Introdução à Biologia Molecular

Introdução à Biologia Molecular

• O genoma é a cópia completa da informação genética de um organismo.
• Cromossomos contêm DNA (ácido desoxirribonucleico).
• Nucleotídeos são compostos por carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, fósforo e enxofre.
• A biologia molecular estuda o controle molecular dos organismos vivos.
• As células são compostas por quatro macromoléculas principais: proteínas, lipídios, carboidratos e ácidos nucleicos (como o RNA).

Domínios e Reinos da Vida

• Os reinos incluem Archaea (Archaeobacteria), Bacteria (Eubacteria) e Eukarya (Protistas, Fungi, Plantas, Animais).
• Os domínios do mundo vivo são divididos em Procariontes (Bacteria, Archaea) e Eucariontes (Protistas, Fungos, Plantas e Animais).

Marcos na História da Biologia Molecular

• Descoberta da dupla hélice do DNA por Watson e Crick.
• Identificação da organização genética através do operon.
• Estudos detalhados do operon.
• Descoberta e estudo das células-tronco.

Características Celulares: Vegetais vs. Animais

• Células vegetais possuem núcleo aparente, parede celular, abundância de organelas membranosas e ribossomos menores.
• Células vegetais possuem genoma circular e haploide.
• Eucariotos possuem núcleo organizado, cloroplastos e parede celular vegetal.
• Eucariotos possuem organelas membranosas, ribossomos maiores, com cromossomos lineares e genomas haploides ou diploides.

Componentes do Núcleo Eucariótico

• Cromatina está presente no núcleo.
• Há um núcleo de condensação.
• Filamentos de cromatina são visíveis.
• Presença de nucleossomos identificada.
• DNA é linear com genes contendo centrômeros.
• Mitocôndrias exibem características específicas em linhagens com centrômeros.

Teoria da Endossimbiose

• Mitocôndrias e cloroplastos originaram-se de bactérias procariontes que foram incorporadas por células maiores.
• As bactérias incorporadas sobreviveram e replicaram-se mutuamente.
• Mitocôndrias derivam de proto-bactérias aeróbicas.
• O genoma mitocondrial assemelha-se ao de certas bactérias.
• Cloroplastos originaram-se de cianobactérias.

Evidências da Teoria Endossimbiótica

• Semelhanças com bactérias: capacidade de reprodução por fissão e presença de uma membrana lipídica dupla.

Conceitos Chave

• Genoma: Conjunto completo de DNA de um organismo.
• Procariontes: Organismos unicelulares sem núcleo definido (bactérias e arqueias).
• Eucariontes: Organismos com células que possuem núcleo (animais, plantas, fungos, protistas).
• Epigenética: Modificações químicas que regulam a expressão gênica sem alterar a sequência de DNA.

Estrutura e Organização do Genoma Procarionte

• Genoma compacto com pouco DNA não codificante.
• Cromossomo único e circular localizado no nucleoide.
• Plasmídeos são pequenos fragmentos de DNA que carregam genes auxiliares (ex: resistência a antibióticos).
• Superenrolamento do DNA auxiliado por topoisomerases para caber na célula.
• Modificação epigenética através da metilação de adeninas e citosinas regula a expressão gênica e defende contra vírus.

Estrutura e Organização do Genoma Eucarionte

• Genoma grande e complexo com muito DNA não codificante (íntrons, pseudogenes, elementos repetitivos).
• Múltiplos cromossomos lineares contidos no núcleo, organizados em cromatina.
• Histonas auxiliam na compactação do DNA em nucleossomos.

Regulação Epigenética em Eucariontes

• Metilação do DNA silencia genes, ocorrendo em citosinas para formar ilhas CpG.
• Modificações em histonas: a acetilação ativa a expressão gênica, enquanto a metilação pode ativar ou silenciar.

Resumo Comparativo

• Procariontes: DNA circular, superenrolado, principalmente codificante, regulação por plasmídeos.
• Eucariontes: DNA linear, enrolado em histonas, regulação por remodelação da cromatina.

Macromoléculas Essenciais para a Vida

• Carboidratos são uma fonte primária de energia e estrutura (ex: glicose, celulose).
• Lipídios armazenam energia e compõem as membranas celulares (ex: fosfolipídios, triglicerídeos).
• Proteínas têm funções estruturais e enzimáticas (ex: hemoglobina, enzimas).
• Ácidos nucleicos armazenam e transmitem informação genética (ex: DNA, RNA).

Genoma

• O genoma é o conjunto completo do material genético de um organismo.
• Contém todas as informações necessárias para o funcionamento, crescimento e reprodução da célula.
• Pode estar organizado em DNA (na maioria dos organismos) ou RNA (em alguns vírus).

Elementos Químicos Essenciais

• Elementos essenciais para a vida incluem Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Enxofre (S).
• Fósforo está presente em ácidos nucleicos e ATP.
• Enxofre é importante para algumas proteínas.
• Esses elementos formam as macromoléculas e estruturas celulares.

Eucariotos

• Plantas
• Fungos

Procariontes

• Bacteria
• Archae

Diferenças entre Procariontes e Eucariontes

• Procariontes não possuem núcleo, com DNA disperso no citoplasma, enquanto eucariontes possuem núcleo delimitado por membrana.
• Procariontes são unicelulares.
• Eucariontes são unicelulares ou multicelulares.
• Procariontes têm DNA circular.
• Eucariontes têm DNA linear, dentro do núcleo.
• Procariontes não possuem organelas membranosas.
• Eucariontes possuem organelas membranosas (mitocôndrias, lisossomos, etc.).
• Bactérias e arqueias são procariontes.
• Animais, plantas, fungos e protistas são eucariontes.

Teoria da Endossimbiótica

• Propõe que mitocôndrias e cloroplastos eram originalmente bactérias engolidas por uma célula ancestral.
• As bactérias passaram a viver dentro da célula em uma relação de simbiogênese (mutualismo).
• Mitocôndrias e cloroplastos possuem DNA circular, semelhante ao das bactérias.
• Se replicam por fissão binária, como bactérias.
• Ribossomos próprios são mais parecidos com os ribossomos bacterianos do que com os dos eucariontes.
• Membranas duplas indicam um processo de fagocitose que originou essas organelas.
• Explica como células eucarióticas ganharam capacidade de produzir energia de forma eficiente (mitocôndrias) e realizar fotossíntese (cloroplastos).

Visão geral da biologia molecular, incluindo genomas, cromossomos e nucleotídeos. Explora os domínios da vida, reinos e marcos históricos, como a descoberta da estrutura do DNA por Watson e Crick e o estudo das células-tronco.