Consideracoes iniciais

Biologia molecular é uma
disciplina híbrida
o Os termos: biologia
molecular e genética
molecular = sinônimos
o As técnicas da biologia
molecular são aplicadas em
quase todos os campos da
biologia
o neurofisiologia – botânica;
o da imunologia - forense
A ciência do DNA
Questões Pré-DNA:
o 100 anos – não havia explicação para o porque
alguns irmãos nasciam com olhos castanhos e
outros com olhos azuis;
o 50 anos – nós ainda não sabíamos o número
correto de cromossomos humanos;
o 25 anos – nós não conhecíamos nenhum dos
genes relacionados com o câncer;
o Século 21 – ainda não sabemos o número correto
de genes no genoma humano?????
Evolução do conhecimento acerca do DNA
o Nucleína de Miescher (1869-1871)
o Transformação bacteriana (Griffith, 1928) – Streptococcus
do tipo “S” e “R” à virulência adquirida (fator transformante).
o DNA: principal responsável pela transformação
(Avery, MacLeod e McCarty, 1944) – DNA altamente
purificado de IIIS tratado com DNase, RNase e proteases à
Apenas DNase produziu efeito na atividade transformante.
o Outras descobertas relacionadas ao “papel genético”
do DNA ou RNA e não das proteínas:
n Hershey e Chase, 1952 (radiomarcação de proteínas
capsídicas e do DNA do bacteriófago T3);
n
Fraenkel-Conrat, 1957 (mistura de proteínas
capsídicas de uma linhagem do vírus TMV com o RNA de
outra à manuntenção da linhagem derivada do RNA)
Experimentos de Alfred Hershey e Martha Chase (1952):
Fago T2 (vírus de bactéria)
- Concluíram que o DNA é o material hereditário
Grandes perguntas:
-como todas as informações de um organismo são estocadas
numa molécula tão simples?
- como essas informações são passadas de geração à geração?
Funções do material genético
o Mendel, 1865: genes à transmissão da informação
genética
o Funções
n
n
Replicação (estocagem e transmissão precisa)
Expressão gênica (controle do desenvolvimento do
genótipo)
n
Mutação (evolução)
Estrutura do DNA
o
Ácidos nucleicos: compostos por subunidades repetidas
(nucleotídeos);
o
Nucleotídeo: açúcar (ribose ou 2-desoxirribose), um grupo
fosfato, base nitrogenada púricas (A e G) e pirimídicas (C,
T e U);
o
DNA: 2-desoxirribose, fosfato e timina
o RNA: ribose, fosfato e uracila
o
Níveis de organização do DNA: dupla hélice, superhélices e
nucleossomos (cromatina)
Estrutura do DNA
Estrutura do DNA
Dupla Hélice (Watson e Crick, 1953)
o
2 evidências:
n Chargaff e col.: [T]=[A], [C]=[G]; pirimidinas = purinas
n Padrões de difração de raios X
o
Dupla hélice dextrógira:
n 2 cadeias polinucleotídicas helicoidizadas em uma espiral
n Nucleotídeos ligados por ligações fosfodiéster (5’ à 3’)
n Pareamento de bases: A + T, C + G (complementariedade
bifilamentar)
n Polaridade inversa: 5’à3’ / 3’ à 5’ (replicação, transcrição
e recombinação)
n Pontes de hidrogênio: AT (2), CG (3) à cerne hidrofóbico
(estabilidade)
o
Formas alternativas de dupla hélice: DNA B, DNA A, DNA Z
Pirimidina + Pirimidina: DNA muito fino
Purina + Purina: DNA muito grosso
Purina + Pirimidina: espessura compatível
com os dados do raio-X
Dupla Hélice (Watson e Crick, 1953)
Conhecimentos sobre a estrutura do DNA antes de 1953:
• Experimentos de Rosalind Franklin e Maurice Wilkins:
Dados dos experimentos de difração de raios-X da estrutura do DNA:
- o DNA é longo e fino
- com duas partes similares que estão paralelas no sentido
do comprimento da molécula.
- molécula em forma de espiral (hélice)
•Experimentos de Chargaff: estabeleceu regras sobre a
quantidade das bases nitrogenadas na molécula de DNA:
- O total de nucleotídeos pirimidinas (T+C) é sempre = ao total de
nucleotídeos purinas (A+G)
- número de T=A e número de C=G. A+T # G+C.
Estruturas alternativas do DNA
o DNA A
o DNA B*
o Forma – hidratada
o Forma + hidratada
o Dupla hélice torcida
o Dupla hélice torcida
para a direita
o Altura entre bp =
0,23nm
o 11bp/torção
o Molécula + curta e
com diâmetro maior
para a direita
o Altura entre bp =
0,34nm
o 10,5 bp/torção
o Molécula + longa e
com diâmetro menor
DNA Z
o Nova forma encontrada em cristais de
DNA preparado sinteticamente contendo
alternância de G’s e C’s na mesma fita
o Torção da dupla hélice para esquerda
o 12 bp/torção
o Altura entre bp = 0,38nm
o Aparência da fita: zig-zag
Propriedades da molécula de DNA definidas
pelo modelo de Watson e Crick:
o As fitas são complementares
o As fitas são antiparalelas
o Pareamento específico das bases:
A=T e
G=C