BIOLOGIA MOLECULAR Ácidos Nucléicos e Síntese de Proteínas.
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BIOLOGIA MOLECULAR
Ácidos Nucléicos e Síntese de Proteínas
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Nucleotídeos
São moléculas formadas pela união de um açúcar ou pentose, uma base nitrogenada e um grupo fosfato.
Os Ácidos Nucléicos (DNA e RNA) são formados por várias cadeias de nucleotídeos (polinucleotídeos).
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Pentoses ou AçúcaresMonossacarídeos
Hidroxila- a mais
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Bases Nitrogenadas
GuaninaAdeninaPurinas
Citosina Timina Uracila
Pirimidinas
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DNA: Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) Timina (T)
RNA: Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) Uracila (U)
Bases Nitrogenadas do DNA e RNA
DNA RNA
Bases púricas
Adenina- A
Guanina-G
Adenina-A
Guanina-G
Bases pirimídicas
Citosina- C
Timina - T
Citosina- C
Uracila - U
Pentose Desoxirribose Ribose
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Ligações entre Nucleotídeos
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DNA
Durante a evolução da célula formou-se uma molécula, que hoje sabemos ser o ácido desoxirribonucléico (DNA ou ADN): molécula longa, formada pela junção de um grande número de nucleotídeos, e que contém a informação genética codificada. O DNA constitui uma espécie de código que determina o que uma célula tem. Além disso, o DNA é capaz de produzir uma cópia dele mesmo.
Antes de entrarmos no estudo do DNA propriamente dito, faz-se necessária a compreensão de alguns conceitos sobre relação entre cromossomos e DNA. Os cromossomos contêm os genes que por sua vez são formados por DNA (ácido desoxirribonucléico). Estes genes permitem a transmissão das informações genéticas de geração a geração.
O material responsável pelo comando e coordenação de toda a atividade celular e pelas divisões celulares e transmissões das características hereditárias está representado nas células pelos cromossomos.
Nas células procarióticas, o cromossomo é uma única molécula de um ácido nucléico, denominado ácido desoxirribonucléico, o DNA.
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DNA ou ADNO Ácido Desoxirribonucléico é um polinucleotídeo formado por duas “fitas” ou hélices ligadas entre si por pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas.
O pareamento das bases sempre segue a mesma ordem: Adenina com Timina e Guanina com Citosina.
Este modelo da “dupla hélice enrolada” foi estabelecido em 1953 por James Watson e Francis Crick.
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A Estrutura do DNA O DNA é constituído por um
esqueleto açúcar-fosfato contendo desoxirribose que forma o “corrimão da escada” e as bases nitrogenadas que formam os “degraus da escada”;
Entre a base A e a base T existem duas pontes de hidrogênio e entre a base G e base C são três as pontes de hidrogênio.
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princípios básicos de biologia molecular
A estabilidade da dupla fita: as pontes de hidrogênio
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
PP
-
-
-
--
-
--
-
-
-
--
-
--
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Código genético
DNA:
1. Molécula dupla.
2. Helicoidal.
3. Pode duplicar.
4. Local onde temos as informações genéticas
Suas bases nitrogenadas são:
ADENINA
GUANINA CITOSINA
TIMINASE LIGA A:
SE LIGA A:
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OBSERVE A COMPLEMENTAÇÃO DE BASES DO DNA
ADENINA
TIMINA
Se liga a Timina por duas pontes de
hidrogênio.
A = T
GUANINA
CITOSINA
Se liga a citosina por três pontes de
hidrogênio.
G C
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Observe a complementação de uma fita de DNA.
A T A C A T G G G C T A G A A
TT T T T TGG C C CC AAA
Sempre com a adenina se ligando a timina através de duas pontes de hidrogênio e a
guanina se ligando a citosina por três pontes de hidrogênio.
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1. A molécula consiste de dois filamentos com bases transversais. Os filamentos se torcem um sobre o outro na forma de uma dupla hélice, de tal maneira que se assemelham a uma escada retorcida.2. As pontes verticais da escada de DNA consistem de grupos fosfatos alternados com porções de desoxirribose dos nucleotídeos.3. Os degraus da escada contêm bases nitrogenadas pareadas. A adenina sempre pareia com a timina e a citosina sempre pareia com a guanina. Cerca de 1.000 degraus de DNA compreendem um gene, uma porção de um filamento de DNA que compõe o material hereditário das células.Os seres humanos possuem aproximadamente 100.000 genes funcionais que controlam a produção das proteínas corporais. Os genes determinam quais características herdamos, e controlam todas as atividades celulares durante ao longo da vida.
