Regulação do Material Genético
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Organização e regulação do material genético
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Onde se encontra localizado omaterial genético?
Nos Procariontes
A E. Coli contém cerca de 4x 10 6 pares de bases que se encontram localizados num único cromossoma circular, que se encontra no citoplasma.
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Onde se encontra localizado omaterial genético?
Nos Eucariontes
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Onde se encontra localizado omaterial genético?
Nos Eucariontes, as moléculas de DNA organizam-seem diversas moléculas separadas, formando cromossomas lineares, constituindo o cariótipo.
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DNA extra nuclear
• DNA mitocondral Os genes codificam essencialmente para proteínas
associadas à obtenção de energia pela respiração
• DNA cloroplastidial Os genes codificam essencialmente para proteínas
associadas ao metabolismo fotossintético
As mitocôndrias e os cloroplastos possuem diversos cromossomas circulares de reduzidas dimensões.
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DNA extra nuclearAs mitocôndrias das células humanas possuem várias cópias de uma molécula de DNA com cerca de 37 genes
O modo de transmissão desse genes é diferente do observado no material genético nuclear.
O material genético contido nas mitocôndrias é transmitido à descendência apenas pelas mães.
Não segue as leis de Mendel
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DNA extra nuclearA análise dos genes contidos no DNA mitocondrial e também no cromossoma Y, permite estudar linhagens maternas e paternas.
Assim é possível seguir as pisadas da espécie humana ao longo do seu processo evolutivo
Como aqui chegámos?
De onde viemos?
A National Geographic Society lançou um programa global de rastreio genético da humanidade, com o objectivo de compreender de onde veio e por onde passou a nossa espécie.
Pensa-se que dentro de 5 anos se saberão os resultados.
http://www.nationalgeographic.com/genographic
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GenomaÉ todo o conjunto do material genético que se encontra no interior de uma célula.
Dimensões do genoma de alguns organismos
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Se todo o DNA humano fosse alinhado,prefazia 600 vezes o trajecto entre a terra e o sol
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Organismos cujos genomas já foram sequenciados
Drosophila melanogaster Saccharomyces cerevisae
Arabidopsis thaliana
E. coli
C. elegans
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Projecto Genoma Humano (PGH)
O Genoma humano é parecido com o do chimpazé em 98%.
Entre duas pessoas o DNA difere em apenas 0,2%.
Estima-se que pelo menos 223 dos nossos genes possam advir de bactérias.
Mais de 95% do DNA não tem função conhecida.É classificado como “lixo”.
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Todas as células humanas contêm um genoma completo,com excepção dos glóbulos vermelhos e dos gâmetas.
• As espécies apresentam
um número variado de
cromossomas.
• O DNA do genoma humano
está organizado em
23 pares de cromossomas.
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Os cromossomas contêm diferentes tipos de DNA
Localização de diversos genes funcionais no cromossoma X
• DNA codificante (genes funcionais) Pode ocorrer uma ou mais cópias
• DNA repetitivo pode compor sequências com ou sem sentido, caso dos telómeros e centrómeros
• DNA espaçador DNA “lixo” - todas as unidades que
ainda não foram identificadas e sem
função aparente.
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Os genes são muito importantes
Mas são as proteínas que desempenham as mais importantes funções vitais da célula
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Regulação génicaComo é que a partir de uma única célula - o zigoto se formam organismos multicelulares com células muito diferentes organizadas em tecidos?
parte de uma célula nervosa
3 células
musculares
Células do sangue espermatozóides
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Regulação génica
No interior da célula existe informação genética suficiente para todas as reacções metabólicas, crescimento e reprodução.
Se não houvesse regulação dos genes, a célula produziria constantemente proteínas em elevadas quantidades.
Nem todas as proteínas são necessárias em determinadas circunstâncias e nas mesmasquantidades.
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Regulação génica
Nas célulaseucariotas,a regulação da expressãogénica ocorre a diferentes níveis nas células.
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Regulação génica
A cromatina e a regulação da expressão dos genes
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Regulação génica
A grande maioria dos mecanismos de regulação ocorre ao nível da transcrição
A região do DNA à qual se liga uma RNA polimerase para iniciar a transcrição tem o nome de promotor.
Em procariontes, proteínas bloqueiam ou permitem o acesso da RNA polimerase ao promotor, tendo uma acção:
– Repressora - bloqueia o promotor– Indutora - torna o promotor mais acessível
Assim, regulam a produção de RNA mensageiro de acordo com as necessidades
A maioria dos genes não é expressa, excepto quando é necessária.
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Regulação génica nos Procariontes
2 investigadores franceses François Jacob e Jacques Monod, trabalharam com a bactéria Escherichia coli (E. Coli)e estudaram:
os genes envolvidos no metabolismo da lactose Operão lac
e os genes envolvidos na síntese do triptofano Operão trp.
Receberam o prémio Nobel em 1965.
J. Monod F. Jacob
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Regulação génica nos Procariontes
Se por exemplo bebermos um copo de leite, vai haver um súbito aumento de lactose.
Em resposta a E. coli vai expressar 3 genes que codificam enzimas para absorver e digerir este açúcar.
Quando desaparecer a lactose a bactéria deixa de produzir estas enzimas.
Esta bactéria é capaz de adaptar a sua expressão dos genes às mudanças do meio.
A Escherichia coli (E. coli ) bactéria que vive no intestino de muitos animais incluindo o humano.Possui 4288 genes que codificam para proteínas.
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Operão lacOperão É um segmento de DNA que contém um grupo de genes que são transcritos como uma unidade.É constituído por:
Gene promotor - É onde se liga a enzima RNA- polimerase para iniciar a transcrição dos genes
Gene operator É onde se liga o repressor. Funciona como um interruptor, para os genes estruturais liga e desliga
3 Genes estruturais – codificam a produção das 3 enzimas necessárias aometabolismo da lactose
Gene regulador – produz uma proteína – o repressor
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Operão lac
O operão lac desligado (em“off”)
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Operão lac (lactose)
O operão lac ligado (em “on”)
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Operão lac (lactose)
Na presença de lactose, o operão funciona, produzindo-se enzimas que vão degradar este açúcar.
mecanismo de tipo indutivo.
A lactose liga-se ao repressor,inactivando-o
Operão trp (triptofano)
mecanismo de tipo repressivo.
Na presença de triptofano, o operão não funciona, não se produzindo enzimas necessárias à síntese deste aminoácido.
O triptofano liga-se ao repressor,activando-o
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Operão trp (Triptofano)