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10/6/2010 1 IDENTIFICAÇÃO IDENTIFICAÇÃO DO DO MATERIAL GENÉTICO MATERIAL GENÉTICO - UMA VISÃO HISTÓRICA UMA VISÃO HISTÓRICA - Profª Ana Luisa Miranda Vilela 1865 – JOHANN GREGOR MENDEL Publicou resultados dos cruzamentos de ervilhas Pisum sativum . Postulou as regras que governam a hereditariedade. Propôs que a transmissão dos caracteres hereditários era feita por meio de partículas ou fatores que se encontravam nos gametas: atualmente os fatores mendelianos são denominados genes.

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  • 10/6/2010

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    IDENTIFICAÇÃOIDENTIFICAÇÃO DODOMATERIAL GENÉTICOMATERIAL GENÉTICO

    -- UMA VISÃO HISTÓRICAUMA VISÃO HISTÓRICA --

    Profª Ana Luisa Miranda Vilela

    1865 – JOHANN GREGOR MENDEL

    Publicou resultados dos cruzamentosde ervilhas Pisum sativum.Postulou as regras que governam ahereditariedade.Propôs que a transmissão doscaracteres hereditários era feita pormeio de partículas ou fatores que seencontravam nos gametas:

    atualmente os fatores mendelianos sãodenominados genes.

  • 10/6/2010

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    1869 – JOHANN FRIEDRICH MIESCHER

    Realizou o primeiro isolamento deDNA a partir de leucócitosnucleína.

    1879 – WALTER FLEMMING

    Descreveu o comportamento doscromossomos durante a mitose emcélula animal.

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    1900 – DE VRIES, CORRENS E TSCHERMAK

    Redescoberta dos trabalhos de Mendel.

    De Vries TschermakCorrens

    1902 – WALTER SUTTON

    Verificou que o comportamento doscromossomos na meiose eracomparável ao dos fatoresmendelianos.

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    1908 – ARCHIBALD GARROD

    Conceito de gene de Mendel (partículasou fatores) foi aplicado a umacaracterística humana estudo depessoas afetadas pela alcaptonúria (AKU):

    distúrbio raro no qual o ácido homogentísico(HGA) – metabólito intermediário nometabolismo de fenilalanina e tirosina – éexcretado em grandes quantidades na urina,fazendo com que ela escureça quandoexposta ao ar doença da urina escura.

    1908 – ARCHIBALD GARROD

    Interpretou a anomalia como decorrente da falta deuma enzima para decompor a alcaptona emsubstâncias incolores:

    acumula-se nas cartilagens e colágeno do tecido conjuntivo.

  • 10/6/2010

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    1908 – ARCHIBALD GARROD

    Ausência da enzima seria causada por erros nainformação genética erros inatos dometabolismo:

    não forneceu provas experimentais suficientes.

    1909 – WILHELM JOHANNSEN

    Usou o termo gene para descreveros fatores mendelianos.

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    1910 – THOMAS HUNT MORGAN ECOLABORADORES

    Experimentos com a mosca-da-fruta(Drosophila melanogaster).Teoria cromossômica da Herança.Genes estão localizados noscromossomos e se dispõemlinearmente ao longo deles.Prêmio Nobel de Fisiologia ouMedicina em 1933.

    1928 – FREDERICK GRIFFITH

    Descobriu o princípio transformantetentativa de encontrar uma

    vacina contra pneumonia.Questão sem resposta: Qual era anatureza química do agentetransformante?

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    1941 – GEORGE BEADLE E EDWARD TATUM

    Hipótese 1 gene 1 enzima.Prêmio Nobel de Fisiologia ouMedicina em 1958.

    1941 – GEORGE BEADLE E EDWARD TATUM

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    1943 – WILLIAM ASTBURY

    Difração de raio-X do DNA.

    1944 – OSWALD AVERY, COLIN MCLEOD &MACLYN MCCARTY

    Indução de transformação em pneumococoscom DNA, mas não com proteína:

    demonstraram que a molécula que continha asinformações hereditárias era o DNA.

    Avery McLeod McCarty

  • 10/6/2010

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    1944 – OSWALD AVERY, COLIN MCLEOD &MACLYN MCCARTY

    Princípio transformante resistente a tratamento com proteases masdestruído por DNAase.

    O que já era conhecido (Griffith, 1928)

    Experimentos de Avery, McLeod e McCarty

    TRANSFERÊNCIA DE MATERIAL GENÉTICO ENTREBACTÉRIAS

    Conjugação:passagem de material genético deuma bactéria doadora para umareceptora através de uma pontecitoplasmática formada por fímbriassexuais (pilus F).

    Transformação:incorporação de DNA na forma livre,geralmente decorrente da lise celular.

    Transdução:passagem de material genético deuma bactéria para outra, mediada porvírus (bacteriófagos ou fagos).

