Fundamentos de

Biologia para

matemáticosMinicurso

Renata Campos Azevedo

Origem da Vida

Origem do planeta

Origem dos seres

vivos

https://pt.quizur.com/trivia/teorias-sobre-a-origem-da-

vida-1dfg

Origem dos seres vivos

Todos os seres vivos tem como composição básica os mesmos

elementos químicos

Carbono

Oxigênio

Nitrogênio

Hidrogênio

Enxofre

Origem

comum

Experiência de Stanley Miller

• Hidrogênio H2

• Metano CH4

• Amônia NH3

• Vapor de H2O

Aminoácidos

Moléculas orgânicas https://pt.wikipedia.org/wiki/Experi%C3%AAncia_de_Miller_e_

Urey

Moléculas

presentes nos seres

vivos

ProteínaAçúcar

Polissacarídeo

Gorduras

LipídeosÁcidos nucleicos

Rosebio.com.br

Componentes químicos das células

Vermelho- 99% do total de átomos presentes no corpo humano

Azul – 0,9% do total de átomos presentes no corpo humano

Verde – necessário em traços

Amarelo – há dúvida sobre a necessidade para seres humanos

Polímero de silicone

Sem dúvida ...

Ácido Nucleico:

DNA e RNA

• FUNÇÃO

• ORGANIZAÇÃO

• PRODUTOS

Ácido Nucleico: DNA e RNA

(Hoauiss), do latim genus, -eris, «nascimento, descendência, origem; raça,

tronco; descendente, rebento, filho», derivado do grego génos, -eos, com o

mesmo significado; geração, «ato de gerar», «descendência», «pessoas que

têm a mesma idade»

GENÉTICA

GEN

HEREDITARIEDADE

DNA - RNA

Genética

Estudo da Vida

Aplicabilidade

Biologia Forense

Diagnóstico

Produção de alimentos

Produção de medicamentos

GENÉTICA

Genética Mendeliana

Biologia Molecular

Botânico

1822 - 1884

Caráter

recessivo

dominante

Naturalista

1809 - 1884

TEORIA DA

EVOLUÇÃO

ACESTRAL

COMUM

Dimensão

1931 ~ 1600

Caracterização do material genético 1868 – Foi isolada uma

substância contendo fósforo

que foi denominou de

“Nuclein” DNAConstituinte

primário

Nucleotídeos

Pentose

Ribonucleotídeos

Desoxirribonucleotídeos

Nucleotídeo

A – Adenina

C – Citosina

G – Guanidina

T – Timidina

U - Uracil

Bases Nitrogenadas

Nucleotídeos

Cadeia de DNA

Ligação fosdodiester

DNA

Ácido desoxirribonucleico

1940

Proporção de bases (A, T, C, G) no DNA

é diferente em cada organismo

O DNA isolado de diferentes partes do

organismo é o mesmo.

A composição do DNA não muda com a

idade, com o estado nutricional e com

a mudança de ambiente

Identidade

Codificação

Estudo caso???

DNA

Ácido desoxirribonucleico

1940

bactérias - virulentas

DNAbactérias - NÃO virulentas

Passaram a expressar

virulência

TRANSFERÊNCIA

DE INFORMAÇÃO

DNA

Ácido desoxirribonucleico

1940

Todos os DNAs, independente da espécie

Número de resíduos

adenosina = timidina

citosina = guanidina

ESTRUTURA CODIFICAÇÃOTRANSFERÊNCIA

DE INFORMAÇÃO

HEREDITARIEDADE ?????

DNA - Ácido desoxirribonucleico

1950 1953

Rosalind Franklin

Maurice Wilkins

James Watson

Francis Crick

Estrutura

Dupla fita - Hélice

complementar

Transferência

da Informação

Par de bases

Genoma Humano

Apresenta aproximadamente

3 000 000 000 pb (pares de bases) –

3 000 000 Kb

3000 Mb

Ser humano 1013 células – cada célula tem uma

cópia do genoma

Diplóides

Genoma = 2 fitas

duplas (materna –

paterna)

Replicação do

genoma

Semi -

conservativa

Semi -

conservativa

REPLICAÇÃO

Variabilidade genética ou variabilidade

dos genes

Como ocorre, em que

momento ocorre????

Duplicação do

genoma

Gametogênese

(reprodução

sexuada)Tradução

Variabilidade no genoma de 2 indivíduos selecionados

randomicamente = 0,4%

Variação de 1- 2 pb a cada 1000 pb

Variabilidade X Evolução Teoria da Seleção Natural de Darwin

Pressão

seletiva

Variabilidade

(aleatório)

Evolução =

Progresso ?????

Eficientemente

transmitida

para prole

Contínua

Não é

definitiva

Evolução ao

acaso ?????

