aula de fundamento de biologia molecular.ppt
- 1. Fundamentos de biologia molecular DNA Molécula da vida molécula simples e repetitiva Genes >> DNA >> isolados, alterados, reproduzidos aos milhões, transplantados para outro organismo vivo » NOVO CAPÍTULO NA ENGENHARIA GENÉTICA
- 2. Chromosomes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y
- 4. • DNA + proteínas (histonas) » organização estrutural • nucleossomo • solenóide • alças no esqueleto de proteínas não histônicas • Compactação do DNA » variável » máximo na divisão celular
- 5. DNA DNA maior que o necessário para codificar as 100.000 diferentes proteínas 2 a 3% efetivamente codifica proteínas expressão diferenciada de genes dependendo da fase do desenvolvimento e tipo de tecido controle genético eficiente para definir a ativação de genes » seqüências promotoras seqüências promotoras e genes reguladores genes reguladores Células Humanas
- 6. Estrutura química simples e não variável nos diversos organismos » seqüência de nucleotídeos nucleotídeos • Nucleotídeos • 1 base nitrogenada » Purina (A, G), Pirimidina (C, T) - DNA; RNA (Uracil - U) • Pentose » Desoxirribose - DNA; Ribose - RNA • Grupo Fosfato (PO4) DNA > Auto-duplicação ou auto-replicação Auto-duplicação ou auto-replicação Quebra das pontes de hidrogênio União de nucleotídeos - DNA polimerase semiconservativa - moléculas recém-formadas são idênticas Garante a transmissão do material genético de uma células para as descendentes Comanda a Síntese de proteínas Ácidos nucléicos
- 8. Estrutura molecular - proposta por Watson e Crick - 1953 Estrutura molecular - proposta por Watson e Crick - 1953 DNA DNA duas cadeias polinucleotídicas em espiral, antiparalelas - 5’-3’, 3’-5’ estabilidade da dupla hélice » interação entre as bases complementares » pontes de hidrogênio- duplas entre A e T e triplas entre C e G associação de bases » base grande (purica) + base pequena (pirimidica) » A - T; G - C » maior estabilidade proporção A/T = G/C “Longa cadeia de nucleotídeos, semelhante a uma escada de corda enrolada em hélice, com os açúcares e fosfatos formando os corrimões e as bases os degraus”
- 9. DNA: a base molecular das mutações
- 10. RNA RNA Composição química »Ribose e Uracil Estrutura molecular Uma cadeia de nucleotídeos Composição de bases NÃO restrita às igualdades G=C e A=U Em circunstâncias especiais » dupla hélice » RNAt RNA - Tipos e funções Transcritos no molde de DNA » RNA-polimerase Mesma estrutura básica Tamanhos diferentes Seqüências de bases desiguais » funções específicas RNAm; RNAt; RNAr
- 11. Código Genético Código Genético relação entre seqüência de bases nitrogenadas e a seqüência de aminoácidos na proteína Unidade de informação genética ou códon » trincas Bases agrupadas 3 a 3 » 64 arranjos » 20 aminoácidos diferentes -> somente algumas trincas especificam aminoácidos ou aminoácidos devem ser especificados por mais de um tipo de trinca » “código genético é degenerado ou redundante” É universal - os mesmos aminoácidos são codificados pelas mesmas trincas em todos os organismos Há códons de iniciação e terminação
- 12. DNA C A A C G T C C G A C A A G T RNAm G U U G C A G G C U G U U C A Proteína valina alanina glicina cisteína serina
- 14. SÍNTESE DE PROTEÍNAS exons introns Transcrito primário Aproximação dos exons Remoção dos introns e junção dos exons RNAm +
- 15. Modificações pós traducionais Modificações pós traducionais
- 16. São as unidades funcionais do DNA cromossômico Cada gene não só codifica a estrutura de algum produto celular, com também transporta consigo os botões de controle que determinam, quando onde e quanto cada produto será sintetizado. Genes
- 19. Exon 1 Exon 1 Exon 2 Exon 2 Exon 3 Exon 3 Exon 4 Exon 4 Intron 1 Intron 1 Intron 2 Intron 2 Intron 3 Intron 3 5’ 5’ 3’ 3’ Eukaryote Eukaryote Prokaryote Prokaryote 5’ 5’ 3’ 3’ Promoter region Promoter region • TATA box TATA box • CAAT box (in mammals) CAAT box (in mammals) • GC box (GGGCGGG) GC box (GGGCGGG) Initiation codon Initiation codon Polyadenylation Polyadenylation signal signal AATAA AATAA Promoter region Promoter region • Shine-Dalgarno box (AGGAGG) Shine-Dalgarno box (AGGAGG) • Pribnow box (TATAAT) Pribnow box (TATAAT) • -35 site (TTGACA) -35 site (TTGACA) Initiation codon Initiation codon Stop codon Stop codon
