Biologia celular e molecular resumo

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Um experimento muito importante na historia do DNA foi o de Meselson e Sthal, que em 1958 com o objetivo de descobrir qual era o mecanismo de replicação do DNA, cultivaram células de E. coli em um meio contendo apenas isótopo pesado de nitrogênio(15N) e após 14 gerações todas as moléculas sintetizadas naquela população de bactérias, teriam incorporado 15N , essa população portanto tinha um DNA mais denso do que a E. coli cultivada no meio comum com isótopo leve de nitrogênio 14N, de acordo com o experimento com a ultracentrifugação realizado antes que mostrava que a E. Coli com 15N era sedimentada mais ao fundo do que a E. coli 14N. Para concluírem por fim qual era o mecanismo de replicação do DNA, eles transferiram células com 15N para um meio contendo apenas 14N e permitiram a duplicação de duas gerações, todavia no intervalo de tempo da primeira geração extraíram DNA e fizeram o mesmo na segunda geração. As amostras de DNA isoladas nos diferentes tempos foram ultracentrifulgados até que encontrasse sua posição no tubo de centrifuga, ou seja, onde sua densidade era correspondente a da solução de cloreto de césio. Na primeira geração se a duplicação fosse conservativa haveria duas bandas uma pesada e outra leve, se fosse semiconservativa ou dispersiva haveria uma única banda ao meio. Na segunda geração no modo conservativo continuaria igual, no semiconservativo surgiriam duas bandas uma na posição do meio e a outra mais leve e no modo dispersivo continuaria como na primeira geração. Os resultados obtidos mostraram que após a primeira geração era visto apenas uma banda ao meio excluindo assim o modo conservativo, já na segunda geração era observado, uma banda mais leve e outra intermediaria, concluindo assim que o mecanismo de duplicação do DNA era semiconservativo.

Principais características gerais dá molécula de DNA

O DNA é uma macromolécula com capacidade de armazenar informações fundamentais ao organismo de seres vivos, além disso, possui o mecanismo necessário para se duplicar fielmente possibilitando assim a divisão celular. Sua estrutura é caracterizada por duas fitas compostas de nucleotídeos que por sua vez são compostos de um grupo de fosfato, uma açúcar (Desoxirribose) e uma base nitrogenada que podem ser classificadas como púricas (Adenina e Guanina) ou pirimídicas (Citosina e Timina), o que ocasiona a estrutura de dupla hélice do DNA é o pareamento das bases complementares de cada fita, sendo que Adenina sempre se liga com Timina por duas pontes de hidrogênio e Guanina com Citosina por três. Já a ligação responsável pela união dos nucleotídeos é a ligação fosfodiester que liga o carbono três de um nucleotídeo ao carbono cinco do outro em uma fita e o contrario na outra, fazendo que as fitas do DNA sejam antiparalelas.

Enzimas envolvidas na replicação do DNA

- Helicase: Tem função de reconhecer a origem de replicação e quebrar as pontes de hidrogênio entre as bases, para que as duas fitas de DNA se separem. Essa separação é essencial para que a forquilha de replicação se movimente.

- Topoisomerase: Relaxa o DNA super enrolado, regulando a tensão resultante da abertura pela helicase.

- SSB: Proteínas que se ligam as fitas de DNA protegendo-as e impedindo que se unam novamente.

- Primase: É a enzima que sintetiza os primers (iniciadores), que são pequenas sequências de RNA., ela adiciona os primers para fornecer o terminal 3OH para RNA polimerase III, tanto no inicio da fita continua quanto em cada fragmento de okasaki da fita descontinua.

- DNA polimerase III: Sintetiza a nova fita de DNA adicionando os nucleotídeos correspondentes a fita molde. A polimerização acontece no sentido 5’-3’ sendo que a DNA polimerase sempre adiciona um nucleotídeo na extremidade 3OH do outro.

- DNA polimerase I: Retira os primers de RNA e substitui por DNA.

- Ligase: Une os fragmentos de okazaki.

Processo de Replicação do DNA

A replicação do DNA ocorre na fase S da interfase, sendo um pré-requisito para divisão celular, o mecanismo de duplicação é semiconservativo, ou seja, ao final da replicação a fita molde da origem a duas novas moléculas de DNA sendo que cada molécula tem uma fita original e uma recém-sintetizada. A replicação tem inicio quando a Helicase reconhece a origem de replicação e quebra as pontes de hidrogênio criando assim duas forquilhas de replicação que se movem em direções opostas, para evitar que durante a abertura o DNA fique suoer enrolado as topisomerases se prendem as forquilhas para relaxar o DNA que não esta sendo replicado, as SSB se prendem as fitas separadas para proteger e impedirem que se unam novamente. Logo em seguida na fita continua a primase sintetiza o primer para que a DNA polimerase III comece a sintetizar nova fita a partir da fita molde, já na fita descontinua a primase adiciona vários primers para a síntese da nova fita já que a fita molde tem sentido oposto ao necessário para o sentido de polimerização da DNA polimerase III, no final a fita descontinua possui diversos fragmentos de okasaki que são compostos do primer de RNA mais a fita recém-sintetizada de DNA, esses fragmentos são corrigidos pela ação de duas enzimas a DNA polimerase I que retira os primers de RNA e substitui por DNA e a Ligase que une os fragmentos finalizando assim a replicação, que ainda passa pela revisão das DNAs polimerases para se certificar que adicionaram as bases corretas.

Enovelamento do DNA, Cromatina, Cromossomos e Genes:

A Cromatina é formada por nucleossomos que por sua vez são formados por um octamero de histonas(2H2A, 2H2B, 2H3, 2H4) que é enrolado por duas voltas de DNA + a Histona H1 que une os nucleossomos, essa cromatina é encontrada na interfase. Já o cromossomo é a cromatina super condensada e é observado durante a metáfase no seu máximo de condensação. Esse processo que torna DNA em cromatina e depois em cromossomo é chamado de enovelamento e acontece da seguinte forma: proteínas não histonicas se ligam aos nucleossomos formando um arranjo chamado solenoide que possui 30 nm de diâmetro, o solenoide se une as proteínas não histônicas sofrendo uma helicoidização e ficando com diâmetro de 300 nanômetros, novamente sofre outra helicoidização ficando agora com 700 nanômetros, e por fim sofre uma ultima helicoidização formando o cromossomo mitótico que esta no máximo de condensação estando, portanto pronto para a metáfase. Os genes são partes