1 - Estrutura e Função do Material Genético

63.583 visualizações

Publicada em

1ª Apresentação de aula

Publicada em: Tecnologia
0 comentários
3 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
63.583
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
237
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
605
Comentários
0
Gostaram
3
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

1 - Estrutura e Função do Material Genético

  1. 1. Estrutura e função do Material Genético Prof. Edgar Bione
  2. 2. Procurando o Material Genético <ul><li>Fonte estável de informação </li></ul><ul><li>Capacidade de se replicar com exatidão </li></ul><ul><li>Capacidade de sofrer mudanças </li></ul>Eventos na linha do tempo: 1890 Weismann - substância no núcleo celular controla o desenvolvimento. 1900 Cromossomos parecem conter a informação hereditária, mais tarde se mostraram compostos por proteínas & ácidos nuclêicos . 1928 Griffith e seu Experimento de transformação 1944 Avery e seu experimento de transformação 1953 Hershey-Chase: Experimento com Bacteriófagos 1953 Watson & Crick propõem o modelo do DNA dupla hélice 1956 Gierer & Schramm / Fraenkel-Conrat & Singer Demonstram que o RNA é o material genético viral.
  3. 3. Frederick Griffith’s Transformation Experiment - 1928 “ Princípio transformante” demonstrado com Streptococcus pneumoniae Griffith conjeturou que o agente transformante era a proteína IIIS
  4. 4. Oswald T. Avery’s Transformation Experiment - 1944 Demonstrou que o DNA “ IIIS ” era o material genético responsável pelos resultados de Griffith (não o RNA).
  5. 5. Hershey-Chase Bacteriophage Experiment - 1953 Bacteriófago : Vírus que ataca bactérias usando o maquinário molecular de uma célula viva Estrutura do fago T 2 DNA e proteína
  6. 6. Ciclo de vida do fago T 2
  7. 7. Hershey-Chase Bacteriophage Experiment - 1953 <ul><li>O bacteriófago T 2 é composto de DNA e proteína </li></ul><ul><li>Ajuste em dois passos: </li></ul><ul><ul><li>DNA marcado com 32 P </li></ul></ul><ul><ul><li>Proteína marcada com 35 S </li></ul></ul><ul><li>Bactéria E. coli infectada com os dois tipos de T 2 marcado </li></ul><ul><li>32 P é encontrado dentro das bactérias e na progênie do fago, enquanto 35 S não é encontrado dentro da bactéria mas com o “fantasma” do fago liberado. </li></ul>1969: Alfred Hershey
  8. 8. Gierer & Schramm Tobacco Mosaic Virus (TMV) Experiment - 1956 Fraenkel-Conrat & Singer - 1957 <ul><li>Usaram duas linhagens virais para demonstrar que o RNA é o material genético do TMV. </li></ul>
  9. 9. Conclusões sobre estes primeiros experimentos: Griffith 1928 & Avery 1944: Hershey-Chase 1953: Gierer & Schramm 1956/Fraenkel-Conrat & Singer 1957: O DNA (não o RNA) é o agente transformante. O DNA (não a proteína) é o material genético. O RNA (não a proteína) é o material genético de alguns vírus.
  10. 10. Nucleotídeo Monômeros que compõem o DNA e RNA <ul><li>Três componentes: </li></ul><ul><li>Açúcar (5 carbonos) pentose </li></ul><ul><ul><li>DNA = Desoxirribose </li></ul></ul><ul><ul><li>RNA = Ribose </li></ul></ul><ul><ul><li>(compare os carbonos 2’) </li></ul></ul><ul><li>Base nitrogenada </li></ul><ul><ul><li>Purinas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Adenina </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Guanina </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Pirimidinas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Citosina </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Timina (DNA) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Uracila (RNA) </li></ul></ul></ul><ul><li>Grupo fosfato ligado ao carbono 5’ </li></ul>
  11. 11. Os nucleotídeos estão acoplados por ligações fosfodiéster para formar polinucleotídeos Ligação fosfodiéster Esta ligação é muito forte e por esta razão o DNA é notavelmente estável. O DNA pode ser fervido e até autoclavado sem degradar! Extremidades 5’ e 3’ Ligação covalente entre o grupo fosfato (acoplado ao carbono 5’) de um nucleotídeo e o carbono 3’ do açúcar de outro nucleotídeo As extremidades das cadeias de DNA ou RNA não são as mesmas. Uma extremidade da cadeia possui um carbono 5’ e a outra um carbono 3’.
  12. 12. Ext. 5’ Ext. 3’
  13. 13. Exemplos: %A %T %G %C %GC Homo sapiens 31.0 31.5 19.1 18.4 37.5 Zea mays 25.6 25.3 24.5 24.6 49.1 Drosophila 27.3 27.6 22.5 22.5 45.0 Aythya americana 25.8 25.8 24.2 24.2 48.4 James D. Watson & Francis H. Crick - 1953 Modelo do DNA Dupla Hélice Duas fontes de informação: <ul><li>Composição de bases: estudos de Erwin Chargaff </li></ul><ul><ul><li>Indicaram que o DNA consistia de ~50% purinas (A,G) e ~50% pirimidinas (T, C). </li></ul></ul><ul><ul><li>Quantidade de A = quantidade de T e quantidade de G = quantidade de C </li></ul></ul><ul><ul><li>(regra de Chargraff) </li></ul></ul><ul><ul><li>%GC varia de organismo para organismo </li></ul></ul>
