01 apostila engenharia genética

ÁCIDOS NUCLÉICOS1) Conceito:

Os Ácidos Nucléicos são macromoléculas, formadas por seqüências de nucleotídeos, especializadas no armazenamento, na transmissão e no uso da informação genética.

Existem dois tipos de Ácidos Nucléicos:

a) DNA (Ácido Desoxirribonucléico)b) RNA (Ácido Ribonucléico)

2) Composição Química

Os Ácidos Nucléicos são compostos por monômeros chamados nucleotídeos.

Estrutura de um nucleotídeo:

1 Fosfato 1 Pentose 1 Base Nitrogenada

Nucleotídeo

ÁCIDOS NUCLÉICOS2) Composição Química

Os Ácidos Nucléicos unem-se uns aos outros através de ligações fosfodiéster formando cadeias contendo milhares de nucleotídeos.

Fosfato

Ligações Fosfodiéster

ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas

3.1) Tipos: Existem 5 tipos de bases nitrogenadas.

São bases do DNA

AdeninaTiminaGuaninaCitosina

São bases do RNA

AdeninaUracilaGuaninaCitosina

Podemos verificar que: Timina (T) está presente

somente no DNA

E Uracila somente no RNA

ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas

3.2) Classificação: As Bases Nitrogenadas podem ser classificadas quanto ao número de anéis.

Bases PirimídicasContém apenas 1 anel na

estrutura molecular

Bases PúricasContém 2 anéis na estrutura

molecular

ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas

3.3) Pareamento de Bases Nitrogenadas

O Pareamento das Bases Nitrogenadas se dá por meio de Ligações de Hidrogênio.

No DNAAdenina sempre se liga a Timina

e vice-versa

Adenina Timina

Formação de 2 ligações de Hidrogênio

ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas

3.3) Pareamento de Bases Nitrogenadas

O Pareamento das Bases Nitrogenadas se dá por meio de Ligações de Hidrogênio.

Formação de 2 ligações de Hidrogênio

No DNAGuanina sempre se liga a Citosina

e vice-versa

Formação de 3 ligações de Hidrogênio

CitosinaGuanina

ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas

3.3) Pareamento de Bases Nitrogenadas

O Pareamento das Bases Nitrogenadas se dá por meio de Ligações de Hidrogênio.

RNAComo não possui Timina

Adenina ligará sempre com UracilaE vice-versa

ÁCIDOS NUCLÉICOS4) Pentose

Pentoses dos Ácidos NucléicosRNA DNA

No RNA a pentose presente é a Ribose

No DNA a Pentose presente é a Desoxirribose

ÁCIDOS NUCLÉICOS5) RNA (Ácido Ribonucléico)

Características:

1. Local de Produção: Núcleo da Célula (Transcrição)

2. Estrutura: 1 Fita (fita simples)

3. Nucleotídeo contendo:a) Riboseb) Bases Nitrogenadas:

Uracila, Adenina, Guanina e Citosinac) Fosfato

4. Tipos de RNA:a) RNAm (Mensageiro)b) RNAt (Transportador)c) RNAr (Ribossômico)

RNA mensageiroLeva o código genético do DNA para o citoplasma onde ocorrerá a Tradução.

ÁCIDOS NUCLÉICOS5) RNA (Ácido Ribonucléico)

Características:

1. Local de Produção: Núcleo da Célula (Transcrição)

2. Estrutura: 1 Fita (fita simples)

3. Nucleotídeo contendo:a) Riboseb) Bases Nitrogenadas:

Uracila, Adenina, Guanina e Citosinac) Fosfato

4. Tipos de RNA:a) RNAm (Mensageiro)b) RNAt (Transportador)c) RNAr (Ribossômico)

RNA TransportadorTransporta Aminoácidos até o local da

síntese de proteínas na Traduação.

