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Biologia MolecularDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini
Disciplina:
Fundamentos de Genética e Biologia Molecular
Turma: Fisioterapia (1o Ano)
Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini
E-mail: [email protected]
Blog: http://marilandabellini.wordpress.com
Valor C
• Valor C = quantidade de DNA no núcleo
– Haplóides: n = C
– Diplóides: 2n = 2C
• Células somáticas: 2n = 2C• Células somáticas: 2n = 2C
• Gametas: n = C
• Célula em mitose (Intérfase S – Anáfase) = 2n = 4C
• Célula em mitose (final de Telófase) = 2n = 2C
• Células em meiose (Intérfase S – Anáfase I) = 2n = 4C
• Células em meiose (final de Telófase I – Anáfase II) n = 2C
• Células em meiose (final de Telófase II) = n = C
Ciclo Celular
• Processos que ocorrem desde a formação de uma célula até M
Mitose uma célula até sua própria divisão em células filhas;
M
Mitose
ou
Meiose
Ciclo Celular
Etapas
MeioseMitose
IntérfaseG0G1SG2
M
Mitose ou Meiose
• Prófase
• Metáfase
• Anáfase
• Telófase
Meiose
• Prófase I
• Metáfase I
• Anáfase I
• Telófase I
Mitose
• Prófase II
• Metáfase II
• Anáfase II
• Telófase II
Intérfase
• G0: (2n = 2C)
• Faseestacionária;
• Não
Células totalmente
diferenciadas
• Nãoproliferativa;
Indefinidamenteem intérfase.
Intérfase
• G1:
– G (Gap) = Intervalo
S (Síntese DNA) e MS (Síntese DNA) e M
• Síntese de proteínas que atuam na fase S;
– Ex: DNA polimerases, primase, helicase, topoisomerase
Intérfase
• G1: (2n=2C)
– G (Gap) = Intervalo
– S (Síntese DNA) e M– S (Síntese DNA) e M
• Síntese de proteínas que atuam na fase S;• Ex: DNA polimerases,
primase, helicase, topoisomerase
• Síntese de RNA;
RNA (Ribonucleic Acid)Polímero de nucleotídeos, em
cadeia simples.
RNA, Ácido Ribonucleico
• Fita simples
– Nucleotídeo:• Fosfato,
• Ribose,
• Bases nitrogenadas• Bases nitrogenadas
A U
C G
Complementariedade
Dobrar sobre si
Pontes de Hidrogênio
Evidências da estrutura do DNA
• 1949 – 1953
• Erwin Chargaff
Quantificação de bases Quantificação de bases nitrogenadas de
diferentes espécies
T=A
C=G
Evidências da estrutura do DNA
Organismo Tecido A T G CA+T
G+C
E. coli - 26,0 23,9 24,9 25,2 1,00
S. pneumoniae - 29,8 31,6 20,5 18,0 1,59
M. tuberculosis - 15,1 14,6 34,9 35,4 0,42
Levedura - 31,3 32,9 18,7 17,1 1,79
Ouriço do mar esperma 32,8 32,1 17,7 18,4 1,85
Arenque esperma 27,8 27,5 22,2 22,6 1,23
Rato medula óssea 28,6 28,4 21,4 21,5 1,33
Homem timo 30,9 29,4 19,9 19,8 1,52
Homem fígado 30,3 30,3 19,5 19,9 1,53
Homem esperma 30,7 31,2 19,3 18,8 1,62
Evidências da estrutura do DNA
• 1946 - Maurice Wilkins
• 1920 – 1958 Rosalind Franklin
Feixes de Raios X
Moléculas Purificadas
Padrões de Difração
Evidências da estrutura do DNA
• 1953
• James Watson e Francis Crick
Chargaff + Wilkins +Franklin
DNA
Dupla Hélice
Helicoidizada em espiral
Intérfase
• S (Synthesis): (2n � 4C)– Replicação do DNA
• Semiconservativa
• Assincrônica (réplicons)
• Bidirecional: 5’� 3’• Bidirecional: 5’� 3’
• Semi-descontínua: – Filamento Contínuo (Leading Strand = fita líder, contínua)
– Filamento Descontínuo (Lagging Strand = fita retardatária, descontínua)
Fragmentos de Okasaki
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)
• Semiconservativa
Cada filamento complementar da complementar da
dupla-hélice é conservado
Servem de molde para fita filha.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)
• Semiconservativa
• Meselson e Stahl
E. coli � marcadas com N15
meio � N14
Separação por centrifugação
DNA híbrido;
DNA não-híbrido
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)
• Semiconservativa
– Eucariotos
– 1957 – Taylor e colaboradores
– Feijão (marcação com timidina radioativa (H3))
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• AssincrônicaRegiões ou genes
específicos
Início e término da
Origem de
Replicação
Bolha de
Replicação
Início e término da Replicação em
momentos definidos
≠ Origens de Replicação (réplicons)
(Ricas em AT)
Origem de
Replicação
Bolha de
Replicação
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n = 4C)
• Bidirecional
– Uma vez iniciada a replicação em cada origem, ela se propaga bidirecionalmente, SEMPRE no bidirecionalmente, SEMPRE no sentido 5’� 3’ de cada fita.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)
• Assincrônica e Bidirecional
• 1963 – John Cairns
E. coli marcada com Timina [H3]
Auto-radiografiaAuto-radiografia
Bolhas (forquilhas) de Replicação � Bidirecionalmente
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n = 4C)
• Semi-Descontínua
– Fitas Antiparelas:
• 3’� 5’ = contínua
• 5’� 3’ = descontínua5´
3´5´� 3´3´� 5´
• 5’� 3’ = descontínua
SEMPRE no sentido 5’� 3
5´
5´
3´
Intérfase S: Replicação do DNA (2n = 4C)
SEMPRE
5’���� 3’
Todas as enzimas DNA polimerasespromovem o crescimento da fita de DNA
somente na direção de 5’para 3’, isto porque 5’���� 3’
???
