A Genética - Estrutura do DNA

Genética II - Professora Ana Cláudia

07/08

ARQUITETURA DO CROMOSSOMO EUCARIOTO

O DNA é um tipo de ácido nucleico, assim como o RNA. Cada ácido nucleico é formado por uma base nitrogenada, uma pentose e um grupo fosfato.  Esse grupo de moléculas forma os chamados nucleotídeos. Existem apenas cinco tipos de bases nitrogenadas: adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) e uracila (U). A timina só ocorre no DNA, enquanto a uracila só ocorre no RNA. O DNA também se difere do RNA pela sua pentose, enquanto o DNA apresenta desoxirribose, o RNA apresenta ribose.

A molécula de DNA, é  duas cadeias de fosfato e desoxirribose unidas por bases nitrogenadas através da ligação de hidrogênio. É importante destacar que cada base liga-se a uma base específica: adenina liga-se à timina e a guanina liga-se à citosina.

COMPACTAÇÃO DO DNA

Inicialmente a fita de DNA se enrola em octâmero( pares de h2a,h2b.h3 e h4) de histonas, formando um nucleossomo. Cada deste octâmero  histona tem uma cauda N terminal, as caudas N-terminais desses histonas se ligam aproximando os nucleossomos, ao mesmo tempo as histonas H1, que tem papel na organização da cromatina ocupando lugar na região entre os nucleossomos, forçam  o material a outro tipo de compactação, em estruturas secundárias helicóides, denominadas solenóides, que vão se enrolar formando a fibra de cromatina (fibra de 30nm)

A fibra de cromatina vai formar alças em torno de um estrutura protéica (scaffold - scaffold attachment regions, são regiões ricas em A+T ; sítio de reconhecimento de proteínas do complexo SMC - (structural maintenance of chromosomes)) e como nessa região encontramos SMC como condensinas e coesinas, que vão ser responsável por espiralar essa estrutura proteica, de modo a gerar um novo nível de compactação, o cromossomo.

Estrutura do cromossomo

Centrômeros é composta por DNA repetitivo( em  humanos) e são utilizados para separação de  cromátides (anáfase II da meiose e anáfase da mitose), pois são as regiões ligadas pelas fibras do fuso.

Telômeros impedem a degradação das pontas dos cromossomos por DNAses. Eles evitam a fusão das pontas de um cromossomo com outro e facilitam a replicação das pontas do DNA.

Composição:

- Sequências curtas de nucleotídeos repetidas: (TTAGGG altamente conservada em vertebrados)

- Região unifilamentar rica em G

Existe um problema na replicação dos telômeros na fita de sentido 3’-5’, pois a DNApolimerase não consegue adicionar as bases na última porção dessa fita pois antes dela não se consegue colocar o fragmento de Okasaki, logo para solucionar esse defeito uma telomerase adiciona um pedaço de RNA nessa fita, para que se possa adicionar o prime e seguir com a replicação.

Eucromatina → Cromatina ativa, descondensada: regiões do genoma suscetíveis à transcrição

Heterocromatina→ Cromatina altamente condensada ao longo de todo o ciclo celular. Encontrada em: centrômeros, telômeros e regiões de transcrição silenciada

14/08

Origem da variabilidade genética

Mutações cromossômicas

Antes de entrar propriamente no tema vamos relembrar algumas terminologias e conceitos.

→ Genoma - DNA do núcleo + DNA  da mitocôndria ( + DNA do cloroplasto, no caso da plantas)

→ Cariótipo: é a descrição do conjunto cromossômico da espécie. Ex.: 46,XX; 46,XY

→ Cariograma: é a representação do cariótipo feita através de fotografias de uma metáfase.(específico da espécie)

→ Idiograma: é a representação esquemática do conjunto haplóide de cromossomos( representação esquemática, geralmente representa de forma haplóide- apenas um n)

→ Mitose: Células 2n, de divide formando duas células 2n igual a ela.Separação de cromátides irmãs.

