Ga aula 2_-_os_cromossomos

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Ga aula 2_-_os_cromossomos

  1. 1. Os cromossomos Antonia Kécya França Moita Costa Kecya.moita@ufrrj.br Seropédica - RJ Ministério da Educação Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Biologia Departamento de Genética 1
  2. 2. Objetivo da aula  Constituição química;  Número, forma estrutura e tamanho dos cromossomos.  Estrutura do DNA e do RNA. 2
  3. 3. Cromossomos  Conceito:  São corpúsculos filamentosos localizados nos núcleos das células e que transportam o material genético responsável pelas diferentes características que os seres vivos apresentam.  Constituição Química dos Cromossomos:  DNA, RNA e PTNs. 3
  4. 4. Os Cromossomos:  Número de cromossomos 4
  5. 5. Estrutura dos cromossomos  Apresentam dois braços chamados de braço curto (p) e braço longo (q).  São separados pela região de constrição primária onde se localiza o centrômero;  Longitudalmente:apresentam duas cromátides, dependendo do momento do ciclo celular;  Cada cromátide representa uma dupla cadeia de DNA. 5
  6. 6. Estrutura dos cromossomos 6
  7. 7. Estrutura dos cromossomos  Segunda constrição (RON), ocorre em pelo menos um dos cromossomos, conhecida como constrição secundária, local onde estão situados os genes ribossomais;que inicialmente irá formar os nucléolos e posteriormente os ribossomos, onde será realizada a síntese protéica.  Telômeros – telomerase – envelhecimento celular. 7
  8. 8. Forma dos cromossomos  É determinada pela posição do centrômero.  A - Acrocêntrico;  B , C - Submetacêntricos;  D - Metacêntrico. 8
  9. 9. Estrutura e Forma dos Cromossomos 9
  10. 10. Estrutura e Forma dos Cromossomos  Melanophryniscus moreirae 10
  11. 11. Os Cromossomos:  Tamanho dos Cromossomos: média de 1 a 20 micras de comprimento e 0,2 a 3 micras de diâmetro.  Cromossomos gigantes: Politênicos e Plumosos;  Microcromossomos. 11
  12. 12. Tamanho dos Cromossomos  Nas aves encontramos cromossomos muito pequenos chamados microcromossomos. 12
  13. 13. Cromossomos Célula Procarionte Célula Eucarionte  Sem envoltório nuclear  Poucas membranas  DNA pouco ou não complexado em proteínas  Divisão por fissão binária e não por mitose ou meiose  Com envoltório nuclear  Muitas membranas  DNA nuclear bastante complexado com proteínas  Divisão por mitose  Células somáticas  Divisão por meiose  Células germinativas 13
  14. 14. Cromossomos  Cromossomo procariótico:  A maioria contém uma única fita , a molécula de DNA é circular.  O DNA é quase completamente desprovido de defesa, é condensado e enovelado.  Cromossomo eucariótico:  Consiste de uma fita dupla liner, longa.  O DNA é mais complexo,possui duas vezes mais proteínas (histonas → nucleossomos).  A proteína auxilia na compactação dentro do núcleo. 14
  15. 15. Cromossomo Procarionte 15
  16. 16. 16
  17. 17. Fonte: The Cel. 2004 Dupla hélice Nucleossomos Solenoide Cromômeros Espirais Cromátide 17
  18. 18. 18
  19. 19. DNA Cromossoma Gene Promotor IntronExon Núcleo 19
  20. 20. Ácidos Nucléicos  Existem dois tipos de ácidos nucléicos  Ácido desoxirribonucléico (DNA)  Ácido ribonucléico (RNA)  Ambos são polímeros lineares de nucleotídeos conectados entre si via ligações covalentes denominadas ligações fosfodiéster 20
  21. 21. Ácido Desoxirribonucleico (DNA)  Contém toda a informação genética de um organismo.  Esta informação está arranjada em unidades hoje conhecidas como genes. 21
  22. 22. Estrutura dos Ácidos Nucléicos  As moléculas de DNA e RNA são compostas por quatro diferentes nucleotídeos:  Adenina,Guanina e Citosina – comum para DNA e RNA  Timina – encontrada somente no DNA  Uracila – encontrada somente no RNA 22
  23. 23. Nucleotídeos  Os nucleotídeos,unidades básicas dos ácidos nucléicos,  São constituídos de:  Uma base nitrogenada (anel heterocíclico de átomos de carbono e nitrogênio).  Uma pentose (açúcar com cinco carbonos).  Um grupo fosfato (molécula com um átomo de fósforo cercado por 4 oxigênios). 23
  24. 24. Estrutura dos Ácidos Nucléicos  Todos os nucleotídeos apresentam uma estrutura em comum: radical fosfato pentose 24
