Estrutura e funções do DA e RA Prof. Dr. Gabriel Feresin gabrielferesin@hotmail.com
ISTÓRIC Fatores hereditários (Mendel) eram conhecidos como estando associados a características específicas, mas sua natureza física não era compreendida. MATERIAL GEÉTIC???
Fatores MATERIAL GEÉTIC - (1928) Frederick Griffith
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.
Fatores MATERIAL GEÉTIC - (1928) Princípio Transformante em Streptococcus pneumoniae 1 3 R S morta pelo calor 2 4 S R + S morta pelo calor
DA é muito simples (1944).T. Avery C. MacLeod M. McCarty In:http://www.scienceworld.wolfram.com/ biography
DA é muito simples (1944) Avery, MacLeod e McCarty: Princípio Transformante é o DA
DA é muito simples (1952) Martha Chase Alfred ershey In:http://www.scienceworld.wolfram.com/ biography
DA é muito simples (1952) FAG T2
DA é muito simples (1952) que era inoculado na bactéria?
DA é muito simples (1952) DA contém fósforo (P) e não contém enxofre (S) Aminoácidos não contém fósforo (P) mas contém enxofre (S)
DA é muito simples (1952) Vírus com proteínas marcadas com 35 S ovos vírus sem sinal de radioatividade
DA é muito simples (1952) Vírus com DA marcado com 32 P ovos vírus com DA marcado com 32 P
Diferenças entre células de procariotos e de eucariotos
Diferenças entre células de procariotos e de eucariotos
Diferenças entre células de procariotos e de eucariotos
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
Estrutura do DA
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
Composição Geral Base púrica ou pirimídica Grupo fosfato Pentose DA Desoxirribose
ucleotídeos Pentoses 2 C 5 4 1 3 2 Desoxirribose
ucleotídeos Bases nitrogenadas Guanina Purinas Adenina 3 C Pirimidinas Citosina Timina
Bases nitrogenadas Base Adenina (A) Guanina (G) Timina (T) Citosina (C) Purina/ Purina Purina Pirimidina Pirimidina Pirimidina Estrutura Química Representação Simplificada
ucleotídeos??? γ β α 2 Adenina - P P P C 2 - - - Fosfato Ribose
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
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.
Evidência de Chargaff
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)
Como funciona? (1953) Griffiths et al., Introdução à Genética, 7a Ed, 2002
DESCBERTA BILÓGICA MAIS IMPRTATE D SÉCUL XX PRÊMI BEL 1962 Rosalind Franklin
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)
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.
5 3 DA 3 5
Ligações Fosfodiéster www.dnaftb.org
P 3 5 2 C 2C Pareamento de P fitas de DA P Invertido e 2 C 2C Complementar P P 2 C 2C 5 3 P
Tipos de ligações no DA: - Ligações fosfodiéster entre nucleotídeos - Ligações covalentes entre a base e o açúcar - Ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas
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
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.
TRÊS REQUISITS PARA UMA SUBSTÂCIA EREDITÁRIA
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
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
Compactação do DA
DA está protegido por proteínas histonas DA dupla fita 4 3 2A 2B 3 2A 2B 200 bp 4
Uma cromátide Uma roseta (Seis loops ) Um loop Centrômero ucleossomos formando solenóides ucleossomos Cromossomo metafásico DA
Composição Geral Base púrica ou pirimídica Grupo fosfato Pentose ou DA Desoxirribose RA Ribose
PETSES
RA
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)
-úmero de fitas: DA-2 fitas e RA 1fita
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
RA 5 DA 3 3 5
DA versus RA Pentoses 2 C 5 2 C 5 4 1 4 1 3 2 3 2 Desoxirribose Ribose
ucleotídeos Bases nitrogenadas Guanina Purinas Adenina Pirimidinas Citosina Uracila
P 5 2 C Fita de RA P 2 C P 2 C 3
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
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
Principais tipos de RA 5 mra 3 tra 5 Aminoácid o 3 rra Anticódon
Perguntas Fundamentais 1- Antes da descoberta da dupla hélice, qual era a evidência experimental de que o DA fosse o material genético?
Perguntas Fundamentais 2- Que dados foram usados para deduzir o modelo de dupla hélice de DA?
Perguntas Fundamentais 3- Como a estrutura do RA difere daquela do DA?
Perguntas Fundamentais 4- Quais são os diferentes tipos de RA em uma célula?