01 Apostila Engenharia Genética
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ÁCIDOS NUCLÉICOS1) Conceito:
Os Ácidos Nucléicos são macromoléculas, formadas por seqüências de nucleotídeos, especializadas no armazenamento, na transmissão e no uso da informação genética.
Existem dois tipos de Ácidos Nucléicos:
a) DNA (Ácido Desoxirribonucléico)b) RNA (Ácido Ribonucléico)
2) Composição Química
Os Ácidos Nucléicos são compostos por monômeros chamados nucleotídeos.
Estrutura de um nucleotídeo:
1 Fosfato 1 Pentose 1 Base Nitrogenada
Nucleotídeo
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ÁCIDOS NUCLÉICOS2) Composição Química
Os Ácidos Nucléicos unem-se uns aos outros através de ligações fosfodiéster formando cadeias contendo milhares de nucleotídeos.
Fosfato
Ligações Fosfodiéster
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ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas
3.1) Tipos: Existem 5 tipos de bases nitrogenadas.
São bases do DNA
AdeninaTiminaGuaninaCitosina
São bases do RNA
AdeninaUracilaGuaninaCitosina
Podemos verificar que: Timina (T) está presente
somente no DNA
E Uracila somente no RNA
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ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas
3.2) Classificação: As Bases Nitrogenadas podem ser classificadas quanto ao número de anéis.
Bases PirimídicasContém apenas 1 anel na
estrutura molecular
Bases PúricasContém 2 anéis na estrutura
molecular
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ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas
3.3) Pareamento de Bases Nitrogenadas
O Pareamento das Bases Nitrogenadas se dá por meio de Ligações de Hidrogênio.
No DNAAdenina sempre se liga a Timina
e vice-versa
Adenina Timina
Formação de 2 ligações de Hidrogênio
![Page 6: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/6.jpg)
ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas
3.3) Pareamento de Bases Nitrogenadas
O Pareamento das Bases Nitrogenadas se dá por meio de Ligações de Hidrogênio.
Formação de 2 ligações de Hidrogênio
No DNAGuanina sempre se liga a Citosina
e vice-versa
Formação de 3 ligações de Hidrogênio
CitosinaGuanina
![Page 7: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/7.jpg)
ÁCIDOS NUCLÉICOS3) Bases Nitrogenadas
3.3) Pareamento de Bases Nitrogenadas
O Pareamento das Bases Nitrogenadas se dá por meio de Ligações de Hidrogênio.
RNAComo não possui Timina
Adenina ligará sempre com UracilaE vice-versa
![Page 8: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/8.jpg)
ÁCIDOS NUCLÉICOS4) Pentose
Pentoses dos Ácidos NucléicosRNA DNA
No RNA a pentose presente é a Ribose
No DNA a Pentose presente é a Desoxirribose
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ÁCIDOS NUCLÉICOS5) RNA (Ácido Ribonucléico)
Características:
1. Local de Produção: Núcleo da Célula (Transcrição)
2. Estrutura: 1 Fita (fita simples)
3. Nucleotídeo contendo:a) Riboseb) Bases Nitrogenadas:
Uracila, Adenina, Guanina e Citosinac) Fosfato
4. Tipos de RNA:a) RNAm (Mensageiro)b) RNAt (Transportador)c) RNAr (Ribossômico)
RNA mensageiroLeva o código genético do DNA para o citoplasma onde ocorrerá a Tradução.
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ÁCIDOS NUCLÉICOS5) RNA (Ácido Ribonucléico)
Características:
1. Local de Produção: Núcleo da Célula (Transcrição)
2. Estrutura: 1 Fita (fita simples)
3. Nucleotídeo contendo:a) Riboseb) Bases Nitrogenadas:
Uracila, Adenina, Guanina e Citosinac) Fosfato
4. Tipos de RNA:a) RNAm (Mensageiro)b) RNAt (Transportador)c) RNAr (Ribossômico)
RNA TransportadorTransporta Aminoácidos até o local da
síntese de proteínas na Traduação.