  25. 25. Estrutura dos Ácidos Nucléicos  As bases nitrogenadas podem ser divididas em dois grupos de acordo com sua estrutura: 25
  26. 26. Estrutura dos Ácidos Nucléicos  O grupo hidroxil ligado ao carbono 3 da pentose de um nucleotídeo forma uma ligação fosfodiéster com o fosfato do outro nucleotídeo. 5’ C-A-G 3’ 26
  27. 27. Resíduos de açúcar  Dois tipos de pentoses são encontrados nos ácidos nucléicos:  Ribose e desoxirribose  Diferem uma da outra pela presença ou ausência do grupo hidroxila no C 2' da pentose. É baseado nesta característica que os ácidos nucléicos recebem o nome RNA (ribose) ou DNA (desoxirribose) 27
  28. 28. 28
  29. 29. Estrutura do DNA  A molécula de DNA é uma dupla hélice cujas cadeias estão unidas por pontes de hidrogênio estabelecidas entre purinas e pirimidinas complementares:  Adenina sempre pareia comTimina (A = T) e Guanina com Citosina (G = C). 29
  30. 30. Estrutura do DNA  O modelo de dupla hélice , proposto porWatson e Crick (1953),pautava-se...  Nas fotografias de difração de raio X das fibras de DNA feitas por Rosalind Franklin no laboratório de MauriceWilkins (Cavendish Institute, Cambridge, UK),  E nas razões entre as bases, descritas por Chargaff. 30
  31. 31. 31
  32. 32. A dupla hélice  Largura da hélice = 20 Angstrons. (1 Angstron = 10-10 metros).  Distância entre nucleotídeos = 3,4 Angstrons.  Uma volta completa da hélice = 34 Angstrons de comprimento,o que corresponde a 10 nucleotídeos.  Célula somática humana tem comprimento do filamento do DNA = 1,837 m.  Conteúdo de DNA de 1 núcleo espermático = 3,65 pg, o que daria para codificar 6 milhões de genes. 32
  33. 33. DNA  Duas fitas de polinucleotídeos associadas formando uma estrutura de dupla hélice onde as pentoses e os radicais fosfato compõe a fita e as bases projetam-se para o interior da mesma;  As fitas mantêm-se unidas através da formação de pontes de hidrogênio entre as bases o que contribui para a estabilidade da dupla hélice; 33
  34. 34. DNA  Adenina (A) pareia com Timina (T) através de 2 pontes de hidrogênio;  Guanina (G) pareia com Citosina (C) através de 3 pontes de hidrogênio. 34
  35. 35. DNA 35
  36. 36. Antiparalelismo As fitas do DNA estão dispostas em direções opostas. 36
  37. 37. Complementaridade Cada base de uma fita é pareada com a base complementar da outra fita. 37
  38. 38. Complementaridade Durante a replicação do DNA as duas fitas velhas ou mães servem de molde para cada fita nova ou filha complementar,que está sendo sintetizada. Fita nova Fita velha 38
  39. 39. A Dupla Hélice  Fatores que estabilizam a dupla hélice: • interações hidrofóbicas • forças de van der Walls • pontes de hidrogênio • interações iônicas Entre as bases nitrogenadas Entre os grupos fosfato do DNA e os cátions (Mg2+) presentes na solução fisiológica 39
  40. 40. A Dupla Hélice Sulco menor Sulco maior A dupla hélice apresenta dois tipos de sulcos aos quais se ligam as proteínas da cromatina. 40
  41. 41. O empacotamento do DNA: A estrutura terciária do DNA 41 DNA em procariontes: DNA circular nas formas não- super-helicoidal (esquerda) e super-helicoidal (direita)
  42. 42. A Dupla Hélice 42 A forma predominante de torção da espiral do DNA é para a direita ou sentido horário.
  43. 43. Propriedades Químicas e Físicas do DNA 43
  44. 44. Dogma Central da Biologia Molecular  Desde meados da década de 50 já se pensava na hipótese do DNA constituir-se num molde para a síntese de moléculas de RNA;  Os RNAs, por sua vez, devido a sua mobilidade e flexibilidade acoplar-se-iam aos ribossomos e dirigiriam a síntese de proteínas;  Baseado neste raciocínio,Francis Crick propôs em 1956 o dogma central da biologia,salientando o fluxo unidirecional da informação: do DNA à proteína. 44
  45. 45. 45
  46. 46. 46  Para compreender este fluxo utilizamos a ideia de moldes:  O DNA serviria de molde  A síntese de novas moléculas de DNA (duplicação),  A síntese de moléculas de RNA (transcrição).  Nesta proposta, jamais as proteínas servem de molde à síntese de ácidos nucléicos ou de outras moléculas de proteína.
