1. UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA MOLECULAR
DISCIPLINA: GENÉTICA MOLECULAR
O material genético e
a sua duplicação
Profª Hilzeth de Luna Freire Pessôa
1

2. Material genético
 Composição química
 Estrutura
 Função
2

3. Quais são os compostos químicos que
formam a molécula do DNA?
3

4. Composição química
 Ácido fosfórico
4

5. Composição química
 Açúcar
– Pentose → 5 carbonos
 desoxirribose

6. Composição química
 Bases nitrogenadas
PURINAS
PIRIMIDINAS
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7. Composição química
 Número de adeninas = número de timinas
 (A =T)
 Número de guaninas = número de citosinas
 (G = C)
 Número de purinas = número de pirimidinas
 (AG = TC)
 Número de pares AT ≠ CG → característico de cada
tipo de DNA
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8. Como os compostos químicos se ligam?
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9. Ligações químicas
 Ligação açúcar – ácido fosfórico
 Ligação açúcar – base nitrogenada
9

10. O nucleotídeo
10

11. Composição química
Nucleotídeo
 Grupo fosfato
 Açúcar
– Desoxirribose
 Base nitrogenada Base
nitrogenada
– Adenina
– Citosina Grupo
fosfato
– Guanina
Açúcar
– Timina
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12. Como se forma um filamento da
molécula de DNA?
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13. Ligação Fosfodiéster
 Liganucleotídeos
para formar o
filamento de DNA
Ligação fosfodiéster
 Carbono 3’ de um
nucleotídeo
 Carbono 5’ do
nucleotídeo adjacente
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14. Filamento ou fita
simples de DNA
- Extremidade 5’ →
carbono 5’ da pentose
- Extremidade 3’→ carbono
3’ da pentose
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15. Como os dois filamentos da molécula de
DNA se associam?
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16. Pontes de hidrogênio
 Ligam os dois
filamentos da
molécula de DNA
 Pontes de hidrogênio
– A e T → 2 pontes
– C e G → 3 pontes
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17. Qual é a estrutura da molécula de DNA?
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18. DNA - Estrutura plana
 Dupla hélice 5’ 3’
 2 filamentos ou fitas
– Ligados por pontes de
hidrogênio
– Polaridades opostas
(5’ - 3’)
– antiparalelos
3’ 5’
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19. DNA - Estrutura tridimensional
 Alfa hélice
 Eixo central imaginário
 Rotação para direita
 Sulco maior e menor
alternados em uma
mesma fita
 Sulco maior
corresponde a sulco
menor em lados
opostos da molécula
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http://www.naquelesite.com/profcharles/?m=20091027

20. DNA – Modelo molecular
 1953 → James Dewey
Watson, Francis Harry
Compton Crick e Maurice
Hugh Frederick Wilkins
 Descrição da alfa-hélice
com a primeira utilização
de um modelo molecular
construído com hastes
de metal e esferas de
madeira
 1962 → Prêmio Nobel de
Fisiologia http://www.myspace.com/paperstreet2006
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21. DNA – Estrutura Molecular
 Estabilidade
 Pontes de hidrogênio
entre as bases
nitrogenadas
 Forças hidrofóbicas
devido ao
empilhamento dos
pares de bases
nitrogenadas pareadas
http://blog.cmdmc.com.br/album/default/2
21

22. DNA - Estrutura molecular
 B-DNA= condições
fisiológicas (baixa
concentração de sal)
 A-DNA= “in vitro”
(alta concentração
de sais ou
parcialmente
desidratada)
 Z-DNA= “in vitro”
(polímeros ricos em
G:C, com purinas e
pirimidinas
alternadas na http://www.ufpe.br/biolmol/aula2_DNAestrutrep.htm
mesma fita)
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23. Qual é a função do DNA?
23

24. Função
 Armazenamento da
informação genética
 Transmissão das
características
hereditárias para as
próximas gerações
 Regulação da
expressão dos
genes
http://www.techfak.uni-bielefeld.de/bcd/ForAll/Basics/welcome2.html
24

25. Como o material genético se duplica?

26. Mecanismo de duplicação
 Semiconservativo
 Cada fita da
molécula de DNA
origina uma nova
fita
 Cada fita da
molécula de DNA
funciona como um
molde

27. Quais são as enzimas que participam do
processo de duplicação?

28. Enzimas
 DNA helicase
 Proteínas de ligação de fita simples (SSB)
 RNA primase
 DNA polimerases (I e III)
 DNA ligase
 DNA topoisomerase

