DISCIPLINA: CIÊNCIAS MOLECULARES E CELULARES
EXPRESSÃO GÊNICA
PROFESSOR: Leandro Baginski
1 - CICLO CELULAR
1.1 – Interfase
1.2 – Mitose
1.3 – Meiose
2 - EXPRESSÃO GÊNICA
1.1 – Replicação do DNA
1.2 – Transcrição...
O genoma do homem apresenta 46 cromossomos,
dispostos em duplas, compondo na composição final 23 pares, dos
quais metade é...
As células que possuem os cromossomos homólogos são
chamadas de células diplóides (2n), pois eles estão aos pares.
Células...
Semelhante ao organismo vivo, a célula também apresenta
períodos em sua existência, que podem ser divididos em duas etapas...
G1 ou G0 – é o período imediatamente após a formação da célula.
Quando em G0, a célula não recebe estímulo para iniciar um...
S – na fase de síntese, a célula, mesmo realizando suas funções
metabólicas, inicia o processo de duplicação do seu materi...
G2 – esta fase se caracteriza pela produção de substâncias que irão
contribuir para a formação das duas novas células que ...
Em ambos os processos de divisão, mitose ou meiose, haverá
formação de novas células ao final do processo. As células form...
MITOSE
Definição:
Mitose é o processo de divisão celular pelo qual
uma célula eucarionte origina, em seqüência ordenada de
etapas...
A mitose é o processo de reprodução celular que
ocorre em grande parte das células durante parte do ciclo
celular. Resumid...
1. Prófase:
Neste momento, a cromatina, que antes estava
descondensada, começa a se condensar. Os centríolos
vão afastando...
2. Metáfase:
A principal característica da metáfase é a
disposição dos cromossomos (cromatina) bem no centro
da célula, fo...
3. Anáfase:
É a fase da separação. As fibras do fuso se encurtam
em direção aos pólos levando consigo as cromátides
(parte...
4. Telófase:
Com os cromossomos já nos pólos junto aos
centríolos, a cromatina começa a se descondensar,
ressurgem a membr...
MEIOSE
A meiose é caracterizada pela redução do número de
cromossomos à metade nas quatro células filhas
resultantes. A redução c...
A meiose I é reducional, pois reduz à metade o
número de cromossomos e é dividida pelas seguintes fases:
prófase I, metáfa...
Prófase I
Metáfase I
Anáfase I
Telófase I
Meiose I
Meiose II
Prófase II
Metáfase II
Anáfase II
Telófase II
Prófase I
A prófase I é uma fase longa e complexa e por este
motivo é subdividida em cinco subfases consecutivas:
leptóten...
Assim, inicia-se a permutação ou crossing-over –
quebra de cromátides homólogas seguida pela troca de
pedaços e a ressolda...
CROSSING OVER
No interior das células germinativas, os cromossomos
homólogos ficam pareados. Durante a compressão dos mesm...
Metáfase I
Na metáfase I, há a desintegração da membrana
nuclear (carioteca) e os pares de cromossomos homólogos
que ainda...
Anáfase I
A anáfase I é caracterizada pelo deslocamento dos
cromossomos homólogos para pólos opostos na célula. Neste
caso...
Telófase I
Quando os cromossomos duplicados chegam ao
pólo, inicia-se a telófase I. Em seguida, os cromossomos se
desconde...
Meiose I
Prófase II
Na meiose II, a prófase II inicia-se pela condensação
dos cromossomos, desaparecimentos dos nucléolos e
migraçã...
Metáfase II
A metáfase II, os cromossomos, unidos pelo
centrômero, organizam-se no pólo equatorial da célula,
voltando as ...
Anáfase II
Na anáfase II, as cromátides irmãs são puxadas
para pólos opostos da célula.
Telófase II
A segunda divisão é concluída com a telófase II,
etapa na qual os cromossomos se descondensam, há o
reaparecim...
Meiose II
Mitose Meiose
- Resulta em duas células geneticamente
iguais
- Resulta em quatro células geneticamente
diferentes
- Não há...
