Organização gênica e genômica de procariotos e eucariotos

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ORGANIZAÇÃO GÊNICA E 
GENÔMICA DE 
PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
Ribossomos 
Nucleoide (DNA compactado) 
Pili 
Flagelo 
Envelope celular 
(membrana) 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
PROCARIOTOS 
– organismos unicelulares - ausência de núcleo  material genético (DNA) 
compactado em uma região chamada nucleóide. 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
EUCARIOTOS - NÚCLEO bem definido, organelas, material genético 
compactado no núcleo, cromossomos lineares. 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
GENOMAS PROCARIÓTICOS 
Genoma: conjunto completo de genes e de sequências intergênicas 
de todos os cromossomos de uma célula. 
Bactéria típica: 
- genoma em um CROMOSSOMO ÚNICO 
 (haplóides) 
- uma molécula de DNA dupla fita 
- CIRCULAR (exceções: lineares) 
- tamanho do GENOMA muito MENOR do que eucariotos 
procariotos: 0,6 X 106pb a 9,5 X 106pb (pares de bases) 
menor genoma eucarioto: 13 X 106pb (levedura) 
bactéria 
plasmídeo 
cromossomo 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
 GENOMA COMPACTO com poucos ou nenhum espaço entre os genes 
(sequências intergênicas). 
  tamanho do genoma está relacionado com o número de genes. 
 
 Não há redundância significativa – maioria dos GENES presentes em 
apenas UMA CÓPIA no genoma. (exemplo de gene redundante em E. coli –
genes do rRNA – 7 cópias). 
 
 Poucas sequências repetidas – menos de 2% do genoma bacteriano. 
 
 PLASMÍDEO - DNA extra-cromossomal com capacidade de replicação 
autônoma (1.000 a 200.000 pares de base) – CIRCULAR - várias cópias ou 
cópia única – vantagens adaptativas (resistência à antibióticos). 
GENOMAS PROCARIÓTICOS 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
GENE – toda a seqüência nucleotídica necessária e suficiente para 
a síntese de um polipeptídeo ou de uma molécula de RNA estável 
(p. ex. rRNA ou tRNA). 
 
Região codificadora  seqüência nucleotídica que codifica a 
seqüência de aminoácidos de uma cadeia polipeptídica ou um 
RNA estável. 
 
Região reguladora  determina e controla a transcrição. 
região reguladora região codificadora 
DNA 
5’ 
5’ 3’ 
3’ 
5’ 3’ RNA 
PROTEÍNA Fita codificadora 
Fita molde 
Fita codificadora – fita do DNA cuja seqüência encontra-se representada no RNA. 
Fita molde – fita do DNA que serve de molde para a síntese do RNA. 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
GENE PROCARIÓTICO 
região reguladora região codificadora 
DNA 
5’ 
5’ 3’ 
3’ 
UAS Promotor/ 
operador 
Sí
ti
o
 d
e 
in
íc
io
 d
a 
tr
an
sc
ri
çã
o
 
Sí
ti
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té
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sc
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RNA 5’ 3’ 
Sí
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Sí
ti
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o
 
região codificadora 
PROTEÍNA 
TRANSCRIÇÃO 
TRADUÇÃO 
5’UTR 
(Região 5’ 
não traduzida) 
3’UTR 
(Região 3’ 
não traduzida) 
Promotor – local no DNA 
onde se liga a RNA 
polimerase (síntetiza o RNA). 
Operador – local de ligação 
de proteínas repressoras da 
transcrição. 
UAS – “upstream activator 
sequence” – sítio de ligação 
para proteínas ativadoras da 
transcrição. 
Terminador – local onde 
ocorre o desligamento da 
RNA polimerase – final da 
transcrição. 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
Características típicas de genes procarióticos: 
Organização de genes em OPERONS 
OPERON - 2 ou mais genes que codificam produtos com funções 
relacionadas (p.ex. mesma rota metabólica) ocupam posições adjacentes e 
estão sob controle de uma única região reguladora. 
P O gene A gene B gene C OPERON 
Região reguladora 
(promotor/operador) 
TRANSCRIÇÃO 
A B C 
mRNA policistrônico 
TRADUÇÃO TRADUÇÃO TRADUÇÃO 
Proteínas A B C 
-genes transcritos em 
um único mRNA. 
 
mRNA policistrônico 
(1 cístron = a 1 gene). 
 
