Dna E Cromossomos

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DNA e Cromossomos Prof. João Luiz O material genético deve ser capaz de armazenar a informação genética de um organismo O material genético deve ser suscetível a mutações ou trocas permanentes na sua informação O material genético deve ser replicado precisamente no ciclo de divisão celular O material genético deve ser expresso com um fenótipo A ESTRUTURA E A FUNÇÃO DO DNA Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular O DNA codifica a informação na ordem ou sequência de nucleotídeos ao longo de cada fita. A ESTRUTURA E A FUNÇÃO DO DNA Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Os indivíduos diferem uns dos outros pela sequência de nucleotídicas e consequentemente, mensagens biológicas. A ESTRUTURA E A FUNÇÃO DO DNA Os genes estão contidos no DNA e contêm as instruções para a produção de proteínas Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular A série completa de informações no DNA de um organismo é denominada GENOMA A ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS EUCARIÓTICOS Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Enormes moléculas de DNA de fita dupla são empacotadas nos CROMOSSOMOS O DNA é compactado de uma forma ordenada e pode se tornar acessível a enzimas e outras proteínas para sua replicação, reparo e expressão de seus genes. Cada Cromossomo constitui de uma única e enorme molécula de DNA linear associada a proteínas que o compactam e dobram. O complexo DNA e Proteína é chamada de CROMATINA. Cada célula humana contém duas cópias de cada cromossomo Cada Cromossomo pode ser "pintado" com diferentes cores usando moléculas de DNA ligadas a corantes fluorescentes distintos. Os cromossomos materno e paterno de um par são chamados de HOMÓLOGOS A ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS EUCARIÓTICOS Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Corantes distinguem principalmente DNA rico em pares A-T e DNA rico em G-C Uma série completa de 46 cromossomos é chamada de CARIÓTIPO. Região rica em A-T Genes do RNA ribossomais Alterações no padrão de bandeamento pode indicar defeitos hereditários e alguns tipos de câncer. A ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS EUCARIÓTICOS Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular A função mais importante dos cromossomos é portar os genes. Um GENE é normalmente um segmento de DNA que contém informação para produzir uma proteína. Existe uma correlação entre o número de genes e a complexidade do organismo. Além dos genes, uma grande quantidade de DNA intercalado que parece não portar nenhuma função, o DNA "Lixo". O genoma humano é 200 vezes maior do que o da levedura S.cerevisiae, mas 30 vezes menor do que algumas plantas e pelo menos 60 vezes menor do que algumas amebas. A complementaridade das bases permite que ela sejam compactadas e bem encaixadas na dupla-hélice que são antiparalelas. O esqueleto açucar-fosfato antiparalelos torcem ao redor um do outro para formar uma dupla-hélice contendo 10 bases por volta. A ESTRUTURA E A FUNÇÃO DO DNA Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular A ESTRUTURA E A FUNÇÃO DO DNA Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Cada nucleotídeo possui uma protuberância ( fosfato ) e uma depressão. Cada cadeia completa é formada pelo encaixe de protuberâncias e depressões. Cada extremidade da cadeia possui uma depressão ( hidroxila 3'), e a outra, a protuberância ( fosfato 5') As duas cadeias polinucleotídicas da dupla-hélice de DNA são unidas por pontes de hidrogênio entre as bases. Todas as bases estão no interior da hélice e os açucares no exterior. ORIGEM DO DNA QUANTIDADE DE BASE (PORCENTAGEM DO DNA TOTAL) HUMANO ( Homo sapiens) MILHO ( Zea mays) MOSCA DA FRUTA (Drosofila melanogaster) BACTÉRIA ( E. coli ) 31,0 31,5 19,1 18,4 25,6 25,3 24,5 24,6 27,3 27,6 22,5 22,5 26,1 23,9 24,9 25,1 PORCENTAGEM DE BASES EM ALGUMAS ESPÉCIES BEM-ESTUDADOS A quantidade de adenina é igual a quantidade de timina e a quantidade de guanina é igual a de citosina DNA e Cromossomos - Regra de Chargaff's DNA e CROMOSSOMOS - Experimento de Griffits Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Pode um extrato de células de bactérias mortas geneticamente transformar célula de bactérias vivas? CONCLUSÃO: Um componente químico de uma célula é capaz de transformar geneticamente outra célula. Na década de 20 acreditava-se que os genes estavam nos cromossomos e que os mesmos eram formados por DNA e proteínas. DNA e CROMOSSOMOS - Experimento de Avery, Macleod e McCarty Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular DNA e CROMOSSOMOS - Experimento de Hersey e Chase Questão: Qual o componente de um bacteriófago – DNA ou proteína – é o material hereditário que entra na célula da bactéria para direcionar a montagem de novas partículas virais? Conclusão: O DNA, não a proteína, entra na célula das bactérias e direciona a replicação e a montagem de novas partículas virais. PERGUNTAS: Como o DNA se duplica entre as divisões nucleares? Como ele causa a síntese proteica? Cristalografia de Raio X Rosalind Franklin e Maurice Wilkins através da Cristalografia de Raio X revelou a natureza helicoidal da molécula de DNA. DNA e CROMOSSOMOS - Cristolagrafia de Raio X Watson e Crick – O DNA é uma Dulpa-Hélice A vida depende da capacidade das células em armazenar, recuperar e traduzir as instruções genéticas necessárias para produzir e manter o organismo vivo. Que tipo de molécula possui a capacidade de replicar ilimitadamente? Ser capaz de dirigir o desenvolvimento do organismo e a vida diária de um célula? Que tipo de instrução estão contidas na informação genética? Como essas instruções estão fisicamente organizadas num espaço tão pequeno de uma célula? Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular DNA e CROMOSSOMOS A ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS EUCARIÓTICOS O número de cromossomos variam de acordo com a espécie. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular A espécie humana possui 46 cromossomos. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular CICLO CELULAR Um tipo de sequência atua como origem de replicação. Um tipo de sequência atua formando os telômeros. Na fase M, o DNA se torce, adquirindo uma estrutura mais compacta. O Centrômero permite que uma cópia de cada cromossomo duplicado seja dividida para célula-filha. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Regulação da estrutura dos cromossomos Outra estratégia para a mudança na estrutura da cromatina reside na modificação química reversível das histonas Diferentes padrões de modificações das caudas das histonas atraem diferentes proteínas. Um padrão pode indicar que a cromatina foi replicada, e outro pode indicar que os genes devem ser expressos. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Regiões que contém genes que são expressos estão, em geral, na forma mais distendida ou relaxada, e outras que contém genes quiescentes estão mais compactadas. A forma mais altamente condensada da cromatina é chamada de heterocromatina, sua formação é induzida por um determinado grupo de modificações na cauda das histonas. A maior parte do DNA que está permanentemente compactada em heterocromatina em uma célula não contém genes. Genes que acidentalmente se tornam compactados em heterocromatina em geral não podem ser expressos. Regulação da estrutura dos cromossomos Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Regulação da estrutura dos cromossomos O exemplo mais marcante do uso da heterocromatina para manter os genes inibidos ou silenciados é encontrados no cromossomo X. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Regulação da estrutura dos cromossomos A cromatina que se encontra num estado mais relaxado do que a heterocromatina é chamada de EUCROMATINA. Sabe-se agora que tanto a eucromatina quanto a heterocromatina são compostas de uma mistura de diferentes estruturas de cromatina, cada uma delas estabelecidas e mantidas por um grupo distinto de modificações nas caudas das histonas que atraem diferentes grupos de proteínas não histonas. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Regulação da estrutura dos cromossomos A estrutura da cromatina pode ser transmitida de uma célula para sua descendente, produzindo uma forma de herança epigenética, que auxilia a célula a lembrar o estado de expressão gênica de sua célula parental. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular Regulação da estrutura dos cromossomos Os complexos de remodelamento da cromatina descondensam o DNA tornado-o mais acessível a outras proteínas. A célula pode alterar a estrutura de sua cromatina para expor determinadas regiões do DNA e permitir acesso a proteínas específicas. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular CICLO CELULAR A replicação e a segregação dos cromossomos ocorrem de maneira ordenada durante o ciclo celular das células em proliferação. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular NÚCLEO INTERFÁSICO- Cromossomos Os nucleossomos se agrupam , com auxílio de moléculas H1, para formar fibras de 30 nm. Essa fibra é, geralmente, mais dobrada e torcida, compactando ainda mais a cromatina. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular NÚCLEO INTERFÁSICO Cada cromossomo interfásico ocupa um determinado lugar no núcleo afim de que não se enrosquem entre si. Regiões específicas do cromossomo se ligam a regiões do envelope nuclear ou da lâmina nuclear. O núcleo é circundado por um envelope nuclear formado por duas membranas, possui numerosos poros e é sustentado pela lâmina nuclear. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular NÚCLEO INTERFÁSICO O nucléolo é uma região onde partes de diferentes cromossomos portando genes para o RNA ribossomal se agrupam. RNA ribossomais se agrupam com proteínas e formam os ribossomos. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular NÚCLEO INTERFÁSICO Proteínas torcem e dobram o cromossomo comprimindo-o cerca de 500 vezes. A compactação do cromossomo é flexível o suficiente para permitir o acesso ao DNA, para a replicação, reparo e expressão gênica. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, raff, Roberts, Walter – fundamentos da Biologia Celular NÚCLEO INTERFÁSICO Os nucleossomos são o 1º nível de compactação dos cromossomos e as unidades básicas da estrutura do cromossomo eucariótico As proteínas que se ligam ao DNA para formar os cromossomos são chamadas de Histonas e proteínas não-histonas. As proteínas com o DNA nuclear é denominado Cromatina. Os nucleossomos são formados por uma partícula do cerne mais o DNA de ligação. NÚCLEO INTERFÁSICO- Cromossomos Uma partícula do cerne do nucleossomo consiste em 08 proteínas histonas – duas de cada histona H2A, H2B, H3 e H4. A formação do nucleossomo é o primeiro nível de compactação do DNA. As histonas do cerne estão entre as proteínas mais conservadas do eucariotos. Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 30/09/2015 nº 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível Clique para editar o texto mestre 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível Clique para editar o texto mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o estilo do subtítulo mestre 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível 30/09/2015 nº Clique para editar o título mestre Clique para editar o texto mestre 30/09/2015 nº 8 Figures\Chapter11\High-Res\life7e-fig-11-05-0.jpg 6 Figures\Chapter11\High-Res\life7e-fig-11-04-0.jpg 30/09/2015 Clique para editar o texto mestre Segundo nível Terceiro nível Quarto nível Quinto nível nº