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BIOLOGIA MOLECULAR BIOLOGIA MOLECULAR estudo das células e moléculas genoma dos organismos conjunto de informações genéticas.

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2 BIOLOGIA MOLECULAR BIOLOGIA MOLECULAR estudo das células e moléculas genoma dos organismos conjunto de informações genéticas

3 HISTÓRICO GREGOR MENDEL Estudou cruzamento entre diferentes tipos de ervilhas demonstrando que certas características físicas dessas plantas eram transmitidas de geração para geração através de fatores.

4 HISTÓRICO 1902 – SUTTON e BOVERI Padrão de herança dos fatores acompanhava a segregação dos cromossomos de células em divisão 1909 – JOHANNSEN Nomeou as unidades mendelianas da hereditariedade fatores de GENES

5 HISTÓRICO 1915 – THOMAS MORGAN Concluiu que os genes estavam organizados de maneira linear nos cromossomos Propôs, pela 1ª vez, uma correlação entre um gene = genótipo e uma característica física = fenótipo

6 HISTÓRICO 1941 – BEADLE e TATUM Demonstraram que os genes agiam através da regulação de diferentes eventos químicos HIPÓTESE: UM GENE UMA ENZIMA

7 HISTÓRICO 1953 – JAMES WATSON e FRANCIS CRICK Descrição da estrutura física do DNA baseando-se nos estudos de difração de raio X de Rosalind Franklin e Maurice Wilkins e em estudos químicos da molécula Modelo da dupla fita proposto foi fundamental para a compreensão do mecanismo de transmissão e execução da informação genética

8 1953: Watson and Crick Estrutura do DNA

9 HISTÓRICO 1955 – JOE HIN TJIO Definiu como 46 o número exato de cromossomos humanos ARTHUR KORNBERG Isolou a enzima DNA polimerase da bactéria E. coli

10 HISTÓRICO 1957 – CRICK e GAMOV Dogma Central da Biologia Molecular DNA RNA PROTEÍNA

11 Dogma Central da Biologia Molecular

12 1961 – BRENNER, JACOB e MESELSON RNA m é a molécula que leva informação do DNA no núcleo para a maquinaria de produção de proteínas no citoplasma HISTÓRICO

13 1966 – NIRENBERG, KHORANA e OCHOA Seqüências sucessivas de três nucleotídeos do DNA = códon determinam a seqüência de aminoácidos de uma proteína O CÓDIGO GENÉTICO É DESVENDADO!!!

14 Com o desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante (1972) e do seqüenciamento do DNA ( ) tornou-se possível isolar e determinar a seqüência de genes dos mais diferentes organismos.

15 Desta forma, com a disponibilidade de novos recursos, vários mecanismos biológicos, como a replicação do DNA e a divisão celular, começaram a ser intensamente estudados.

16 DNA Cromossoma Gene Promotor Intron Exon Núcleo

17 A célula é a unidade fundamental da vida –Todos os seres vivos, animais e vegetais, são constituídos de células Cada célula é envolvida por membrana e preenchida por uma solução aquosa É capaz de criar cópias de si mesma pelo crescimento e divisão celular

18 –Em resumo, célula é: unidade que constitui os seres vivos e, em geral, definida como a menor porção de matéria viva dotada de autoduplicação independente

19 –Os vírus não podem ser considerados células, pois dependem do parasitismo para se reproduzir, utilizando-se da maquinaria da célula hospedeira = seres acelulares

20 Organização estrutural das células –Procarióticas –Eucarióticas

21 Dos vários tipos de moléculas presentes na célula, as de nosso interesse serão as macro-moléculas conhecidas como –Proteínas – cadeia de aminoácidos –Ácidos nucléicos = DNA e RNA – cadeia de nucleotídeos

22 A forma e o funcionamento de qualquer célula são decorrentes direto ou indiretamente da presença de um arsenal de proteínas As proteínas são macromoléculas informacionais sintetizadas sob o comandos de instruções específicas presentes nos ácidos nucléicos = genes

23 –Alterações nos genes podem acarretar em mudanças na conformação e na atuação das nossas proteínas –De maneira simplista, cada gene = parte funcional do DNA, codifica uma proteína

