DNA e RNA Replicação do DNA

Transcrição

1 DNA e RNA Replicação do DNA

2 À descoberta do Material Genético Watson e Crick Modelo do DNA dupla hélice Hershey-Chase experiências com bacteriófagos confirmam o DNA como suporte físico da informação Rosalind Franklin difração dos raios X permite concluir que o DNA tem estrutura em hélice Avery Identificou o princípio transformante Griffith Princípio transformante Miescher descobre o DNA quando procurava determinar os componentes químicos do núcleo celular em glóbulos brancos Gregor Mendel desvendou os princípios básicos da herança biológica, que ficaram conhecidos como Leis de Mendel. Explore:

3 Experiência de Griffith (1928) Conclui-se a existência de um Princípio Transformante. mas qual?

4 Experiência de Avery (1944) Interpretação: O DNA das bactérias do tipo S (virulentas), mortas pelo calor, transformou as bactérias tipo R em bactérias tipo S virulentas, causando a morte dos ratos.

5 Experiência de Avery (1944) Conclusão: O DNA é o Princípio Transformante Nota: A comunidade científica da época não aceitou amplamente estes trabalhos.

6 Chargaff e seus colaboradores (1944 a 1952) Analisaram amostras de DNA de diferentes espécies: Erwin Chargaff ( ) A+T Organismo Tecido A T G C G+C E. coli - 26,0 23,9 24,9 25,2 1,00 S. pneumoniae - 29,8 31,6 20,5 18,0 1,59 Levedura - 31,3 32,9 18,7 17,1 1,79 Arenque esperma 27,8 27,5 22,2 22,6 1,23 Rato medula óssea 28,6 28,4 21,4 21,5 1,33 Homem timo 30,9 29,4 19,9 19,8 1,52 Homem fígado 30,3 30,3 19,5 19,9 1,53 Homem esperma 30,7 31,2 19,3 18,8 1,62 Regra de Chargaff 6

7 Experiência de Hershey e Chase (1952) O bacteriófago é um vírus parasita de bactérias, dependendo destas para se reproduzir. Nas estruturas externas o bacteriófago tem apenas,proteína; o seu DNA é injetado dentro da bactéria hospedeira. Estrutura do bacteriófago T 2 (DNA e proteína)

8 Experiência de Hershey e Chase(1952) Conclusão O DNA é o suporte da informação genética

9 Rosalind Franklin e Maurice Wilkins (1952) Rosalind Franklin ( ) Maurice Wilkins (1916- ) Interpretação de radiogramas da difração dos raios -X através de DNA cristalizado e observações ao microscópio eletrónico.. Conclusão: O DNA tem uma estrutura helicoidal em cadeia dupla 9

10 Base azotada Grupo Fosfato Pentose (desoxirribose)

11 Bases púricas Bases pirimídicas

12 A designação dada ao nucleótido encontra-se relacionada com a respetiva base azotada que o compõe.

13 Como se faz a adição de nucleótidos?

14 Watson e Crick (1953) Modelo da dupla hélice

15 A adição de nucleótidos faz-se no sentido 5 3

16

17 Principais características do Modelo da Dupla Hélice 1. Duas cadeias polinucleotídicas dispostas em dupla hélice. 2. As cadeias polinucleotídicas são anti-paralelas: As bandas laterais da hélice são formadas por grupos fosfato, alternando com moléculas de açúcar e os "degraus centrais são pares de bases ligados entre si por pontes de hidrogénio. 4. As duas cadeias ligam-se pelas bases complementares através de ligações por pontes de hidrogénio. A T (2 pontes de hidrogénio) C - G (3 pontes de hidrogénio) Ex: 5 TATTCCGA 3 3 ATAAGGCT 5

18

19 A maior parte do DNA encontra-se no núcleo. Também existe DNA nas mitocôndrias e cloroplastos

20

21

22 DNA, o suporte da informação genética Gene Genoma O genoma humano possui cerca de genes Mas.Como se assegura a transmissão da informação genética? 22

23 Replicação do DNA Experiência de Meselson e Stahl 23

24 Replicação do DNA Experiência de Meselson e Stahl Interpretação As bactérias cultivadas em 15 N incorporam o 15 N nos seus nucleótidos, formando um DNA com maior densidade. Quando as bactérias são transferidas para um meio de cultura com 14 N, utilizam esse azoto para produzirem novas cadeias de DNA. Na primeira geração, cada molécula de DNA apresenta: Uma cadeia de nucleótidos com 15 N (oriunda da geração parental) e outra com 14 N (que incorporou o azoto presente no meio). Desta forma, as moléculas de DNA apresentam uma densidade intermédia entre DNA com 15 N e DNA com 14 N. Na segunda geração: Metade das moléculas são formadas por duas cadeias leves e a outra metade é formada por uma cadeia leve e uma cadeia pesada (densidade intermédia). Conclusão Os resultados apoiam inequivocamente o modelo semiconservativo.

