Biologia Molecular -Aula 00- Ácidos Nucleicos em Foco: Uma Introdução à Biologia Molecular

Olá tudo bem com você aqui é o Professor Wesley e esta é a aula introdutória de biologia molecular nessa vídeoaula discutiremos aqui o que que é a biologia molecular como área de estudo e faremos também uma introdução aos ácidos nucleicos é importante enfatizar a você caro inscrito ou eventual telespectador que essa aula Ela vai trazer uma visão geral e posteriormente na list de biologia molecular iremos afunilar alguns conceitos tanto a nível de estrutura como também a nível de função do DNA e do RNA Beleza então fica calmo que a gente só vai fazer uma breve

exposição aqui e esses conceitos Eles serão retomados posteriormente Beleza então para que a gente consiga a princípio definir o que que é a biologia molecular é extremamente importante nós fazemos aqui uma pequena eh abstração do que que é a biologia molecular e aonde que vai ser o enfoque de estudo toda e qualquer vez que nós comentarmos o termo biologia molecular antecipo a vocês que o nome molecular já nos Dá pistas do que se trata nós veremos que a biologia molecular é o estudo dos Aços nucleicos E como que esses ácidos nucleicos relacionam-se com o Dogma

central da biologia então nós veremos que existe aí uma maneira por exemplo através da qual os ácidos nucleicos vão transmitir a informação genética dos seres vivos Beleza então vamos lá quando a gente faz a seguinte pergunta do que que é feito um ser vivo Muito provavelmente a resposta clássica que veem na mente dos Estudantes é ah os seres vivos são constituídos por células isso daqui tá correto porque o que define o ser vivo como um ser é justamente a presença de células que pode ser procariotas ou eucariotas entretanto eu quero pegar agora um indivíduo da

sua totalidade Ou seja a gente vai pegar um indivíduo como por exemplo este anfíbio aqui e a partir do indivíduo a gente pode ir diminuindo a escala de análise então a exemplo quando eu observo o indivíduo como todo eu tô estudando ele nas suas interações com o meio ambiente ou com outros seres vivos que é o que por exemplo classicamente é estudado lá na ecologia entretanto caso nós pegássemos este anfíbio e nós observássemos do que que ele é constituído nós veríamos que ele tem uma diversidade de tecidos como o epitélio estratificado tecido conjuntivo o tercido

germinativo lá no testículo musculatura estreada musculatura lía Lisa perdão musculatura cardíaca tecido sanguíneo tecido nervoso ósseo e etc Então a gente vai a descendo o nível de análise e vamos entrando agora saindo do Macro para o micro E aí nós sabemos que o indivíduo ele é constituído por uma diversidade de vários sistemas como o sistema respirator digestório urinário reprodutor imunológico cardiovascular e etc e esses sistemas eles se organizam dessa maneira com essa função afinco porque tem estruturas as quais nós denominamos como órgãos que se agrupam para fazer essa função acontecer e garantir a homeostase do

organismo entretanto esses órgãos eles são formados a partir de tecidos que se agrupam para originál E aí se a gente descer um pouquinho mais ainda essa escala nós veremos que como eu falei anteriormente um ser vivo ele é constituído por células que podem ser procariotas ou eucariotas a célula procariota que não se recorde é aquela célula que ela é Desprovida de envoltório nuclear e o material genético ele tá disperso na região citoplasmática então nós chamamos aí de uma célula que apresenta um núcleo desorganizado mas Em contrapartida como é representado nessa figura nós temos uma célula

eucariota que ela apresenta o envoltório nuclear ar compartimentalizando o material genético dentro do núcleo apresenta uma diversidade de várias organelas e é importante Se trazido que além do DNA nuclear nós encontramos DNA por exemplo aqui nos Rib eh nos perdão nas mitocôndrias desculpas e também nos cloroplastos quando se fala por exemplo de uma célula eucariota vegetal e a célula ela tem uma diversidade de várias organelas como Bem dito anteriormente nós temos aqui um exemplo clássico de uma mitocôndria e por sua vez essas organelas elas são constituídas aqui por biomoléculas E aí o que que é

