estruturação e replicação do dna.pptx
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Estrutura e replicao do DNA
Prof. Msc. Nalini Josviak
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DNAMaterial Hereditrio
Griffith F 1928 - princpio transformante -hiptese;
Avery e col 1952 DNA - princpiotransformante - explicao;
Hershey and Chase 1952 Bacterifago.
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Griffith - 1928 - princpiotransformante
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Experimento de transformao deGriffith - 1928
Linhagem S encapsulada evirulenta
Linhagem R no encapsulada eno virulenta
Calor matalinhagemvirulenta
Linhagem S viru-lenta morta pelocalor + linhagemno virulenta viva
Amostra desangue do ratomorto contmLinhagem S
virulentacapsula
a. Ratos morem b. Ratos vivem d. Ratos moremc. Ratos vivem
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Hershey e Chase, 1952
Bacterifagos cultivados em:
Meio de cultura com fsforo radioativo 32P;
Meio de cultura com enxofre 35S;
Fsforo no DNA e enxofre nas protenas.
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Hershey and Chase 1952 Bacterifago
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Hershey & Chase
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Hershey & Chase
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O DNA, principais caractersticas
1. Cada clula tem a mesma constituiogenticaessencialAs caractersticasestruturais do DNA devem permitir uma
replicao fiel;
2. Deve ter contedo informacional;
3. Ele deve ser capaz de mudar em rarasocasies, mas sua estrutura deve ser estvel.
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O DNA
James Watson,americano egeneticista de
microorganismos eFrancis Crick, umfsico ingls,
resolveram aestrutura do DNA em1953.
Watson
Crick
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O DNAComposio qumica
O DNA uma sigla para cidoDesoxirribonuclico, em ingls.
Tem esse nome pois tem em sua composioum acar, a desoxirribose.
Ele formado pelas bases nitrogenadas,Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina(G), mais um fosfato e uma desoxirribose.
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O DNAComposio qumica
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O DNAComposio qumica
A molcula de DNA seliga atravs dosfosfatos formando
uma fita a qual liga-sea outra atravs deligaes fracaschamadas pontes de
hidrognio, formandouma estrutura emdupla fita.
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O DNAComposio qumica
Esta dupla-fita enrola-se e dobra-se ao longodo seu comprimento
em uma estrutura quelembra uma escada emespiral.
Essa foi a estruturaproposta por Watson eCrick.
Sulco Maior
Sulco Menor
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Relembrando: O DNA antes deWatson e Crick
Regra de Chargaff:
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O DNA
Eles propuseram omodelo utilizado athoje, baseados em
informaes prvias,como as imagens deraio-X de Rosalind
Franklin.
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O DNA
Eles j tinham umagrande quantidade deinformaes, como a
composio qumicado DNA e a proporodessas substncias.
A grande sacada
deles foi reunir asinformaes em ummodelo.
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O DNAModelo
Outro fato importante que as basesnitrogenadas socomplementares,
sendo que: Citosina forma 3
pontes de hidrogniocom a Guanina (C-G);
Adenina forma 2pontes de hidrogniocom a Timina (A-T);
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O DNAModelo
Se uma fita do DNA temincio com uma hidroxilaligada ao carbono 3 doacar e o fosfato ligado
ao carbono 5 do acar,temos o sentido 3-5.
Assim a fitacomplementar segue o
sentido 5-3, pois a fitacomplementar fica naposio invertida.
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Replicao do DNA
Existia muita dvida em como o DNA faziacpias idnticas de si mesmo;
Existiam hipteses de que o DNA seriaconservativo, semi-conservativo ou dispersivo.
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Experimento de Meselson-Stahl, 1958
Trs possveismodelos dereplicao:
Semiconservativo
Conservativo
Dispersiva
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Experimento de Meselson-Stahl, 1958
Cresceram colnias de E. coli em meio comnitrognio pesado (15N);
Colocadas em meio com nitrognio normal(14N);
Colnias fizeram duas divises no meionormal;
Lise e separao em colunas de CsCl (50.000rpm).
