REGULAÇÃO GÉNICA

REGULAÇÃO GÉNICA
Relembrando: Material genético
O MATERIAL GENÉTICO é o suporte
físico do conjunto de padrões de
informações hereditárias, transmitidas ao
longo das gerações.
GENE é a unidade de informação
hereditária.
É um segmento de DNA com informações
para sintetizar uma determinada proteína.
GENOMA é o conjunto de todos os
GENES existentes num indivíduo.
Cada célula do organismo possui uma
cópia do genoma da respetiva espécie.
Seres PROCARIONTES
Seres EUCARIONTES
DNA constituída por uma DNA constituída por várias
molécula dispersa no citoplasma moléculas associadas a proteínas,
e sem associação a proteínas
as HISTONAS. Encontra-se no
núcleo
e
também
nas
mitocôndrias e cloroplastos,
sendo DNA extranuclear.
A CROMATINA são os filamentos de DNA associados a
histonas, geralmente dispersos no núcleos das células.
Os CROMOSSOMAS são os filamentos de cromatina
condensados, curtos e espessos, observáveis ao
microscópio, com afinidade para corantes.
Surgem quando a célula está em divisão e contêm os
GENES.
EUCARIONTES
PROCARIONTES
As células especializam-se em função do tipo e número de proteínas
produzidas em cada célula = DIFERENCIAÇÃO CELULAR
Em todas as células há proteínas que asseguram as funções gerais, o que
justifica que os genes destas estejam ativos em todas as células.
Regulação génica
Todas as células de um organismo possuem a mesma
informação genética, uma vez que resultam da divisão
mitótica da mesma célula.
As células tornam-se diferentes do ponto de vista estrutural e
molecular porque sofrem um processo de DIFERENCIAÇÃO
que resulta da REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO dos seus
genes.
A regulação da expressão dos genes é a chave fundamental da
diferenciação celular.
Em cada célula, apenas uma parte do seu genoma está a ser expresso,
determinando as caraterísticas dessa célula e varia de célula para célula.
Ao longo dos diferentes estados de desenvolvimento de um indivíduo
eucariótico, alguns genes são expressos em determinados momentos,
deixando de o ser noutros estados.
Muito Alta
Alta
Moderada
Importância da Regulação génica
Nos organismos mais simples, como os procariontes, a
regulação génica é fundamental para a sua sobrevivência.
Está relacionada com a eficiência energética e o consumo de
recursos disponíveis, permitindo quem se adaptem às
alterações do meio.
Em 1961, François Jacob e Jaques Monod apresentaram o
resultado dos seus trabalhos relativos à regulação génica em
bactérias.
Echerichia coli
Echerichia coli utiliza
glicose para produzir
ATP.
Echerichia coli na ausência
de glicose, incorpora lactose
para degradar em galactose
+ glicose
Para que a Echerichia coli possa usar a lactose como fonte de energia, é
necessário que a bactéria sintetize três enzimas.
1. Identifique as três enzimas que são sintetizadas.
2. Descreva o mecanismo que leva a bactéria a utilizar a lactose
existente no meio.
Jacob e Monod verificaram que os genes responsáveis pela
síntese das 3 enzimas, GENES ESTRUTURAIS, localizamse numa secção contínua da molécula de DNA e são
controlados por genes próximos.
Gene
regulador
Ao conjunto dos genes estruturais com funções
relacionadas e dos genes que os controlam diretamente,
chama-se OPERÃO.
3. Descreva o mecanismo que leva à produção das três enzimas
necessárias ao metabolismo da lactose.
Operão LAC = 3 genes estruturais + 2 controladores da transcrição dos genes
estruturais:
PROMOTOR, região onde
enzima RNA polimerase se liga
a
OPERADOR controla o acesso da
RNA polimerase aos genes estruturais
Gene
regulador
4. Explique como é que as três enzimas necessárias ao metabolismo da
lactose não se produzem.
5. Relacione essa inibição com o papel desempenhado pela lactose.
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÉNICA
A lactose funciona como INDUTOR, uma vez que a sua presença permite
ativar o operão.
Por este facto pode designar-se este operão por OPERÃO INDUTÍVEL.
Quando a concentração de lactose baixa drasticamente no meio, a
lactose funciona como REPRESSOR, que ao ficar ativo, liga-se ao
operador e bloqueia a transcrição do operão.
Assim, há poupança de recursos devido a estes fenómenos de
autorregulação.
OPERÃO INDUTÍVEL
Estes operões estão geralmente associados
catabólicas como o catabolismo dos glícidos.
a
reações
Genes
ESTRUTURAIS
Polimerase do RNA
Proteínas:
estrutura celular
metabolismo
transporte
biomoléculas
Genes
regulam
REGULADORES expressão
genes
dos
OPERÃO REPRESSÍVEL
Existe este tipo de operões, normalmente associados ao anabolismo de
substâncias essenciais à célula, por exemplo, os aminoácidos.
OPERÃO TRIPTOFANO (trp)
É constituído por 5 genes estruturais que codificam as enzimas
necessárias à síntese do aminoácido triptofano + PROMOTOR +
OPERADOR
Quando a concentração intracelular de triptofano está baixa, as
enzimas necessárias à sua síntese são produzidas por
transcrição dos genes estruturais =» na concentração do “aa”.
Neste caso, a molécula REPRESSORA está inativa.
Quando a concentração de triptofano atinge níveis elevados,
algumas moléculas de “aa” ligam-se ao repressor alterando a
sua conformação e tornando-o ativo.
Neste caso, o repressor liga-se ao OPERADOR bloqueando a
transcrição dos genes estruturais do operão.
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÉNICA
O triptofano funciona como CO-REPRESSOR que se
liga ao operador bloqueando a transcrição dos genes
estruturais do operão
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÉNICA
Existem grupos de operões controlados por um único tipo de
regulador, o REGULÃO.
Por exemplo os operões com intervenção no catabolismo dos
glícidos, são controlados em simultâneo pelo mesmo gene regulador,
tornando mais eficaz e rápida a conversão de glícidos em glicose
REGULAÇÃO NOS PROCARIONTES
REGULAÇÃO NOS EUCARIONTES
Locais de possível controlo:
Controlo na PRÉ-TRANSCRIÇÃO:
Controlo no PROCESSAMENTO:
Controlo na POS-TRANSCRIÇÃO:
Esta apresentação foi adaptada dos sítios:
www.cientic.com;
http://pt.slideshare.net/ritarainho/regulao-do-materialgentico2, de Rita Rainho;
http://pt.slideshare.net/nunocorreia/regulao-gentica, de Nuno
Correia.