ÁCIDOS NUCLÉICOS5) RNA (Ácido Ribonucléico)

Características:

1. Local de Produção: Núcleo da Célula (Transcrição)

2. Estrutura: 1 Fita (fita simples)

3. Nucleotídeo contendo:a) Riboseb) Bases Nitrogenadas:

Uracila, Adenina, Guanina e Citosinac) Fosfato

4. Tipos de RNA:a) RNAm (Mensageiro)b) RNAt (Transportador)c) RNAr (Ribossômico)

RNA RibossômicoParticipa da constituição dos Ribossomos.

São armazenados no núcleo (nucléolo).

ÁCIDOS NUCLÉICOS5) RNA (Ácido Ribonucléico)

Os tipos de RNA e suas funções

RNA Transportador (RNAt)Carreador de aminoácidos

Forma de um trevo

RNA Mensageiro (RNAm)Transcreve o código

genético e o leva para o citoplasma.

RNA Ribossômico (RNAr)Parte constituinte dos

Ribossomos

ÁCIDOS NUCLÉICOS6) DNA (Ácido Desoxirribonucléico)

Forma Estrutural

ÁCIDOS NUCLÉICOS6) DNA (Ácido Desoxirribonucléico)

Características:

1. Estrutura: 2 Fitas unidas pelas bases nitrogenadas em forma de α hélice

2. Nucleotídeo contendo:a) Desoxirriboseb) Bases Nitrogenadas:

Timina, Adenina, Guanina e Citosinac) Fosfato

3. Relação das Basesa) A/T = 1b) G/C = 1

4. Quantidadea) Maior no núcleo/nucleóide (cromatina ou cromossomo)b) Menor no citoplasma (mitocôndrias e cloroplastos)

ÁCIDOS NUCLÉICOSPrincipais diferenças entre RNA e DNA

Estrutura da Molécula

Bases Púricas

BasesPirimídica

s

Pentose Função na célula

RNA Fita SimplesAdenina

Guanina

Uracila

CitosinaRibose

Síntese de Proteínas (RNAm e RNAt) e

formação de ribossomos(RNAr)

DNA Fita DuplaAdenina

Guanina

Timina

CitosinaDesoxirri

bose

Armazenamento e transmissão de

informação genética

DUPLICAÇÃO DO DNA1) A Estrutura do DNA

Elucidada em 1953 por Watson e Cricko Modelo Helicoidal – Dupla Hélice

DUPLICAÇÃO DO DNA2) Propriedades da Duplicação

a) O DNA é a única molécula capaz de sofrer auto-duplicação.

b) A duplicação do DNA ocorre sempre quando uma célula vai se dividir.

c) Ocorre durante a fase S da intérfase.

d) É do tipo semiconservativa, pois cada molécula nova apresenta uma das fitas vinda da molécula original e outra fita recém sintetizada.

DUPLICAÇÃO DO DNA3) A Replicação

A replicação do DNA ocorre em duas etapas:

a) Separação das bases nitrogenadas.

b) Inserção e pareamento de novos nucleotídeos em cada fita pela DNA polimerase.

A Enzima DNA polimerase capta nucleotídeos e os unem, conforme o pareamento:

A-T / G-C

Para este processo ocorrer é necessário energia! De onde será que vem essa energia?

Os nucleotídos que chegam carragam consigo 3 grupos fosfatos. Quando o nucleotídeo é inserido na fita há liberação de energia

Energia

Essa energia liberada é então utilizada pela Enzima DNA polimerase para unir um

nucleotídeo ao outro.

DUPLICAÇÃO DO DNA3) A Replicação

A replicação do DNA ocorre em duas etapas:

a) Separação das bases nitrogenadas.

b) Inserção e pareamento de novos nucleotídeos em cada fita pela DNA polimerase.

A Enzima DNA polimerase capta nucleotídeos e os unem, conforme o pareamento:

A-T / G-C

Para este processo ocorrer é necessário energia! De onde será que vem essa energia?

