Macromoléculas Ácidos Nucleicos (DNA e RNA) Estrutura do DNA James Watson e Francis Crick (1953) Esclareceram a estrutura do DNA: dupla hélice composta de 2 filamentos de nucleotídeosque se enrolam em sentido horário. 1 2 Nucleotídeos: unidades básicas 3 componentes característicos: 1) base nitrogenada 2) pentose 3) fosfato A molécula sem o grupo fosfato é denominada: nucleosídeo Ligações: Ligação covalente entre o C 1 da pentose (ligação N-β-glicosídica) e o N (N-1 das pirimidinas e no N-9 das purinas); RNA - Fosfato esterificado ao C 5 da pentose; DNA Exemplo: nucleotídeo de DNA 2-desoxi-D-ribose 3 4 1
Bases nitrogenadas Bases nitrogenadas Uracil: é a base mais simples: (2,4)-dioxipirimidina Purinas Pirimidinas 5 6 Bases nitrogenadas Timina(T): derivado 5-metil pirimidina (5 metilda uracilau); Citosina(C): 2-oxo 4-amino pirimidina Bases nitrogenadas Adenina (A): 6-aminopurina, Guanina 9G): 2-amino 6-oxopurina 7 8 2
Purinas: A, G Bases nitrogenadas Bases nitrogenadas Pirimidinas: T, C, U 9 Bases púricas Encontradas em ambos DNA e RNA Somente no DNA Encontradas em ambos DNA e RNA Bases pirimídicas Somente no RNA 10 União de nucleotídeos: Ligações fosfodiésteres entre nucleotídeos sucessivos do DNA e RNA 5 3 11 12 3
Pareamento de bases: Watson e Crick concluíram que cada par de bases consiste em 1 purina e 1 pirimidina, conforme a regra: A T (2 ligações de H) G C (3 ligações de H) Ligações de H entre as bases nitrogenadas Sempre uma pirimidina (1 anel) se liga a uma purina (anel duplo) ou vice-versa na regra: A=T ou T=A(DNA) ou A=U (RNA) e C=G ou G=C 13 14 Ligações de H: formado pelos grupos funcionais das bases carbonilas (C=O) e aminas (-NH2) e amidas. DNA: ácido desoxirribonucleico DNA Cadeia dupla de nucleotídeos; Desoxirribose (açúcar); Substância fundamental da qual são compostos os genes. 15 16 4
RNA: ácido ribonucleico RNA Ácido nucleico unifilamentar; Similar ao DNA; Ribose (açúcar) 17 18 Unidades repetidas de nucleotídeos (base nitrogenada + pentose + fosfato) Esqueleto hidrofílico; Bases hidrofóbicas. DNA: desoxirribose RNA: ribose 19 20 5
DNA Pares de bases: A (adenina) T (timina) C (citosina) G (guanina) Localização dos ácidos nucleicos Núcleo de células humanas: 46 cromossomos Proteínas (histonas) ligadas ao DNA de eucariotos As 2 fitas são complementares 21 22 DNA de eucariotos Histonas (proteínas): Função estrutural (de matriz) do DNA, empacotamento do DNA na fibra de cromatina do cromossomo Vídeos: Estrutura do DNA: https://www.youtube.com/watch?v=o_-6jxlys-k Replicação do DNA: https://www.youtube.com/watch?v=tnkwgcfphqw DNA to protein https://www.youtube.com/watch?v=gg7ucskuora https://www.youtube.com/watch?v=vnxfk_d6y80&ebc=anypxkrmtqtfp0j8s 875nV2inkx5C4GwYymFWvMTK_XbYnOewLoQnoe_KiRkwKuAMTW_32pCgOLXhcFhThp7Vo4ZyvyeBtnpA 23 24 6
O que é o genoma? Conceitos Genoma Informação genética dentro da célula. Organizado em cromossomos (contendo o DNA) O que são genes? Como eles transportam o material genético? Como são replicados e passados para as gerações subsequentes? 25 26 Segmento de DNA; Gene Código Genético (exceto em vírus: genes de RNA) Seqüência de nucleotídeos do DNA que pode ser transcrita em uma versão de RNA. Tamanho: ~4.000 bases que podem ser distribuídas de 4 1000 formas diferentes; Informação genética que uma célula necessita para realizar suas funções e multiplicar-se. Regras de como uma sequência de nucleotídeos é convertida em sequência de aminoácidos de uma proteína. Metabolismo celular => resultante da TRADUÇÃO da mensagem genética dos genes em proteínas específicas. 27 28 7
