1865 JOHANN GREGOR MENDEL

Transcrição

1 IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL GENÉTICO - UMA VISÃO HISTÓRICA - Profª Ana Luisa Miranda Vilela 1865 JOHANN GREGOR MENDEL Publicou resultados dos cruzamentos de ervilhas Pisum sativum. Postulou as regras que governam a hereditariedade. Propôs que a transmissão dos caracteres hereditários era feita por meio de partículas ou fatores que se encontravam nos gametas: atualmente os fatores mendelianos são denominados genes. 1

2 1869 JOHANN FRIEDRICH MIESCHER Realizou o primeiro isolamento de DNA a partir de leucócitos nucleína WALTER FLEMMING Descreveu o comportamento dos cromossomos durante a mitose em célula animal. 2

3 1900 DE VRIES, CORRENS E TSCHERMAK Redescoberta dos trabalhos de Mendel. De Vries Tschermak Correns 1902 WALTER SUTTON Verificou que o comportamento dos cromossomos na meiose era comparável ao dos fatores mendelianos. 3

4 1908 ARCHIBALD GARROD Conceito de gene de Mendel (partículas ou fatores) foi aplicado a uma característica humana estudo de pessoas afetadas pela alcaptonúria (AKU): distúrbio raro no qual o ácido homogentísico (HGA) metabólito intermediário no metabolismo de fenilalanina e tirosina é excretado em grandes quantidades na urina, fazendo com que ela escureça quando exposta ao ar doença da urina escura ARCHIBALD GARROD Interpretou a anomalia como decorrente da falta de uma enzima para decompor a alcaptona em substâncias incolores: acumula-se nas cartilagens e colágeno do tecido conjuntivo. 4

5 1908 ARCHIBALD GARROD Ausência da enzima seria causada por erros na informação genética erros inatos do metabolismo: não forneceu provas experimentais suficientes WILHELM JOHANNSEN Usou o termo gene para descrever os fatores mendelianos. 5

6 1910 THOMAS HUNT MORGAN E COLABORADORES Experimentos com a mosca-da-fruta (Drosophila melanogaster). Teoria cromossômica da Herança. Genes estão localizados nos cromossomos e se dispõem linearmente ao longo deles. Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em FREDERICK GRIFFITH Descobriu o princípio transformante tentativa de encontrar uma vacina contra pneumonia. Questão sem resposta: Qual era a natureza química do agente transformante? 6

7

8 1941 GEORGE BEADLE E EDWARD TATUM Hipótese 1 gene 1 enzima. Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em GEORGE BEADLE E EDWARD TATUM 1

9 1943 WILLIAM ASTBURY Difração de raio-x do DNA OSWALD AVERY, COLIN MCLEOD & MACLYN MCCARTY Indução de transformação em pneumococos com DNA, mas não com proteína: demonstraram que a molécula que continha as informações hereditárias era o DNA. Avery McLeod McCarty 2

10 1944 OSWALD AVERY, COLIN MCLEOD & MACLYN MCCARTY Princípio transformante resistente a tratamento com proteases mas destruído por DNAase. Experimentos de Avery, McLeod e McCarty O que já era conhecido (Griffith, 1928) TRANSFERÊNCIA DE MATERIAL GENÉTICO ENTRE BACTÉRIAS Conjugação: passagem de material genético de uma bactéria doadora para uma receptora através de uma ponte citoplasmática formada por fímbrias sexuais (pilus F). Transformação: incorporação de DNA na forma livre, geralmente decorrente da lise celular. Transdução: passagem de material genético de uma bactéria para outra, mediada por vírus (bacteriófagos ou fagos). 3

11 Fímbrias sexuais (pilus F): CONJUGAÇÃO reconhecimento e contato entre as células, transferência de DNA plasmidial. Célula portadora de plasmídeo F F+, doadora, ou macho. Célula desprovida de plasmídeo F F, receptora, ou fêmea. CONJUGAÇÃO Plasmídeos F integrados no cromossomo: podem mobilizar a transferência de genes cromossômicos; células portadoras Hfr (High Frequency of Recombination). 4