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Funções que conferem aos A.N o papel de principais responsáveis pela vida e pelo tipo de atividade de cada célula. Ex: Como a célula realiza suas funções? - através de reações químicas. Quem catalisa essas reações? As enzimas. Quimicamente o que são enzimas? - Proteínas. Quem comanda a síntese das proteínas?- Os A.N. Logo, sem A.N as células não receberiam de suas antecessoras as informações genéticas para orientarem a síntese das enzimas certas capazes de catalisarem as reações responsáveis pelo tipo de atividades a ser desenvolvida por cada tipo de célula.
Importância
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A Importância do DNA O DNA é chamado de “molécula da vida”
pois contém o código pra construção das proteínas em todos os seres vivos;
Nos procariontes encontra-se uma molécula de DNA circular (cromossomo bacteriano) e outras moléculas circulares chamadas plasmídeos;
Nos eucariontes, o DNA é encontrado no núcleo celular formando os cromossomos e também nas mitocôndrias e nos cloroplastos;
Chamamos de Gene a um segmento de DNA que contém informações para a síntese de uma ou mais proteínas.
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Cromossomos
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Cromossomos
Contêm os genes que por sua vez são formados por DNA.
È o material responsável pelo comando e coordenação de toda a atividade celular e pelas divisões celulares e transmissões das características hereditárias.
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A Replicação do DNA O DNA é capaz de se autoduplicar
para conservar a informação genética.
Por ação de uma enzima chamada DNA-polimerase a molécula se abre e novos nucleotídeos são acrescidos, sempre seguindo a ordem A-T e G-C.
Ao final se tem duas “moléculas-filhas” que conservam a metade da “molécula-mãe”.
A duplicação é, portanto, semiconservativa.
Por convenção, a extremidade que tem o fosfato é chamada 5’ e a que tem o açucar é chamada 3’.
O sentido de leitura e síntese é sempre 5’ 3’.
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Replicação (ou duplicação) do DNAProcesso complexo que requer pelo menos 15 proteínas
As duas cadeias vão se separando à medida que progride a duplicação em ambas,
através da associação à cadeia original de nucleotídeos de bases complementares (DNA matriz)
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Uma molécula de DNA difere de outra pela sequência de seus nucleotídeos. A quantidade de A éSempre igual a T (A=T), o mesmo acontecendo com a quantidade de C=G (C=G)Se A+T+C+G= 100% dos nucleotídeos de uma molécula de DNA.Ex: A=20%Se A=T, então T=20% e A+T=40%.Se A+T+C+G=100%:40+C+G=100C+G=100-40C+G=60%Se C=G, então C=30% e G30%.
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DUPLICAÇÃO DO DNA __ A formação de novas moléculas de DNA ocorre através de um processo chamado duplicação do DNA. O nome duplicação é dado porque uma molécula mãe de DNA forma 2 outras moléculas iguais. Cada DNA novo possui um lado da molécula mãe, por isso é dito semiconservativa. A molécula da DNA vai-se abrindo ao meio, por ação de uma enzima chamada DNA - polimerase. Essa enzima quebra as ligações de pontes de hidrogênio existentes entre as 2 bases das cadeias complementares de nucleotídeos. Ao mesmo tempo em que DNA polimerase vai abrindo a molécula, a outra enzima, chamada DNA - ligase, vai ligando um novo grupo de nucleotídeos, que se pareiam com os nucleotídeos da molécula mãe.
EX: - A = T - fita - A - - T - A - T - A- T- - C = G - molde - C - - G - C - G C- G- - T = A - - T - - A - T - A T - A-
DNA polimerase fitas em DNA ligase DNA filho formação
DNA polimerase
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Código genético
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DNA na minha comida???
CURIOSIDADE:
Cada célula contém cerca de 3 metros de DNA.
Refeição = 55.000.000 células ou Cerca de 150.000 km de DNA.
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O RNA ou ARN
O açúcar é uma Ribose;
É formado, geralmente, por uma fita simples que pode enrolar-se;
Não existe a base pirimídica Timina e no seu lugar se encontra a base Uracila.
Os pareamentos seguem a ordem A-U e G-C).
