O que é o Material Hereditário?

Menelau, Odisseia

Pitágoras - espermismo

"A transmissão da hereditariedade, como Aristóteles percebeu, era, em essência, uma transmissão de informações. Essas informações eram então usadas para construir um organismo a partir do zero: a mensagem tornava-se material. E quando um organismo amadurecia, gerava de novo o sêmen masculino ou feminino - transformando, assim, o material em mensagem de novo"

O grego que filosofou o DNA

Aristóteles

"A transmissão da hereditariedade, como Aristóteles percebeu, era, em essência, uma transmissão de informações. Essas informações eram então usadas para construir um organismo a partir do zero: a mensagem tornava-se material. E quando um organismo amadurecia, gerava de novo o sêmen masculino ou feminino - transformando, assim, o material em mensagem de novo"

"Aristóteles deveria ganhar um nobel póstumo pela descoberta do DNA"

Max Delbruck

O grego que filosofou o DNA

• Qual o código da hereditariedade?
• Quem criptografa esse código?
• Quem o traduz?

Dois mil anos depois, biólogos, filósofos e teólogos ainda debatiam essas ideias

Até que...

Após a constatação da existência de fatores hereditários por Gregor Mendel, muito se pesquisou para tentar entender a natureza desses fatores.

Fevereiro de 1953

Abril de 1953

1865

Descobrimento do DNA por Johan Miescher

1869

1928

Avery, MacLeod e McCarty confirmam o principio de Griffith

1944

1952

1952

OBRIGADO!

Desvendando o DNA: os nucleotídeos

Imaginou uma substância química com múltiplas ligações químicas distribuídas ao longo da fibra cromossômica.  Talvez a sequência contivesse as instruções codificadas. Talvez a ordem guardasse o código secreto da vida

Imaginou uma substância química com múltiplas ligações químicas distribuídas ao longo da fibra cromossômica.  Talvez a sequência contivesse as instruções codificadas. Talvez a ordem guardasse o código secreto da vida

• DNA e RNA são ácidos nucleicos, ou seja, polímeros de nucleotídeos.
• Sendo assim, como é composto um nucleotídeo?

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

O-

-O

O-

P

O

R

Açúcar de cinco carbonos

Pode ser classificado em:

Ribose (compõe o RNA)

Região diferencial dos nucleotídeos.

OBRIGADO!

Desvendando o DNA: a dupla-hélice

Erwin Chargaff

1. Proporção de T = Proporção de A
2. Proporção de C = Proporção de G
3. Purinas  (A + G) = Pirimidinas (T + C)
4. A + T = G + C

Regra de Chargaff

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

A molécula de DNA

• Elucidade por Watson e Crick
• Muito influenciados pelo livro "O que é a vida"
• Roubaram uma fotografia muito importante para chegarem a suas conclusões

• Dextrógira (gira em sentido horário)
• As fitas se enrolam em torno de um eixo central
• As bases nitrogenadas se voltam para dentro, enquanto as pentoses e os grupamentos fosfato formam um arcabouço de açúcar-fosfato
• Fitas se organizam de forma antiparalela
• Bases nitrogenadas interagem entre sim de forma especifica (A = T, C ≡ G)
• Capacidade de replicação

Características

• Dextrógira (gira em sentido horário)
• As fitas se enrolam em torno de um eixo central
• As bases nitrogenadas se voltam para dentro, enquanto as pentoses e os grupamentos fosfato formam um arcabouço de açúcar-fosfato
• Fitas se organizam de forma antiparalela
• Bases nitrogenadas interagem entre sim de forma especifica (A = T, C ≡ G)
• Capacidade de replicação

A molécula de DNA

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Características

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Imagem bem simplificada!!

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

"Corrimão"

Arcabouço de açúcar-fosfato

Imagem bem simplificada!!

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Grupo Fosfato

Pentose

Base Nitrogenada

Base Nitrogenada

Pentose

Grupo Fosfato

Degraus (bases nitrogenadas)

Imagem bem simplificada!!

OBRIGADO!

0 Dogma Central da Biologia Molecular

Desoxirribose

Ácido desoxirribonucleico

Ácido ribonucleico

Normalmente Dupla fita

Normalmente Simples fita

Replicação

Replicação: processo de duplicação da molécula de DNA a partir de uma fita molde.

Transcrição: processo de produção de uma fita de RNA a partir do DNA.

Tradução: processo de síntese proteica a partir de uma fita informacional de RNA, o RNAm (mensageiro).

OBRIGADO!

A Replicação do DNA

• ​Semiconservativa (cada molécula de DNA produzida possui uma fita molécula "antiga")
• Baseia-se no principio da complementaridade das bases
• Bidirecional (com exceção de algumas bactérias e vírus)

​Considerações gerais:

Procarionte

Eucarionte

Síntese contínua (fita líder ou "leading strand") e descontínua (fita tardia ou "lagging strand").

Origem da replicação

Fita contínua

Fita contínua

Fita descontínua

Fita descontínua

• Contínua: a síntese tá na mesma direção do movimento da forquilha
• Descontínua: síntese na direção oposta do movimento da forquilha

Movimento da Forquilha de Replicação

Movimento da Forquilha de Replicação

Helicase: Enzima responsável por desenrolar a fita dupla de DNA.

Proteínas SSB: "Single-strand binding"; protege a fita simples e mantem o DNA desenrolado.

