Revisão Biologia
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Genômica celular
Ácidos nucléicos

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São os polímeros informacionais da
vida
Biopolímeros
Polissacarídeos

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Homopolímeros

Único monômero
Biopolímeros
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(proteínas)

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Heteropolímeros

Monômeros variados
Biopolímeros
Ácidos nucléicos
(DNA e RNA)

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Monômeros variados
Nucleotídeos - Monômeros

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Pentose

Base nitrogenada

Nucleosídeo

Fosfato

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nucléico
Nucleotídeos - Monômeros

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Desoxirribonucleotídeo

Ribonucleotídeo
Nucleotídeos - Funções

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a) Monômero dos ácidos nucléicos
b) Fonte de energia no metabolismo -> ATP
c) Compo...
Polimerização
5’

ligação
fosfodiéster

3’

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Comparação DNA X RNA

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Características

DNA

RNA

Estrutura

Fita dupla

Fita simples

Pentose

Desoxirribos...
DNA mitocondrial (DNA mt)Prof. Emanuel
 Diferente do DNA
genômico
 Herdado exclusivamente
de origem materna

DNA mt
DNA
...
DNA mitocondrial (DNA mt)Prof. Emanuel

DNA genômico

DNA mt
Estrutura do DNA
Fita dupla

Helicoidal
Antiparalela

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Estrutura do DNA

Prof. Emanuel

Especificidade do pareamento

Ligação de hidrogênio
(estabilidade)

Atuação como molde
(r...
Estrutura do DNA

Prof. Emanuel
Estrutura do DNA
Primária
(fita simples)
Secundária
(fita dupla)
Terciária
(Cromatina)

Quaternária
(Cromossomo)

Prof. Em...
Replicação do DNA
Semiconservativa

Prof. Emanuel

Enzimática
Replicação do DNA
Ocorrência:
Período S

Prof. Emanuel

Objetivo:
Divisão celular
Principais enzimas

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Desnaturação do DNA

Helicase, Estabilizadoras de fita simples

Síntese da nova fita de...
Principais enzimas

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DNA helicase

DNA polimerase
III
DNA ligase
Mutação gênica

Prof. Emanuel

Pareamento de bases
alterado

Qualquer alteração na sequência de
bases do DNA
Mutação gênica

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Somática

Germinativa

Não é
transmitida

É transmitida
Transcrição do DNA

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Enzimática (RNA polimerase) e seletiva
DNA

RNA

A

U

T

A

C

G

G

C
Transcrição do DNA

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Bolha da transcrição
Fita inativa

RNA
polimerase
Finalizador

Fita ativa

Promotor

5´...
Transcrição do DNA

Prof. Emanuel

Ocorrência:
Períodos G1 e G2

Objetivo:
Síntese protéica
Transcrição do DNA

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Gene A

Gene B

Transcrição
RNA

Tradução

PROTEÍNA

Transcrição

RNA

Gene inativo
(se...
Dogma central
Replicação

Transcrição

Proteína é
produto da
expressão gênica

Tradução
Proteína

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Procariontes

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Sem separação espacial e temporal entre
transcrição e tradução
Eucariontes

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Com separação espacial e temporal entre
transcrição e tradução
Splicing

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Splicing alternativo

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Gene A

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DNA

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E3

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Splicing alternativo

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E1

E2

E3

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E3

Várias
...
Código genético

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CÓDON  Equivale a um Aminoácido

A relação códons X aminoácidos é conhecida
como código g...
Código genético

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Código genético UNIVERSAL

Prof. Emanuel

Ancestralidade comum
Código genético UNIVERSAL

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Transgenia

(Enzimas de restrição e Ligases)
Código genético REDUNDANTE
Prof. Emanuel

Códons diferentes

Mesmo aminoácido
Código genético
Um códon

Prof. Emanuel

Vários aminoácidos

O Código genético não é
ambíguo
Tradução

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Tradução

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Projeto Genoma
300 genes a
mais que um
camundongo

Homem

21.000 genes

Tomate

30.000 genes

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O homem possu...
DNA lixo (DNA junk)

Prof. Emanuel

Só porque não nos entendem
não podem nos chamar de lixo
DNA lixo

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Projeto Encode
Antes

2% - 5% do
genoma funcional

Depois

80% do genoma
funcional
DNA lixo

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Epigenética

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São modificações que ocorrem no
DNA, mas que não alteram a
sequência de bases e, portanto, não...
Imprinting genômico

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É um fenômeno genético no qual certos genes são
expressos apenas por um alelo, enquant...
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Revisão ENEM - Genômica celular

