ESTRUTURA E ANÁLISE DO DNA

CROMOSSOMOS: HISTÓRICO: É uma estrutura que contém os genes que controlam os traços fenotípicos transmitidos pelos gametas à prole futura Os genes contém informações que, quando passadas a uma nova geração, influenciam a forma e as características de cada indivíduo e são denominadas de MATERIAL GENÉTICO GENES e MATERIAL GENÉTICO: Componentes químicos do Cromossomo

CROMOSSOMOS: 1944: HISTÓRICO: Surgiu uma evidência experimental direta, mostrando que o ácido nucléico – DNA – serve como base de informações para o processo de hereditariedade Desde o entendimento da importância do DNA para os processos genéticos, intensificaram-se os trabalhos, com a esperança de ser conhecida não somente a estrutura dessa molécula, mas também a relação entre a sua estrutura e sua função

CROMOSSOMOS: 1944 a 1953: HISTÓRICO: Muitos cientistas tentaram conseguir informações que pudessem responder à questão mais significativa e instigante na história da biologia: De que modo o DNA funciona como a base genética dos processos vivos? Os pesquisadores acreditavam que essa resposta devia depender da estrutura química da molécula de DNA, dadas as funções complexas, mas ordenadas, que lhe são atribuídas.

DNA - MATERIAL GENÉTICO: A idéia de que o material genético é transmitido fisicamente do genitor à prole é aceita desde que o conceito de hereditariedade existe. Para uma molécula servir como material genético, deve mostrar 4 características imprescindíveis: 1) REPLICAÇÃO 2) ARMAZENAMENTO DE INFORMAÇÕES 3) EXPRESSÃO DE INFORMAÇÕES 4) VARIAÇÃO POR MUTAÇÃO

DNA - MATERIAL GENÉTICO: 1) REPLICAÇÃO DO MATERIAL GENÉTICO: - É uma faceta do ciclo celular, e como tal, é uma propriedade fundamental de todos os organismos vivos - Uma vez que o material genético das células se replica e duplica sua quantidade, deve ser, então, partilhado igualmente, por meio da Mitose, entre as células-filhas - O material genético também é replicado durante a formação de gametas, mas é repartido de modo a cada célula obter somente a metade da quantidade original desse material – pelo processo de Meiose

DNA - MATERIAL GENÉTICO: 2) ARMAZENAMENTO DE INFORMAÇÕES - Exige que a molécula atue como um repositório das informações genéticas que podem, ou não, ser expressas pela célula em que reside. - A linguagem química do material genético deve ter a capacidade de armazenar essas informações diversas e transmití-las às células e aos organismos da prole TER DIVERSIDADE QUÍMICA

DNA - MATERIAL GENÉTICO: 3) EXPRESSÃO DE INFORMAÇÕES GENÉTICAS - Processo complexo que é a base subjacente do conceito de Fluxo de Informações no interior da célula DNA TRANSCRIÇÃO mRNA rRNA tRNA RIBOSSOMO PROTEÍNA TRADUÇÃO

DNA - MATERIAL GENÉTICO: - O evento inicial desse fluxo de informações é a TRANSCRIÇÃO do DNA - São sintetizados 3 tipos principais de moléculas de RNA: 1- RNA mensageiro (mRNA) 2- RNA transportador (tRNA) 3- RNA ribossômico (rRNA) - Desses, os mRNAs são traduzidos em PROTEÍNAS, por um processo mediado pelos tRNAs e rRNAs - Cada mRNA é o produto de um gene específico e conduz à síntese de uma proteína diferente.

DNA - MATERIAL GENÉTICO: - Na TRADUÇÃO, a informação química do mRNA orienta a construção de uma cadeia de aminoácidos, denominada polipeptídeo, que depois se dobra em uma proteína Em conjunto, esses processos constituem o fundamento do dogma central da genética molecular: “ o DNA produz o RNA, que produz as proteínas”

DNA - MATERIAL GENÉTICO: 4) VARIAÇÃO POR MUTAÇÃO - O material genético é também fonte de variabilidade entre os organismos, por meio do processo de mutação. - Se ocorrer uma mutação – modificação na composição química do DNA – essa alteração repercute na transcrição e na tradução, afetando a proteína específica. - Se uma mutação estiver presente em um gameta, pode ser transmitida às futuras gerações e, com o tempo, tornar-se disseminada na população. - A variação genética, que também inclui as alterações do número de cromossomos, fornece o material bruto para o processo de evolução

ESTRUTURA DO MATERIAL GENÉTICO: Final do século XIX, as pesquisas sobre a estrutura das biomoléculas progrediram consideravelmente, preparando o cenário para a descrição do material genético em termos químicos 1868: DNA estudado pela 1ª vez por um químico suíço - Isolou os núcleos celulares e extraiu uma substância ácida, que atualmente se sabe que contêm o DNA, denominando-a de NUCLEÍNA - Com a progressão das investigações sobre DNA, viram que esse ácido estava presente nos cromossomos, e que carecia de diversidade química necessária para armazenar amplas informações genéticas