  14. 14. <ul><li>X-ray diffraction studies - Rosalind Franklin & Maurice Wilkins </li></ul>Conclusão – O DNA é uma estrutura helicoidal regularidades distintas, 0.34 nm & 3.4 nm.
  15. 15. <ul><li>Modelo Dupla Hélice do DNA : Seis características principais </li></ul><ul><li>Duas cadieas polynucleotídicas arranjadas em dupla-hélice no sentido horário. </li></ul><ul><li>As cadeias nucleotídicas são anti-paralelas: </li></ul><ul><li>As “espinhas dorsais” Ose-fosfato estão por for a da dupla hélice, e as bases orientadas para dentro do eixo central. </li></ul><ul><li>Os pares de base complementares das fitas opostas são mantidas unidas por pontes de hidrogênio . </li></ul><ul><li>A pareia com T ( 2 pontes-H ), e G pareia com C ( 3 pontes-H ). </li></ul><ul><li>ex., 5’-TATTCCGA-3’ </li></ul><ul><li>3’-ATAAGGCT-3’ </li></ul><ul><li>Os pares de base distam 0.34 nm. Uma volta completa da hélice requer 3.4 nm (10 bases/volta). </li></ul><ul><li>As “espinhas dorsais” Ose-fosfato não estão igualmente espaçadas, resultando em maior e menor sulcos. </li></ul>5’  3’ 3’  5’
  16. 17. B DNA
  17. 18. 1962: Prêmio Nobel em Fisiologia e Medicina James D. Watson Francis H. Crick Maurice H. F. Wilkins E quanto a? Rosalind Franklin
  18. 19. Organização do DNA/RNA nos cromossomos Genoma = cromossomo ou set cromossômico que contém todo o DNA que um organismo (ou organela ) possui Cromossomos Virais 1. única ou dupla fita de DNA ou RNA 2. circular ou linear 3. cercado por proteínas TMV T2 bacteriophage  bacteriophage Cromossomos Procarióticos 1. A maioria contém um cromossomo de DNA dupla fita circular 2. outros consistem de um ou mais cromossomos que podem ser circulares ou lineares 3. tipicamente arranjado em uma região condensada chamada nucleóide.
  19. 20. Problema: O genoma de E. coli (4.6 Mb), medido linearmente, pode chegar a 1.000 vezes maior que a célula de E. coli . O genoma humano (3.4 Gb) pode chegar a 2.3 m se esticado linearmente Soluções: 1. Super-helicoidização 2. Domínio das alças A dupla hélice de DNA enrola-se sobre o seu próprio eixo, num processo controlado por enzimas (Topoisomerases) (ocorre em moléculas de DNA Circular e linear)
  20. 21. Mais sobre o tamanho do Genoma: C = Quantidade total de DNA em um genoma haploide (1n) É amplamente variável de espécie para espécie e não mostra relação com a complexidade estrutural ou organizacional. 3,311,000,000 Equus caballus 3,355,500,000 Canis familiaris 3,454,200,000 Mus musculus 180,000,000 Drosophila melanogaster 290,000,000,000 Amoeba proteus 5,000,000,000 Zea mays 36,000,000,000 Lilium formosanum 4,639,221 E. Coli 9,750 HIV-1 3,400,000,000 Homo sapiens 168,900 T4 48,502  C (pb) Exemplos
  21. 22. <ul><li>Estrutura do cromossomo eucariótico </li></ul><ul><li>Cromatina complexo de DNA e proteínas cromossômicas </li></ul><ul><li>~ duas vezes mais proteínas que DNA </li></ul><ul><li>Dois principais tipos de proteínas: </li></ul><ul><li>Histonas abundante, proteínas básicas com carga positiva </li></ul><ul><li>que se ligam ao DNA </li></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>5 tipos: H1, H2A, H2B, H3, H4 </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li> massa ~ igual ao DNA </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>evolutivamente conservadas </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><li>Não-histonas todas as outras proteínas associadas com o DNA </li></ul><ul><li>difere amplamente em tipo e estrutura </li></ul><ul><li>quantidade varia muito </li></ul><ul><li>>> 100% da massa de DNA </li></ul><ul><li><< 50% da massa do DNA </li></ul>
  22. 23. Empacotamento do DNA dentro dos cromossomos: Nível 1 Voltas de DNA ao redor das histonas para criar a estrutura do nucleossomo . Formação das alças de DNA. Nível 4 Nível 2 Nucleossomos conectados por fio de DNA como colar de contas ( beads on a string) . Nível 3 Empacotamento dos nucleossomos numa fibra cromatínica de 30-nm.
  23. 25. <ul><li>Diferentes tipos de DNA: </li></ul><ul><li>DNA centromérico (CEN) região centromérica, specialized sequences function with the microtubles and spindle apparatus during mitosis/meiosis. </li></ul><ul><li>DNA Telomérico At extreme ends of the chromosome, maintain stability, and consist of tandem repeats . Play a role in DNA replication and stability of DNA. </li></ul><ul><li>Unique-sequence DNA Often referred to as single-copy and usually code for genes. </li></ul><ul><li>Repetitive-sequence DNA May be interspersed or clustered and vary in size. </li></ul><ul><li>SINEs short interspersed repeated sequences (100-500 bp) </li></ul><ul><li>LINEs long interspersed repeated sequences (>5,000 bp) </li></ul><ul><li>Microsatellites short tandem repeats (e.g., TTA|TTA|TTA) </li></ul>

×