Bases Moleculares da Hereditariedade

Bases Moleculares da Hereditariedade

1. Genes

   • Transcrição do DNA
     • Informação estocada no DNA é transcrito para a molécula de RNA
       • Etapa 1: Iniciação
         • RNA polimerase se liga a sítios específicos do DNA chamados região promotora (localizada antes do sítio iniciador, constituída por elementos regulatórios e TATA box)
           • • • Sequências Reguladores: Apresentam GC box e CAAT box, sítios de ligação para proteína ativadora.
             • • TATA box: Sequência regulatória importante em indicar o ponto exato de início da transcrição. Se liga a enzimas do fator de transcrição para retirada do Intron e transcrição dos Exons.
                 • Genes que não possuem regiões promotoras TATA box
                   • Apresentam ilhas CPGs no início do gene
             • • Introns: regiões não codificantes
                 • maiores do que os exons, evitando que haja inúmeras mutações nas regiões codificantes, estabilizando-os.
               • TOMAZ, Juarez Pires. ENVOLVIMENTO DOS QUATRO GENES bZIPs dDO GRUPO C DE Arabidopsis thaliana NA SINALIZACAO POR GLICOSE, MANOSE E ABA. 2008. 87 f. Tese (Doutorado) - Curso de Genética e Biologia Molecular, Unicamp, Campinas, 2008. Disponível em: http://repositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/317162/1/Tomaz_JuarezPires.pdf. Acesso em: 20 mar. 2021.
             • Exons: regiões codificantes
       • Etapa 2: Elongação
         • Os núcleotídeos são adicionados na extremidade 3' pela RNA polimerase
         • Construção da fita de RNA mensageiro a partir da dupla-fita de DNA
         • O transcrito formado seguindo a direção 5' => 3'
       • Etapa 3: Finalização
         • Regiões ricas em GC no transcrito assumem uma estrutura secundária (terminador)
           • Estrutura interrompe a RNA polimerase que se desliga da fita de DNA
         • Características do RNA: Complementar à uma das fitas do DNA (fita molde ), idêntica à outra fita do DNA (fita codificadora), uracila no lugar de timina.
         • RNA mensageiro sofre um processo de maturação no núcleo antes de ser traduzido. Caso o evento não ocorra, este sofre degradação dentro do núcleo.
           • O RNA maduro (somente com Exons) é deslocado ao citoplasma, onde será utilizado na síntese de proteínas
             • RNA mensageiro - Função: contém a informação para a síntese proteica. - Estrutura: simples fita
             • RNA transportador - Função: tranporte de aminoácidos durante a síntese proteica. - Estrutura: secundária
             • RNA ribossômico - Função: estrutural e funcional como um componente dos ribossomos. - Estrutura: Complexado com proteínas
         • Processo de transcrição e o processamento do mRNA ocorre no núcleo
   • Tradução do RNA
     • Mecanismo de síntese de proteínas a partir do mRNA. Envolve também tRNAs e rRNAs e requer ribossomos, parte central da maquinária de síntese proteica
       • A sequência nucletídica do mRNA determina a sequência de aminoácidos através do
         • Código Genético: - cada três nucleutídeos (códon) do mRNA especifica um determinado aminoácido na proteína
           • Tipos de Códons: - Os que codificam aminoácidos - Códon iniciador (para o início da tradução; AUG) - Códon finalizador (para o término da tradução; UAA, UAG e UGA)
           • Universal: os mesmos códons são utilizados por diferentes organismos
           • Degenerado: maioria dos aminoácidos é especificado por mais de um tipo de códon
           • O tRNA possui um anticódon que é complementar à trinca de nucletídeos do códon no mRNA
       • Etapa 1: Iniciação
         • Formação do complexo entre o mRNA, ribossomo e o tRNA iniciador
       • Etapa 2: Elongação
         • Por meio dos amionacil-tRNAs, são incorporados aminoácidos na cadeia polipeptídica nascente.
       • Etapa 3: Finalização
         • Fatores de liberação reconhecem os códons terminadores

