Introdução à Bioquímica

Transcrição

1 Introdução à Bioquímica Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos Dra. Fernanda Canduri Laboratório de Sistemas BioMoleculares. Departamento de Física.. UNESP São José do Rio Preto - SP.

2 Genoma! O genoma de um organismo conteúdo específico de DNA pode estar distribuído em diversos cromossomos, cada um contendo uma molécula de DNA separada.! Vários organismos são diplóides dois conjuntos equivalentes de cromossomos! Devido ao seu comprimento, as moléculas de DNA são descritas em termos do número de pares de bases (pb ou kb).

3 Os cromossomos

4 O cariótipo humano

5 Ácidos nucléicos de fita simples! O RNA ocorre principalmente como fita simples, em geral formando estruturas compactas em vez de cadeias frouxas estendidas! Uma fita de RNA é idêntica à fita de DNA, exceto pela presença de grupos 2 -OH e pela substituição da timina por uracila! Pode parear com uma fita complementar de RNA ou DNA! O pareamento das bases é intramolecular, formando estruturas em grampo ou estruturas mais complexas.

6 Os genes são parte dos cromossomos! Foi em 1944 que Avery, Macleod e McCarty mostraram que o DNA, e não as proteínas, era a substância que transformava uma cepa nãopatogênica em patogênica.! A natureza da fita dupla do DNA facilita a replicação.! Quando a célula se divide, cada fita de DNA atua como molde para a síntese da sua fita complementar

7 Replicação do DNA DNA polimerase

8 Os genes direcionam a síntese de proteínas! Dogma central da biologia molecular: O DNA dirige sua própria replicação e transcrição, formando um RNA de seqüência complementar A seqüência de bases no RNA é então traduzida na seqüência correspondente de aminoácidos, formando uma proteína

9 A conversão da informação do DNA em informação proteíca não é direta.

10 A tradução! O RNA que corresponde ao gene que codifica uma proteína é o RNA mensageiro (RNAm)! Este vai até o ribossomo organela composta em grande parte por RNA ribossômico (RNAr)! No ribossomo cada grupo de três nucleotídeos no RNAm pareia com três nucleotídeos complementares em uma pequena molécula de RNA o RNA transportador (RNAt)! Cada molécula de RNAt está ligada a um aminoácido correspondente

11 Tipos de RNA! RNAt, RNAr e RNAm

12 RNAm não é todo transcrito

13 O ribossomo catalisa a união dos aminoácidos pela peptidil transferase

14 DNA e proteínas são polímeros lineares de unidades repetitivas. A informação genética estocada na seqüência de 4 tipos de nucleotídeos da fita de DNA é codificada numa seqüência protéica com 20 possíveis aminoácidos. O mecanismo molecular desta conversão é a tradução, em que uma trinca de nucleotídeos (códon) é traduzido num aminoácido.

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16 O ribossomo consiste de 2/3 de RNA e 1/3 de proteína. A reação química que une os aminoácidos de modo covalente é catalisada pelo RNAr (RNA + peptidil transferase) exemplo de RNA catalítico Lembrar que: As proteínas suplantaram o RNA como catalisadores celulares devido à sua maior versatilidade química

17 O RNA Dupla função: " Transmissão da informação do genoma " Molécula funcional na expressão da informação RNA e DNA: moléculas muito similares Podem ser usadas de maneira idêntica para estocagem de informação RNA e proteína: moléculas muito diferentes O que é preservado não é a capacidade de estocar informações, mas a capacidade de processar informações.

18 Retrovírus " fluxo oposto de informação RNA " DNA A transmissão da informação genética requer a transcrição reversa do RNA para DNA antes da replicação do DNA - predita por Howard Temin Enzima responsável pela reação - Transcriptase reversa (1970) Ex.: vírus da AIDS Estocam a informação genética no RNA genômico ao invés do DNA.

19 Replicação do HIV

20 Sequenciamento de ácidos nucléicos A capacidade de determinar as seqüências de nucleotídeos nos ácidos nucléicos tornou possível deduzir as seqüências de aminoácidos das proteínas por eles codificadas, e até certo ponto, as estruturas e as funções dessas proteínas

21 Sequenciamento de ácidos nucléicos A estratégia global: 1. Clivar o polímero em fragmentos específicos, pequenos o suficiente para serem completamente sequenciados 2. Determinar a seqüência dos resíduos em cada fragmento 3. Determinar a ordem dos fragmentos no polímero original pela repetição das etapas precedentes

22 Sequenciamento pelo método de terminação de cadeia! Utiliza DNA polimerase, dntps e iniciadores, e uma fita simples de DNA como molde! A síntese de DNA termina após bases específicas! método dideoxi (2,3 -dideoxinucleosídeotrifosfato - ddntp) ddntp

23 dntps DNA fita simples 5 CGCGAATTCATGGCAAAGCAGTACGACTGGACTATCCTAGTAACACCTCTAAA 3 5 CGC GAA TTC ATG GCA AAG CAG TAC GAC CCG GAA TTC TCA GAA GAC GCG CTC AAA 3 3 Iniciadores ( primers )

24 Reação em cadeia da polimerase - PCR

25 O aparelho para PCR

26 Eletroforese para sequenciamento

27 Sequenciamento manual

28 Sequenciamento automático É uma variação do método de terminação de cadeia são usados marcadores fluorescentes A base terminal de cada fragmento é identificada pela fluorescência característica Esses detetores fluorescentes são controlados por computador Esse sistema automático pode identificar ~10 mil bases por dia contra ~ 50 mil bases por ano obtidas pelo método manual.

29 Sequenciamento automático

30 Sequenciamento automatizado de DNA