Ácidos Nucleicos 22/12/2011. Funções do Material Genético. informação genética. - PDF Download grátis
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João Gabriel Aldeia Gameiro
1 Ácidos Nucleicos Profa. Dra. Juliana Garcia de Oliveira Disciplina: Biologia Celular e Molecular Turmas: Ciências Biológicas, enfermagem, nutrição e TO. Funções do Material Genético Mendel, 1865: genes informação genética. transmissão da Funções: - (estocagem e transmissão precisa); -Expressão Gênica (proteínas); -Mutação (evolução). Natureza do material genético 1920 Genes residem no cromossomo; Cromossomos são compostos de DNA e proteínas. 1
2 Watson e Crick, 1953 Desvendaram a estrutura do DNA DNA Todas as células guardam sua informação biológica no mesmo código genético; Estrutura do DNA 2
3 Estrutura do DNA Nucleotídeos: unidades básicas do DNA Estrutura do DNA Nucleotídeos: unidades básicas do DNA datp dgtp dctp dttp Estrutura do DNA DNA-polinucleotídeos Unir os nucleotídeos em polinucleotídeos Ligação 3-5 fosfodiéster 3
4 Estrutura do DNA DNA-polinucleotídeos 5 -P terminal 3 -OH terminal Estrutura do DNA DNA-polinucleotídeos: sequência e tamanho diversos Estrutura do DNA Dupla Hélice 1. Proporções das bases de Chargaff: A=T e C=G 4
5 Estrutura do DNA Dupla Hélice 2. Análise por difração de raios X (Rosalind Franklin, 1952): Molécula helicoidal Estrutura do DNA Dupla Hélice 3. Watson e Crick, 1953: desvendaram a estrutura do DNA A única estrutura que se encaixava era a dupla hélice Estrutura do DNA Dupla Hélice 1. A dupla hélice contém dois polinucleotídeos; 2. As bases nitrogenadas estão empilhadas no interior da hélice; 3. As bases interagem através de pontes de hidrogênio; 4. Os dois filamentos da dupla hélice tem sentidos inversos; 5. A dupla hélice possui dois sulcos (maior e menor); 6. A dupla hélice possui giro para a direita. 5
6 Estrutura do DNA Dupla Hélice pareamento de bases complementares Estrutura do DNA Dupla Hélice Estrutura do DNA Dupla Hélice 6
7 do DNA Função do DNA Função do DNA Transferência de Informação Copiada em DNA () Traduzida em Proteína 7
8 Não escapou de nossa percepção que o pareamento específico que postulamos sugere imediatamente um possível mecanismo de cópia do material genético Watson e Crick ou duplicação? Como? 8
9 Modelos de DNA polimerase Descoberta em 1957; Nucleotídeos livres que servem como substratos; Molde de DNA de fita simples. 9
10 DNA polimerase Todas as DNA polimerases conhecidas sintetizam DNA apenas em um único sentido. Fita contínua ou líder Fita descontínua DNA polimerase em procariontes Tipo DNA Polimerase I DNA Polimerase II DNA Polimerase III Função Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5-3 Preenche pedaços pequenos de DNA durante a replicação e processo de reparo Polimerase alternativa de reparo, mas também pode replicar DNA quando o filamento molde é danificado ; Substitui os fragmentos iniciadores. Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5-3. É a polimerase primária durante a replicação normal do DNA DNA polimerase em eucariontes Tipo DNA Polimerase α DNA Polimerase β DNA Polimerase γ DNA Polimerase δ DNA Polimerase ε Função do cromossomo nuclear (fita descontínua) Reparo de DNA no preenchimento de espaços do cromossomo nuclear. Análoga a Polimerase I de DNA mitocondrial do filamento líder e da descontínua do cromossomo nuclear Reparo do DNA do cromossomo nuclear 10
11 DNA polimerase DNA polimerase Todas as enzimas DNA polimerases promovem o crescimento da fita de DNA somente na direção de para, isto porque estas enzimas só agem na hidroxila da extremidade livre adicionando os nucleotídeos. Fragmentos de Okasaki 11
