Biologia Molecular

Profa. Ana Paula Miranda Guimarães

Instituto Federal da Bahia (IFBA)Campus Camaçari

Biologia Geral

Histórico• Em 1953, na Inglaterra, Watson e Crick “desvendarama estrutura do DNA, publicando um artigo;• Símbolo da Biologia Molecular;• Rosalind Franklin.

Estrutura do DNA• Ácido desoxirribonucleico (DNA);• DNA é uma molécula em forma de dupla-hélice;

• DNA = união de vários nucleotídeos;

ESTRUTURA DO DNA

Desoxirribose

ADENINA (A)GUANINA (G)TIMINA (T)CITOSINA (C)

PURINAS

PIRIMIDINAS

ESTRUTURA DO DNA

Adenina

Citosina

Guanina

Timina

PURINAS PIRIMIDINAS

As bases nitrogenadas:

ESTRUTURA DO DNALigação fosfodiéster: ligação entre os

grupos fosfatos.

ESTRUTURA DO DNA

DNA Fita Dupla

ESTRUTURA DO DNACadeias Anti-paralelas:

• Analisando o conteúdo de uma das fitas, é possível conhecer o conteúdo da outra.

Ligação ponte de Hidrogênio (PH)

2 PH

3 PH

ESTRUTURA DO DNA

Dogma da Biologia Molecular

Replicação

REPLICAÇÃO

• As fitas parentais irão servir de molde para fazer duas novas fitas idênticas;

Modelo semiconservativo

Etapas da Replicação: Todas as etapas são executadas por uma proteína.1- Desenrolamento da molécula e separação das fitas = Helicases;2- Ligação na fita simples = proteínas de ligação;3- Síntese de novos nucleotídeos = DNA-polimerases;4- Religação das fitas e giro = topoisomerases.

REPLICAÇÃO

HELICASE

DNA POL Proteína de

Ligação

• Existem 6 bilhões de pares de base em uma célula humana;

• A replicação do DNA é extremamente eficiente tanto em velocidade quanto em precisão: há poucos erros, um a cada 10 bilhões de nucleotídeos.

REPLICAÇÃO

Mutação• A molécula de DNA pode sofrer danos = mutação;• Alterações no DNA;• Podem ocorrer no DNA das células Tipos: Mutações espontâneas: maioria; Mutações induzidas: causadas por agentes

externos ou mutagênicos;- Agentes físicos: radiações;- Agentes químicos: certos fármacos;- Agentes biológicos: vírus (HPV).

- Gaméticas;- Somáticas.

• As mutações podem ser:- Neutras = não afeta as proteínas;- Favoráveis = aumenta chances de sobrevivência,

diversidade na populaçõa;- Desfavorável = dificulta a sobrevivência, erro em

proteína(s). Ex: doenças genéticas.

MUTAÇÃO

Segundo a Agência Internacional de Pesquisas sobre o Câncer, cerca de 80% dos casos de câncer são causados por agentes químicos ou físicos ambientais que alteram a composição das moléculas de DNA.

Reparação do DNA

• A DNA-polimerase faz uma revisão o seu trabalho;• Compara a fita molde com a nova;• Ela corrige = tecla delete e digita a letra correta;• Mas além disso, há a maquinaria de reparação

(segunda revisão) = revisor “externo”.

Responda1- Algumas bactérias respondem ao estresse ambiental com aumento da taxa de ocorrência de mutações durante a divisão celular. Por que ocorre isso? Pode existir alguma vantagem evolutiva nesta habilidade? Explique.

Biologia Molecular - Continuação

Profa. Ana Paula Miranda Guimarães

Instituto Federal da Bahia (IFBA)Campus Camaçari

Biologia Geral

Toda informação do indivíduo está no DNA.

Mas como essa informação determina uma característica de

um organismo?Como essa mensagem é traduzida pela célula em características específicas?

DNA PROTEÍNAS Dois estágios: Transcrição; Tradução.

RNA

PROTEÍNA

RNA

Molécula fita simples; Mais instável; Constituída por nucleotídeos;Há diferenças do DNA.

As RNAs são constituídos por 4 bases distintas.......As proteínas são constituídas por 20 aminoácidos diferentes.....

Como se resolve esse problema de “escala”?

Combinações de + de 1 nucleotídeos: 1 nucleotídeo 41= 4 insuficiente 2 nucleotídeos 42 = 16 insuficiente 3 nucleotídeos 43 = 64 suficienteCada aminoácido codificado por, pelo menos, 3 nucleotídeos

CODON

Códon Início

Códon Parada

Código Genético = Universal e degenerado

VANTAGEM??