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  1. 1. Revisão Biologia Prof. Emanuel Genômica celular
  2. 2. Ácidos nucléicos Prof. Emanuel São os polímeros informacionais da vida
  3. 3. Biopolímeros Polissacarídeos Prof. Emanuel Homopolímeros Único monômero
  4. 4. Biopolímeros Polipeptídeos (proteínas) Prof. Emanuel Heteropolímeros Monômeros variados
  5. 5. Biopolímeros Ácidos nucléicos (DNA e RNA) Prof. Emanuel Heteropolímeros Monômeros variados
  6. 6. Nucleotídeos - Monômeros Prof. Emanuel Pentose Base nitrogenada Nucleosídeo Fosfato Nucleotídeo Ácido nucléico
  7. 7. Nucleotídeos - Monômeros Prof. Emanuel Desoxirribonucleotídeo Ribonucleotídeo
  8. 8. Nucleotídeos - Funções Prof. Emanuel a) Monômero dos ácidos nucléicos b) Fonte de energia no metabolismo -> ATP c) Componente de coenzimas -> NAD, FAD
  9. 9. Polimerização 5’ ligação fosfodiéster 3’ Prof. Emanuel
  10. 10. Comparação DNA X RNA Prof. Emanuel Características DNA RNA Estrutura Fita dupla Fita simples Pentose Desoxirribose Ribose Bases A,T,C,G A,U,C,G Origem Replicação (DNA polimerase) Transcrição (RNA polimerase) Distribuição Concentrado no núcleo Concentrado no citoplasma Papel biológico Hereditariedade Síntese protéica
  11. 11. DNA mitocondrial (DNA mt)Prof. Emanuel  Diferente do DNA genômico  Herdado exclusivamente de origem materna DNA mt DNA genômico
  12. 12. DNA mitocondrial (DNA mt)Prof. Emanuel DNA genômico DNA mt
  13. 13. Estrutura do DNA Fita dupla Helicoidal Antiparalela Prof. Emanuel
  14. 14. Estrutura do DNA Prof. Emanuel Especificidade do pareamento Ligação de hidrogênio (estabilidade) Atuação como molde (replicação e transcrição)
  15. 15. Estrutura do DNA Prof. Emanuel
  16. 16. Estrutura do DNA Primária (fita simples) Secundária (fita dupla) Terciária (Cromatina) Quaternária (Cromossomo) Prof. Emanuel
  17. 17. Replicação do DNA Semiconservativa Prof. Emanuel Enzimática
  18. 18. Replicação do DNA Ocorrência: Período S Prof. Emanuel Objetivo: Divisão celular
  19. 19. Principais enzimas Prof. Emanuel Desnaturação do DNA Helicase, Estabilizadoras de fita simples Síntese da nova fita de DNA Polimerase, Fragmentos de okasaki, Ligase Reparo da nova fita Polimerase (exonucleases)
  20. 20. Principais enzimas Prof. Emanuel DNA helicase DNA polimerase III DNA ligase
  21. 21. Mutação gênica Prof. Emanuel Pareamento de bases alterado Qualquer alteração na sequência de bases do DNA
  22. 22. Mutação gênica Prof. Emanuel Somática Germinativa Não é transmitida É transmitida
  23. 23. Transcrição do DNA Prof. Emanuel Enzimática (RNA polimerase) e seletiva DNA RNA A U T A C G G C
  24. 24. Transcrição do DNA Prof. Emanuel Bolha da transcrição Fita inativa RNA polimerase Finalizador Fita ativa Promotor 5´ Direção da transcrição 3´
  25. 25. Transcrição do DNA Prof. Emanuel Ocorrência: Períodos G1 e G2 Objetivo: Síntese protéica
  26. 26. Transcrição do DNA Prof. Emanuel Gene A Gene B Transcrição RNA Tradução PROTEÍNA Transcrição RNA Gene inativo (sem transcrição)
  27. 27. Dogma central Replicação Transcrição Proteína é produto da expressão gênica Tradução Proteína Prof. Emanuel
  28. 28. Procariontes Prof. Emanuel Sem separação espacial e temporal entre transcrição e tradução
  29. 29. Eucariontes Prof. Emanuel Com separação espacial e temporal entre transcrição e tradução
  30. 30. Splicing Prof. Emanuel
  31. 31. Splicing alternativo Prof. Emanuel Gene A E1 DNA E2 E3 E4 Splicing alternativo 1 gene E1 E2 E3 E4 E3 Várias proteínas Transcrito primário E1 E4 E2 E4 E2 E3 E1 RNAm1 – Proteína A1 RNAm2 – Proteína A2 RNAm3 – Proteína A3
  32. 32. Código genético Prof. Emanuel CÓDON  Equivale a um Aminoácido A relação códons X aminoácidos é conhecida como código genético: • É universal • É redundante (degenerado)
  33. 33. Código genético Prof. Emanuel
  34. 34. Código genético UNIVERSAL Prof. Emanuel Ancestralidade comum
  35. 35. Código genético UNIVERSAL Prof. Emanuel Transgenia (Enzimas de restrição e Ligases)
  36. 36. Código genético REDUNDANTE Prof. Emanuel Códons diferentes Mesmo aminoácido
  37. 37. Código genético Um códon Prof. Emanuel Vários aminoácidos O Código genético não é ambíguo
  38. 38. Tradução Prof. Emanuel
