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Genética e Citogenética
Professora Aline Fernanda de Almeida
Chaves Rodrigues
Aline Fernanda de Almeida Chaves Rodrigues
Farmacêutica, graduada em Farmácia e bioquímica pela Universidade Paulista campus
Sorocaba (2009). Doutoranda em farmacologia pelo departamento de fisiologia renal e
termometabologia na Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Mestre em
farmacologia pelo departamento de fisiologia renal e termometabologia na Universidade
federal de São Paulo (UNIFESP). Especialista em farmacologia e toxicologia clínica pelo
Instituto Racine. Tutora dos cursos, intensivo de Farmacologia Clínica, Gestão da
Qualidade na Indústria Farmacêutica, Boas Práticas de Laboratório e Metodologias
analíticas para o controle de qualidade no Instituto Racine. Participou da comissão
científica na organização do curso de verão em fisiofarmacologia da UNIFESP em 2011, e
como docente em 2012. Realizou estágios em farmácias comunitárias e de manipulação, na
saúde pública e hospitalar. Atualmente atua principalmente em pesquisa pré-clínica e
docência.
Minicurrículo Genética e Citogenética
Conteúdo Programático Genética e Citogenética
DNA (estrutura e duplicação)
Dogma Central
RNA
Transcrição
Tradução (Síntese Proteíca)
Mutações
Teratogênese
O que determina as características
dos organismos? Genética e Citogenética
Cada organismo possui as suas
próprias características devido á
presença, em todas as células, de
uma molécula denominada
DNA
DNA Ácido Desoxirribonucléico
Genética e Citogenética
É grande e complexo e possui
grande quantidade de informações.
Cada cromossomo é composto por
uma série de genes.
Cada gene é um segmento de
DNA, que na maioria das vezes
codifica uma proteína
DNA Genética e Citogenética
Cada célula contém cromossomos, e os cromossomos contém genes
DNA Genética e Citogenética
Unidades que se repetem NUCLEOTÍDEOS
NUCLEOTÍDEOS Genética e Citogenética
(G)
NUCLEOTÍDEOS Genética e Citogenética
DNA Genética e Citogenética
Orientação oposta e
polaridade inversa
• Molécula de fita dupla formando uma dupla
hélice
• As fitas estão unidas pelas ligações de
Hidrogênio
• A = T (2 ligações de hidrogênio)
• C = G (3 ligações de hidrogênio)
DNA Genética e Citogenética
Os pares de bases unem a dupla
hélice.
O “início” de uma cadeia da molécula
de DNA é definida como 5'.
O “fim” de uma cadeia da molécula
de DNA é definida como 3'.
Os termos 5’ e 3’ indicam a posição,
com relação à molécula de açúcar, das
bases de nucleotídeos no esqueleto do
DNA.
As duas cadeias da dupla hélice estão
orientadas em direções opostas.
DNA Genética e Citogenética
Uma das funções do DNA dos cromossomos é servir de molde para sua
própria duplicação na fase S do ciclo celular, sendo as cópias distribuídas para as
células-filhas.
Garante a continuidade genética da espécie ao longo das gerações
Essencial para o desenvolvimento normal de um indivíduo.
Na replicação do DNA, uma
molécula de DNA “mãe” de dupla
fita é convertida em duas
moléculas “filhas” idênticas.
REPLICAÇÃO DO DNA Genética e Citogenética
Duplicação ou Replicação do DNA Genética e Citogenética
Replicação
semiconservativa
Duplicação ou Replicação do DNA Genética e Citogenética
DNA polimerase – Adiciona nucleotídeos na ponta 3’
Sentido oposto da origem de replicação
A natureza da maquinaria de replicação requer que a
síntese ocorra próximo a da origem de replicação
Duplicação ou Replicação do DNA Genética e Citogenética
Duplicação ou Replicação do DNA Genética e Citogenética
O local onde o DNA é aberto é chamado origem de replicação e é marcado por sequências
particulares de nucleotídeos.