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ÁCIDOS NUCLÉICOS5) RNA (Ácido Ribonucléico)
Características:
1. Local de Produção: Núcleo da Célula (Transcrição)
2. Estrutura: 1 Fita (fita simples)
3. Nucleotídeo contendo:a) Riboseb) Bases Nitrogenadas:
Uracila, Adenina, Guanina e Citosinac) Fosfato
4. Tipos de RNA:a) RNAm (Mensageiro)b) RNAt (Transportador)c) RNAr (Ribossômico)
RNA RibossômicoParticipa da constituição dos Ribossomos.
São armazenados no núcleo (nucléolo).
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ÁCIDOS NUCLÉICOS5) RNA (Ácido Ribonucléico)
Os tipos de RNA e suas funções
RNA Transportador (RNAt)Carreador de aminoácidos
Forma de um trevo
RNA Mensageiro (RNAm)Transcreve o código
genético e o leva para o citoplasma.
RNA Ribossômico (RNAr)Parte constituinte dos
Ribossomos
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ÁCIDOS NUCLÉICOS6) DNA (Ácido Desoxirribonucléico)
Forma Estrutural
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ÁCIDOS NUCLÉICOS6) DNA (Ácido Desoxirribonucléico)
Características:
1. Estrutura: 2 Fitas unidas pelas bases nitrogenadas em forma de α hélice
2. Nucleotídeo contendo:a) Desoxirriboseb) Bases Nitrogenadas:
Timina, Adenina, Guanina e Citosinac) Fosfato
3. Relação das Basesa) A/T = 1b) G/C = 1
4. Quantidadea) Maior no núcleo/nucleóide (cromatina ou cromossomo)b) Menor no citoplasma (mitocôndrias e cloroplastos)
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ÁCIDOS NUCLÉICOSPrincipais diferenças entre RNA e DNA
Estrutura da Molécula
Bases Púricas
BasesPirimídica
s
Pentose Função na célula
RNA Fita SimplesAdenina
Guanina
Uracila
CitosinaRibose
Síntese de Proteínas (RNAm e RNAt) e
formação de ribossomos(RNAr)
DNA Fita DuplaAdenina
Guanina
Timina
CitosinaDesoxirri
bose
Armazenamento e transmissão de
informação genética
![Page 16: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/16.jpg)
DUPLICAÇÃO DO DNA1) A Estrutura do DNA
Elucidada em 1953 por Watson e Cricko Modelo Helicoidal – Dupla Hélice
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DUPLICAÇÃO DO DNA2) Propriedades da Duplicação
a) O DNA é a única molécula capaz de sofrer auto-duplicação.
b) A duplicação do DNA ocorre sempre quando uma célula vai se dividir.
c) Ocorre durante a fase S da intérfase.
d) É do tipo semiconservativa, pois cada molécula nova apresenta uma das fitas vinda da molécula original e outra fita recém sintetizada.
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DUPLICAÇÃO DO DNA3) A Replicação
A replicação do DNA ocorre em duas etapas:
a) Separação das bases nitrogenadas.
b) Inserção e pareamento de novos nucleotídeos em cada fita pela DNA polimerase.
A Enzima DNA polimerase capta nucleotídeos e os unem, conforme o pareamento:
A-T / G-C
Para este processo ocorrer é necessário energia! De onde será que vem essa energia?
Os nucleotídos que chegam carragam consigo 3 grupos fosfatos. Quando o nucleotídeo é inserido na fita há liberação de energia
Energia
Essa energia liberada é então utilizada pela Enzima DNA polimerase para unir um
nucleotídeo ao outro.
![Page 19: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/19.jpg)
DUPLICAÇÃO DO DNA3) A Replicação
A replicação do DNA ocorre em duas etapas:
a) Separação das bases nitrogenadas.
b) Inserção e pareamento de novos nucleotídeos em cada fita pela DNA polimerase.
A Enzima DNA polimerase capta nucleotídeos e os unem, conforme o pareamento:
A-T / G-C
Para este processo ocorrer é necessário energia! De onde será que vem essa energia?
Os nucleotídos que chegam carragam consigo 3 grupos fosfatos. Quando o nucleotídeo é inserido na fita há liberação de energia
Energia
![Page 20: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/20.jpg)
DUPLICAÇÃO DO DNA3.1) Origem de Replicação Por ser muito extenso o DNA
é aberto em locais específicos chamados Origens de
replicação.