Os nucleotídos que chegam carragam consigo 3 grupos fosfatos. Quando o nucleotídeo é inserido na fita há liberação de energia

Energia

DUPLICAÇÃO DO DNA3.1) Origem de Replicação Por ser muito extenso o DNA

é aberto em locais específicos chamados Origens de

replicação.

As origens de replicação formam “bolhas de

replicação” que avançam para os dois lados

simultâneamente.

Por isso a replicação do DNA é dita Bidirecional

A medida que vão avançando elas vão se encontrando até

duplicar o DNA inteiro.Semiconservativa

DUPLICAÇÃO DO DNA3.2) Início da Replicação

1. A enzima DNA polimerase não é capaz de iniciar uma fita a partir do nada.2. As DNA’s polimerase necessitam de uma fita inicializadora auxiliar (primer)3. Uma enzima chamada primase confecciona o primer para que a DNA polimerase possa iniciar a duplicação do DNA.

DUPLICAÇÃO DO DNA3.3) Sentido de Alongamento do DNA: 5’ 3’

• A DNA polimerase percorre o DNA sempre no sentido 5’ 3’• Dessa maneira o DNA novo só pode crescer neste sentido 5’ 3’

1) Na frente vai a enzima helicase abrindo a dupla hélice.

Etapas da duplicação

2) A fita de cima é chamada fita líder pois se encontra na orientação correta (5’ 3’)

3) Na medida que a helicase vai abrindo a dupla hélice a DNA polimerase vai

sintetizando a fita líder

4) Só que o DNA apresenta uma orientação anti-paralela entre as duas fitas.

5) Isso significa que se a fita líder está na orientação correta (5’ 3’) a outra não está.

6) A fita de baixo é chamada de fita retardada, pois nesse caso a DNA

polimerase alonga esta fita no sentido contrário à helicase.

DUPLICAÇÃO DO DNA3.3) Sentido de Alongamento do DNA: 5’ 3’

• A DNA polimerase percorre o DNA sempre no sentido 5’ 3’• Dessa maneira o DNA novo só pode crescer neste sentido 5’ 3’

Etapas da duplicação

7) Dessa maneira, a fita retardada é sintetizada de trechos em trechos a partir de primers formando vários

fragmentos de DNA.

8) No final do processo: Os primers da fita retardada são removidos e os fragmentos

de DNA unidos pela DNA polimerase.

SÍNTESE DE PROTEÍNAS1) Visão Geral

Em resumo: A Síntese de Proteínas consiste em unir

aminoácidos de acordo com a seqüência de códons presentes no RNAm

A síntese de proteínas contém duas etapas:

1) Transcrição (núcleo) DNA RNA

2) Tradução (citoplasma)Formação do Polipeptídio

SÍNTESE DE PROTEÍNAS2) Transcrição

a) Um fragmento de DNA (gene) é utilizado como molde para confeccionar moléculas de RNA

b) Gene: É um trecho do DNA que pode ser transcrito em RNA.

c) Os RNA’s formados podem ser de três tipos:

• RNAm (mensageiro)

• RNAt (transportador)

• RNAr (ribossômico)

Gene

SÍNTESE DE PROTEÍNAS2) Transcrição

Quem realiza a transcrição do DNA é a enzima RNA

Polimerase

A RNA polimerase só pode transcrever trechos do DNA que

sejam genes!

Como a RNA polimerase consegue identificar os genes???

Sempre antes e cada gene existe um trecho de DNA chamado

promotor.

O promotor apresenta uma sequência de bases que a RNA

polimerase reconhece.

A RNA polimerase se liga ao promotor e abre a dupla hélice do DNA e inicia o processo de

transcrição!!!

SÍNTESE DE PROTEÍNAS3) Transcrição em Procariotos

a) Em procariotos (bactérias) um promotor controla a transcrição de mais de um gene.b) O sistema 1 promotor vários genes é chamado de Operon.c) O RNAm de um procarioto carrega consigo a informação de mais de um gene.d) Dessa maneira a tradução do RNAm de procariotos irá produzir mais de uma proteína diferente.

