Biologia Molecular Resumo

  • View
    216

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Biologia Molecular Resumo

  • 7/31/2019 Biologia Molecular Resumo

    1/54

    Bioqumica e Biologia Molecular

    Biologia Molecular

    1 Semestre - 2009/2010

    2 ano - Mestrado Integrado em Engenharia Biomdica

    Instituo Superior Tcnico

    Baseado nas aulas e no livro The Cell, A Molecular Approach,

    Cooper & Hausman

    Resumo por Ins Amorim

  • 7/31/2019 Biologia Molecular Resumo

    2/54

    Pgina | 2

    ndice

    cidos Nucleicos ....................................................................................................................... 4

    Replicao de DNA .................................................................................................................... 8

    Reparao de DNA .................................................................................................................. 12

    Recombinao de DNA............................................................................................................ 17

    Transcrio de DNA................................................................................................................. 24

    Regulao da Transcrio .................................................................................................... 29

    Processamento de RNA ....................................................................................................... 36

    Traduo de RNA .................................................................................................................... 40

    Ciclo Celular ............................................................................................................................ 46

    Laboratrio Restrio de plasmdeos .................................................................................... 54

  • 7/31/2019 Biologia Molecular Resumo

    3/54

    Pgina | 3

    Biologia Molecular

    A informao gentica de uma clula encontra-se armazenada no DNA, um cido nucleico, e expressa sob a forma de protenas. Para que essa informao seja passada de gerao em

    gerao necessrio que ocorra replicao e, para garantir a fidelidade desse processo e

    evitar mutaes, as clulas desenvolveram diversos mecanismos de reparao do DNA.

    A informao para a sntese de protenas contida no DNA encontra-se nos genes. Os genes so

    transcritos em RNA, outro cido nucleico, num processo denominado transcrio e que

    regulado por diversos mecanismos. Uma vez sintetizado o RNA correspondente ao gene que se

    quer expressar, este vai sofrer processamento (apenas nos organismos eucariotas) e dar

    origem a mRNA (RNA mensageiro). De seguida, d-se a sua traduo a sntese da protena. A

    traduo ocorre ao nvel dos ribossomas, molculas especializadas neste processo e

    constitudas por rRNA (RNA ribossomal) e protenas, e requer a interveno de RNA detransfernciatRNA, que transporta os aminocidos que vo constituir a protena final.

  • 7/31/2019 Biologia Molecular Resumo

    4/54

    Pgina | 4

    cidos Nucleicos

    cidos nucleicos so macromolculas (polmeros de nucletidos) onde armazenada a

    informao gentica de uma clula. Esto presentes em todos os seres vivos e podem surgir

    sob a forma de DNA (cido desoxirribonucleico) ou RNA (cido ribonucleico). O DNA

    actualmente a forma dominante de informao gentica , embora alguns organismos, como os

    retrovrus, utilizem apenas RNA.

    As unidades fundamentais dos cidos nucleicos, os nucletidos, so formadas por uma base

    azotada e um grupo fosfato ligados a uma pentose (ribose RNA ou desoxirribose DNA). A

    estrutura bsica de um nucletido compreende ento:

    Base azotada

    o Purinas: formadas por um anel duplo (penta-anel e hexa-anel) Adenina (A) Guanina (G)

    o Pirimidinas: formadas por um anel simples (hexa-anel) Citosina (C) Timina (T) exclusiva do DNA Uracilo (U) exclusiva do RNA

    Pentose acar de 5 carbonos

    o Ribose - RNAo Desoxirribose DNA (tem menos um grupo OH do que a ribose)

    Grupo fosfato responsvel pelo carcter cido das molculas. Tem um pKa1, pelo

    que em condies fisiolgicas (pH7) est sempre ionizado e com carga negativa.

    Na formao de cada nucletido intervm reaces de condensao: base azotada liga-se ao

    carbono 1 da pentose, dando origem a nuclesidos. As bases azotadas tm a capacidade de

    rodar em torno do acar a que esto ligadas, podendo apresentar configurao syn ou anti,

    sendo a ltima a mais comum.

  • 7/31/2019 Biologia Molecular Resumo

    5/54

    Pgina | 5

    Com a ligao de um grupo fosfato ao carbono 5 da pentose, forma -se um nucletido. Os

    nucletidos livres so tri-fosfatos - dNTP, perdendo dois grupos fosfato durante as reaces de

    polimerizao - passam a dNMP (ex: dAMP nucletido de adenina monofosfato). No caso do

    RNA temos NTP e NMP, respectivamente.

    A polimerizao de nucletidos, que d origem aos cidos nucleicos propriamente ditos,

    requer a formao de ligaes fosfodiesters entre o grupo hidroxilo do carbono 3 de um

    nucletido e o grupo fosfato do carbono 5 do nucletido seguinte. A cadeia polinucleotdica

    adquire assim uma direco, apresentando no terminal 5 um grupo fosfato e no terminal 3

    um grupo hidrxido, e a sua sntese sempre feita na direco 5-3.

