GENÉTICA E BIOTECNOLOGIA

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "GENÉTICA E BIOTECNOLOGIA"

Daniel Cláudio Vidal Caldas
6 Há anos
Visualizações:

1 GENÉTICA E BIOTECNOLOGIA CONTROLO DA REPLICAÇÃO DE PLASMÍDEOS Trabalho elaborado por: Andrêa Gouvêa andrealeitegouvea@yahoo.com Ivânia Pereira Lara Bolito Magali Barbosa Grupo 8

2 biotecnologia A biotecnologia moderna (engenharia genética) envolve a modificação directa do DNA de forma a alterar ou introduzir características ao organismo vivo. conhecimento e isolamento de sequências de DNA correspondem a genes responsáveis em conferir a característica desejada (fenótipo) a aparência física e visual característica de um organismo, sendo o resultado da expressão génica.

3 isolamento dos genes técnica clonagem induzir num organismo vivo a amplificação da sequência de DNA em estudo, em sistemas que permitem uma fácil manipulação do referido fragmento são utilizados plasmídeos vectores de clonagem vírus porquê? outros capacidade de se replicarem autonomamente e em paralelo com o genoma do hospedeiro

4 plasmídeos Moléculas de DNA circulares que podem passar de célula para célula. O organismo escolhido para o estudo de plasmídeos: e. coli ser procarionte (DNA circular) organismo haplóide fig.1 _ transmissão de plasmídeos entre bactérias

5 aplicações dos plasmídeos são usados rotineiramente para multiplicar (fazer muitas cópias de) ou expressar genes específicos a produção de grandes quantidades de proteínas purificação do DNA

6 replicação de plasmídeos (rolling-circle replication) Passos: 1_ Corte numa ligação específica na dupla cadeia circular por uma nuclease. Este corte produz duas extremidades quimicamente distintas: 3 e 5. nuclease degrada o DNA em cadeias simples

3_ À medida que a replicação prossegue a extremidade 3 roda e aumenta o seu

7 2_ O DNA é sintetizado pela adição de desoxinucleótidos na extremidade 3 com a mudança simultânea da extremidade 5. 3_ À medida que a replicação prossegue a extremidade 3 roda e aumenta o seu comprimento. Em simultâneo, uma cadeia complementar de DNA é sintetizada. Esta replicação é comum em etapas tardias de replicação da dupla cadeia.

8 Síntese:

9 controlo da replicação de plasmídeos ara controlar a replicação de plasmídeos estuda-se mas NÃO uma NÃO duas UMA POPULAÇÃO DE BACTÉRIAS!!!!!

10 Considera-se uma população de bactérias que ocupa um volume V. Sendo P uma concentração de plasmídeos uniformemente distribuída nesse volume, logo VP é a massa total de plasmídeos na população Supor que o volume da população cresce a uma taxa α. Assim, V& = αv A massa total de plasmídeo irá mudar a uma taxa α P d dt ( VP) = α P ( VP) então, P& = ( α P α)p

11 A replicação de plasmídeo só será estável se: α P = α

12 deduções matemáticas Reacções químicas de expansão de volume Considerando uma reacção química envolvendo três espécies químicas diferentes A, B e C: A + B k '' C µ k - constante de proporcionalidade da reacção de formação de C µ - constante de proporcionalidade da reacção de degradação de C

13 A expansão do volume é dada por: V& = αv sendo α a taxa de crescimento da população em estudo Designando x, y e z como as respectivas massas de A, B e C, tem-se: z & = k' ' xy µ z a variação da massa de C com o tempo depende de k e µ, multiplicados pelas massas de A e B

14 Uma vez que as concentrações são dadas por x y A =, B =, C = V V z V obtém-se C & V + CV& = k'' AV. BV µ CV

15 Definindo k '' = k V vem: C & + αc = kab µ C Aumentando o volume, diminui a constante k, modificando-se assim as constantes das reacções, obtém-se: A + B k C µ +α

16 Aproximação de Michaelis-Menton A degradação de um composto C implica a acção de uma enzima, formando-se um complexo intermédio C, que se decompõe na enzima original e num novo produto X. C + Ec C Ec + X Matematicamente: C& = k1cec k 2C k 3C, E& c = k1cec + k 2C + k 3C, C& = k CE + k C. 1 c 2

17 Como a soma das duas primeiras equações referidas anteriormente é nula e a massa da enzima é conservada durante a reacção, vem que: E c + C = E c (0) (a concentração inicial de C é nula) Então, C& = K V c C C + C definindo V k C C = = k 3 ( k E 2 C + k 1 (0) k 3 ) A este processo dá-se o nome de aproximação de Michaelis Menton.

18 reacções do controlo de replicação de plasmídeos reacções de replicação 1_ Os plasmídeos são copiados a uma velocidade γ 1 para um segmento de rrna M 1 P γ P + M ' 2_ M passa a forma estável a uma velocidade γ 2 γ M ' 2 M

19 3_ M serve de padrão à síntese da proteína Q, à velocidade δ: M δ M + Q 4_ Esta proteína regula a produção do plasmídeo P, por feedback, à velocidade a: Q + P a 2P

20 reacções de inibição 1_ Um segmento de P é copiado para uma molécula de controlo C à velocidade β P β P + C 2_ A molécula C pode interagir com M de modo a inactivá-lo à velocidade b: C + M ' b X onde X é um composto genérico inactivo (irrelevante para este estudo)

21 reacções de degradação 1_ Seguindo a reacção de Michaelis-Menton aplicada à reacção de plasmídeo obtém-se: C KC C + E C σ E + c C X 2_ De modo semelhante, há uma enzima que degrada M: M + E M K F σ M M E + M X

22 Combinando todas as equações e reacções: P & = ( aq α) P Sendo assim aq=α P C& = βp ( bm ' + α + M& ' 2 K VC ) C + C = γ 1P ( bc + γ + α) M Q & = σ M ( ap + α) Q C ' M& = M 'γ 2 α + K V M M + M M

23 Resumindo As variáveis de estado são: P - concentração de plasmídeos controlada por Q a uma taxa α C - concentração de um composto químico que reage com a enzima para que ocorra a reacção a maior velocidade M - concentração do segmento de rrna não estável Q - concentração da proteína que é sintetizada a uma taxa σ muito pequena M - concentração de um segmento de RNA estável

24 simulação computacional simulink

25 análise de gráficos Situação de equilíbrio obtido através do simulink

26 Fazendo um plot(tout,simout1) em matlab Variação da concentração de P ao longo da reacção:

27 Variação da concentração de C ao longo da reacção

28 Variação da concentração de M ao longo da reacção

29 Variação da concentração de Q ao longo da reacção

30 Variação da concentração de M ao longo da reacção

31 Situação de caos obtido através do simulink

32 conclusões Só a situação de equilíbrio permite a replicação de plasmídeos. Controlo de α P para que dp/dt=0 P é constante

33 FIM

Documentos relacionados

Controlo da Replicação de Plasmídeos

Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra Engenharia Biomédica Controlo da Replicação de Plasmídeos Trabalho elaborado por: Andrêa Gouvêa Ivânia Pereira Lara Bolito agali Barbosa Objectivos: