Aula 1 - Introdução a genética

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Introdução a genética
Profª Msc Carla Sant’ Anna
Fenótipo = GENÓTIPO + AMBIENTE
O que é o genoma?
Projetos Genoma
Genoma: sequencia de DNA de todos os cromossomos nuclear e da mitocondria de um organismo
O Que é Gene? 
Região do DNA que codifica um RNA mensageiro que codifica uma proteína ou que codifica uma molécula de RNA funcional. 
1958 – Definição de Gene 
Onde estão os genes?
Em todas as células de nosso corpo e de todos os seres vivos
DNA a molécula da vida
Cada célula humana tem: 
46 cromossomos
 2 metros de DNA
 3 bilhões de subunidades de DNA (bases A, C, T,G)
~ 25.000 genes que codificam para RNA e proteínas responsáveis pelas funções biológicas
Cromossomos Humanos
Cariótipo Humano
Exemplo de transtorno cromossômico
Exemplos de alterações monogênicas
Acondroplasia: substituição de uma glicina por arginina no domínio transmembranar do receptor do fator de crescimento fibroblástico 3
Albinismo: ausência ou defeito de uma enzima envolvida na produção de melanina. 
Modelo da dupla hélice do DNA
Watson e Crick 1953
April 25, 1953: James Watson e Francis Crick publicaram o clássico paper que descreve pela primeira vez a estrutura de dupla hélice do DNA. Eles notaram que a estrutura sugeria o mecanismo de replicação do material genético.
Núcleo da célula no intervalo entre duas divisões celulares.
Atua como o centro de coordenação das atividades da célula.
Armazena a maior parte do DNA celular.
Composição:
Envoltório nuclear
Cromatina 
Nucléolo
Matriz nuclear (nucleoplasma)
Geralmente localiza-se no centro da célula.
Células que armazenam material têm o núcleo em uma posição mais periférica → células adiposas
A posição é mantida pela sua associação com componentes do citoesqueleto como filamentos intermediários e de actina.
Envoltório nuclear
Componente responsável por separar o núcleo do citoplasma, controlando o acesso ao material genético.
Composto por duas membranas concêntricas.
Membrana externa (contínua com a memb. do RE) e membrana interna.
Espaço entre as duas membranas → espaço perinuclear.
Lâmina nuclear → filamentos
 intermediários que sustentam a
 membrana interna e estebelecem a 
 forma do núcleo.
Presença de poros nucleares.
Poros nucleares
Conjunto de proteínas nucleoporinas que compõem o complexo do poro.
Regulam o trânsito de macromoléculas entre o núcleo e o citoplasma.
Componentes:
8 colunas proteicas
Proteínas de ancoragem
Proteínas radiais (diafragma)
Fibrilas proteicas
Cromatina
Molécula de DNA associado a diversas proteínas.
Proteínas histonas + proteínas não histonas + DNA = cromatina.
Histonas (1 H1: 2 H2a: 2 H2b: 2H3: 2H4)
3 níveis de compactação
Fibra de 10-11 nm.
Fibra de 30 nm (solenóide).
Arcabouço de proteínas não histonas.
Níveis de empacotamento do DNA
Nucleossomo
Heterocromatina
Regiões de maior compactação do DNA.
Baixa atividade transcricional.
Eucromatina 
Regiões com DNA pouco compactado.
Alta atividade transcricional.
Cromossomos
São estruturas formadas pela cromatina altamente compactada.
Componentes:
Cromátides → cada um dos filamentos de DNA condensados e unidos.
Centrômero ou constrição primária → região de ligação entre duas cromátides de um cromossomo após a replicação. Participa da separação das cópias de DNA para as células filhas.
Constrição secundária → regiões com estreitamento.
Telômeros → extremidade dos cromossomos. Protege as pontas e evita fusão com outros cromossomos.
Método de estudo do cromossomo
Adição de corante aos cromossomos, obtendo um padrão de bandas específico de cada cromossomo.
Mais utilizado → Bandeamento G (Giemsa).
