Dogma central da biologia parte 1 videoaula

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ESTRUTURA QUÍMICA E ARRANJO
TRIDIMENSIONAL DA MOLÉCULA DA VIDA.
Prof. Me. José Antonio Paniagua
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DE UNAÍ/MG
CURSO DE ENFERMAGEM
FUNDAMENTOS DE CITOLOGIA E HISTOLOGIA
PROF.: ME. JOSÉ ANTONIO PANIAGUA
Unaí/MG
2015
1
DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA
MOLECULAR

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A GENÉTICA HUMANA NO LIVRO DIDÁTICO DE BIOLOGIA
A educação em genética humana deve promover nos
alunos o desenvolvimento das habilidades de tomar
decisões, reconhecer alternativas, aplicar informações
e selecionar opções relativas à saúde em nível
comunitário e pessoal; os estudantes devem ser
preparados para utilizar os conceitos da área para
entender e opinar em relação a aspectos sociais e
éticos desse campo de conhecimento. Além disso, o
estudo da genética pode ajudar na compreensão das
diferenças individuais, aceitando a diversidade e
reconhecendo-a como regra e não como exceção.
____________________________________
Assinatura do autor

Tributo a Molécula de ADN.
 Não existe nenhuma substância tão importante quanto o
ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Por ser a principal
molécula da vida e carrear em sua estrutura química a
informação genética determinante das operárias da
célula – as proteínas. A função fundamental do ADN na
genética foi estabelecida somente por volta do século
XX, contudo, nossa fascinação pela compreensão da
herança genética remete-nos para tempos longínquos.
DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR – Parte 110/11/2019 JOSÉ ANTONIO PANIAGUA
4

5
Conteúdo

A Importância da Molécula de
ADN.
 Transportar muita informação, de célula para célula e de
geração para geração;
 Capacidade de produzir cópias exatas de si mesmo, pois
os cromossomos são copiados em cada divisão celular;
 Capacidade de “replicar erros” de cópia, como se fossem
o gene original;
 Apresenta mecanismo de decodificação da informação
armazenada, traduzindo-as indiretamente em proteínas;
 O ADN é chamado de “molécula da vida” pois contém o
código para construção das proteínas dos seres vivos;
 O ADN é encontrado nos animais: no núcleo celular e nas
mitocôndrias formando os cromossomos.
6

 Todo ser vivo tem seu material genético codificado em
longas cadeias de uma molécula constituída por dois
polímeros complementares de nucleotídeos, cuja
sequência perfaz uma linguagem química estável que é
carreada de pais para filhos. Essa descoberta histórica
de que o ADN é o mantenedor da informação genética
(1940) e, posterior elucidação de estrutura tridimensional
(1953), marcou e estabeleceu as bases para a Biologia
Molecular (BERG; TYMOCZKO; STRYER, 2010).
A Estrutura do ADN permite um
mecanismo p/ Hereditariedade
7

Estudos Bioquímicos
do Núcleo Celular
 1869, Miescher isolou um ácido que continha fósforo e
nitrogênio do núcleo celular de leucócitos de secreção
purulenta, que ele chamou de nucleínas.
 1877, A. Kossel isolou bases aminadas cíclicas G, A, T.
 1889 R. Altmann passou a chamá-la de ácido Nucleico.
 1910, o bioquímico Phoebus A. Levene detectou no
ácido nucléico a presença de ribose.
Histórico 1869
A descoberta do DNA
A Porção ácida (DNA) e uma porção
básica (proteína histonas)
São 4 bases nitrogenadas no DNA:
Timina, Adenina, Citosina e Guanina
Uracila no ARN.
8

Teoria Cromossômica
da Herança
 Concluiu que os genes estavam organizados de maneira
linear nos cromossomos e são as unidades hereditárias.
Histórico 1915
THOMAS H. MORGAN
Fatores Mendelianos
Obs:
Pela primeira vez
propôs uma correlação
entre um gene
(genótipo) e uma
característica física.
O Geneticista William Bateson
estende o termo gene para
GENÉTICA
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/biologia/experimentos1/animacoes/a_descoberta_dos_genes.html
9

A Transformação
Genética
 1928 – Experimento de Frederick Griffith estudando a
“transformação” de cepas da bactéria Diploccocus
pnuemoniae não patogênicas em patogênicas.
Histórico 1928
A informação está ADN
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/biologia/experimentos1/experimento_de_meselson_e_stahl.php
10

 1941 - Beadle e Tatun, trabalhando com indução de
mutações no fungo Neurospora (wild tipe), propuseram que
um gene deveria ser responsável por fazer uma Enzima.
Teoria:
Um gene uma enzima
Um gene uma proteína
Um gene um polipept
Crescimento de Fungo (wt).
Teoria: 1 Gene = 1 Polipeptídeo
11
 Demonstraram que os Genes agiam através da regulação
de diferentes eventos químicos.