  47. 47. • A proposta original foi ampliada nos últimos anos com a descoberta, em 1970,da enzima transcriptase reversa. – Foi esclarecido que é possível sintetizar DNA utilizando-se RNA como molde . • Um pouco antes disto, por volta de 1965, foi demonstrado que o RNA também podia servir de molde à síntese de outras moléculas de RNA. 47
  48. 48. Estes novos conhecimentos permitiram que o dogma central se ampliasse sem, contudo, perder a unidirecionalidade, ou seja, de ácido nucléico para proteína. 48
  49. 49.  Conservativa ou Semiconservativa?  Unidirecional ou Bidirecional? 49 Replicação do DNA
  50. 50. Replicação Semiconservativa 50  Evidência baseada em um experimento clássico de Meselson-Stahl em 1958.  Células de E. Coli foram inicialmente colocadas em um meio para crescimento contendo sais de amônia preparados com 15N (nitrogênio pesado – “heavy”) até todo o DNA celular conter o isótopo.
  51. 51. Replicação Semiconservativa  As células foram, então, transferidas para um meio contendo 14N (nitrogênio leve – “light”).  As amostras foram analisadas com gradiente de densidade que separa as duplas H-H, L-L e H-L em bandas distintas. 51
  52. 52. PNAS 44:671,1958 52
  53. 53. Replicação Semiconservativa 53
  54. 54. Dogma central da biologia molecular 54 Fluxo de informação genética: 1) A partir do DNA → DNA, a sua transmissão ocorre de geração em geração. 2) De DNA → proteína durante a sua expressão fenotípica em um organismo.
  55. 55. Dogma central da biologia molecular 55 Fluxo de informação genética:  Transcrição: DNA → RNA  por vezes reversível.  Tradução: RNA → proteína (irreversíveis).  Ocasionalmente, fluxos genéticos de informação partir de RNA → DNA (transcrição reversa).
  56. 56. Material hereditário 56  A principal diferença estrutural entre DNA e RNA é: • hidrogênio vs hidróxido • Timina (T) vs. Uracila (U).
  57. 57. Material hereditário 57  A principal diferença estrutural entre DNA e RNA é: • A maioria dos organismos e os virus tem o DNA (fita dupla) como material genético.  Alguns virus tem RNA (fita simples).
  58. 58. Construindo os blocos  A molécula de DNA são geralmente compostas por duas fitas que tem suas fitas pareadas de forma complementar (pontes de Hidrogênio).  Ligações fosfodiester:  Os nucleotídeos se ligam por ligações fosfodiester.  Purina: A, G.  Pirimidinas: C,T, U. 58
  59. 59. Tipos de RNA 59 São 4 as classes de moléculas de RNA consideradas essenciais a expressão do gene: • RNA Messengeiro (mRNA): carreiam as informações do DNA para o ribossomo, onde as proteínas são sintetizadas. • RNA Transportador (tRNA): pequenas moléculas de RNA que funcionam como adaptadores entre os aminoácidos e os códons da molécula de RNA durante a tradução.
  60. 60. Tipos de RNA 60 • RNA Ribossomal (rRNA): componentes estruturais dos ribossomos, que auxiliam as máquinas especializadas em traduzir sequências de nucleotídeos dos mRNAs em sequências de aminoácidos dos polipeptídeos. • Small Nuclear RNA (snRNA): componente estrutural do spliceosomes, estrutura nuclear que cortam os introns dos genes nucleares.
  61. 61. O que é um Gene?  Região do DNA que controla a hereditariedade da característica.  Geralmente corresponde a uma sequência usada na produção de uma proteína específica ou RNA. • Correspondem à sequência que codificam: • os polipeptídeos,rRNA, tRNA e outros, além de sequências não transcritas ou não traduzidas. 61
  62. 62. 62
  63. 63. O que é um Gene?  Gene Estrutural;  Cadeia Molde ou não Senso ou não Codificadora;  Cadeia não Molde ou Senso ou Codificadora;  Região Promotora = sítio de ligação da RNAse;  Seqüência Líder = sítio de acoplamento dos ribossomos; 63
  64. 64. O que é um Gene? 64  Sítio de Iniciação daTranscrição - AUG (Metionina);  Sítio de Terminação da Transcrição - UGA, UAA, UAG;  Sequencia Reboque - Região após a trinca de Terminação. Necessária para o processamento do mRNA.
  65. 65. O que é um Gene? 65  Um gene transporta a informação biológica de forma que pode ser copiada e transmitida a cada uma das células de sua progênie. Estas, incluem a unidade funcional: • sequência codificante de DNA, • sequências não-codificantes do DNA, e introns.  Genes podem ser tão curtos contendo 1000 pares de bases, quanto longos contendo centenas de milhares de pares de bases.