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Experimento de Meselson-Stahl, 1958
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Replicao semi-conservativa
A replicao oprocesso deduplicao de umamolcula de DNAdupla-fita.
Esse processo ocorresempre que uma
clula vai se dividir,durante a fase Sdainterfase.
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Replicao semi-conservativa
O processo chamado semi-conservativo, pois
uma fita nova formada e uma fitavelha mantida,
assim s metade noDNA replicado novo.
Fita Nova Fita Velha
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Replicao semi-conservativa
O processo de replicao se d com a aberturadas fitas de DNA anlogo a abertura de umzper.
Depois de aberta, uma protena, chamadaDNA polimerase III adiciona nucleotdios (Basenitrogenada + Acar + Fosfato) a sua basecomplementar.
Essa adio sempre ocorre em fitas com aparte 3 livre.
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Replicao Procariotos
Apenas uma forquilha de replicao, regio ori-Ccom sequncias de DNA especficas;
Abertura da fita pela enzimaHelicase;
Enzima Primaseadiciona um primerOligonucleotdio iniciadormolde;
DNA pol IIIreplica o DNA;
DNA girasedesenrola a parte pressionada doDNA;
DNA ligaseliga os fragmentos de Okasaki.
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Protenas que atuam na sntese de DNA
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O repliossomo composto por
uma srie deprotenas quecompem aforquilha dereplicao.
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Replicao em um DNA bacteriano
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Replicao semi-conservativa
Uma vez que o sentido de adio sempre do5 para a terminao 3 livre, somente uma
das fitas ir replicar no sentido da abertura,
essa chamada fita Leading; Assim, a outra fita que est sendo replicada
forma pequenos pedaos replicados at o
limite da abertura, formando os Fragmentosde Okazaki.
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PrimossomoReplissomo
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Replicao semi-conservativa
Assim, essesfragmentos apssintetizados so
unidos por umaenzima chamadaDNA Ligase.
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Sntese assimtrica na forquilha de replicao
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Sntese de DNA na fita retardada
primer
Fragmentos
de Okazaki
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Replicao nos eucariotos
A grande diferena est na formao dasorigens de replicao;
Logo aps a uma regio do DNA rica em AT,
liga-se uma ORC que um complexo deprotenas de reconhecimento;
Feito o reconhecimento, protenas Cdc6 eCdt1 so recrutadas e aps isso a helicaseComplexo MCM;
Abertura da fita e incio do processo.
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Forquilha de replicao
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Telomerase e a fonte da juventude
Na parte final do cromossomo aps areplicao, um pedao perdido a cadareplicao.
A Telomerase uma enzima que recuperaparte do material perdido.
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Telomerase e a fonte da juventude
Foi levantada a hiptese de que essa perdaseria a responsvel pelo envelhecimento.
Assim, pensou-se que se a telomerase fosse
aplicada e concertasse o cromossomo, a fonteda juventude seria descoberta.
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Telmero
Cromossomos humanos
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Entretanto aadio detelomerasecausou cncer nascobaias.
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O RNA
O RNA a sigla em ingls para cidoRibonuclico, pois em sua composio est oacar ribose.
Ao contrrio do DNA, o RNA apresenta-se naforma de uma fita simples e no tem a basenitrogenada Timina (T), mas sim a base Uracila
(U).
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O RNA
Se considerarmos que no DNA esto asinstrues para a fabricao das protenas,ento o RNA pode ser considerado parte das
engrenagens que fazem o DNA produzir seusprodutos.
O RNA apresenta-se em duas classes:
- RNA Mensageiro- RNA Funcional
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RNA Mensageiro (mRNA)
O RNA mensageiro o responsvel por levar ainformao contida no DNA para ser traduzidaem Protenas.
Ele produzido em um processo chamadotranscrio.
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RNA Funcional
O RNA funcional nunca traduzido emprotena.
RNA Transportador (tRNA):
responsvel por ligar o aminocido correto aomRNA no processo de traduo.