24 DNA

25 Toda a informação que uma célula necessita durante a sua vida e a de seus descendentes, está organizada em forma de código nas fitas dos ácidos nucléicos –Constituem os armazenadores e transmissores de informação nos seres vivos Esta informação traduzida em proteínas permite que a célula execute todo o trabalho necessário à sobrevivência do organismo

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28 CROMOSSOMOS Os cromossomos contêm os genes que por sua vez são formados por DNA Estes genes permitem a transmissão das informações genéticas de geração a geração Nas células procarióticas, o cromossomo é uma única molécula de DNA –Os cromossomos encontram-se imersos no próprio citoplasma formando uma estrutura denominada nucleóide

29 CROMOSSOMOS nas células eucarióticas, o cromossomo é formado por DNA associado a moléculas de histona, que são proteínas básicas –encontram-se separados dos citoplasma pela membrana nuclear ou carioteca, em uma estrutura denominada núcleo

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31 TIPOS DE ÁCIDOS NUCLÉICOS –Ácido desoxirribonucléico ou DNA e ácido ribonucléico ou RNA –Ambos são polímeros lineares de nucleotídios conectados entre si via ligações covalentes denominadas ligações fosfodiéster

32 DNA e RNA DNA: contém informação das características do indivíduo Gens = pedaços de DNA DNA e RNA : formados pôr sequências de nucleotídeos

33 ESTRUTURA DO DNA 1) Estrutura primária - É um polímero não ramificado - Formado por monômeros chamados de nucleotídeos - Cada nucleotídeo contém: 1 Açúcar chamado DESOXIRRIBOSE Possui 5 Carbonos na sua molécula 1 Base orgânica nitrogenada (Por que contém nitrogênio na sua formação) 1 grupo fosfato ( PO 4 - ) NUCLEOTÍDEO As Bases Nitrogenadas podem ser de dois tipos: PÚRICAS N CH HC CH N PIRIMÍDICAS C N N C CH HC C N N H H C H 3C 2C 1C 4C 5C

34 NUCLEOTÍDIOS São unidades básicas dos ácidos nucléicos, e constituídos de: –Uma base nitrogenada = anel heterocíclico de átomos de carbono e nitrogênio –Uma pentose = açúcar com cinco carbonos –Um grupo fosfato = molécula com um átomo de fósforo cercado por 4 oxigênios

35 Fosfato

36 TIPOS DE PENTOSES RIBOSE e DESOXIRRIBOSE Diferem uma da outra pela presença ou ausência do grupo hidroxila no C 2' da pentose. É baseado nesta característica que os ácidos nucléicos recebem o nome RNA = ribose ou DNA = desoxirribose A pentose é o elo de ligação entre a base e o grupo fosfato

37 PENTOSES

38 TIPOS DE BASES NITROGENADAS Púricas : Adenina (A) – Guanina (G) Pirimídicas : Timina (T) – Citosina (C) – Uracil (U) as purinas são constituídas de dois anéis fundidos de 5 e 6 átomos as pirimidinas de um único anel de 6 átomos

39 Apenas quatro tipos diferentes de bases são encontrados em um dado polímero de ácido nucléico –no DNA as bases são A, G, C, e T –no RNA são A, G, C, e U Uracila e Timina são moléculas bastante relacionadas, diferindo apenas pelo grupo metila encontrado no átomo C5 do anel pirimídico da Timina

40 DIFERENÇAS ENTRE DNA E RNA DNA dupla cadeia de nucleotídeos enroladas em hélice e ligadas pelas bases nitrogenadas; pentose: desoxirribose; bases: adenina, timina, guanina e citosina; RNA fita única de nucleotídeos; pentose: ribose; bases: adenina, uracila, guanina e citosina

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42 As fitas do DNA estão dispostas em direções opostas Antiparalelismo

43 A forma predominante de torção da espiral do DNA é para a direita ou sentido horário A Dupla Hélice

44 O B-DNA é o predominante em condições fisiológicas A Dupla Hélice

45 MOLÉCULA DE DNA Chargaff: % de A = % de T e % de G = % de C Watson e Crick : Dupla Hélice AT CG TA

46 G C A T C G T A ||| || DNA

47 PAPÉIS BIOLÓGICOS DO DNA A duplicação do DNA permite que a PROGRAMAÇÃO hereditária da célula seja transmitida às células-filhas; O DNA controla a atividade celular através da produção de RNA. Este, no citoplasma, comanda a produção de PROTEÌNAS, essenciais ao metabolismo celular; Existem diferentes tipos de DNA, que VARIAM quanto ao número, tipo e disposição dos nucleotídeos na molécula.