29. DNA helicase
 Quebra as pontes
de hidrogênio entre
as bases DNA
helicase
complementares
separando as duas
fitas da molécula
de DNA

30. Proteínas de ligação de fita
simples (SSB)
 Se ligam às
regiões de fita
simples para DNA
helicase
protegê-las da SSB
degradação
(hidrólise) por
enzimas
(nucleases)

31. RNA primase
 Sintetiza o fragmento iniciador para que em
seguida a DNA polimerase continue a síntese
DNA molde
RNA primase
Iniciador
RNA
DNA polimerase III
DNA

32. DNA polimerases
 Adicionam nucleotídeos ao filamento em
crescimento na extremidade 3’ OH
 Não são capazes iniciar a síntese,
necessitam de um pequeno filamento de
nucleotídeos, um iniciador
 Necessitam dos quatro
desoxirribonucleotídeos trifosfato
(dTTP, dATP, dGTP e dCTP)
 Dependem de Mg 2+

33. DNA polimerase III
 Complexo enzimático com 10 subunidades
responsável pela polimerização no sentido
5’→3’ da fita de DNA recém-formada
 Esta holoenzima apresenta ainda a atividade
3’→5’ exonucleásica que permite que
nucleotídeos incorretos adicionados sejam
prontamente removidos, um por vez, durante
a duplicação e substituídos por nucleotídeos
corretos, mecanismo de revisão e reparo

34. DNA polimerase III
 Polimerização no sentido 5’ → 3’
dTTP a ser
incorporado
Fita em
Fita molde Direção da
crescimento
síntese

35. DNA polimerase III
 Mecanismo de revisão e reparo
 Atividade 3’→5’ exonucleásica
 Remoção de nucleotídeos incorretos
adicionados
 um nucleotídeo de cada vez
 durante a replicação
 substituição por nucleotídeos corretos

36. DNA polimerase III
 Atividade 3’→5’ exonucleásica

37. DNA polimerase I
 Reparo de DNA danificado
 Atividades
 polimerase 5’→3’
 exonuclease 3’→5’
 exonuclease 5’→3’, permite que vários
nucleotídeos sejam removidos de cada vez

38. DNA polimerase I
 Atividade 3’→5’ e 5’→3’ exonucleásica

39. Duplicação do DNA
 Fita líder → replicada de forma contínua
na direção 5’→3’
 Fita retardatária → replicada de forma
descontínua e no sentido inverso para
manter a mesma direção 5’→3’
 A fita descontínua é replicada através de
fragmentos de Okasaki

40. Forquilha de duplicação
Fitas molde
Forquilha de
replicação
DNA
polimerase III
Fragmentos
de
DNA
Okasaki
ligase
Fita retardatária
Fita líder

41. Fragmentos de Okasaki
 1000 a 2000 nucleotídeos
 DNA recém sintetizado
 RNA iniciador que será substituído por
desoxirribonucleotídeos pela DNA
polimerase I
 DNA ligase reconstituirá a nova fita.

42. Duplicação do DNA
 Procariontes (bactérias e algas cianofíceas)
 Um ponto de origem e um ponto de
término da duplicação
 Eucariontes
 Vários pontos de origem e vários pontos
de término da duplicação

43. Duplicação do DNA
Procariontes Eucariontes

44. Como a duplicação da molécula de DNA
ocorre nas duas fitas ao mesmo tempo?

45. Duplicação do DNA
 A partir do ponto de origem as forquilhas de
seguem nas duas direções até o(s) ponto(s)
de término.
O Forquilha de replicação
Forquilha de replicação
T
T
Direção da replicação
O → Origem
T → Término

46. Como todas as enzimas trabalham juntas
na forquilha de duplicação?

47. Duplicação
simultânea
das duas
fitas de
DNA
www.enq.ufsc.br/.../genetica/DNA.html

48. Qual é a função da DNA topoisomerase I ?

49. DNA topoisomerase I
 Reduz o enovelamento a frente da
forquilha de duplicação
 Cataliza quebras transitórias das ligações
fosfodiéster em um dos filamentos
fornecendo um eixo de rotação que
permite que os segmentos de DNA em
lados opostos da quebra girem
independentemente, com o filamento
intacto servindo como eixo.

50. Duplicação
do DNA
 A medida que as
novas moléculas
vão sendo
sintetizadas
assumem a
conformação em
α-hélice
theuniversalmatrix.com/pt-br/artigos/?p=86