  39. 39. Tradução Prof. Emanuel
  40. 40. Projeto Genoma 300 genes a mais que um camundongo Homem 21.000 genes Tomate 30.000 genes Prof. Emanuel O homem possui 220 genes herdados de bactérias Mosca 13.000 genes
  41. 41. DNA lixo (DNA junk) Prof. Emanuel Só porque não nos entendem não podem nos chamar de lixo
  42. 42. DNA lixo Prof. Emanuel
  43. 43. Projeto Encode Antes 2% - 5% do genoma funcional Depois 80% do genoma funcional
  44. 44. DNA lixo Prof. Emanuel
  45. 45. Epigenética Prof. Emanuel São modificações que ocorrem no DNA, mas que não alteram a sequência de bases e, portanto, não são transmitidos para a descendência. Por exemplo, o silenciamento e a ativação de genes é uma alteração epigenética – controlada por um mecanismo denominado metilação – que é muito importante na diferenciação dos tecidos
  46. 46. Imprinting genômico Prof. Emanuel É um fenômeno genético no qual certos genes são expressos apenas por um alelo, enquanto o outro é metilado (inativado). É um processo de regulação da expressão gênica
  47. 47. R e v i s ã o E N E M Prof. Emanuel O Em 1999, a geneticista Emma Whitelaw desenvolveu um experimento no qual ratas prenhes foram submetidas a uma dieta rica em vitamina B12, ácido fólico e soja. Os filhotes dessas ratas, apesar de possuírem o gene para obesidade, não expressaram essa doença na fase adulta. A autora concluiu que a alimentação da mãe, durante a gestação, silenciou o gene da obesidade. Dez anos depois, as geneticistas Eva Jablonka e Gal Raz listaram 100 casos comprovados de traços adquiridos e transmitidos entre gerações de organismos, sustentando, assim, a epigenética, que estuda as mudanças na atividade dos genes que não envolvem alterações na sequência do DNA. Alguns cânceres esporádicos representam exemplos de alteração epigenética, pois são ocasionados por a) aneuploidia do cromossomo sexual X. b) polipoidia dos cromossomos autossômicos. c) mutação em genes autossômicos com expressão dominante. d) substituição no gene da cadeia beta da hemoglobina. e) inativação de genes por meio de modificações das bases nitrogenadas
  48. 48. R e v i s ã o E N E M Prof. Emanuel A figura seguinte representa um modelo de transmissão da informação genética nos sistemas biológicos. No fim do processo, que inclui a replicação, a transcrição e a tradução, há três formas proteicas diferentes denominadas a, b e c. Depreende-se do modelo que a) a única molécula que participa da produção de proteínas é o DNA. b) o fluxo de informação genética, nos sistemas biológicos, é unidirecional. c) as fontes de informação ativas durante o processo de transcrição são as proteínas. d) é possível obter diferentes variantes proteicas a partir de um mesmo produto de transcrição. e) a molécula de DNA possui forma circular e as demais moléculas possuem forma de fita simples linearizadas
  49. 49. R e v i s ã o E N E M Prof. Emanuel Durante muito tempo, os cientistas acreditaram que variações anatômicas entre os animais fossem consequência de diferenças significativas entre seus genomas. Porém, os projetos de sequenciamento de genoma revelaram o contrário. Hoje, sabe-se que 99% do genoma de um camundongo é igual ao do homem, apesar das notáveis diferenças entre eles. Sabe-se também que os genes ocupam apenas cerca de 1,5% do DNA e que menos de 10% dos genes codificam proteínas que atuam na construção e na definição das formas do corpo. O restante, possivelmente, constitui DNA não-codificante. Como explicar, então, as diferenças fenotípicas entre as diversas espécies animais? A resposta pode estar na região não-codificante do DNA A região não-codificante do DNA pode ser responsável pelas diferenças marcantes no fenótipo porque contém a) as sequências de DNA que codificam proteínas responsáveis pela definição das formas do corpo. b) uma enzima que sintetiza proteínas a partir da sequência de aminoácidos que formam o gene. c) centenas de aminoácidos que compõem a maioria de nossas proteínas. d) informações que, apesar de não serem traduzidas em sequências de aminoácidos, interferem no fenótipo. e) os genes associados à formação de estruturas similares às de outras espécies.
