Resumo de genética

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Estrutura dos ácidos nucleicos
· Também chamados de polinucleotídeos
· Estrutura do nucleotídeo
· Pentose – desoxirribose ou ribose
· Base nitrogenada – Guanina, citosina, adenina e Timina (DNA) e Uracila (RNA)
· Grupo fosfato – ligados no carbono 
· Diferenças entre o DNA e o RNA 
· Na pentose do RNA tem uma hidroxila no carbono 2, enquanto no DNA essa hidroxila está ausente
· A pentose do DNA é a desoxirribose enquanto a do RNA é a ribose
· No DNA a base nitrogenada é a Timina enquanto no RNA é a Uracila
· DNA possui fita dupla e o RNA fita simples
· DNA é mais estável que o RNA
· O DNA carrega apenas informações genéticas, enquanto o RNA possui outras funções 
· Bases nitrogenadas: 
· Pirimidinas: Possui um anel heterocíclico 
· Citosina, timina e uracila
· Purinas: Possuem dois anéis heterocíclicos
· Adenina e Guanina
· Ligações glicosídica
· Ligação covalente entre o carbono 1 da pentose e o nitrogênio 1 das pirimidinas ou o nitrogênio 9 das purinas
· Pentose + base nitrogenada = nucleosídio
· Ligação fosfodiéster 
· Ligação entre os nucleotídeos, entre o fosfato ligado ao carbono 5 do nucleotídeo com a hidroxila do carbono 3 do nucleotídeo anterior 
5’ -> 3’ (5 fosfato livre a 3 oh livre)
· Molécula de DNA
· Consistem em uma dupla cadeia helicoidais polinucleotídica, enroladas ao longo de um mesmo eixo, formando uma dupla hélice de sentido rotacional à direita (dextrógera)
· Na dupla hélice as duas fitas são complementares (A = T e C= G) e apresentam polaridades opostas, logo são anti paralelas
· Polaridade 5’ -> 3’ em uma fita e 3’ -> 5’ em outra
· Parte hidrofílica: grupo fosfato e a desoxirribose, parte de fora da molécula 
· Parte hidrofóbica: bases nitrogenadas, parte de dentro da molécula
· Regra de Chargaff
· A quantidade relativa de um dado nucleotídeo pode ser diferente entre as espécies, mas sempre A=T e C=G
· Razão 1:1 entre bases púricas e pirimídicas 
A + G = T + C 
· A quantidade de cada par de AT ou CG pode variar bastante entre os organismos
A+T/C+G
· Pareamentos das bases
· As bases são complementares
· São ligadas por pontes de hidrogênio
· A=T – duas pontes de hidrogênio
· C=G – três pontes de hidrogênio, mais estável 
· O pareamento das bases forma sulcos na superfície da dupla fita
· Molécula de RNA
· Apenas uma extremidade 5 fosfato livre e 3 OH livre
· Tipos de RNA:
· RNA mensageiro (mRNAs): veículo pelo qual a informação genética é transferida do DNA aos ribossomos para a síntese de cadeias polipeptídicas; está codificado nos genes que sintetizam proteínas 
· RNA ribossômico: componentes estruturais dos ribossomos, catalisam a tradução de um mRNAs em uma cadeia polipeptídica
· RNA transportador: moléculas adaptadoras que traduzem a informação presente no mRNAs em uma sequência especifica de aminoácidos 
· O que é o genoma?
