DNA, cromossomos e organização dos genes do genoma

Transcrição

1 DNA, cromossomos e organização dos genes do genoma Profa. Dra. Aline Maria da Silva Instituto de Química- USP Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)

2 Genoma humano 3 bilhões de bases/genoma haploide Obtido de

3 Replicação Ácido Desoxirribonucleico Transcrição Ácido Ribonucleico Tradução Proteína

4 Polipeptídeo Fluxo da Informação Genética

5 Como se provou que DNA é o material genético? O DNA é o material genético em todos os organismos exceto em alguns vírus (vírus de RNA)

6 Avery, McLeod & McCarty 1944 Princípio transformante

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8 Hershey & Chase 1952

9 Ribossomos Nucleoide (DNA compactado) Pili Flagelo Célula procariótica (bactérias): Envelope celular (membrana) Não tem organelas (núcleo, mitocondrias, etc) Material genético compactado no nucleóide (não compartimentalizado) Cromossomo único, circular fechado (na maioria das bactérias, ex: Escherichia coli)

10 Nucleóide expelido de um célula bacteriana lisada: Alças de uma fibra Nucleóide da Bactéria

11 Célula eucariótica: Ribossomos Organelas (núcleo, mitocondrias, cloroplastos, etc) Material genético compactado no núcleo Cromossomos lineares Núcleo Envelope nuclear Ribossomos Mitocondrias Cloroplasto

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14 Componentes dos ácidos nucleicos Uracila Timina Ribose Citosina 2 desoxirribose Adenina Guanina Ácido fosfórico

15 Ribonucleotídeo

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19 Desoxirribonucleotídeos

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22 DNA fita dupla: cadeias antiparalelas

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24 Dupla hélice de DNA: Sulco menor Watson-Crick, 1953 Sulco maior

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28 Características das diferentes formas de hélice dupla de DNA

29 A dupla hélice de DNA pode ser desnaturada reversívelmente: Aquecimento Extremos de ph

30 Desnaturação e Renaturação da fita dupla de DNA

31 Tm= Temperatura de fusão 50% da molécula de DNA está desnaturada Efeito hipercrômico

32 Absorbância do DNA sob luz UV Absorbância Fita simples Efeito hipercrômico Dupla fita Comprimento de onda (nm)

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36 Dupla hélice de DNA: Sulco menor Watson-Crick, 1953 Sulco maior

37 Ribossomos Nucleoide (DNA compactado) Pili Flagelo Célula procariótica (bactérias): Envelope celular (membrana) Não tem organelas (núcleo, mitocondrias, etc) Material genético compactado no nucleóide (não compartimentalizado) Cromossomo único, circular fechado (na maioria das bactérias, ex: Escherichia coli)

38 Célula eucariótica: Ribossomos Organelas (núcleo, mitocondrias, cloroplastos, etc) Material genético compactado no núcleo Cromossomos lineares Núcleo Envelope nuclear Ribossomos Mitocondrias Cloroplasto

39 Compactação do Material Genético Organismo / Compartimento Forma Dimensões Tamanho do DNA Número de bases Fago T4 iscosaedro 0,065x0,10um 55um E.coli cilindro 1,7 x 0,65 um 1,3 mm 4,6 x 10 6 Mitocondria Humana esferóide 3 x 0,5um 50um 10 dsdna Núcleo Humano esferóide 6um diametro 1,8m 6 x cromossomos (diplóide)

40 Número normal de cromossomos em alguns organismos

41 Empacotamento do DNA do bacteriófago lambda Pré- Capsídeos Vazios Partícula Madura

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43 enrolado superenrolado

44 Conformação tridimensional do DNA circular fechado

45 Quebra em uma das cadeias da dupla-fita DNA circular superespiralado DNA circular relaxado

46 Superenrolamento crescente

47 Compactação de Genomas Procarióticos O material genético apresenta-se organizado de forma compacta ocupando 1/3 do volume total da célula bacteriana Nucleóide Densidade do DNA na célula bacteriana é alta: 10mg /ml!!!!

48 Nucleóide expelido de um célula bacteriana lisada: Alças de uma fibra Nucleóide da Bactéria

49 Empacotamento do genoma bacteriano Proteínas com caráter básico estão envolvidas na organização da fibra compacta e na formação das alças do nucleóide

50 Compactação de Genomas Eucarióticos Proteínas nucleares específicas + DNA Cromatina Eucromatina menos compactada Heterocromatina mais compactada Cromossomos Estado mais condensado na Mitose ou Meiose

51 Corte de um núcleo corado com Feulgen Nucléolo Heterocromatina Heterocromatina Citoplasma

52 Telômero Cromossomo mitótico Centrômero Cromátides irmãs Telômero

53 Cromossomo Artificial de Levedura (YAC) Centrômero Telômero Sequencia para Replicação Autônoma

54 Cromossomos desprovidos de histonas: arcabouço de proteínas no qual as alças do DNA estão ancoradas

55 Níveis de Compactação da Cromatina Fibra de 30nm Razão de compactação ~ Razão de compactação ~7000

56 Cerne de histonas do nucleossomo DNA de ligação dos nucleossomos

57 Enrolamento helicoidal da fibra de 30nm: 6 nucleossomos por volta organizados radialmente

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59 Estrutura Molecular da Cromatina:Nucleossomos Eletroforese em gel de agarose

60 Estrutura Molecular da Cromatina:Nucleossomos

61 Nucleossomo: DNA organizado em duas voltas

62 Histonas: Proteínas com caráter básico (carga +) que interagem com o DNA (carga -) Nucleossomo

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64 Organização das histonas no nucleossomo

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66 0 gene geralmente é maior do que a sequência codificadora para a proteína 5 UTR 3 UTR Proteína UTR: Região não traduzida (Untranslated region)

67 Estrutura típica de um gene transcrito pela RNApol II Enhancer Promotor Gene

68 Genes eucarióticos são em geral interrompidos por introns (hnrna) Splicing: remoção dos introns

69 O que faz a diferença? D. melanogaster 13,338 genes Yeast 6,144 genes C. elegans 18,266 genes Arabdopsis genes Human genome 32,000 genes