  50. 50. R e v i s ã o E N E M Prof. Emanuel Uma vítima de acidente de carro foi encontrada carbonizada devido a uma explosão. Indícios, como certos adereços de metal usados pela vítima, sugerem que a mesma seja filha de um determinado casal. Uma equipe policial de perícia teve acesso ao material biológico carbonizado da vítima, reduzido, praticamente, a fragmentos de ossos. Sabe-se que é possível obter DNA em condições para análise genética de parte do tecido interno de ossos. Os peritos necessitam escolher, entre cromossomos autossômicos, cromossomos sexuais (X e Y) ou DNAmt (DNA mitocondrial), a melhor opção para identificação do parentesco da vítima com o referido casal. Sabe-se que, entre outros aspectos, o número de cópias de um mesmo cromossomo por célula maximiza a chance de se obter moléculas não degradadas pelo calor da explosão.
  51. 51. R e v i s ã o E N E M Prof. Emanuel Com base nessas informações e tendo em vista os diferentes padrões de herança de cada fonte de DNA citada, a melhor opção para a perícia seria a utilização a) do DNAmt, transmitido ao longo da linhagem materna, pois, em cada célula humana, há várias cópias dessa molécula. b) do cromossomo X, pois a vítima herdou duas cópias desse cromossomo, estando assim em número superior aos demais. c) do cromossomo autossômico, pois esse cromossomo apresenta maior quantidade de material genético quando comparado aos nucleares, como, por exemplo, o DNAmt. d) do cromossomo Y, pois, em condições normais, este é transmitido integralmente do pai para toda a prole e está presente em duas cópias em células de indivíduos do sexo feminino. e) de marcadores genéticos em cromossomos autossômicos, pois estes, além de serem transmitidos pelo pai e pela mãe, estão presentes em 44 cópias por célula, e os demais, em apenas uma.
  52. 52. R e v i s ã o E N E M Prof. Emanuel Um novo método para produzir insulina artificial que utiliza tecnologia de DNA recombinante foi desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Biologia Celular da Universidade de Brasília (UnB) em parceria com a iniciativa privada. Os pesquisadores modificaram geneticamente a bactéria Escherichia coli para torná-la capaz de sintetizar o hormônio. O processo permitiu fabricar insulina em maior quantidade e em apenas 30 dias, um terço do tempo necessário para obtê-la pelo método tradicional, que consiste na extração do hormônio a partir do pâncreas de animais abatidos. A produção de insulina pela técnica do DNA recombinante tem, como consequência, a) o aperfeiçoamento do processo de extração de insulina a partir do pâncreas suíno. b) a seleção de microrganismos resistentes a antibióticos. c) o progresso na técnica da síntese química de hormônios. d) impacto favorável na saúde de indivíduos diabéticos. e) a criação de animais transgênicos.
  53. 53. R e v i s ã o E N E M Prof. Emanuel A Embrapa possui uma linhagem de soja transgênica resistente ao herbicida IMAZAPIR. A planta está passando por testes de segurança nutricional e ambiental, processo que exige cerca de três anos. Uma linhagem de soja transgênica requer a produção inicial de 200 plantas resistentes ao herbicida e destas são selecionadas as dez mais "estáveis", com maior capacidade de gerar descendentes também resistentes. Esses descendentes são submetidos a doses de herbicida três vezes superiores às aplicadas nas lavouras convencionais. Em seguida, as cinco melhores são separadas e apenas uma delas é levada a testes de segurança. Os riscos ambientais da soja transgênica são pequenos, já que ela não tem possibilidade de cruzamento com outras plantas e o perigo de polinização cruzada com outro tipo de soja é de apenas 1%. A soja transgênica, segundo o texto, apresenta baixo risco ambiental porque a) a resistência ao herbicida não é estável e assim não passa para as plantas-filhas. b) as doses de herbicida aplicadas nas plantas são 3 vezes superiores às usuais. c) a capacidade da linhagem de cruzar com espécies selvagens é inexistente. d) a linhagem passou por testes nutricionais e após três anos foi aprovada. e) a linhagem obtida foi testada rigorosamente em relação a sua segurança.

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