Histórico da Biologia Molecular

Transcrição

1 FUNDAÇÃO CARMELITANA MÁRIO PALMÉRIO FACIHUS - FACULDADE DE CIÊNCIAS HUMANAS E SOCIAIS Histórico da Biologia Molecular Prof. Me. Cássio Resende de Morais

2 Introdução O que é Biologia Molecular? Estuda os padrões moleculares baseados em aprofundamento genético e bioquímico; DNA RNA PROTEÍNAS ESTRUTURA FUNÇÃO INTERAÇÃO EXPRESSÃO

3 Introdução Genética + Bioquímica; Genética; - Transmissão dos caracteres; - Regulação da expressão gênica; Bioquímica; - Metabolismo e homeostase; Funcionamento da vida em nível molecular.

4 Genética Proteínas DNA

5 Genética

6 Herança por mistura - Da Grécia até Darwin; Transmissão das características adquiridas - Lamarck

7 Herança particulada - Monge Gregor Mendel; - Contemporâneo de Darwin (obs. Nunca mantiveram contato); - Publicou experimentos sobre a hibridização de Plantas 1865 (apenas 3 citações em 35 anos); - Morreu sem reconhecimento na comunidade científica.

8 Descoberta de Mendel - Segregação dos fatores hereditários (alelos); - 1ª e 2ª Lei de Mendel.

9 Primeira Lei de Mendel: Na formação de gametas os fatores segregam. Proporção: 3:1

10 Primeira Lei de Mendel: Na formação de gametas os fatores segregam independentemente. Proporção: 9:3:3:1

11 Descoberta de Mendel - Lei de Mendel é aplicado aos animais.

12 Re-descoberta de Mendel : Carl Correns e Hugo de Vries; - Carl Correns: Publicou um trabalho citando Mendel e Darwin; - Hugo de Vries: Publicou um trabalho sobre hibridização de plantas sem citar Mendel.

13 - 1902: Walter Sutton: Cromossomos eram responsáveis pela base física da herança Mendeliana; - Células germinativas de gafanhotos. - Cromossomos segregam na meiose.

14 - Thomas Hunt Morgan; - Teoria cromossômica da herança; - Fatores estão nos cromossomos; - Drosophila melanogaster.

15 - Garrot (1902); - Alcaptonúria: Incapacidade de degradar a alcaptona - Urina escura; - Erros no metabolismo segue leis mendelianas.

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17 - 1941; - Isolamento de mutantes para cor do olho em Drosophila e auxotrofia em Neurospora; - Genética fisiológica; - Estudar as bases fisiológicas e bioquímicas das características herdáveis. - George W Beadle e Edward L Tatum: Um gene uma enzima.

18 Mas de que é feito o gene? : Proteínas; - Polímeros complexos com função catalítica; - Maquina molecular; Poderiam ser os ácidos nucleicos? - Não, muito simples e menos abundante; - Poucos trabalhavam com ácidos nucleicos.

19 Experimento de Frederick Griffiths (1928);

20 Experimento de Frederick Griffiths (1928); Conclusão: Bactérias não virulentas eram transformadas em bactérias virulentas. Qual o princípio transformante? - Proteínas? - DNA? - RNA? -...?

21 - 1944: Principio transformante era o DNA; - Ceticismo: Alfred Mirsky: DNA poderia estar contaminado com proteínas; - Poucos biólogos acreditava que a genética poderia ser aplicada a bactérias (Ausência de cromossomos e reprodução assexuada).

22 Lederberg e Tatum: Artigo Conjugação bacteriana (1946).

23 Hershey e Chase: Confirmação que o DNA era o principio transformante e responsável pelo mecanismo da hereditariedade.

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25 Conclusão A herança biológica está contida em pares de fatores; Fatores estão contidos nos cromossomos e são feitos de DNA; Hereditariedade: Transmissão de moléculas (Fatores).

26 Proteínas

27 1835: Berzelius: Conceito de catálise; 1885: Fermentação do açúcar por levedos: Produção do álcool; Vitalismo: O mágico élan vital; Louis Pasteur 1896: Edward Buchner: Fermentação do açúcar em estrado de levedo sem vida; Biocatalisadores.

28 Emil Fischer: Quebra da sacarose; Produção de análogos da sacarose: Finalidade testar a enzima; Modelo chave-e-fechadura.

29 Enzimas são proteínas? Químico orgânico Alemão : Ganhador do Prêmio Nobel (Estrutura da Clorofila); Separou enzima de um preparado biológico não encontrou proteína. James Batcheller Sumner (1926) EUA: Cristalizou a Urease: Enzimas são proteínas. Willstatter criticou os resultados...