Sequência que atraem proteínas iniciadoras
Sequência fáceis de serem abertas – Regiões ricas em A-T.
Separação das 2 cadeias (desnaturação ou quebra das pontes de H feita pela helicase).
A síntese de DNA é catalisada pela DNA polimeraseIII
A RNA primase produz os primers
A DNA polimeraseI remove os primers de RNA e preenche os espaços resultantes com
DNA
• A DNA ligase junta a ponta 3 do DNA preenchedor do espaço com a ponta 5 do fragmento
de okazaki posterior
Duplicação ou Replicação do DNA Genética e Citogenética
DNA Genética e Citogenética
Capacidade de replicação
Capacidade de carregar informação
DNA Genética e Citogenética
Expressão da informação gênica Genética e Citogenética
DNA RNA PROTEÍNAS
TRANSCRIÇÃO TRADUÇÃO
DOGMA CENTRAL Genética e Citogenética
Polímero linear de fita simples
Açúcar RIBOSE
RNA Apresenta 3 tipos de
RNA celular (mRNA,
tRNA e rRNA), com
papéis diferentes na
síntese de proteínas.
NUCLEOTÍDEOS - RNA Genética e Citogenética
Na formação da molécula de RNA, o que se liga à Adenina
da fita-molde do DNA é sempre a URACILA (U).
TRANSCRIÇÃO Genética e Citogenética
RNA mensageiro (RNAm)- Contêm a informação para a síntese de
proteínas.
RNA transportador (RNAt): Transporta aminoácidos para que
ocorra a síntese de proteínas.
O RNA ribossômico (RNAr): São moléculas dos componentes dos
ribossomos, que são grandes máquinas macromoléculas que guiam
a montagem da cadeia de aminoácidos pelo RNAm e RNAt
Tipos de RNA Genética e Citogenética
DNA RNA
AÇÚCAR
DESOXIRRIBOSE
RIBOSE
BASES
NITROGENADAS
ADENINA, GUANINA
TIMINA, CITOSINA
ADENINA, GUANINA
URACILA, CITOSINA
FILAMENTOS DE
NUCLEOTÍDEOS
DUPLA FITA
FITA SIMPLES
Diferenças entre DNA e RNA Genética e Citogenética
Cada gene é um
segmento de DNA,
que na maioria das
vezes codifica uma
proteína
GENE Genética e Citogenética
GENE Genética e Citogenética
ÍNTRON: Região não codificadora
ÉXON: Região codificadora
Genética e Citogenética Transcrição
Inicia quando o gene é ativado, o que requer
fatores de iniciação proteicos, o que torna o DNA
capaz de se ligar à RNA polimerase, que desenrola
a fita de DNA, através da quebra das pontes de H.
RNA polimerase
comanda todas as etapas
requeridas para
transcrição(síntese de RNA)
Genética e Citogenética Transcrição
A RNA polimerase só pode transcrever trechos de DNA que
sejam genes.
COMO ELA SABE ONDE COMEÇA O
GENE?
É o trecho de DNA que codifica uma molécula de RNA e a sequência
necessária para sua transcrição;
Promotor – sequência de DNA que o aparato de transcrição reconhece e
se liga;
Região Codificadora - Sequência de nucleotídeos de DNA que é copiada
em um molécula de RNA;
Terminador – sequência de nucleotídeos que sinaliza onde a transcrição
deve terminar;
Genética e Citogenética Unidade de Transcrição
GENE Genética e Citogenética
Diferentes proteínas são expressas em diferentes
células, de acordo com a função da célula
Um gene pode codificar para mais de uma proteína. Os diferentes éxons de
um gene podem ser combinados diferentemente para expressar uma
variedade de proteínas, todas codificadas de um mesmo gene. A combinação
de éxons é o resultado do splicing alternativo. Um exemplo de splicing
alternativo de um gene humano é o gene da calcitonina, que forma
diferentes transcritos se for expresso na tireóide ou no tecido neural.
