Genes e Cromossomos

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Genes e Cromossomos
As moléculas de DNA são empacotadas em estruturas chamadas de cromossomos. A maioria das bactérias e vírus possuem um único cromossomo; os eucariotos possuem muitos cromossomos.
Um único cromossomo tem milhares de genes, a soma de todos os genes e DNAs intergênicos em todos os diferentes cromossomos da célula é chamado de genoma celular.
	Os 23 cromossomos do genoma humano de 3 bilhões de pares de bases possui um comprimento de contorno de 1 m. a maioria dos eucariotos condensa e compacta seu genoma em vários cromossomos.
	O genoma procariótico é normalmente composto por uma única molécula circular de DNA.
Cada cromossomo é um complexo de uma única molécula linear de DNA e proteína, um material conhecido como cromatina.
O DNA nos cromossomos eucarióticos, portanto estão fortemente ligados a um grupo de pequenas proteínas básicas chamadas histonas. De fato as histonas constituem a metade da massa da cromatina, os cincos principais classes de histonas são: H1, H2A, H2B, H3 e H4 – possuem uma grande porção de resíduos com carga positiva (Arg e Lys). Essas proteínas podem, portanto ligar-se aos grupos fosfatos negativamente carregados do DNA por meio de interações eletrostáticas. A outra metade da massa da cromatina é de DNA.
Organização gênica de procariotos.
Um gene de eucarioto ou de procarioto pode ser definido como toda a seqüência nucleotídica necessária e suficiente para a síntese de um peptídeo ou de uma molécula de RNA estável. 
Seqüências reguladoras – são as seqüências nucleotídicas que determina e controla a transcrição.
Os genes que codificam rRNAs (RNA ribossomal), tRNAs (RNA transportador) ou outras classes de RNAs menores são transcritos e não são traduzidos. 
A tradução só ocorre a partir de um mRNA (RNA mensageiro) sintetizado a partir de genes que codificam por exemplo, uma proteína.
A expressão de um gene é o processo que inclui a sua transcrição (síntese de um RNA funcional a partir da seqüência de nucleotídeo do DNA). E a eventual tradução do RNA correspondente numa seqüência de aminoácido.
O DNA é uma molécula fita dupla que armazena as informações relativas ao desenvolvimento e divisão das células. A informação genética contida na molécula de DNA na célula de um ser vivo compreende o seu genoma. Um gene é uma pequena parte codificante do genoma, responsável pela determinação dos traços hereditários dos organismos vivos. 
Em sua estrutura os genes possuem uma região chamada de promotor, responsável por sua ativação (expressão). O gene possui além do promotor em sua estrutura, uma região codificadora e uma região terminadora.
 Um promotor é um segmento de DNA (sítio no DNA) onde se liga a RNA-polimerase, a enzima responsável pela transcrição do gene.
Região codificadora – constituída pela seqüência de nucleotídeo que codifica a seqüência de aminoácido de cada cadeia polipeptídica ou um RNA estável (ex: rRNA ou um tRNA), ou seja, é o segmento de DNA usado para sintetizar uma proteína ou um RNA estável.
Terminador – é a seqüência de nucleotídeos que sinaliza o final da síntese da molécula de mRNA.
Os genes procariotos também possuem um promotor e uma região regulatória chamada operador, que são sítios de ligação de proteínas repressoras da transcrição. Os operadores localizam-se em posições vizinhas aos promotores (anteriores ou posteriores) à do promotor, podendo às vezes haver sobreposição desses elementos. 
A grande maioria dos genes procariotos está organizada na forma de operons.
Operons – refere-se a dois ou mais genes adjacentes que estão sob o controle de um mesmo promotor, ou seja, são dois ou mais genes que ocupam posições vizinhas que codificam proteínas com funções relacionadas (ex: proteínas que participam de uma mesma via metabólica). 
Os genes das bactérias, com exceção das arquebactérias, não possuem íntrons.
Os diferentes genes presentes num operon são co-transcritos num único RNA, chamado de RNA policistrônico.
 O número de genes presentes varia de operons para operons, assim é variável de o número de nucleotídeo que separa uma região codificadora para outra. O tamanho destas regiões intercistrônicas varia entre 1 e 40 pb (pares de bases).
O genoma de uma bactéria típica consiste em um único cromossomo formado de uma molécula de DNA dupla fita circular e covalentemente fechada. O tamanho do genoma é menor do que de qualquer organismo eucariótico.
Elementos genéticos móveis
Os procariotos (principalmente uma grande maioria de bactérias) também podem possuir unidades gênicas acessórias, que são denominados de elementos móveis.
São eles:
Vírus que infectam as bactérias (bacteriófagos)
Plasmídeos – pequenos elementos extracromossomais 
Elementos transponíveis – seqüências de DNA que codificam enzimas capazes de catalisar a replicação e a transferência desses elementos para outro sítio do genoma
Plasmídeos:
São pequenos elementos genéticos extracromossomais com capacidade de replicação autônoma, que não possuem uma forma extracelular. A grande maioria dos plasmídeos é formada por moléculas de DNA de fita dupla circular, embora existam poucos plasmídeos de DNA fita dupla linear.
capacidade de auto-replicação– possui ponto de origem (oriC)
O tamanho do plasmídeo pode variar de 1 a 1.000 Kb
A seqüência de nucleotídeos tem pouca ou nenhuma homologia com o cromossomo da célula hospedeira.
O plasmídeo pode ser de cópia única ou multicópia
Classificação dos plasmídeos:
plasmídeos naturais 
plasmídeos artificiais – construídos pela alteração genética dos plasmídeos naturais ou artificiais pré-existentes – serve como ferramenta para as técnicas de Biologia Molecular.
Plasmídeos transmissíveis - capazes de se manter em vários grupos de bactérias.
Podendo ser: - de repertório de hospedeiro restrito
 - de repertório de hospedeiro amplo.
Funções codificadas dos plasmídeos:
Muitos plasmídeos além de possuírem todas as seqüências necessárias para a autoduplicação (replicação), contêm uma considerável quantidade de informação genética adicional.
Ex: as bactérias Shigella (que causa disenteria no homem) só são patogênicas quando portadoras de um plasmídeo que contém uma série de genes de virulência (esses genes codificam proteínas responsáveis pela adesão da bactéria na mucosa intestinal e invasão do epitélio).
Ex: plasmídeos R ou fatores R (R= resistênicia) – que confere resistênica a antibióticos e outros agentes antibacterianos – como veremos adiante em conjução bacteriana, muitas bactérias portadoras do plasmídeo R podem transferi-los para outra bactéria antes sensível, por contato célula-célula. Os genes de resistência codificam enzimas que inativa (por modificação química) ou degradam classes específicas de antibióticos ou que alteram a permeabilidade da célula a essas drogas
Alguns plasmídeos conjugativos possuem genes adicionais – genes de transferência (genes tra) – que confere a capacidade de dirigir a sua transferência para outra célula.
Conjugação – é o processo pelo qual as bactérias transferem o material genético (plasmídeos) para outra através de um contato direto célula-célula. Durante a conjugação de E.coli, um dos participantes, o macho, é o doador genético e a fêmea é o receptor genético.
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