Professor: Christian ReisDisciplina: Genética Humana
ESTRUTURA E REPLICAÇÃO DO DNA
ORGANISMO
CÉLULA
NÚCLEO
CROMOSSOMOS
DNADNA
mRNAmRNA
ProteínaProteína
A Biologia Molecular é o estudo da Biologia em nível molecular, com especial foco no estudo da estrutura e função do material genético e seus produtos de expressão, as proteínas. É um campo de estudo que abrange outras áreas da Biologia e da Química, em especial Genética e Bioquímica.
Da célula ao DNA
COMPACTAÇÃO DO DNA
COMPACTAÇÃO DO DNA - NUCLEOSSOMO
Cromatina – DNA+Proteínas básicas (Histonas)Nucleossomo – Octâmero de Histonas (2H2A+2H2B+H3+H4) + DNA ~ 140pbSolenóide – 6 nucleossomos
COMPACTAÇÃO DO DNA - NUCLEOSSOMO
DNA/GENE
DNA------- mRNA------ proteína Transcrição Tradução
– Seqüência de DNA que contém a informação para síntese de cadeias polipeptídicas.– Contém toda a informação genética de um organismo.
Replicação
ÁCIDOS NUCLÉICOS
DNA & RNA
DNA/ADN= ácido desoxirribonucléico
RNA/ARN= ácido ribonucléico
Nucleotídeos - unidades básicas dos ácidos nucléicos
– Uma base nitrogenada – Uma pentose – Um grupo fosfato
NUCLEOTÍDEOS E PENTOSES
BASES NITROGENADAS
Podem ser divididas em dois grupos :
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS
As moléculas de DNA e RNA são compostas por quatro diferentes nucleotídeos:
• Adenina, Guanina e Citosina – comum para DNA e RNA
• Timina – encontrada somente no DNA
• Uracila – encontrada somente no RNA
OS NUCLEOTÍDEOS SÃO LIGADOS ATRAVÉS DO C5 E C3 DAS PENTOSES
PAREAMENTO DE BASES VIA PONTES DE HIDROGÊNIO
Relação de Chargaff:
nº adenina = nº timina nº guanina = nº citosinaA+G=T+C
Pareamento de bases:
A pareia com T(2 pontes de H)C pareia com G(3 pontes H)
AS FITAS DO DNA TÊM DIREÇÕES OPOSTAS
PORQUE O DNA É A MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE?
C
T
G
A
C
T
G
A
C
T
G
A
C
A
G
C
T
G
A
C
T
G
a) Armazena e codifica grande quantidade de informação (4n / 4 - bases AGCT e n- número de bases da molécula).
b) Autoduplicação.
c) Apresenta mecanismo de defesa contra a perda de informação genética (informação nas duas cadeias).
d) A complementaridade das bases do DNA permite que as cadeias se identifiquem e se reúnam numa mistura complexa de moléculas – hibridização.
A DUPLA HÉLICEWATSON E CRICK 1953
DUPLA HÉLICE DE DNA
FORMAS DO DNA
•The Meselson-Stahl experiment
REPLICAÇÃO DO DNA – SEMICONSERVATIVA
Fase S Interfáse- 8 horas para replicar 6x109 pares de base.
Interfase
Mitose
G22G1
S
QUAIS SÃO OS COMPONENTES ENVOLVIDOS NA REPLICAÇÃO DNA?
HELICASES – separa as duas fitas da molécula.
PRIMASE – sintetiza pequenas moléculas de RNA utilizadas como iniciadores durante o processo de replicação do DNA.
DNA POLIMERASE – catalisam a adição de um nucleotídeo no radical hidroxil da extremidade 3’ da cadeia que está se formando. Desta forma, as fitas só podem crescer no sentido 5’ 3’. Revisão contra mutações – Atividade exonucleásica 3’ 5’.
DNA POL I, II, e III. DNAP III- REPLICAÇÃO. DNAP I-REMOÇÃO PRIMER.
SSB (“single-strand-binding”) – ligam-se a cada uma das fitas impedindo o reanelamento das mesmas.
TOPOISOMERASES – Responsáveis por aliviar a torção na parte da fita que não está sendo replicada.
LIGASE - completa a ligação fosfodiester após retirada fragmentos de Okazaki.
FORQUILHA DE REPLICAÇÃO
FORQUILHA DE REPLICAÇÃO
PROCESSO DE REPLICAÇÃO
FITA CONTÍNUA (FITA LEADING) – sintetizada continuadamente a partir de um iniciador na fita molde 3’ 5’
FITA DESCONTÍNUA (FITA LAGGING) – sintetizada descontinuadamente a partir de múltiplos iniciadores
• Sítios descobertos no molde da fita descontínua são copiados em pequenos iniciadores de RNA pela primase.
• Cada iniciador é alongado pela DNA polimerase resultando na formação dos FRAGMENTOS DE OKAZAKI.
•DNA polimerase remove o primer do RNA do fragmento adjacente e preenche os “gaps” entre os fragmentos que, então, são unidos pela DNA ligase.
AS “BOLHAS DE REPLICAÇÃO”
• Ori ou O - Origem de replicação
• Nos eucariontes, a replicação requer “múltiplas origens”, devido ao tamanho de seu genoma. A replicação é bidirecional e, em ambas as fitas, simultânea.
• Este processo gera “bolhas de replicação”.
• Replicação de 6x109 pares de base em 8h.
O PROBLEMA DA REPLICAÇÃO DOS TELÔMEROS
A SOLUÇÃO PARA REPLICAÇÃO DOS TELÔMEROS
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO ESTRUTURA E REPLICAÇÃO DO DNA
Nome:
Turma:
Data:
1) Quais os componentes de um nucleotídeo?
2) Quais as diferenças entre a molécula do DNA e RNA?
3) O que significa uma cadeia de ácido núcleico ter uma orientação direção 5’-3’?
4) Por que num organismo a soma de A+C=T+G?
5) Quais são as vantagens da estrutura do DNA que possibilitam o mesmo ser o “guardião” da informação genética de um organismo?
6) Por que a replicação é semiconservativa?
7) Quais as principais enzimas envolvidas no processo de replicação e quais suas funções?
8) O que são os fragmentos de Okazaki?
9) Como acontece a replicação dos telômeros?