  66. 66. O que é um Gene? 66
  67. 67. Origem da Replicação ORIGEM Sítio de restrição EcoRI Cromossomo viral circular EcoRI Bolha de replicação 67
  68. 68. Experimento com SV40 (Simian Virus)  DNA viral de células infectadas com SV40 foi cortado com a enzima de restrição EcoRI, que reconhece um sítio único.  A partir de um “ponto” vai se formando uma bolha chamada bolha de replicação comprovando a existência de um ponto de origem da replicação  Características da origem de replicação:  estrutura repetitiva  sequências ricas em AT 68
  69. 69. Origem da Replicação 69
  70. 70. Replicação Bidirecional  Um experimento através da autoradiografia de moléculas de DNA marcadas de culturas de células mamárias revelou grupos de replicons (unidades de replicação) com um ponto de origem de replicação central. OR OR 70
  71. 71. Síntese de DNA em Eucariontes: As “Bolhas de Replicação” 71  Nos eucariontes, a replicação requer “múltiplas origens”, devi- do ao tamanho de seu genoma. A replicação é bidirecional e, em ambas as fitas, simultânea.  Este processo gera “bolhas de replicação”.
  72. 72. O que é um Gene? 72  Hoje temos descritos em torno de 30 a 40 mil genes.  Porque tanto DNA? Qual seria sua função?  DNA não transcrito: corresponde ao DNA espaçador e aos íntrons.  DNA transcrito = exons.
  73. 73. O que é um Gene? 73  Para que tanto DNA? DNA Espaçador.
  74. 74. O que é um Gene?  Para que tanto DNA? Íntrons. 74
  75. 75. Regiões Codificadoras e Não-Codificadoras do DNA 75  O DNA é formado por 2 regiões: GênicasIntergênicas GênicasIntergênicas Região Gênica É a porção que codifica para um produto final, que pode ser uma cadeia polipeptídica ou um RNA. Região Intergênica É a porção regulatória, que sinaliza o início ou o final de um gene, que influencia a transcrição gênica, ou que é o ponto de início para a replicação do DNA.
  76. 76. Gene: Intron e Exon  Exon: são segmentos de genes eucarióticos que correspondem a uma sequencia que ficará no final do processo de transcrição desse gene. Em algumas espécies (incluindo seres humanos),os exons são separadas por regiões longas de DNA (introns).  Intron: são sequências de bases de DNA dentro de genes eucarióticos que não estão representados na transcrição do RNA maduro porque eles são retirados do transcrito primário de RNA. 76
  77. 77. Genes • Em eucariotos: a maioria dos genes que codificam. • proteínas (genes estruturais) são transcritos • individualmente. • Em procariotos: frequentemente são transcritos. • unidos:policistrônicos • Unidades genéticas: OPERONS 77
  78. 78. 78
  79. 79. 79
  80. 80. 80
  81. 81. Considerações Finais  Como se diferencia um cromossomo de indivíduos procariotos e eucariotos?  Como se diferencia DNA do RNA?  Como se diferencia complementaridade,de replicação semiconservativa, de antiparalelismo? 81
  82. 82. Oração do DNA 82 Creio no DNA todo poderoso criador de todos os seres vivos, creio no RNA, seu único filho, que foi concebido por ordem a graça do DNA polimerase. Nasceu como transcrito primário padeceu sobre o poder das nucleases,metilases e poliadenilases. Foi processa,modificado e transportado. Desceu do citoplasma e em poucos segundos foi traduzido à proteína. Subiu pelo retículo endoplasmático e o complexo de Golgi, E está ancorado à direita de uma proteína G Na membrana plasmática De onde há de vir a controlar a transdução de sinais Em células normais e apoptóticas Creio na Biologia Molecular Na terapia gênica e na biotecnologia No seqüenciamento do genoma humano Na correção de mutações Na clonagem da Dolly Na vida eterna. Amém.
  83. 83. Bibliografia citada  ANTHONY JF GRIFFITHS et. al. – Introdução a Genética. 9ª. Ed. São Paulo: Guanabara Koogan, 2010. cap. 7. 744p.  NICHOLAS, F.W. 2011. Introdução à GenéticaVeterinária. 3ª. Edição.Artmed Editora S.A., Porto Alegre. 347 p.  OTTO, P. G. 2006. Genética Básica paraVeterinária. 4ª. Edição. Editora Roca Ltda, São Paulo. 284 p.  ARMADA, J. L.; SILVA, H. D. & AZEVEDO, P. C. N. 2009. Conceitos Básicos de Genética Animal. Editora Armada, Rio de Janeiro. 166 p. 83

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