importante ser trazido a vocês que quando se fala de biomoléculas nós temos aqui que levar em conta que as biomoléculas elas são consideradas como biopolímeros a qu não sabe o conceito formal de polímero é justamente uma molécula muito grande é uma molécula que se organiza aí através de átomos de carbono com outros átomos e um polímero ele é uma molécula muito grande que é formada por unidades menores que se repetem E aí nesse sentido os principais biopolímeros que vocês corriqueiramente ouvem é as proteínas sendo que as proteínas por sua vez são formadas por unidades monoméricas

denominadas como aminoácidos os carboidratos que são aí biopolímeros que são formados por unidades monoméricas denominadas como monossacarídeos os ácidos nucleicos por sua vez constituídos por monômeros denominados como nucleotídeos e os lipídeos que fogem essa regra de se tratar-se de um biopolímero haja vista que a unidade monomérica não é a mesma Você tem o glicerol associado a ácidos gros Tá bom então o que foge a regra de ser um biopolímero no entanto é uma biomolécula extremamente importante para um organismo vivo e por sua vez Ah se nós continuarmos ainda a fazer essa smando aí essa pergunta

desculpas nós veremos que qualquer biomolécula que um organismo possui é sintetizado por uma via metabólica e o conceito de via metabólica ele é muito importante porque nós veremos corriqueiramente o termo metabolismo lá na microbiologia veremos por exemplo na bioquímica na fisiologia ah na engenharia metabólica e a via metabólica ela pode ser Concebida de maneira muito simplificada como uma linha de produção e esta linha de produção por sua vez ela vai apresentar vários estágios vários steps no qual você vai ter aqui uma modificação de um determinado produto biológico que é sempre condicionado a uma reação química

e e essa reação química para sua por sua vez para que ela ocorra ela sempre precisa de uma enzima que nada mais é do que um catalisador a quem não se recorde um catalisador é justamente alguma molécula que vai acelerar uma reação química diminuindo a sua energia de ativação e por sua vez processando essa reação química e em um tempo menor então a gente poderia pegar por base a formação de um triglicerídeo Então você tem aqui o ácido fosfatídico o ácido fosfatídico a priori ele passa aqui pela ação de uma enzima chamado de ácido fosfatídico

fosfatase que é justamente uma enzima que vai retirar o agrupamento fosfato formando agora uma estrutura que nós chamamos de 1,2 diacilglicerol e essa molécula aqui o 1,2 de aci glicerol por intermédio de uma outro enzima chamado de Acil transferase que vai agora fazer a transferência aí do grupamento assil forma-se o triacilglicerol percebam que isso é um exemplo muito clássico de uma via metabólica você tem aqui Um substrato esse substrato ele vai passando por várias modificações Até formar o triac glicerol E essas modificações elas são justamente ah atreladas a uma reação química e para que essa

reação química aconteça é necessário que haja aqui a presença de uma enzima que é um catalisador beleza posto isto a gente precisa entender que quando a gente observa um ser vivo ele é basicamente eu gosto de usar esse termo ele é meio idiota mas eu acho que é o que mais faz sentido é uma grande de reações químicas percebam olha o tanto de reação química que acontece dentro de um organismo e nesse sentido a gente pode conceber que um ser vivo ele é constituído por biomoléculas e por sua vez cada biomolécula como eu falei anteriormente

é produzida feita em uma via metabólica e todas as vias conjuntamente vão definir o que nós chamamos de metabolismo a qu não sabe ou saiba perdão o metabolismo é justamente a somatória de todas as reações químicas que acontecem dentro de um organismo vivo logo o que eu quero que vocês entendam A partir dessa pequena exposição é que o metabolismo vai ser extremamente importante porque a partir dele nós conseguimos definir características e propriedades inerentes a um determinado ser vivo então nós veremos que essencialmente um ser vivo ele nada mais é do que o produto das suas

