BIOLOGIA MOLECULAR

1. BIOLOGIA MOLECULAR estudo das células e moléculas genoma dos organismos conjunto de informações genéticas

2. HISTÓRICO 1865 - GREGOR MENDEL Estudou cruzamento entre diferentes tipos de ervilhas demonstrando que certas características físicas dessas plantas eram transmitidas de geração para geração através de “fatores”.

3. HISTÓRICO 1902 – SUTTON e BOVERI Padrão de herança dos “fatores” acompanhava a segregação dos cromossomos de células em divisão 1909 – JOHANNSEN Nomeou as unidades mendelianas da hereditariedade “fatores” de GENES

4. HISTÓRICO 1915 – THOMAS MORGAN Concluiu que os genes estavam organizados de maneira linear nos cromossomos Propôs, pela 1ª vez, uma correlação entre um gene = genótipo e uma característica física = fenótipo

5. HISTÓRICO • 1941 – BEADLE e TATUM • Demonstraram que os genes agiam através da regulação de diferentes eventos químicos • HIPÓTESE: UM GENE→ UMA ENZIMA

6. HISTÓRICO 1953 – JAMES WATSON e FRANCIS CRICK Descrição da estrutura física do DNA baseando-se nos estudos de difração de raio X de Rosalind Franklin e Maurice Wilkins e em estudos químicos da molécula Modelo da dupla fita proposto foi fundamental para a compreensão do mecanismo de transmissão e execução da informação genética

7. 1953: Watson and Crick Estrutura do DNA

8. HISTÓRICO 1955 – JOE HIN TJIO Definiu como 46 o número exato de cromossomos humanos ARTHUR KORNBERG Isolou a enzima DNA polimerase da bactéria E. coli

9. HISTÓRICO 1957 – CRICK e GAMOV Dogma Central da Biologia Molecular DNA→RNA→PROTEÍNA

10. Dogma Central da Biologia Molecular

11. HISTÓRICO • 1961 – BRENNER, JACOB e MESELSON • RNAmé a molécula que leva informação do DNA no núcleo para a maquinaria de produção de proteínas no citoplasma

12. O CÓDIGO GENÉTICO É DESVENDADO!!! HISTÓRICO 1966 – NIRENBERG, KHORANA e OCHOA Seqüências sucessivas de três nucleotídeos do DNA =códon determinam a seqüência de aminoácidos de uma proteína

13. Com o desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante (1972) e do seqüenciamento do DNA (1975-77) tornou-se possível isolar e determinar a seqüência de genes dos mais diferentes organismos.

14. Desta forma, com a disponibilidade de novos recursos, vários mecanismos biológicos, como a replicação do DNA e a divisão celular, começaram a ser intensamente estudados.

15. Núcleo DNA Cromossoma Gene Intron Promotor Exon

16. A célula é a unidade fundamental da vida • Todos os seres vivos, animais e vegetais, são constituídos de células • Cada célula é envolvida por membrana e preenchida por uma solução aquosa • É capaz de criar cópias de si mesma pelo crescimento e divisão celular

17. Em resumo, célula é: • “unidade que constitui os seres vivos e, em geral, definida como a menor porção de matéria viva dotada de autoduplicação independente”

18. Os vírus não podem ser considerados células, pois dependem do parasitismo para se reproduzir, utilizando-se da maquinaria da célula hospedeira = seres acelulares

19. Organização estrutural das células • Procarióticas • Eucarióticas

20. Dos vários tipos de moléculas presentes na célula, as de nosso interesse serão as macro-moléculas conhecidas como • Proteínas – cadeia de aminoácidos • Ácidos nucléicos = DNA e RNA – cadeia de nucleotídeos

21. A forma e o funcionamento de qualquer célula são decorrentes direto ou indiretamente da presença de um arsenal de proteínas • As proteínas são macromoléculas informacionais sintetizadas sob o comandos deinstruções específicaspresentes nos ácidos nucléicos = genes

22. Alterações nos genes podem acarretar em mudanças na conformação e na atuação das nossas proteínas • De maneira simplista, cada gene = parte funcional do DNA, codifica uma proteína

23. DNA

24. Toda a informação que uma célula necessita durante a sua vida e a de seus descendentes, está organizada em forma de código nas fitas dos ácidos nucléicos • Constituem os armazenadores e transmissores de informação nos seres vivos • Esta informação traduzida em proteínas permite que a célula execute todo o trabalho necessário à sobrevivência do organismo

27. CROMOSSOMOS • Os cromossomos contêm os genes que por sua vez são formados por DNA • Estes genes permitem a transmissão das informações genéticas de geração a geração • Nas células procarióticas, o cromossomo é uma única molécula de DNA • Os cromossomos encontram-se imersos no próprio citoplasma formando uma estrutura denominada nucleóide