30 Kunitz e Northrop: Eletroforese e centrifugação: Enzimas estão na fase proteica. Do que era constituída as proteínas?

31 1902: Emil Fischer e Hofmeister: Proteínas são formadas por aminoácidos, que em cadeia formam polipeptídeos.

32 1952: Frederick Sanguer: Primeira estrutura primária de uma proteína: Insulina (51 aminoácidos); Antes da bioinformática: Não era possível prever a função da proteína ao analisar a sequência dos aminoácidos.

33 Conclusão: As enzimas realizam reações catalíticas; Enzimas funcionam In vivo ou fora do organismo; As enzimas são proteínas formadas por polímeros de aminoácidos; A reação catalítica e movida devida as ligações covalentes entre o sítio ativo e o substrato (modelo chave-fechadura).

34 DNA

35 1869: Johannes Miescher- Isolamento de compostos ricos em fosfatos de amostras de pus de bandagens médicas. Chamou o composto de nucleína.

36 1901: Kossel A, T, C, G - DNA 1893: Phoebus Aaron T Levene: Estudou os componentes químicos dos ácidos nucleicos no Instituto Rockfeller; Ribose (1909) e desoxirribose (1929); Sugeriu a estrutura dos nucleotídeos, como fosfato açúcar base; Teoria do tetranucleotídeos.

37 Phoebus: Molécula muito simples para carregar informação. - Ninguém questiona. - Gene contido nas proteínas.

38 1944: Avery, MacLeod e McCarty: Reinterpretam o trabalho de Frederick Griffths: DNA é o princípio transformante. Edwin Chargaff: Lê o trabalho e resolve trabalhar com DNA.

39 ~1950: Regras de Chargaff: 1ª Regra: A+G = T+C; DNA humano: A: 30,9%; T: 29,4%; G: 19,9% e C: 19,8%. 2ª Regra: Quantidade de A, T, C e G varia de espécie para espécie. DIVERSIDADE MOLECULAR: DNA candidato a carregar a informação genética.

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41 Linus Carl Pauling: Ganhador de 2 prêmios Nobel; - Química: Hibridização de orbitais eletrônicas; - Paz: 1962, contra testes nucleares; 1953, Nature: Publicação da estrutura do DNA em hélice tripla; Culpou as imagens.

42 Rosalind Franklin: Biofísica Inglesa; Difração de Raio X;

43 Watson e Crick: Modelo da dupla hélice. 3 peças de um quebra-cabeça. James Watson (Geneticista microbiano americano). Francis Crick (Físico Inglês).

44 Primeira peça do quebra - cabeças

45 DNA: Estrutura e Replicação Histórico da Biologia Molecular Segunda peça do quebra - cabeças Terceira peça do quebra - cabeças As regras de Chargaff da composição de bases Erwin Chargaff: Regras sobre a quantidade de nucleotídeos no DNA. 1- pirimidínicos (T+C) = Purínicos (A+G); 2- T = A; C = G Análise de difração de raios X do DNA Rosalind Franklin (Maurice Wilkins); Dispersão de raios X nas fibras do DNA é observada pela captação dos raios em um filme fotográfico (Produção de pontos); Relação do posicionamento dos átomos;

46 DNA: Estrutura e Replicação

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49 - O modelo consiste em duas cadeias de DNA helicoidais enroladas em torno do mesmo eixo para formar uma dupla- hélice orientada para direita.

50 Conclusão: Estrutura do DNA pode responder o principio da hereditariedade; Dogma central: DNA RNA PROTEÍNA; Variabilidade genética.

51 Genética Proteína DNA

52 Biologia molecular atual: - Organismos geneticamente modificados; - Testes de paternidade; - Produção de proteínas heterólogas; - Terapia gênica; - Genética Forense; - Isolamento e caracterização de biomoléculas; - Melhor entendimento sobre expressão, regulação gênica e vias Bioquímicas; - Bioinformática e Evolução; -...

53 Exercícios de Fixação QUESTÃO 1: Qual o papel de Mendel na construção da Genética? QUESTÃO 2: Explique o experimento de Frederick Griffths, bem como suas conclusões. QUESTÃO 3: O que Avery, McLeod e McCarty conseguiram provar com seu experimento, que Griffths não conseguiu? QUESTÃO 4: Explique como foi conduzido o experimento de Hershey e Chase, bem como a conclusão do experimento. QUESTÃO 5: Explique o que vem a ser modelo chave-fechadura proposto por Emil Fischer. QUESTÃO 6: Diferencie o modelo da estrutura do DNA proposto por Levene com o modelo de Watson e Crick. QUESTÃO 7: Quais foram as peças do quebra-cabeça utilizados por Watson e Crick para elucidar a molécula de DNA? Explique a importância de cada uma.