

25 Genética Molecular 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. O processo da expressão de um gene envolve basicamente duas etapas: Transcrição gênica Tradução gênica

26 Genética Molecular Transcrição Gênica
Trata-se de um mecanismo em que a informação codificada em uma sequência de bases do 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.

27 Região de término da Transcrição
Genética Molecular 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

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29 Genética Molecular 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.

30 Genética Molecular 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.

31 Genética Molecular 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:

32 Genética Molecular 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.

33 Genética Molecular Tradução gênica
Processo em que a informação codificada no DNA é efetivamente usada para a síntese de proteína.

34 Genética Molecular Usar recursos do livro 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

35 CÓDIGO GENÉTICO


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