2. Controle da Expressão gênica

   • Organismos se adaptam a condições adversas capaz de ativar e desativar a expressão de genes específicos em resposta às mudanças no ambiente.
     • Ativada: quando o produto do gene é necessário
     • Inativada: Quando o produto do gene não é necessário.
     • Importância: poupar energia do organismo já que a transcrição e a tradução são processos com alto gasto energético
     • Nem todos os genes apresentam a expressão gênica regulada.
     • Genes com funções essenciais de manutenção são expressos constitutivamente. Esses, são chamados genes constitutidos,
     • Fluxo da Informação Genética: a expressão gênica é regulada em vários níveis diferentes
       • DNA
         • Transcrição
           • RNA transcrito
             • Estabilidade do mRNA
               • mRNA
                 • Tradução
                   • Proteína
                     • Pós-tradução
                       • Função
         • Estrutura do DNA (modificações na cromatina e estado de condensação); processo de transcrição (fatores de transcrição e proteínas reguladoras); pós transcricional - mRNA e a remoção de introns e estabilidade.
     • Estrutura cromossômica em eucariotos
       • DNA e proteínas histonas formam os nucleossomos.
         • Nucleossomos: interação do DNA com 8 proteínas histonas (octâmeros) e fixado pela histona H1. Cada nucleossomo é responsável por enovelar 200 pares de base de DNA.
           • Heterocromatina: região com maior condensação cromossômica (onde há mais empacotamento de DNA).
           • Eucromatina: região com menor condensação cromossômica (DNAs mais espaçados, favorecendo a transcrição).
           • Modificações de Histonas: acetilação (H2A, H2B, H3 e H4) e fosforilação (H1); altera a conformação do DNA levando à descondensação. A metilação de histonas (adição do radical metil) inativa a cromatina.
           • Modificações dos nucleotídeos: Metilação de citosinas (adição de um grupo metil em dinucletídeos CpG); ilhas CPGs ( DNA metilado está associado à repressão da transcrição).
       • Dobramento de um filamento com muitos nucleossomos.
       • Proteínas não histônicas formam o arcabouço da cromatina condensada.

3. Implantação: Fixação do blastocisto no útero

   • O zigoto sofrerá mitoses levando a formação de um blastômero (clivagem). Esses também sofrerão mitoses formando outros idênticos.
     • Compactação dos blastômeros (mórula): células totipotentes
       • Formação do blastocisto
         • Camada celular externa (trofoblasto)
           • Formação da porção embrionária da placenta
           • Diferenciação
             • sinciciotrofoblasto (âncorada ao endométrio)
             • citotrofoblasto (envolve o blastocisto)
         • Formação da blastocele
         • Camada celular interna (embrioblasto)
           • Sofrem gastrulação seis dias após a fecundação
             • O blastocisto fixa-se ao endométrio
               • Aparecimento do hipoblasto e epiblasto (formará o endoderma primário)
                 • O epiblasto forma a cavidade amniótica e o hipoblasto forma a cavidade vitelínica
                   • Ocorre no início da morfogênese (terceira semana)
                     • Formação da linha primitiva na superfície do epiblasto
                       • Linha primitiva alonga-se formando o nó primitivo. Esse irá proliferar, formando a foceta primitiva.
                         • As células do epiblasto migram por esse orifício para o hipoblasto, formando a endoderme
                           • Essas continuam migrando e revestem as duas cavidades (hipoblasto e epiblasto), formando a mesoderme.
                             • As células que permanecem no epiblasto mudam geneticamente, formando a ectoderme
                               • Ectoderme: origina a epiderme, SNC, SNP, córnea, retina e cristalino, componentes neurais da orelha interna
                             • Mesoderme: músculo liso e esquelético, tecido conjuntivo, sistema cardiovascular, medula óssea, orgãos reprodutores e de excreção.
                             • Essa migração se dá de maneira ordenada por meio da linha primitiva
                               • A linha vai em direção da membrana bucofaríngea até a membrana cloacal
                                 • Chegam até o local por meio do sulco primitivo
                                   • Através da condensação da mesoderme forma-se a notocorda
                                     • O vitelo da cavidade vitelínica é consumido ao longo do desenvolvimento, fazendo com que a cavidade regrida até formar um tubo. Esse vai ser englobado pela cavidade amniótica
                                       • Formará posteriormente o sistema digestório e respiratório
                           • Endoderme: revestimento epitelial das vias respiratórias e do travo gastrointestinal; glândulas