· É a totalidade de DNA de um conjunto cromossômico completo de uma espécie
· Conjunto haploide de informações presentes no DNA de determinado organismo
· Representa a descrição de todos os genes, elementos regulatórios ou regiões não-funcionais de um determinado organismo
· Genoma humano: 22 pares de cromossomos autossomos + X e Y
· Genoma humano: 3,2Gb (3,2 bilhões de bases)
Compactação do dna
· O cromossomo é uma associação da molécula de DNA com proteínas histonas
· Vantagens da compactação cromossômica
· Forma compacta que cabe dentro da célula
· Compactação protege de lesões
· Forma eficiente de se transmitir o DNA para as células filhas 
· A compactação cromossômica está relacionada ao controle da expressão gênica (se o DNA está muito compactado ele não consegue se expressar)
· Cromossomo:
· O cromossomo é constituído de DNA associado a proteínas histonas e não histônicas 
· O termo geralmente é empregado quando estes são observados de forma individualizada no núcleo da célula. Esta observação ocorre na fase de Mitose, principalmente na Metáfase, pois é nesta fase que os cromossomos atingem maior grau de compactação
· Cromatina
· Cromatina é uma determinada região do DNA e suas proteínas associadas (histonas)
· Esse termo é se dado quando os cromossomos estão em Intérfase, pois nessa fase eles não são observados de forma individualizada devido a um grau menor de condensação 
· Aparece na microscopia eletrônica como uma fibra de 30nm
· Pode ser experimentalmente descondensada, apresentando-se como um “colar de contas”
· Nucleossomos
· Associação regular de DNA com as histonas
· “Bolinhas” do colar de contas
· Compactação do DNA
· Octâmero de histonas: 2 histonas H2A, H2B, H3 e H4, para formar o núcleo do nucleossomos
· Histona H1 mantem a estrutura unida; uma molécula de H1 por nucleossomos 
· Cada cromossomo possui a dupla hélice de DNA associados a proteínas de histonas (octâmeros de histonas + histona H1 que promove a justaposição dos nucleossomos e a formação da fibra de 30nm). A fibra de 30nm forma alças, se condensando mais ainda, que estão ligadas a um esqueleto de proteínas não histonas, que dá a forma do cromossomo. Esse esqueleto é formado a cada ciclo celular, surge após a interfase e entra em mitose.
· Cromatina e expressão gênica
· Eucromatina – alta densidade genica, mais acessível a ativação transcricional, histonas acetiladas
· Aonde estão os genes
· Passam por um ciclo de condensação e descondensação
· 
· Heterocromatina – baixa densidade gênica, alta densidade de sequências de DNA repetitivo, baixa atividade transcricional, hipoacetilada
· Não passam por um ciclo de descondensação e condensação
· Estão altamente condensadas mesmo em interfase
· Encontradas perto dos centrômeros 
· Pode ser dividida em heterocromatina construtiva e heterocromatina facultativa
· Heterocromatina construtiva: Regiões que não passam pelo ciclo, pois estão sempre condensavam
ex: perto dos centrômeros
· Heterocromatina facultativa: Regiões cromossômicas que se comportam ora como heterocromatina (permanentemente condensada), ora como eucromatina (passa pelo ciclo de condensação e descondensação)
ex: cromossomo X nas fêmeas de mamíferos 
· Condensação = inatividade
· Genes em regiões eucromáticas podem não estar se expressando
Replicação do dna
· Ciclo celular: Dividido em Intérfase (fase de não divisão) e mitose.
· O processo de duplicação do DNA é semiconservativo, bidirecional e semicontínua 
· As cadeias são sempre sintetizadas no sentido 5’ -> 3’
· Uma das cadeias é sintetizada de forma continua e a outra cadeia é sintetizada em forma descontínua 
· Lagging: Forma descontínua, com fragmentos de Okazaki
· Leading: Forma contínua
· Todo cromossomo bacteriano, que tem uma única molécula de DNA circular, ele se replica todo a partir de uma única origem de replicação 
· Nenhuma DNA polimerase inicia a síntese, porém ela sintetiza a maior parte da célula
· A síntese se inicia com a Primase, age na duplicação do DNA
· A helicase faz o desemparelhamento das fitas; promove a abertura da hélice do DNA
· SSB mantem as cadeias na forma de feixes simples de forma que elas sirvam como moldes e não se emparelhem novamente
· Topoisomerases vai na frente desfazendo 
· DNA polimerase – polimeriza a nova fita de DNA, usando a fita mãe como molde
· RNAse H remove o primer ao mesmo tempo que a DNA polimerase I substitui o primer
· DNA polimerases:
· Todas podem adicionar ou remover nucleotídeos. 