RNA Ribossomal (rRNA):
- Forma em conjunto com algumas protenas osribossomos.
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RNA Funcional
Pequenos RNAs nucleares (snRNA): Faz parte da maquinaria que processa os RNAs
transcritos em organismos eucariotos.
Podem unir-se a protenas formando asribonucleoprotenas que removem os ntrons(sequncias de DNA que no so traduzidas) doDNA.
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xon e ntron
xon a parte dogene que pode sertraduzido em
protenas. ntron a parte do
gene que fica entre
os xons e no traduzida.
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*Transcrio
o processo emque sequncias deDNA so
transformadas emRNA.
O RNA formadodesse processo
pode ser chamadode Transcrito.
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Transcrio
O processo de transcrio ocorre com aabertura da fita de DNA na regio que deveser transcrita.
Com a fita de DNA aberta, uma RNApolimerase reconhece as bases nitrogenadas econstri uma fita de RNA com as basescorrespondentes.
Como no h Timina no RNA, essa substituda por Uracila, assim A-U.
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Transcrio Procariontes
Incio na regio Promotora (5) de apenas umadas fitas;
RNA polimerase liga-se a essa regio formandoum aglomerado de protenas chamado de
Holoenzima RNA polimerase; O alongamento da fita forma uma bolha de
replicao e o RNA nascente liberado aospoucos;
Ao final, uma regio no traduzida (Stop codon) o3 UTR o sinal para a liberao do RNA;
Grampo de terminao.
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Reconhecimento e Ligao ao
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Incio da Transcrio
Reconhecimento e Ligao aopromotor
Deslocamento da
subunidade sigma
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Bolha de transcrio
Fita molde
RNApolimerase
Direo da transcrio
5 3
Terminao da transcrio
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e ao da t a sc o
atravs da formao do
grampo de terminao
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Transcrio de genes bacterianos
OPERON:Grupamento de genes bacterianos transcritos de
um nico promotor
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Transcrio eucariontes
Genomas complexos;
O trabalho da transcrio dividida por trsenzimas:
A RNA pol I transcreve genes de rRNA (excluindo o5S RNA);
A RNA pol II transcreve todos os genes
codificantes de protenas (mRNA) e alguns snRNA; A RNA pol III transcreve pequenos RNA funcionais
(tRNA, alguns snRNA e 5S RNA).
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Transcrio eucariontes
Ncleoconsequncias;
RNA primrio ou transcrito primrio ou pr-RNA.
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Transcrio eucariontes
Incio da transcrioreconhecimento da regio-10 e -35 (promotores) pela polimerase II(liberao da subunidade sigma);
Formao da holoenzima (GTF + pol II) complexo
de pr-iniciao (PIC); Na regio -30 existe uma sequncia TATA (TATA
boxe) onde liga-se a protena de ligao TATA(TBP);
Isso vai fazer com que um complexo de protenasse ligue dando continuidade ao processo detranscrio.
Promotores de genes transcritos pela RNApol II
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Tata Binding Protein
Complexo TFIID
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Incio da transcrio de um gene
eucaritico pela RNA polimerase
II
Poliadenilao:
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Poliadenilao:
Adio da cauda poli (A) naextremidade 3do hnRNA
(transcrito primrio): ~200Adeninas
Sequencia sinal parapoliadenilao
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Transcrio eucariontes
O RNA produzido envolvido por uma sriede protenas denominadas CAP;
A transcrio para ao encontrar a regio
AAUAA ou AUUAAA; Nessa parte 3 adicionada uma cauda de
poli-A (150-200 bases);
Aps esse processo o RNA liberado eprocessado (retirada dos ntrons e unio dosxons).
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Transcrio Procariotos e Eucariotos
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Comparao da regulao gnica em procariotos e
eucariotos
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Traduo
o processo final deproduo de umaprotena.
Hemoglobina
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*O que uma Protena?
uma molcula orgnica capaz de realizardois tipos de funes:
Estrutural, responsvel por dar forma a certas
estruturas. Enzimtica, responsvel por acelerar e realizar
praticamente todas as reaes qumicas de umorganismo.
