Organização e regulação do material genético

Onde se encontra localizado omaterial genético?

Nos Procariontes

A E. Coli contém cerca de 4x 10 6 pares de bases que se encontram localizados num único cromossoma circular, que se encontra no citoplasma.

Onde se encontra localizado omaterial genético?

Nos Eucariontes

Onde se encontra localizado omaterial genético?

Nos Eucariontes, as moléculas de DNA organizam-seem diversas moléculas separadas, formando cromossomas lineares, constituindo o cariótipo.

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DNA extra nuclear

• DNA mitocondral Os genes codificam essencialmente para proteínas

associadas à obtenção de energia pela respiração

• DNA cloroplastidial Os genes codificam essencialmente para proteínas

associadas ao metabolismo fotossintético

As mitocôndrias e os cloroplastos possuem diversos cromossomas circulares de reduzidas dimensões.

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DNA extra nuclearAs mitocôndrias das células humanas possuem várias cópias de uma molécula de DNA com cerca de 37 genes

O modo de transmissão desse genes é diferente do observado no material genético nuclear.

O material genético contido nas mitocôndrias é transmitido à descendência apenas pelas mães.

Não segue as leis de Mendel

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DNA extra nuclearA análise dos genes contidos no DNA mitocondrial e também no cromossoma Y, permite estudar linhagens maternas e paternas.

Assim é possível seguir as pisadas da espécie humana ao longo do seu processo evolutivo

Como aqui chegámos?

De onde viemos?

A National Geographic Society lançou um programa global de rastreio genético da humanidade, com o objectivo de compreender de onde veio e por onde passou a nossa espécie.

Pensa-se que dentro de 5 anos se saberão os resultados.

http://www.nationalgeographic.com/genographic

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GenomaÉ todo o conjunto do material genético que se encontra no interior de uma célula.

Dimensões do genoma de alguns organismos

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Se todo o DNA humano fosse alinhado,prefazia 600 vezes o trajecto entre a terra e o sol

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Organismos cujos genomas já foram sequenciados

Drosophila melanogaster Saccharomyces cerevisae

Arabidopsis thaliana

E. coli

C. elegans

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Projecto Genoma Humano (PGH)

O Genoma humano é parecido com o do chimpazé em 98%.

Entre duas pessoas o DNA difere em apenas 0,2%.

Estima-se que pelo menos 223 dos nossos genes possam advir de bactérias.

Mais de 95% do DNA não tem função conhecida.É classificado como “lixo”.

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Todas as células humanas contêm um genoma completo,com excepção dos glóbulos vermelhos e dos gâmetas.

• As espécies apresentam

um número variado de

cromossomas.

• O DNA do genoma humano

está organizado em

23 pares de cromossomas.

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Os cromossomas contêm diferentes tipos de DNA

Localização de diversos genes funcionais no cromossoma X

• DNA codificante (genes funcionais) Pode ocorrer uma ou mais cópias

• DNA repetitivo pode compor sequências com ou sem sentido, caso dos telómeros e centrómeros

• DNA espaçador DNA “lixo” - todas as unidades que

ainda não foram identificadas e sem

função aparente.

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Os genes são muito importantes

Mas são as proteínas que desempenham as mais importantes funções vitais da célula

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Regulação génicaComo é que a partir de uma única célula - o zigoto se formam organismos multicelulares com células muito diferentes organizadas em tecidos?

parte de uma célula nervosa

3 células

musculares

Células do sangue espermatozóides

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Regulação génica

No interior da célula existe informação genética suficiente para todas as reacções metabólicas, crescimento e reprodução.

Se não houvesse regulação dos genes, a célula produziria constantemente proteínas em elevadas quantidades.

Nem todas as proteínas são necessárias em determinadas circunstâncias e nas mesmasquantidades.

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Regulação génica

Nas célulaseucariotas,a regulação da expressãogénica ocorre a diferentes níveis nas células.

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Regulação génica

A cromatina e a regulação da expressão dos genes

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Regulação génica

A grande maioria dos mecanismos de regulação ocorre ao nível da transcrição

A região do DNA à qual se liga uma RNA polimerase para iniciar a transcrição tem o nome de promotor.

Em procariontes, proteínas bloqueiam ou permitem o acesso da RNA polimerase ao promotor, tendo uma acção:

– Repressora - bloqueia o promotor– Indutora - torna o promotor mais acessível

Assim, regulam a produção de RNA mensageiro de acordo com as necessidades

A maioria dos genes não é expressa, excepto quando é necessária.

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Regulação génica nos Procariontes

2 investigadores franceses François Jacob e Jacques Monod, trabalharam com a bactéria Escherichia coli (E. Coli)e estudaram:

os genes envolvidos no metabolismo da lactose Operão lac

e os genes envolvidos na síntese do triptofano Operão trp.

Receberam o prémio Nobel em 1965.

J. Monod F. Jacob

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Regulação génica nos Procariontes

Se por exemplo bebermos um copo de leite, vai haver um súbito aumento de lactose.

Em resposta a E. coli vai expressar 3 genes que codificam enzimas para absorver e digerir este açúcar.

Quando desaparecer a lactose a bactéria deixa de produzir estas enzimas.

Esta bactéria é capaz de adaptar a sua expressão dos genes às mudanças do meio.

A Escherichia coli (E. coli ) bactéria que vive no intestino de muitos animais incluindo o humano.Possui 4288 genes que codificam para proteínas.

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Operão lacOperão É um segmento de DNA que contém um grupo de genes que são transcritos como uma unidade.É constituído por:

Gene promotor - É onde se liga a enzima RNA- polimerase para iniciar a transcrição dos genes

Gene operator É onde se liga o repressor. Funciona como um interruptor, para os genes estruturais liga e desliga

3 Genes estruturais – codificam a produção das 3 enzimas necessárias aometabolismo da lactose

Gene regulador – produz uma proteína – o repressor

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Operão lac

O operão lac desligado (em“off”)

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Operão lac (lactose)

O operão lac ligado (em “on”)

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Operão lac (lactose)

Na presença de lactose, o operão funciona, produzindo-se enzimas que vão degradar este açúcar.

mecanismo de tipo indutivo.

A lactose liga-se ao repressor,inactivando-o

Operão trp (triptofano)

mecanismo de tipo repressivo.

Na presença de triptofano, o operão não funciona, não se produzindo enzimas necessárias à síntese deste aminoácido.

O triptofano liga-se ao repressor,activando-o

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Operão trp (Triptofano)