GENE Genética e Citogenética
Genética e Citogenética Lembre-se
Todas as células do nosso corpo vieram de um só zigoto, portanto
possuem os mesmos genes
Se um neurônio possui os mesmos genes de uma célula muscular como
eles podem ser diferentes?
São diferentes porque todas as células do seu corpo possuem os mesmos genes, mais elas
transcrevem conjuntos diferentes de genes, então tem genes que são transcritos no neurônio
e outros que são transcritos em uma célula muscular. Isso nós chamamos de controle da
expressão gênica.
1 códon 3 nucleotídeos no RNAm
7 códons 21 nucleotídeos
Genética e Citogenética TRADUÇÃO
Na TRANSCRIÇÃO o processo é base á base, mais na tradução NÃO!
Na TRADUÇÃO a cada três bases do RNA é acrescentado 1 aa na proteína
Genética e Citogenética TRADUÇÃO
RIBOSSOMO : LOCAL DA SÍNTESE PROTÉICA
•Ribossomos são estruturas
presentes no citoplasma das células.
•São compostos por duas
subunidades de tamanhos diferentes
que se encaixam uma na outra
formando um complexo quando se
inicia a síntese proteica.
•Mais da metade da massa do
complexo corresponde a rRNA.
Genética e Citogenética
SÍNTESE
PROTÉICA/TRADUÇÃO
Um ribossomo possui um sítio para ligação do RNA mensageiro e três
sítios para a ligação de RNA transportadores.
Sítios de ligação dos tRNAs: sítio A, sítio P
e sítio E
O sítio A, ou sítio de entrada do aminoacil-
tRNA, é onde se associa o t-RNA recém-
chegado ao ribossomo e que trás o
aminoácido a ser incorporado na cadeia
polipeptídica em crescimento.
O sítio P, ou sítio de ligação do peptidil-
tRNA, é onde se associa a molécula de t-RNA
ligada à extremidade do polipeptídeo em
crescimento.
O sítio E, (do inglês Exit), ou sítio de saída, é
ocupado transitoriamente pelo t-RNA livre de
aminoácido que acabou de sair do sítio P e
que está, portanto, saindo do ribossomo
Genética e Citogenética
SÍNTESE
PROTÉICA/TRADUÇÃO
Genética e Citogenética
SÍNTESE
PROTÉICA/TRADUÇÃO
Inicio : Ribossomo menor + RNAm (Primeiro códon AUG)
Genética e Citogenética
SÍNTESE
PROTÉICA/TRADUÇÃO
Peptidil transferase
Genética e Citogenética
SÍNTESE
PROTÉICA/TRADUÇÃO
O alongamento da cadeia polipeptídica continua até entrar no ribossomo um códon de
terminação. Quando estes códons de parada entrar no ribossomo ao invés de vir um
RNAt e se parear a eles, quem vem é uma estrutura chamada fator de liberação. Quando
o fator de liberação entra no ribossomo ocorre a liberação do último aa e a separação
das duas subunidades ribossômicas.
1 anticódon 3 nucleotídeos no RNAt
O anticódon é complementar ao códon
Cada RNAt leva consigo apenas um tipo de
aminoácido quem determina qual
aminoácido será transportado é o
anticódon.
Genética e Citogenética Considerações Finais
Uma proteína + de 70 aminoácidos ligados.
1 códon 3 nucleotídeos no RNAm
1 códon 1 aminoácido na proteína
Genética e Citogenética Considerações Finais
1 aa pode ser codificado por mais de 1 códon,
porém cada códon só codifica 1 aa
Genética e Citogenética Variação genética
O genoma humano
contém variações
em sequencias de
bases de uma pessoa
para outra
Genética e Citogenética MUTAÇÕES
São alterações do material genético, e podem ocorrer a nível do
gene ou do cromossomo.
Podem ser:
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are needed to s ee th is p ic ture .
