Genética e Evolução: Profa. Gilcele

Genética e Evolução: Profa. Gilcele

Genética É o estudo dos genes e de sua transmissão para as gerações futuras. É o estudo da hereditariedade, a transmissão de traços de genitores para filhos. É dividida em: - Genética Clássica Mendel (1856 1865) - Genética Moderna Watson e Crick (1953).

Cromossomo Molécula de DNA que apresenta vários genes. O número de cromossomos varia de espécie para espécie. Homem 46 cromossomos apresentado em pares (23) Cachorro 76 cromossomos Drosófila 8 cromossomos Arroz 24 cromossomos

Estrutura celular

Cromossomo - DNA CÉLULA NÚCLEO GENES CROMOSSOMOS PAREADOS Bases nitrogenadas DNA

Gene - Genética Clássica unidade fundamental da hereditariedade. - Genética Moderna pedaço de DNA que codifica uma proteína. Todo segmento de um cromossomo, capaz de determinar a produção de uma proteína e portanto, capaz de expressar uma característica morfológica ou funcional do indivíduo.

Fenótipo Definições: São as características manifestadas por um indivíduo. É a expressão de um determinado genótipo. Descrição de um carácter; São características morfológicas, fisiológicas ou comportamentais. É determinado pelo fenótipo, mas pode ser modificado pelo ambiente. Ex: homem calvo, mulher sobrepeso, homem magro.

Fenótipo F = G + A (Fenótipo é igual ao genótipo do indivíduo mais a ação do ambiente). Ex.: cor de pele, textura do cabelo, tipo sangüíneo, etc.

Genótipo Constituição gênica do indivíduo, isto é, são os genes que ele possui em suas células e que foram herdados dos seus pais, e que constituem o fenótipo. Representado por letras. Ex.: A, z, T, b...

Cromossomos Homólogos São cromossomos que apresentam genes para as mesmas características para as mesmas posições. Um homólogo veio do pai e outro da mãe.

Genes Alelos Genes presentes nos mesmos locais nos cromossomos homólogos. P P c C = Genes alelos. I A I B a a

ÁCIDOS NUCLEICOS Moléculas de informação genética -DNA Síntese de macromoléculas -RNA -mrna, trna rrna Componentes: base nitrogenada, pentose e ligação fosfodiester Pentose: desoxirribose -DNA e ribose -RNA Bases nitrogenadas: Purinas: adenina (A) e guanina (G) Pirimidinas: DNA -timina (T) e citosina (C) RNA -uracila (U) e citosina (C)

ÁCIDOS NUCLEICOS

DNA ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO DNA: armazenamento e transmissão de genes Cromossomos (núcleo), mitocôndria e cloroplastos Duas cadeias em hélice em direções opostas -antiparalelas = ambas em sentido 5 -> 3 Fita dupla - Bases complementares ligadas por pontes de hidrogênio A-T (2) e G-C (3) Bases hidrofóbicas -internas

Estrutura do DNA (ácido desoxirribonucleico)

1958 - A replicação do DNA é semiconservativa 17 Lewin, http://www.ergito.com

RNA Ácido Ribonucleico RNA: fita simples - estrutura por pareamento complementar RNA de transferência ou transportador-trna RNA mensageiro -mrna RNA ribossômico ou ribossomal -rrna

RNA

Genoma Humano Inicialmente, considerou-se que proteínas eram o material genético! Todos os genes levados por uma célula. O projeto de mapeamento do genoma humano, proposto por um grupo de cientistas dos USA, em 1988 começaram o mapeamento dos genes da célula humana. Encontraram 30 mil genes codificantes, capazes de exercer funções no nosso organismo. Encontraram então o MAPA DA VIDA HUMANA. Objetivo: novas estratégias para a prevenção e tratamento de doenças genéticas (terapia gênica).

Dogma da Vida Replicação Transcrição Reversa Replicação de RNA Proteína Transcrição Tradução - Processo para síntese de todos os RNAs da célula - Reflete o estado fisiológico da célula - O conjunto de genes expressos em uma dada situação é variável - Processo catalisado pelas RNAs polimerases

Replicação do DNA

Replicação semi-conservativa

Forquilha de replicação Filamento de replicação contínua Polaridade da síntese define fitas líder e retardada (descontínua)

Replicação das fitas Fita líder Primase age uma vez Fita retardada Primase age várias vezes 1967, Fragmentos de Okasaki Okazaki R, Okazaki T, Sakabe K, Sugimoto K. Mechanism of DNA replication possible discontinuity of DNA chain growth. Jpn J Med Sci Biol. 1967 Jun;20(3):255-60

DNA polimerase Enzimas que catalisa a reação de síntese do DNA Adiciona nucleotídeos tri-fosfato à extremidades 3 OH livre Alongamento da cadeia de DNA sempre é feito na direção 5 >3 Possui mecanismo de correção de erros (exonuclease 3 >5 )

Doenças causadas por problemas no mecanismos de replicação Xeroderma pigmentosum envelhecimento precoce aumento na incidência de câncer Falha no mecanismo de reparação do DNA causado pela luz UV