EXPRESSÃO DA INFORMAÇÃO

EXPRESSÃO DA INFORMAÇÃO

DNA

RNA

PROTEÍNA

Escrever

Fazer

Tradução

Transcrição

AÇÃO

Anticorpos

Insulina

RESULTADO

RNA - ÁCIDO RIBONUCLEICO

Nucleotídeos

PENTOSES

A – Adenina

C – Citosina

G – Guanidina

T – Timidina

U - Uracil

Bases Nitrogenadas

Intermediário – expressão da

Informação

RNA

RNA

mensageiro

RNA

ribossomal

RNA

transportador

Síntese de RNA

Produzir Insulina

Ativação do gene da insulina

Células do Pâncreas

GENE ?????

TRANSCRIÇÃO

Transcrição faz menção a algo que é

retirado de um lugar e escrito em outro

TRADUÇÃO Tradução é uma atividade que abrange a interpretação

do significado de um texto em uma língua — o texto

fonte — e a produção de um novo texto em outra língua

PROTEÍNAS

Estrutura

primária

Estrutura

secundária

Estrutura

terciáriaEstrutura

terciária

aminoácidos

Dicas de diversão!!!!

TRADUÇÃO

Aminoácido3 bases

TRADUÇÃO – Síntese de proteína

Células são

fábricas -

bioquímicas

Codificação - Tripartido

Número de bases

de DNA

Número de

aminoácidos

primários

(produzidos)

Transmissão de Informação

AUMENTO

DA

PRODUÇÃO

VARIABILIDADE

PROCESSAMENTO

DO RNAVersões

diferentes da

mesma

proteína

Mutação ????

O que é uma mutação?

Quando ela pode ocorrer?

Qual o resultado da mutação?

Tipos de mutações

Substituição

Deleção

Inserção

Variabilidade genética – complexidade

dos organismos

VírusAncestral comum

DNA RNA

MANIPULAÇÃO GÊNICA

TÉCNICAS BIOQUÍMICA

Trabalho “in vitro” com o DNA,

RNA e PROTEÍNAS

AMPLIFICAÇÃO CARACTERIZAÇÃO

REAÇÃO EM CADEIA DA

POLIMERASE

PCR

SEQUENCIAMENTO

- DNA

- PROTEÍNASENGENHARIA

GENÉTICA

PCR

Fazer cópias do DNA – “in vitro”

Semelhante a célula

Sequenciamento

automático

Aplicações

Sequenciamento genético

Testes de paternidade

Investigação – biologia

forense

DEMOCRÁTICO

PROCURAR E IDENTIFICAR

MICROOGANISMOS

DIAGNÓSTICO

CONTROLE

ALIMENTAR

MEIO

AMBIENTE

Aplicações

Sequenciamento genético

Testes de paternidade

Investigação – biologia

forense

DEMOCRÁTICO

PROCURAR E IDENTIFICAR

MICROOGANISMOS

DIAGNÓSTICO

CONTROLE

ALIMENTAR

MEIO

AMBIENTE

AUTOMAÇÃO

Bancos de dados

Sistemas de COMPARAÇÃO

Programas de computador

Alinhar as sequencias

Bioedit

Sistemas de COMPARAÇÃO

ANÁLISES FIOLOGENÉTICAS

RECONSTRUÇÃO

FILOGENÉTICA

TAXAS E PADRÕES

- FREQUENCIA DE

MUTAÇÕES DO MEU

SISTEMA

Box 2- The phylogenetic

inference process

Bayesianas

Árvores

Filogenéticas

Zika Virus: A Pandemic in Progress

https://videocast.nih.gov/summary.asp?Live=18734&bhcp=1

Transmissão de doenças Determinação de Vetor

Determinação de hospedeiro

Árvores Filogenéticas

Relógio molecular

Investigação

Representa a primeira vez em que a análise filogenática foi usada em um

julgamento criminal no EUA

Técnicas moleculares para

avaliação da expressão gênica

Quantificação

Expressão Gênica

Metagenômica

Proteômica

Expressão

MetabolômicaEstudo conjunto de todos os

metabólitos que são produzidos

ou modificados em um organismo

Resultado

“Processing 'omics”

Rede de Interação dos genes regulatórios de leveduras

106 genes, do total de 141

T.I. Lee et al., Science 298:799-804, 2002

COMO OS

GENES SÃO

MODULADOS

????

FALTA DE

INFORMAÇÃO

Modelos Matemáticos

Ocorrência de doenças

Mosquitos infectados

N. de pessoas susceptíveis

Densidade populacional

Fatores climáticos

Padrões de dispersão das doenças

Frequência de Voos

Tempo de incubação

COLETIVOS INDIVIDUAL

Padrão de

expressão dos

genes

Epidemiologia

Referências T. A Brown – Genomes – Bios Scientific Publishers

Albert – Molecular Biology of the cell – 5th ed

Lehninger – Principles of Biochemistry – 5th ed

OBRIGADA!!!!!renatacampos@micro.ufrj.br