reações metabólicas E além disso se a gente perguntar muito simplificadamente do que que um ser vivo é feito nós veremos que o ser vivo ele é justamente o produto do seu metabolismo o metabolismo é justamente a interação entre as biomoléculas que se dão aqui através de reações químicas e que essas reações bioquímicas elas dependem de enzimas logo a gente consegue inferir que um ser vivo é determinado por suas enzimas e aí a gente pode fazer duas perguntas aqui beleza Bel um ser vivo ele é único porque ele tem um metabolismo que é próprio a ele

beleza e aí vem a pergunta número um o que que faz o metabolismo ser diferente e a resposta para isso é que cada indivíduo vai apresentar reações metabólicas específicas a ele e essas reações metabólicas são justamente produtos das enzimas que constituem este organismo e essas enzimas elas sempre estão trabalhando de maneira muito muito orquestrada muito refinada fazendo com que isso aconteça de boa na lagoa aconteça muito tranquilamente muito refin Entretanto a maneira e as quantidades dessas enzimas diferem de um organismo para outro beleza além disso a segunda pergunta é o que que faz uma enzima

funcionar de maneira diferente e nós veremos que a maneira a qual uma enzima funciona tá diretamente trelada com a sua constituição a sua estrutura tridimensional noutras palavras se for pra gente usar um termo em inglês porque tá na moda a a maneira a qual a enzima tá funcionando tá diretamente trelado com seu folding ou seja com a maneira a qual ela se organiza de forma tridimensional beleza logo é muito importante que vocês se atenham aqui que essa Organização tridimensional das enzimas tá associado com a sequência de aminoácidos que constitui essa enzima Como que essa sequência

tá disposta logo o que é importante que vocês se atenham se atentem sobretudo é que a sequência de aminoácidos da enzima vai determinar a sua forma diferente de funcionar logo guardem isso a a função enzimática tá diretamente com a estrutura tridimensional dessa enzima e como que esses aminoácidos se organizam estabelecendo ligações peptídicas entre si isso nós veremos mais adiante aqui no no curso Beleza então a gente entra agora num conceito muito importante que é o conceito fundamental da biologia molecular que é como que isso acontece o que que determina a sequência de ácidos que vai

constituir por exemplo uma proteína com função enzimática e sobretudo o que que vai determinar as quantidade de cada enzima em cada organismo vivo e a resposta para isso se dá basicamente através dos ácidos nucleicos que no caso é a molécula de DNA e a molécula de RNA e aí que que é importante que vocês se atenham e aqui eu vou pegar como base uma célula eucariota Tá bom nós temos a molécula de DNA que é uma molécula dupla fita que sofre um processo denominado como replicação ou em algumas das vezes também denominado como duplicação que

é um processo semiconservativo isso daqui nós veremos mas adiante no curso mas antecipo a vocês que basicamente quando se fala de uma replicação semiconservativa o que que acontece nós formamos uma nova molécula de DNA da seguinte maneira nós mantemos uma das fitas antigas e usamos aí essa fita antiga como template para formar uma uma nova fita eh nova então é sempre mantendo uma finta antiga sintetizando uma nova a partir da molécula de DNA agora replicada nós passamos para um segundo processo que é a transcrição nós pegamos aqui uma dessas fitas de DNA e a partir

dela nós iremos formar uma outra molécula denominada como RNA e esses processos tanto de replicação quanto de transcrição quando estamos falando de um organismo eucarioto acontece no núcleo celular por sua vez uma vez formada a molécula de RNA essa molécula ela é agora exportada pra região citoplasmática ela vai se aderir a uma estrutura que nós chamamos de ribossomo e através de um processo denominado como síntese proteica nós teremos aí a formação das proteínas que vai basicamente o quê pegar os aminoácidos e ligar esses aminoácidos uns aos outros através de uma ligação denominada como ligação peptídica

até você formar aquela molécula muito grande que é a proteína beleza mas aí Muito provavelmente você esteja se perguntando Professor o que que é importante nós se atentarmos desse Dogma central da biologia Caso vocês tenham percebido nós temos um fluxo de informação genética você tem aqui o DNA o DNA converte-se em RNA e o RNA converte-se posteriormente em proteínas e nós veremos que existe todo um aparato de enzimas e processos atrelados tanto com a replicação quanto com a transcrição como também com o processo de síntese proteica tá bom posto isto vamos lá como ponto de