RNA Procariótico seqüência não codificante

5’ 3’

RNA Eucariótico

5’ 3’

Seqüência β

Proteína α Proteína β Proteína γ

Proteína

P

P Seqüência γSeqüência α

Seqüência Codificante

SÍNTESE DE PROTEÍNAS4) Transcrição em Eucariotos (Exons e Íntrons)

a) Os genes de Eucariotos não são contínuosb) Existem fragmentos denominados Exons e fragmentos denominados Íntronsc) Os Éxons são funcionais e codificam proteínas; porém os Íntrons não codificam.

Na transcrição tanto os Éxons quanto os Íntrons

são transcritos.

O RNA mensageiro que possui Éxons e Íntrons é chamado de Primário.

Enzimas denominadas Nucleases retiram todos os Íntros deixando no RNAm

somente os Éxons

Este processo de retirada dos Éxons recebe o nome

de Splicing

SÍNTESE DE PROTEÍNAS4) Transcrição em Eucariotos (Exons e Íntrons)

a) Os genes de Eucariotos não são contínuosb) Existem fragmentos denominados Exons e fragmentos denominados Íntronsc) Os Éxons são funcionais e codificam proteínas; porém os Íntrons não codificam.

Enzimas denominadas Ligases irão realizar a união

de todos os Éxons formando um RNAm

Secundário

Dessa maneira somente o RNAm contendo Éxons é que vai para a segunda

etapa da Síntes de Proteínas, a Tradução no

citoplasma da célula.

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

É o processo no qual as seqüências de nucleotídeos em uma molécula de RNA mensageiro direciona a incorporação de aminoácidos em uma proteína.

a) É a Segunda Etapa da Síntese de proteínas e ocorre no citoplasmab) O RNA mensageiro após ser transcrito sai do núcleo e migra para o citoplasmac) O RNA mensageiro é utilizado como molde para a produção de proteínasd) Participantes da Tradução: RNA mensageiro, RNA transportador, Ribossomos e Aminoácidos.

Metionina

Prolina

Códon

Anticódon

Serina

Aminoácidos

RNA transportador

Ribossomo

RNA mensageiro

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Cada 3 Bases (triplet) do gene do DNA recebe o nome de Código.

Código

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Código

Os códigos do Gene do DNA são transcrito em CÓDONS de RNA

mensageiro.

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Código

Dessa maneira cada CÓDON do RNAm possui 3 bases nitrogenadas que

complementa seu respectivo CÓDIGO.

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Código

Na Tradução cada CÓDON (3 bases do RNAm) codifica um Aminoácido.

1 CÓDON = 1 AMINOÁCIDO.

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Código

Lembre-se de que existem Códons de Início (AUG) e Códons de Parada (UAA),

(UAG) e (UGA)

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Código

A Tabela do Código Genético nos informa qual aminoácido será

incorporado na proteína dependendo do códon presente no RNAm

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Código

A Tradução ocorre nas organelas celulares chamadas Ribossomos. Estes possuem 2 subunidades, as quais se unem quando o

Ribossomos se liga ao RNAm.

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Códon de parada(UAA)

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Resumo

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Tradução no R.E.R

SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução

Destino dos polipeptídios transcritos

SÍNTESE DE PROTEÍNAS6) O Código Genético

O código genético consiste em trincas de nucleotídeos (códons)Como existem 4 bases de RNA (A,U,G,C), existem ao todo 64 códons.Porém, como vimos, um códon (AUG) é o de inicio e três são se parada (UAA), (UAG) e (UGA).

Existem apenas 20 aminoácidos diferentes para 60 códons.

Então, há mais de um códon para certos aminoácidos.

Dizemos que o Código Genético é Degenerado ou Redundante.

Porém, o Código Genétigo não é Ambíguo: um único códon não especifica mais do que um aminoácido.

Podemos dizer também que o Código Genético é universal, pois os códons têm o mesmo significado em quase

todos os organismo do planeta.