Professor: Christian ReisDisciplina: Genética Humana

ESTRUTURA E REPLICAÇÃO DO DNA

ORGANISMO

CÉLULA

NÚCLEO

CROMOSSOMOS

DNADNA

mRNAmRNA

ProteínaProteína

A Biologia Molecular é o estudo da Biologia em nível molecular, com especial foco no estudo da estrutura e função do material genético e seus produtos de expressão, as proteínas. É um campo de estudo que abrange outras áreas da Biologia e da Química, em especial Genética e Bioquímica.

Da célula ao DNA

COMPACTAÇÃO DO DNA

COMPACTAÇÃO DO DNA - NUCLEOSSOMO

Cromatina – DNA+Proteínas básicas (Histonas)Nucleossomo – Octâmero de Histonas (2H2A+2H2B+H3+H4) + DNA ~ 140pbSolenóide – 6 nucleossomos

COMPACTAÇÃO DO DNA - NUCLEOSSOMO

DNA/GENE

DNA------- mRNA------ proteína Transcrição Tradução

– Seqüência de DNA que contém a informação para síntese de cadeias polipeptídicas.– Contém toda a informação genética de um organismo.

Replicação

ÁCIDOS NUCLÉICOS

DNA & RNA

DNA/ADN= ácido desoxirribonucléico

RNA/ARN= ácido ribonucléico

Nucleotídeos - unidades básicas dos ácidos nucléicos

– Uma base nitrogenada – Uma pentose – Um grupo fosfato

NUCLEOTÍDEOS E PENTOSES

BASES NITROGENADAS

Podem ser divididas em dois grupos :

ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS

As moléculas de DNA e RNA são compostas por quatro diferentes nucleotídeos:

• Adenina, Guanina e Citosina – comum para DNA e RNA

• Timina – encontrada somente no DNA

• Uracila – encontrada somente no RNA

OS NUCLEOTÍDEOS SÃO LIGADOS ATRAVÉS DO C5 E C3 DAS PENTOSES

PAREAMENTO DE BASES VIA PONTES DE HIDROGÊNIO

Relação de Chargaff:

nº adenina = nº timina nº guanina = nº citosinaA+G=T+C

Pareamento de bases:

A pareia com T(2 pontes de H)C pareia com G(3 pontes H)

AS FITAS DO DNA TÊM DIREÇÕES OPOSTAS

PORQUE O DNA É A MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE?

C

T

G

A

C

T

G

A

C

T

G

A

C

A

G

C

T

G

A

C

T

G

a) Armazena e codifica grande quantidade de informação (4n / 4 - bases AGCT e n- número de bases da molécula).

b) Autoduplicação.

c) Apresenta mecanismo de defesa contra a perda de informação genética (informação nas duas cadeias).

d) A complementaridade das bases do DNA permite que as cadeias se identifiquem e se reúnam numa mistura complexa de moléculas – hibridização.

A DUPLA HÉLICEWATSON E CRICK 1953

DUPLA HÉLICE DE DNA

FORMAS DO DNA

•The Meselson-Stahl experiment

REPLICAÇÃO DO DNA – SEMICONSERVATIVA

Fase S Interfáse- 8 horas para replicar 6x109 pares de base.

Interfase

Mitose

G22G1

S

QUAIS SÃO OS COMPONENTES ENVOLVIDOS NA REPLICAÇÃO DNA?

HELICASES – separa as duas fitas da molécula.

PRIMASE – sintetiza pequenas moléculas de RNA utilizadas como iniciadores durante o processo de replicação do DNA.

DNA POLIMERASE – catalisam a adição de um nucleotídeo no radical hidroxil da extremidade 3’ da cadeia que está se formando. Desta forma, as fitas só podem crescer no sentido 5’ 3’. Revisão contra mutações – Atividade exonucleásica 3’ 5’.

DNA POL I, II, e III. DNAP III- REPLICAÇÃO. DNAP I-REMOÇÃO PRIMER.

SSB (“single-strand-binding”) – ligam-se a cada uma das fitas impedindo o reanelamento das mesmas.

TOPOISOMERASES – Responsáveis por aliviar a torção na parte da fita que não está sendo replicada.

LIGASE - completa a ligação fosfodiester após retirada fragmentos de Okazaki.

FORQUILHA DE REPLICAÇÃO

FORQUILHA DE REPLICAÇÃO

PROCESSO DE REPLICAÇÃO

FITA CONTÍNUA (FITA LEADING) – sintetizada continuadamente a partir de um iniciador na fita molde 3’ 5’

FITA DESCONTÍNUA (FITA LAGGING) – sintetizada descontinuadamente a partir de múltiplos iniciadores

• Sítios descobertos no molde da fita descontínua são copiados em pequenos iniciadores de RNA pela primase.

• Cada iniciador é alongado pela DNA polimerase resultando na formação dos FRAGMENTOS DE OKAZAKI.

•DNA polimerase remove o primer do RNA do fragmento adjacente e preenche os “gaps” entre os fragmentos que, então, são unidos pela DNA ligase.

AS “BOLHAS DE REPLICAÇÃO”

• Ori ou O - Origem de replicação

• Nos eucariontes, a replicação requer “múltiplas origens”, devido ao tamanho de seu genoma. A replicação é bidirecional e, em ambas as fitas, simultânea.

• Este processo gera “bolhas de replicação”.

• Replicação de 6x109 pares de base em 8h.

O PROBLEMA DA REPLICAÇÃO DOS TELÔMEROS

A SOLUÇÃO PARA REPLICAÇÃO DOS TELÔMEROS

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO ESTRUTURA E REPLICAÇÃO DO DNA

Nome:

Turma:

Data:

1) Quais os componentes de um nucleotídeo?

2) Quais as diferenças entre a molécula do DNA e RNA?

3) O que significa uma cadeia de ácido núcleico ter uma orientação direção 5’-3’?

4) Por que num organismo a soma de A+C=T+G?

5) Quais são as vantagens da estrutura do DNA que possibilitam o mesmo ser o “guardião” da informação genética de um organismo?

6) Por que a replicação é semiconservativa?

7) Quais as principais enzimas envolvidas no processo de replicação e quais suas funções?

8) O que são os fragmentos de Okazaki?

9) Como acontece a replicação dos telômeros?