Biologia MolecularDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

Disciplina:

Fundamentos de Genética e Biologia Molecular

Turma: Fisioterapia (1o Ano)

Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

E-mail: marilanda_bellini@yahoo.com

Blog: http://marilandabellini.wordpress.com

Valor C

• Valor C = quantidade de DNA no núcleo

– Haplóides: n = C

– Diplóides: 2n = 2C

• Células somáticas: 2n = 2C• Células somáticas: 2n = 2C

• Gametas: n = C

• Célula em mitose (Intérfase S – Anáfase) = 2n = 4C

• Célula em mitose (final de Telófase) = 2n = 2C

• Células em meiose (Intérfase S – Anáfase I) = 2n = 4C

• Células em meiose (final de Telófase I – Anáfase II) n = 2C

• Células em meiose (final de Telófase II) = n = C

Ciclo Celular

• Processos que ocorrem desde a formação de uma célula até M

Mitose uma célula até sua própria divisão em células filhas;

M

Mitose

ou

Meiose

Ciclo Celular

Etapas

MeioseMitose

IntérfaseG0G1SG2

M

Mitose ou Meiose

• Prófase

• Metáfase

• Anáfase

• Telófase

Meiose

• Prófase I

• Metáfase I

• Anáfase I

• Telófase I

Mitose

• Prófase II

• Metáfase II

• Anáfase II

• Telófase II

IntérfaseCromossomos distendidos e metabolicamente ativos

= Cromatina

Intérfase

• G0: (2n = 2C)

• Faseestacionária;

• Não

Células totalmente

diferenciadas

• Nãoproliferativa;

Indefinidamenteem intérfase.

Intérfase

• G1: (2n = 2C)

– G (Gap) = Intervalo

S (Síntese DNA) e MS (Síntese DNA) e M

Intérfase

• G1:

– G (Gap) = Intervalo

S (Síntese DNA) e MS (Síntese DNA) e M

• Síntese de proteínas que atuam na fase S;

– Ex: DNA polimerases, primase, helicase, topoisomerase

Intérfase

• G1: (2n=2C)

– G (Gap) = Intervalo

– S (Síntese DNA) e M– S (Síntese DNA) e M

• Síntese de proteínas que atuam na fase S;• Ex: DNA polimerases,

primase, helicase, topoisomerase

• Síntese de RNA;

RNA (Ribonucleic Acid)Polímero de nucleotídeos, em

cadeia simples.

RNA, Ácido Ribonucleico

• Fita simples

– Nucleotídeo:• Fosfato,

• Ribose,

• Bases nitrogenadas• Bases nitrogenadas

A U

C G

Complementariedade

Dobrar sobre si

Pontes de Hidrogênio

Intérfase

• S (Synthesis): (2n � 4C)