somente na direção de 5’para 3’, isto porque
estas enzimas só agem na hidroxila da
extremidade 3’ livre adicionando os
nucleotídeos.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n = 4C)
• 1968: Reiji Okazaki
• E. coli � timidina radioativa ([3H] timidina)
• DNAs sintetizados tiveram dois diferentes coeficientes de sedimentação (7S e 11S), indicando a presença de dois fragmentos.
•Fragmentos de Okazaki.•Fragmentos de Okazaki.
•Desaparecimento dos fragmentos
•Incorporados na nova molécula de DNA.
•Semi-descontínua do DNA.
•As duas fitas do DNA parental são replicadas por caminhos diferentes.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
– Desenrola, progressivamente as cadeias de DNA.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
– Relaxam o tensãocontorcional do DNA, causando quebras e causando quebras e posteriores ligaçõesfosfodiéster.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras(Proteinas SSP = single (Proteinas SSP = single
strand proteins):
– Estabilizam fitas simples, evitando que se enrolem(complementariedade).
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase• 4. Primase
(RNA polimerase):
– adição de primer, curtossegmentos de RNA;
– Fragmentos de Okasaki
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase: • 4. Primase:
(RNA polimerase):
• 5. DNA polimerase III:
– Adição de nucleotídeoscomplementares.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase• 4. Primase
(RNA polimerase):
• 5. DNA polimerase III:
• 6. DNA polimerase II:
– Substitui primers de RNA
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase4. Primase
(RNA polimerase):
• 5. DNA polimerase III:
• 6. DNA polimerase II:
• 7. DNA polimerase I:• Reparo
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase
(RNA polimerase):(RNA polimerase):
• 5. DNA polimerase III:
• 6. DNA polimerase II:
• 7. DNA polimerase I:
• 8. DNA ligase:• Liga os segmentos de DNA
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:• Desenrola, progressivamente as
cadeias de DNA.
• 2. Topoisomerase:• Relaxam a tensão contorcional do
DNA, causando quebras e posteriores ligações fosfodiéster.
• 4. Primase (RNA polimerase):• adição de primer, curtos
segmentos de RNA;
• Fragmentos de Okasaki
• 5. DNA polimerase III:posteriores ligações fosfodiéster.
• 3. Braçadeiras (SSP):(Proteinas SSP = single strandproteins): • Estabilizam fitas simples, evitando
que se enrolem (complementariedade).
• 5. DNA polimerase III:• Adição de nucleotídeos
complementares.
• 6. DNA polimerase II:• Substitui primers de RNA
• 7. DNA polimerase I:• Reparo
• 8. DNA ligase:• Liga os segmentos de DNA
Telômeros
• Tamanho x Envelhecimento
• Células Somáticas
• Telomerase
< Telômero � > idade célula< Telômero � > idade célula
Progérias
Síndrome Hutchinson-Gilford
Síndrome Werner
Síndrome Hutchinson-Gilford
Envelhecimento precoce
Etapas
MeioseMitose
IntérfaseG0G1SG2
M
Mitose ou Meiose
• Prófase
• Metáfase
• Anáfase
• Telófase
Meiose
• Prófase I
• Metáfase I
• Anáfase I
• Telófase I
Mitose
• Prófase II
• Metáfase II
• Anáfase II
• Telófase II
Referências• 1) LEWIS, B. Genes VII. 7a ed. Artmed Editora, 2001.
• 2) SNUSTAD, P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. 2ª ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2001.
• 3) JUNQUEIRA, L.C. & CARNEIRO J. Biologia Celular e Molecular. 7a. Ed., • 3) JUNQUEIRA, L.C. & CARNEIRO J. Biologia Celular e Molecular. 7a. Ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2000.