Introdução à Genética

Introdução à Genética
Angeles Perez Palha
O que é a genética?
• É a ciência que estuda a hereditariedade
• Estuda os gens, como eles transportam
informações, são replicados e passados para as
gerações
subseqüentes
de
células
ou
transmitidos entre organismos
• Estuda como a expressão da informação dentro
de um organismo determina as características
particulares daquele organismo
• Cromossomos são estruturas celulares que
transportam
fisicamente
a
informação
hereditária, é onde se encontram os genes
DNA
•DNA é uma macromolécula composta de
unidades repetidas denominadas nucleotídeos
•Nucleotídeos consistem de uma base
nitrogenada (adenina, timina, citosina ou
guanina), uma desoxirribose (1 açúcar
pentose) e um grupo fosfato
•As duas fitas são mantidas juntas por pontes
de hidrogênio entre as bases nitrogenadas.
•Os pares de bases são sempre específicos, as
fitas de DNA são complementares.
• O código genético, determinado por uma
seqüência de nucleotídeos, é convertida em
uma seqüência de aminoácidos de uma
proteína
O código genético--seqüência de nucleotídeos-convertida em uma seqüência de aminoácidos -constrói uma proteína
DNA
TRANSCRIÇÃO
MRNA
TRADUÇÃO
AMINOÁCIDOS
PROTEÍNAS
DNA
• Pares CG - três pontes de hidrogênio
• Pares AT - duas pontes de hidrogênio
• Uma típica célula animal tem cerca de 3x109
pares de bases - Livro com mais de 500000
páginas!
• E. coli - 5x106 bp
• 1953 - Francis Crick, James Watson, Rosalind
Franklin e Maurice Wilkens, Difração de raios
X
DNA - Ácido doxirribonucléico
• Dupla hélice, com as bases no centro da molécula e as
unidades de deoxiribose e fosfato no exterior.
• Cadeias complementares
• C e T – Pirimidinas (1 anel)
• A e G – Purinas (2 aneis)
• DNA tem que permitir a transmissão de informação
para as células filhas de forma estável.
• Tem que ser passível de replicação
• Tem que ser capaz de mutar
• [A]=[T]; [G]=[C], independentemente do organismo
GENES: segmentos de DNA.
[A]=[T]; [G]=[C], independentemente do organismo
1869 - DNA = Ácido desoxiribonúcleico
Replicação do DNA
1. Replicação Conservativa:
Produção de 1 molécula de DNA
inteiramente nova.
2. Replicação Semiconservativa
Uma das fitas do DNA provem da molécula original e a outra é nova.
As cadeias originais servem de modelo para a síntese das novas
cadeias.
3. Replicação Dispersiva
Envolve a quebra da molécula de DNA original e a
reconstrução de novas moléculas a partir destes fragmentos.
CONCLUSÃO:
• Experiência de Meselson-Stahl:
Crescimento de E. coli em meio contendo 15N
(substituindo 14N):
As bactérias resultantes apresentaram 50%
do DNA com 15N e 50% com 14N.
A replicação do DNA é semi-conservativa.
RNA X DNA
CONSTRUINDO UMA PROTEÍNA
RNA
• RNA polimerase I - Transcreve os rRNA's de
elevado peso molecular (18s, 28s e 45s)
• RNA polimerase II - Transcreve os mRNA's
• RNA polimerase III - Transcreve os rRNA's de
baixo peso molecular (5S) e tRNA's
• ATENÇÃO:
• Células procariotas - Uma RNA polimerase
• Céluas eucariotas - Três RNA polimerases
RNA
CÓDIGO GENÉTICO
O código genético é redundante = "degenerado"
FABRICANDO UMA PROTEÍNA
RESUMINDO
Síntese de Proteína na Célula
Porque o DNA teria sido
selecionado como material
genético?
• É mais estável que o RNA
• Mais fácil de replicar
• Permite
a
ação
de
mecanismos de reparação que
usa a cadeia intacta como
modelo.
Engenharia genética
• Capacidade de manipular os ácidos nucléicos
de forma definida e controlada.
• As ferramentas que o permitem são as
enzimas capazes de atuarem sobre ácidos
nucléicos:
– Enzimas
de
restrição
(endonucleases):
Reconhecem pequenas sequências de DNA e
"cortam" DNA de dupla cadeia nos locais ou
próximos aos locais de reconhecimento
Aplicações da Engenharia genética
• Estabelecimento de mapas de restrição
• Fragmentação de DNA para posterior análise
com técnicas diversas
• Geração de fragmentos passíveis de serem
clonados em vetores apropriados
• Produção de fragmentos de DNA para serem
usados como sondas em diferentes técnicas
Qual o interesse no genoma humano?
• Os clones e marcadores genéticos obtidos proporcionam
excelentes ferramentas de manipulação e diagnóstico
genético.
• O genoma é o cerne de qualquer organismo e contém toda
a informação necessária para a sua sobrevivência e
organização.
• O conhecimento da sua estrutura e sequência
providenciarão a base do conhecimento para perguntas
como: Porque um organismo é diferente de outro?
• O conhecimento do genoma humano permitirá caracterizar
e talvez tratar, extensivamente doenças de origem
genética.
Projeto do Genoma Humano
• Objetivo – Clonagem e caracterização
molecular de genomas de diferentes espécies
seqüência completa do genoma.
• Tarefa fácil?
- Genoma humano – 3x109 bp
- Nº de genes estimado – 200 000
Biotecnologia
- Mecanismos genéticos básicos
- Manipulação enzimática de ácidos
nucléicos
- Extração de ácidos nucleícos
- Vetores de clonagem
- Técnicas de análise de DNA e RNA
- Bibliotecas de DNA
- Mapeamento e sequenciamento de
genomas de diferentes organismos
Manipulação de
sequências conhecidas de
DNA.
Manipulação da
totalidade do
genoma
Expressão de genes recombinantes e organismos
transgênicos
Produção de
insulina humana
por bactérias
engenheiradas
Outros benefícios:
• Produção do hormônio de crescimento humano – Nanismo
• Produção de Ativador de plasminogênio tecidular (anticoagulante) em Animais – Doenças vasculares.
• Produção de Anticorpos
• Produção de vacinas
• Plantas transgênicas:
- Resistência a herbicidas (sementes de soja).
- Resistência a Insetos (milho, algodão e batata).
- Agricultura molecular Plantas produtoras de
proteínas com aplicação médica (vacinas, fármacos).