ÁCIDOS NUCLEICOS. Teoria celular Antoine Van Leeuwenhoek Robert Hooke Francesco Redi (larvas em carne) Wolhler (sintese ureia) Buchner (extrato celulas)

Apresentação em tema: "ÁCIDOS NUCLEICOS. Teoria celular Antoine Van Leeuwenhoek Robert Hooke Francesco Redi (larvas em carne) Wolhler (sintese ureia) Buchner (extrato celulas)"— Transcrição da apresentação:

1

2

3 ÁCIDOS NUCLEICOS. Teoria celular Antoine Van Leeuwenhoek Robert Hooke
Francesco Redi (larvas em carne) Wolhler (sintese ureia) Buchner (extrato celulas) Pasteur (derruba geração espontanea) Mendel ( )

4 HISTORIA E FUNÇÃO BIOLÓGICA.
Só em 1944, Avery e colaboradores descobrem que o DNA era a molécula portadora da informação genética. Mas de que forma a informação estava contida? Como ocorria o armazenamento e transferencia dos caracteres de uma geração a outra? Em 1953, Watson e Crick descobrem a ordenação em dupla hélice das macro-moléculas de DNA.

5 PROPRIEDADES. Depositarios e transmissores da informação genética de cada célula, tecido e organismo. Polímeros cujas unidades monoméricas são os nucleotideos. Nucleotídeo : ésteres fosfóricos de nucleosídeos. açúcar + base heterocíclica nitrogenada + ácido fosfórico. Nucleosideo : açúcar + base heterocíclica nitrogenada. As bases nitrogenadas podem ser púricas ou pirimídicas e os açúcares podem ser a ribose ou desoxirribose. Polinucleotideos e oligo - nucleótideos.

6 DNA RNA Massa molecular elevada Generalmente MM menor que o DNA
Principalmente presente no núcleo de eucariotos, mas também pode existir em mitocondrias e cloroplastos. Em procariotos se encontram no citosol. Ácido nucleico mais abundante na célula, presente no núcleo e citoplasma. Açúcar desoxirribose Açúcar ribose Bases nitrogenadas A, C, G, T Bases nitrogenadas A, C, G, U Configuração espacial frequentemente em dupla hélice. Polímero linear, que as vezes pode apresentar regiões de cadeia dupla. Pode estar associado a proteínas. Pode existir em diferentes formas : tRNA, mRNA, rRNA

7 BASES NITROGENADAS

8 Enlace N-Glucosídico

9 Absorbancia se utiliza
ESPECTROS NA REGIÃO UV DOS RIBONUCLEOTIDEOS. Forte absorbancia na região UV devido a presença de duplas helices em Nucleotideos e nucleosideos. Absorbancia se utiliza para quantificar concentrações muito pequenas (g/mL) de ácidos nucleicos em amostras. Absorbancia de radiação UV pelo DNA cancer de pele.

10 pKa = 1

11 LIGAÇÃO FOSFODIÉSTER. Os monômeros se ligam na cadeia na forma
de nucleosídeos trifosfato (ATP ou dATP), os quais ao romper proporcionam a quantidade de energia livre necessaria para que a reação seja termodinamicamente favorável. Na reação se libera pirofosfato (PPi).

12 Importancia dos compostos ricos em energia :
ATP, GTP, dATP, dGTP, entre outros. Estes compostos podem ser utilizados para impulsionar a síntese de macromoléculas como DNA, RNA, proteinas. Armazenamento de E : Ex.: ATP utilizado para trabalho mecânico (contração muscular), osmótico (transporte ativo), químico (biossíntesis), elétrico (transmissão de impulsos nervosos). GTP participa na via metabólica de síntese de proteínas. UTP participa na via metabólica de síntese de carboidratos.

13 Catálise Enzimática : AMP e ATP podem atuar como moduladores alostéricos com determina- das enzimas, regulando sua atividade. Grupos Prostéticos : As flavina-nucleotídeos constituem grupos prostéticos de enzimas que catalisan reaçoes de oxido-redução, como a flavina-mononucleotideo (FMN) e a flavina-adenina-mononucleotídeo (FAD) (FMN + AMP). Coenzimas Livres : Nucleotideos envolvidos em reações redox. NAD nicotinamida-adenina-dinucleotideo. NADP nicotinamida-adenina-dinucleotideo fosfato. Intermediarios da ação hormonal : Nucleotideos cíclicos : 3`,5`-AMP (cAMP) y 3`,5`GMP (cGMP),

14

15 NIVEIS DE ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL.
ESTRUTURA PRIMARIA determinada pela sequência de nucleotideos um grupo fosfato em sua extremidade 5` e uma hidroxila no extremo 3`. - um gene é uma sequencia concreta de DNA, que codifica a informação mediante uma linguagem de 4 “letras”, em que cada letra é uma base. 3` 5`

16 ESTRUTURA SECUNDARIA e TERCIARIA.
O modelo de Watson & Crick para o DNA era uma dupla hélice anti- paralela de duas cadeias de polinucleotídeos, com 10 pares de bases por volta. Neste modelo o pareamento era A-T e G-C. A união das bases pareadas ocorre através de ligaçoes de H, os quais lhe dão estabilidade a cadeia dupla. As duas cadeias são equidistantes e complementares, e estão enroladas em torno de um eixo central. No modelo de Watson & Crick os resíduos hidrofílicos de fosfato-desoxirribose da hélice se voltam para o exterior, em contato com o meio aquoso, e no interior se empilham os pares de bases, uns sobres os outros.

