10/6/2010
IDENTIFICAÇÃO DO
MATERIAL GENÉTICO
- 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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1869 – JOHANN FRIEDRICH MIESCHER
Realizou o primeiro isolamento de
DNA a partir de leucócitos
nucleína.
1879 – WALTER FLEMMING
Descreveu o comportamento dos
cromossomos durante a mitose em
célula animal.
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1900 – DE VRIES, CORRENS E TSCHERMAK
Redescoberta dos trabalhos de Mendel.
De Vries
Tschermak
Correns
1902 – WALTER SUTTON
Verificou que o comportamento dos
cromossomos na meiose era
comparável ao dos fatores
mendelianos.
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1908 – ARCHIBALD GARROD
Conceito de gene de Mendel (partículas
ou fatores) foi aplicado a uma
característica humana estudo de
pessoas afetadas pela alcaptonúria (AKU):
distúrbio raro no qual o ácido homogentísico
(HGA) – metabólito intermediário no
metabolismo de fenilalanina e tirosina – é
excretado em grandes quantidades na urina,
fazendo com que ela escureça quando
exposta ao ar doença da urina escura.
1908 – ARCHIBALD GARROD
Interpretou a anomalia como decorrente da falta de
uma enzima para decompor a alcaptona em
substâncias incolores:
acumula-se nas cartilagens e colágeno do tecido conjuntivo.
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1908 – ARCHIBALD GARROD
Ausência da enzima seria causada por erros na
informação genética erros inatos do
metabolismo:
não forneceu provas experimentais suficientes.
1909 – WILHELM JOHANNSEN
Usou o termo gene para descrever
os fatores mendelianos.
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1910 – THOMAS HUNT MORGAN E
COLABORADORES
Experimentos com a mosca-da-fruta
(Drosophila melanogaster).
Teoria cromossômica da Herança.
Genes estão localizados nos
cromossomos e se dispõem
linearmente ao longo deles.
Prêmio Nobel de Fisiologia ou
Medicina em 1933.
1928 – FREDERICK GRIFFITH
Descobriu o princípio transformante
tentativa de encontrar uma
vacina contra pneumonia.
Questão sem resposta: Qual era a
natureza química do agente
transformante?
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1941 – GEORGE BEADLE E EDWARD TATUM
Hipótese 1 gene 1 enzima.
Prêmio Nobel de Fisiologia ou
Medicina 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 pneumococos
com DNA, mas não com proteína:
demonstraram que a molécula que continha as
informações hereditárias era o DNA.
Avery
McLeod
McCarty
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1944 – OSWALD AVERY, COLIN MCLEOD &
MACLYN MCCARTY
Princípio transformante
destruído por DNAase.
resistente a tratamento com proteases mas
Experimentos de Avery, McLeod e McCarty
O que já era conhecido (Griffith, 1928)
TRANSFERÊNCIA DE MATERIAL GENÉTICO ENTRE
BACTÉRIAS
Conjugação:
passagem de material genético de
uma bactéria doadora para uma
receptora através de uma ponte
citoplasmática formada por fímbrias
sexuais (pilus F).
Transformação:
incorporação de DNA na forma livre,
geralmente decorrente da lise celular.
Transdução:
passagem de material genético de
uma bactéria para outra, mediada por
vírus (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, ou
macho.
Célula desprovida de plasmídeo F F , receptora, ou
fêmea.
CONJUGAÇÃO
Plasmídeos F integrados no cromossomo:
podem mobilizar a transferência de genes cromossômicos;
células portadoras Hfr (High Frequency of
Recombination).
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TRANSFORMAÇÃO
Ocorre quando uma bactéria incorpora moléculas de
DNA existentes em seu meio e esta passa a ter novas
características.
TRANSDUÇÃO
Pode ser generalizada (qualquer fragmento de DNA)
ou especializada (determinados genes, passados por
fagos temperados).
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CONVERSÃO LISOGÊNICA
Transferência de genes de fagos para bactérias
durante o ciclo lisogênico.
1952 – ALFRED HERSHEY E MARTHA CHASE
Mostraram que para um vírus
infectar uma bactéria é
necessário que seu DNA seja
introduzido dentro da célula
suporte da idéia de que genes
são feitos de DNA.
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Foi Wilkins que obteve pela primeira vez uma imagem de Raio-X do DNA, que ensinou
Crick sobre o ácido desoxirribonucleico e quem inspirou Watson.
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1958 – MATTHEW MESELSON E FRANKLIN
STAHL
Demonstraram que a replicação do
DNA é semi-conservativa.
1958 – MATTHEW MESELSON E FRANKLIN
STAHL
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1966 – MARSHALL NIRENBERG, HAR
KHORANA, SEVERO OCHOA E COLABORADORES
Decifraram o código genético.
Marshall Nirenberg
Har Gobind
Khorana
Severo Ochoa
GENE
Definição molecular proposta por George Beadle e
Edward Tatum (1941):
segmento de DNA que determina ou codifica uma enzima.
Hipótese 1 gene
1 enzima
Conceito ampliado posteriormente:
Seqüência de DNA
1 gene
que codifica uma proteína.
1 proteína
muitos genes codificam proteínas que não são enzimas.
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GENE
Falhas da definição molecular:
alguns genomas de vírus são constituídos por RNA
e não por DNA;
nem todos os genes são expressos na forma de
cadeias polipeptídicas:
alguns genes codificam tRNA e rRNA;
algumas sequências não-codificadoras do DNA
apresentam função regulatória e são importantes
para produção de RNA e de proteínas.
GENE
Definição molecular atual:
Toda sequência ou segmento de ácido nucléico
necessária para a síntese de uma cadeia
polipeptídica funcional ou de um RNA funcional.
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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 formado
apenas por uma molécula
circular de DNA contém genes
responsáveis pelo metabolismo.
Moléculas menores e circulares
de DNA, presentes em algumas
bactérias
plasmídeos em geral contêm
genes que conferem resistência a
antibióticos.
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O MATERIAL GENÉTICO DOS SERES VIVOS
Células eucarióticas: DNA.
Podem existir vários
cromossomos, cada um deles
formado por uma longa
molécula de DNA associada a
moléculas de proteínas
básicas denominadas
histonas.
O MATERIAL GENÉTICO EUCARIOTO
Organizado como uma massa compacta
ocupando um volume limitado:
atividades devem ser realizadas dentro
desses limites;
deve acomodar transições entre estados
inativos e ativos.
Compactação interação do DNA com
proteínas (histonas e não-histonas).
DNA encontra-se também associado a
uma pequena quantidade de RNA.
Cargas positivas das histonas neutralizam
parcialmente a carga negativa do DNA.
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DNA - COMPACTAÇÃO
Histonas H2A, H2B, H3 e H4:
cada um dos 4 tipos contribui com um dímero para formar o
núcleo do nucleossomo octâmero.
DNA - COMPACTAÇÃO
Histona H1: mantém a estrutura unida:
uma molécula de H1 por nucleossomo.
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CROMATINA E CROMOSSOMOS
Representam 2 aspectos morfológicos e fisiológicos da mesma
estrutura DNA complexado com proteínas.
Cromatina (Kroma = cor) designa, com exceção do nucléolo,
toda a porção do núcleo que se cora e é visível ao microscópio
óptico:
núcleo interfásico apresenta-se compactada e/ou
descompactada;
núcleo em divisão encontra-se altamente compactada,
constituindo os cromossomos.
Núcleo interfásico
Núcleo em divisão
NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DE CROMATINA
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