Proteínas ou Ácido Nucléico ????? ESTRUTURA DO MATERIAL GENÉTICO: Dentre os principais “candidatos” ao papel de material genético: Proteínas ou Ácido Nucléico ????? Até década de 40 – seriam as Proteínas, por serem variadas (contêm 20 aas diferentes) e abundantes nas células, além de serem muito mais conhecidas quimicamente do que os ácidos nucleicos. Os geneticistas achavam que os ácidos nucleicos não pudessem fornecer a grande quantidade de variações químicas esperada para o material genético

ESTRUTURA DO MATERIAL GENÉTICO - PROTEÍNAS X ÁCIDO NUCLEICO ??? O material genético deve ser encontrado onde funciona: no núcleo, como parte dos cromossomos – e tanto o DNA quanto as proteínas se adaptam a esse critério No entanto a proteína também é abundante no citoplasma, enquanto o DNA não o é. Sabe-se que as mitocôndrias e os cloroplastos desempenham funções genéticas, e o DNA também está presente nessas organelas Assim, o DNA é encontrado somente onde ocorrem as funções genéticas primárias, por outro lado, a proteína é encontrada em todas as partes da célula. Correlação entre a quantidade de DNA e o número de conjuntos cromossômicos (que contêm o material genético), o que não se observa com as proteínas

ESTRUTURA DO MATERIAL GENÉTICO - PROTEÍNAS OU ÁCIDO NUCLEICO ??? Diante dessas e de outras evidências, incluindo a análise molecular que utiliza a tecnologia de DNA recombinante*, Atualmente, não há dúvidas quanto a validade da hipótese de que o DNA É O MATERIAL GENÉTICO EM TODOS OS EUCARIONTES * Os segmentos de DNA eucariótico correspondendo a Genes específicos são separados e encadeados com o DNA bacteriano e inseridos em uma célula bacteriana  monitoração da expressão genética Ex.: Os produtos dos genes humanos que especificam a Insulina e o Interferon são fornecidos por bactérias, depois que os genes humanos que codificam essas proteínas são nelas inseridos.

ANÁLISE QUÍMICA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS E ESTRUTURA DO DNA O DNA e RNA são Ácidos Nucléicos, e os Nucleotídeos são os blocos construtores das moléculas de todos os Ácidos Nucléicos Os nucleotídeos encadeados formam um Ácido Nucléico (DNA ou RNA) Lembrando... Nucleotídeos:

Ribose (RNA) ou Desoxirribose (DNA) Nucleotídeos ?? Então, são aquelas unidades básicas formadas por 3 componentes essenciais: 1 açúcar de 5 C = Pentose: Ribose (RNA) ou Desoxirribose (DNA) 1 grupo Fosfato 1 Base Nitrogenada: DNA = Adenina (A), Guanina (G), Timina (T), Citosina (C) RNA = Adenina (A), Guanina (G), Uracila (U), Citosina (C)

+ = Nucleosídeo = Nucleotídeo

Bases Nitrogenadas... Existem 2 tipos: PURINAS: com 1 anel duplo de 9 membros 2 tipos: ADENINA (A) E GUANINA (G) PIRIMIDINAS: com 1 anel simples de 6 membros 3 tipos: CITOSINA (C), TIMINA (T), URACILA (U)

Nucleotídeos - Então, no DNA e RNA, há 4 nucleotídeos diferentes, e cada um contém uma das quatro bases nitrogenadas (A,G,T ou U,C). - Essas 4 bases, em várias combinações de sequências, especificam, em última análise, as sequências de aminoácidos das proteínas. - Em 1953: James Watson e Francis Crick, estabeleceram que as duas fitas de DNA são complementos exatos uma da outra, de modo que, na hélice dupla, “os degraus da escada” são sempre constituídos pelos pares de bases: A = T e G = C

Lembrando da conclusão anterior ... DNA É O MATERIAL GENÉTICO EM TODOS OS EUCARIONTES

Núcleo DNA Cromossoma Gene Promotor Exon Intron

ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA) Contém toda a informação genética de um organismo Esta informação está arranjada em unidades, hoje conhecidas como genes Gene - Seqüência de DNA cromossômico que contém as informações necessárias para fabricar um RNA - Dirigem a produção de RNA e conseqüentemente de proteínas - Os genes constituem as entidades biológicas mediante as quais os caracteres físicos são transmitidos dos pais aos filhos - Acumulam mutações (benéficas ou não)

Locus – Local definido no cromossomo, ocupado pelo gene Locus – Local definido no cromossomo, ocupado pelo gene. Unidade de informação no cromossomo. Cada molécula de DNA contem vários genes dispostos linearmente Cada gene, quando em atividade, é transcrito em moléculas de outros ácidos nucléicos, denominados Ribonucléicos (RNA), que comandarão a síntese de proteínas. Gene: Unidade Hereditária Locus

Diferenças entre DNA e RNA