Princípio Transformante
de Oswald Avery
Avery e col, concluíram que o
ADN era o material contendo a
informação genética mediante
experimentos com a
transformação bacteriana
Histórico 1944
Transformação Bacteriana
in vitro
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/biologia/experimentos1/animacoes/o_experimento_de_avery_macleod_e_mccarty.html
12

Experimento de Alfred
Hershey e Martha Chease.
A evidência adicional indicou
que o ADN é o material
genético que resultou de um
estudo com o bacteriófago 2.
E.coli
1852
Fósforo radioativo
no ADN
Enxofre
radioativo
Proteinas
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Experimento do Liquidificador de Hershey e Chase

Experimento de Alfred
Hershey e Martha Chase.
 Resultado: Indica que o ADN do vírus entra na célula hospedeira,
enquanto a capa de proteína fica fora da célula, como a prole do vírus
é produzida dentro da célula, os resultados indicam que a informação
genética que dirige a síntese tanto das moléculas de ADN quanto das
capas de proteína da prole viral devem estar presente no ADN
parental. Além disso, demonstrou-se que as partículas da prole
continham parte do 32P, mas nenhum 35S do fago parental.
 IMPORTANTE: Houve uma falha na prova de Hershey e Chase ao
afirmar que o material genético do fago F2 era o ADN, pois foi
encontrada uma quantidade significativa de 35S (logo proteína) no
ADN das células hospedeiras, após a infecção dos fagos na célula
das E. coli ai, portanto foi questionado se esta pequena fração de
proteínas do fago continha algum tipo de informação genética.
Histórico 1852
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/biologia/experimentos1/animacoes/o_experimento_de_hershey_e_chase.html
14

Os Avanços da Biologia
 Erwin analisou o ADN de diversas espécies e determinou
que, mesmo apresentando considerável variabilidade, o
total de A = T, e o de C = G.
Histórico 1953
“Regras de Chargaff”.
15

A Unidade Química da
Informação Genética.
 O ADN contem todas as
informações para produzir um
organismo completo.
 Esta informação está arranjada na
sequência de um tipo de unidade
monomérica conhecida atualmente
por Nucleotídeos (NTs).
 Os genes são constituídos por um
grande número de nucleotídeos
(formado por um grupo Fosfato,
uma base aminada (variável) e uma
pentose: a desoxirribose (C5H10O4).
CH2
16

A Estrutura Química do Gene
Unidade Hereditária
 No ADN uma sequência de
nucleotídeos que contém
informação suficiente para
produzir uma proteína ou um
ARN funcional é denominada
Gene.
Gene: 1909 – JOHANNSEN
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O ADN Codifica um
Produto Funcional
Enzimática, Estrutural, Hormonal,
Proteção, Transporte e outras
Espécie: Homo sapiens
≈25.000 genes < 400.000 proteinas
Características Monogênicas ≈10.000
TIPOS
O ARN ou a Proteina é o
Produto Final e Funcional.
O potencial do ADN para a replicação e
codificação de informações deve-se ao fato de
ser formado por duas longas cadeias que se
ligam através de ligações de hidrogênio que
unem as bases azotadas A c/ T e C c/ G.
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Elucidação da Estrutura
Tridimensional da Molécula
 Baseando-se nos estudos de
difração de raio X de Rosalind
Franklin e Maurice Wilkins e em
estudos químicos da molécula.
J. Watson e F. Crick
Histórico 1953
Essa descoberta foi fundamental para a
compreensão do mecanismo de transmissão
e execução da Informação Genética.
19
 Concluíram que a estrutura
física do ADN, é uma dupla
hélice com duas cadeias
complementares de NTs unidas
por ligações de hidrogênio.

