Relembrando: Material genético

Transcrição

1 REGULAÇÃO GÉNICA

2 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.

3 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.

4 A CROMATINA são os filamentos de DNA associados a histonas, geralmente dispersos no núcleos das células.

5 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.

6 EUCARIONTES PROCARIONTES

7

8 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.

9 Regulação génica Todas as células de um organismo possuem a mesma informação genética, uma vez que resultam da divisão mitótica da mesma célula.

10 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. 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.

11 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

12 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.

13 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

14 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.

15 Jacob e Monod verificaram que os genes responsáveis pela síntese das 3 enzimas, GENES ESTRUTURAIS, localizamse numa secção contínua da molécula de DNA e são controlados por genes próximos. Gene regulador Ao conjunto dos genes estruturais com funções relacionadas e dos genes que os controlam diretamente, chama-se OPERÃO.

16 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

17 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.

18 REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÉNICA 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.

19

20 OPERÃO INDUTÍVEL Estes operões estão geralmente associados a reações catabólicas como o catabolismo dos glícidos.

21 Polimerase do RNA Genes ESTRUTURAIS Genes REGULADORES Proteínas: estrutura celular metabolismo transporte biomoléculas regulam expressão genes dos

22 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

23 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.

24 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.

25 REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÉNICA O triptofano funciona como CO-REPRESSOR que se liga ao operador bloqueando a transcrição dos genes estruturais do operão

26

27 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

28 REGULAÇÃO NOS PROCARIONTES

29 REGULAÇÃO NOS EUCARIONTES Locais de possível controlo:

30 Controlo na PRÉ-TRANSCRIÇÃO:

31 Controlo no PROCESSAMENTO:

32 Controlo na POS-TRANSCRIÇÃO:

33

34 Esta apresentação foi adaptada dos sítios: de Rita Rainho; de Nuno Correia.