12 TRANSFORMAÇÃO Ocorre quando uma bactéria incorpora moléculas de DNA existentes em seu meio e esta passa a ter novas características. TRANSDUÇÃO Pode ser generalizada (qualquer fragmento de DNA) ou especializada (determinados genes, passados por fagos temperados). 5

13 CONVERSÃO LISOGÊNICA Transferência de genes de fagos para bactérias durante o ciclo lisogênico ALFRED HERSHEY E MARTHA CHASE Mostraram que para um vírus infectar uma bactéria é necessário que seu DNA seja introduzido dentro da célula suporte da idéia de que genes são feitos de DNA. 6

14 7

15 Foi Wilkins que obteve pela primeira vez uma imagem de Raio-X do DNA, que ensinou Crick sobre o ácido desoxirribonucleico e quem inspirou Watson. 27

16 1958 MATTHEW MESELSON E FRANKLIN STAHL Demonstraram que a replicação do DNA é semi-conservativa MATTHEW MESELSON E FRANKLIN STAHL 1

17 1966 MARSHALL NIRENBERG, HAR KHORANA, SEVERO OCHOA E COLABORADORES Decifraram o código genético. Marshall Nirenberg Har Gobind Khorana Severo Ochoa GENE Definição molecular proposta por George Beadle e Edward Tatum (1941): segmento de DNA que determina ou codifica uma enzima. Hipótese 1 gene 1 enzima Conceito ampliado posteriormente: Seqüência de DNA que codifica uma proteína. 1 gene 1 proteína muitos genes codificam proteínas que não são enzimas. 2

18 GENE Falhas da definição molecular: alguns genomas de vírus são constituídos por RNA e não por DNA; nem todos os genes são expressos na forma de cadeias polipeptídicas: alguns genes codificam trna e rrna; algumas sequências não-codificadoras do DNA apresentam função regulatória e são importantes para produção de RNA e de proteínas. GENE Definição molecular atual: Toda sequência ou segmento de ácido nucléico necessária para a síntese de uma cadeia polipeptídica funcional ou de um RNA funcional. 3

19 O DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR O MATERIAL GENÉTICO DOS SERES VIVOS Vírus: DNA ou RNA. Células procarióticas: DNA. Um único cromossomo formado apenas por uma molécula circular de DNA contém genes responsáveis pelo metabolismo. Moléculas menores e circulares de DNA, presentes em algumas bactérias plasmídeos em geral contêm genes que conferem resistência a antibióticos. 4

20 O MATERIAL GENÉTICO DOS SERES VIVOS Células eucarióticas: DNA. Podem existir vários cromossomos, cada um deles formado por uma longa molécula de DNA associada a moléculas de proteínas básicas denominadas histonas. O MATERIAL GENÉTICO EUCARIOTO Organizado como uma massa compacta ocupando um volume limitado: atividades devem ser realizadas dentro desses limites; deve acomodar transições entre estados inativos e ativos. Compactação interação do DNA com proteínas (histonas e não-histonas). DNA encontra-se também associado a uma pequena quantidade de RNA. Cargas positivas das histonas neutralizam parcialmente a carga negativa do DNA. 5

21 DNA - COMPACTAÇÃO Histonas H2A, H2B, H3 e H4: cada um dos 4 tipos contribui com um dímero para formar o núcleo do nucleossomo octâmero. DNA - COMPACTAÇÃO Histona H1: mantém a estrutura unida: uma molécula de H1 por nucleossomo. 6

22 CROMATINA E CROMOSSOMOS Representam 2 aspectos morfológicos e fisiológicos da mesma estrutura DNA complexado com proteínas. Cromatina (Kroma = cor) designa, com exceção do nucléolo, toda a porção do núcleo que se cora e é visível ao microscópio óptico: núcleo interfásico apresenta-se compactada e/ou descompactada; núcleo em divisão encontra-se altamente compactada, constituindo os cromossomos. Núcleo interfásico Núcleo em divisão NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DE CROMATINA 7