DNA, cromossomos e organizao dos genes do genoma
Profa. Dra. Aline Maria da Silva
Instituto de Qumica- USP
Bibliografia:
Genes VII - Benjamin Lewin
Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)
Genoma humano3 bilhes de bases/genoma haploide
Obtido de http://www.ornl.gov/hgmis
Replicao
Transcrio
Traduo
Protena
cido Desoxirribonucleico
cido Ribonucleico
Polipeptdeo
Fluxo da Informao Gentica
Como se provou que DNA o material gentico?
O DNA o material gentico em todos os organismos exceto em alguns vrus (vrus de RNA)
Avery, McLeod & McCarty
1944
Princpio transformante
Hershey & Chase
1952
RibossomosNucleoide (DNA compactado)
Pili
Flagelo
Envelope celular (membrana)
Clula procaritica (bactrias):
No tem organelas (ncleo, mitocondrias, etc)
Material gentico compactado no nucleide (no compartimentalizado)
Cromossomo nico, circular fechado (na maioria das bactrias, ex: Escherichia coli)
Nucleide expelido de um clula
bacteriana lisada:
Alas de uma fibra
Nucleide da Bactria
Clula eucaritica:
Organelas (ncleo, mitocondrias, cloroplastos, etc)
Material gentico compactado no ncleo
Cromossomos lineares
Ribossomos
Envelope nuclear
Ncleo
Ribossomos
Mitocondrias
Cloroplasto
Uracila Timina
Citosina 2desoxirribose
Ribose
Adenina Guanina
cido fosfrico
Componentes dos cidos nucleicos
Ribonucleotdeo
Desoxirribonucleotdeos
DNA fita dupla: cadeias antiparalelas
Sulco maior
Sulco menor
Dupla hlice de DNA:
Watson-Crick, 1953
Caractersticas das diferentes formas de hlice dupla de DNA
A dupla hlice de DNA pode ser desnaturada reversvelmente:
Aquecimento
Extremos de pH
Desnaturao e Renaturao da fita dupla de DNA
Tm= Temperatura de fuso
50% da molcula de DNA est desnaturada
Efeito hipercrmico
Absorbncia do DNA sob luz UV
Comprimento de onda (nm)
Absorbncia
Efeito hipercrmico
Fita simples
Dupla fita
Sulco maior
Sulco menor
Dupla hlice de DNA:
Watson-Crick, 1953
RibossomosNucleoide (DNA compactado)
Pili
Flagelo
Envelope celular (membrana)
Clula procaritica (bactrias):
No tem organelas (ncleo, mitocondrias, etc)
Material gentico compactado no nucleide (no compartimentalizado)
Cromossomo nico, circular fechado (na maioria das bactrias, ex: Escherichia coli)
Clula eucaritica:
Organelas (ncleo, mitocondrias, cloroplastos, etc)
Material gentico compactado no ncleo
Cromossomos lineares
Ribossomos
Envelope nuclear
Ncleo
Ribossomos
Mitocondrias
Cloroplasto
Compactao do Material Gentico
6 x 109(diplide)
1,8m46 cromossomos
6um diametroesferideNcleo Humano
16 00050um10 dsDNA
3 x 0,5umesferideMitocondria Humana
4,6 x 1061,3 mm1,7 x 0,65 umcilindroE.coli
170 00055um0,065x0,10umiscosaedroFago T4
Nmero de bases
Tamanho do DNA
DimensesFormaOrganismo / Compartimento
Nmero normal de cromossomos em alguns organismos
Empacotamento do DNA do bacterifago
lambda
Pr- Capsdeos Vazios
Partcula Madura
enrolado
superenrolado
Conformao tridimensional do DNA circular fechado
DNA circular superespiralado
DNA circular relaxado
Quebra em uma das cadeias da dupla-fita
Superenrolamento crescente
Compactao de Genomas Procariticos
O material gentico apresenta-se organizado de forma compacta ocupando 1/3 do volume total da clula bacteriana Nucleide
Densidade do DNA na clula bacteriana alta:
10mg /ml !!!!
Nucleide expelido de um clula
bacteriana lisada:
Alas de uma fibra
Nucleide da Bactria
Empacotamento do genoma bacteriano
Protenas com carter bsico esto envolvidas na organizao da fibra compacta e na formao das alas do nucleide
Compactao de Genomas Eucariticos
Protenas nucleares especficas + DNA
Cromatina
Eucromatinamenos compactada
Heterocromatinamais compactada
Cromossomos Estado mais condensado na Mitose ou Meiose
Heterocromatina
Citoplasma
HeterocromatinaNuclolo
Corte de um ncleo corado com Feulgen
Telmero Cromossomo mittico
Centrmero
Cromtides irms
Telmero
Cromossomo Artificial de Levedura (YAC)
Centrmero
Telmero
Sequencia para Replicao Autnoma
Cromossomos desprovidos de histonas: arcabouo de protenas no qual as alas do DNA esto ancoradas
Nveis de Compactao da Cromatina
Fibra de 30nm
Razo de compactao ~1000-2000
Razo de compactao ~7000
Cerne de histonas do nucleossomo
DNA de ligao 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:
Protenas com carter bsico (carga +) que interagem com o DNA (carga -)
Nucleossomo
Organizao das histonas no nucleossomo
0 gene geralmente maior do que a sequncia codificadora para a protena
5UTR5UTR 3UTR3UTR
Protena
UTR: Regio no traduzida (Untranslated region)
Estrutura tpica de um gene transcrito pela RNApol II
PromotorEnhancer Gene
(hnRNA)
G
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Splicing: remoo dos introns
O que faz a diferena?
Human genome
32,000 genes
Yeast 6,144 genes
Arabdopsis25 706 genes
D. melanogaster 13,338 genes
C. elegans 18,266 genes