Estrutura e funções do DNA e RNA. Prof. Dr. Gabriel Feresin

Transcrição

1 Estrutura e funções do DA e RA Prof. Dr. Gabriel Feresin gabrielferesin@hotmail.com

2 ISTÓRIC Fatores hereditários (Mendel) eram conhecidos como estando associados a características específicas, mas sua natureza física não era compreendida. MATERIAL GEÉTIC???

3 Fatores MATERIAL GEÉTIC - (1928) Frederick Griffith

4 Fatores MATERIAL GEÉTIC - (1928) Princípio Transformante em Streptococcus pneumoniae Linhagem R, não virulenta. ão possui cápsula de proteção e é reconhecida pelo sistema imunológico. Linhagem S, virulenta. Possui cápsula de polissacarídeos que impede o reconhecimento da bactéria pelo sistema imunológico.

5 Fatores MATERIAL GEÉTIC - (1928) Princípio Transformante em Streptococcus pneumoniae 1 3 R S morta pelo calor 2 4 S R + S morta pelo calor

6 DA é muito simples (1944).T. Avery C. MacLeod M. McCarty In: biography

7 DA é muito simples (1944) Avery, MacLeod e McCarty: Princípio Transformante é o DA

8 DA é muito simples (1952) Martha Chase Alfred ershey In: biography

9 DA é muito simples (1952) FAG T2

10 DA é muito simples (1952) que era inoculado na bactéria?

11 DA é muito simples (1952) DA contém fósforo (P) e não contém enxofre (S) Aminoácidos não contém fósforo (P) mas contém enxofre (S)

12 DA é muito simples (1952) Vírus com proteínas marcadas com 35 S ovos vírus sem sinal de radioatividade

13 DA é muito simples (1952) Vírus com DA marcado com 32 P ovos vírus com DA marcado com 32 P

14 Diferenças entre células de procariotos e de eucariotos

15 Diferenças entre células de procariotos e de eucariotos

16 Diferenças entre células de procariotos e de eucariotos

17 Diferenças entre células de procariotos e de eucariotos Procarioto Possui uma célula com seu material genético ão há separação entre núcleo e citoplasma ão possui DA repetitivo ão possui histonas Eucarioto Possui várias células e cada uma com seu material genético com grande número de DA e genes. á separação entre núcleo e citoplasma Possui DA repetitivo Possui histonas

18 Estrutura do DA

19 Estrutura do DA DA são polímeros de nucleotídeos Cada nucleotídeo é constituído de: 1. Uma das quatro bases nitrogenadas (Adenina, Timina, Citosina ou Guanina) 2. Desoxirribose (um açúcar de 5 carbonos ou pentose) 3. Um grupo fosfato

20 Composição Geral Base púrica ou pirimídica Grupo fosfato Pentose DA Desoxirribose

21 ucleotídeos Pentoses 2 C Desoxirribose

22 ucleotídeos Bases nitrogenadas Guanina Purinas Adenina 3 C Pirimidinas Citosina Timina

23 Bases nitrogenadas Base Adenina (A) Guanina (G) Timina (T) Citosina (C) Purina/ Purina Purina Pirimidina Pirimidina Pirimidina Estrutura Química Representação Simplificada

24 ucleotídeos??? γ β α 2 Adenina - P P P C Fosfato Ribose

25

26

27 Pareamento de Bases A = T G C Bases são complementares. Ligações de hidrogênio são formadas entre as bases: A = T 2 ligações de hidrogênio G C 3 ligações de hidrogênio G C É MAIS ESTÁVEL

28 1953 JAMES WATS e FRACIS CRICK Propuseram a estrutura do DA como dupla hélice. Essa Estrutura foi baseada em dois tipos principais de evidências: 1. Evidência de Chargaff sobre a concentração das bases de DA 2. A estrutura proposta a partir de estudos de cristalografia de raios-x realizados por Maurice Wilkins e Rosalind Franklin. Ganharam o prêmio obel de fisiologia em 1962.

29 Evidência de Chargaff

30

31 Evidência dos estudos de cristalografia de raios-x realizados por Wilkins e Franklin: - padrão central cruzado indica que a molécula de DA tem uma estrutura helicoidal, e as bandas em cima e embaixo indicam que as bases estão perpendiculares ao eixo da molécula com uma periodicidade de 0,34 nm. -Estes dados indicaram que o DA era uma estrutura bifilamentar altamente ordenada com subestruturas repetidas espaçadas em 0,34 nm (distância de uma base a outra)

32 Como funciona? (1953) Griffiths et al., Introdução à Genética, 7a Ed, 2002

33

34 DESCBERTA BILÓGICA MAIS IMPRTATE D SÉCUL XX PRÊMI BEL 1962 Rosalind Franklin

35 Sulco menor Sulco maior 34Å Estrutura tridimencional do DA: 0,34 nm ou 3,4Å (distância de uma base a outra); Diâmetro de 20Å e o comprimento de 10 pares de bases de 34Å ( 1Å=0,1nm)

36 Modelo da dupla fita proposto foi fundamental para a compreensão do mecanismo de transmissão e execução da informação genética. Características da dupla hélice: - Complementariedade: as bases de uma fita são complementares às bases da outra fita; Esse fato torna o DA único em armazenar e transmitir a informação genética de geração a geração - Polaridade química inversa (antiparalelas): As ligações fosfodiéster nos dois filamentos são do carbono 3 de um nucleotídeo para o carbono 5 do nucleotídeo adjacente. Uma fita temos crescimento 5 para 3 (5 P e 3 ); A fita complementar temos crescimento 3 para 5 (3 e 5 P). Essa polaridade oposta tem papel importante na replicação, transcrição e recombinação do DA.