O Ácido Ribonucléico é um polinucleotídeo que difere do DNA em três aspectos básicos:
A-UU-AG-CC-G
A-TT-AG-CC-G
DNA
RNA
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RNA - É o ácido ribonucléico; possui a função de síntese protéica. O RNA é encontrado no núcleo principalmente no nucléolo, e no citoplasma (ribossomos). Composição química - é formada por ácido fosfórico, pentose (ribose) e pelas bases nitrogenadas ( A, G, C e uracila (U )).A molécula de DNA é responsável pela formação do RNA.O RNA
apresenta-se constituído por um único filamento de nucleotídeo, cuja seqüência de bases é determinada a partir de um molde de DNA. Tipos de RNAs:1-RNA mensageiro (RNAm) - É formando no núcleo tendo como molde uma das fitas de uma molécula de DNA. A produção de um RNAm, cujas bases são complementares as bases de uma das hélices de uma molécula de DNA, recebe o nome de transcrição. Este fenômeno pode ser definido de forma mais simples como sendo a passagem das bases de uma linguagem do DNA para a linguagem de RNAm. EX:
T - A - C - T - G - A - DNA 3 bases correspondem a um aa, e um ! ! ! ! ! ! conjunto de bases uma proteína.A - U - GA - U - G - A - C - U RNAmCódon início códon proteínaaa A aa B
RNAm é formado por um filamento simples que contém várias seqüências de 3 bases. Cada conjunto de 3 bases é chamado códon e codifica apenas um determinado aa.É a molécula de RNAm que leva a mensagem até o ribossoma, determinando qual o tipo de proteína a ser formada.O RNAm possui sempre o mesmo códon de iniciação: AUG (metionina) ; terminação:UAG, UAA ou UGA.
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Síntese Protéica
A enzima RNA-polimerase abre a dupla hélice do DNA e inicia a produção de uma molécula de RNAm, no sentido 5’ 3’.
Os nucleotídeos são ligados respeitando a ordem A-U, G-C.
Ao final da transcrição a RNA-polimerase se desliga do DNA, a molécula de RNAm está formada e segue para o citoplasma onde será traduzida.
A TranscriçãoA Transcrição
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Observe a complementação de uma fita de DNA para RNA
A T A C A T G G G C T A G A A
UU U U U UGG C C CC AAA
Sempre com a adenina se ligando a uracila e a guanina se ligando a citosina.
DNA
RNA
RNAm
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2-RNA transportador (RNAt) - é produzido nos cromossomos a partir de DNA especiais. É uma molécula cadeia curta, (é o menor RNA) que transporta os aa que estão dispersos no citoplasma até os ribossomos. O RNAt tem formato de “folhas de trevo” e contém outros tipos de bases, além das comumente encontradas nos outros RNAs. Cada RNAt é capaz de reconhecer um determinado aa determinado códon, no RNAm. Todo RNAt tem um filamento livre de sua molécula composta pela seguinte seqüência de bases: ACC. É nesse local que ocorre a associação com o aa. Em cada região da molécula existe uma seqüência de 3 bases denominadas anticódon, que reconhece a posição do aa no RNAm.
3-RNA ribossômico (RNAr) é o RNA que ocorre em maior quantidade nas células. Esse RNA é encontrado no nucléolo, onde é produzido, e no citoplasma, associado às proteínas, formando os ribossomos.
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Tipos de RNA RNAm O RNA mensageiro é formado no núcleo
e contém a “mensagem” - o código transcrito a partir do DNA - para a síntese das proteínas. Cada conjunto de três nucleotídeos no RNAm é chamado de CÓDON.
RNAt O RNA transportador está presente no citoplasma e é responsável pelo transporte dos aminoácidos até os ribossomos para a síntese protéica. No RNAt existe uma seqüência de nucleotídeos correspondente ao códon chamada de ANTI-CÓDON.
RNAr O RNA ribossômico ou ribossomal faz parte da estrutura dos ribossomos e participa do processo de tradução dos códons para construção das proteínas.
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Tipos RNAs (2/2)
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RNA TRANSPORTADORRNA TRANSPORTADOR
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS:
A síntese começa quando ocorre a transcrição das bases de DNA para RNA. Essa transcrição é o código genético. O RNAm formado no núcleo passa para o citoplasma, deslocando-se para os ribossomos. Os RNAt que estão no citoplasma, através de suas moléculas, unem-se ao aa livre levando até o ribossomo. Lá o anticódon do RNAt reconhece no códon do RNAm o aa, que será codificado. Assim, ocorrendo sucessivamente, até dar origem a uma proteína.
Núcleo
DNA RNAm RNAm Transcrição Proteínas Tradução
NúcleoDNA-RNAm
A síntese completa de uma proteína leva de 20 a 60 seg, e o mesmoRNAm pode ser traduzido por vários ribossomos, que mantêm uma Distância entre si de aproximadamente 80 nucleotídeos.
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O papel do RNA mensageiro
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Os Íntrons e os Éxons
Nos eucariontes, o RNA transcrito pelo gene é normalmente chamado de pré-RNA, no sentido de que ele ainda não está pronto para ser traduzido, produzindo proteínas. O pré-RNA seria, assim uma versão ainda não acabada do RNAm, que precisa ser primeiro processado no núcleo para, em seguida, migrar ao citoplasma.
