Revisão sobre ácidos nucleicos, seu e síntese de proteínas. Profa. Leila Larisa Medeiros Marques

Transcrição

1 Revisão sobre ácidos nucleicos, seu e síntese de proteínas Profa. Leila Larisa Medeiros Marques

2 Fluxo da informação genética

3 Estrutura dos ácidos nucléicos

4 Estrutura geral dos nucleotídeos

5 Estrutura geral dos nucleotídeos

6 lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll llllllllllll

7 Nucleotídeos: ligações fosfodiéster

8 Nucleotídeos: pares de base Adenina N HC N C1 Guanina N HC N C1 2.8 Å H H N 3.0 Å C C H N C C N H 2.9 Å O C C N C C N CH 3 O C C C 11.1 Å H N H N N C O H H N H H Timina C1 Citosina N C H H C C 3.0 Å 2.9 Å N C C1 O As pontes de hidrogênio entre as bases permitem uma associação de duas fitas complementares 10.8 Å

9 DNA: Modelo tridimensional 5 3 Sulco menor Sulco maior 5 3

10 DNA supertorcido

11 DNA supertorcido

12 RNA: fita simples 3 Conformação helicoidal à direita Interações de empilhamento de bases Substituição de timina por uracila e a pentose é a ribose 5 RNA

13 RNA transportador:estrutura em folha de trevo Sítio do aminoácido Braço T C Braço D Anticódom

14 Replicação do DNA

15 DNA e genes

16 5 3 Nova Nova Replicação semiconservativa: cada fita preexistente funciona como molde para síntese da fita complementar Replicação: 1 - Separação da 2 fitas 2 - Síntese de uma fita complementar para cada uma, unindo os nucleotídeos complementares (G com C e A com T) Fita parental Fitas filhas Fita parental Modelo de replicação das fitas complementares de DNA

17 Replicação do DNA dupla hélice = zíper que se abre devido à ação da enzima helicase (quebra pontes de H)

18 Replicação do DNA

19 Replicação do DNA Velocidade estimada em humanos: pb/min. Velocidade estimada em bactérias: pb/min.

20 Como as DNA polimerases só sintetizam novas fitas na direção 5-3 e as cadeias do DNA são antiparalelas, a síntese de uma das fitas é descontínua Fita contínua ou líder: direção 5-3 Fita descontínua ou atrasada: muitos fragmentos são sintetizados na direção 5-3 Gera fragmentos de Okasaki

21 Proteínas presentes na forquilha de Replicação de E.coli SSB DnaB (helicase) Primase (DnaG) DNA Polimerase III DNA Polimerase I DNA Ligase DNA girase (topoisomerase) Liga a fita simples de DNA Desenrola o DNA Sintetiza os primers de RNA Sintese da fita nova Preenche as lacunas e excisa os primers Liga os fragmentos Superenrolamento

22 Origem de replicação do DNA

23 Origem de replicação do DNA (eucariontes)

24 Origem de replicação do DNA

25 Transcrição do DNA Processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir da informação contida na seqüência de nucleotídeos de uma molécula de DNA fita dupla.

26 Dogma Central da Biologia Como o DNA se relaciona com as proteínas? É feita uma cópia (negativa) de um trecho de DNA (transcrição) mrna é traduzido em proteínas (tradução)

27 A estrutura de um gene de procarioto São segmentos úteis de DNA (ou RNA em alguns organismos). Toda seqüência de nucleotídeos necessária para a síntese de uma cadeia polipeptídica ou de RNA funcionais.

28 A estrutura de um gene de eucarioto m gene de eucarioto

29 Transcrição do DNA Apenas uma das fitas do DNA é utilizada como molde, portanto, a molécula de RNA sintetizada é complementar à fita de DNA que lhe deu origem e idêntica à outra fita de DNA, sendo as timinas substituídas por uracilas Em 1960, Hurwitz, Stevens e Weiss descobriram, independentemente, uma enzima capaz de sintetizar RNA na presença de DNA fita dupla e dos nucleotídeos A, U, C, G. Esta enzima foi denominada RNA polimerase. Diferentemente da DNA polimerase, a RNA polimerase não necessita de um iniciador (primer) para processar a síntese da nova fita

30 TRANSCRIÇÃO 1.INÍCIO Reconhecimento de seqüências específicas no DNA 2. ALONGAMENTO Incorporação dos ribonucleotídeos 3. TERMINAÇÃO Seqüências no DNA são reconhecidas e a síntese é interrompida

31 Processamento do RNAm

32 Tradução Como as 4 bases nitrogenadas do RNA podem determinar a sequência de mais de 20 tipos de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica?