· Exonucleases: Quando removem no final do filamento
· Endonucleases: quando removem em outro lugar do filamento
· A remoção é feita no sentido inverso (3’ -> 5’)
· DNA polimerase I – Substitui o primer de RNA e completar esse primer com DNA; tem atividade exonucleica de 5’ -> 3’
· DNA polimerase II – Age no reparo do DNA, mas também pode replicar DNA quando o filamento molde é danificado
· DNA polimerase III – Sintetiza a maior parte do DNA bacteriano
Transcrição do rna
· A RNA polimerase sintetiza o RNA usando o DNA como molde
· O processo da transcrição se inicia quando uma enzima RNA polimerase se liga ao promotor do gene que será transcrito e ao percorrer esse gene essa enzima vai sintetizando a cadeia de RNA usando a cadeia de DNA como molde.
· A síntese do RNAocorre no sentido 5’ -> 3’
· Ligação fosfodiéster: Ligação entre os nucleotídeos, entre o fosfato ligado ao carbono 5 do nucleotídeo com a hidroxila do carbono 3 do nucleotídeo anterior 
· O RNA que será traduzido de fato é o mRNA 
· RNA polimerase: enzima responsável pela síntese do RNA
· O gene é todo transcrito a partir de uma única fita do DNA
· Não necessita de primer, a própria RNA polimerase se liga ao promotor e já começa a sintetizar o RNA
· A RNA polimerase de procariontes é uma enzima com quatro subunidades e no momento que ela vai funcionar, se associa a essas enzimas o fator sigma
· Essas subunidades possuem diferentes funções durante a transcrição
· Conforme a passagem da RNA polimerase, a região que já serviu de molde e já foram transcritas, refazem suas pontes de hidrogênio e se ligam a outra fita do DNA
· A transcrição para quando chega em um trecho que no DNA que é reconhecido como terminação da transcrição
· Tipos de RNA polimerase:
· Em procariontes:
· RNA polimerase – Sintetiza todos os RNAs celulares
· Em eucariontes:
· RNA polimerase I - Sintetiza os rRNAs
· RNA polimerase II – Sintetiza os mRNAs 
· RNA polimerase III – Sintetiza os tRNAs e snRNAs (RNAs menores)
· Todos os RNAs possuem promotor em procariontes já em eucariontes existem três tipos de promotores, que são reconhecidos por cada RNA polimerase
· Etapas da transcrição
· Iniciação – Ocorre quando a RNA polimerase de procariontes junto com o fator sigma reconhece o promotor
· Elongação – Após a liberação do fator sigma com essa RNA polimerase percorrendo o DNA e transcrevendo o RNA
· Terminação - Quando a RNA polimerase chega em uma sequência terminadora
· Iniciação
· O promotor é o local de ligação da RNA polimerase
· O promotor não é transcrito
· O promotor tem sequências conservadas, região -10 e região -35 
· Mutações nas regiões promotoras podem abolir a transcrição
· O fator sigma reconhece o promotor
· A RNA polimerase junto com o fator sigma se liga ao promotor, quando a RNA polimerase reconhece o promotor o fator sigma é liberado, a RNA polimerase faz a abertura da dupla hélice e então ela vai percorrer o DNA fazendo a transcrição do RNA
· Elongamento
· Durante todo o processo de Elongação existe uma bolha que é o local que está sendo transcrito naquele momento, após a passagem da RNA polimerase e a transcrição do RNA a dupla hélice se refaz atrás da RNA polimerase
· Término
· A RNA polimerase se libera do sistema (dupla-hélice de DNA, RNA polimerase e RNA sendo transcrito) quando chega no sinal de término. (formação de alça ou proteína rô)
· A transcrição e a tradução em procariontes ocorre de forma simultânea, pois não há membrana nuclear os ribossomos que estão na célula procariótica podem estar em contato direto com a proximidade do DNA aonde o RNA mensageiro está sendo transcrito; assim como o RNA é transcrito de 5’ -> 3’, ele também é traduzido no mesmo sentido e o RNA já é transcrito em sua forma madura, já pronto para ser traduzido. Já nos eucariontes o mRNA que é transcrito dentro do núcleo, ele é transcrito como um pré-RNA mensageiro que sofrera um processo de processamento de RNA mensageiro e após esse processamento ocorrerá a tradução.