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O que uma Protena?
So formadas poraminocidos unidosatravs de ligaes
peptdicas.
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Estrutura das protenas
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Estrutura das protenas
d
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Estrutura das protenas
As protenas quepossuem funo deenzima apresentam
uma regio chamadaStio Ativo, que aregio que vai
desempenhar afuno da enzima.
di i
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O cdigo gentico
Se os genes so segmentos de DNA e se umafita de DNA somente uma cadeia denucleotdeos, ento a sequncia de
nucleotdeos deve de alguma maneira ditar asequncia de aminocidos das protenas.
Ento, como as sequncias de DNA ditam a
sequncia de aminocidos?
di i
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O cdigo gentico
Atravs de cdigos
chamados cdons.
Um cdon uma
sequncia de trsnucleotdeos quecorresponde a um
aminocido.
O di i
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O cdigo gentico
O cdigo gentico degenerado, querdizer que a terceira
base nitrogenadapode variar, sem quealtere o aminocido
correspondente.
T d
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Traduo
O processo de traduo tem incio com aproduo do mRNA.
Este migra at o citoplasma da clula (caso
seja eucarioto). So reconhecidos pelos ribossomos e o
processo de traduo do RNA para protenas
comea.
T d
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Traduo
Os ribossomos vo lendo o mRNA a cada 3bases (cdon).
Cada cdon ao ser reconhecido pelo
ribossomo liga-se a uma regio do tRNAchamada anti-cdon.
Cada tRNA possui uma sequncia no ant-
cdon, correspondente a um aminocido.
Traduo e Cdigo gentico Cdons
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64 possveis combinaes detrincas, entretanto somente 20 aa
*Redundncia do cdigo gentico
Sntese Proteca
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Polirribossomo: ocorre em procariontes e eucariontes
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E t t d tRNA
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Estrutura do tRNA
Sntese Proteca
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RNAs transportadores: molculas adaptadoras que reconhecem e
se ligam tanto ao cdon quanto ao aminocido
Aminoacil-RNAt sintetase
20 enzimas diferentes
reconhecem cada um dos
diferentes aa
T d
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Traduo
Ao serreconhecido otRNA solta o
aminocido noribossomo e estepassa para o
prximo cdon eassim at terminaro mRNA.
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Trad o
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Traduo
Quando a protenatermina de sertraduzida, o
ribossomo sedesmonta e libera a
protena.
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Sntese Proteca
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Ribossomos e a decodificao da mensagem do RNA
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Dogma Central
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Dogma Central
O DNA pode se replicar edar origem a novasmolculas de DNA, pode
ainda ser transcrito emRNA, e este por sua veztraduz o cdigo gentico emprotenas, mas tambm
pode se replicar (replicase)e produzir molculas deDNA (transcriptase reversa).
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Variabilidade
Fontes de Variabilidade: Mutaes
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Gnicas
Mutao pontualalterando umaminocido
Mutao pontual alterando aemenda entre um xon e umntron.
Fontes de Variabilidade: Mutaes
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Gnicas
Mutao pontual produzindo um Stop Cdon interrompendo a traduo da protenacompleta.
Fontes de Variabilidade: Mutaes
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Gnicas
Deleo de uma base, alterando acomposio da protena traduzida apartir do ponto de mutao.
Deleo de trs bases (Cdon),produzindo uma protena comum aminocido a menos.
Fontes de Variabilidade: Mutaes
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Gnicas
Mutao Silenciosa
CGC-AAG-CUA
ARG-LYS-LEU
RNAmCGC-AAA-CUA
ARG-LYS-LEU
RNAm
Cdigo Gentico
degenerado
AAA
AAG Lisina
Fontes de Variabilidade: Alteraes
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Cromossmicas
Translocao, troca depedaos entrecromossmos nohomlogos
Inverso, quando
parte do cromossmoGira alterando a
ordem das sequnciasgnicas.
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