48 Durante a replicação do DNA as duas fitas velhas ou mães servem de molde para cada fita nova ou filha complementar, que está sendo sintetizada. Fita nova Fita velhaComplementariedade

49 DUPLICAÇÃO DO DNA !Só ocorre na presença de DNA POLIMERASE; !Considerada SEMI-CONSERVATIVA; A A C G T T G C A C G A T G C T T G C

50 DUAS NOVAS MOLÉCULAS DE DNA DUPLICAÇÃO SEMI-CONSERVATIVA A C G A T G C T A C G A T G C T

51 The Meselson-Stahl experiment A replicação é semi-conservativa

52 TRANSCRIÇÃO SÍNTESE DE RNA O DNA sempre serve de molde para fabricar o RNA; Presença de RNA polimerase; As duas fitas de DNA se afastam; Entram nucleotídeos livres de RNA e se encaixam em uma das fitas; O RNA se destaca do molde de DNA e vai para o citoplasma; As duas fitas de DNA pareiam e se ligam novamente.

53 TRANSCRIÇÃO SÍNTESE DE RNA A G G A G C T T A A T C C T G C G G A

54 TIPOS DE RNA RNAmensageiro: intermediário entre a receita (DNA) e a execução da receita (produção de proteínas); - a sequência dos aa da proteína depende da sequência de nucleotídeos do RNAm; - a sequência de 3 bases nitrogenadas no RNAm é chamada de CÓDON : codifica um aminoácido específico.

55 RNA transportador: carrega os aa para o local da síntese de proteínas; - há um tipo de RNA t para cada tipo de aa; - a sequência de 3 bases nitrogenadas no RNA m, complementar ao códon, chama-se ANTICÓDON. RNA ribossômico: faz parte da estrutura do ribossomo.

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60 TRANSCRIÇÃO E TRADUÇÃO DO CÓDIGO GENÉTICO O código de bases nitrogenadas do DNA é transcrito para um RNA m. O RNA m passa para o citoplasma e recebe os RNA t que vêm transportando aminoácidos. O encaixe dos RNA t no RNA m é feito pela correspondência de códon x anticódon.

61 Os ribossomos atuam como pontes de apoio na junção RNA m x RNA t. A sucessão de aminoácidos que se encadeiam representa a tradução do código genético, implícito inicialmente no DNA e, depois, transcrito para o RNA m.

62 POLIRRIBOSSOMOS

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70 CÓDIGO GENÉTICO Cada gene - uma característica; Cada característica depende das proteínas ou enzimas produzidas pela célula, exemplo: cor dos olhos - pigmento na íris; cor da pele - produção de melanina; Gene - segmento de DNA que contém as informações para a síntese de uma proteína.

71 * o nº de códons indica o nº de aminoácidos; * os tipos de códons indicam os tipos de aminoácidos; * a sequência de códons indica a sequência de aminoácidos. Existem 64 códons e 20 aa, portanto 2 ou mais códons podem codificar para o mesmo aa - CÓDIGO DEGENERADO. INFORMAÇÕES:

72 CÓDIGO GENÉTICO Código Genético mapeamento dos códons nos aminoácidos –64 códons –20 aminoácidos –3 códons de parada

73 UCAG U Phe Leu Ser Tyr Parada Cys Parada Trp UCAGUCAG C Leu Pro His Gln Arg UCAGUCAG A Ile Met Thr Asn Lys Ser Arg UCAGUCAG G Val Ala Asp Glu Gly UCAGUCAG 3ª base no códon 1ª base no códon 2ª base no códon

74 RESUMINDO... A T G G C A T A T A C C G T A T U A C C G U A U RNA m A U G RNA t anticódon aa CÓDON 1 CÓDON = 1 AMINOÁCIDO 1 AMINOÁCIDO = 1 OU + CÓDONS

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76 REGULAÇÃO GÊNICA por indução enzimática

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78 REGULAÇÃO GÊNICA por repressão enzimática

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80 Gene RNA polimerase hnRNA mRNA Citoplasma Transcrição Processamento Núcleo Tradução proteína

81 Fim???

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