Aula 04 - Genoma Procarioto e Eucarioto

7/22/2019 Aula 04 - Genoma Procarioto e Eucarioto

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Organizao Gnica dosSeres VivosGenes e Genomas de Procariotos e

Eucariotos

Prof. Henrique Santana Costa, M.Sc.


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OS SERES VIVOS


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OS SERES VIVOS

Todo genoma (eucarioto ou procarioto) possui a

funo de servir como repositrio replicativo da

informao codificada pelo DNA que o constitui.

Genomas procariticos, contudo, so

relativamente mais simples que genomaseucariticos.


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PROCARIOTO X EUCARIOTO

Tamanho do genoma.

Estrutura molecular.

Distribuio de genes.


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Cromossomo nico dsDNA circular

Replicon

Excees Lineares

Streptomyces lividans Rhodococcus fasciens Espiroquetas (Borrelia)

CARACTERSTICAS PROCARIOTO


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~9,5x106pb

Tamanho do Genoma

Mycoplasma genitalium

~0,6x106pb

Myxococcus xanthus

Saccharomycescerevisiae

~13x106pb



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Cromossomo de E. coli

Molcula de DNA fita dupla circular de 4,2 X 10 pb.

Por ser capaz de se auto-duplicar, o cromossomo bacteriano

considerado um replicon.

Sua estrutura compacta dedica-se quase que exclusivamente codificao de protenas (genes estruturais).

PROCARIOTO


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Superposio de genes

Organizao gnica que permite que uma mesma seqncia

codifique duas protenas diferentes.

Fenmeno freqente em vrus, bactrias e organelas celulares

(mitocndrias).



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Cdon de Iniciao (Start Codon) Alternativo.



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Alterao do Quadro de Leitura.



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Colinearidade

Equivalncia entre a seqncia nucleotdica do gene e a

seqncia de aminocidos da protena.

Eucariotos possuem interrupes em suas seqncias

nucleotdicas.



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Colinearidade: Gene Protena

3n nucleotdeos n aminocidos



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GENES EUCARIOTO X PROCARIOTO

5

3


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GENOMA EUCARIOTO X PROCARIOTO


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Ausncia de complementodiplide.


Quase todo genoma codificao e

regulao.

GenomaE. coli

Praticamente semseqncias redundantes.

Seqncias codificantes em ambas

as fitas.

Colinearidade entregenes e produtosproticos. Unidades genticas

acessrias.


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Organizao dos genes em operons

Genes que codificam produtos com funes relacionadas

(componentes de uma mesma rota metablica).

Responsveis pelo controle da expresso gnica.

Mostram-se presentes apenas em procariotos.

Seus produtos so regulados pela presena de substrato.



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Unidades transcricionais policistrnicas (Operons).

Regies intercistrnicas 1 a 30 pb (at 40 pb)



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Coorientao da transcrio e da replicao degenes

A fim de evitar colises entre a RNA-polimerase e o aparato

protico da replicao, as unidades transcricionais mais ativas

esto orientadas em relao origem de replicao.

Replicao bidirecional avanam em direes opostas ao longo

do cromossomo (encontrando-se num stio de terminao).



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Posicionamento de genes evolutivamenterelacionados em stios opostos do mapa gentico

Padro de organizao explicado (supostamente) por uma prvia

duplicao do genoma.

Genes que codificam protenas envolvidas numa mesma rota

metablica.



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Localizao preferencial dos genes em stiosprximos origem de replicao

Maior concentrao de genes prxima ao ponto no qual a

replicao do DNA inicia do que prxima ao trmino da mesma.

Aumento do nvel de expresso gnica.



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Elementos genticos mveis

Todo genoma de procarioto est contido num nico cromossomo.

Exceo elementos genticos mveis.



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1. Bacterifagos.

2. Plasmdeos.

3. Transposons.



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Plasmdeos

Elementos extra-cromossomais com capacidade de replicao autnoma

constitudos por uma molcula de DNA fita dupla circular.

Sua seqncia nucleotdica tem pouca ou nenhuma homologia com o cromossomo

da clula hospedeira (elemento estranho a bactria).


Conferem vantagens adaptativas s bactrias que os

possuem.

produo de toxinas

produo de pilinas

produo de adesinas

Conferem resistncia a mltiplos antibiticos (tornam

problemtico o tratamento quimioterpico de determinadas

infeces.)


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Plasmdeos

Elementos extra-cromossomais com capacidade de replicao autnoma

constitudos por uma molcula de DNA fita dupla circular.

Sua seqncia nucleotdica tem pouca ou nenhuma homologia com o cromossomo

da clula hospedeira (elemento estranho a bactria).


Conferem vantagens adaptativas s bactrias que os

possuem.

produo de toxinas

produo de pilinas

produo de adesinas

Conferem resistncia a mltiplos antibiticos (tornam

problemtico o tratamento quimioterpico de determinadas

infeces.)


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Bacterifagos

No possuem uma maquinaria prpria (incapazes de se multiplicarem na ausncia

de um hospedeiro).

Elementos extra-cromossomais que ganharam a capacidade de sintetizar um

capsdeo protico.

Podem apresentar genomas de RNA, ssDNA circular ou dsDNA linear (colifagos).