Expressão Gênica
DNA DNA
RNA
Proteína
Replicação
Transcrição
Tradução
O gene é um segmento de uma molécula de DNA que
contém um código para a produção dos aminoácidos da cadeia
polipeptídica e...
O éxons tendem a ser curtos (cerca de 150 nucleotídeos),
enquanto os íntrons podem possuir várias centenas de nucleotídeos.
REPLICAÇÃO
A replicação do DNA é o processo de auto-
duplicação do material genético, mantendo o padrão de
herança ao longo das geraç...
A replicação acontece antes da divisão celular, na
fase S da interfase. A replicação também pode ser
reproduzida em labora...
Replicação do DNA (formar um novo DNA)
A replicação do DNA ocorre sempre no sentido 5’-
3’ e se inicia na Origem de Replic...
Enzimas que participam da replicação:
Helicase: Rompe as pontes de Hidrogênio para abrir as fitas e permitir que a
DNA pol...
A AT CA AG CC T G T G
MOLÉCULA DE DNA
Fita mãe
Fita filha
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MOLÉCULA DE DNA
Fita mãe
Fita filha
TRANSCRIÇÃO
A partir do DNA são transcritas as moléculas de
RNA, que podem ser de três tipos principais: RNA
mensageiro (RNAm), RNA ri...
Tipos de RNA
RNA ribossômico: O RNAr participa na produção de ribossomos. A região do DNA
molde para esse RNA é chamada de...
TRANSCRIÇÃO
A cadeia de DNA é separada através de uma enzima que
promove a quebra das pontes de hidrogênio. Quando as héli...
Elongação
RNA polimerase
Helicase
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MOLÉCULA DE RNA
Fita mãe
Fita filha
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U UA GU UC GG A C A C
MOLÉCULA DE RNA
Fita mãe
Fita filha
TRADUÇÃO
Tradução é o nome dado ao processo biológico no
qual a sequência nucleotídica de uma molécula de mRNA
(RNA mensageiro) é u...
Cada trinca de bases do RNA mensageiro
representa um códon e está relacionada a um
aminoácido específico
A tradução é proc...
Os ribossomos são compostos por duas
subunidades e agem de maneira a percorrer a totalidade
da cadeia de RNA mensageiro. O...
Num organismo diplóide um pesquisador verificou que
uma molécula de DNA continha 22% de GUANINA.
Com base nesta informação...
Quantos cromossomos há nas células do intestino
humano na anáfase II?
O que é um cariótipo triplóide humano (3n)? Esquematize
As bases púricas produzidas pelo RNA são:
a) citosina e guanina
b) adenina e uracila
c) citosina e timina
d) adenina e gua...
Quais as principais diferenças entre a replicação, transcrição
e a tradução de eucariontes?
O que você entende por “orientação anti-paralela” das
fitas de DNA?
Quais as principais características da molécula de DNA?
Os ácidos nucleicos são constituídos por cadeias
polinucleotídicas. Descreva resumidamente este tipo de
composto.
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  1. 1. DISCIPLINA: CIÊNCIAS MOLECULARES E CELULARES EXPRESSÃO GÊNICA PROFESSOR: Leandro Baginski
  2. 2. 1 - CICLO CELULAR 1.1 – Interfase 1.2 – Mitose 1.3 – Meiose 2 - EXPRESSÃO GÊNICA 1.1 – Replicação do DNA 1.2 – Transcrição 1.3 – Tradução
  3. 3. O genoma do homem apresenta 46 cromossomos, dispostos em duplas, compondo na composição final 23 pares, dos quais metade é transmitida pela linhagem paterna, através do espermatozóide, e a outra metade é legada pela esfera materna, por meio de seus óvulos. No interior dos cromossomos estão abrigados os genes – calcula-se a existência de aproximadamente 130 mil genes. Neles é elaborado o reservatório de proteínas, essenciais para a estruturação dos organismos vivos.
  4. 4. As células que possuem os cromossomos homólogos são chamadas de células diplóides (2n), pois eles estão aos pares. Células que contém apenas 1 dos representantes são chamadas de haplóides (n) e são, normalmente, formadas por meiose para a produção de gametas.