Expressão dos genes 
ao mesmo tempo e nos 
mesmos níveis. 
 
Economia de espaço 
no genoma. 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
GENE EUCARIÓTICO 
•Regiões reguladoras e codificadoras mais complexas que procariotos. 
- regiões reguladoras mais extensas; mais seqüências regulatórias, 
podem conter elementos regulatórios muito distantes da região 
codificadora. 
- presença de ÍNTRONS (raros nos procariotots) – seqüência de 
nucleotídeos que interrompem a região codificadora (ÉXONS). 
(presentes no DNA, presentes no pré-mRNA, removidos durante o 
processameto (splicing) que dá origem ao mRNA maduro.) 
- TAMANHO DOS GENES - em média MAIOR do que procariotos (devido 
aos íntrons). 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
região reguladora 
região codificadora 
DNA 
5’ 
5’ 3’ 
3’ 
Elementos 
reguladores 
distais 
Promotor/ 
operador 
início da 
transcrição 
término da 
transcrição 
pré-mRNA 
5’ 3’ 
PROTEÍNA 
TRANSCRIÇÃO 
PROCESSAMENTO/Splicing 
5’UTR 3’UTR 
íntrons 
éxons 
éxons 
5’ 3’ 
Éxons unidos 
Remoção dos 
íntrons 
TRADUÇÃO 
mRNA 
Geralmente unidades de 
transcrição individuais – 
não formam operons 
GENE EUCARIÓTICO 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
GENOMAS EUCARIÓTICOS 
•DNA nuclear em DOIS ou MAIS CROMOSSOMOS. 
  maioria dos eucariotos DIPLÓIDES 
  leveduras e alguns outros fungos haplóides 
  algumas plantas POLIPLÓIDES 
•CROMOSSOMOS LINEARES (cada um uma única molécula de DNA). 
•Número e tamanho dos cromossomos variáveis. 
•GENOMAS MAIORES que de procariotos. 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
Conteúdo de DNA 
Valor C = conteúdo de DNA por genoma haplóide. 
Paradoxo do valor C  falta de correlação entre o tamanho do genoma e a 
complexidade das características morfológicas do organismo resultado da 
presença de sequências repetidas . 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
1% genoma humano = regiões codantes 
Exons + introns = 25% genoma 
30 000 – 40 000 genes 
>50% genoma = sequências repetidas 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
GENOMAS EUCARIÓTICOS 
SEQÜÊNCIAS REPETIDAS 
 
Procariotos – menos de 2% do genoma 
Eucariotos mais simples – 5 a 6% do genoma 
Eucariotos mais complexos – podem chegar a mais de 70% do 
genoma 
DNA satélites – minissatélites e microssatélites – seqüências de 
DNA altamente repetitivas 
 
Elementos de transposição – segmentos lineares de DNA capazes 
de mudar de posição dentro do genoma. 
ORGANIZAÇÃO GÊNICA E GENÔMICA DE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS 
PROCARIOTOS EUCARIOTOS 
Cromossomo circular Cromossomos lineares 
Ausência de complemento 
diplóide 
Diplódes, tetraplóides, hexaplóides, 
octaplóides 
Genoma compacto Genoma grande 
Poucas ou nenhuma 
seqüências repetidas 
Muitas seqüências repetidas 
Genes muito próximos 
(ausência de seqüências 
intergênicas) 
Genes espaçados 
(presença de seqüências 
intergênicas) 
Operon – mRNA 
policistrônico 
mRNA monocistrônico 
Ausência de íntrons 
(colinearidade) 
Presença de íntrons