Transcrição e Processamento de RNA

Principais Tipos de RNA RNA mensageiro (mrna): contém a informação genética para a sequência de aminoácidos das proteínas RNA transportador (trna): identifica e transporta os aminoácidos até o ribossomo RNA ribossômico (rrna): constituinte dos ribossomos

Transcrição DNA fita codificadora DNA fita molde RNA transcrito

Terminação da transcrição dependente da proteína Rho Rho (46kDa, ativa como hexâmero) move-se ao longo do RNA acompanhando a RNA polimerase Com a pausa da RNA polimerase na sequência de terminação, Rho alcança a enzima Rho desenrola o híbrido RNA-DNA

Núcleo Etapas envolvidas na expressão de genes em eucariotos Transcrição Processamento Transporte Tradução Citoplasma

Tradução / Síntese de Proteínas

Código Genético Dicionário correspondência da seqüência de nucleotídeos levando à seqüência de aminoácidos; Códon 3 bases nucleotídicas no RNAm que codificam cada aminoácido ( palavra ); Códon: RNAm A, G, C e U; escrita da direção 5 para 3 ; 64 combinações diferentes de bases;

Código Genético 1 códon 3 nucleotídeos no RNAm 7 códons 21 nucleotídeos

Código Genético 61 dos 64 códons possíveis codificam os 20 aminoácidos padrão UAG / UGA / UAA Códons de terminação ou de parada ou sem sentido; não codificam AA.

Expressão Gênica Tradução (2/2) RNA Polimerase T G C A G C T C C G G A C T C C A T... DNA promotor Transcrição mrna A C G U C G A G G C C U G A G G U A... Ser Tradução His Ribossomo Cis Ser Gli Leu 38

Mutação

Mutações : São mudanças na sequência os nucleotídeos do material genético de um organismo. Mutações podem ser causadas por erros de copia do material durante a divisão celular, por exposição a radiação ultravioleta ou ionizante, mutagênicos químicos, ou vírus.

Tipos de Mutação Mutação Somática Ocorre em qualquer célula do corpo, exceto as germinativas Mutação germinativa: Em geral não afeta o indivíduo, e sim sua prole e possivelmente as próximas gerações

Tipos de Mutação Mutação de Ponto (substituição de 1 base no DNA) Podem alterar um aminoácido, se por acaso ocorrerem em uma seqüência codificadora de proteína.

Tipos de Mutação Inserções e deleções Alteram a matriz de leitura, podem alterar uma proteína inteira.

Sequencia original: AUG UAU ACG UCU CAA UGA UCCA Met Tyr Thr Ser Gln Stop Deleção de uma base: AUG UAU CGU CUC AAU GAU Met Tyr Arg Leu Asn Asp Deleção de três bases: AUG UAU UCU CAA UGA UCCA Met Tyr Ser Gln Stop

Sequencia original: A AUG UAU ACG UCU CAA UGA UCCA Met Tyr Thr Ser Gln Stop Inserção de uma base: AUG UAU ACG AUC UCA AUG AUC CA Met Tyr Thr Ile Ser Met Met

Mutações induzidas Substituição de uma base (análogos de base) Malpareamento específico (agentes alcilantes adicionam grupos alcila, provocando alteração das bases e conseqüente malpareamento. Utilizados em tratamentos do Câncer (quimioterapia)

Mutações Induzidas Agentes intercalantes Brometo de Etídeo laboratório de manipulação de DNA Modificam a estrutura da dupla hélice provocando inserções e deleções durante a replicação

Mutações Induzidas Radiação Formação de dímeros (em geral duas timinas) A maquinaria da replicação reconhece o dímero e coloca duas adeninas na fita complementar

Tipos de Mutação 1. Mutação silenciosa sem efeitos no fenótipo (código genético degenerado) UUU UUC Phe Phe Fenilalanina CGU CGC Arg Arg Arginina

Tipos de Mutação 2. Mutação de sentido trocado troca o aa a ser adicionado (missense) Substituição não sinônima ocorre a formação de um aa de outra natureza pode inviabilizar o indivíduo, fazer com que a função do gene fique prejudicada ou mudar a função do gene. Exemplos UAU - Tyr Tirosina UGU - Cys- Cisteina

Mutação sem sentido produz um códon de parada no meio da seqüência (nonsense)

Existem muitas ameaças à fidelidade de replicação do DNA Taxa de erro inerente à replicação Lesões espontâneas Mutágenos ambientais As células desenvolveram sistemas enzimáticos que reparam o DNA Defeitos nos mecanismos de reparo podem ser associados a diversas doenças.

Causas das Mutações Espontâneas Pareamentos errados durante a replicação Entre timina e guanina Entre citosina e adenina Escorregões no molde Problemas com regiões repetitivas.

Reparo A função de edição da DNA polimerase reconhece muitos dos pareamentos errados e os retira, reduzindo muito o número de mutações observado.

Obrigada!