GÉNICAS
CROMOSSÓMICAS
Estruturais
Numéricas
Só um gene é afectado, um alelo transforma-se num outro devido a pequenas
alterações no número ou na sequência de nucleótidos.
Genética e Citogenética Mutações génicas
Não causam mudança na sequencia de
aminoácidos. Elas ocorrem quando uma
base nucleotídica é substituída por outra
sem resultar num códon de aminoácido
diferente.
A substituição de um nucleótido pode
resultar na criação de um
códon stop o que leva à formação de
proteínas incompletas
Mutações silenciosas
ou sinónimas
Mutações sem sentido ou
mutação de parada
Genética e
Citogenética
Mutações génicas
Há substituição de
bases que podem alterar
a mensagem e levam à
substituição de um
aminoácido por outro -
anemia falciforme
Mutações com
perda de sentido
Genética e
Citogenética
Mutações génicas
Na anemia falciforme, a
substituição do aminoácido
ácido glutâmico pelo
aminoácido valina, em uma das
cadeias de hemoglobina,
conduza a uma alteração na
forma da proteína toda
AS MUTAÇÕES PODEM OCORRER:
•Espontaneamente: As mutações espontâneas podem ocorrer
devido à ocorrência de erros na replicação do DNA.
•Induzidas: As mutações induzidas são provocadas por substâncias
químicas/ físicas/ biológicas que aumentam a probabilidade de
ocorrência de mutações.
Genética e
Citogenética
Mutações génicas
Diagnóstico molecular respostas possíveis a diferentes questões
•Tem o paciente alguma mutação em algum gene que explique a
patologia?
Os testes genéticos têm que ser dirigidos
•Tem o paciente alguma mutação neste gene particular (gene da
CFTR) que justifique a patologia?
Genética e
Citogenética
Detecção de Mutações génicas
x
Genética e
Citogenética
Detecção de Mutações génicas
SOUTHERN BLOTTING
Fragmentos de DNA são separados em gel de agarose e após são transferidos para
membranas
DNA é desnaturado antes ou durante a transferência
Sonda radioativa de DNA hibrida com o DNA na membrana
Detecta polimorfismo de DNA ou mutação
PCR - Amplificação de DNA in vitro
A Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) é uma técnica de Biologia Molecular
que permite replicação in vitro do DNA de forma extremamente rápida. Com a
PCR, quantidades mínimas de material genético podem ser amplificadas milhões
de vezes em poucas horas, permitindo a detecção rápida e confiável
Genética e
Citogenética
TERATOGÊNESE
A teratogênese se refere à formação e desenvolvimento no útero de
anomalias que levam a malformações fetais
Os agentes teratogênicos - ou teratógenos - são os responsáveis
pelo aparecimento das malformações. Podem ser de origem
genética ou ambiental.
FATORES GENÉTICOS
a) fatores gênicos: envolvem a herança dos genes que causam a anomalia.
b) fatores cromossômicos: abordam as aberrações cromossômicas
representadas pelo número anormal de cromossomos. Um exemplo seria a
Síndrome de Down.
Genética e
Citogenética
AGENTES TERATOGÊNICOS
FATORES AMBIENTAIS
a) agentes infecciosos: um teratógeno desse tipo é o vírus da rubéola, cuja infecção, nas
primeiras quatro semanas após a concepção, possui altos riscos de gerar malformações
do tipo lesões cardíacas, microcefalia (encéfalo pequeno), retardo no crescimento etc.
b) agentes químicos: envolvem substâncias químicas e drogas. Exemplos clássicos seriam
o álcool (causando hipoplasia maxilar (maxila pequena), microcefalia (encéfalo pequeno) e
retardo do crescimento) e a talidomida,uma droga utilizada no passado durante a gestação
para alívio de enjôo (provocando focomelia, ou seja, mãos e pés inseridos diretamente no
tronco) etc.
c) agentes físicos: destaca-se, principalmente, a radiação. Pode causar cegueira, defeitos
cranianos e microcefalia (encéfalo pequeno).