- 20. A variação hereditária do genoma é a base da genética humana e médica Alelos: formas alternativas de informações genéticas em um determinado locus Genótipo: Constituição genética do indivíduo - pode ser relativo ao conjunto (em todos os loci) ou em um locus isolado Fenótipo: expressão observável de um genótipo como um caracter morfológico, bioquímico ou molecular Homozigoto: par de alelos idênticos Heterozigoto: alelos diferentes - um normal e um alterado Heterozigoto composto: alelos mutantes diferentes Aplicados para o indivíduo ou genótipo
- 21. Erros na replicação do DNA fonte de variabilidade componente essencial no processo de evolução Mutações: alterações do material genético de um organismo Espontâneas Induzidas - agentes mutagênicos Classificação Mecanismo do genoma Não disjunção dos cromossomos dos Cromossomos Rearranjo dos cromossomos dos genes mutação de pares de bases
- 22. Tipos de mutações nas doenças Tipos de mutações nas doenças genéticas humanas genéticas humanas Substituição de nucleotídeos (puntiformes) Substituição de nucleotídeos (puntiformes) De sentido trocado - troca de aminoácidos Sem sentido - “Stop codon” prematuro Alteram sítio de “splicing” Deleções e Inserções Deleções e Inserções Mudança da matriz de leitura Deleções e inserções de códons Duplicações de genes Inserção de elementos repetidos Thompson &Thompson
- 25. Transição: substituição de uma purina por outra purina ou de uma pirimidina por outra pirimidina (A – G e C – T) DNA: AGA TGA CGG TTT GCA RNA: UCU ACU GCC AAA CGU Proteína: -Ser—Thr—Ala—Lys—Arg- Transição A - G DNA: GGA TGA CGG TTT GCA RNA: CCU ACU GCC AAA CGU Proteína: -Pro—Thr—Ala—Lys—Arg-
- 26. Transversão: substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-versa ( A ou G – C ou T) Transversão A - T RNA: UCU ACU GCC AAA CGU Proteína: -Ser—Thr—Ala—Lys—Arg- DNA: AGA TGA CGG TTT GCA DNA: TGA TGA CGG TTT GCA RNA: ACU ACU GCC AAA CGU Proteína: -Thr—Thr—Ala—Lys—Arg-
- 27. Transversão que provoca a anemia falciforme
- 29. DNA: AGA TGA CGG TTT GCA RNA: UCU ACU GCG AAA AGU Proteína: -Ser—Thr—Ala—Lys—Arg- Inserção de T DNA: AGT ATG ACG GTT TGC A... RNA: UCA UAC UGC CAA ACG U... Proteína: -Ser—Tyr—Cys—Glu—Thr--- Mutação de mudança organizacional (adição ou deleção): - alteram a estrutura de leitura de todas as trincas de pb
- 30. Deleção de T DNA: AGT ATG ACG GTT TGC A... RNA: UCA UAC UGC CAA ACG U... Proteína: -Ser—Tyr—Cys—Glu—Thr--- DNA: AGT AGA CGG TTT GCA RNA: UCA UCU GCC AAA CGU Proteína: -Ser—Ser—Ala—Lys—Arg---
- 31. SOMÁTICAS X GERMINATIVAS Efeitos sobre o fenótipo: •Nenhum •Pequeno •Grande “Uma mutação não é útil nem prejudicial em abstrato, só pode ser útil ou prejudicial em algum ambiente”. Th. Dobzhansky
- 32. DOENÇAS GENÉTICAS DAS CÉLULAS SOMÁTICAS • Indivíduos geneticamente “normais” ao nascimento - Doenças > mutações nas células somáticas • Fatores ambientais: Vírus Radiação Agentes Químicos Danos ao material genético • CÂNCER • ENVELHECIMENTO CELULAR
- 33. Origem das doenças genéticas Doença genética genes meio ambiente •DOENÇAS MONOGÊNICAS Causadas por alterações em um único gene Mutação presente em homozigose ou heterozigose Exemplos: hemofilia, anemia falciforme, talassemias, •DOENÇAS MULTIFATORIAIS Fatores ambientais - estresse, cigarro, dieta, etc... Recorrência familiar mas sem padrão de transmissão típico Freqüência maior que as doenças monogênicas Exemplos: Doenças coronárias, esquizofrenia, asma, diabetes •DOENÇAS CROMOSSôMICAS Deficiência ou excesso de cromossomos inteiros ou de •segmentos cromossômicos - erros na divisão celular Envolvem muitos genes Manifestam-se como Síndrome - afetam vários órgãos e sistemas Fenótipo alterado > desequilíbrio do material genético • > nenhum gene obrigatoriamente anormal Exemplos: S. Down, Trissomia do 18, S. de Turner, S. Klinefelter
- 34. POLIMORFISMO POLIMORFISMO •Ocorrência de múltiplos alelos num lócus onde pelo menos dois Ocorrência de múltiplos alelos num lócus onde pelo menos dois alelos aparecem com freqüências superiores a 1% alelos aparecem com freqüências superiores a 1% Proteína Com efeito no fenótipo Sem efeito no fenótipo DNA Marcadores genéticos Thompson &Thompson
- 35. PADRÕES DE HERANÇA PADRÕES DE HERANÇA • AUTOSSÔMICO AUTOSSÔMICO •LIGADO AO CROMOSSOMO SEXUAL LIGADO AO CROMOSSOMO SEXUAL •Dominantes Dominantes •Recessivos Recessivos Homozigose Homozigose Heterozigose Heterozigose