1. UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA MOLECULAR
DISCIPLINA: GENÉTICA MOLECULAR
O material genético e
a sua duplicação
Profª Hilzeth de Luna Freire Pessôa
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7. Composição química
Número de adeninas = número de timinas
(A =T)
Número de guaninas = número de citosinas
(G = C)
Número de purinas = número de pirimidinas
(AG = TC)
Número de pares AT ≠ CG → característico de cada
tipo de DNA
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13. Ligação Fosfodiéster
Liganucleotídeos
para formar o
filamento de DNA
Ligação fosfodiéster
Carbono 3’ de um
nucleotídeo
Carbono 5’ do
nucleotídeo adjacente
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14. Filamento ou fita
simples de DNA
- Extremidade 5’ →
carbono 5’ da pentose
- Extremidade 3’→ carbono
3’ da pentose
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15. Como os dois filamentos da molécula de
DNA se associam?
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16. Pontes de hidrogênio
Ligam os dois
filamentos da
molécula de DNA
Pontes de hidrogênio
– A e T → 2 pontes
– C e G → 3 pontes
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18. DNA - Estrutura plana
Dupla hélice 5’ 3’
2 filamentos ou fitas
– Ligados por pontes de
hidrogênio
– Polaridades opostas
(5’ - 3’)
– antiparalelos
3’ 5’
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19. DNA - Estrutura tridimensional
Alfa hélice
Eixo central imaginário
Rotação para direita
Sulco maior e menor
alternados em uma
mesma fita
Sulco maior
corresponde a sulco
menor em lados
opostos da molécula
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http://www.naquelesite.com/profcharles/?m=20091027
20. DNA – Modelo molecular
1953 → James Dewey
Watson, Francis Harry
Compton Crick e Maurice
Hugh Frederick Wilkins
Descrição da alfa-hélice
com a primeira utilização
de um modelo molecular
construído com hastes
de metal e esferas de
madeira
1962 → Prêmio Nobel de
Fisiologia http://www.myspace.com/paperstreet2006
20
21. DNA – Estrutura Molecular
Estabilidade
Pontes de hidrogênio
entre as bases
nitrogenadas
Forças hidrofóbicas
devido ao
empilhamento dos
pares de bases
nitrogenadas pareadas
http://blog.cmdmc.com.br/album/default/2
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22. DNA - Estrutura molecular
B-DNA= condições
fisiológicas (baixa
concentração de sal)
A-DNA= “in vitro”
(alta concentração
de sais ou
parcialmente
desidratada)
Z-DNA= “in vitro”
(polímeros ricos em
G:C, com purinas e
pirimidinas
alternadas na http://www.ufpe.br/biolmol/aula2_DNAestrutrep.htm
mesma fita)
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24. Função
Armazenamento da
informação genética
Transmissão das
características
hereditárias para as
próximas gerações
Regulação da
expressão dos
genes
http://www.techfak.uni-bielefeld.de/bcd/ForAll/Basics/welcome2.html
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26. Mecanismo de duplicação
Semiconservativo
Cada fita da
molécula de DNA
origina uma nova
fita
Cada fita da
molécula de DNA
funciona como um
molde
27. Quais são as enzimas que participam do
processo de duplicação?
28. Enzimas
DNA helicase
Proteínas de ligação de fita simples (SSB)
RNA primase
DNA polimerases (I e III)
DNA ligase
DNA topoisomerase
29. DNA helicase
Quebra as pontes
de hidrogênio entre
as bases DNA
helicase
complementares
separando as duas
fitas da molécula
de DNA
30. Proteínas de ligação de fita
simples (SSB)
Se ligam às
regiões de fita
simples para DNA
helicase
protegê-las da SSB
degradação
(hidrólise) por
enzimas
(nucleases)
31. RNA primase
Sintetiza o fragmento iniciador para que em
seguida a DNA polimerase continue a síntese
DNA molde
RNA primase
Iniciador
RNA
DNA polimerase III
DNA
32. DNA polimerases
Adicionam nucleotídeos ao filamento em
crescimento na extremidade 3’ OH
Não são capazes iniciar a síntese,
necessitam de um pequeno filamento de
nucleotídeos, um iniciador
Necessitam dos quatro
desoxirribonucleotídeos trifosfato
(dTTP, dATP, dGTP e dCTP)
Dependem de Mg 2+
33. DNA polimerase III
Complexo enzimático com 10 subunidades
responsável pela polimerização no sentido
5’→3’ da fita de DNA recém-formada
Esta holoenzima apresenta ainda a atividade
3’→5’ exonucleásica que permite que
nucleotídeos incorretos adicionados sejam
prontamente removidos, um por vez, durante
a duplicação e substituídos por nucleotídeos
corretos, mecanismo de revisão e reparo
34. DNA polimerase III
Polimerização no sentido 5’ → 3’
dTTP a ser
incorporado
Fita em
Fita molde Direção da
crescimento
síntese
35. DNA polimerase III
Mecanismo de revisão e reparo
Atividade 3’→5’ exonucleásica
Remoção de nucleotídeos incorretos
adicionados
um nucleotídeo de cada vez
durante a replicação
substituição por nucleotídeos corretos
37. DNA polimerase I
Reparo de DNA danificado
Atividades
polimerase 5’→3’
exonuclease 3’→5’
exonuclease 5’→3’, permite que vários
nucleotídeos sejam removidos de cada vez
39. Duplicação do DNA
Fita líder → replicada de forma contínua
na direção 5’→3’
Fita retardatária → replicada de forma
descontínua e no sentido inverso para
manter a mesma direção 5’→3’
A fita descontínua é replicada através de
fragmentos de Okasaki
40. Forquilha de duplicação
Fitas molde
Forquilha de
replicação
DNA
polimerase III
Fragmentos
de
DNA
Okasaki
ligase
Fita retardatária
Fita líder
41. Fragmentos de Okasaki
1000 a 2000 nucleotídeos
DNA recém sintetizado
RNA iniciador que será substituído por
desoxirribonucleotídeos pela DNA
polimerase I
DNA ligase reconstituirá a nova fita.
42. Duplicação do DNA
Procariontes (bactérias e algas cianofíceas)
Um ponto de origem e um ponto de
término da duplicação
Eucariontes
Vários pontos de origem e vários pontos
de término da duplicação
44. Como a duplicação da molécula de DNA
ocorre nas duas fitas ao mesmo tempo?
45. Duplicação do DNA
A partir do ponto de origem as forquilhas de
seguem nas duas direções até o(s) ponto(s)
de término.
O Forquilha de replicação
Forquilha de replicação
T
T
Direção da replicação
O → Origem
T → Término
46. Como todas as enzimas trabalham juntas
na forquilha de duplicação?
49. DNA topoisomerase I
Reduz o enovelamento a frente da
forquilha de duplicação
Cataliza quebras transitórias das ligações
fosfodiéster em um dos filamentos
fornecendo um eixo de rotação que
permite que os segmentos de DNA em
lados opostos da quebra girem
independentemente, com o filamento
intacto servindo como eixo.
50. Duplicação
do DNA
A medida que as
novas moléculas
vão sendo
sintetizadas
assumem a
conformação em
α-hélice
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