A
Éxon Íntron Éxon ÉxonÍntron Íntron
Os Íntrons são retirados e os éxons são soldados um ao outro
(ver síntese protéica
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Síntese Protéica
O RNAm transcrito no núcleo chega ao citoplasma e se liga a um ou mais ribossomos.
O ribossomo “lê” o primeiro códon e um RNAt com o anticódon correspondente transporta um aminoácido e se liga ao códon.
O ribossomo se desloca, no sentido 5’3’ e lê o próximo códon.
Os aminoácidos são unidos por ligações peptídicas.
Ao final da tradução o polipeptídeo se desliga e se constituí na proteína.
A TraduçãoA Tradução
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O ribossomo acomoda dois tRNAs carregados
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4. Terminação4. Terminação
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Dogma Central da Biologia Molecular
Foi estabelecido em 1956 por Francis Crick. Postulava que o sentido da construção das moléculas é
sempre de DNA à Proteína – fluxo unidirecional da informação.
O DNA é o “molde” para formar DNA (replicação) e RNA (transcrição). Este por sua vez é o “molde” para formação das proteínas (tradução).
Hoje se sabe que, em alguns vírus, o RNA pode replicar-se e, em outros, o RNA pode produzir DNA (transcrição reversa) utilizando o maquinário genético da célula-hospedeira.
Porém, não é possível se sintetizar ácidos nucléicos a partir de proteínas.
Os novos conhecimentos permitiram que se ampliasse o dogma central sem contudo perder a unidirecionalidade, ou seja, de ácido nucléico à proteína.
Projeto Proteômico.
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Diferenças entre RNA e DNA
O RNA é uma molécula intermediária na síntese de proteínas, ela faz a intermediação entre o DNA e as proteínas.
Ele é formado por uma cadeia de ribonucleotídeos, que, por sua vez, são formados por um grupo fosfato, um açucar (ribose), e uma base nitrogenada (veja abaixo).
As principais diferenças entre o RNA e o DNA são sutis, mas fazem com que o último seja mais estável do que o primeiro. O RNA é formado por uma fita simples, o açúcar de seu esqueleto é a ribose e uma de suas bases pirimídicas (de anel simples) é diferente da do DNA (uracila ao invés de timina), além disso o açucar do RNA é a ribose invés da desoxirribose do DNA.
DNA
RNA
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Os processos de síntese de proteínas na célula são controlados pelo metabolismo de controle.As duas principais personagens do metabolismo de controle são as moléculas de DNA e RNA. O DNA (ácido desoxirribonucléico) é o patrimônio genético, que contém as instruções para a síntese de todas as proteínas que a célula é capaz de realizar. O RNA atua como mensageiro (RNA mensageiro) entre o DNA e o ribossomo, local de síntese de proteínas.
DNA (ácido desoxirribonucléico) RNA (ácido ribonucléico)
Se localiza somente no núcleo Se localiza no núcleo e no citoplasma
Apresenta forma de dupla hélice com duas fitas
Apresenta apenas uma fita
É formado com a pentose (açúcar) desoxirribose
É formado com a pentose ribose
Bases nitrogenadas participantes: A, T, C, G
Bases nitrogenadas participantes: A, U, C, G
DNA e RNA
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Código Genético
Códão que dá origem à síntese dequalquer proteína
Código Genético – correspondência entre cada tripleto (códão) de RNA e cada um dos 20 aminoácidos habituais das proteínas (desde 1964)No código genético há 64 trincas possíveis, apenas 61 delas correspondem a aminoácidos. As tres trincas restantes são usadas como pontuação; elas dizem à célula o ponto em que termina a codificação de cada proteína.
Genoma Conjunto de moléculas de DNA
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Oração do DNA Creio no DNA todo poderosocriador de todos os seres vivos,creio no RNA,seu único filho,que foi concebido por ordem a graça do DNA polimerase.Nasceu como transcrito primáriopadeceu sobre o poder das nucleases, metilases e poliadenilases.Foi processa, modificado e transportado.Desceu do citoplasma e em poucos segundos foi traduzido à proteína.Subiu pelo retículo endoplasmático e o complexo de Golgi E está ancorado à direita de uma proteína GNa membrana plasmáticaDe onde há de vir a controlar a transdução de sinaisEm células normais e apoptóticasCreio na Biologia MolecularNa terapia gênica e na biotecnologiaNo seqüenciamento do genoma humanoNa correção de mutaçõesNa clonagem da DollyNa vida eterna.Amém