aula02 farmacia

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1 A ESTRUTURA DE GENES E GENOMAS Cap. 2 DNA é o Material Genético O que é transformação genética? Processo pelo qual o DNA na forma livre é incorporado por uma célula receptora Resultado: esta célula pode vir a apresentar alterações genéticas Qual foi o evento que permitiu a descoberta da capacidade de transformação genética pelas bactérias? E qual foi sua conseqüência? Fred Griffith (1928) Fred Griffith 1928 Fred Griffith 1928 e a “metamorfose” das células Streptococcus pneumoniae Linhagens virulentas SIII (capsuladas) Linhagens avirulentas R (mutantes SII – sem cápsula) DNA é o material genético das células 1941 Griffith morre num ataque aéreo na Inglaterra! DNA é o “Princípio Transformante” Quando ocorreu a demonstração e comprovação de que o DNA é o material genético das células e é responsável pela transformação bacteriana? Dawson e Sai (1931) Descobriram um método de transformar as células R em SIII no tubo de ensaio (sem o camundongo) – Alloway (1932) Tentou isolar e purificar o “princípio transformante” Problema: difícil reprodução do experimento Avery, MacLeod e McCarty (1944) Quando ocorreu a demonstração e comprovação de que o DNA é o material genético das células e é responsável pela transformação bacteriana? Avery, MacLeod e McCarty (1944) Isolaram o DNA, RNA, proteínas, lipídios e carboidratos das células tipo SIII e inocularam em placas contendo as células R Somente o DNA foi capaz de transformar as células R em SIII (virulentas) Oswald Avery, 1944

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Page 1: Aula02 Farmacia

1

A ESTRUTURA DE GENES E GENOMAS

Cap. 2

DNA é o Material Genético

• O que é transformação genética?

– Processo pelo qual o DNA na forma livre é incorporado

por uma célula receptora

– Resultado: esta célula pode vir a apresentar alterações

genéticas

• Qual foi o evento que permitiu a descoberta da

capacidade de transformação genética pelas

bactérias? E qual foi sua conseqüência?

– Fred Griffith (1928)

Fred Griffith 1928

• Fred Griffith 1928 e a “metamorfose” das células

– Streptococcus pneumoniae

– Linhagens virulentas SIII (capsuladas)

– Linhagens avirulentas R (mutantes SII – sem cápsula)

– DNA é o material genético das células

• 1941 Griffith morre num ataque aéreo na

Inglaterra!

DNA é o “Princípio Transformante”

• Quando ocorreu a demonstração e comprovação de

que o DNA é o material genético das células e é

responsável pela transformação bacteriana?

– Dawson e Sai (1931)

• Descobriram um método de transformar as células R em SIII no

tubo de ensaio (sem o camundongo)

– Alloway (1932)

• Tentou isolar e purificar o “princípio transformante”

• Problema: difícil reprodução do experimento

Avery, MacLeod e McCarty (1944)

• Quando ocorreu a demonstração e comprovação de

que o DNA é o material genético das células e é

responsável pela transformação bacteriana?

– Avery, MacLeod e McCarty (1944)

• Isolaram o DNA, RNA, proteínas, lipídios e carboidratos das

células tipo SIII e inocularam em placas contendo as células R

• Somente o DNA foi capaz de transformar as células R em SIII

(virulentas)

Oswald Avery,

1944

Page 2: Aula02 Farmacia

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A Natureza do DNA

• As Três Funções do DNA

– Duplicação

– Manutenção da Informação

– Mutação

A Natureza do DNA

• Os Constituintes do DNA– Fosfato

– Açúcar: desoxirribose

– Base Nitrogenada: Purina e Pirimidinas

– Unidade básica: Nucleotídeo

A Natureza do DNA

• O DNA é uma Dupla Hélice– Ligação fosfodiéster: orientação oposta das fitas

– Sentido 5’ � 3’

– Bases complementares: A = T; G ≡ C

– Ligações de hidrogênio

A Natureza do DNA

• A Estrutura do DNA Reflete sua Função– Cada fita serve como molde

– DNA polimerase

– Fragmentos de Okazaki

Page 3: Aula02 Farmacia

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A Natureza dos Genes

• As Principais Regiões de um Gene– Um gene é uma região do DNA que pode ser transcrita em

um RNA funcional no momento e no lugar correto durante o desenvolvimento celular

Distribuição do número de éxons nos genes de três organismos

A Natureza dos Genes

• Os Genes Estão Cercados por Outro DNA– Íntrons

– Regiões intergênicas

– DNA repetitivo

Tamanho médio dos éxons

Tamanho médio dos íntrons

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Topografia gênica

Verde claro = íntrons; verde escuro = éxons; branco = região interênica

A Natureza dos Genomas

• Tamanho do Genoma– Pares de nucleotídeos (Kb ou Mb)

– Relação entre complexidade estrutural do organismo e tamanho do genoma

• DNA repetitivo

• Íntrons

Quantidade de DNA nos GenomasA Natureza dos Genomas

• Genomas de Plasmídeos– Bactérias: circulares; vantagem adaptativa

– Fungos e Plantas

• Genomas de Procariontes– 1 Cromossomo circular

– Exceção: Borrelia burgdorfei

– Operons

– Nucleóide

Plasmídeos de Escherichia coli (ME)