17 ESTRUTURA SECUNDARIA DO DNA.

18 histonas SULCO MENOR SULCO MAIOR

19 O modelo da dupla hélice consegue sustentar as propriedades biológicas
fundamentais do DNA : duplicação e transcrição da informação genética. Modelo semiconservativo da replicação do DNA.

20 MOLÉCULAS DE DNA e RNA in vivo.
A maior parte do DNA na maioria dos organismos vivos é cadeia dupla, com as duas cadeias complementes. Alguns virus apresentam um DNA de uma só cadeia. A maioria das duplas cadeias se encontram formando círculos fechados e com uma disposição espacial “super enrolada”. A maioria das moléculas de RNA é de uma só cadeia, mas muitas delas tem regiões auto complementes que forman estruturas de forquilhas e algumas possuem estruturas terciarias bem definidas (tRNA). O DNA de células eucariotas se encontra unido a proteínas como as histonas, e também não-histonas, através de forças eletrostáticas.

21 PROPRIEDADES DE ALGUMAS MOLÉCULAS DE DNA EXISTENTES
NA NATUREZA.

22 Transferencia de DNA de un virus (bacteriófago) a uma bacteria

23 Moléculas de DNA mitocondrial relaxadas (centro) e super enroladas.

24 Estrutura terciaria do RNA de transferencia (tRNA).

25 Organização da Cromatina (DNA + proteínas), durante a interfase celular.
Durante a divisão celular a cromatina se condensa para formar os Cromosomas.

26 ARMAZENAMENTO E TRANSMISSÃO DA
INFORMAÇÃO GENÉTICA. Toda a informação genética de um organismo está contida em seu Genoma, no qual se encontra presente em cada uma de suas células, ao menos uma copia. Os genomas podem variar enormemente em tamanho. Virus 40 : pb Humano : aprox. 2x109 pb, distribuidos em 23 cromossomas. Os segmentos de DNA que podem transcrever-se denominam genes.

27 TRANSMISSÃO DA INFORMACÃO GENÉTICA.
O DNA pode replicar-se ou transcrever-se em RNA. Os RNA mensageiros se traduzem em sequencias proteicas. A replicação e transcrição usam linguagem de 4 “letras”. A tradução converte uma Linguagem de 4 letras Em uma linguagem de 20 letras (os aa).

28 REPLICAÇÃO DNA-DNA. Processo essencial para perpetuar todo tipo de organismo vivo sobre a terra. Este processo passa toda a informação genética de célula a célula e de geração em geração Básicamente, no processo se constrói uma copia complementar de cada uma das duas cadeias de DNA, resultando em duas copias de DNA identicas a original. A replicação ocorre antes da divisão celular e permite a mitose. As células parental e filhas contem o mesmo material genético. Qual o sistema enzimático é responsavel pela sintese de DNA? DNA polimerases, Helicases, Primases, Topoisomerases, DNA ligases e Proteínas de união à cadeia de DNA.

29

30 Como se passa a sintese do DNA?
A dupla cadeia de DNA se replica originando duas novas cadeias de DNA “filhas” idénticas a original. Em algumas ocasiões se pode produzir erros no processo : mutações. Isto, junto com a seleção natural, é responsável pela evolução da vida a formas mais complexas.

31 REPLICAÇÃO DNA-DNA Experimentalmente está demostrado que a replicação é um processo “semiconservativo”. Usaram 15N em cultivo de bacteria. A replicação é um processo ordenado e sequencial. A replicação usa substratos ativados na forma de dNTP.

32 Formação de uma “forquilha”
Por que o sentido vetorial de sintese 5´->3´foi selecionado? REPLICAÇÃO DNA-DNA Reação da DNA polimerase. Hidroxilo 3’ Formação de uma “forquilha” de replicación.

33 Fragmentos de Okasaki Primers (pequenas moleculas de RNA

34 Parametros quantitativos da replicação DNA
em distintas células

35 Em eucariontes se formam múltiplas forquilhas de replicação.

36 Propriedades das DNA polimerases de eucariotos

37

38 TRANSCRIÇÃO Para que a informação contida no DNA possa expressar-se é
necessario que ocorra a primeira etapa no proceso que e a Transcrição dos genes. A transcrição consiste em copiar uma cadeia de DNA em uma molécula de RNA complementar. Os monômeros utilizados na transcrição (ribonucleotideos) são dife- rentes dos que se usam na replicação. Na transcrição do DNA participa um conjunto de enzimas especiali- zadas denominadas RNA polimerases. As enzimas se acoplam sobre a Dupla cadeia de DNA e a abrem para elaborar um transcrito de RNA, usando como molde o DNA. O processo de transcrição consta de 3 fases : iniciação, elongação e terminação. Ocorre principalmente no núcleo, menor proporção nas mitocondrias e plastídios.