· O que é transcrito em procariontes são operon, é uma sequencia de genes no DNA bacteriano em que todos são transcritos por um mesmo promotor
· Transcrição de eucariontes
· A transcrição ocorre toda dentro do núcleo, o RNA mensageiro precisa ser processado dentro do núcleo e depois de processado ele vai ara o citoplasma aonde vai ocorrer a tradução 
· O gene que especifica proteínas em eucariontes possui a mensagem interrompida, pois possui introns e exons.
· Existem três elementos desse processamento de mRNA: remoção dos introns, adição do cap na extremidade 5’ e a adição da cauda poly(a) na extremidade 3’
· Introns é uma interrupção da mensagem
· O mRNA é monocistrônico, produz apenas uma proteína por RNA
· Iniciação
· A RNA polimerase precisa de diversos Fatores de Iniciação de Transcrição (TF) para se ligar ao promotor
· A RNA polimerase se liga no promotor
· Elongamento/término
· O término é baseado na sequência (AAUAAA)
· A RNA polimerase faz a transcrição do DNA percorrendo pelo DNA, a extremidade 5’ é produzida, o cap é ligado na extremidade 5’, a RNA polimerase continua fazendo o processo até chegar em uma região do DNA conservada (AAUAAA) com uma endonucleases que reconhece a região e cliva o mRNA da molécula de DNA aonde estava sendo transcrito, formando a extremidade 3’ aonde vai ocorrer a adição da cauda Poly(A)
· Cap: é uma guanosina metilada, ele protege a extremidade 5’ de forma que esse mRNA está protegido da degradação de enzimas que degradam a partir da extremidade 5’, pois ela não fica mais livre; também atua como um sinal de início da tradução
· Cauda Poly(A): Também é considerada uma proteção pois os mRNAs que estão próximos da degradação possuem uma cauda menor, pois a degradação começa pela cauda poly(a), logo é uma proteção para a degradação por enzimas
· Remoção de introns:
· Regiões não codificantes:
· Regiões que não geram aminoácidos 
· Todo RNA mensageiro eucarionte possui a região 5’ líder não traduzida e 3’ trailer não traduzida
Tradução do rna
· A tradução ocorre no ribossomo, que reconhece o cap e a trinca AUG (códon de início de tradução)
· Desvendando o código genético:
· DNA/RNA -> Proteínas
ácidos nucleicos aminoácidos
· Como os quatro nucleotídeos do DNA/RNA especificam as proteínas constituídas de sequencias de 20 aminoácidos diferentes?
· combinações de 01 base não teria como, pois, só teriam 4 
· Combinações de 2 bases também não daria pois dariam 16 e existem 20 aminoácidos
· Combinações das 4 bases juntas de três em três, que são trincas ou códons, que especificam as proteínas
· Código genético não é superposto
· As experiencias eram realizadas com fitas de RNA sintéticos e com um sistema de tradução in vitro se produziriam as proteínas a partir do RNA adicionado no sistema
· Diferentes trincas especificam o mesmo aminoácido
· Código genético degenerado ou redundante significa que diferentes trincas especificam o mesmo aminoácido
· O código genético é quase universal, o código genético mitocondrial é diferente.
