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1 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen CONCEITOS INICIAIS - Quando falamos em material genético, é a molécula que armazena nossos genes. - A genética é a parte da biologia que estuda a transmissão do material genético (genes) ao longo das gerações, mais a estrutura desse material genético bem como seu modo de ação. - É o estudo dos genes e de sua transmissão para as gerações futuras. - Genes são aqueles que armazenam as nossas características. Os genes estão armazenados no nosso material genético, ou seja, o DNA. - O DNA controla é quem controla nossas atividades celulares e está localizado no núcleo, que é o centro de comando do corpo. - As proteínas são a forma de expressão dos nossos genes. Para sabermos se determinado gene é funcional, devemos descobrir suas proteínas que formam o gene, a sua codificação. - A genética é importante em vários aspectos, destacando-se principalmente no melhoramento genético. - O melhoramento genético está presente desde a domesticação dos vegetais quanto dos animais. - Antigamente o homem não possuía uma moradia especifica, saiam para caçar, coletar frutos, sementes, entre outras coisas para sua alimentação. Com o passar dos tempos houve a domesticação onde era semeado vegetais de interesse nutritivo e animais com características de interesse, assim, o homem parou, teve a sua moradia e não precisou mais ir atrás de sua alimentação. 2 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen - Um dos exemplos, é o milho selvagem, conhecido como teosinto. Este foi melhorado por muitos anos, esse milho selvagem era pequeno com grãos duros e não comestíveis. Ao longo dos tempos foi feito a coleta dos alimentos que tinham características para seu consumo, os vegetais eram pegos e semeados, a partir disso começou-se a ter plantas de interesse com cruzamentos preferenciais. - O melhoramento genético é o cruzamento preferencial, onde pega dois indivíduos com características de interesse, realiza o cruzamento para obter-se um hibrido e assim, promover o cultivo especifico. - O trigo que consumimos hoje é proveniente do cruzamento de 3 espécies diferentes, onde ocorreu a hibridização e com o passar dos tempos de modo natural, esse hibrido se cruzou com outra espécie de trigo originando no qual consumimos hoje. - O trigo de hoje é um exemplo de hexaplóide, o qual possui 6 grupos cromossômicos dentro dele. - O melhoramento genético pode ocorre tanto de forma artificial quanto natural. - As plantas de interesse foram selecionadas há 10.000 anos atrás. A 3 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen partir de 1950 quando houve a descoberta da estrutura da molécula de DNA, houve um salto e acelerou o processo de obtenção de tipos melhorados, surgindo as primeiras plantas transgênicas. - A mesma coisa aconteceu com os animais, como exemplo a maturação do frango de corte onde foi feito o melhoramento e seleção de características corporais e físicas. - O cruzamento de raças, hoje pode-se ter exemplo um gado com genes compartilhados de seus ancestrais que sejam resistentes a ambientes e que produzam bem, assim, marcando os genes específicos para se obter novos híbridos. - Genética clássica Mendel (1856 a 1865): foi iniciada por Mendel, considerado o pai da genética. Segundo ele: “ A transmissão dos caracteres hereditários era feita por meio de fatores que se encontravam nos gametas”. - Ou seja, a transmissão das características genéticas era feita através dos gametas, células reprodutivas. Nesta época não se havia descoberto os cromossomos e nem os processos de divisão celular (mitose e meiose). - Genética moderna Watson e Crick (1953). TIPOS DE CÉLULAS - De acordo com a organização estrutural, as células são divididas em células procariontes e as eucariontes. - Tanto a célula eucarionte quanto a procarionte possuem moléculas de DNA que carregam nossos genes. Os genes estão dentro do DNA e o DNA está dentro das nossas células, todos os seres celulares e acelulares (vírus) apresentam material genético. Entre estes dois tipos celulares, eles apresentam uma separação física de onde o DNA este presente, nas células eucariontes o DNA está presente no 4 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen núcleo e nas procarióticas o DNA fica no meio citoplasmático. - Os procariotos tem ausência de núcleo, não possuem um envoltório nuclear, não apresentam carioteca separando o DNA e o material genético, ficando em contato com o citoplasma. Possuem somente uma organela que é os ribossomos, e também apresentam parede celular. - Eles apresentam ribossomos, pois a expressão dos genes do nosso DNA está na síntese/codificação de uma proteína. Os ribossomos são responsáveis pela síntese proteica. - As eucariontes são compartimentadas e ricas em membranas, possuem o genoma separado do