  5. 5. Semelhante ao organismo vivo, a célula também apresenta períodos em sua existência, que podem ser divididos em duas etapas – a interfase e a etapa de divisão. A interfase é a preparação da célula para a divisão. É um processo de intensa produção de proteínas, onde ocorre a duplicação do material genético. Os dois braços do cromossomo duplicado permanecem unidos por uma proteína chamada coesina. Estas duas fitas unidas pela coesina são chamadas de cromátides-irmãs, e irão se separar somente na anáfase.
  6. 6. G1 ou G0 – é o período imediatamente após a formação da célula. Quando em G0, a célula não recebe estímulo para iniciar uma nova divisão, fica exclusivamente para realizar sua atividade celular. Neurônios são exemplos de células que permanecem em G0. As células que se apresentam em G1, passam por períodos de crescimento, diferenciação e produção de substâncias, como proteínas.
  7. 7. S – na fase de síntese, a célula, mesmo realizando suas funções metabólicas, inicia o processo de duplicação do seu material genético, o DNA. Ao final desta etapa, a célula contará com seu DNA todo duplicado e passará então para a fase seguinte, G2.
  8. 8. G2 – esta fase se caracteriza pela produção de substâncias que irão contribuir para a formação das duas novas células que serão formadas, assim, todas as organelas devem ser duplicadas. Finalizando o período de G2, a célula passa para a etapa de divisão. Em caso de divisão para formação de células somáticas (não reprodutivas) ocorrerá o processo de mitose, mas em caso de formação de células germinativas (reprodutoras – espermatozóide ou óvulo) teremos o processo de meiose.
  9. 9. Em ambos os processos de divisão, mitose ou meiose, haverá formação de novas células ao final do processo. As células formadas pelo processo de mitose serão iguais entre si e em relação à célula- mãe que as originou, já em relação às células formadas pelo processo de meiose, estas serão diferentes entre si. O tempo relativo ao ciclo celular varia de acordo com a função desempenhada pela célula. As células da epiderme intestinal, por exemplo, podem se dividir até duas vezes por dia, enquanto que as células do fígado, até duas vezes ao ano. Já as células nervosas, os neurônios, praticamente não se dividem!
  10. 10. MITOSE
  11. 11. Definição: Mitose é o processo de divisão celular pelo qual uma célula eucarionte origina, em seqüência ordenada de etapas, duas células-filhas cromossômica e geneticamente idênticas.
  12. 12. A mitose é o processo de reprodução celular que ocorre em grande parte das células durante parte do ciclo celular. Resumidamente, a mitose é o processo pelo qual uma célula diplóide dá origem a duas outras células diplóides, idênticas à célula-mãe e entre si. Isso quer dizer que uma célula com certo número de cromossomos (no caso humano, seriam 46) originaria outras duas células idênticas a essa. A mitose está dividida em 4 fases:
  13. 13. 1. Prófase: Neste momento, a cromatina, que antes estava descondensada, começa a se condensar. Os centríolos vão afastando-se para os pólos criando fibras, chamadas Fibras do Fuso Acromático. A membrana nuclear desaparece junto com os nucléolos.
  14. 14. 2. Metáfase: A principal característica da metáfase é a disposição dos cromossomos (cromatina) bem no centro da célula, formando o que se chama de Placa Equatorial. Para tal disposição, os cromossomos condensam-se totalmente e unem-se às fibras do fuso por meio dos centrômeros. É nessa fase que se dá o estudo do cariótipo.
  15. 15. 3. Anáfase: É a fase da separação. As fibras do fuso se encurtam em direção aos pólos levando consigo as cromátides (partes) dos cromossomos, que passam a constituir um cromossomo independente cada. É na anáfase que está o segredo: uma célula de 46 cromossomos precisa originar 2 células de 46 cromossomos.
  16. 16. 4. Telófase: Com os cromossomos já nos pólos junto aos centríolos, a cromatina começa a se descondensar, ressurgem a membrana nuclear e os nucléolos, e a célula se divide. A divisão em si é chamada citocinese. Após a telófase, as células voltam à interfase.
  17. 17. MEIOSE
  18. 18. A meiose é caracterizada pela redução do número de cromossomos à metade nas quatro células filhas resultantes. A redução cromossômica é decorrente de uma única duplicação cromossômica seguida por duas divisões nucleares sucessivas, a meiose I e a meiose II.