partida nós precisamos esboçar a estrutura do DNA o DNA ele é composto por quatro unidades básicas a quais nós chamamos de nucleotídios e é importante que vocês se atentem que cada nucleotídeo é sempre constituído por três unidades básicas uma pentose que é um açúcar chamado de desoxirribose um grupamento fosfato e uma base nitrogenada portanto Essa é a cara de um nucleotídeo você tem um grupamento fosfato a pentose que no caso é a desoxirribose e uma base nitrogenada posto Isto é importante que nós se atentemos ainda que como eu falei para vocês existe quatro nucleotídeos no

DNA e essa esses nucleotídeos eles acabam sendo entre si em decorrência da composição das bases nitrogenadas as bases nitrogenadas elas podem ser de dois tipos as bases púricas que apresentam duas cadeias cíclicas de carbono que no caso aqui é representado pela base nitrogenada chamada de adenina e uma outra chamada de guanina e nós temos aqui as bases pirimidicas que é basicamente uma base com uma única cadeia cíclica de carbono representado aí pela timina e pela citosina para tornar-se mais palpável para vocês vamos lá as bases púricas como eu falei para vocês é representado aqui pela

adenina Então ela apresenta esse essa estrutura cíclica aqui de carbono com duis duas dois ciclos aqui e aqui tem a guanina e as pirimidinas apresentam apenas uma única estrutura cíclica que no caso aqui é citosina e a timina beleza então vamos lá bases púricas adenina guanina bases tem a presença do fosfato de nucleosídeo então o nucleosídeo ele é basicamente o quê a pentose ligado a base nitrogenada é extremamente importante que eu eh Diga a vocês que quando a gente tem um nucleotídeo livre Ele sempre vai se apresentar na forma trifosfatados fatada a desox otima guanidina

trifosfatos citosina trifosfatos d'água porque infernos ela precisa ter tá trifosfatos veremos que quando você tem o processo deixa eu pegar até aqui a canetinha quando você tem a clivagem das ligações aqui entre esses grupamentos fosfatos você libera muita energia e essa energia ela se dá aqui sobre sa saída da forma de calor e essa energia ela vai ser extremamente importante para catalisar um processo que nós denominamos como ligação fosfodiester que é um processo no qual você une um nucleotídeo a outro nucleotídeo tá bom e quando elas estão ligadas E isto é quando os nucleotídeos se

ligam uns aos outros apenas o o grupo fosfato permanece tá bom dito isso como eu falei anteriormente nós temos um mecanismo molecular que é uma reação sítio dirigida que vai unir um nucleotídeo ao outro então esses nucleotídeos eles sempre estarão ligados entre si através de uma ligação que é uma ligação chamada de ligação fosfodiester que é basicamente o seguinte como eu falei para vocês os nucleotídeos deles sempre estão trifosfatados quando você rompe a ligação entre esses grupamentos fosfatos você gera energia para que aconteça essa catálise essa reação sítio dirigida e o que que acontece deixa

eu até voltar aqui na figura ó quando a gente fala de um nucleotídeo trifosfatos fato alfa beta e o gama tá E aí esse fosfato Alfa é o que sempre vai est estabelecido com a ligação fosfodiester e aí o que que acontece esse fosfato alfa ele se liga simultaneamente ao carbono 5 de uma pentose e o grupamento hidroxila presente no carbono 3 da outra molécula você vai falar PR mas como assim então vem aqui comigo que vai ficar mais fácil Ó você tem aqui ó dois nucleotídeos você tem esse primeiro nucleotídeo aqui ó e este

segundo que que acontece tá vendo esse lugar que eu deixei circulado aqui é o que a gente chama de carbono 3 e nesse carbono 3 aqui da pentose eu tenho uma hidroxila livre que que acontece aqui é o grupamento fosfato o grupamento fosfato ele consegue se ligar simultaneamente a este carbono que é o carbono 5 e é este outro que é o carbono 3 Então isso é o que a gente chama de ligação fosfo deest porque ó o grupamento fosfato ele se liga ao carbono C de um nucleotídio e se liga oo carbono TR de

