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26/04/2015
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Organização do genoma e variação individual
José Francisco Diogo da Silva Junior – Mestrando CMANS/UECE
PLASTICIDADECELULAR
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PLASTICIDADECELULAR
PLASTICIDADECELULAR
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COMPOSIÇÃODODNA
ESTRUTURADODNA
Interação com proteínas Fatores de transcrição
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AMOLÉCULADEDNA
ÁCIDOSNUCLÉICOS
• Formado por nucleotídeos: uma base nitrogenada ligada a uma ribose ou desoxirribose e um ou mais grupos fosfato.
• Podem atuar como carreadores de energia, moléculas sinalizadoras e componentes de coenzimas
• Polímeros de nucleotídeos servem para armazenar (DNA) e transmitir informação (mRNA), como moléculas estruturais (rRNA) e como carreadores de aminoácidos (tRNA)
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ÁCIDOSNUCLÉICOS
POLÍMEROSDENUCLEOTIDEOS
• A polimerização de nucleotídeos permite a formação de moléculas biológicas importantes como o RNA e o DNA que são responsável pelo armazenamento e fluxo de informações genéticas nas células.
• Moléculas de DNA são formadas pelos desoxinucleotideos desoxitimidina (T), desoxicitidina (C), desoxiguanosina (G) e desoxiadenosina (A)
• Moléculas de RNA são formadas pelos inucleotideos uridina (U), citidina (C), guanosina (G) e adenosina (A)
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BASESNITROGENADAS
POLIMERIZAÇÃODEÁCIDOSNUCLÉICOS
• Polímeros de ácidos nucléicos são formados a partir da reação do grupo fosfato ligado ao carbono 5 da ribose com a hidroxila ligada ao carbono 3 da ribose de outro ácido nucléico.
• Ocorre a formação de uma ligação fosfodiester e outra reações podem ocorrer a partir das pontes livres do di‐nucleotídeo
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TAMANHODOSGENOMAS
• O tamanho dos genomas dos diversos organismos varia em diversas ordens de grandeza
• É possível notar que não há uma correlação direta entre tamanho do genoma e complexidade do organismo
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Espécie Número de cromossomos
Veado muntjac indiano
Gambá
Coala
Humano
Camundongo
Girafa
Búfalo
Cachorro
Rato viscacia vermelho
Ornitorrinco
102
78
60
54
46
40
30
22
16
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CROMOSSOMOS
• São constituídos de cromatina, uma combinação de DNA e moléculas de proteínas
• Não são visíveis na célula até que a divisão celular ocorra
• O DNA de uma célula é compactado em um sistema elaborado, de enovelamento e dobramento
• Histonas são proteínas utilizadas para compactar o DNA em eucarióticos
• Nucleossomos são o DNA enrolados em torno de molécula de histonas
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Cromossomos
LM
CROMOSSOMOS
Interfase Fase mitótica
Cromossomos homólogos (paterno e materno)
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CROMOSSOMOS
Citocinese(divisão do citoplasma)
Mitose(divisão do núcleo)
Fase mitótica (M):divisão celular(10% do tempo)
Interfase: metabolismo ecrescimento (90% do tempo)
Fase S (sintético)(síntese de DNA; duplicação do cromossomo)
G1 G2
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COMPACTAÇÃODOGENOMA
Em linha reta 2 metros
Equivalente a 40 km de linha em uma bola de
tênis
Cromossomos duplicados(cromátides irmãs) T
EM
Fibra de cromatina
Domínios em loop
TE
M
Centrômero
Nucleossomo
Histonas
Dupla hélice do DNA
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TE
M
Nucleossomo
Histonas
Dupla hélice do DNA
Cromossomos duplicados(cromátides irmãs)
TE
M
Fibra de cromatina
Domínios em loop
Centrômero
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COMPACTAÇÃODOGENOMA
COMPACTAÇÃODOGENOMA
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METILAÇÃO/ACETILAÇÃODEHISTONAS
COMPACTAÇÃODOGENOMA
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METILAÇÃO/ACETILAÇÃODEHISTONASMetil
Acetil
EUCROMATINA/HETEROCROMATINA
• Vai depender do tipo celular que genes estarão ativos ou inativos
Ativa Inativa
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CROMOSSOMOS
ORGANIZAÇÃODEGENES
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ORGANIZAÇÃODEGENES
• Total = 3,2 x 109 pb
• Aprox. 20.000 genes codificam proteínas
Capazes de interagir com nutrientes
REGIÕESDEUMGENE
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INTRON/EXON
• Recombinação de diferentes exons ou retenção de introns gera novas proteínas
COMOEPORQUÊOSGENESSÃOREGULADOS
• Cada célula somática em um organismo contém as mesmas instruções genéticas
• Todos nós compartilhamos o mesmo genoma
• Então, o que os torna diferentes?
