Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos Replicação, Transcrição e Tradução Gênica

1. Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos Replicação, Transcrição e Tradução Gênica UNIOESTE – Curso de Enfermagem – Disciplina de Bioquímica 5ª Aula Teórica – Dia 09/04/2014 Mustafa Hassan Issa

2. 2 Referências da Aula: Livro de Bioquímica do Stryer Capítulos 5 e 27 (5ª Ed.) ou Capítulos 4 e 28 (6ª Ed.)

3. REPLICAÇÃO GÊNICAouPROCESSO DE REPLICAÇÃO DO DNA 3

4. “Cada fita de DNA pode atuar como um molde para a síntese de sua fita complementar, possibilitando que a informação genética (transmitida de modo hereditário) mantenha-se codificada na sequência de bases contidas nas fitas do DNA (distribuídas nos cromossomos)” Replicação do DNA 4

5. Genoma de um organismo: Conteúdo específico de Genes – Distribuídos nos diversos Cromossomos (46), cada um formado por uma molécula de DNA separada; Matéria molecular do gene: DNA; Perpetuação e transferência das informações do Genoma – Processo dinâmico: Inicia pela Replicação do DNA (Mitose e Meiose). Replicação do DNA: Replicação do Genoma 5

6. DNA – Cromossomos 6

7. Quando a célula se divide, cada fita de DNA atua como molde para a síntese de uma fita complementar; Formam-se 2 Novos Pares de Fita Dupla de DNA que são distribuídos entre as 2 novas células no processo de divisão celular (MITOSE). Replicação do DNA 7

8. A Replicação do DNA possibilita a preservação da informação genética da célula – Existe: MOLDE para a Replicação; MOLDE – Uma fita serve de modelo para uma nova – Respeitando a paridade das Bases Nitrogenadas (A-2-T e C-3-G) – Replicação é Semi-Conservativa; A própria natureza da Fita Dupla do DNA permite o processo de Replicação. 8 Replicação do DNA - Processo

9. Cada nova fita dupla apresenta a mesma seqüência de pares de bases que a fita dupla parental; A reação de inserção de Nucleotídeos (Desoxirribonucleotídeos) na nova fita, a partir da Fita Molde, é catalisada pela ação da EnzimaDNA Polimerase do núcleo celular (Eucariontes e Procariontes). 9 Replicação do DNA - Processo

10. 10 Replicação do DNA - Processo Molécula original parental Primeira geração de moléculas filhas DNA Polimerase Segunda geração de moléculas filhas

11. O desenrolamento (relaxamento) das Fitas Duplas do DNA é uma reação catalisada pela Enzima Topoisomerase (Tipo I). 11 Replicação do DNA - Processo

12. 12 DNA: Forquilha de Replicação

13. A separação da Fita Dupla do DNA é uma reação catalisada pela Enzima Helicase (Forma-se a “Forquilha”); As Proteínas SSB (Single Strand Binding Proteins)ou Proteínas de Ligação do DNA de Fita Simples mantêm a estabilização das 2 fitas separadas durante a Replicação. 13 Replicação do DNA - Processo 3’ Forquilha de Replicação DNA Parental 5’

14. A Enzima DNA Polimerase inicia seu trabalho quando encontra um “iniciador” da reação (sinal de início) – Chamado de “Sequência deNucleotídeos Iniciadores” ou “Primer”; O Primer é um indicador do início da Replicação do DNA – Aumento da precisão do processo; Este Primer é uma seqüência com cerca de 5 Nucleotídeos de RNA Complementar a porção de início da Replicação; Enzima que catalisa a formação do Primer, é chamada de Primase. 14 Replicação do DNA - Processo

15. - Primer: Sequência de Nucleotídeos de RNA Complementar catalisada pela Enzima Primase. 15 Replicação do DNA - Processo Molde de DNA Primer de RNA DNA Polimerase DNA recém sintetizado

16. O PRIMER possuirá um Nucleotídeo de RNA na região 3´ Livre (-OH no carbono 3’ da Pentose); A partir deste Nucleotídeo são inseridos novos Nucleotídeos de DNA (Nucleotídeos Trifosfatados: dATP / dCTP / dGTP / dTTP), formando-se entre estes as Ligações Fosfodiéster; O alongamento da nova cadeia (1 novo filamento de DNA) é catalisado pela Enzima DNA Polimerase e ocorre no sentido 5´ para 3´ (porção 3´ ficará livre). 16 Replicação do DNA - Processo