outro nucleotídio e a síntese é sempre no sentido cinco linha três linha ou seja ele se ligou ao carbono C aqui se liga também ao carbono 3 tá isso é ligação fó de Ester uma outra coisa que a gente vai ver mais adiante é que as bases nitrogenadas Isto é atim adenina guanina e citosina elas sempre se pareiam também atima ela sempre se pareia com adenina e a guanina Parea sempre com a citosina e esse pareamento se dá através de uma ligação de uma interação molecular perdão denominada como ligações de hidrogênio e aqui ó eu

gostei de trazer essa figurinha porque ela é bem didática no sentido de que as ligações de hidrogênio entre a timina e adenina é sempre através de duas ligações e a guanina e citosina elas se pariam sempre através de três ligações de hidrogênio guardem essa informação porque essa informação inclusive ela é extremamente importante na hora que a gente pensa em uma técnica molecular chamada de PCR que é a reação da polimerase em cadeia tá bom bom dito isso vamos pegar essa figurinha aqui ó eu acho que ela torna-se mais didática para vocês compreenderem aí a dinâmica

da coisa ó você tem aqui o grupamento fosfato o grupamento fosfato ele se liga simultaneamente ao carbono 5 de um nucleotídeo e se liga também na hidroxila presente no carbono TR da pentose de outro nucleotídeo então a ligação é sempre cinco linha TRS linha cinco linha três linha tá bom e por sua vez como eu falei anteriormente as bases nitrogenadas elas sempre vão se parear adenina com timina através de duas ligações e a citosina com a guanina através de três ligações tá bom E aí Muito provavelmente vocês estejam se perguntando professor da onde que você

tirou essa relação que a tá com T C tá com com com g isso a gente chama de relação de shaf Mas isso não se preocupem por hora que quando a gente entrar na aula de DNA e de replicação eu vou retomar esse conceito Tá bom então como eu falei para vocês a conformação do DNA é o que uma dupla hélice e a os nucleotídeos das duas fitas elas vão tá meio que interagindo entre si por meio das bases nitrogenadas através de ligações de hidrogênio tá então você tem uma interação molecular entre esses nucleotídeos das

duas fitas porque as bases nitrogenadas interagem entre si através de ligações de hidrogênio e como falei adenina interage com timinas através de duas ligações e citosina interage com guaninas através de três ligações Beleza então a catálise é sempre da seguinte maneira Ó você tem aqui o grupamento fosfato carbono 5 e no três ó então aqui então é sempre um sentido cinco linha três linha uma coisa que eu acho muito importante ainda trazer para vocês é que caso vocês observem atentamente essa gravur vocês vão perceber que ó aqui se tem uma fita que ela tá disposta

cinco linha três linha nesse sentido e aqui tá cinco linha três linha neste outro sentido O que é importante que vocês se atentem é que as fitas de DNA elas são complementares entre si então Ó a sempre parece com T G sempre parece com c entretanto essas fitas elas são antiparalelas entre si tá bom elas são complementares e antiparalelas entretanto Entretanto a ligação foss de Ester ela é sempre catalizada no sentido cinco linha três linha Isto é o grupamento fosfato ele liga-se ao carbono cinco de um nucleotídio e a hidroxila do carbono TR do outro

nucleotídio beleza guardem isso independente dela serem antiparalelas entre si Ah é importante que vocês olhem sobretudo que as duas fitas de DNA elas vão interagir entre si formando uma estrutura que a gente chama de Alfa hélice essa estrutur inha aqui e a conformação em hélice se deve a uma uniformidade da interação sempre de uma base púrica com uma base pirimidínica Você tem uma distância legal se é uma Purina com outra Purina Tipo se eu pegasse sempre uma Purina com uma Purina você teria uma molécula muito cheia se uma pirimidina com uma pirimidina fica muito Estreita

para que a gente tenha aí uma uniformidade nessa estrutura é sempre ideal que tenha o pareamento sempre de uma piridina com uma base púrica Tá bom por sua vez a molécula de RNA que é o outro ácido nucleico que é comumente estudado aqui na disciplina de biologia molecular é também formado por unidades aqui monoméricas chamadas de nucleotídeos também só que é importante que você se atentem no seguinte os nucleotídeos do RNA são constituídos aqui por uma base nitrogenada que também são de quatro tipos que no caso é a adenina guanina citosina e uracila e isso