• Na diferenciação celular, as células se especializam em:
• Estrutura
• Função
• Alguns genes são ligados e desligados no processo de regulação gênica
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PADRÕESDEEXPRESSÃOGÊNICAEMCÉLULASDIFERENCIADAS• Na expressão gênica
• Um gene é ligado e transcrito em RNA
• O fluxo de informação vai
• Genes para proteínas
• Genótipo para fenótipo
• A informação flui do DNA para o RNA para proteínas
• As grandes diferenças entre as células de um organismo deve resultar da expressão seletiva dos genes
REGULAÇÃOGÊNICANASCÉLULASEUCARIÓTICAS
• As células eucarióticas possuem mecanismos de regulação gênica mais complexas com vários pontos onde o processo pode ser regulado, como mostrado nessa analogia de um sistema de abastecimento de água com várias válvulas de controle ao longo do caminho
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DNA
Desempacotamentodo DNA
Cromossomo
Gene
Transcrição do gene
RNA transcript
Intron Exon
DNA
Desempacotamentodo DNA
Cromossomo
Gene
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Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear
Processamentodo RNA
mRNA no núcleoTailCap Núcleo
Transcrição do gene
RNA transcript
Intron Exon
DNA
Desempacotamentodo DNA
Cromossomo
Gene
mRNA no citoplasmaCitoplasma
Quebra domRNA
Processamentodo RNA
mRNA no núcleoTailCap Núcleo
Transcrição do gene
RNA transcript
Intron Exon
DNA
Desempacotamentodo DNA
Cromossomo
Gene
Citoplasma
Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear
mRNA no citoplasma
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Traduçãodo mRNA
Polipeptídeo
Quebra domRNA
Processamentodo RNA
mRNA no núcleoTailCap Núcleo
Transcrição do gene
RNA transcript
Intron Exon
DNA
Desempacotamentodo DNA
Cromossomo
Gene
Citoplasma
Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear
mRNA no citoplasma
Várias mudançasno polipeptídeo
Proetína ativa
Traduçãodo mRNA
Polipeptídeo
Quebra domRNA
Processamentodo RNA
mRNA no núcleoTailCap Núcleo
Transcrição do gene
RNA transcript
Intron Exon
DNA
Desempacotamentodo DNA
Cromossomo
Gene
Citoplasma
Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear
mRNA no citoplasma
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Quebra daproteína
Várias mudançasno polipeptídeo
Proetína ativa
Traduçãodo mRNA
Polipeptídeo
Quebra domRNA
Processamentodo RNA
mRNA no núcleoTailCap Núcleo
Transcrição do gene
RNA transcript
Intron Exon
DNA
Desempacotamentodo DNA
Cromossomo
Gene
Citoplasma
Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear
mRNA no citoplasma
Descompactação do DNA
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Transcrição
Descompactação do DNA
Transporte do RNA
Transcrição
Descompactação do DNA
Processamento do RNA
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Quebra da proteína
Ativação da proteína
Transporte do RNA
Tradução
Transcrição
Descompactação do DNA
Processamento do RNA
DogmaCentraldaBiologiaMolecular
O fluxo da informação é unidirecional
Refutação definitiva da herança dos caracteres
adquiridos
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•A origem do molde do DNA ou fita codificante é 3’ ‐ 5’
•Isso determina a orgem da fita do mRNA (5’ ‐ 3’) porque o molde do DNA é complementar à fita do mRNA