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48
DNA e RNA
Biologia e Geologia
11.o ano

Biologia e Geologia - 11.o ano DNA 48
Que experiências foram feitas por Griffith?

Em 1928, o bacteriologista inglês Frederick Griffith estava a estudar
uma bactéria patogénica, causadora da pneumonia em mamíferos,
com o objetivo de desenvolver uma vacina para essa doença. As
bactérias, conhecidas na época como pneumococos (Diplococcus
pneumoniae) são atualmente classificadas como pertencentes à
espécie Streptococcus pneumoniae.
Há duas estirpes de pneumococos:
 tipo S: são capsuladas (apresentam uma cápsula de
polissacarídeos) e, quando cultivadas em placas de Petri,
formam colónias com aspeto liso (smooth);
 tipo R: desprovidas de cápsula e, quando cultivadas em
placas de Petri, formam colónias com aspeto rugoso
(rough);
Tipo S
Tipo R

Q1 – O que se pode concluir quanto à virulência das bactérias?
Tipo R
Tipo S
Tipo S mortas pelo calor

R1 – As bactérias tipo S, quando vivas, causam a morte dos ratos.
Tipo R
Tipo S

Q2 – Que resultados são de prever? Justifique a previsão.
Tipo R

R2 – O rato vive porque não foi injetado com bactérias tipo S vivas.
Tipo R

Q3 – Formule uma hipótese explicativa dos resultados obtidos.
Tipo R

R3 – Talvez as bactérias tipo R tenham recebido alguma substância
libertada pelas tipo S mortas que levou à produção de uma cápsula.
Tipo R

Q4 – Qual a importância destes resultados para a hipótese
formulada no ponto anterior?
Tipo R
Que experiências foram feitas por Dawson e Sia?
Incubação
24 horas
Tipo S

R4 – Reforçam a hipótese. As instruções para construir cápsulas
devem ter vindo das bactérias S mortas.
Tipo R
Incubação
24 horas
Tipo S

Q5 – Que problemas ou questões podem ser levantados?
Tipo R
Incubação
24 horas
Tipo S

R5 – Como surgem as bactérias tipo S? Quem é responsável pelo seu
aparecimento?
Tipo R
Incubação
24 horas
Tipo S

Q6 – Em que medida estes resultados permitem responder aos
problemas formulados?
Tipo R
Extratos celulares de Tipo S
Que experiências foram feitas por Alloway?
Incubação
24 horas
Tipo S

R6 – As bactérias tipo R transformam-se em tipo S mas não é
possível saber quem é o responsável pela transformação.
Tipo R
Extratos celulares de Tipo S
Incubação
24 horas
Tipo S

Q7 – Estabeleça um plano experimental para identificar o fator
transformante.
Tipo R
Fator transformante
?
Incubação
24 horas
Tipo S

R7 – Juntar, separadamente, vários constituintes das bactérias tipo
S, como proteínas, lípidos, glícidos e DNA às bactérias tipo R.
Tipo R
Fator transformante
?
Qual é o fator transformante?
Incubação
24 horas
Tipo S

Avery, Mac Leod e Mac Carthy, após persistentes investigações em
que isolaram e testaram, na transformação bacteriana, variados
constituintes celulares, identificaram o ácido desoxirribonucleico
(DNA) como o responsável pela transformação bacteriana e sua
transmissão à descendência.
Apesar de os seus resultados não deixarem dúvidas quanto ao
papel da molécula de DNA, a evidência obtida é apenas indireta,
por exclusão de partes. A comunidade científica da época não
estava preparada para elevar o DNA à categoria de molécula
responsável pelo comando celular.
A comprovação do papel biológico do DNA na determinação de
características celulares e sua transmissão à descendência foi
obtida a partir das experiências de Hershey e Chase, em 1952.
Que experiências foram feitas por Hershey e Chase?

Hershey e Chase utilizaram nas suas experiências bacteriófagos
(vírus que infetam bactérias e que se multiplicam dentro destas,
acabando por destrui-las passado pouco tempo). Esse vírus
denominado T2, apresenta DNA dentro de uma cápsula de natureza
proteica.
- Os bacteriófagos injetam o seu DNA na célula hospedeira (bactéria), deixando a
sua cápsula proteica de fora. O material que penetra na bactéria utiliza as
moléculas desta para fazer várias cópias suas.
- Todas as proteínas possuem enxofre (S), que não existe no DNA.
- Os nucleótidos de DNA possuem fósforo (P) na sua constituição, um elemento
ausente nos aminoácidos que constituem as proteínas.
Hershey e Chase isolaram dois lotes de bacteriófagos, que
marcaram radioativamente. Num dos lotes, marcaram só o enxofre
das proteínas (35S) e no outro somente o fósforo do DNA (32P).