25 Responda: 1.O Modelo conservativo não é consistente com os resultados da experiência de Meselson e Stahl. Justifique. Após a primeira replicação, deviam ter sido observadas moléculas de DNA com dois valores de densidade: 50% cadeias pesadas (DNA parental) + 50% cadeias leves. 2. Explique por que razão o Modelo dispersivo também não é consistente com os resultados da experiência de Meselson e Stahl. Embora seja consistente com os resultados da primeira replicação, pois o modelo prevê que se observem moléculas de DNA com densidade intermédia (cada cadeia contém 50% de 14 N e 50% 15 N). No entanto, na segunda geração, surgem 50% de cadeias leves e 50% de cadeias pesadas.

26 Replicação semiconservativa do DNA

27 Replicação do DNA Na presença da enzima helicase, as pontes de hidrogénio entre as duas cadeias da molécula de DNA, rompem-se, e as cadeias separam-se. Cada uma das cadeias serve de molde para a formação de uma nova cadeia complementar (utilizando nucleótidos livres na presença da enzima DNA-polimerase) Formam-se assim duas novas cadeias complementares das duas cadeias originais 27

28 Replicação semiconservativa do DNA Etapas do mecanismo de replicação: desenrolamento do DNA pela enzima DNA helicase pela enzima DNA helicase rompimento, por ação enzimática, das pontes de hidrogénio entre bases complementares incorporação de nucleotídeos do meio, DNA por polimerase complementaridade, com formação de duas novas cadeias, por ação da enzima DNA- polimerase DNA polimerase : Promove a formação de ligações por pontes de hidrogénio entre as bases complementares (A-T e C-G). A ligação do açúcar de um nucleótido com o fosfato do nucleótido seguinte. A correção de erros que possam existir.

29 Quimica e estrutura do RNA / DNA

30 Estrutura do RNA t RNA

31 RNA Pentose Desoxirribose Ribose Bases azotadas AS PRINCIPAIS DIFERENÇAS ENTRE DNA Adenina, Timina, Citosina e Guanina RNA Adenina, Uracilo, Citosina e Guanina Estruturas Duas cadeias polinucleotídicas Uma cadeia simples Razão entre bases A razão A-T e C-G não varia A razão A-U e C-G varia Quantidade É constante em todas as células da mesma espécie (excepto gâmetas e certos esporos) A quantidade varia de célula para célula e dentro da mesma célula de acordo com a atividade metabólica Enzima hidrolítica Desoxirribonuclease (DNAase) Ribonuclease (RNAase) Enzima sintética DNA - polimerase RNA - polimerase Origem Replicação Transcrição Formas em que se apresenta Somente uma forma básica Apresenta 3 formas básicas: mensageiro (mrna), transferência (trna), e ribossómico (rrna) Estabilidade e duração Permanente e quimicamente estável Pode ser temporário e é quimicamente pouco estável Função Informação genética Síntese de proteínas

32 Exercícios 1. Apresente uma justificação para os seguintes factos: a) No DNA, molécula viscosa, a viscosidade diminui quando é sujeita a aquecimento, sabendo que este mesmo método destrói as ligações por pontes de hidrogénio. a) A uma maior quantidade de guanina numa molécula de DNA, corresponde uma maior quantidade de energia necessária para separar as duas cadeias 2. Estabeleça uma relação entre a posição ocupada pelas bases azotadas, na molécula de DNA, e o seu carácter hidrofóbico. 32

33 Soluções 1.a) Quando sujeito a aquecimento, o DNA perde a viscosidade, dado que o aquecimento destrói as ligações por pontes de hidrogénio, presentes na molécula de DNA e que são responsáveis pelas ligações entre as duas cadeias que o constituem. 1.b) Para separar as cadeias, é preciso gastar energia para destruir as ligações por pontes de hidrogénio. Considerando que o par adenina-timina se encontra unido por duas ligações e o par citosina-guanina por três ligações, é natural que, quanto maior a percentagem de guaninas, maior será o número de ligações por romper. 2) As bases azotadas têm natureza hidrofóbica, pelo que tendem a isolar-se de meios aquosos, como o conteúdo celular em que o DNA se integra. Por esta razão, ocupam uma posição protegida na molécula o interior da mesma.