12 Fragmentos de Okasaki DNA primase DNA ligase Forquilha de replicação Região onde os pares de bases são desfeitos e novos polinucleotídeos são sintetizados. Forquilha de replicação ORC- Complexo de reconhecimento de origem abertura da forquilha; - Quinases + ciclinas no fim de G1 fosforilam este complexo ORC e ativam as helicases. 12
13 Eventos na forquilha de replicação 1. Separação da dupla hélice Helicases - deslizam rapidamente pela fita de DNA (separando mil pares de nucleotídeos por minuto). Eventos na forquilha de replicação 2. DNA topoisomerases Evitam o emaranhamento do DNA durante a replicação; Eventos na forquilha de replicação 3. SSBs (single strand binding proteins) proteínas ligadoras de DNA fita simples 13
14 Eventos na forquilha de replicação 4. Iniciador DNA Primase sintetizam os primeiros poucos nucleotídeos ligados ao filamento molde. Eventos na forquilha de replicação 5. Cinta deslizante Mantém a DNA polimerase associada ao DNA enquanto está em movimento, mas a libera assim que encontra uma região de fita-dupla. Funciona na fita-líder e na fita descontínua. Complexo de 14
15 GTACGCTGTAACG CATGCGACATTGC GTACGCTGTAACG CATGCGACATTGC Helicase abre progressivamente, as cadeias de DNA. Bolha de GTACGCTGTAACG CATGCGACATTGC Topoisomerase: Relaxa a tensão contorcional do DNA 15
16 GTACGCTGTAACG CATGCGACATTGC Topoisomerase: Relaxa a tensão contorcional do DNA; Helicase se move sobre a molécula de DNA, abrindo mais pares de bases. ACG GTACGCTGTA CATGCGACAT TGC GTA GTACGCT CATGCGA CAT 16
17 CGCTGTA GCGACAT CGCTGTA GCGACAT CGCTGTA GCGACAT Braçadeiras (Proteinas SSP = single strand proteins): Estabilizam fitas simples, evitando que se enrolem devido a complementariedade entre as bases. 17
18 CGCTGTA GCGACAT CGCTGTA GCGACAT CGCTGTA GCGACAT 18
19 CGCTGTA GCGACAT Primase: Adiciona primer (sequência iniciadora) de RNA (onde T é trocado por Uracila, ou seja, A se pareia com U) CGCTGTA GCGACAT DNA polimerase III se desloca sobre a molécula de DNA, adiconando nucleotídeos, sempre na direção 5 3, devido aos carbonos livres nas extremidades para realizarem novas ligações. CGCTGTA G A GCGACAT A replicação do DNA é Bidirecional, pois ocorre nas duas fitas simultaneamente, mas em direções opostas. 19
20 GCG GTA GCGA CAT GCG T GTA GCGA CAT GCG CT GTA GCGA CAT 20
21 GCG ACAU GCGA CAT Como a molécula de DNA sempre cresce na direção 5 3, na fita de DNA molde roxa (5 3 ), ela cresce descontinuamente, formando os fragmentos de Okasaki. GCG ACAU GCGA CAT GCG ACAU GCGA CAT DNA polimerase II substitui primers de RNA. 21
22 GCG ACAU GCGA CAT DNA polimerase II substitui primers de RNA. GCG ACAU GCGA CAT DNA polimerase II substitui primers de RNA. GCG ACAT GCGA CAT DNA polimerase II substitui primers de RNA. 22
23 GCG ACAT GCGA CAT GCG ACAT GCGA CAT DNA polimerase I se desloca sobre a molécula recém-sintetizada, verificando o pareamento entre as bases e realizando reparos quando necessário. GCG ACAT GCGA CAT 23
24 GCG ACAT GCGA CAT GCG ACAT GCGA CAT GCG ACAT GCGA CAT 24
25 GCG ACAT GCGA CAT GCG ACAT GCGA CAT GCG ACAT GCGA CAT 25
26 GCG ACAT GCGA CAT DNA ligase une os segmentos de DNA. GCG ACAT GCGA CAT GCG ACAT GCGA CAT 26
27 GCGACAT GCGA CAT GCGACAT GCGA CAT O processo continua, bolha após bolha de replicação, até completar a replicação do DNA. GTACGCTGTAACG CATGCGACATTGC GTACGCTGTAACG CATGCGACATTGC 2 moléculas de DNA idênticas. 27
28 GTACGCTGTAACG CATGCGACATTGC Fita original Fita nova GTACGCTGTAACG CATGCGACATTGC Fita nova Fita original Semiconservativa, pois em cada molécula filha, podemos observar uma fita molde da molécula original. Complexo de 28
29 Questões para discussão 1. Expliquem detalhadamente a estrutura da molécula de DNA, segundo a teoria de Watson e Crick. 2. A replicação do DNA é considerada conservativa, semiconservativa ou dispersiva? Explique. 3. Coloque em ordem os fenômenos que ocorrem na Forquilha de do DNA. 4. Qual o sentido de síntese da DNA polimerase? Porque temos uma fita líder e uma fita retardada? 29