– Replicação do DNA

Vídeo: estrutura do DNA

Evidências da estrutura do DNA

Erwin Chargaff

Evidências da estrutura do DNA

• 1949 – 1953

• Erwin Chargaff

Quantificação de bases Quantificação de bases nitrogenadas de

diferentes espécies

T=A

C=G

Evidências da estrutura do DNA

Organismo Tecido A T G CA+T

G+C

E. coli - 26,0 23,9 24,9 25,2 1,00

S. pneumoniae - 29,8 31,6 20,5 18,0 1,59

M. tuberculosis - 15,1 14,6 34,9 35,4 0,42

Levedura - 31,3 32,9 18,7 17,1 1,79

Ouriço do mar esperma 32,8 32,1 17,7 18,4 1,85

Arenque esperma 27,8 27,5 22,2 22,6 1,23

Rato medula óssea 28,6 28,4 21,4 21,5 1,33

Homem timo 30,9 29,4 19,9 19,8 1,52

Homem fígado 30,3 30,3 19,5 19,9 1,53

Homem esperma 30,7 31,2 19,3 18,8 1,62

Evidências da estrutura do DNA

• 1946 - Maurice Wilkins

• 1920 – 1958 Rosalind Franklin

Feixes de Raios X

Moléculas Purificadas

Padrões de Difração

Evidências da estrutura do DNA

Estrutura Bifilamentar

0,34nm0,34nm

3,4nm

Evidências da estrutura do DNA

• 1953

• James Watson e Francis Crick

Chargaff + Wilkins +Franklin

DNA

Dupla Hélice

Helicoidizada em espiral

Intérfase

• S (Synthesis): (2n � 4C)– Replicação do DNA

• Semiconservativa

• Assincrônica (réplicons)

• Bidirecional: 5’� 3’• Bidirecional: 5’� 3’

• Semi-descontínua: – Filamento Contínuo (Leading Strand = fita líder, contínua)

– Filamento Descontínuo (Lagging Strand = fita retardatária, descontínua)

Fragmentos de Okasaki

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)

• Semiconservativa

Cada filamento complementar da complementar da

dupla-hélice é conservado

Servem de molde para fita filha.

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)

• Semiconservativa

• Meselson e Stahl

E. coli � marcadas com N15

meio � N14

Separação por centrifugação

DNA híbrido;

DNA não-híbrido

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)

• Semiconservativa

– Eucariotos

– 1957 – Taylor e colaboradores

– Feijão (marcação com timidina radioativa (H3))

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• AssincrônicaRegiões ou genes

específicos

Início e término da

Origem de

Replicação

Bolha de

Replicação

Início e término da Replicação em

momentos definidos

≠ Origens de Replicação (réplicons)

(Ricas em AT)

Origem de

Replicação

Bolha de

Replicação

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n = 4C)

• Bidirecional

– Uma vez iniciada a replicação em cada origem, ela se propaga bidirecionalmente, SEMPRE no bidirecionalmente, SEMPRE no sentido 5’� 3’ de cada fita.

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)

• Assincrônica e Bidirecional

• 1963 – John Cairns

E. coli marcada com Timina [H3]

Auto-radiografiaAuto-radiografia

Bolhas (forquilhas) de Replicação � Bidirecionalmente

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n = 4C)

• Semi-Descontínua

– Fitas Antiparelas:

• 3’� 5’ = contínua

• 5’� 3’ = descontínua5´

3´5´� 3´3´� 5´

• 5’� 3’ = descontínua

SEMPRE no sentido 5’� 3

5´

5´

3´

Intérfase S: Replicação do DNA (2n = 4C)

SEMPRE

5’���� 3’

Todas as enzimas DNA polimerasespromovem o crescimento da fita de DNA

somente na direção de 5’para 3’, isto porque 5’���� 3’

???

somente na direção de 5’para 3’, isto porque

estas enzimas só agem na hidroxila da

extremidade 3’ livre adicionando os

nucleotídeos.

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n = 4C)

• 1968: Reiji Okazaki

• E. coli � timidina radioativa ([3H] timidina)

• DNAs sintetizados tiveram dois diferentes coeficientes de sedimentação (7S e 11S), indicando a presença de dois fragmentos.

•Fragmentos de Okazaki.•Fragmentos de Okazaki.

•Desaparecimento dos fragmentos

•Incorporados na nova molécula de DNA.

•Semi-descontínua do DNA.

•As duas fitas do DNA parental são replicadas por caminhos diferentes.

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

Qual a direção da Qual a direção da replicação do DNA?

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• 1. Helicase:

– Desenrola, progressivamente as cadeias de DNA.

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• 1. Helicase:

• 2. Topoisomerase:

– Relaxam o tensãocontorcional do DNA, causando quebras e causando quebras e posteriores ligaçõesfosfodiéster.

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• 1. Helicase:

• 2. Topoisomerase:

• 3. Braçadeiras(Proteinas SSP = single (Proteinas SSP = single

strand proteins):

– Estabilizam fitas simples, evitando que se enrolem(complementariedade).