Transcrição de RNA Usa uma das fitas de DNA como molde; Transfere a informação para o RNA.

5’ 3’

3’5’5’

3’

Processamento de RNA Estima-se 20 mil a 25 mil genes que codificam

polipeptídios; Corresponde a 5% do genoma;

Responda1- Um professor perguntou a um estudante: “ como se explica o fato de uma célula adiposa de uma pessoa ser tão diferente de uma célula nervosa da mesma pessoa? O estudante respondeu que isso se dá, pelo fato, que em cada célula existir uma coleção diferente de genes. Você concorda? Por quê?

2- A fita de DNA 5’ TTCAGTCGT 3’ corresponde à uma futura proteína. Qual seria o RNA desta para depois traduzir em uma proteína?

Biologia Molecular – Continuação 2

Profa. Ana Paula Miranda Guimarães

Instituto Federal da Bahia (IFBA)Campus Camaçari

Biologia Geral

Tradução de Proteínas

TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS

Replicação

Transcrição

Tradução

Proteína

- Processo para síntese das proteínas da célula;

- Processo que ocorre nos ribossomos no citoplasma.

Transcrição Reversa

TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS

Quem são os Atores do processo?

Local AA liga-se

Braço do Anticodon

RNA mensageiro RNA

Ribossômico

RNA Transportador

TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS

Pareamento oscilante da terceira base do códon

Etapas da síntese de proteínas

1. Ativação do aminoácido2. Iniciação3. Alongamento4. Terminação5. Dobramento/processamento pós-tradução

TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS

TRADUÇÃO DE PROTEÍNAS

E

INICIAÇÃO DA TRADUÇÃO

ALONGAMENTO TRADUÇÃO

TERMINAÇÃO TRADUÇÃO

BIOTECNOLOGIA

BIOTECNOLOGIA

Manipulação de organismos e seus componentes para produzir produtos úteis. Hoje envolve a engenharia genética, sendo manipulação direta dos genes para propósitos práticos.

DNA e Resoluções de empasses

O exame em DNA: determinação de identidade genética;

Ferramenta indispensável em investigação criminal (20 anos);

Determinar paternidade com confiabilidade; Resolver casos criminais envolvendo estupro,

homicídio, rapto, troca ou abandono de crianças; Identificar corpos e restos humanos em desastres ou

campos de batalha.

Acidente Aéreo com avião da TAM - 2007

Ataques às Torres Gêmeas do World Trade Center em NY - 2001

Análise genética identificou a maioria das pessoas através da análise de DNA

IDENTIFICAÇÕES

Sangue; Saliva; Células da pele; Cabelos/Pelos.

TESTE DE PATERNIDADE

Cada indivíduo possui “partes” do DNA específicas e exclusivas

As STRs (short tandem repeats) são repetições de três a sete bases de DNA que se constituem em marcadores muito polimórficos, amplamente distribuídos em todo o genoma.

 DNA fingerprinting

CONFIABILIDADE??

Quanto maior o número de marcadores genéticas examinados maior a probabilidade de que o perfil seja único para um indivíduo.

Para desenvolvimento de plantas que brilham, “construindo” plantas que substituiriam postes de luz ou utilizadas como lanterna;

Em apenas duas semanas, projeto arrecadou US$ 250 mil na internet.

Projeto Polêmico

Cabra transgênica recebe DNA de aranha

Proteína da teia será produzida no leite e processada para fornecer a fibra mais leve e resistente do mundo, no Québec, Canadá;

O material é a mais resistente fibra conhecida; As fibras da teia pode servir a várias aplicações: medicina,

defesa pessoal e à indústria aeroespacial; Por que esteve longe do mercado? é inviável criar aranhas

para produzir a quantidade de fibra necessária; As duas cabras são transgênicas: carregam consigo os genes que codificam a proteína de um tipo de teia de aranha.

Produção de insulina - Diabetes

Em 1922, no Canadá, Dr. Frederick Banting, descobriu como extrair insulina do pâncreas de um cachorro;

Por muitos anos, o hormônio do pâncreas (insulina) que vinham primariamente de currais, tirados de bois e porcos abatidos, que não precisavam mais dos órgãos;

A insulina animal tem salvado milhões de vidas, mas tem um problema: causa reações alérgicas em alguns usuários;

Em 1978, uma empresa principiante de biotecnologia chamada Genentech produziu a primeira insulina, usando bactérias;

O gene para insulina humana foi inserido em um DNA bacterial. O resultado foi a insulina humana, chamada insulina de DNA recombinante, que não causa os problemas da insulina animal.