daqui é diferente do DNA ap pentose ao invés de ser uma desoxirribose é uma ribose e ela também apresenta aqui um grupamento fosfato só por descaro de consciência Eu quero que vocês olha observem isso daqui o seguinte quando você olha a figura da ribose e da desoxirribose o que vai distinguir ela é que no carbono dois da ribose Você tem uma hidroxila ao passo que no carbono dois da desoxirribose você tem um hidrogênio tá bom é importante ainda que vocês observem que o que vai distinguir é que ao invés de você ter uma Tima no

RNA Você tem uma uracila e Diferentemente do DNA nós temos uma diversidade de vários tipos de RNA e nós teremos aqui duas classes específicas de rnas que eu acho que merecem atenção de vocês os rnas informacionais olha olha a palavra informacionais levando uma informação aqui representado pelos pelas moléculas de RNA mensageiro e nós temos os rnas funcionais ou seja eles vão desempenhar alguma função Então vamos lá quando a gente fala de um RNA mensageiro são cópia dos segmentos funcionais do DNA os genes isso daqui nós veremos mais adiante mas antecipo a vocês que toda vez

que nós falamos de um gene é uma região específica do DNA que vai ionar a formação de um RNA mensageiro e por consequência disso nós temos aí uma informação que vai ser expressa sobre a forma de uma proteína nos procariotos o RNA mensageiro eh formado que nós chamamos de transcrito primário é utilizado diretamente no processo de síntese de polipeptídeos Em contrapartida quando a gente fala do RNA mensageiro de eucariotos ele sofre um processo que nós chamamos de adição do cap adição da cauda Poli e um processo muito importante que é o splicing ou também denominado

aqui como remoção dos introns E aí os introns são regiões não codificantes tá então nós veremos que o processo de formação de um RNA mensageiro no eucarionte é muito mais complexo porque engloba e a necessidade de você fazer algumas modificações na molécula de RNA e as principais adições são essas aqui ó adição da cauda Cap cauda Poli e o splicing Em contrapartida os rnas funcionais são aqueles que vão desempenhar alguma função que não necessariamente tá atrelado aí com fazer tradução do RNA em proteínas e temos aí uma diversidade de vários tipos de RNA Eu só

trouxe cinco aqui porque eu acho que são os mais importantes da gente discutir neste momento mas existe uma porrada de vários tipos de rnas nós temos RNA transportador ribossômico nuclear pequeno citoplasmático pequeno e o RNA de interferência um detalhe que eu preciso trazer a vocês é que os procariotos eles apresentam apenas o RNA transportador e o RNA ribossômico enquanto os eucariotos apresentam aí uma diversidade de vários tipos de rnas tá bom só por ventura aqui eu quero destacar algumas coisas aqui quando a gente fala de um RNA transportador eles tem a função de transportar os

aminoácidos até os ribossomos no processo de tradução o RNA ribossômico combina-se aí com outras proteínas para formar os ribossomos o RNA nuclear pequeno combina-se com outras proteínas que para formar estruturas que a gente chama de ribonucleoproteínas que vão atuar no processo de spli aquele processo de retirar as Redi não codificantes esse RNA citoplasmático pequeno aqui dirige o tráfico de proteínas dentro da célula e o RNA de interferência é extremamente importante no processo de regulação pó transcricional ou seja a função desse RNA de interferência é fazer a degradação de RNA mensageiro beleza e as literaturas adotadas

foram essas aqui eu usei basicamente o vo e o lenar entretanto existe aí algumas outras referências de química e biologia molecular que eu vou apresentar nas próximas aulas Beleza se você tiver gostado deixa o seu like curta compartilhe se inscreva jogue biscoitos é importante tá bom gente é uma forma de fazer com que o canal cresça e ajude outras pessoas aí a compreender a complexidade e a beleza desse tema tá bom um super abraço e até a próxima fui