  19. 19. A meiose I é reducional, pois reduz à metade o número de cromossomos e é dividida pelas seguintes fases: prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. Enquanto a meiose II é equacional já que o número de cromossomos das células que sofrem a divisão é igual nas células que se originam. As fases desta etapa são denominadas: prófase II, anáfase II, metáfase II e telófase II.
  20. 20. Prófase I Metáfase I Anáfase I Telófase I Meiose I Meiose II Prófase II Metáfase II Anáfase II Telófase II
  21. 21. Prófase I A prófase I é uma fase longa e complexa e por este motivo é subdividida em cinco subfases consecutivas: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese. A prófase I é iniciada pela condensação dos cromossomos duplicados na interfase – fase na qual a célula atinge sua maior atividade metabólica quando ocorre a duplicação do DNA (período S). Em seguida, à medida que os cromossomos homólogos duplicados se condensam, eles se vão se emparelhando ao longo de todo o comprimento.
  22. 22. Assim, inicia-se a permutação ou crossing-over – quebra de cromátides homólogas seguida pela troca de pedaços e a ressoldagem da parte trocada. Esses pontos dão origem a figuras em forma da letra X, denominadas quiasmas. A prófase I termina com a máxima condensação de cada cromossomos – ainda presos a seu homólogos pelos quiasmas – e o deslocamentos destes em direção às extremidades do citoplasma.
  23. 23. CROSSING OVER No interior das células germinativas, os cromossomos homólogos ficam pareados. Durante a compressão dos mesmos, pode haver um entrelaçamento entre as cromátides homólogas dos cromossomos, mas que não são irmãs, seguido de uma quebra as cromátides em determinados pontos e troca de genes entre as mesmas. Após a separação dos cromossomos, cada um apresenta material genético do outro, apresentando, deste modo, versões de genes distintas da original. Uma vez que este processo ocorre somente com uma das cópias do cromossomo, o grupo de informações iniciais não é completamente perdido, resultando em um aumento de variabilidade.
  24. 24. Metáfase I Na metáfase I, há a desintegração da membrana nuclear (carioteca) e os pares de cromossomos homólogos que ainda são mantidos pelos quiasmas, se dispõem na região equatorial da célula de forma que os homólogos de cada par fiquem voltados para pólos opostos na célula.
  25. 25. Anáfase I A anáfase I é caracterizada pelo deslocamento dos cromossomos homólogos para pólos opostos na célula. Neste caso, diferentemente da mitose, as cromátides irmãs não se separam, o que ocorre é a separação dos cromossomos homólogos, indo cada par dos cromossomos duplicados (constituídos por duas cromátides unidas pelo centrômero) para cada pólo.
  26. 26. Telófase I Quando os cromossomos duplicados chegam ao pólo, inicia-se a telófase I. Em seguida, os cromossomos se descondensam, a carioteca e os nucléolos reaparecem e ocorre a citocinese – divisão do citoplasma que origina duas células filhas, que por não possuírem pares de homólogos, são células haplóides caracterizando uma divisão reducional. O intervalo entre a primeira e a segunda divisão da meiose é denominado de intercinese.
  27. 27. Meiose I
  28. 28. Prófase II Na meiose II, a prófase II inicia-se pela condensação dos cromossomos, desaparecimentos dos nucléolos e migração dos centros celulares para pólos opostos da célula. O término dessa etapa é marcado pela desintegração da carioteca e pelos cromossomos encontrarem-se espalhados pelo citoplasma.
  29. 29. Metáfase II A metáfase II, os cromossomos, unidos pelo centrômero, organizam-se no pólo equatorial da célula, voltando as cromátides para pólos opostos da célula. Essa etapa é finalizada pela divisão do centrômero e, consequentemente, a separação das cromátides irmãs.
  30. 30. Anáfase II Na anáfase II, as cromátides irmãs são puxadas para pólos opostos da célula.
  31. 31. Telófase II A segunda divisão é concluída com a telófase II, etapa na qual os cromossomos se descondensam, há o reaparecimento dos nucléolos e a carioteca se reintegra. Em seguida o citoplasma se divide resultando quatro células-filhas.