17. - Nucleotídeos ativados - Desoxinucleosídeos 5´-Trifosfatados: dATP / dCTP / dGTP / dTTP 17 Replicação do DNA - Processo

18. Alongamento da nova fita de DNA catalisado pela Enzima DNA Polimerase: Sentido 5´ para 3´: 18 Replicação do DNA - Processo

19. - Alongamento da nova fita de DNA: Reação de formação de ligações fosfodiéster no sentido 5´ para 3´ da nova fita de DNA catalisada pela Enzima DNA Polimerase utilizando os Nucleotídeos Ativados. Replicação do DNA - Processo A = T A = T filamento primer filamento primer porção 3’ livre C = G C = G = = fita molde fita molde sentido do alongamento 19

20. Síntese do processo até o momento: - O processo iniciou pelo relaxamento da fita dupla de DNA dos cromossomos pela ação da Topoisomerase, a Helicase separa as fitas (Forquilha) que se mantém abertas pela ação das Proteínas SSB. - O processo de replicação é sinalizado pela ação da Enzima Primase (Primer), e a adição de Nucleotídeos complementares (sentido 3’) é uma reação catalisada pela EnzimaDNA Polimerase. 20 Replicação do DNA - Processo

21. Os dois filamentos simples de DNA são duplicados de forma diferenciada: Obs 1: A Enzima DNA Polimerase sempre adiciona Nucleotídeos no sentido 5’ → 3’; Obs 2: O crescimento da nova fita sempre ocorre em direção à Forquilha de Replicação. Desta forma, haverão duas situações distintas: - Situação 1) A Fita de DNA que se encontra no sentido 3’ → 5’ (molde) recebe a adição de Nucleotídeos pela Enzima DNA Polimerase de modo contínuo (no sentido5’ → 3’) – Esta nova sequência de DNA é denominada Filamento leading. 21 Replicação do DNA - Processo

22. - Situação 2) O Filamento que se encontra no sentido 5’ → 3’ (molde) não pode receber a adição de Nucleotídeos pela DNA Polimerase de maneira contínua – No entanto, uma nova sequência também é sintetizada, e é denominada Filamento lagging, mas seu processo apresenta algumas particularidades: 1) No Filamento lagging são adicionados Nucleotídeos em grupos de aproximadamente 1000 unidades no sentido 5´ para 3´, que são denominados Fragmentos de Okazaki; 2) Ou seja, a adição Nucleotídeos pela Enzima DNA Polimerase é executada em blocos no sentido 5’ → 3’ colocados em direção à Forquilha; 3) A EnzimaLigase termina o processo catalisando a ligação dos espaços presentes entre os Fragmentos de Okazaki. 22 Replicação do DNA - Processo

23. 1) No Filamento leading (fita molde 3’ → 5’):São adicionados Nucleotídeos de forma contínua no sentido 5´ para 3´ em unidades; 2) No Filamento lagging (fita molde 5’ → 3’):São adicionados Nucleotídeos de forma descontínua no sentido 5´ para 3´ na forma dos Fragmentos de Okazaki. 3’ 5’ 23 Replicação do DNA - Processo

24. 1) Filamento leading (fita molde 3’ → 5’):Crescimento em direção à Forquilha de forma contínua; 2) Filamento lagging (fita molde 5’ → 3’):Crescimento em direção à Forquilha de forma descontínua. Filamento lagging Filamento leading 24 Replicação do DNA - Processo

25. 1) Filamento leading (fita molde 3’ → 5’); 2) Filamento lagging (fita molde 5’ → 3’). 25 Replicação do DNA - Processo

26. 26 Replicação do DNA - Processo A Enzima Helicase catalisa a formação da forquilha de replicação que é sustentada pelas Proteínas SSB. A seguir a Enzima DNA Polimerase adiciona nucleotídeos nas porções indicadas por primers (reação catalisada pela Primase) de modo contínuo sobre o molde 3’ → 5’ (filamento leading) e de modo descontínuo sobre o molde 5’ → 3’ (Fragmentos de Okazaki no filamento lagging).

27. Dogma da Biologia Molecular Replicação Transcrição Tradução 27

28. Obrigado, agradeço a atenção de todos

29. Perguntas…?