· A posição que mais varia e não altera o aminoácido é a terceira posição, o pareamento é mais rígido nas duas primeiras posições e mais permissivo na terceira posição do códon
· Fases de leituras: A sequência de nucleotídeos precisa de um promotor
As fases de leituras diferentes codificam aminoácidos diferentes
· A cada três nucleotídeos do mRNA um aminoácido é acrescentado na cadeia polipeptídica em crescimento
· Moléculas envolvidas na síntese de proteínas 
· A síntese ocorre nos ribossomos, que são compostos proteínas ribossomais e rRNAs, são compostos de duas subunidades que estão livres no citoplasma que se acoplam no momento em que o mRNA vai ser traduzido
· Os procariontes tem a subunidade menor rRNAs 30s, a subunidade maior 50s, e geram o ribossomo 70s
· Os eucariontes tem a subunidade menor 40s e a subunidade maior 60s e essas duas subunidades unidas formam os ribossomos 80s
· Os RNAs ribossomais de procariontes são o 16s, o 23s e o 5s
· Os RNAs ribossomais de eucariontes são o 18s, o 28s, o 5,8s e o 5s
· O RNA de 16s tem uma sequência de nucleotídeos importantes para que essa subunidade menor se ligue no mRNA 
· Na subunidade maior o RNA 23s e o 28s tem o PTC, que é a região aonde a ligação entre dois aminoácidos ocorre no RNA ribossomal (ligação peptídica)
· Essas proteínas ribossomais tem duas funções, uma estrutural, para gerar a estrutura do ribossomo e muitas delas são enzimas que atuam no processo de síntese proteica 
· RNA transportador: são moléculas adaptadas que reconhecem os códons do RNA e carregam os aminoácidos
· Estrutura em folha de trevo, composta por regiões de dupla hélice por pareamento por pontes de hidrogênio intrafita e em regiões de alça.
· Através da alça do anticódon que o transportador se associa ao mensageiro, quando o códone o anticódon se ligam por pontes de hidrogênio, e através dessa associação o aminoácido ligado a esse transportador vai ser adicionado a proteína
· Os RNA transportadores têm que ter o aminoácido ligado na extremidade, a aminoacil RNA sintetase tem dois sítios ativos, pois reconhece o anticódon para acrescentar os aminoácidos 
· Os RNAs ribossomais e transportadores possuem estrutura secundaria complexa e uma estrutura terciaria, já o RNA mensageiro não tem quase nenhuma estrutura secundaria, apenas a estrutura primária
· Para a tradução ocorrer o RNA transportador e o RNA mensageiro precisam estar dentro dos ribossomos 
· Síntese de proteínas
· Dividida em iniciação, elongação e terminação 
· Iniciação
· Ligação do ribossomo ao mRNA 
· Inicia quando um ribossomo reconhece que a molécula é um mRNA
· Nos procariontes, no mRNA há uma região imediatamente antes do AUG que é uma sequência conservada, conhecida como sequência de Shine-Delgarno, o sítio de ligação de ribossomos
· O ribossomo 16s tem uma sequencia complementar a sequencia de Shine-Delgarno, que promove a ligação da subunidade do ribossomo ao início do mRNA
· Sítios ativos do ribossomo 
· O ribossomo caminha sentido 5’ -> 3’
· No sitio peptidil vai ter sempre o transportador ligado ao último aminoácido e a toda cadeia polipeptidica em crescimento
· No sitio aminoacil vai ter sempre um transportador fazendo pontes de hidrogênio anticódon – códon ligado a um aminoácido 
· Quando os dois aminoácidos estão próximos nos ribossomos ocorre essa ligação peptídica, entre o grupo amina do aminoácido que está entrando com o grupo carboxila do aminoácido anterior, após essa ligação ocorrer, esse ribossomo vai andar três nucleotídeos 
· Tem vários fatores proteicos que atuam na formação do complexo de iniciação, chamados fatores de iniciação
· O complexo de iniciação se forma com a subunidade menor se liga ao mRNA reconhecendo o AUG (e a sequência Shine-Delgarno), o tRNA ligado a metilanina faz pareamento de bases com o AUG (anticódon códon) e nesse momento a subunidade menor se acopla ao sistema.
