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EFEITOS EM EFEITOS EM MACROMOLÉCULASMACROMOLÉCULAS
DNADNA
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DNA
HISTÓRICO
1868: Miescher isola substância rica em P Nucleína
Básica Ácida
proteínas DNA
suspeitava ligação com herançacelular
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DNA portador da informação genética
1a evidência Avery, Mcleod & Mccarty
Transferência de virulência em Streptococcus pneumoniae
Chargaff et al. A/T=C/G=1
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1953
Modelo estrutural
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Composição
CH2Base nitrogenada
O
H
H
OH
H
OH
H
CH2Base nitrogenada
Desoxiribose Ribose
H
H
H
OH
H
H
O
Açucar (pentose)
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N
N
Pirimidina
N
N
NH2
O
citosina timina
N
N CH3
O
O
N
HN
O
O
uracila
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N
N N
N
Purina
N
N N
N
NH2
adenina
HN
N N
N
H2N
O
guanina
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O-
P
O
O
O CH2 O
H
H
OH
H
H
H
Base nitrogenada
PentoseFosfato
Carbono 1
Carbono 5
(desoxiribose)
nucleotídeo
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O-
P
O
O
O CH2 O
H
H
O
H
H
H
Base nitrogenada
Carbono 5
O-
P
O
O CH2 O
H
H
OH
H
H
H
Base nitrogenadaCarbono 3
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A
T
GC
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Dupla hélicefitas antiparalelas
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RNA x DNA
RNASimples fitatimina é substituída por uracilCarrega informação do DNA p/ o ribossoma
Síntese protéica
Função transportadora (tRNA)
Retrovírus: substitui DNA
Tamanho: 75 a 84 bases até 2x105
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DNArepositório da informação genéticafita duplamilhares de bases até 108
Estrutura 2ária:dupla hélice pontes H-H entre as bases complementaresfosfatos expostosbases (apolares) no interior1 molécula de 6x106 3 de comprimentodesenovelada: 3.2 mm
Na célulaDNA+proteínas nucleoproteínas
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Sistemas biológicos: H2O
H2O H2O. + e-
H2O. + H2O
H3O+OH.
e-+ H2O e-aquoso
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Efeitos da radiação no DNA
Com doses superiores a 1000 rad (10 Gy):
Quebra de pontes H--HQuebra de cadeiasCross-linkingQuebra do esqueleto de açucarDano nas basesDeixa de funcionar como template
Quebra simples mais freqüente
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Ação direta da radiação
viscosidade formação de ligações cruzadas
peso molecular gel
No vácuo insolúvel quebra de cadeias
Quebras coincidentes rompimento
Agitação ligações cruzadas
Ligações cruzadas com H2O
O2 ligações cruzadas peróxidos
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Rompimento de H--H não é importante, forma novamenteSó é relevante se No de quebras for grande
Quebras:
açucar
fosfato
O-
P
O
O
O CH2 O
H
H
O
H
H
H
Base nitrogenada
Carbono 5
O-
P
O
O CH2 O
H
H
OH
H
H
H
Base nitrogenadaCarbono 3
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Efeitos da radiação no DNA celular
Célula Radiação Dose(Krad)
Propriedades do DNA Efeito imediato Efeito após a irradiação
E. coli X 60 Conteúdo Nenhum -H. influenzae X 24 Idem Idem E. coli X 4 Viscosidade -Ehrlich tumor X 1.2 Idem Figado rato X 1 Idem nenhum E. coli X 110 Sedimentação -D.pneumonial
Eletron 1Mev
400 Transforming -
E. coli X 10 Recombinação -
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Fago T7 DNA dupla fita
Irradiado em suspensão com ou sem agente protetor
Quebra em uma hélice proporcional à dose
Uma quebra dupla é suficiente para matar o fago (provavelmente 2 quebras simples em hélices opostas)
Na presença de His a D37 vai de 30 Krad para 84 Krad
Com His + Cys, a D37 vai de 84 para 175 Krad
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Dose
log
% v
isco
sid
ade
re
man
sce
nte
DNA+ histonas
DNA
Mesmo efeito é observado com soroalbumina, glicoseMeOH, tioureia e cisteamina
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5’
3’ 5’
3’ 5’
3’ 5’
3’
rad
5’
3’ 5’
3’
com O
2sem
O2
Cross-linking peroxidação
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5’
3’ 5’
3’
rad
Quebra dupla
Ocorre quando o DNA é transpassadopor uma partícula (600 eV/ quebra dupla)
2-Quando um foco de ionizações ocorrepela radiação ionizante (850 eV/quebra dupla)
3- quando, ao acaso duas quebras simplesse justapõem
1 quebra dupla ocorre para cada 70 quebrassimples. É o mecanismo de quebra pelos
H. e OH. da água.
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Reparo
DNA
tratamento c/ agentes físicos ou químicos
DNA lesado
DNA restaurado
(preservação da
informação)
Perda de
atividade
biológica
DNA mutado
(evolução)
reparação corretaausência ou insucesso
da reparação
reparação incorreta
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Exemplo/causaTIPOS DE LESÃO QUE DEMANDAM REPARO
remoção de purina por ácido ou calor,remoção de bases alteradas por enzimas
base faltosa
radiação ionizante, agentes alquilantesBase alterada
mutações que afetam proofreading da 3’5’ exonuclease de bases incorretamenteincorporadas
Base incorreta
Alça devida a deleçãoou inserção de nucleotídeo
agentes intercalantes que causam adição ou perda de nucleotídeos durante arecombinação ou replicação
Pirimidinas ligadasdímeros de ciclobutilas (normalmente timinas)resultantes de radiação UV
Quebra de fitas ligação fosfodiéster por radiação ou agentesquímicos (bleomicina)
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ligação covalente por agentes alquilantes bifuncionais (mitomicina)
Fitas ligadas porligação covalente
Fragmentos 3’de deoxiribosequebra da estrutura da deoxiribose porradicais livres levando à quebra de fitas
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Formação de dímeros de Timina – Efeito irreversível
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Tentativas de reparo do DNA
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Mecanismo de reparo por excisão de nucleotídeos
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Doença Sensibilidade Suscetibilidade SintomasAtaxiatelangietasica
Radiação Linfoma Ataxia, dilatação devasos sanguíneos na pelee olhos, aberraçõescromossômicas,disfunção imunológica
Síndrome deBloom
Agentesalquilantesbrandos
Carcinomas,leucemias,linfomas
Fotosensibilidade,telangiectase facial,alteraçõescromossômicas
Síndrome deCockayne
Radiação UV Naninismo, atrofia daretina, fotosensibilidade,progeria, surdez,trissomia no cromossomo10
AnemiaFalconi
Agentesreticulantes
Leucemias Pancitopeniahipoplástica, anomaliascongênitas
Xerodermapigmentoso
Radiação UV,mutagênicosquímicos
Carcinoma depele e melanomas
Fotosensibilidade deolhos e pele, queratose
Doenças humanas hereditárias associadas com defeitos de reparo do DNA