Fluxo de Informação Genética Duplicação Semiconservativa do DNA Quando o gene é expresso? 1º) Separação parcial das 2 fitas; rompimento das ligações de H em um determinado trecho da fita (enzima helicase). 29 30 Replicação do DNA (DNA => DNA) Transcrição (DNA => RNA) Etapas: 1) 2 fitas se desenrolam, separam-se uma da outra; 2) Nucleotídeos livres de DNA: pareados com as bases expostas do DNA parental de fita simples; 4) Bases pareadas incorretamente: removidas e substituídas pelas enzimas de restrição; 5) Uma vez alinhado o nucleotídeo é unido à fita de DNA em crescimento pela DNA polimerase. 3 ---------- 5 3 -------- 5 31 A informação do DNA é copiada (TRANSCRITA) em uma sequência complementar de bases no RNA Requer RNA polimerase; Requer suprimento de nucleotídeos de RNA Molde de DNA: ATGCAT DNA: TACGTA RNAm: UACGUA (U no lugar do T) 32 8
Tradução (em proteína) Síntese proteica; Decodificação da linhagem dos ácidos nucléicosrname converte na linguagem das proteínas; Utilizando CÓDONS (grupos de 3 nucleotídeos); Cada CÓDON codifica 1 aminoácido; Local de tradução: ribossomos; RNAt => reconhecem os códons específicos e transportam os aminoácidos requeridos (anticódon) RNAr => síntese proteica nos ribossomos Tradução Códon => Aminoácido RNA m RNA t RNA r CÓDON AMINOÁCIDO PROTEÍNA 33 34 RNA t RNA (RNAm, RNAt, RNAr) 35 36 9
Tradução e Síntese Proteica Mutação gênica Alteração na sequência de bases do DNA 37 38 Mutação gênica Tipos: mutação por substituição, inserção ou deleção Agentes mutagênicos Mutações: espontâneas ou induzidas; Espontânea: Ocorrem aleatoriamente ao longo de um cromossomo (aspecto essencial de adaptação das espécies a seu ambiente) = evolução requer diversidade genética; - Frequência de mutação: 1/10.000; Induzida: Por agentes mutagênicos: podem reagir química ou fisicamente com o DNA causando mutações. Mutagênicos Químicos: Ácido nitroso 2-aminopurina 5-bromouracil Benzopireno Aflatoxina Corantes (acridina) 39 40 10
Agentes mutagênicos Mutagênicos físicos: Radiação ionizante (raios X, radiações α, β, γ): Ionizam átomos e moléculas; Raios fazem e - saltarem de suas camadas habituais, bombardeando outras moléculas causando mais lesão. Muitos dos íons e radicais livres resultantes são muito reativos = podem se combinar co bases do DNA resultando em erros na replicação e no reparo do DNA, produzindo mutações. Pode ocorrer ruptura das ligações covalentes (esqueleto açúcar + fosfato) do DNA Agentes mutagênicos Luz UV: componente não ionizante da luz solar. - Forma ligações covalentes nocivas entre certas bases (T-T). - Dímeros de timina: interrompem o pareamento normal das bases) => graves danos ou morte celular; Sistemas de reparo: FOTOLIASES (atuam na presença de luz): reparam a lesão separando o dímero; DNA LIGASES: selagem covalente do esqueleto do DNA. 41 42 Efeitos do dano no DNA (Eucariotos e Procariotos) Produto derivado da tecnologia de DNA recombinante 43 44 11