DNA pol: adiciona nucleotídeos na extremidade 3'

Primase: A DNA polimerase depende de uma extremidade 3' para cumprir sua função. A primase sintetiza um "primer" de RNA para suprir essa necessidade.

DNA ligase: Une as extremidades dos fragmentos de Okazaki ao fim do processo.

OBRIGADO!

A Transcrição do DNA

• Gene: sequência específica de DNA que codifica um produto funcional

• Transcrição: processo pelo qual um gene terá sua informação transcrita em uma molécula de RNA
  • Baseia-se na complementariedade de bases
  • Reconhecimento de sequência específicas de bases nitrogenadas feito por proteínas

Açúcar → ribose

Bases nitrogenadas → Adenina, Guanina, Citosina e Uracila

Tipicamente encontrados em cadeia simples, mas podem formar cadeias duplas

Podem cumprir diversas funções:

- RNA mensageiro: informacional

- RNA ribossômico: estrutural e catalítica

- MicroRNA: regulação da expressão genica

- RNA transportador: transportadora

Iniciação: reconhecimento de uma região especifica (promoter) do DNA pela enzima RNA polimerase.

Alongamento: incorporação sucessiva de ribonucleotídeos a cadeia de RNA em crescimento.

​Terminação: reconhecimento de uma região especifica do DNA que indica o termino da transcrição

Apenas uma fita do DNA é usada como molde para a transcrição de um gene (5' → 3')

- Região promotora (promoter): indica onde a RNA polimerase deve ligar-se para iniciar a transcrição

- Regiões codificadoras (exons)

- Regiões não-codificadoras (introns)

Um gene

RNA polimerase reconhece a sequência promotora daquele gene

Éxon (expressed)

Éxon (expressed)

Éxon

Íntron

Íntron

Íntron

RNA pré-processado

Não vai ser expresso

Não vai ser expresso

Vai ser traduzido pra formar a proteína

Splicing: remoção dos introns e junção dos exons. Ocorre somente em eucariotos, uma vez que procariotos não possuem introns em seus genes.

Splicing alternativo: combinações diferentes de exons de modo a possibilitar a produção de varias proteínas a partir de um único gene.

Processamento do transcrito primário

Éxon (expressed)

Éxon (expressed)

Éxon

Íntron

Íntron

Íntron

RNA pré-processado

Rna Poli

Rna Poli

Não vai ser expresso

Rna Poli

Não vai ser expresso

Rna Poli

Não vai ser expresso

Rna Poli

• Aumenta o número de proteína possíveis

• Amo muito tudo isso
• Isso tudo amo muito
• Muito isso amo tudo
• muito tudo amo isso
• tudo muito amo isso
• ...

OBRIGADO!

A Tradução do RNA mensageiro

Tradução: decodificação de uma molécula de RNAm para especificar a síntese de polipeptídeos.

Proteína: polímero de aminoácidos.

Código genético: código que relaciona aminoácidos específicos a códons.

Conceitos Gerais

Desvendando o código genético

Tradução: indo da linguagem das bases nitrogenadas no material genético para a linguagem dos aminoácidos nas proteínas

• Existem 4 bases no RNA mensageiro: A, U, G, C
• Existem 20 aminoácidos

Desvendando o código genético

Tradução: indo da linguagem das bases nitrogenadas no material genético para a linguagem dos aminoácidos nas proteínas

• Existem 4 bases no RNA mensageiro: A, U, G, C
• Existem 20 aminoácidos

Desvendando o código genético

1ª Base nitrogenada

2ª Base nitrogenada

Desvendando o código genético

E se a sequência específica de 3 bases nitrogenadas codificar um aminoácido?

1ª Base Nitrogenada

3ª Base Nitrogenada

2ª Base Nitrogenada

O Códon, unidade informacional do código genético, é formado por uma trinca de bases nitrogendas

Regra importante: a ordem importa!

Esse códon codifica serina

Regra importante: a ordem importa!

Esse códon codifica serina

Como organizar essas ideias?

A famosa tabela do código genético

• Constituído por trincas de nucleotídeos (Códons)

O Código Genético

• Constituído por trincas de nucleotídeos (Códons).
• Degenerado: diferentes códons podem codificar um mesmo aminoácido.

O Código Genético

• Constituído por trincas de nucleotídeos (Códons).
• Degenerado: diferentes códons podem codificar um mesmo aminoácido.

O Código Genético

• Constituído por trincas de nucleotídeos (Códons).
• Degenerado: diferentes códons podem codificar um mesmo aminoácido.
• Universal: válido para todos os seres vivos (pouquíssimas exceções)

O Código Genético

Obrigado e até a próxima aula!

Curiosidade: a hipótese de oscilação

Como podemos perceber, o terceiro nucleotídeo raramente é um fator determinante na codificação de um aminoácido

Curiosidade: wooble

• ACU
• ACC
• ACA
• ACG

Tirosina

Obrigado e até a próxima aula!

Compreendendo a Tradução

O maquinário da tradução

O maquinário da tradução

O Ribossomo

- Iniciação: acoplamento das duas subunidades do ribossomo no start codon (AUG)

- Alongamento: adição sequencial de aminoácidos a cadeia polipeptídica

- Término: identificação do stop codon e desmembramento do aparato de tradução

Etapas da Síntese Proteica

Obrigado e até a próxima aula!