Organização Gênica de Procariotos e Eucariotos

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ESTUDO DIRIGIDO - BioMol 
 
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*Genomas procarióticos e eucarióticos: 
Tamanho, forma, número e organização em replicons de cromossomos procarióticos, 
densidade gênica. 
 
DEFINIÇÃO DE GENE 
• Um gene é uma unidade da informação genética que controla a síntese de 
polipeptídios ou uma molécula de RNA estrutural 
• Gene inclui as regiões 5´e 3´não codificantes que estão envolvidas na regulação da 
transcrição e tradução e todos os introns dentro do gene 
 
• Nos eucariotos a transcrição ocorre no núcleo, enquanto a tradução ocorre no citoplasma. 
• Já nos procariotos tal separação celular não existe, sendo os dois processos acoplados no 
espaço e no tempo. 
 
 
 
GENE TÍPICO DE PROCARIOTOS 
 
TAMANHO DO GENE 
• O tamanho de um gene está vinculado ao número e a extensão das sequências 
nucleotídicas que compõem as suas regiões reguladoras e à extensão da sua região 
codificadora. 
• Genes procarióticos: não possuem regiões reguladoras muito extensas, não 
possuem íntrons. 
• Sequências reguladoras: menos de 20 pb, posicionadas próximas das codificadoras, 
fração de 5 a 10% da extensão total do gene. 
 
ORGANIZAÇÃO DOS CROMOSSOMOS 
• Replicon (unidade de replicação) 
• Segmentos cromossômicos que replicam a partir de uma origem de replicação; 
• Em bactérias pode ser confundido com cromossomo, pois cada cromossomo possui 
apenas uma origem. 
• Veja as representações abaixo: 
 
DENSIDADE GÊNICA 
• Fatores como o tamanho relativamente reduzido dos genomas, extensão das regiões 
codificadoras e reguladoras dos genes e o número de genes por genoma determinam 
que os genomas procarióticos apresentam elevada densidade gênica. 
• Possuem regiões intergênicas bastante curtas, variando de nenhum par de base até 
1.000pb 
• Organização gênica que permite que uma mesma sequência codifique duas proteínas 
Diferentes. Códon de iniciação alternativo Alteração do quadro de leitura 
• Fenômeno frequente em vírus, bactérias e organelas celulares (mitocôndrias). 
 
ÓPERONS 
É uma unidade funcional do genoma, na qual as duas ou mais regiões codificadoras 
de um produto gênico (de RNA ou proteico) ocupam posições adjacentes, estão coorientadas 
e tem a sua transcrição controlada por um mesmo conjunto de sequências reguladoras. Um 
CÍSTRON equivale a um gene. A cotranscrição de mais de uma região codificadora, a partir 
de um mesmo conjunto da maquinaria reguladora, representa uma otimização da maquinaria 
reguladora da célula . A organização em óperons proporciona uma economia de espaço no 
DNA, o que é importante para pequenas células procariotas. Entre cada cístron existem as 
REGIÕES INTERCISTRÔNICAS. 
 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA DE EUCARIOTOS 
• Genes procarióticos e eucarióticos compartilham a mesma estrutura básica, sendo 
formados por uma região codificadora e pelas reguladoras associadas. 
• Sequências reguladoras e codificadoras de genes eucariotos possuem estrutura mais 
complexas que as de genes procarióticos. 
TAMANHO DOS GENES DE EUCARIOTO 
• Geralmente são consideradas apenas regiões transcritas (éxons e íntrons) de cada 
gene. Pois delimitar as regiões regulatórias não é simples, frequentemente estão 
muito distantes do gene. 
• Sendo a maioria dos genes eucarióticos interrompidos, é necessário avaliar o número 
e tamanho dos íntrons e éxons componentes dos genes. 
• • Em relação aos íntrons há uma tendência geral do aumento no número de íntrons 
por gene e no tamanho dos íntrons individuais, à medida que se avança na escala 
evolutiva. 
GENOMAS NUCLEARES EUCARIÓTICOS 
• O DNA nuclear está organizado em cromossomos, cada um deles composto por uma 
única molécula de DNA linear; 
• A maioria dos organismos eucarióticos é diplóide (dois conjuntos completos de 
cromossomos por célula somática); • O número e tamanho dos cromossomos é 
variável dependendo da espécie. 
• Cada cromossomo está organizado em múltiplos replicons (5 – 15Kb). 
• Em eucariotos os genes podem ocupar uma fração variável do genoma, dependendo 
da espécie. 
DENSIDADE GÊNICA 
• Genomas muito grandes; 
• Variação de tamanho nos genes; 
• Variação de estrutura dos genes; 
• Distribuição não uniforme dos genes no cromossomo; 
• Predominância de genes interrompidos; 
• Pequeno tamanho dos éxons e grande de íntrons; 
Densidade = distância media entre genes individuais ao longo do genoma (Kb). 
A densidade gênica diminui em proporções ainda maiores quando são analisados organismos 
com genomas progressivamente maiores. 
 
SEQUÊNCIA INTERGÊNICA 
Em relação à origem, acredita-se que as sequências repetidas simples podem ter tido suas 
primeiras cópias originadas a partir de eventos de transposição, que duplicam os sítios-alvo 
de inserção de elementos móveis. 
A expansão das sequências repetidas simples sugere pressões seletivas favoráveis à 
manutenção dessas repetições. Sequências com papeis importantes na estruturação e no 
funcionamento do cromossomo. 
São sequências de DNA que possuem a propriedade de transposição, ou seja, capazes de 
se mover de um ponto ao outro de um cromossomo, mudar de cromossomo e às vezes 
“saltar” de uma espécie para outra, o que implica aumento do seu número de cópias no 
genoma. 
• Transposons de DNA 
• Retrotransposons 
TRANSPOSONS 
• sequencias de DNA inseridas em novos sítios genômicos (catalisadas a partir de 
enzimas 
• específicas). 
• envolvem processos de recombinação e replicação gerando 2 novas cópias do 
elemento genético transponível original. 
• Conferem significativa plasticidade genética nos genomas que as possuem. 
São mobilizados por meio de intermediários de DNA – transposons DNA 
• Representam uma fração menor dos elementos transponíveis eucarióticos, oposto ao 
observado nos procariotos. 
• No homem constitui 3% do genoma = 3 vezes o total de éxons. 
• A maior parte dos transposons de mamíferos acumulou muitas mutações ao longo da 
evolução, de modo que a maioria não é ativo (funcional). 
São mobilizados por meio de intermediários de DNA – Retrotransposons DNA 
• São mobilizados por um mecanismo que envolve a transcrição reversa de um 
intermediário de RNA. 
• Constituem a maioria dos elementos móveis encontrados em genomas eucariotos. 
• Homem = 56% das sequências intergênicas e 42% do genoma total.