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• 1. Helicase:

• 2. Topoisomerase:

• 3. Braçadeiras (SSP):

• 4. Primase• 4. Primase

(RNA polimerase):

– adição de primer, curtossegmentos de RNA;

– Fragmentos de Okasaki

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• 1. Helicase:

• 2. Topoisomerase:

• 3. Braçadeiras (SSP):

• 4. Primase: • 4. Primase:

(RNA polimerase):

• 5. DNA polimerase III:

– Adição de nucleotídeoscomplementares.

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• 1. Helicase:

• 2. Topoisomerase:

• 3. Braçadeiras (SSP):

• 4. Primase• 4. Primase

(RNA polimerase):

• 5. DNA polimerase III:

• 6. DNA polimerase II:

– Substitui primers de RNA

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• 1. Helicase:

• 2. Topoisomerase:

• 3. Braçadeiras (SSP):

• 4. Primase4. Primase

(RNA polimerase):

• 5. DNA polimerase III:

• 6. DNA polimerase II:

• 7. DNA polimerase I:• Reparo

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• 1. Helicase:

• 2. Topoisomerase:

• 3. Braçadeiras (SSP):

• 4. Primase

(RNA polimerase):(RNA polimerase):

• 5. DNA polimerase III:

• 6. DNA polimerase II:

• 7. DNA polimerase I:

• 8. DNA ligase:• Liga os segmentos de DNA

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

• 1. Helicase:• Desenrola, progressivamente as

cadeias de DNA.

• 2. Topoisomerase:• Relaxam a tensão contorcional do

DNA, causando quebras e posteriores ligações fosfodiéster.

• 4. Primase (RNA polimerase):• adição de primer, curtos

segmentos de RNA;

• Fragmentos de Okasaki

• 5. DNA polimerase III:posteriores ligações fosfodiéster.

• 3. Braçadeiras (SSP):(Proteinas SSP = single strandproteins): • Estabilizam fitas simples, evitando

que se enrolem (complementariedade).

• 5. DNA polimerase III:• Adição de nucleotídeos

complementares.

• 6. DNA polimerase II:• Substitui primers de RNA

• 7. DNA polimerase I:• Reparo

• 8. DNA ligase:• Liga os segmentos de DNA

Telômeros

• DNA pol não replicam telômeros da fita descontínua;

Telomerase

(molde RNA)

TTAAGGG

Telômeros

• Tamanho x Envelhecimento

• Células Somáticas

• Telomerase

< Telômero � > idade célula< Telômero � > idade célula

Progérias

Síndrome Hutchinson-Gilford

Síndrome Werner

Síndrome Hutchinson-Gilford

Envelhecimento precoce

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

Ao final de S

DNA DNA duplicado

2n=4C

Intérfase

• G2: Reparo (2n=4C)

– Ponto de Checagem;

– Síntese de proteínas não-histônicas.

Intérfase:G2: Reparo (2n=4C)

IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)

Ao final de G2

DNA duplicadoduplicado

eReparado

2n=4C

Vídeo: Replicação do DNA

Etapas

MeioseMitose

IntérfaseG0G1SG2

M

Mitose ou Meiose

• Prófase

• Metáfase

• Anáfase

• Telófase

Meiose

• Prófase I

• Metáfase I

• Anáfase I

• Telófase I

Mitose

• Prófase II

• Metáfase II

• Anáfase II

• Telófase II

Referências• 1) LEWIS, B. Genes VII. 7a ed. Artmed Editora, 2001.

• 2) SNUSTAD, P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. 2ª ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2001.

• 3) JUNQUEIRA, L.C. & CARNEIRO J. Biologia Celular e Molecular. 7a. Ed., • 3) JUNQUEIRA, L.C. & CARNEIRO J. Biologia Celular e Molecular. 7a. Ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2000.