· O único transportador que entra direto é o primeiro, os outros entram no sitio aminoacil
· Durante todo o processo de elongação vamos ver no sitio peptidil o transportador ligado ao último aminoácido da cadeia polipeptídica em crescimento e no sitio aminoacil um transportador ligado a um aminoácido, ocorrendo ligação peptídica com o ultimo e o penúltimo aminoácido. A cadeia polipeptídica que estava no sitio peptidil foi transferida para o sitio aminoacil e o sitio fica livre, logo o ribossomo dá um passo, o transportador ligado ao último aminoácido e a cadeia polipeptídica em crescimento está de novo no sitio peptidil e o sitio aminoacil livre para receber o próximo transportador
· No sitio peptidil esta o transportador com a cadeia e no sitio aminoacil está um códon que não especifica aminoácido, ai fatores proteicos de finalização fazem a ligação desse último aminoácido com a água e liberam a cadeia polipeptídica do sistema terminando a biossíntese de proteínas 
Mutações do dna
· Mutações no gene do DNA causam alterações de aminoácidos nas proteínas e podem romper completamente a função
· Mutação é qualquer mudança no genoma do organismo
· Existem dois tipos: mutações gênicas e mutações cromossômicas 
· Mutações gênicas são mudanças mínimas na sequência de nucleotídeos do DNA, de um ou poucos nucleotídeos; não são visíveis no exame de cariótipo
· Mutações cromossômicas são rearranjos maiores, abrangem uma região maior no cromossomo
· Mutações genicas podem ser divididas em 
· Substituição de bases: 
· Transições: quando uma purina substitui uma purina ou uma pirimidina substitui uma pirimidina
· Tranversões: quando uma purina é substituída por uma pirimidina ou vice versa
· Silenciosa: Substituição de um nucleotídeo por outro, alteram o códon, mas não gera alteração de aminoácidos 
· Troca de sentido: Quando a substituição de um nucleotídeo por outro substitui um códon por outro e essa substituição gera um novo aminoácido 
· Sem sentido: Quando a substituição de um nucleotídeo por outro substitui um códon que antes especificava um aminoácido e agora significa códon do término 
· Troca de sequência de leitura: inserção ou deleção na sequência de nucleotídeos do DNA
· A mutação pode ser de letal a não detectável 
· As mutações podem ocorrer nas células somáticas ou nas células germinativas
· As mutações de trocas de bases vão ocorrer principalmente durante a duplicação do material genético
· As mutações vão modificando genes e garantindo a variabilidade genética 
· Uma mutação que ocorra na fase S da interfase, mesmo que seja passada nas células filhas ela pode não ser tão grave já que o organismo já está formado e a célula mutante é uma célula única no meio do tecido 
· Se a mutação ocorrer no tecido germinativo pode ser mais grave pois ela gera os gametas, esse gameta com o gene mutante ao se unir com um gameta normal ele é pelo menos heterozigoto para aquela mutação desde o zigoto, a partir do zigoto essa célula vai se multiplicando por mitoses sucessivas gerando um indivíduo multicelular gerando essa mutação em todas as células.
· As mutações em células somáticas também podem ser graves 
· Câncer é um acúmulo de mutações que começa em uma determinada célula somática, que vai se dividindo até chegar em uma célula com um acumulo de mutações tão grande que fuja do ciclo celular
· A regulação do ciclo celular é feita por um balanço entre dois tipos de genes
Uma ORF ou sequencia aberta de leitura é um pedaço de uma molécula de DNA que, quando traduzida em aminoácidos, não contém códons de parada.
É uma região que os RNAs mensageiros possuem, conhecida como sequência de Shine-Delgarno ou sítio de ligação do ribossomo, que posiciona o
ribossomo para iniciar a tradução do códon de iniciação AUG localizado a seguir.