4. Ciclos Celulares

   • interfase
     • Fase M: célula diplóide produz duas células filhas idênticas
       • Mitose: dividida em quatro etapas
         • MAIA, Guilherme; VALLADÃO, Sofia. Ciclo, Divisão Celular, Mitose e Meiose. Disponível em: https://biocelbiomoluff.wixsite.com/punf/ciclo-diviso-celular-e-mitose-e-meiose-c1uvb. Acesso em: 17 mar. 2021.
           • Bases Moleculares da Hereditariedade
           • • Separação das cromatides irmãs
             • • Cromossomos atingem o máximo de condensação, posicionados na zona equatorial
                 • Fase onde é possível analisar as anomalias genéticas
               • • Início da da condensação cromossômico e formação do fuso mitótico
             • • Reorganização do núcleo em torno de cada conjunto cromossômico. Há também a descondensação dos cromossômos.
               • • Formação do anel contrátil na região equatorial que separa as duas células
     • G1: síntese de RNA, proteínas e organelas
     • G2: Maturação celular
     • S: Síntese de DNA ( 2N => 4N)
   • Fases
     • Células em proliferação contínua
     • Células diferenciadas em G0
     • Células que não se dividem, mas podem se dividir após estímulo. Exemplo: hepatócitos
   • Checkpoint: Fase que avalia a condição da célula para corrigir possíveis erros. Impedindo formação de tumores
     • Fase G1/S: Confere se a danos no DNA, caso sim, há apoptose
     • Fase G2: Confere se o DNA foi replicado
     • Fase M: Confere se o DNA está corretamente alinhado
   • Meiose: Duas divisões celulares que levam a formação de quatro novas células haplóides e geneticamente distintas.
     • Meiose 1 (reducional): Ocorre prófase 1, metáfase 1, anáfase 1 e telófase 1 (como na mitose)
       • Especificidade da Prófase 1: Dividida em cinco etapas ( leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese)
         • Paquíteno: Nessa fase os cromossomos homólogos são pareados, podendo ocorrer a recombinação gênica (crossing over).
     • Meiose 2 (equacional)
       • Prófase 2: Cromossomos voltam a se condensar e reconstrução das fibras de fuso.
       • Metáfase 2: Cromossomos duplicados em número haplóide
       • Anáfase 2: Rompimento dos centrômeros e separação das cromátides.
       • Telófase 2: Cromossomos atingem os polos do fuso e descondensação dos mesmos.
     • Intercinese: Reorganização da membrana nuclear e descondensação dos cromossomos.

5. Gametogênese: Processo de formação de gametas

   • Espermatogênese: células masculinas sofrem diferenciação nos testículos.
     • Sexta semana de desenvolvimento até a puberdade encontram-se os goanócitos latentes
       • A partir da puberdade os goanócitos se diferenciam em espermatogônias.
         • Espermatogônias sofrem mitose gerando espermatócitos primários (4N), estes sofrem meiose 1, originando dois espermatócitos secundários (2N). Depois, os mesmos sofrem meiose 2, gerando duas espermátides cada, que se diferenciam em dois espermatozóides.
     • tubos seminíferos se unem e formam as redes testículares.
       • Essas originam os ductos eferentes que formam o epidídimo (as células sofrem maturação).
         • A partir do epidídimo, parte o ducto deferente.
   • Ovogênese: células femininas sofrem diferenciação nos ovários.
     • Gonócitos sofrem divisão mitótica formando as células foliculares na sexta semana do desenvolvimento
       • Células germinativas primordiais dão origem às ovogônias (2N).
         • No quinto mês de desenvolvimento fetal, todas se modificam à ovócitos primários (4N).
           • Entram em estado de latência e permanecem até a puberdade.
             • Na puberdade: Ovócitos primários sofrem a primeira meiose (a cada ciclo menstrual), gerando ovócitos secundários (2N).
               • A cada ciclo menstrual, apenas um folículos ovariano amadurece, formando folículo de GRAAF maduro.
                 • Antes da ovulação, o ovócito secundário inicia a segunda meiose até a metáfase.
                   • A ovulação é o processo em que após a maturação do ovócito 1, há a liberação do ovócito 2 pelo ovário
                     • Se houver fecundação: a divisão é finalizada
                       • O acrossoma do espermatozóide apresenta enzimas digestivas que digerem os desmossomos presentes na corona radiata até chegar na zona pelúcida.
                         • Encontra o ovócito 2 e há a fusão dos núcleos
                           • fecundação
                             • Somente assim ocorre o término da meiose 2 do ovócito 2
                     • Se não houver fecundação: apenas o ovócito 2 é liberado na menstruação, as demais células do folículo permanecem no ovário para estruturar o corpo lúteo.
                 • • UNESP. Sistema Reprodutor. São Paulo: Unesp, 2010. Color. Disponível em: https://www2.ibb.unesp.br/departamentos/Morfologia/material_didatico/Profa_Maeli/Aulas_Bio/Reprodutor_feminino.pdf. Acesso em: 17 mar. 2021.

Bilder und Dateien der Mindmap