Virulentos multiplicam-se dentro da clula hospedeiradando origem a outros que so liberados aps a lise celular(ciclo ltico).

Temperados podem se integrar no genoma bacteriano(linhagem lisognica), ou entrar em ciclo ltico.


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Bacterifagosreplicons potencialmente letais.

Plasmdeosreplicons no letais (dentro de suas clulas hospedeiras).


Etapas da infeco coliso, adsoro e injeo do cido nuclico.

Ciclo ltico O genoma do fago expressado. Protenas estruturais sosintetizadas e o genoma viral encapsidado (produo de novas partculas virais).

Ciclo lisognico O genoma do fago se integra, por recombinao, no genomabacteriano. O genoma do fago pode eventualmente ser liberado (sendo capaz de

iniciar um ciclo ltico).

# Lisgena Bactria que carrega uma cpia do genoma viral integrada ao seu

cromossomo.


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Transposonsseqncias de DNA inseridas em novos stios genmicos (catalisadas a partir de

enzimas especficas - transponsases).

envolvem processos de recombinao e replicao gerando 2 novas cpias do

elemento gentico transponvel original.

# uma que permanece no stio parental.

# outra que aparece num determinado stio alvo.

Alterao da integridade de seus stios-alvo.

1. ativao de genes inativos

2. delees, inverses e fuses cromossmicas

* Conferem significativa plasticidade gentica nos genomas que as possuem.



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Classificao

Transposons simples (IS)carregam apenas a informao gentica essencial paraa transposio.

Transposons complexos carregam, tambm, informaes no relacionadas atransposio .

# resistncia a antibiticos

# capacidade de movimentao entre bactrias



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Cromossomo nico dsDNA circular

Replicon

Excees Lineares

Streptomyces lividansRhodococcus fasciens Espiroquetas (Borrelia)



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~9,5x106pb

Tamanho do Genoma

Mycoplasma genitalium

~0,6x106pb

Myxococcus xanthus

Saccharomycescerevisiae

~13x106pb



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cpia nica (030 pb)

97% dos genes so de regulao. 3% dos genes so de regulao.

3% So seqncias no codantes

(inter-espaadores gnicos).

97% So seqncias no

codantes (inter-espaadores

gnicos).


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GENOMA EUCARIOTO X PROCARIOTO


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517

42886340

13600

19000

30000

45000

50000

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

Mycoplama E. coli Levedura Drosofila Ascaris Humano Arroz Milho

NmerodeGenes

Nmero de Genes

COMPARAES EUCARIOTO


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Genesno

interrompidosXinterrompidos

COMPARAES EUCARIOTO


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COMPARAES EUCARIOTO

Tam

anhodosgenesemk

b


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PARADOXO DO VALOR DE C


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Presena de complementodiplide.

Quase todo genoma: nocodificao e regulao.

Abundncia de seqnciasredundantes.

Seqncias codificantesem apenas uma das fitas.

Existncia de mltiplas cpias dealgumas seqncias.

Raramente apresenta unidadesgenticas acessrias.

CARACTERSTICAS EUCARIOTO


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No h Colinearidade: Gene Protena

3n nucleotdeos n aminocidos



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No h Operons.

Exceo

Caenorhabditis elegansNematdeo: 25% dos genes



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1. DNA de cpia nica(45%).

2. DNA ModeradamenteRepetitivo (30%).

3. DNA AltamenteRepetitivo (25%).


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GENOMA NUCLEAR HUMANO

dsDNA.

Genoma Linear.

23 cpias (46 Cromossomos).

Caractersticas


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GENOMA DE ORGANELAS

dsDNA.

Genoma Circular.

Vrias cpias por organela.

Caractersticas


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GENOMA HUMANO

Genoma Humano

Genoma Nuclear3300Mb

30.000 - 50.000 genes

Genoma Mitocondrial16,6kb

37 genes

Dois genesde rRNA

22 genesde tRNA

13 genes codificadoresde polipeptdeos

Genes e seqnciasgene-relacionadas

DNAextragnico

DNA

codificador

DNA no-

codificador

Pseudogenes Fragmentosde genes

ntrons, se-qncias no-traduzidas etc.

nico ou baixo

nmero de cpias

Moderado a

altamente repetitivo

Repetido emtandem ou repe-ties agrupadas

Repetiesdispersas

nicas oumoderadamente repetitivas

~25% ~75%

~10% ~90%

~60% ~40%


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Relacionados mas no idnticos Globina

Famlias Funcionalmente Similares



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Famlias gnicas codificadoras de RNA

Genes de rRNA 5 agrupamentos de 50 repeties em tandem.

Genes de Trna grande famlia dispersa(40 subfamlias).

Genes de snRNA grande famlia dispersa.



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H1

H1

Famlias Funcionalmente Idnticas Histonas

Replicao dependente restrito a fase S.

Replicao independente nvel basal em todo CC.

Replicao tecido-especfico.



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Existem diferenas significativas entre genomas procariotos eeucariotos.

Procariotos genomas pequenos, circulares, poucos genes,operons e unidades genticas acessrias.

Eucariotos genomas grandes, lineares, muitos genes, semoperons e sem unidades genticas acessrias.

Eucariotos apresentam genomas mais complexos que osprocariotos.

CONCLUSO

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