    Em 1928, Fredrick Giffith descobre um factor gentico nas bactrias e, em 1952, Rosalind

    Franklin obtm a primeira imagem de raio-X do DNA. Finalmente em 1953, com base nos

    resultados de experincias anteriores, James Watson e Francis Crick apresentam, na

    Universidade de Cambridge, o modelo de dupla hlice para o DNA.

    Segundo este modelo, a molcula de DNA composta por duas cadeias polinucleotdicas, que

    se dispem em sentidos inversos, designando-se, por isso, antiparalelas. No esqueleto da

    cadeia distinguimos duas cadeias laterais e degraus centrais: as bandas laterais so formadas

    por molculas do grupo fosfato alternadas com pentoses e unidas por ligaes fosfodiesters;

    os degraus centrais so pares de bases ligados por pontes de hidrognio. A especificidade das

    ligaes hidrognio entre as purinas e pirimidinas a chamada complementaridade de bases:a adenina liga-se timina por uma ligao dupla (A = T) e a guanina liga-se citosina atravs de

  • 7/31/2019 Biologia Molecular Resumo

    6/54

    Pgina | 6

    uma ligao mais forte, uma ligao tripla (G C) - a quantidade de adenina e timina, e de

    guanina e citosina numa clula sensivelmente a mesma (Regra de Chargaff).

    O DNA de dupla-hlice (dsDNA double-stranded DNA) adquire, geralmente, a forma - uma

    dupla hlice de mo direita com aproximadamente 10 pares de bases (3.4 cada par) por

    volta, ou seja, tem um passo de 34 ; 20 de dimetro e uma rotao de 36 entre os

    resduos. De um ponto de vista vertical, a distncia entre as cadeias de DNA pode ser pequena

    minor groove, ou grandemajor groove.

    J o RNA apresenta uma estrutura em cadeia simples e est presente em 3 formas:RNA mensageiro (mRNA): cadeia de nucletidos que transporta a informao para a

    sntese de protenas aos ribossomas;

    RNA de transferncia (tRNA): transfere os aminocidos para os ribossomas;

    RNA ribossmico (rRNA): entra na constituio dos ribossomas.

    Nos seres procariontes, o DNA encontra-se no hialoplasma e um molcula circular. J nas

    clulas eucariticas, 99% do material gentico est no ncleo e apresenta-se sob a forma de

    cromatina - filamentos de DNA associados a protenas, as histonas.

    Tipo de cadeia Pentose Bases Azotadas Localizao Quantidade

    DNA Dupla hlice. Desoxirriobose

    Adenina (A)Guanina (G)Citosina (C)Timina (T)

    Principalmenteno ncleo.

    Constante paratodas as clulasda mesmaespcie.

    RNASimples, porvezes dobrada.

    Ribose

    Adenina (A)Guanina (G)Citosina (C)Uracilo (U)

    Forma-se noncleo e migrapara ocitoplasma.

    Varivel declula paraclula e com aactividadecelular.

    Uma vez que o DNA se encontra sob a forma de uma dupla hlice, a sua estrutura pode sermodificada por factores externos, como a temperatura ou acidez do meio.

  • 7/31/2019 Biologia Molecular Resumo

    7/54

    Pgina | 7

    O aquecimento do material gentico enfraquece e quebra as ligaes hidrognio entre bases

    complementares, levando desnaturao do DNA. A quantificao deste processo pode fazer-

    se atravs da medio da absorvncia a 260 nm (pico de absoro das bases azotadas),

    verificando-se que quanto maior for o valor medido maior a desnaturao da cadeia em

    cadeia simples, as bases outrora viradas para o interior da molcula esto mais sujeitas

    radiao, absorvendo-a em maior quantidade. Registando os valores de absorvncia medida

    que se aumenta a temperatura do meio verifica-se que estes vo aumentando, o que indica

    que a elevao da temperatura actua como agente desnaturante.

    Representando graficamente a Abs em funo de T obtm-se as curvas de melting, nas quais

    se distingue um ponto de inflexo. Este ponto corresponde temperatura qual 50% da

    cadeia dupla de DNA se encontra desnaturada e designa-se temperatura de melting (TM), ou

    de fuso. Esta temperatura depende directamente do contedo de citosina e guanina da

    molcula, pois quanto maior for o contedo CG maior o nmero de ligaes triplas. Como

    estas ligaes so mais fortes, para que sejam quebradas e ocorra desnaturao necessria

    uma temperatura mais elevada, pelo que a um maior contedo CG corresponde uma maiorTM.

    Aps a desnaturao, se a temperatura diminuir h hibridao do DNA, ou seja, restabelecem-

    se as ligaes hidrognio entre as bases complementares e volta a formar-se uma cadeia

    dupla.

    As molculas de RNA so cadeias simples no lineares que apresentam estrutura secundria,

    como ganchos e hlices, pelo que pod