28. CROMOSSOMOS • nas células eucarióticas, o cromossomo é formado por DNA associado a moléculas de histona, que são proteínasbásicas • encontram-se separados dos citoplasma pela membrana nuclear ou carioteca, em uma estrutura denominada núcleo

30. TIPOS DE ÁCIDOS NUCLÉICOS • Ácido desoxirribonucléico ou DNA e ácido ribonucléico ou RNA • Ambos são polímeros lineares de nucleotídios conectados entre si via ligações covalentes denominadas ligações fosfodiéster

31. DNA e RNA • DNA: contém informação das características do indivíduo • Gens = pedaços de DNA • DNA e RNA : formados pôr sequências de nucleotídeos

32. H H C N C N C CH HC C N N H ESTRUTURA DO DNA - É um polímero não ramificado - Formado por monômeros chamados de nucleotídeos - Cada nucleotídeo contém: 1) Estrutura primária NUCLEOTÍDEO 1 Base orgânica nitrogenada (Por que contém nitrogênio na sua formação) 1 Açúcar chamado DESOXIRRIBOSE Possui 5 Carbonos na sua molécula 5C 1C 4C 3C 2C 1 grupo fosfato (PO4-) As Bases Nitrogenadas podem ser de dois tipos: PIRIMÍDICAS PÚRICAS N CH HC CH N

33. NUCLEOTÍDIOS • Sãounidades básicasdosácidos nucléicos, e constituídos de: • Uma base nitrogenada = anel heterocíclico de átomos de carbono e nitrogênio • Uma pentose = açúcar com cinco carbonos • Um grupo fosfato = molécula com um átomo de fósforo cercado por 4 oxigênios

34. Fosfato

35. TIPOS DE PENTOSES RIBOSE e DESOXIRRIBOSE Diferem uma da outra pela presença ou ausência do grupo hidroxila no C 2' da pentose. É baseado nesta característica que os ácidos nucléicos recebem o nome RNA = ribose ou DNA = desoxirribose A pentose é o elo de ligação entre a base e o grupo fosfato

36. PENTOSES

37. TIPOS DE BASES NITROGENADAS Púricas:Adenina (A) – Guanina (G) Pirimídicas:Timina (T) – Citosina (C) – Uracil (U) as purinas são constituídas de dois anéis fundidos de 5 e 6 átomos as pirimidinas de um único anel de 6 átomos

38. Apenas quatro tipos diferentes de bases são encontrados em um dado polímero de ácido nucléico • noDNAas bases sãoA,G,C, eT • noRNA sãoA,G, C, eU • UracilaeTiminasão moléculas bastante relacionadas, diferindo apenas pelo grupo metila encontrado no átomo C5 do anel pirimídico da Timina

39. DNA dupla cadeia de nucleotídeos enroladas em hélice e ligadas pelas bases nitrogenadas; pentose: desoxirribose; bases: adenina, timina, guanina e citosina; RNA fita única de nucleotídeos; pentose: ribose; bases: adenina, uracila, guanina e citosina DIFERENÇAS ENTRE DNA E RNA

41. Antiparalelismo As fitas do DNA estão dispostas em direções opostas

42. A Dupla Hélice A forma predominante de torção da espiral do DNA é para a direita ou sentido horário

43. A Dupla Hélice O B-DNA é o predominante em condições fisiológicas

44. MOLÉCULA DE DNA • Chargaff: % deA= % de T e % de G= % de C • Watson e Crick : Dupla Hélice A T C G T A

45. A || T C ||| G T || A G ||| C DNA

46. PAPÉIS BIOLÓGICOS DO DNA • A duplicação do DNA permite que a PROGRAMAÇÃO hereditária da célula seja transmitida às células-filhas; • O DNA controla a atividade celular através da produção de RNA. Este, no citoplasma, comanda a produção de PROTEÌNAS, essenciais ao metabolismo celular; • Existem diferentes tipos de DNA, que VARIAM quanto ao número, tipo e disposição dos nucleotídeos na molécula.

47. Complementariedade Durante a replicação do DNA as duas fitas velhas ou mães servem de molde para cada fita nova ou filha complementar, que está sendo sintetizada. Fita velha Fita nova

48. DUPLICAÇÃO DO DNA C • Só ocorre na presença de DNA POLIMERASE; • Considerada SEMI-CONSERVATIVA; T A T A T G G C G C G C G C A T A T

49. DUAS NOVAS MOLÉCULAS DE DNADUPLICAÇÃO SEMI-CONSERVATIVA A T A T C G C G G C G C A T A T

50. A replicação é semi-conservativa • The Meselson-Stahl experiment