Aula 6 - Hereditariedade e Mutação

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Aula 6 – Hereditariedade e Mutação 
A informação genética em uma célula é chamada de genoma. O genoma de uma célula inclui seus cromossomos e plasmídeos. Os cromossomos são estrutura contendo DNA que transportam fisicamente a informação hereditária, os cromossomos contem os genes. Genes são segmentos de DNA que codificam produtos funcionais. As bactérias tipicamente possuem um único cromossomo circular consistindo de uma única molécula circular de DNA com proteínas associadas. O cromossomo é encurvado e superenovelado, e está fincado em um ou vários pontos a membrana plasmática. 
O genótipo de um organismo é sua composição genética, a informação que codifica todas as características particulares do organismo. O Genótipo representa as propriedades potenciais, mas não as propriedades em si. O fenótipo refere-se as propriedades reais, expressas, como a capacidade do organismos de realizar uma reação química em particular. O fenótipo, então, é a manifestação do genótipo com a ação do ambiente.
Replicação de DNA:
Ocorre na forquilha de replicação. É chamada de semiconservativa, pois cada dupla fita de DNA contem uma fita do DNA molde (DNA mãe) e uma fita nova. Em bactérias diferentes de outros seres vivos o processo de replicação começa em um local único no cromossomo denominado origem de replicação.
A replicação consiste basicamente em uma molécula de DNA “mãe” de dupla fita que é convertida em duas moléculas “filhas” idênticas. 
1. A fita de DNA mãe é desenrolada e separada. A enzima Helixase abre as duplas fitas de DNA e a Girase impede o superenovelamento nas pontas simultaneamente.
2. Os nucleotídeos livres no citoplasma são pareados com bases opostas do DNA mãe de fita simples. 
3. A DNA-polimerase une os nucleotídeos e corrige erros de pareamento, contudo ela só consegue fazer isso no sentido 5’-3’. Como o crescimento é bidirecional duas fitas são formadas, uma no sentido correto chamada de fita líder e uma em sentido contrário, chamada de fita retardada. A Fita retardada não é continua sendo formada por vários fragmentos de Okazaki. 
4. A DNA-ligase use os fragmentos de Okazaki
Transcrição:
A informação genética é copiada do DNA, ou transcrita, em uma sequencia de bases de RNA. A célula usa, então, a informação codificada nesse RNA para sintetizar proteínas especificas pelo processo de tradução. Nas células bacterianas existem 3 tipos de RNA: RNA mensageiro, RNA ribossômico e RNA de transferência.
» O RNA ribossômico forma uma parte integral dos ribossomos, a maquinaria celular para a síntese proteica.
» O RNA de transferência também está envolvido na síntese proteica
» O RNA mensageiro transporta a informação codificada para produzir proteínas específicas do DNA aos ribossomos, onde as proteínas são sintetizadas.
Durante a transcrição, uma fita de RNA mensageiro é sintetizada pela enzima RNA-polimerase utilizando uma porção do DNA da célula como molde, sendo apenas a fita na direção 5’-3’ usada. A RNA-polimerase se liga a região promotora do DNA começando a transcrição até chegar a região de terminação.
Tradução:
Ocorre no ribossomo e a função do ribossomo é dirigir ordenadamente a ligação do RNA de transferência ao códon e montar os aminoácidos em uma cadeia, produzindo finalmente uma proteína.
A linguagem do RNA mensageiro é em códons, cada um codificando um aminoácido em específico. Existem um total de 64 códons, mas apenas 20 aminoácidos, isso significa que vários códons podem codificar um mesmo aminoácido, uma situação referida como degeneração do código. A degeneração permite que uma mutação, não altere o produto final da proteína, pois um códon pode mudar para um outro que codifique o mesmo aminoácido.
Dos 64 códons existentes, existem 61 códons de iniciação que codificam os aminoácidos e os códons de terminação também chamados de códons de parada que não codificam aminoácidos. As moléculas de RNA de transferência reconhecem os códons específicos do RNA ribossômico e transportam os aminoácidos requeridos. Cada molécula de RNA de transferência possui um anticódon, uma sequencia de 3 bases que é complementar ao códon. Dessa maneira, uma molécula de RNA de transferência pode fazer pares de bases com seu códon associado. Cada RNA de transferência também pode transportar em sua outra extremidade o aminoácido codificado pelo códon que o RNA de transferência reconhece. 
Mutações
Uma mutação é uma alteração na sequencia de bases do DNA, o que pode algumas fazes causar uma alteração no produto codificado por aquele gene, mas muitas mutações são neutras. As mutações podem ser espontâneas ou induzidas. Os agentes no ambiente, como certos, produtos químicos e a radiação, que produzem mutações direta ou indiretamente são denominados mutagênicos. 
A taxa de mutação é a probabilidade de um gene sofrer mutação. 
» Tipos de Mutações
1. Substituição de bases (Mutação de Ponto): Uma única base em um ponto na sequencia do DNA é substituída por uma base diferente. Pode ser pela deleção, inserção ou substituição de uma base.
2. Mutação Missense: Se a substituição de base resultar em uma substituição de aminoácidos na proteína sintetizada.
3. Mutação Nonsense: Quando uma mutação de base cria um códons de parada.
4. Mutação Silenciosa: Neutra.
5. Mutação de fase de leitura: Quando as bases que formam o DNA são trocadas. Podendo ser uma deleção, inserção, translocação e inversão de leitura.
» Mutagênicos
 - Agentes Químicos: O Ácido nitroso, causa um pareamento incorreto, uma substituição ou uma desaminação da Adenina. Existe também o análogo de nucleosídeo.
 - Agentes físicos: Radiação ionizante e Luz ultravioleta
 - Agentes biológicos: Elementos transponíveis
» Identificação de mutação
A identificação de mutantes é muito fácil, pois diferente dos eucariotos, as bactérias normalmente só tem uma cópia do gene, não podendo portanto ser mascarado pela presença de um gene normal. A detecção da mutação pode ser por seleção positiva (direta) ou seleção negativa (indireta). 
- Seleção Positiva: Envolve a detecção das células mutantes pela rejeição das células parentais não mutadas. 
Exemplo: Tentamos identificar bactérias mutantes resistentes a penicilina, então colocamos as bactérias em um meio com penicilina. Os mutantes vão sobreviver criando colônias e os parentais normais vão morrer. 
- Seleção Negativa: Seleciona uma célula que não pode realizar uma certa função utilizando a técnica de placas réplicas.
Exemplo: Queremos identificar as bactérias mutantes que não produzem o aminoácido histidina. Uma placa mestre com histidina é usada para crescer bactérias. Depois você pega essas bactérias e coloca em duas placas, uma com histidina e uma sem histidina. Apenas as não mutantes vão sobreviver na placa sem histidina, sendo usadas então para selecionarem as mutantes na placa mestre. 
Qualquer mutante que tenha uma necessidade nutricional ausente no parental é conhecido como Auxotrófico.
» Locais de mutação:
- Alterações Genotípicas:
- Alterações Fenotípicas: Causadas por modificações no meio ambiente, sendo normalmente reversíveis.