As origens de replicação formam “bolhas de
replicação” que avançam para os dois lados
simultâneamente.
Por isso a replicação do DNA é dita Bidirecional
A medida que vão avançando elas vão se encontrando até
duplicar o DNA inteiro.Semiconservativa
![Page 21: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/21.jpg)
DUPLICAÇÃO DO DNA3.2) Início da Replicação
1. A enzima DNA polimerase não é capaz de iniciar uma fita a partir do nada.2. As DNA’s polimerase necessitam de uma fita inicializadora auxiliar (primer)3. Uma enzima chamada primase confecciona o primer para que a DNA polimerase possa iniciar a duplicação do DNA.
![Page 22: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/22.jpg)
DUPLICAÇÃO DO DNA3.3) Sentido de Alongamento do DNA: 5’ 3’
• A DNA polimerase percorre o DNA sempre no sentido 5’ 3’• Dessa maneira o DNA novo só pode crescer neste sentido 5’ 3’
1) Na frente vai a enzima helicase abrindo a dupla hélice.
Etapas da duplicação
2) A fita de cima é chamada fita líder pois se encontra na orientação correta (5’ 3’)
3) Na medida que a helicase vai abrindo a dupla hélice a DNA polimerase vai
sintetizando a fita líder
4) Só que o DNA apresenta uma orientação anti-paralela entre as duas fitas.
5) Isso significa que se a fita líder está na orientação correta (5’ 3’) a outra não está.
6) A fita de baixo é chamada de fita retardada, pois nesse caso a DNA
polimerase alonga esta fita no sentido contrário à helicase.
![Page 23: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/23.jpg)
DUPLICAÇÃO DO DNA3.3) Sentido de Alongamento do DNA: 5’ 3’
• A DNA polimerase percorre o DNA sempre no sentido 5’ 3’• Dessa maneira o DNA novo só pode crescer neste sentido 5’ 3’
Etapas da duplicação
7) Dessa maneira, a fita retardada é sintetizada de trechos em trechos a partir de primers formando vários
fragmentos de DNA.
8) No final do processo: Os primers da fita retardada são removidos e os fragmentos
de DNA unidos pela DNA polimerase.
![Page 24: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/24.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS1) Visão Geral
Em resumo: A Síntese de Proteínas consiste em unir
aminoácidos de acordo com a seqüência de códons presentes no RNAm
A síntese de proteínas contém duas etapas:
1) Transcrição (núcleo) DNA RNA
2) Tradução (citoplasma)Formação do Polipeptídio
![Page 25: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/25.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS2) Transcrição
a) Um fragmento de DNA (gene) é utilizado como molde para confeccionar moléculas de RNA
b) Gene: É um trecho do DNA que pode ser transcrito em RNA.
c) Os RNA’s formados podem ser de três tipos:
• RNAm (mensageiro)
• RNAt (transportador)
• RNAr (ribossômico)
Gene
![Page 26: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/26.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS2) Transcrição
Quem realiza a transcrição do DNA é a enzima RNA
Polimerase
A RNA polimerase só pode transcrever trechos do DNA que
sejam genes!
Como a RNA polimerase consegue identificar os genes???
Sempre antes e cada gene existe um trecho de DNA chamado
promotor.
O promotor apresenta uma sequência de bases que a RNA
polimerase reconhece.
A RNA polimerase se liga ao promotor e abre a dupla hélice do DNA e inicia o processo de
transcrição!!!
![Page 27: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/27.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS3) Transcrição em Procariotos
a) Em procariotos (bactérias) um promotor controla a transcrição de mais de um gene.b) O sistema 1 promotor vários genes é chamado de Operon.c) O RNAm de um procarioto carrega consigo a informação de mais de um gene.d) Dessa maneira a tradução do RNAm de procariotos irá produzir mais de uma proteína diferente.