37 5 3 DA 3 5

38 Ligações Fosfodiéster

39 P C 2C Pareamento de P fitas de DA P Invertido e 2 C 2C Complementar P P 2 C 2C 5 3 P

40 Tipos de ligações no DA: - Ligações fosfodiéster entre nucleotídeos - Ligações covalentes entre a base e o açúcar - Ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas

41 á pelo menos três modelos de DA propostos: os modelos A, B e Z. DA B é o mais frequente, mas o DA A também é encontrado na célula. Admite-se que o DA Z é "silencioso", isto é, não pode ser transcrito. Forma A Forma B Forma Z Direção da fita Direita Dextrógiro Direita Dextrógiro Esquerda Levógiro Diâmetro ~ 2,3nm ~ 1,9nm ~ 1,8 nm Bases por volta 11 10,5 12

42

43 Forma B do DA: É a estrutura mais estável em condições fisiológicas (soluções aquosas com baixa concentração de sais, sendo o padrão de referência para o estudo das propriedades do DA (Modelo Watson e Crick). Forma A do DA: élice mais larga e o nº de pb por volta da hélice é 11, em vez de 10,5 encontrado na forma B do DA. A forma A é favorecida em soluções desprovidas de água. Forma Z do DA: A distinção mais óbvia é a rotação da hélice para esquerda. á 12 pb por volta da hélice e a estrutura parece mais delgada e alongada. esqueleto do DA adquire aparência de zigue-zague. Trechos de DA Z podem desempenhar um papel ainda não definido na regulação da expressão de alguns genes ou na recombinação genética.

44 TRÊS REQUISITS PARA UMA SUBSTÂCIA EREDITÁRIA

45 Funções do material genético: Função genotípica, a replicação: material genético deve estocar a informação genética e transmitir com precisão esta informação para as futuras gerações Função fenotípica, a expressão gênica: material genético deve controlar o desenvolvimento do fenótipo do organismo Função evolutiva, a mutação: material genético deve sofrer mudanças para que os organismos possam se adaptar a modificações no ambiente

46 Molécula de DA ligada às histonas formando os nucleossomos ucleossomos vão sendo empacotados produzindo a condensação da cromatina (solenóides) Esse condensamento formam alças Essas alças condensadas formam os cromossomos Empacotamento do DA nas células

47 Compactação do DA

48 DA está protegido por proteínas histonas DA dupla fita 4 3 2A 2B 3 2A 2B 200 bp 4

49

50 Uma cromátide Uma roseta (Seis loops ) Um loop Centrômero ucleossomos formando solenóides ucleossomos Cromossomo metafásico DA

51 Composição Geral Base púrica ou pirimídica Grupo fosfato Pentose ou DA Desoxirribose RA Ribose

52 PETSES

53 RA

54 PRPRIEDADES do RA 1- RA é uma cadeira unifilamentar de nucleotídeos. 2- RA tem açúcar RIBSE em seus nucleotídeos. 3- s nucleotídeos de RA contêm as bases ADEIA, GUAIA, CITSIA e URACILA. 4- RA podem funcionar como proteínas enzimáticas (RIBZIMAS)

55 -úmero de fitas: DA-2 fitas e RA 1fita

56 Tipos de ligações no RA: - Ligações fosfodiéster entre nucleotídeos - Ligações covalentes entre a base e o açúcar - Ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas para formar uma variedade de formas moleculares tridimensionais complexas

57 RA 5 DA 3 3 5

58 DA versus RA Pentoses 2 C 5 2 C Desoxirribose Ribose

59 ucleotídeos Bases nitrogenadas Guanina Purinas Adenina Pirimidinas Citosina Uracila

60 P 5 2 C Fita de RA P 2 C P 2 C 3

61 Diferenças bioquímicas de DA e RA RA DA Açúcar Ribose Desoxirribose Bases nitrogenadas úmero de fitas Guanina (G) Citosina (C) Adenina (A) Uracila (U) Geralmente simples Guanina (G) Citosina (C) Adenina (A) Timina (T) Dupla

62 Tipos de RAs produzidos pelas células Tipos de RA mras rras tras snras Função Codificam proteínas Formam a estrutura básica dos ribossomos e catalisam a síntese proteica Agem como adaptadores entre o mra e os aminoácidos na síntese de proteínas Atuam em diversos processos nucleares incluindo o processamento do pré mra

63 Principais tipos de RA 5 mra 3 tra 5 Aminoácid o 3 rra Anticódon

64 Perguntas Fundamentais 1- Antes da descoberta da dupla hélice, qual era a evidência experimental de que o DA fosse o material genético?

65 Perguntas Fundamentais 2- Que dados foram usados para deduzir o modelo de dupla hélice de DA?

66 Perguntas Fundamentais 3- Como a estrutura do RA difere daquela do DA?

67 Perguntas Fundamentais 4- Quais são os diferentes tipos de RA em uma célula?