Revisão do Histórico
20

Estrutura Tridimensional da
Molécula de ADN - 1953
3’
5’
P
http://highered.mheducation.com/olc/dl/120076/bio23.swf
Detalhe de uma molécula de ADN,
evidenciando o pareamento de
bases nitrogenadas
Coluna de Pentose e Fosfato.
21

A Complementaridade das
Bases Química da Vida
Fitas em orientações
opostas: Antiparalelas
Púricas
Pirimidicas
Arranjo dos Nucleotídeos
http://www.rsc.org/periodic-table/
As duas fitas de ADN carregam
a mesma informação genética
22

Os Tipos de Ligações
Químicas na Molécula de ADN
A ligação entre a base nitrogenada e a pentose é
uma ligação covalente denominada N-glicosídica
com a hidroxila ligada ao carbono-1 da pentose.
Fosfodiéster ligação covalente entre a -OH do C3’ da pentose
do 1º NT com o fosfato ligado a –OH C5’ da pentose do 2º NT.
5’ 3’, Esta convenção é baseada
nos detalhes da ligação entre as
subunidades de nucleotídeos.
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C
G
A

A Direção da Dupla-Hélice
 Devido a esta configuração a cadeia
de ADN é carregada negativamente e
fica com uma direção determinada.
 Em uma das extremidade temos livre a
hidróxila do Carbono 5’ da primeira
pentose e na outra temos livre a –OH
do Carbono 3’ da última pentose.
 Isto determina que o crescimento do
ADN se faça na direção de 5' para 3’.
5’ 3’
24

Estrutura Tridimensional
da Molécula de ADN
http://www.biorede.pt/index3.htm
As duas fitas de ADN,
tem orientações opostas,
Assim, são antiparalelas.
25

1. Ligações covalentes unem os átomos.
2. Forças hidrofóbicas forçam as bases a
se esconderem dentro da dupla hélice, O
fosfato e o açúcar (parte hidrofílica/polar).
3. Forças de Van der Walls – entre os
anéis aromáticos de bases adjacentes.
4. Ligações de H, entre bases adjacentes.
6. Anéis de desoxirribose não possuem
grupos hidroxila no C 2’ (2’-desoxirribose), o
que confere uma vantagem estrutural,
tornando-a mais resistente à hidrólise.
Forças que dão estabilidade e
Regularidade a Dupla-Hélice
Em solução, geralmente o DNA assume a
...conformação B. Quando há pouca água
disponível, na célula) para interagir com o ADN
ele assume a conformação A.
26
4.
6.
1.
1.
3.
2.
6.

Como os Genes
produzem Proteinas
Elucidação do Código
Genético
1966 - M. Niremberg e
H.G. Khorana –
decifraram o
Código Genético, onde
Uma trinca de bases
constituem um Códon,
que corresponde a um
aminoácido da proteína.
1961 - Sidney Brenner, F.
Jacob, M. Meselson
descobriram que há um
RNAm que leva a
informação do núcleo para
o citoplasma. O
intermediário entre o
Gene e a proteína.
http://www.johnkyrk.com/index.pt.html
27

Como os Genes
produzem Proteinas
28
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/JQ822247.1?report=genbank&log$=seqview

Como os Genes
produzem Proteinas
29
O vírus da dengue sorotipo 4 (cepa GZ30), porção inicial do genôma - GenBank: JQ822247.1
Polyprotein 4. Locus: AFK82574. 3387aa http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/389092829
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/JQ822247.1?report=genbank&log$=seqview

Como os Genes
produzem Proteinas
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Tabela do Código Genético
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DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA
MOLECULAR
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DE UNAÍ/MG
CURSO DE ENFERMAGEM
FUNDAMENTOS DE CITOLOGIA E HISTOLOGIA
PROF.: ME. JOSÉ ANTONIO PANIAGUA
Unaí/MG
2015
32
2ª
PARTE
Replicação, Transcrição e Síntese de
Proteínas

33
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
1. AMABIS, J. M. e Martho, G. R.. Biologiadas Populações. 2ª Ed. São Paulo,
Moderna, 2010. V.3.
2. Alberts B. e cols. Biologia Molecular da Célula. 5ª ed. Porto Alegre, Artmed,
2010.
3. BERG, Jeremy M.; STRYER, Lubert; TYMOCZKO, John L. Bioquímica. 7.
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014.
4. Griffiths A, Wessler S, Lewontin R, Carrol S. Introdução à genética. 9 ed.
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2009.
5. FERREIRA, R. Watson & Crick. A história da descoberta da estrutura do
DNA. São Paulo: Odysseus, 2003.
6. HAUSMAN, R. História da Biologia Molecular. Ribeirão Preto, Funpec
Editora, 2002.
7. LOPES, Sônia Godoy Bueno Carvalho e ROSSO, Sérgio. 3ª Ed. São
Paulo, Saraiva, 2013. V.3
8. SIMMONS, Michael; SNUSTAD, Peter. Fundamentos de Genética, 2ed.
Rio de janeiro: Guanabara Koogan, 2001.
9. THOMPSON & THOMPSON. Genética Médica. 6ªed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan, 2002.
10. THIEMANN, Otavio Henrique. A descoberta da estrutura do DNA. Química
Nova na Escola, n. 17, maio de 2003, p.13-19.

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