citoplasma por um envoltório nuclear. Possuem compartimentos separados devido a atividade que ocorre em cada organela. - A célula eucarionte pode ser dividida em CÉLULA VEGETAL (com cloroplasto e com parede celular, normalmente, apenas, um grande vacúolo central) e as CÉLULAS ANIMAIS (sem cloroplastos e sem parede celular, vários pequenos vacúolos). - A célula animal é a que possui os centríolos, estes, auxiliam na divisão celular, auxiliam na separação dos cromossomos. Os centríolos ficam visíveis na célula mesmo ela não estando se dividindo, não possuem parede celular. - A célula vegetal quem vai auxiliar na divisão celular vai ser o centrossomos. O centrossomos só aparece quando a célula está se dividindo, se não estiver se dividindo o centrossomos não fica visível. Além disso possui os cloroplastos devido ao processo de fotossíntese. O vacúolo presente na célula vegetal acaba deslocando o núcleo lateralmente, vai servir como armazenamento de água, substâncias nutritivas e pigmentos, está célula possui parede celular. - Existem organelas que possuem DNA próprio como a mitocôndria, 5 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen com DNA mitocondrial, e nas células vegetais presente nos cloroplastos. - DNA NUCLEAR X DNA NAS ORGANELAS. - Os RIBOSSOMOS: são compostos por duas subunidades, uma maior e outra menos, formadas por RNA ribossômico (RNAr) e proteínas ribossomais. - Os ribossomos estão envolvidos com a síntese de proteínas, a maioria das expressões dos nossos genes estão envolvidas com a produção de uma proteína. - É constituído de uma subunidade maior e outra menor, estas duas peças ficam separadas no citoplasma quando os ribossomos não são funcionais. Quando estão sintetizando ima proteína, se ligam tornando-se funcionais. Os ribossomos não são uma organela membranosa. - Os ribossomos são constituídos de dois tipos de moléculas, o RNA ribossomal (RNAr) e as proteínas ribossomais. O ribossomo é encontrado no citoplasma, pode estar aderido ao retículo endoplasmático rugoso ou livre no citoplasma. As duas estruturas dos ribossomos são sintetizadas no núcleo, mais especificamente no nucléolo. Ou seja, é sintetizado no núcleo, mas é montado e funcional no citoplasma. - No nucléolo possui genes para fabricação de RNAr e proteínas ribossomais. - Podem ser encontrados livremente no citoplasma, ou então presos uns aos outros por uma fita de RNAm ou associados a superfície do reticulo endoplasmático rugoso, também na superfície da carioteca. - Os CENTRÍOLOS: sãoorganelas NÃO envolvias por membrana e que: Dão origem a cílios e flagelos; Participam do progresso de divisão celular (microtúbulos); Não ocorrem nas células dos vegetais superiores = angiospermas e gimnospermas (centrossomo); 6 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen - São autoduplicáveis no período que precede a divisão celular, migrando, logo a seguir, para os polos opostos da célula. Ocorrem aos pares dispostos perpendicularmente com nove grupos de três túbulos. - Os centríolos possuem microtúbulos que são constituídos por proteínas, vão sempre estar em pares quando não estão se dividindo. Os microtúbulos só vão aparecer no momento da divisão celular tanto nas células animais quanto vegetais. - Os cromossomos são as estruturas na célula que parecem um ‘X’, nos cromossomos possui DNA que carrega nossos genes. - Na divisão celular os cromossomos precisam ser distribuídos para as células filhas, sendo separados os cromossomos que foram duplicados. A partir dos centríolos surgem estruturas proteicas que são as fibras, ‘fiozinhos’ que se ligam aos cromossomos para fazer a sua separação. A divisão dos cromossomos das células filhas que estão surgindo é feita pelos microtúbulos que surgem a partir dos centríolos. - Os centríolos participam da distribuição/separação dos cromossomos durante a divisão celular. Quando a célula está se dividindo, os centríolos se duplicam e no final da divisão, cada célula possui um par de centríolos. - Os vegetais superiores não possuem centríolos. Tem a formação dos microtúbulos e dos cromossomos. - A separação dos cromossomos possui os microtúbulos ligados aos cromossomos, possui o centrossomo que é uma organização de microtúbulos proteicos que participam da divisão dos cromossomos durante a divisão celular. - GENOMA: conjunto de todo o material genético (DNA) de um indivíduo. Genomas nucleares são 7 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen aproximadamente 50.000 genes, já o genoma mitocondrial é aproximadamente 37 genes. - Quando um gene é repetido uma vez dentro do DNA, nomeia-se DNA de cópia única (simples). - DNA repetitivo são genes que temos em alta quantidade, é algo que precisa ser produzido em grande quantidade. -97% DNA não codificante e 3% de genes. - Quando o gene está funcional, vai produzir uma proteína que é quando está ocorrendo a sua expressão. - GENE, genética clássica “unidade fundamental da hereditariedade”; Genética moderna “pedaço de DNA que codifica uma proteína” - Os genes estão contidos nos cromossomos que contém as informações genéticas dos indivíduos, os quais são transmitidos de pais para filhos. - O material genético pode se organizar na forma de cromatina e na forma de cromossomo. - O DNA se associa a proteínas chamadas de histonas, o DNA faz 1 volta e ¾ em torno das histonas, está proteína serve para organizar e empacotar o material genético para que ele fique organizado dentro das células no núcleo. - A combinação de DNA com as proteínas histonas é chamada de cromatina. - O DNA presente no núcleo encontra-se geralmente organizado na forma de cromatina, durante o período de interfase. - CROMATINA: material mais corado presente no núcleo, observada durante a interfase, é composto por DNA + proteínas + histonas + proteínas não-histônicas. Por que ele fica na forma de cromatina? Primeiro devido a compactação do material genético, 8 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen para que possa ficar armazenado e organizado dentro do nosso núcleo. E, também devido a organização do material genético para o processo de divisão celular. - A forma mais compacta além da cromatina, é o cromossomo, onde a cromatina se ajusta e forma a última estrutura que é o cromossomo (cromatina condensada). - Durante a divisão celular o material genético é organizado na forma de cromossomos. NOMENCLTURA GENÉTICA. - Definição dos termos mais utilizados: Ácido nucleíco: são macromoléculas constituídas por nucleotídeos (fosfato, glicídio e uma base nitrogenada) e que formam dois importantes componentes das células, o DNA e RNA. Aminoácido: é uma substância orgânica com dois grupos funcionais, uma carboxila e um amino, essencias ou não essênciais, constituem as proteínas. Cromossomo: ’X’ presente no núcleo das célulasconstituidos de DNA condesnado em associação as proteínas histonas. 9 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen Desoxirribose: é uma pentose contendo 5 átomos de carbono e um grupo funcional aldeído, participa na composição do DNA. Dna: ácido desoxirribonucleico, é um ácido nucleico que apresenta todas as informações genéticas de um individuo. Tem papel importante da hereditariedade, é o portador dasinformações genéticas. Exon do RNAm: é um segmento de DNA de um gene que representa o código para a formação das proteínas, esse código é transportado através do RNAm. Fenótipo: características bioquímicas, fisiológicas e morfológicas de um individuo. Gene: é um segmento da molécula de DNA que contém um código para a produção dos aminoácidos e as sequências reguladora para a expressão. Genoma: é todo o conjunto do DNA. Genótipo: é a composição genética do indivíduo, o conjunto de todos os genes. Intron do RNAm: é a região não codificante do DNA Ligação peptídea: é a ligação entre duas moléculas de aminoácidos onde vai originar uma macromolécula podendo ser uma proteina. Ocorre a união entre o carbono do grupo carboxílixo e o nitrogênio do grupo amino. Nucleosídeo: é formado apenas por uma base nitrogenada (citosina, adenina, timina ou uracila) e por uma pentose (ribose ou desoxirribose), não há a presença de um grupo fosfato. Nucleotídeo: é uma molécula orgânica formada por uma base nitrogenada, um açúcar pentose e uma ligação fosfato. Proteína: são substãncias formadas por aminoácidos ligados através de ligações peptídicas. Replicação do DNA: processo de duplicação da molécula de DNA, ocorre a separação das duas cadeias de nucleotídeos e a formação de cadeias complementares. Retículo endoplasmatico rugoso: é uma organela que 10 Conceitos iniciais e nomenclatura genética Medicina Veterinária – Eduardo F. Hreneczen possui ribossomos aderidos a sua membrana. Atua na glicosilação, produção de fosfolípidios e na montagem das proteínas. Ribose: é uma pentose encontrada no RNA, é um açúcar natural que se desenvolve no nosso corpo a partir da glicose. Ribossomo: organela responsável pela sintese de proteínas. RNA: ácido ribonucleico, essêncial na sintese de proteínas. Apresenta-se em 3 tipos, o RNA mensageiro (RNAm), o transportador (RNAt) e o ribossômico (RNAr). RNA mensageiro: transmite a mensagem genética para os ribossomos, indicando quais amoniácidos e quala sequência que devem compor as proteínas RNA ribossômico: forma ribossomos que ligam aminoácidos em proteínas. RNA transportador: leva aminoácidos ao interior das células, até o local de síntese de proteínas. Tradução do RNAm: é a ‘’codificaçaõ’’, usa sua informação para produzir um polipeptídeo ou cadeia de aminoácidos.É a sintese de um polipeptídio a partir de um molde de mRNA. Trancrição do DNA: processo pelo qual um gene da sequência de DNA é copiado para fazer uma molécula de RNA.
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