REGULAÇÃO GÉNICA

Relembrando: Material genético

O MATERIAL GENÉTICO é o suporte

físico do conjunto de padrões de

informações hereditárias, transmitidas ao

longo das gerações.

GENE é a unidade de informação

hereditária.

É um segmento de DNA com informações

para sintetizar uma determinada proteína.

GENOMA é o conjunto de todos os

GENES existentes num indivíduo.

Cada célula do organismo possui uma

cópia do genoma da respetiva espécie.

Seres PROCARIONTES Seres EUCARIONTES

DNA constituída por uma molécula dispersa no citoplasma e sem associação a proteínas

DNA constituída por várias moléculas associadas a proteínas, as HISTONAS. Encontra-se no núcleo e também nas mitocôndrias e cloroplastos, sendo DNA extranuclear.

A CROMATINA são os filamentos de DNA associados a

histonas, geralmente dispersos no núcleos das células.

Os CROMOSSOMAS são os filamentos de cromatina

condensados, curtos e espessos, observáveis ao

microscópio, com afinidade para corantes.

Surgem quando a célula está em divisão e contêm os

GENES.

EUCARIONTES PROCARIONTES

As células especializam-se em função do tipo e número de proteínas

produzidas em cada célula = DIFERENCIAÇÃO CELULAR

Em todas as células há proteínas que asseguram as funções gerais, o que

justifica que os genes destas estejam ativos em todas as células.

Regulação génica

Todas as células de um organismo possuem a mesma

informação genética, uma vez que resultam da divisão

mitótica da mesma célula.

A regulação da expressão dos genes é a chave fundamental da

diferenciação celular.

Em cada célula, apenas uma parte do seu genoma está a ser expresso,

determinando as caraterísticas dessa célula e varia de célula para célula.

As células tornam-se diferentes do ponto de vista estrutural e

molecular porque sofrem um processo de DIFERENCIAÇÃO

que resulta da REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO dos seus

genes.

Ao longo dos diferentes estados de desenvolvimento de um indivíduo

eucariótico, alguns genes são expressos em determinados momentos,

deixando de o ser noutros estados.

Muito Alta Alta Moderada

Importância da Regulação génica

Nos organismos mais simples, como os procariontes, a

regulação génica é fundamental para a sua sobrevivência.

Está relacionada com a eficiência energética e o consumo de

recursos disponíveis, permitindo quem se adaptem às

alterações do meio.

Em 1961, François Jacob e Jaques Monod apresentaram o

resultado dos seus trabalhos relativos à regulação génica em

bactérias.

Echerichia coli

Echerichia coli utiliza

glicose para produzir

ATP.

Echerichia coli na ausência

de glicose, incorpora lactose

para degradar em galactose

+ glicose

Para que a Echerichia coli possa usar a lactose como fonte de energia, é

necessário que a bactéria sintetize três enzimas.

1. Identifique as três enzimas que são sintetizadas.

2. Descreva o mecanismo que leva a bactéria a utilizar a lactose

existente no meio.

Jacob e Monod verificaram que os genes responsáveis pela

síntese das 3 enzimas, GENES ESTRUTURAIS, localizam-

se numa secção contínua da molécula de DNA e são

controlados por genes próximos.

Ao conjunto dos genes estruturais com funções

relacionadas e dos genes que os controlam diretamente,

chama-se OPERÃO.

Gene

regulador

3. Descreva o mecanismo que leva à produção das três enzimas

necessárias ao metabolismo da lactose.

Operão LAC = 3 genes estruturais + 2 controladores da transcrição dos genes

estruturais:

PROMOTOR, região onde a

enzima RNA polimerase se liga OPERADOR controla o acesso da

RNA polimerase aos genes estruturais

Gene

regulador

4. Explique como é que as três enzimas necessárias ao metabolismo da

lactose não se produzem.

5. Relacione essa inibição com o papel desempenhado pela lactose.

A lactose funciona como INDUTOR, uma vez que a sua presença permite

ativar o operão.

Por este facto pode designar-se este operão por OPERÃO INDUTÍVEL.

Quando a concentração de lactose baixa drasticamente no meio, a

lactose funciona como REPRESSOR, que ao ficar ativo, liga-se ao

operador e bloqueia a transcrição do operão.

Assim, há poupança de recursos devido a estes fenómenos de

autorregulação.

REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÉNICA

OPERÃO INDUTÍVEL

Estes operões estão geralmente associados a reações

catabólicas como o catabolismo dos glícidos.

Polimerase do RNA

Genes

ESTRUTURAIS

Genes

REGULADORES

Proteínas:

estrutura celular

metabolismo

transporte

biomoléculas

regulam

expressão dos

genes

OPERÃO REPRESSÍVEL

Existe este tipo de operões, normalmente associados ao anabolismo de

substâncias essenciais à célula, por exemplo, os aminoácidos.

OPERÃO TRIPTOFANO (trp)

É constituído por 5 genes estruturais que codificam as enzimas

necessárias à síntese do aminoácido triptofano + PROMOTOR +

OPERADOR

Quando a concentração intracelular de triptofano está baixa, as

enzimas necessárias à sua síntese são produzidas por

transcrição dos genes estruturais =» na concentração do “aa”.

Neste caso, a molécula REPRESSORA está inativa.

Quando a concentração de triptofano atinge níveis elevados,

algumas moléculas de “aa” ligam-se ao repressor alterando a

sua conformação e tornando-o ativo.

Neste caso, o repressor liga-se ao OPERADOR bloqueando a

transcrição dos genes estruturais do operão.

O triptofano funciona como CO-REPRESSOR que se

liga ao operador bloqueando a transcrição dos genes

estruturais do operão

REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÉNICA

REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÉNICA

Existem grupos de operões controlados por um único tipo de

regulador, o REGULÃO.

Por exemplo os operões com intervenção no catabolismo dos

glícidos, são controlados em simultâneo pelo mesmo gene regulador,

tornando mais eficaz e rápida a conversão de glícidos em glicose

REGULAÇÃO NOS PROCARIONTES

REGULAÇÃO NOS EUCARIONTES

Locais de possível controlo:

Controlo na PRÉ-TRANSCRIÇÃO:

Controlo no PROCESSAMENTO:

Controlo na POS-TRANSCRIÇÃO:

Esta apresentação foi adaptada dos sítios:

www.cientic.com;

http://pt.slideshare.net/ritarainho/regulao-do-material-gentico2, de Rita Rainho;

http://pt.slideshare.net/nunocorreia/regulao-gentica, de Nuno Correia.