Tamanho dos cromossomos.
Posição do centrômero → metacêntrico, submetacêntrico e acrocêntrico.
Braço curto (p) e braço longo (q).
Cariótipo → Organização dos cromossomos de acordo com a estrutura, tamanho e padrão de bandas. 
Normal: 46, XX (mulheres) e 46, XY (homens). 
Nucléolo
Estruturas esféricas não envoltas por membrana presentes nos núcleos.
Nucléolos maiores em células com intensa síntese proteica.
Principais funções
Síntese de RNAr
Origem e montagem de ribossomos.
Matriz nuclear ou nucleoplasma
Solução aquosa de proteínas, RNA, nucleotídeos, íons.
Solução na qual estão mergulhados o nucléolo e a cromatina.
DNA mitocondrial (circular)
Codifica para algumas proteínas que participam da fosforilação oxidativa. Codifica também tRNA, rRNA para a síntese protéica mitocondrial 
37 genes mitocondriais humanos
Padrão de herança mitocondrial (materna)
Herança mitocondrial e do cromossomo Y
Contraste entre as densidades gênicas humanas
Não há relação entre o tamanho do cromossomo e o número de genes no genoma humano
Tamanho dos cromossomos 
Número de genes por cromossomo
50% do genoma humano é constituído de DNA repetitivo (também chamado de DNA satélite)
Número de minisatélites (10 a 100 pb) difere entre os indivíduos e entre os alelos de um mesmo indivíduo (heterozogoto).
DNA fingerprinting
Menos de 2 % do genoma humano codifica proteína 
Como explicar a complexidade do genoma humano?
Visão atual da atividade gênica
Papel do RNA não codificador (ncRNA) na expressão gênica
Desenvolvimento embrionário 
 Diferenciação celular 
Estabilidade genômica 
Estabilidade do mRNA 
Altera a estrutura da cromatina
Dogma Central 
Um típico gene humano
A síntese do mRNA é fiel ao DNA
Gene de mRNA eucarioto e sua constituição
1. Região reguladora: Promotor e Operador. 
2. Região codificadora
Passos do processamento do RNA
Mecanismos do processamento do RNA
Auto splicing 
Processamento por spliceossomo
Onde os genes são transcritos? Núcleo ou citoplasma? núcleo 
Onde os transcritos primários são processados para formar o transcrito maduro? núcleo 
Além da união dos exons, o RNA maduro apresenta processamento adicional? Sim. Adição de “cap”na região 5’ e da cauda poliA na região 3’ 
Onde ocorre esses dois tipos de processamento do mRNA após a remoção dos introns? Núcleo ou citoplasma? núcleo 
Qual o papel da estrutura 5’cap e da cauda poliA para formar o transcrito maduro? Evitar a ação exonuclease 5’ e facilitar o transporte para o citoplasma 
Qual o papel da região 5’UTR? Região de ligação do ribossomo
Processamento alternativo do RNA
Produz 2 diferentes RNAs a partir do mesmo gene: 2 isoformas proteicas
Processamento diferencial do gene da tropomiosina
Mutações que afetam o splicing normal do gene da β-globina causando a β-talassemia
Bases da Tradução do mRNA
O Que é a fase de leitura da região codificadora?
Ribossomo 80S
Essa estrutura é de qual tipo de RNA?
MicroRNAs
Dada a seguinte sequência da DNA
 5’- TTT AGT GAA CCG CAT GTT – 3’ 
3’- AAA TCA CTT GGC GTA CAA – 5’ 
Qual a sequência do RNAm?
NCBI: site para pesquisar doenças genética
National Center for Biotechnology Information 
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
Sequências de DNA são submetidas ao NCBI
Projeto Microbioma Humano
Consórcio em 2008: NIH e Europa 2013: sequenciamento do 2o genoma humano 
No corpo humano tem entre 2 a 10 vezes mais micro-organismos que células. 
Esta associação entreos micro-organismos e o homem é fundamental para a saúde humana.