→ Meiose: tem duas fases, e na primeira prófase pode ocorrer crossing over. Na meiose 1 - Separação dos cromossomos homólogos, gerando uma redução.Na mriose 2 vai ter outra separação de cromátides irmãs.

Mutações

São alterações ou modificações em genes ou cromossomos, podendo acarretar variação hereditária. As mutações podem ser gênicas quando alteram a sequência do DNA ou cromossômicas quando alteram a estrutura ou o número de cromossomos.

Mutações Cromossômicas

Também chamadas de aberrações cromossômicas, são alterações na estrutura ou no número de cromossomos normal da espécie.

• Importante fator evolutivo em diversas espécies.
• Interesse comercial especialmente em plantas.
•  Em humanos podem provocar anomalias e mal formações no organismo ou até a inviabilidade do indivíduo.

• Mutações Cromossômicas Numéricas

Euploidias

• Monoploidias (n)  quando há apenas um

genoma.

• Triploidias (3n)  quando há três genomas.

• Poliploidias (4n, 5n, ...)  quando há quatro ou mais genomas.( plantas geralmente)

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Poliploidia

É um conjuntos extras de cromossomos.Mais comum em plantas. Exs.: trigo, algodão, batata, café.Essas plantas possuem: Células maiores e plantas mais robustas( interesse comercial). Muitos vegetais poliploides fazem reprodução assexuada. Reprodução sexuada: podem ser férteis ou estéreis

• TRIPLÓIDES (3n): geralmente estéreis  segregação irregular de cromossomos na meiose, podendo gerar uma formação univalente e/ou trivalente (célula com 1ou3 cromossomo homólogo)
• TETRAPLÓIDES (4n): algumas espécies são estéreis e outras férteis. espécies férteis normalmente possuem dois conjuntos distintos de cromossomos e cada cromossomo foi duplicado. Essas cópias não são idênticas, mas vai parear certinho pois é par.

• Esse tetraploide pode ser :

• AUTOPOLIPLÓIDES: duplicação cromossômica dentro de uma espécie(Possíveis mecanismos: Durante a Mitose-  a célula entra em nova mitose sem passar pela citocinese; OU Durante a Meiose - produção de gametas não reduzidos).
• ALOPOLIPLÓIDES: hibridização entre espécies diferentes, gerando um Híbrido estéril, entretanto se houver uma de duplicação cromossômica, vamos ter um tetraploide fértil.

Aneuploidias (Somias)

→ Nulissomia (2n-2)  perda de um par inteiro de cromossomos. Em humanos é letal.

→ Monossomia (2n-1)  um cromossomo a menos no cariótipo.

→ Trissomia (2n+1)  um cromossomo a mais no

cariótipo.

→ Geralmente temos problema na disjunção da meiose

Mais velha, maior a chance de ter uma disjunção errada.

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Aneuploidias em humanos

Autossômica

Trissomias 21, 13 e 18 são viáveis, outros não

• Síndrome de Down - 47,XX,+21 ou 47,XY+21
• Síndrome de Edward - 47,XX,+18 ou 47,XY+18
• Síndrome de Patau - 47,XX,+13 ou 47,XY+13

Monossomias

• Síndrome de Turner  45,X (única viável)- mulheres estéreis com cordões remanescente de ovários.

Sexeuais

Trissomias

• Triplo-X  47,XXX - mulheres fenotipicamente normais, em alguns casos fertilidade reduzida e discreto retardo mental; Dois cromossomos X inativados – 2 corpúsculos de Barr
• Síndrome de Klinefelter- Cariótipo mais comum: 47,XXY. Fenotipicamente homem. Variantes: 48,XXYY; 48,XXXY; 49,XXXYY; 49,XXXXY; 50,XXXXYY; 50,XXXXXY. Mas e tiver mais Y nem rola nada, mas cada X que adiciona aumenta o retardo mental. provavelmente infértil.

• Mutações Cromossômicas Estruturais

→ Provocam alterações na estrutura dos cromossomos, podendo ocasionar a perda de genes, a expressão duplicada ou diminuição da expressão de um ou mais genes.