Entrada de DNA viral
DNA
radioativo
Homogeneização
(desaloja os vírus)
Centrifugação
(separa os vírus das bactérias)
Bactérias
com DNA
viral
radioativo
Vírus com
proteínas
não
radioativas
Entrada de DNA viral
Cápsula
radioativa
Homogeneização
(desaloja os vírus)
Centrifugação
(separa os vírus das bactérias)
Bactérias
com DNA
viral não
radioativo
Vírus com
proteínas
radioativas
Meio
com
fósforo
radioativo
Meio
com
enxofre
radioativo

Q8 – Indique o objetivo destas experiências.

R8 – Identificar o suporte da informação genética.

Q9 – Qual o interesse da marcação radioativa do DNA e das
proteínas?

R9 – Seguir o seu trajeto no decurso da experiência.

Q10 – Explique a ausência de proteínas radioativas nos novos vírus.

R10 – As cápsulas radioativas não entram nas bactérias. As novas
cápsulas são feitas às ordens do DNA viral com materiais da bactéria.

Q11 – Qual a importância destas experiências?

R11 – Provam que as proteínas não contém a informação para
produzir novos vírus. Esse papel é desempenhado pelo DNA.

DNA – Ácido desoxirribonucleico. É o suporte da informação
biológica, onde estão “escritas” as características de cada
organismo.
O que é o DNA?

RNA – Ácido ribonucleico. Biomolécula quimicamente próxima do
DNA, indispensável ao processamento da informação biológica.
O que é o RNA?

O DNA e o RNA são ácidos nucleicos, dado terem sido
encontrados pela primeira vez no núcleo das células.
A que grupo de biomoléculas pertencem o DNA e o RNA?

Nas células procarióticas, o material genético encontra-se
disperso no citoplasma.
Onde está localizado o DNA?
DNA
Bactéria
Bactéria

Nas células eucarióticas, o
material genético encontra-
se, na sua quase totalidade,
confinado ao núcleo.
Onde está localizado o DNA?
Célula
animal
Célula
vegetal
DNA

Os ácidos nucleicos são constituídos
por nucleótidos.
Nucleótido - Unidade básica dos
ácidos nucleicos. Cada nucleótido é
constituído por uma base azotada,
uma pentose e um grupo fosfato.
Qual a composição química dos ácidos nucleicos?
Nucleótido

Ribose
Desoxirribose
Pentoses

Ácido fosfórico

Uracilo (U)
Citosina (C)
Timina (T)
T
C
U
Bases
pirimídicas

Adenina (A)
Guanina (G)
A
G
Bases
púricas

Nucleótidos de DNA
Desoxirribose C5H10O4
Adenina (A), Timina (T),
Citosina (C) e Guanina (G)
Grupo fosfato H3PO4
Nucleótidos de RNA
Ribose C5H10O5
Adenina (A), Uracilo (U),
Citosina (C) e Guanina (G)
Grupo fosfato H3PO4
Adenina (A) Timina (T)
Guanina (G) Citosina (C)
Adenina (A) Uracilo (U)
Guanina (G) Citosina (C)

Os nucleótidos unem-se entre si
por ligações entre o radical
fosfato de um nucleótido e o
carbono 3’ da pentose do
nucleótido seguinte.
O processo repete-se no
sentido 5’→ 3’.
Qual a estrutura do DNA?
Ligação
fosfodiéster

Ligação
fosfodiéster
O número e a ordem dos nucleótidos, a
sequência nucleotídica, definem as
características de cada indivíduo.

Fonte
Bases azotadas
Anel
duplo
Anel
simples
A
(%)
G
(%)
C
(%)
T
(%)
Homem 30.3 19.5 19.9 30.3
Boi 29.0 21.2 21.2 28.7
Salmão 29.7 20.8 20.4 29.1
Ouriço-do-mar 32.8 17.7 17.3 32.1
Trigo 28.1 21.8 22.7 27.4
Bactéria (E. coli) 26 24.9 25.2 23.9
No DNA de cada espécie há
uma grande semelhança entre
as quantidades de timina e de
adenina, por um lado, e de
citosina e guanina, por outro.
O número de nucleótidos e a
sua ordem variam nas
diferentes moléculas de DNA.
Todas as células somáticas de
um organismo possuem,
normalmente, DNA de igual
composição.

