REGULAÇÃO GÉNICA
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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.
