Aula 8 - Unesp

Introdução à Bioquímica
Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos
Dra. Fernanda Canduri
Laboratório de Sistemas BioMoleculares.
Departamento de Física. UNESP
São José do Rio Preto - SP.
Laboratório de Sistemas BioMoleculares.
BioMoleculares. Departamento de Física.
Física. Câmpus Rio Preto.
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Genoma
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O genoma de um organismo – conteúdo
específico de DNA – pode estar distribuído em
diversos cromossomos, cada um contendo uma
molécula de DNA separada.
Vários organismos são diplóides – dois
conjuntos equivalentes de cromossomos
Devido ao seu comprimento, as moléculas de
DNA são descritas em termos do número de
pares de bases (pb ou kb).
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Os cromossomos
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O cariótipo
humano
Ácidos nucléicos de fita simples
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O RNA ocorre principalmente como fita simples,
em geral formando estruturas compactas em
vez de cadeias frouxas estendidas
Uma fita de RNA é idêntica à fita de DNA,
exceto pela presença de grupos 2´-OH e pela
substituição da timina por uracila
Pode parear com uma fita complementar de
RNA ou DNA
O pareamento das bases é intramolecular,
formando estruturas em grampo ou estruturas
mais complexas.
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Os genes são parte dos cromossomos
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Foi em 1944 que Avery, Macleod e McCarty
mostraram que o DNA, e não as proteínas, era
a substância que transformava uma cepa nãopatogênica em patogênica.
A natureza da fita dupla do DNA facilita a
replicação.
Quando a célula se divide, cada fita de DNA
atua como molde para a síntese da sua fita
complementar
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Replicação do DNA – DNA polimerase
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Os genes direcionam a síntese de
proteínas
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Dogma central da biologia molecular:
O DNA dirige sua própria replicação e
transcrição, formando um RNA de seqüência
complementar
A seqüência de bases no RNA é então traduzida
na seqüência correspondente de aminoácidos,
formando uma proteína
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A conversão da informação do DNA em informação
proteíca não é direta.
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A tradução
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O RNA que corresponde ao gene que codifica
uma proteína é o RNA mensageiro (RNAm)
Este vai até o ribossomo – organela composta
em grande parte por RNA ribossômico (RNAr)
No ribossomo cada grupo de três nucleotídeos
no RNAm pareia com três nucleotídeos
complementares em uma pequena molécula de
RNA – o RNA transportador (RNAt)
Cada molécula de RNAt está ligada a um
aminoácido correspondente
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Tipos de RNA
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RNAt, RNAr e RNAm
RNAm não é todo transcrito
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O ribossomo catalisa a união dos
aminoácidos pela peptidil transferase
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DNA e proteínas são polímeros lineares de unidades
repetitivas.
A informação genética estocada na seqüência de 4
tipos de nucleotídeos da fita de DNA é codificada
numa seqüência protéica com 20 possíveis
aminoácidos.
O mecanismo molecular desta conversão é a
tradução, em que uma trinca de nucleotídeos (códon)
é traduzido num aminoácido.
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O ribossomo consiste de 2/3 de RNA e 1/3 de
proteína.
A reação química que une os aminoácidos de modo
covalente é catalisada pelo RNAr (RNA + peptidil
transferase) – exemplo de RNA catalítico
Lembrar que: As proteínas suplantaram o RNA
como catalisadores celulares devido à sua maior
versatilidade química
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O RNA
Dupla função:
" Transmissão da informação do genoma
" Molécula funcional na expressão da informação
RNA e DNA: moléculas muito similares
Podem ser usadas de maneira idêntica para estocagem de
informação
RNA e proteína: moléculas muito diferentes
O que é preservado não é a capacidade de estocar
informações, mas a capacidade de processar informações.
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Retrovírus " fluxo oposto de informação
RNA " DNA
A transmissão da informação genética requer a transcrição
reversa do RNA para DNA antes da replicação do DNA predita por Howard Temin
Enzima responsável pela reação - Transcriptase reversa
(1970)
Ex.: vírus da AIDS
Estocam a informação genética no RNA genômico
ao invés do DNA.
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Replicação
do HIV
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Sequenciamento de ácidos nucléicos
A capacidade de determinar as seqüências
de nucleotídeos nos ácidos nucléicos tornou
possível deduzir as seqüências de
aminoácidos das proteínas por eles
codificadas, e até certo ponto, as estruturas
e as funções dessas proteínas
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Sequenciamento de ácidos nucléicos
A estratégia global:
1.
2.
3.
Clivar o polímero em fragmentos específicos,
pequenos o suficiente para serem
completamente sequenciados
Determinar a seqüência dos resíduos em cada
fragmento
Determinar a ordem dos fragmentos no
polímero original pela repetição das etapas
precedentes
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Sequenciamento pelo método de terminação
de cadeia
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Utiliza DNA polimerase, dNTPs e iniciadores, e
uma fita simples de DNA como molde
A síntese de DNA termina após bases específicas
método dideoxi (2´,3´-dideoxinucleosídeotrifosfato - ddNTP)
ddNTP
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dNTPs
DNA fita simples
5´ CGCGAATTCATGGCAAAGCAGTACGACTGGACTATCCTAGTAACACCTCTAAA… 3´
5´ CGC GAA TTC ATG GCA AAG CAG TAC GAC 3´
5´ CCG GAA TTC TCA GAA GAC GCG CTC AAA 3´
Iniciadores
(“primers”)
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Reação em
cadeia da
polimerase PCR
O aparelho para PCR
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Eletroforese para sequenciamento
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Sequenciamento manual
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Sequenciamento automático
• É uma variação do método de terminação de cadeia –
são usados marcadores fluorescentes
• A base terminal de cada fragmento é identificada pela
fluorescência característica
• Esses detetores fluorescentes são controlados por
computador
• Esse sistema automático pode identificar ~10 mil bases
por dia contra ~ 50 mil bases por ano obtidas pelo método
manual.
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Sequenciamento
automático
Sequenciamento automatizado de DNA
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