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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.

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

6 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 -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 DNA polimerase também atua na correção de eventuais erros de pareamento. 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 DNA- polimerase

20 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 Princípio de Matthew Meselson e Franklin Stahl (1958): Replicação Semiconservativa do DNA

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

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

23 A primase se liga ao DNA e sintetiza um primer de RNA. 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. Genética Molecular Quando o primer esta completo, a DNA polimerase se liga e sintetiza o novo DNA

24 Replicação do DNA -Cadeia Leading (líder) e cadeia Lagging (retardada). Consequência da orientação antiparalela das fitas do DNA. Genética Molecular Molde fita líder Fragmentos de Okazaki Fita retardada Molde fita retardada

25 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 Genética Molecular

26 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. Genética Molecular 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 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. Genética Molecular Região Promotora Região de término da Transcrição

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29 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. Genética Molecular 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 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. Genética Molecular Cada códon corresponde à sequência codificante de um aminoácido específico. A produção de RNAm resulta da transcrição de uma região do DNA que constitui um gene.

31 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

32 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. A relação entre os 3 tipos de RNA pode ser melhor compreendida no processo de tradução gênica. Assim como na formação do RNAr, a produção do RNAt também resulta da transcrição de uma região do DNA que não constitui um gene.

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

34 Genética Molecular 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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