RNA Procariótico seqüência não codificante
5’ 3’
RNA Eucariótico
5’ 3’
Seqüência β
Proteína α Proteína β Proteína γ
Proteína
P
P Seqüência γSeqüência α
Seqüência Codificante
![Page 28: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/28.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS4) Transcrição em Eucariotos (Exons e Íntrons)
a) Os genes de Eucariotos não são contínuosb) Existem fragmentos denominados Exons e fragmentos denominados Íntronsc) Os Éxons são funcionais e codificam proteínas; porém os Íntrons não codificam.
Na transcrição tanto os Éxons quanto os Íntrons
são transcritos.
O RNA mensageiro que possui Éxons e Íntrons é chamado de Primário.
Enzimas denominadas Nucleases retiram todos os Íntros deixando no RNAm
somente os Éxons
Este processo de retirada dos Éxons recebe o nome
de Splicing
![Page 29: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/29.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS4) Transcrição em Eucariotos (Exons e Íntrons)
a) Os genes de Eucariotos não são contínuosb) Existem fragmentos denominados Exons e fragmentos denominados Íntronsc) Os Éxons são funcionais e codificam proteínas; porém os Íntrons não codificam.
Enzimas denominadas Ligases irão realizar a união
de todos os Éxons formando um RNAm
Secundário
Dessa maneira somente o RNAm contendo Éxons é que vai para a segunda
etapa da Síntes de Proteínas, a Tradução no
citoplasma da célula.
![Page 30: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/30.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
É o processo no qual as seqüências de nucleotídeos em uma molécula de RNA mensageiro direciona a incorporação de aminoácidos em uma proteína.
a) É a Segunda Etapa da Síntese de proteínas e ocorre no citoplasmab) O RNA mensageiro após ser transcrito sai do núcleo e migra para o citoplasmac) O RNA mensageiro é utilizado como molde para a produção de proteínasd) Participantes da Tradução: RNA mensageiro, RNA transportador, Ribossomos e Aminoácidos.
Metionina
Prolina
Códon
Anticódon
Serina
Aminoácidos
RNA transportador
Ribossomo
RNA mensageiro
![Page 31: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/31.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Cada 3 Bases (triplet) do gene do DNA recebe o nome de Código.
Código
![Page 32: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/32.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Código
Os códigos do Gene do DNA são transcrito em CÓDONS de RNA
mensageiro.
![Page 33: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/33.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Código
Dessa maneira cada CÓDON do RNAm possui 3 bases nitrogenadas que
complementa seu respectivo CÓDIGO.
![Page 34: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/34.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Código
Na Tradução cada CÓDON (3 bases do RNAm) codifica um Aminoácido.
1 CÓDON = 1 AMINOÁCIDO.
![Page 35: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/35.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Código
Lembre-se de que existem Códons de Início (AUG) e Códons de Parada (UAA),
(UAG) e (UGA)
![Page 36: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/36.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Código
A Tabela do Código Genético nos informa qual aminoácido será
incorporado na proteína dependendo do códon presente no RNAm
![Page 37: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/37.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Código
A Tradução ocorre nas organelas celulares chamadas Ribossomos. Estes possuem 2 subunidades, as quais se unem quando o
Ribossomos se liga ao RNAm.
![Page 38: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/38.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
![Page 39: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/39.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
![Page 40: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/40.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Códon de parada(UAA)
![Page 41: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/41.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Resumo
![Page 42: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/42.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Tradução no R.E.R
![Page 43: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/43.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS5) Tradução
Destino dos polipeptídios transcritos
![Page 44: 01 Apostila Engenharia Genética](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062419/5571fb65497959916994c101/html5/thumbnails/44.jpg)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS6) O Código Genético
O código genético consiste em trincas de nucleotídeos (códons)Como existem 4 bases de RNA (A,U,G,C), existem ao todo 64 códons.Porém, como vimos, um códon (AUG) é o de inicio e três são se parada (UAA), (UAG) e (UGA).
Existem apenas 20 aminoácidos diferentes para 60 códons.
Então, há mais de um códon para certos aminoácidos.
Dizemos que o Código Genético é Degenerado ou Redundante.
Porém, o Código Genétigo não é Ambíguo: um único códon não especifica mais do que um aminoácido.
Podemos dizer também que o Código Genético é universal, pois os códons têm o mesmo significado em quase
todos os organismo do planeta.