Bioinformática Aula 01 Prof. Ricardo Martins Ramos * * Doutorando em Genética e Toxicologia Aplicada CEFET-PI/ULBRA-RS Linha de Pesquisa Bioinformática Estrutural E-mail: ricardo@cefetpi.br
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.
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.
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.
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 1920. Hoje, a afirmação de Harold Morowitz que diz que "AComputaçãoestáparaaBiologiadamesmaformaquea Matemática está para a Física" é mais do que comprovada.
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
Corpo - 6 Célula - 5 Núcleo - 5
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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.
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.
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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).
DNA 2 e 1 Ácido desoxirribonucléico
(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.
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.
Transcrição Splicing Introns Éxons
http://www.youtube.com Transcrição - Síntese Protéica
Tradução
http://www.youtube.com Tradução - Síntese Protéica
http://www.youtube.com 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.
http://www.youtube.com 1 From RNA to Protein Synthesis 2 Biologia: Sintese de Proteínas (Prof. Toid) 3 Molecular Biology s Central Dogma
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_001003938. 4 Copiar a seqüência de nucleotídeos. 5 Ir para o BLAST e colar a seqüência. 6 Com o resultado clicar em Genome View.
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.