  32. 32. Meiose II
  33. 33. Mitose Meiose - Resulta em duas células geneticamente iguais - Resulta em quatro células geneticamente diferentes - Não há redução do número de cromossomos - Há redução do número de cromossomos - Não há permuta gênica entre cromossomos homólogos - Normalmente ocorre permuta gênica entre os cromossomos homólogos - Ocorre em células somáticas - Ocorre em células germinativas - A duplicação do DNA antecede apenas uma divisão celular - A duplicação do DNA antecede duas divisões celulares - Uma célula produzida por mitose, em geral, pode sofrer nova mitose - Uma célula produzida por meiose não pode sofrer meiose - É importante na reprodução assexuada de organismos unicelulares e na regeneração das células somáticas dos multicelulares - É um processo demorado (podendo, em certos casos, levar anos para se completar) - Não há redução do número de cromossomos - Há redução do número de cromossomos
  34. 34. Expressão Gênica
  35. 35. DNA DNA RNA Proteína Replicação Transcrição Tradução
  36. 36. O gene é um segmento de uma molécula de DNA que contém um código para a produção dos aminoácidos da cadeia polipeptídica e as sequências reguladoras para a expressão, embora no genoma humano existam grandes sequências não codificantes. As sequências codificantes são chamadas de éxons. Elas são intercaladas por regiões não codificantes, chamadas de íntrons, que são inicialmente transcritas em RNA no núcleo, mas não estão presentes no mRNA final no citoplasma, não sendo representada no produto protéico final. Em muitos genes, o tamanho cumulativo dos exons é muito menor que o de íntrons.
  37. 37. O éxons tendem a ser curtos (cerca de 150 nucleotídeos), enquanto os íntrons podem possuir várias centenas de nucleotídeos.
  38. 38. REPLICAÇÃO
  39. 39. A replicação do DNA é o processo de auto- duplicação do material genético, mantendo o padrão de herança ao longo das gerações.
  40. 40. A replicação acontece antes da divisão celular, na fase S da interfase. A replicação também pode ser reproduzida em laboratório através de um ensaio conhecido como PCR.
  41. 41. Replicação do DNA (formar um novo DNA) A replicação do DNA ocorre sempre no sentido 5’- 3’ e se inicia na Origem de Replicação que são pontos específicos onde a replicação começa. É um processo semi conservativo pois gera sempre uma cópia. Obs. Existem várias origens de replicação pois o DNA é muito grande.
  42. 42. Enzimas que participam da replicação: Helicase: Rompe as pontes de Hidrogênio para abrir as fitas e permitir que a DNA polimerase aja. Topoisomerase: Auxilia a helicase aliviando a pressão dentro da forquilha de replicação. Girase : Gira a dupla hélice permitindo que a forquilha de replicação fique aberta. DNA Polimerase: participa da formação, revisão e correção da ligação fosfodiester, acrescentando os nucleotídeos. Ligase: Une os fragmentos de Eukasaki após a retirada dos primers. Primases: Responsável pela formação dos Primers (iniciadores). Fita líder: copiada de forma contínua sempre no sentido 5’-3’. Fita atrasada: copiada e forma descontínua. Gera os fragmentos de okasaki que são unidos depois pela ligase. Primers: Pequena sequência de RNA que se liga à origem de replicação iniciando a replicação. Os primers são construídos pela primaze.
  43. 43. A AT CA AG CC T G T G MOLÉCULA DE DNA Fita mãe Fita filha
  44. 44. A AT CA AG CC T G T G T TA GT TC GG A C A C MOLÉCULA DE DNA Fita mãe Fita filha
  45. 45. TRANSCRIÇÃO
  46. 46. A partir do DNA são transcritas as moléculas de RNA, que podem ser de três tipos principais: RNA mensageiro (RNAm), RNA ribossômico (RNAr) e RNA transportador (RNAt). No núcleo de todas as células eucarióticas, a produção de RNA se da a partir do molde de uma fita do DNA. Então, o RNA segue para o citoplasma onde se associa aos ribossomos, na fase de transcrição, para a formação das proteínas.