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    CONJUGAÇÃO

    Fímbrias sexuais (pilus F):reconhecimento e contato entre as células,transferência de DNA plasmidial.

    Célula portadora de plasmídeo F F+, doadora, oumacho.Célula desprovida de plasmídeo F F , receptora, oufêmea.

    CONJUGAÇÃO

    Plasmídeos F integrados no cromossomo:podem mobilizar a transferência de genes cromossômicos;células portadoras Hfr (High Frequency ofRecombination).

  • 10/6/2010

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    TRANSFORMAÇÃO

    Ocorre quando uma bactéria incorpora moléculas deDNA existentes em seu meio e esta passa a ter novascaracterísticas.

    TRANSDUÇÃO

    Pode ser generalizada (qualquer fragmento de DNA)ou especializada (determinados genes, passados porfagos temperados).

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    CONVERSÃO LISOGÊNICA

    Transferência de genes de fagos para bactériasdurante o ciclo lisogênico.

    1952 – ALFRED HERSHEY E MARTHA CHASE

    Mostraram que para um vírusinfectar uma bactéria énecessário que seu DNA sejaintroduzido dentro da célulasuporte da idéia de que genessão feitos de DNA.

  • 10/6/2010

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  • Foi Wilkins que obteve pela primeira vez uma imagem de Raio-X do DNA, que ensinouCrick sobre o ácido desoxirribonucleico e quem inspirou Watson.

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    1958 – MATTHEW MESELSON E FRANKLINSTAHL

    Demonstraram que a replicação doDNA é semi-conservativa.

    1958 – MATTHEW MESELSON E FRANKLINSTAHL

  • 10/6/2010

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    1966 – MARSHALL NIRENBERG, HARKHORANA, SEVERO OCHOA E COLABORADORES

    Decifraram o código genético.

    Marshall Nirenberg Har GobindKhorana

    Severo Ochoa

    GENE

    Definição molecular proposta por George Beadle eEdward Tatum (1941):

    segmento de DNA que determina ou codifica uma enzima.

    Conceito ampliado posteriormente:

    muitos genes codificam proteínas que não são enzimas.

    Hipótese 1 gene 1 enzima

    Seqüência de DNA que codifica uma proteína.

    1 gene 1 proteína

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    GENE

    Falhas da definição molecular:alguns genomas de vírus são constituídos por RNAe não por DNA;nem todos os genes são expressos na forma decadeias polipeptídicas:

    alguns genes codificam tRNA e rRNA;

    algumas sequências não-codificadoras do DNAapresentam função regulatória e são importantespara produção de RNA e de proteínas.

    GENE

    Definição molecular atual:

    Toda sequência ou segmento de ácido nucléiconecessária para a síntese de uma cadeia

    polipeptídica funcional ou de um RNA funcional.

  • 10/6/2010

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    O DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR

    O MATERIAL GENÉTICO DOS SERES VIVOS

    Vírus: DNA ou RNA.Células procarióticas: DNA.

    Um único cromossomo formadoapenas por uma moléculacircular de DNA contém genesresponsáveis pelo metabolismo.Moléculas menores e circularesde DNA, presentes em algumasbactérias

    plasmídeos em geral contêmgenes que conferem resistência aantibióticos.

  • 10/6/2010

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    O MATERIAL GENÉTICO DOS SERES VIVOS

    Células eucarióticas: DNA.Podem existir várioscromossomos, cada um delesformado por uma longamolécula de DNA associada amoléculas de proteínasbásicas denominadashistonas.

    O MATERIAL GENÉTICO EUCARIOTO

    Organizado como uma massa compactaocupando um volume limitado:

    atividades devem ser realizadas dentrodesses limites;deve acomodar transições entre estadosinativos e ativos.

    Compactação interação do DNA comproteínas (histonas e não-histonas).

    DNA encontra-se também associado auma pequena quantidade de RNA.

    Cargas positivas das histonas neutralizamparcialmente a carga negativa do DNA.

  • 10/6/2010

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    DNA - COMPACTAÇÃO

    Histonas H2A, H2B, H3 e H4:cada um dos 4 tipos contribui com um dímero para formar onúcleo do nucleossomo octâmero.

    DNA - COMPACTAÇÃO

    Histona H1: mantém a estrutura unida:uma molécula de H1 por nucleossomo.

  • 10/6/2010

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    CROMATINA E CROMOSSOMOS

    Representam 2 aspectos morfológicos e fisiológicos da mesmaestrutura DNA complexado com proteínas.Cromatina (Kroma = cor) designa, com exceção do nucléolo,toda a porção do núcleo que se cora e é visível ao microscópioóptico:

    núcleo interfásico apresenta-se compactada e/oudescompactada;núcleo em divisão encontra-se altamente compactada,constituindo os cromossomos.

    Núcleo interfásico Núcleo em divisão

    NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DE CROMATINA