Rosalind Franklin e Maurice Wilkins
estudaram a difracção de raios X na
molécula cristalizada de DNA e
concluíram que a sua estrutura é
helicoidal.
Maurice Wilkins
1916 - 2004
Rosalind Franklin
1920 - 1958
Padrão do DNA obtido por difração de raios X
DNA
cristalizado
Fonte de
raios X
Placa
fotográfica

Em 1953, James Watson e
Francis Crick propuseram
um modelo tridimensional
para a estrutura da
molécula de DNA.
James Watson
1928
Francis Crick
1916 - 2004

DNA

A molécula de DNA é composta por duas cadeias
polinucleotídicas dispostas em sentidos inversos – cadeias
antiparalelas – enroladas em torno de um eixo imaginário.
5’
3’
3’
5’
1 nm = 10-9 m
(1 milionésimo de milímetro)

As cadeias polinucleotídicas estão
unidas por pontes de hidrogénio entre
pares de bases azotadas –
complementaridade de bases (a
adenina liga-se à timina e a citosina liga-
se à guanina).

Em 2012, a estrutura do DNA foi diretamente fotografada pela
primeira vez (antes só existiam fotografias feitas por raios X).

Os cientistas continuam a aumentar o conhecimento sobre a
estrutura do DNA.

A molécula de RNA é composta por uma cadeia polinucleotídica
que, em certas formas e zonas, pode dobrar-se sobre si devido à
formação de pontes de hidrogénio entre bases complementares.
Qual a estrutura do RNA?
RNA
RNA

Gene - Segmento de DNA com uma certa sequência nucleotídica,
podendo atingir milhares de pares de bases, correspondente a
determinada informação.
O que são genes?
DNA
Nucleossoma
Cromossoma
Histona
Gene

Genoma - Conjunto de
genes correspondente à
informação genética de um
indivíduo.
O genoma humano possui
cerca de 20 a 25 mil genes
englobando 2.825 milhões
de pares de bases.
O que é o genoma?

Sendo suporte da informação
genética, o DNA necessita de se
autorreproduzir, fazendo cópias
dessa informação, de modo a
transmiti-la de geração em geração.
O que é a replicação do DNA?

Como se processa a replicação do DNA?
DNA
polimerase
Nucleótidos
do meio
Nova molécula
de DNA
Nova molécula
de DNA
Molécula
de DNA
a replicar

O mecanismo de replicação envolve:
1.Desenrolamento do DNA.
2.Rompimento, por acção enzimática (DNA-polimerases), de
pontes de hidrogénio entre bases complementares.
3.Incorporação de nucleótidos do meio, por complementaridade,
com formação de duas novas cadeias.

Cadeia antiga Cadeia nova
DNA
polimerase
Nucleótido
livre

Cadeia antiga
Cadeia nova
DNA
DNA
DNA

Bactérias
em meio
com 15N
Transferência
para meio
com 14N
Centrifugação de
DNA
após 20 min
HIPÓTESES
Primeira replicação
Segunda replicação
SEMICONSERVATIVA DISPERSIVA
CONSERVATIVA
X
X
Centrifugação de
DNA
após 40 min
Experiência
de Meselson e Stahl

Semiconservativa
Conservativa
Dispersiva

Replicação semiconservativa – Cada cópia da molécula de DNA
contém uma das cadeias da molécula de DNA original e uma
cadeia que se formou de novo segundo a regra da
complementaridade de bases.
Replicação
Síntese

Meselson e Stahl confirmaram
experimentalmente a replicação
semiconservativa em 1958.
A replicação semiconservativa
permite explicar a transmissão
do programa genético e a
relativa estabilidade da
composição do DNA no decurso
das divisões celulares.
Cadeia
antiga
Cadeia
nova

Livros
Mader, S. (2009). Concepts of Biology. McGraw-Hill International Editon. EUA.
Salsa, J., Guimarães, O., Cunha, R. (2012). CienTIC7 – Ciências Naturais. Porto Editora.
Salsa, J. (2009). Preparação para os Testes Intermédios de Biologia e Geologia – 10.o ano. Porto Editora.
Créditos
de
imagens

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