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Estrutura e função do Material Genético Prof. Edgar Bione
Procurando o Material Genético ,[object Object],[object Object],[object Object],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.
Frederick Griffith’s Transformation Experiment - 1928 “ Princípio transformante” demonstrado com  Streptococcus pneumoniae Griffith conjeturou que o agente transformante era a proteína  IIIS
Oswald T. Avery’s Transformation Experiment - 1944 Demonstrou que o DNA “ IIIS ” era o material genético responsável pelos resultados de Griffith (não o RNA).
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
Ciclo de vida do fago T 2
Hershey-Chase Bacteriophage Experiment - 1953 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],1969: Alfred Hershey
Gierer & Schramm Tobacco Mosaic Virus (TMV) Experiment - 1956 Fraenkel-Conrat & Singer - 1957 ,[object Object]
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.
Nucleotídeo Monômeros que compõem o DNA e RNA ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
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’.
Ext. 5’ Ext. 3’
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: ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
[object Object],Conclusão  – O DNA é uma estrutura helicoidal regularidades distintas, 0.34 nm & 3.4 nm.
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],5’    3’ 3’    5’
 
B DNA
1962: Prêmio Nobel em Fisiologia e Medicina James D. Watson Francis H. Crick Maurice H. F. Wilkins E quanto a? Rosalind Franklin
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.
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)
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
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
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.
 
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1 - Estrutura e Função do Material Genético

  • 1. Estrutura e função do Material Genético Prof. Edgar Bione
  • 2.
  • 3. Frederick Griffith’s Transformation Experiment - 1928 “ Princípio transformante” demonstrado com Streptococcus pneumoniae Griffith conjeturou que o agente transformante era a proteína IIIS
  • 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. 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. Ciclo de vida do fago T 2
  • 7.
  • 8.
  • 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.
  • 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’.
  • 13.
  • 14.
  • 15.
  • 16.  
  • 17. B DNA
  • 18. 1962: Prêmio Nobel em Fisiologia e Medicina James D. Watson Francis H. Crick Maurice H. F. Wilkins E quanto a? Rosalind Franklin
  • 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.
  • 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)
  • 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
  • 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.
  • 24.  
  • 25.