  47. 47. Tipos de RNA RNA ribossômico: O RNAr participa na produção de ribossomos. A região do DNA molde para esse RNA é chamada de região organizadora do nucléolo. Ao serem sintetizadas, as moléculas de RNA ribossômico se acumulam nessas regiões, formando os nucléolos. RNA transportador: Este RNA transporta os aminoácidos até os ribossomos para a produção das proteínas. O anticódon é uma região do aminoácido por onde a tradução começa e é formado por uma trinca de bases, onde o RNA transportador se emparelha ao códon, que é uma trinca complementar de bases do RNA mensageiro. RNA mensageiro: O RNAm possui as informações para a síntese do RNA. Ele possui as trincas de bases nitrogenadas que definem os aminoácidos. O RNA transportador possui o anticódon, que vai se encaixar com o códon do RNA mensageiro. Os RNAs só se encaixam se códon e anticódon forem correspondentes.
  48. 48. TRANSCRIÇÃO A cadeia de DNA é separada através de uma enzima que promove a quebra das pontes de hidrogênio. Quando as hélices estão separadas, uma enzima chamada RNA polimerase une-se a uma das extremidades da fita, pois apenas uma fita é copiada, e segue pela cadeia, formando os pares: A-U e C-G. Essa extremidade é específica e possui uma seqüência chamada de promotor. A polimerase do RNA segue pela extensão da cadeia, transcrevendo o DNA em RNA até encontrar a seqüência de terminalização, que contém bases específicas que determinam o fim da transcrição. Ao término do processo, a molécula de RNA se desprende e as fitas de DNA voltam a se unir.
  49. 49. Elongação RNA polimerase Helicase
  50. 50. A AT CA AG CC T G T G MOLÉCULA DE RNA Fita mãe Fita filha
  51. 51. A AT CA AG CC T G T G U UA GU UC GG A C A C MOLÉCULA DE RNA Fita mãe Fita filha
  52. 52. TRADUÇÃO
  53. 53. Tradução é o nome dado ao processo biológico no qual a sequência nucleotídica de uma molécula de mRNA (RNA mensageiro) é utilizada para ordenar a síntese de uma cadeia polipeptídica com sequência de aminoácidos que determina uma proteína. Proteína: são compostos orgânicos de alto peso molecular formadas pelo encadeamento de aminoácidos. Representam cerca do 50 a 80% do peso seco da célula sendo, portanto, o composto orgânico mais abundante de matéria viva.
  54. 54. Cada trinca de bases do RNA mensageiro representa um códon e está relacionada a um aminoácido específico A tradução é processada em estruturas chamadas de ribossomas, que posicionam corretamente RNAt com RNAm e catalisam as ligações peptídicas entre aminoácidos para a síntese de proteínas.
  55. 55. Os ribossomos são compostos por duas subunidades e agem de maneira a percorrer a totalidade da cadeia de RNA mensageiro. O papel do RNA transportador nesse processo seria o de conectar os códons do RNA mensageiro com os devidos aminoácidos espalhados pelo citoplasma. Ao efetuar tal processo, o ribossomo fará a ligação peptídica entre os códons trazidos pelo RNA transportador, gerando a fita protéica.
  56. 56. Num organismo diplóide um pesquisador verificou que uma molécula de DNA continha 22% de GUANINA. Com base nesta informação determine qual o percentual de cada uma das outras bases.
  57. 57. Quantos cromossomos há nas células do intestino humano na anáfase II?
  58. 58. O que é um cariótipo triplóide humano (3n)? Esquematize
  59. 59. As bases púricas produzidas pelo RNA são: a) citosina e guanina b) adenina e uracila c) citosina e timina d) adenina e guanina e) citosina e uracila.
  60. 60. Quais as principais diferenças entre a replicação, transcrição e a tradução de eucariontes?
  61. 61. O que você entende por “orientação anti-paralela” das fitas de DNA?
  62. 62. Quais as principais características da molécula de DNA?
  63. 63. Os ácidos nucleicos são constituídos por cadeias polinucleotídicas. Descreva resumidamente este tipo de composto.

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