O material genético e a sua duplicação

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O material genético e a sua duplicação

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA MOLECULAR DISCIPLINA: GENÉTICA MOLECULARO material genético e a sua duplicação Profª Hilzeth de Luna Freire Pessôa 1
  2. 2. Material genético Composição química Estrutura Função 2
  3. 3. Quais são os compostos químicos que formam a molécula do DNA? 3
  4. 4. Composição química Ácido fosfórico 4
  5. 5. Composição química Açúcar – Pentose → 5 carbonos  desoxirribose
  6. 6. Composição química Bases nitrogenadas PURINAS PIRIMIDINAS 6
  7. 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 7
  8. 8. Como os compostos químicos se ligam? 8
  9. 9. Ligações químicas Ligação açúcar – ácido fosfórico Ligação açúcar – base nitrogenada 9
  10. 10. O nucleotídeo 10
  11. 11. Composição químicaNucleotídeo Grupo fosfato Açúcar – Desoxirribose Base nitrogenada Base nitrogenada – Adenina – Citosina Grupo fosfato – Guanina Açúcar – Timina 11
  12. 12. Como se forma um filamento da molécula de DNA? 12
  13. 13. Ligação Fosfodiéster Liganucleotídeos para formar o filamento de DNALigação fosfodiéster Carbono 3’ de um nucleotídeo Carbono 5’ do nucleotídeo adjacente 13
  14. 14. Filamento ou fita simples de DNA- Extremidade 5’ → carbono 5’ da pentose- Extremidade 3’→ carbono 3’ da pentose 14
  15. 15. Como os dois filamentos da molécula de DNA se associam? 15
  16. 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 16
  17. 17. Qual é a estrutura da molécula de DNA? 17
  18. 18. DNA - Estrutura plana Dupla hélice 5’ 3’ 2 filamentos ou fitas – Ligados por pontes de hidrogênio – Polaridades opostas (5’ - 3’) – antiparalelos 3’ 5’ 18
  19. 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 19 http://www.naquelesite.com/profcharles/?m=20091027
  20. 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 20
  21. 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. 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) 22
  23. 23. Qual é a função do DNA? 23
  24. 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. 25. Como o material genético se duplica?
  26. 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. 27. Quais são as enzimas que participam do processo de duplicação?
  28. 28. Enzimas DNA helicase Proteínas de ligação de fita simples (SSB) RNA primase DNA polimerases (I e III) DNA ligase DNA topoisomerase
  29. 29. DNA helicase Quebra as pontes de hidrogênio entre as bases DNA helicase complementares separando as duas fitas da molécula de DNA
  30. 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. 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. 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. 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. 34. DNA polimerase III Polimerização no sentido 5’ → 3’ dTTP a ser incorporado Fita em Fita molde Direção da crescimento síntese
  35. 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. 36. DNA polimerase III Atividade 3’→5’ exonucleásica
  37. 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. 38. DNA polimerase I Atividade 3’→5’ e 5’→3’ exonucleásica
  39. 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. 40. Forquilha de duplicação Fitas molde Forquilha de replicação DNA polimerase III Fragmentos de DNA Okasaki ligase Fita retardatária Fita líder
  41. 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. 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. 43. Duplicação do DNAProcariontes Eucariontes
  44. 44. Como a duplicação da molécula de DNAocorre nas duas fitas ao mesmo tempo?
  45. 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. 46. Como todas as enzimas trabalham juntas na forquilha de duplicação?
  47. 47. Duplicação simultânea das duas fitas de DNAwww.enq.ufsc.br/.../genetica/DNA.html
  48. 48. Qual é a função da DNA topoisomerase I ?
  49. 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. 50. Duplicação do DNA  A medida que as novas moléculas vão sendo sintetizadas assumem a conformação em α-hélicetheuniversalmatrix.com/pt-br/artigos/?p=86

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