33 Energia e velocidade da síntese de proteínas A síntese de proteínas pode ser responsável por até 90% da energia química usada por uma célula para todas as reações biossintetizantes. As proteínas são sintetizadas em velocidades extremamente altas. Uma cadeia polipeptídica completa de 100 resíduos é sintetizada numa E. coli, a 37ºC em cerca de 5 s.

34 O código genético O código é "degenerado": três aminoácidos, Arg, Leu, Ser, tem seis códons; outros tem 3 ou 4 códons; apenas Met tem um único códon AUG é também sinal de iniciação Um códon é uma sequência de três nucleotídeos que corresponde a um determinado aminoácido

35 Genes sobrepostos raros. Encontrados em bactérias e bateriófagos O gene B está totalmente contido no A O gene E está totalmente contido no D O final dos genes D e E contém o sinal de iniciação para o gen J! Genes sobrepostos podem ser considerados uma economia necessária em organismos que têm que fazer máximo uso dos seus DNAs pequenos

36 Modelo tridimensional do ribossomo de E. coli, deduzido matematicamente por combinação de imagens bidimensionais ao microscópio eletrônico A subunidade menor (acima) combina-se com a subunidade maior para formar o ribossomo completo (em baixo)

37 Costuma-se dividir a síntese de proteínas em três etapas: iniciação, elongação e terminação

38 Em procariotos o sinal de início é AUG (ou GUG), precedido de várias bases que pareiam com o rrna 16S

39 Pareamento de bases entre a região rica em purinas (azul) e a terminação 3 do rrna 16S (vermelho) O códon AUG define o início da proteína; este é o códon da Met, mas em procariotos o início sempre se dá com um derivado da Met a formil- Met; existe um trna específico para fmet e outro para Met

40 Vários ribossomos podem traduzir simultaneamente uma molécula de mrna Os ribossomos movem-se ao longo de um mrna na direção 5' 3' O conjunto é conhecido como polissomo ou polirribossomo Cada ribossomo funciona independentemente dos demais

41 Tradução

42 Tradução: Proteína Ribossomo Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly aa livre trna 5 3 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A His Molécula de mrna codon Direção do avanço do ribossomo

43 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His 5 3 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

44 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His 5 3 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

45 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His 5 3 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

46 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile 5 3 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

47 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys 5 3 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

48 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys 5 3 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

49 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys 5 3 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

50 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu 5 3 G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A

51 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met 5 3 U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A

52 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn 5 3 G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G

53 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro 5 3 G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C

54 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5 3 U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A

55 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5 3 G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A

56 Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5 STOP 3 C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A

57 Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5 STOP 3 A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A A A A

58 Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5 STOP 3 A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C

59 Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Gln Lys Pro Leu Asn Met 5 3 A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C

60 Propriedades do DNA

61 Elementos genéticos extracromossomais Transposons: também chamados genes saltadores, são pedaços de DNA capazes de se movimentar pelo genoma (plasmídio-plasmídio ou plasmídeo-cromossomo). Não se auto-duplicam. Integrons: segmentos de DNA fita dupla, menores que os transposons, não se auto-duplicam, também são elementos genéticos móveis, e estão relacionados a captura e expressão de genes de resistência a drogas antimicrobianas.

62 Variabilidade Genética em Bactérias As bactérias podem apresentar variações que conduzem à formação de clones com propriedades distintas do clone selvagem original. A variação se dá através de mutação ou recombinação. MUTAÇÃO => alteração na sequência de bases nitrogenadas do DNA, geralmente resultante de deleção, inserção ou substituição de um ou mais nucleotídeos; esta alteração genética pode modificar o produto (proteína). As mutações podem ser neutras, desvantajosas ou benéficas. RECOMBINAÇÃO => processo de variabilidade genética que envolve transferência de material genético entre duas células.

63 DNA: informação genética

64 Referências ALBERTS, B.; BRAY, D.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALSON, J.D. Biologia Molecular da Célula. Porto Alegre: Artes Médicas, De ROBERTIS, E.D.P.; De ROBERTIS Jr.; E.M.F. Bases da Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan p. LEWIN, B. Genes V. Oxford. Nova York:: Oxford. University Press, p. LEHNINGER, A. L.; NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de bioquímica. São Paulo: Sarvier, GARDNER, E.J.; SIMMONS, M.J.; SNUSTAD, D.P. Principles of genetics. 8 a ed. New York: J. Wiley & Sons p.

65 Referências Vídeos: Projeto genoma humano: Empacotamento e replicação do DNA: Replicação: Transcrição do DNA: Tradução: Link com animações, livros online e etc: