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1 Bioinformática Aula 01 Prof. Ricardo Martins Ramos * * Doutorando em Genética e Toxicologia Aplicada CEFET-PI/ULBRA-RS Linha de Pesquisa Bioinformática Estrutural

2 Visão Holística I - Parte teórica Introdução a bioinformática e conceitos básicos de biologia molecular e genética. II - Parte prática II - Parte prática Vamos do DNA as proteínas utilizando ferramentas de informática.

3 1. Introdução Definições Segundo Luscombe, Greenbaum e Gerstein, bioinformática é o ato de conceitualizar a biologia, na sua vertente molecular, e de lhe aplicar técnicas informáticas (derivadas de disciplinas como matemática aplicada, ciência da computação e estatística), de forma a entender e organizar a informação associada com tais moléculas, em larga escala.

4 1. Introdução Definições A bioinformática (ou biocomputação) combina conhecimentos de química, física, biologia, engenharia genética e ciência da computação para processar dados biológicos. Biologia Computacional consiste no teste ou aplicação de teorias ou hipóteses com base em dados experimentais ou simulados.

5 1. Introdução De acordo com um artigo publicado no MIT's TechnologyReview, atualmente essa área da ciência ainda está na primeira infância. A biocomputação está mais ou menos onde estavam os pioneiros da computação em Hoje, a afirmação de Harold Morowitz que diz que "AComputaçãoestáparaaBiologiadamesmaformaquea Matemática está para a Física" é mais do que comprovada.

6 Procariotos x Eucariotos Procariotos: Não há membrana nuclear Bactérias e Archeas Eucariotos: DNA contido em um núcleo envolto por membrana, organelas envoltas por membranas Demais organismos

7 Corpo - 6 Célula - 5 Núcleo - 5

8 (cont)

9 Genoma 5 É toda a informação hereditária de um organismo que está codificada em seu DNA (ou, em alguns vírus, no RNA), isto inclui tanto os genes como as sequências não-codificadoras. É uma sequência de DNA completa de um conjunto de cromossomos.

10 Cromossomos 4 É uma longa sequência de DNA, que contém vários genes, e outras sequências de nucleotídeos com funções específicas nas células dos seres vivos.

11 (cont)

12 (cont)

13 Gene 3 Um segmento do DNA que codifica para uma proteína, que codifica por sua vez para um traço (tom da pele, cor dos olhos, e outros).

14 DNA 2 e 1 Ácido desoxirribonucléico

15 (cont) A molécula de DNA é constituída por uma sequência de nucleotídeos que são formados por: -um açúcar; - um grupo fosfato; - e uma base nitrogenada.

16 Dogma Central Replicação: duplicação do material genético - DNA - Divisão celular. Transcrição: formação do RNA a partir da informação contida no DNA - Parte da informação genética contida no DNA é transcrita em uma molécula de RNA. Tradução: Formação de proteínas a partir da informação contida no RNA - ribossomos.

17 Transcrição Splicing Introns Éxons

18 Transcrição - Síntese Protéica

19 Tradução

20 Tradução - Síntese Protéica

21

22 DNA transcription and Protein Assembly Transcrição A animação começa no citoplasma, e vai se dirigindo para o núcleo Reparem nos poros existentes no núcleo, formado por proteínas Então chegamos no DNA, que está no formato dupla hélice Vem uma enzima e abre a fita de DNA Reparem que os nucleotídeos são separados de seus complementares nesse momento A enzima RNA polimerase pega nucleotídeos e começa a fabricar a fita de RNAmensageiro (RNAm) a partir de um molde de DNA A fita de RNAm se solta e começa a migrar para fora do núcleo Ela passa pelo poro nuclear, formado por uma proteína Tradução O RNAm vai até um ribossomo e fica aderido. Chega outra subunidade (parte) do ribossomo e se prende também à molécula de RNA Chega o RNA transportador (RNAt) Reparem que numa ponta ele traz uma seqüência complementar ao RNAm. Na outra ele traz um aminoácido Chega outro RNAt complementar aos próximos 3 nucleotídeos e seu aminoácido se liga ao aminoácido anterior. Repare que o RNAt anterior se desprende da fita, mas o aminoácido fica preso ao que chegou. E assim a proteína é formada. Por um conjunto de aminoácidos. A proteína, para ser funcional, tem que se dobrar e formar uma estrutura 3D. É isso que ocorre no compartimento que ela entra. Por fim ela interage com outra proteína.

23 1 From RNA to Protein Synthesis 2 Biologia: Sintese de Proteínas (Prof. Toid) 3 Molecular Biology s Central Dogma

24 Prática 1 - Vamos trabalhar com a hemoglobina. O que é hemoglobina? 2 Fazer uma busca sobre a hemoglobina no NCBI. 3 Pegar a seqüência NM_ Copiar a seqüência de nucleotídeos. 5 Ir para o BLAST e colar a seqüência. 6 Com o resultado clicar em Genome View.

25 Prática (cont) 7 Voltamos ao NCBI e copiamos a seqüência de aminoáçidos da proteína. 8 Ir para o PDB e buscar as seqüências de estruturas de proteínas. 9 Baixar o arquivo.pdb para o notebook. 10 Visualizar a estrutura com o Jmol Viewer. 11 Abrir o arquivo.pdb no DeepView. 12 Mostrar algumas funcionalidades do software.

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