¹Aula_3_-_Identificação_do_Material_genético

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UNIVERSIDADE FEDERAL 
RURAL DO SEMI-ÁRIDO
AULA 3 - IDENTIFICAÇÃO DO 
MATERIAL GENÉTICO 
Professora: Rafaela Priscila Antonio
Mossoró – RN
2012
Biologia
Estrutura e função estão intimamente 
relacionados.
Gene
Composição química, estrutura e função 
estão intimamente relacionados.
Identificação do Material Genético 
Qual a constituição química e estrutura do gene -
material genético?
Como ele funciona para produzir os fenótipos que 
nós observamos?
Por que existe tanta diferença entre os indivíduos?
Identificação do Material Genético 
Procurando o Material Genético
Identificação do Material Genético 
�Weismann (1890) - substância no núcleo celular controla o 
desenvolvimento;
� Sutton (1902)
Contribuições:
�Distribuição dos cromossomos obedeciam às leis de 
Mendel;
�Observação do comportamentos dos cromossomos na 
meiose e mitose.
1. Fonte estável de informação
2. Capacidade de se replicar com exatidão
3. Capacidade de sofrer mudanças
Procurando o Material Genético
1. Fonte estável de informação
2. Capacidade de se replicar com exatidão
3. Capacidade de sofrer mudanças
Eventos na linha do tempo:
1928 Griffith e seu Experimento de transformação – Princípio transformante;
1944 Avery e seu experimento de transformação – Identificação do Princípio 
transformante; 
1953 Hershey-Chase: Experimento com Bacteriófagos;
1953 Watson e Crick propõem o modelo do DNA dupla hélice;
1956 Gierer e Schramm / Fraenkel-Conrat & Singer 
Demonstram que o RNA é o material genético viral.
Identificação do Material Genético 
Experimento de Griffith - Streptococcus pneumoniae (1928) 
Linhagem S 
viva
Linhagem R 
viva
Linhagem S 
morta
Linhagem R 
viva
Mistura de Linhagem R viva 
com linhagem S morta
Bactérias vivas S 
isoladas dos ratos 
mortos
Princípio transformante
Identificação do Material Genético 
Experimento Avery, Mac Leod e McCarty (1944) 
Identificação do Material Genético 
Experimento de Hershey & Chase (1952) 
Bacteriófagos 
ou fagos
Fagos filhos não 
radioativos
Fagos filhos 
radioativos
DNA
Capa 
protéica
Identificação do Material Genético 
Exceções - RNA Material genético
Experimento de Fraenckel-Conrat e Singer
Proteínas
RNA
TMV tipo A TMV tipo B
RNA tipo A Proteína tipo B RNA tipo B Proteína tipo A
TMV híbrido TMV híbrido
RNA
Proteína A
RNA A
Proteína B
RNA B
Vírus do Mosaico do Fumo – TMV = RNA
Identificação do Material Genético 
Estrutura Molecular do DNA
James Watson e Francis Crick (1953)
Identificação do Material Genético 
Composição Química e estrutura dos Ácidos Nucléicos - DNA
1 - Desoxiribose
2 – Grupo fosfato
3 – Bases nitrogenadas
Identificação do Material Genético 
Montagem do Nucleotídeo
Desoxiribose
H
Identificação do Material Genético 
Nucleotídeo – Monômero dos 
ácidos nucléicos constituído de 
uma base nitrogenada, uma 
pentose e um grupo fosfato.