Page 5: Aula02 Farmacia

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Genoma de Escherichia coli (ME)

DNA

liberado

por choque

osmótico

A Natureza dos Genomas

• Genomas Virais– DNA (fita dupla, fita simples)

– RNA (fita dupla, fita simples)

Fago T2 (ME)

A Natureza dos Genomas

• Genomas Nucleares de Eucariontes

• DNA organelar– Mitocôndria

– Cloroplasto

Page 6: Aula02 Farmacia

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DNA mitocondrial de seres humanos Frutas da Planta DaturaTrissomia em cada Cromossomo (2n +1)

Cariótipo

• Refere-se ao arranjo dos pares de cromossomos homólogos

• São classificados e numerados de acordo com uma convenção, que ébaseada no tamanho, posição do centrômero e no padrão de bandeamento específico para cada cromossomo

• Cariótipo humano

– 22 pares de cromossomos (autossomos) + 2 cromossomos sexuais (X e Y)

– Mulheres. 46, XX e Homens. 46, XY

A Natureza dos Cromossomos Nucleares Eucarióticos

• Pontos de Referência Visíveis do Cromossomo– Tamanho do cromossomo

– Posição do centrômero

Cromossomo Metacêntrico

• Os cromossomos são visíveis como estruturas individualizadas somente durante a mitose

• Na interfase eles não podem ser diferenciados

• Na metáfase o DNA está cerca de 10 mil vezes mais empacotado que na interfase

• Na prometáfase os cromossomos são mais longos do que na metáfase e mostram mais bandas, por isso, para alguns estudos os cromossomos são também estudados nesta fase

• Tipos de cromossomos metafásicos. Localização do centrômero

– Metacêntrico. Braço p = q

– Submetacêntrico. Braço p < q

– Acrocêntrico. Braço p << q (apêndice satélite) ≠ DNA satélite

– Telocêntrico. Não há braço curto p ou o satélite

Page 7: Aula02 Farmacia

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A Natureza dos Cromossomos Nucleares Eucarióticos

• Pontos de Referência Visíveis do Cromossomo– Posição dos organizadores nucleares (RON)

• RNA ribossomal

– Padrões de cromômeros (Nós)• Espessamentos localizados ao longo do cromossomo visualizados

durante a multiplicação celular

• Podem ser marcados (identificação no genoma)

A Natureza dos Cromossomos Nucleares Eucarióticos

• Cromatina

– Eucromatina

• Menos empacotado que cromossomo

• Ocupa a maior parte da região nuclear

• Região transcrita do genoma

A Natureza dos Cromossomos Nucleares Eucarióticos

• Cromatina

– Heterocromatina

• Altamente condensada, comparável cromossomo na mitose

• Normalmente encontrado na região do centrômero

• Durante o ciclo celular ocorre pouca modificação na sua

condensação

• Algumas regiões agregam-se na forma de cromocentros

• Região não transcrita

• Replicação tardia na fase S

A Natureza dos Cromossomos Nucleares Eucarióticos

• Pontos de Referência Visíveis do Cromossomo– Padrões de bandeamento

• Específicos para cada cromossomo

• Bandas Q (cloridrato de quinacrina)

• Bandas G (coloração Giemsa)

• Bandas R (reverso de Giemsa)

• Cromossomos politênicos

Cromossomos do Fibroblasto de Cervo

2n = 6

Cariograma

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Cromossomos Politênicos da Glândula Salivar de Drosophila

Fusão da heterocromatina =

cromocentro

A Natureza dos Cromossomos Nucleares Eucarióticos

• Estrutura Tridimensional dos Cromossomos Nucleares– Proteínas histonas

– Grau de helicoidização

– Representações dos cromossomos• Cariograma

• Idiograma

Parece muita informação para pouco espaço... Nucleossomo

• É a subunidade da cromatina

• Contém aproximadamente 200 pb de DNA associado com o

octâmero de histonas

– Núcleo de Histonas: consistem em duas cópias da H2A, H2B, H3

e H4

• Organizado numa fita de 30 nm de diâmetro

– Solenóide é formado por 6 nucleossomos por volta

– H1 empacota externamente os nucleossomos

Nível 1 - Nucleossomas Nucleossomo

• DNA e Histonas– Proteínas histônicas apresentam aminoácidos carregados positivamente

– 5 tipos de histonas: H1, H2A, H2B, H3 e H4

– Exceto a H1, ocorrem em mesmo número

– São muito conservadas evolutivamente

– Há uma relação mais próxima entre o DNA e as histonas principalmente nas regiões ricas em A+T (sulcos menores)

• Nucleossomo

– É a subunidade fundamental do DNA + Histonas nos cromossomos interfásicos ou na cromatina

– Consistem em aproximadamente 146 pares de bases de DNA ==> se enrolam duas vezes em torno do octâmero de histonas formado por duas cópias de cada molécula de H2A, H2B, H3 e H4 ==> formando o “core” de histonas

Page 9: Aula02 Farmacia

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Nível 2 – Fibra de 30 nm

• Considere o teor de DNA deixado por um suspeito na cena do crime. Qual tipo de DNA é mais frequentemente encontrado (genômico ou mitocondrial)? Que evidências podem conter DNA do suspeito? Que cuidados o perito deve ter no momento de colher as evidências?

Pergunta