39 TRANSCRIÇÃO A RNA polimerase elabora um transcrito de RNA a partir de uma só cadeia de DNA, mediante a adição de un ribonucleotideo cada vez. Sitio reconhecido pela RNA pol (Pribnow box – procariotos e TATA box eucariotos) Sequencias que não variam muito de espécie para espécie A sequência TATA encontra-se em geral a cerca de 10 nucleotídeos de distância do sitio de iniciação da transcrição.

40 TRANSCRIÇÃO Composição de subunidades da RNA polimerase de E. coli
as bactérias utilizam uma só RNA polimerase para catalisar a síntese das tres classes de RNA (mRNA, rRNA e tRNA). As células eucariotas empregam tres RNA polimerases diferentes: RNA Pol I- sintese do RNA ribossomal RNA POl II – sintese de RNA mensageiro RNA pol III – sintese de RNA transferencia

41 Nem toda regiao do DNA é transcrita: introns e regiões reguladoras

42 INICIAÇÃO E ELONGAÇÃO a transcrição se inicia quando a RNA polimerase e diferentes proteínas específicas reconhecem sitios de inicio dentro do DNA : promotor. A dupla cadeia é desenovelada e a enzima atinge a sequencia promotora O fator  da RNA polimerase é essencial para a busca do promotor e depois que 10 pb são transcritos, se desliga da enzima . As outras unidades da enzima são responsáveis pelo alongamento do RNA “Bolha de transcrição”.

43 Iniciação e elongação da transcrição pela RNA polimerase bacteriana.

44 De que forma a presença dos metabólitos é percebida pelos genes responsáveis por seu catabolismo?
Jacob e Monod criaram um modelo no qual o sítio promotor, associado a um outro sítio chamado operador, controlava a expressão de todos os genes imediatamente “abaixo”, isto é, 3’, do promotor. A este conjunto chamaram operon. Como os genes que estudavam eram os responsáveis pela síntese das proteínas que degradavam lactose, chamaram a este arranjo de genes operon lac. O promotor plac é controlado pelo operador olac, onde se ligam duas moléculas do repressor.

45 Terminação dependente do fator proteico .
União da proteína  a sitio de reconhecimento no transcrito. a proteína  se move até o extremo 3’ Se debilita a interação entre o molde e o transcrito, fazendo que se dissociem.

46 Terminação independente do fator proteico .
Dois segmentos simétricos com abundante GC no transcrito são capazes de formar uma alça que diminui a afinidade do DNA pelo RNA

47 TRADUÇÃO Uma sequencia do mRNA é transformada em uma sequencia
de aminoácidos para sintetizar proteínas. Este processo ocorre no Ribossoma O alfabeto de 4 letras das sequencias dos ácidos nucleicos se traduz na linguagem de 20 AA das proteínas. a informação necessaria para cada AA está codificada em lugares espe- cíficos do mRNA denominados codons. A tradução do mRNA requer a presença dos tRNA (RNA de trans- ferencia), os quais apresentam os respectivos anticodons que reconhecem los codons complementares no mRNA.

48 Triplete de nucleotideos
TRADUCCIÓN. CODON Triplete de nucleotideos cuja secuencia e específica para cada AA.

49 Código Genético. Conjunto de regras que especifica os codons dos ácidos nucleicos que correspondem a cada AA. Código genético é degenerado, um AA pode ser codificado por mais de um códon (33 = 64 aa). AUG Codón de inicio. UAA UAG UGA Codons de terminação.

50 LUGAR DE SÍNTESE DAS PROTEÍNAS.
Em procariotas os ribossomas estão constituidos de subunidades 30S e 50S (ribossoma completo 70S). Em eucariotos as subunidades são de 40S e 60S (ribossoma completo 80S).

51 Principio básico da Tradução. O RNA mensageiro se une a um ribossoma
E as moléculas do tRNA levam os aminoácidos ao ribossoma de um em um.

52 Aminoacil-tRNA sintetase.
ETAPA DE ATIVAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS. a formação dos aminoacil-tRNA e catalisda pela Aminoacil-tRNA sintetase.

53 INICIAÇÃO DA TRADUÇÃO EM PROCARIOTOS. Começa com aa metionina.
Met e associado com seu anticodon AUG

54 ELONGAÇÃO EM PROCARIOTOS.
No sitio A do ribossomo entra o próximo tRNA carregado com o AA (6) codificado no codon seguinte do mRNA. Em seguida se forma a ligaçao entre os AA catalisada pela peptidil transferasa. Se produz a translocação, o seja o movimiento do ribossoma ao longo do mRNA O ciclo continuará até que se chegue a um codon de terminação.

55

56 MODIFICAÇOES POS-TRADUÇÃO: