Aula Aline DNA cromossomos genes bioinfo - IQ-USP
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DNA, cromossomos e organização dos genes do genoma Profa. Dra. Aline Maria da Silva Instituto de Química- USP Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.) Genoma humano 3 bilhões de bases/genoma haploide Obtido de http://www.ornl.gov/hgmis Replicação Ácido Desoxirribonucleico Transcrição Ácido Ribonucleico Tradução Proteína Polipeptídeo Fluxo da Informação Genética Como se provou que DNA é o material genético? O DNA é o material genético em todos os organismos exceto em alguns vírus (vírus de RNA) Avery, McLeod & McCarty 1944 Princípio transformante Hershey & Chase 1952 Ribossomos Nucleoide (DNA compactado) Pili Flagelo Célula procariótica (bactérias): Envelope celular (membrana) Não tem organelas (núcleo, mitocondrias, etc) Material genético compactado no nucleóide (não compartimentalizado) Cromossomo único, circular fechado (na maioria das bactérias, ex: Escherichia coli) Nucleóide expelido de um célula bacteriana lisada: Alças de uma fibra Nucleóide da Bactéria Célula eucariótica: Ribossomos Organelas (núcleo, mitocondrias, cloroplastos, etc) Material genético compactado no núcleo Cromossomos lineares Núcleo Envelope nuclear Ribossomos Mitocondrias Cloroplasto Componentes dos ácidos nucleicos Uracila Ribose Timina Citosina Adenina 2´desoxirribose Guanina Ácido fosfórico Ribonucleotídeo Desoxirribonucleotídeos DNA fita dupla: cadeias antiparalelas Dupla hélice de DNA: Watson-Crick, 1953 Sulco menor Sulco maior Características das diferentes formas de hélice dupla de DNA A dupla hélice de DNA pode ser desnaturada reversívelmente: Aquecimento Extremos de pH Desnaturação e Renaturação da fita dupla de DNA Tm= Temperatura de fusão 50% da molécula de DNA está desnaturada Efeito hipercrômico Absorbância do DNA sob luz UV Fita simples Efeito hipercrômico Absorbância Dupla fita Comprimento de onda (nm) Dupla hélice de DNA: Watson-Crick, 1953 Sulco menor Sulco maior Ribossomos Nucleoide (DNA compactado) Pili Flagelo Célula procariótica (bactérias): Envelope celular (membrana) Não tem organelas (núcleo, mitocondrias, etc) Material genético compactado no nucleóide (não compartimentalizado) Cromossomo único, circular fechado (na maioria das bactérias, ex: Escherichia coli) Célula eucariótica: Ribossomos Organelas (núcleo, mitocondrias, cloroplastos, etc) Material genético compactado no núcleo Cromossomos lineares Núcleo Envelope nuclear Ribossomos Mitocondrias Cloroplasto Compactação do Material Genético Organismo / Compartimento Forma Dimensões Tamanho do DNA Número de bases Fago T4 iscosaedro 0,065x0,10um 55um 170 000 E.coli cilindro 1,7 x 0,65 um 1,3 mm 4,6 x 106 Mitocondria Humana esferóide 3 x 0,5um 50um 10 dsDNA 16 000 Núcleo Humano esferóide 6um diametro 1,8m 6 x 109 46 cromossomos (diplóide) Número normal de cromossomos em alguns organismos Empacotamento do DNA do bacteriófago lambda Pré- Capsídeos Vazios Partícula Madura enrolado superenrolado Conformação tridimensional do DNA circular fechado Quebra em uma das cadeias da dupla-fita DNA circular superespiralado DNA circular relaxado Superenrolamento crescente Compactação de Genomas Procarióticos O material genético apresenta-se organizado de forma compacta ocupando 1/3 do volume total da célula bacteriana Nucleóide Densidade do DNA na célula bacteriana é alta: 10mg /ml !!!! Nucleóide expelido de um célula bacteriana lisada: Alças de uma fibra Nucleóide da Bactéria Empacotamento do genoma bacteriano Proteínas com caráter básico estão envolvidas na organização da fibra compacta e na formação das alças do nucleóide Compactação de Genomas Eucarióticos Proteínas nucleares específicas + DNA Cromatina Eucromatina menos compactada Heterocromatina mais compactada Cromossomos Estado mais condensado na Mitose ou Meiose Corte de um núcleo corado com Feulgen Heterocromatina Nucléolo Heterocromatina Citoplasma Telômero Cromossomo mitótico Centrômero Cromátides irmãs Telômero Cromossomo Artificial de Levedura (YAC) Centrômero Telômero Sequencia para Replicação Autônoma Cromossomos desprovidos de histonas: arcabouço de proteínas no qual as alças do DNA estão ancoradas Níveis de Compactação da Cromatina Fibra de 30nm Razão de compactação ~1000-2000 Razão de compactação ~7000 Cerne de histonas do nucleossomo DNA de ligação dos nucleossomos Enrolamento helicoidal da fibra de 30nm: 6 nucleossomos por volta organizados radialmente Estrutura Molecular da Cromatina:Nucleossomos Eletroforese em gel de agarose Estrutura Molecular da Cromatina:Nucleossomos Nucleossomo: DNA organizado em duas voltas Histonas: Proteínas com caráter básico (carga +) que interagem com o DNA (carga -) Nucleossomo Organização das histonas no nucleossomo 0 gene geralmente é maior do que a sequência codificadora para a proteína 5´UTR 5´UTR 3´UTR 3´UTR Proteína UTR: Região não traduzida (Untranslated region) Estrutura típica de um gene transcrito pela RNApol II Enhancer Promotor Gene Splicing: remoção dos introns Genes eucarióticos são em geral interrompidos por introns (hnRNA) O que faz a diferença? D. melanogaster 13,338 genes Yeast 6,144 genes Human genome 32,000 genes C. elegans 18,266 genes Arabdopsis 25 706 genes
