Sumário. Parte I: O DNA Contém A Informação Biológica

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1 -1- Sumário Parte I: O DNA Contém A Informação Biológica O Conceito de Gene A evolução do conceito de informação hereditária. O objectivo da Genética Molecular. O conceito de gene. Genótipo e fenótipo. Genes constitutivos e genes indutíveis e pseudogenes. Bibliografia Brown TA (1998) Genetics. A Molecular Approach 3 rd ed. Chapman & Hall, London. Cap.1. Lewin B (2000) Genes VII Oxford University Press, Oxford. Cap.1.

2 Genética Bioquímica -2- O Princípio Transformante é o DNA Genética Molecular Informação Genética Serve de base Processos Bioquímicos Vida 1. Metabolismo 2. Crescimento 3. Reprodução 4. Mutação 5. Resposta 6. Evolução Gene Unidade de informação biológica (bit da Biologia) Objectivo da Genética Compreender: Como a informação é armazenada nos genes Aspectos Estruturais e Como essa informação é usada pela célula Aspectos Funcionais

3 A Evolução do Conceito da Informação Hereditária -3- A ideia do homúnculo Os traços hereditários são definidos pela sua capacidade de passar duma geração para a outra duma forma previsível

4 DNA - Cronologia -4- Mendel (1865) os factores hereditários são transmitidos inalterados de geração em geração. Experiências com ervilheirasde-cheiro. DeVries, Correns, Tschermak (1900) confirmam independentemente as experiências de Mendel, sem conhecimento prévio destas. Sutton (1903) Bateson (1905) Johansen (1909) Morgan (1910) propõe que os factores hereditários se localizam nos cromossomas. propõe o termo Genética para descrever o estudo da hereditariedade. propõe que os os factores hereditários de Mendel sejam designados genes. inicia os seus trabalhos com a mosca da fruta Drosophila melanogaster. Conclui que um gene está sempre num determinado local dum dado cromossoma e introduz assim, o conceito de mapeamento genético os cromossomas são constituídos por DNA e proteínas. Griffith (1928) propõe o conceito de princípio transformante, em experiências com Streptococcus pneumoniae (S e R). Caspersson e Schultz (1938) supunham que os genes (a informação hereditária) estava contida nas proteínas dos cromossomas. Avery (1944) o princípio transformante é o ácido desoxirribonucleico ou DNA. Visão unificadora para a base da hereditariedade em bactérias e organismos superiores: O DNA É O MATERIAL GENÉTICO Beadle e Ephrussi (1945) propõem que cada gene controla a actividade dum único enzima. Chargaff (1949) em todos os organismos, é mantida a igualdade: A/T = G/C, o que implica: (A+G) = (T+C), ou seja: [A]=[T] e [G]=[C]. Hershey e Chase (1952) confirmam que o DNA é o material genético, convencendo finalmente a comunidade científica. Watson e Crick (1953) propõem a estrutura do DNA em dupla hélice e um mecanismo para a sua replicação.

5 Gene O gene é a unidade da informação biológica/hereditariedade. -5- Ou seja, a sequência de ácido nucleico que transporta a informação para uma dada proteína ou molécula de RNA com actividade funcional Sequência de DNA (Informação Biológica) Expressão Génica Molécula de RNA Desempenha ela própria uma função celular (ribozima) Dirige a síntese duma proteína (enzima) com função celular Genótipo Fenótipo Constituição Genética Subjacente (O que se infere) Aparência do Organismo (O que se vê)

6 -6- Conceito Actual dum Gene Eucariótico

7 Definições de Genes Quanto à Actividade -7- Genes Constitutivos (ou de Housekeeping) São aqueles que se encontram sempre em actividade, devido aos seus produtos (proteínas) serem permanentemente necessários às células. Gene RNA Sempre Genes Indutíveis São genes que permanecem silenciados até a célula ser exposta a determinado estímulo que induz a sua expressão. Gene Indutor Gene RNA Quase sempre Às vezes RNA Pseudogenes São genes homólogos a outros, mas que não são expressos (i.e., não funcionam). Gene Nunca RNA

8 -8- Organização Genómica Genes Descontínuos (Split genes) A informação biológica contida em alguns genes (de Eucariotas) é descontínua, encontrando-se separada por sequências intervenientes, (IVS) ou intrões de DNA. [1977] Exão 1 IVS1 IVS2 Exão 2 Exão 3 DNA Exão 1 Exão 2 Exão 3 RNA Vírus Genes sobrepostos Homem Genes são apenas 2-3% do DNA Diferentes Organismos Diferentes empacotamentos de genes

9 Organização Genómica -9- Um cluster de genes Os clusters são frequentemente constituídos por genes afins. Exemplos: Operão (Procariotas) Famílias Multigénicas (Eucariotas) Operão É um cluster de genes codificantes para uma série de proteínas (enzimas) que pertencem à mesma via metabólica. DNA P Operão (Procariotas) mrna Proteínas Famílias Multigénicas São clusters de genes relacionados entre si, sendo as respectivas sequências semelhantes ou iguais. Família Multigénica (Eucariotas) DNA P P P mrnas Proteínas

10 -10- Organização Genómica em Diferentes Espécies Griffiths et al (2000) 7/e

11 Genes Descontínuos -11- Gene da albumina do ovo (galinha) Lewin (1990) Genes IV Intrões (ausentes no mrna maduro) Lewin (1990) Genes IV