Experimento de Erwin Chargaff
� Composição do DNA de vários organismos
Organismo Porcentagem de base no DNA Razão
A T G C A:T G:C
Staphylococcus afermentans 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
Levedura 31,3 32,9 18,7 17,1 0,95 1,09
Caenorhabditis elegans 31,2 29,1 19,3 20,9 1,07 0,96
Arabadopsis thaliana 29,1 29,7 20,5 20,7 0,98 0,99
Bovinos 29,0 28,7 21,2 21,2 1,01 1,00
Camundongos 34,4 33,0 16,2 16,4 1,04 0,99
Humanos 29,2 29,4 21,7 19,7 0,99 1,10
Identificação do Material Genético 
Rosalind Franklin Difração de Raio X 
do DNA
Estudos de Difração de Raios X
DNA possui 
uma estrutura 
helicoidal
Identificação do Material Genético 
3’
Pontes de 
hidrogênio
1 Å = 1x10-10 m
A molécula de DNA é
constituída por duas fitas 
enroladas para a direita, 
formando uma hélice dupla
20Å
5’ 3’
5’ 3’
3,4Ǻ
34Ǻ
Desvio 36º
Diâmetro de 20Å:
� Pirimidina + Pirimidina = DNA muito fino
� Purina + Purina = DNA muito grosso
� Purina + Pirimidina = Espessura do DNA 
compatível com a difração de raios X
Pareamento de bases do DNA
Identificação do Material Genético 
COMPUTADOR X SISTEMA BIOLÓGICO
Sistema binário
0 e 1
2n
Sistema quaternário
4 bases nitrogenadas
4n
O sistema biológico processa o 
quadrado das informações do 
computador
4n = (2n)2
Identificação do Material Genético 
Tamanho do genoma
Identificação do Material Genético 
Figura - Distribuição comparativa do tamanho dos genomas (barras vermelhas e valores no eixo vertical esquerdo) 
versus o número de genes (barras azuis e valores no eixo vertical direito) em diferentes organismos 
Modelo Dupla Hélice do DNA: Características.
�A molécula de DNA é constituída de:
� 2 fitas enroladas para a direita – hélice dupla;
� Grupamentos açúcar-fosfato repetidos e de bases orientadas para 
dentro do eixo central.
�As 2 fitas estão sentidos opostos (anti-paralelas): 5’→ 3’
3’← 5’
�Os pares de base:
� Complementares (pareamento específico) são mantidas unidas por 
pontes de hidrogênio.
A pareia com T, e G pareia com C.
ex.: 5’-TATTCCGA-3’
3’-ATAAGGCT-3’
� Distam 3,4 Å;
� Uma volta completa da hélice requer 34 Å (10 bases/volta)
� Tem um desvio de 36º dessa forma uma volta completa – 360º.
Identificação do Material Genético 
Definição
DNA (Ácido desoxirribonucléico) – Material genético 
primário, da maioria dos organismos, constituído de 
duas fitas complementares constituídas pelos 
desoxirribonucleotídeos A, T, G e C.
Identificação do Material Genético 
1 - Ribose
2 – Grupo fosfato
3 – Bases nitrogenadas
Identificação do Material Genético 
Composição Química e estrutura dos Ácidos Nucléicos - RNA
Uracila (U)
Montagem do nucleotídeo 
Identificação do Material Genético 
Fita simples - RNA 
Identificação do Material Genético 
RNA (Ácido ribonucléico) – Ácido nucléico 
envolvido na transferência da informação 
genética e sua decodificação em uma cadeia 
polipeptídica. Em alguns vírus, ele é o material 
genético primário.
RNA -Definição
Identificação do Material Genético 
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.
Ex: Genoma da E. coli 1350x menor Genoma humano 
Identificação do Material Genético 
Funções do material genético (francis crick)
Replicação
Transcrição
Tradução
Proteína
Identificação do Material Genético 
Hipóteses para a replicação
�Replicação conservativa - a molécula parental de DNA é
conservada, e uma única dupla hélice-filha é produzida, 
consistindo em dois filamentos recém-sintetizados;
�Replicação dispersiva – as moléculas filhas consistem em 
filamentos, cada um contendo filamentos de ambos, DNA 
parentais e DNA recém-sintetizado;
�Replicação semiconservativa – a dupla hélice de cada 
molécula-filha de DNA contém um filamento da molécula 
original e um filamento recém sintetizado.
