Colônias rugosas (R)
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA CAP 03 –GENÉTICA MOLECULAR (PARTE I) Qual a constituição química e estrutura do gene – material genético? Como ele funciona para produzir os fenótipos que nós observamos? Por que existem tantas diferenças entre os indivíduos? Por que a maioria desses conhecimentos foi obtido mediante pesquisas realizadas com bactérias e vírus? - Ciclo reprodutivo muito curto; - Fácil manuseio em laboratório de um grande número de descendentes; - Menor complexidade e organização do material genético. Genoma da E. coli 1350x Genoma humano Natureza Química do Material Genético 1ª Questão: Qual é a substância que constitui o material genético? Substância suficientemente complexa para ser capaz de codificar um grande número de informações Qual é o local na célula que o material genético se encontra? Cromossomos Balbiani (1876) Substâncias suficientemente complexas: DNA, RNA e as proteínas 1912 – DNA ocorria em quantidade mais constante entre as células do corpo de um indivíduo 1928 – Experimento de Griffith (Britânico) Streptococcus pneumoniae 1944 – Experimento Avery, Mac Leod e McCarty Bactérias R + polissacarídeos de bactérias S Colônias rugosas (R) Bactérias R + DNA de bactérias S Colônias Lisas (S) Bactérias R + RNA de bactérias S Colônias rugosas (R) Bactérias R + proteínas de bactérias S Colônias rugosas (R) DNase Bactérias R + bactérias S mortas pelo calor Colônias rugosas (R) RNase Colônias Lisas (S) Colônias Lisas (S) Protease 35S 32P Fago T2 E. coli Agitador 1952 – Experimento de Hershey-Chase Agitador Capa protéica não radioativa Capa protéica radioativa Bactéria infectada Bactéria infectada radioativa não radioativa Fagos filhos radioativa Fagos filhos não radioativa Experimento de Fraenckel-Conrat & Singer TMV Proteína TMV RNA Degradação TMV HR Proteína Vírus híbrido reconstituído Degradação HR não infectada vs infectada HR RNA TMV Lesões A progênie de vírus refletiu a fonte de RNA Folha infectada TMV Progênie Folha de fumo infectada Composição Química e Estrutura dos Ácidos Nucléicos Constituintes do Ácido Desoxirribonucléico (DNA) 1 - Desoxirribose 3 – Bases Nitrogenadas Purinas 2 – Grupo Fosfato Adenina (A) Guanina (G) Pirimidinas Timina (T) Citosina (C) Montagem do Nucleotídeo Fosfato Base Açúcar Nucleosídeo Base Açúcar Nucleotídeo NUCLEOTÍDEOS Ácido Desoxiadenílico Ácido Desoxiguanílico Adenina Ácido Desoxicitidílico Guanina Ácido Desoxitimidílico Citosina Timina ESTRUTURA MOLECULAR DO DNA Watson e Crick (1953) JAMES WATSON FRANCIS CRICK Erwin Chargaff Composição do DNA de vários organismos Porcentagem de Base no DNA Organismo Razão A T G C A:T G:C Staphylococcus afermentams 12,8 12,9 36,9 37,5 0,99 0,99 Escherichia coli 26,0 23,9 24,9 25,2 1,09 0,99 Yeast 31,3 32,9 18,7 17,1 0,95 1,09 Caenorhabditis elegans 31,2 29,1 19,3 20,5 1,07 0,96 Arabadopsis thaliana 29,1 29,7 20,5 20,7 0,98 0,99 Drosophila melanogaster 27,3 27,6 22,5 22,5 0,99 1,00 Honeybee 34,4 33,0 16,2 16,4 1,04 0,99 Mus musculus 29,2 29,4 21,7 19,7 0,99 1,10 Human 30,7 31,2 19,3 18,8 0,98 1,03 Erwin Chargaff • A quantidade de certas bases sempre ocorrida na proporção de 1 : 1, da seguinte forma: Adenina – Timina Guanina – Citosina Difração de Raios X do DNA PIRIMIDINA + PIRIMIDINA: DNA MUITO FINO PURINA + PURINA : DNA MUITO GROSSO PURINA + PIRIMIDINA : ESPESSURA DO DNA COMPATÍVEL COM DIFRAÇÃO DE RAIOS X ESTRUTURA MOLECULAR DO DNA Proposta por Watson e Crick (1953) A molécula de DNA é constituída por duas fitas enroladas para a direita, formando um hélice dupla 1Å = 1 x 10-10m 20Å Açúcar Fosfato Par de Bases 34Å 3,4Å 20Å Pareamento A T G C G C T A Nucleotídeo Ligações fosfodiéster 3’ 5’ Polaridade oposta das cadeias de açúcar-fosfato Fitas antiparalelas 3,4Å 5’ 3’ 3’ 5’ Pontes de H 2 pontes de H Estabilidade da molécula 3 pontes de H pareamento exclusivo 3,4Å Fitas complementares A + T <> C + G 5’ 3’ FITAS ANTIPARALELAS E COMPLEMENTARES 5´ AG CATT GAT 3´ 3´ T C G TAA C TA 5´ SEQUÊNCIA DE BASES NITROGENADAS CODIFICAR UM GRANDE Nº DE INFORMAÇÕES GENÉTICAS Número de pares de nucleotídeos por célula somática de diferentes organismos Organismo Nº pares de nucleotídeos Homem 5,81 x 109 Bovinos 5,08 x 109 Aves 2,36 x 109 Carpa 2,90 x 109 Lírio 3,60 x 1011 Milho 1,36 x 1010 Fumo 2,18 x 109 Drosophila melanogaster 3,40 x 108 Neurospora 8,60 x 107 Carvão do milho – Ustilago maydis 3,8 x 108 Escherichia coli 4,30 x 106 Bacteriófago T2 2,00 x 105 COMPUTADOR VERSUS SISTEMA BIOLÓGICO Sistema binário Sistema quaternário 0e1 4 bases nitrogenadas 2n 4n O sistema biológico processa o quadrado das informações do computador 4n = (2n) 2 Constituintes do RNA 1 - Ribose 3 – Bases Nitrogenadas Purinas 2 – Grupo Fosfato Pirimidinas Adenina (A) Uracila (U) Guanina (G) Citosina (C) Montagem do Nucleotídeo Tipos de RNA mRNA – RNA mensageiro Tamanho muito variável: algumas centenas até milhares de nucleotídeos Muito instável, isto é, se degrada rapidamente rRNA – RNA ribossômico Alto peso molecular, isto é, moléculas muito grandes Muito estável, isto é, não se degrada com facilidade tRNA – RNA transportador Estrutura secundária Estrutura terciária Sítio de ligação do aminoácido Ligação do aminoácido TC loop DHU loop Alça anticódon Alça anticódon anticódon