Identificação do Material Genético 
Replicação semiconservativa do DNA
DNA hélice dupla
Fita nova
Fita molde
Estrutura do DNA proposta por Watson e Crick
Identificação do Material Genético 
Experimentos de Meselson & Sthal (1958)
Meio com N14 Meio com N15
Bactérias E. coli
Identificação do Material Genético 
Replicação
Transcrição
Tradução
Proteína
5’
3’
Funções do material genético - Replicação do DNA
Identificação do Material Genético 
Transcrição e tradução - Tipos de RNA
� RNA
mensageiro ou mRNA - lidos pelos ribossomos e trazem a 
informação para a síntese de uma cadeia polipeptídica;
� São os únicos traduzidos em proteínas; 
� RNA transportadores ou tRNAs - São "carregados" com a.a. de uma 
forma precisa pela enzima aminoacil-tRNA sintase;
� Trazem ao ribossomo o a.a requerido pelo códon apresentado pelo 
mRNA na cavidade A da sub-unidade maior do ribossomo. 
� RNA ribossomais ou rRNA - junto com dezenas de diferentes 
proteínas, formam os ribossomos (macromoléculas que guiam a 
montagem da cadeia de a.a. pelo mRNA e tRNA);
Identificação do Material Genético 
Transcrição 
�Processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir da 
informação contida na sequência de nucleotídeos de uma molécula 
de DNA de fita dupla
Eletromicrografia (Triturus viridiscens).
Identificação do Material Genético 
Transcrição 
DNA fita codificadora
DNA fita molde
RNA transcrito
Identificação do Material Genético 
Transcrição – Processamento do RNA - hnRNA
(G – CH3)
�Íntrons - recomposição 
alternativa - variabilidade.
Identificação do Material Genético 
Tradução
�Processo na qual uma seqüência de mRNA é convertido em 
uma cadeia polipeptídica.
DNA fita codificadora
DNA fita molde
RNA transcrito
Proteína traduzidaArg-Tyr-Ser-Val
Identificação do Material Genético 
Código genético
�São as instruções para sintetizar moléculas protéicas e estão inscritas 
em código nas moléculas de DNA dos organismos vivos.
�Características do código genético
�Tríplice: 3 bases = códon codificam um aa
�Degenerado ou redundante: um mesmo aminoácido pode ser 
codificado por vários códons diferentes
�Não é ambíguo: cada códon é corresponde a somente um 
aminoácido
�Com sentido: Start códon a um stop códon;
�Universal: o mesmo para todos seres vivos
�Sem virgulas – não há separação por nucleotídeos que funcionem 
como “vírgulas”;
�Não é sobreposto.
Identificação do Material Genético 
Código genético
Identificação do Material Genético 
Tradução
RNA ribossômico rRNA
Identificação do Material Genético 
Visão geral da transcrição e tradução
Identificação do Material Genético 
Exercício 
1) A composição de bases de vários ácidos nucléicos isolados 
de algumas espécies é fornecida a seguir:
�Para cada espécie, caracterize o ácido nucléico encontrado. 
Espéci
es
BASES (%)
A C G T U
1 20 30 30 20 -
2 40 10 10 40 -
3 30 30 20 - 20
4 40 10 40 - 10
5 30 30 20 20 -
2) No sorgo, um determinado alelo apresenta a seguinte 
sequência de bases:
Exon 1 Intron 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3
5’ ATGCACCGA AATGAT AGAATT ACGCCC CCACCACCACCACAATAGA 3’
3’ TACGTGGCT TTACTA TCTTAA TGCGGG GGTGGTGGTGGTGTTATCT5’
a) Qual a sequência de bases do mRNA ?
b) Qual o número de aminoácidos que farão parte da proteína 
codificada por esse alelo?
c) Qual a sequência de aminoácidos na proteína?