GENÉTICA ODONTOLOGIA - CROMOSSOMOS

BANDEAMENTO CROMOSSÔMICO

Além da classificação baseada na posição do centrômero, que categoriza os cromossomos em metacêntrico, submetacêntrico, acrocêntrico e telocêntrico, há uma classificação que agrupa os cromossomos em 7 grupos (A a G) de acordo com o tamanho em ordem decrescente. Entretanto, a única forma de individualização dos cromossomos em citogenética convencional é a utilização de técnicas de bandeamento. Resumidamente, o bandeamento consiste no tratamento de uma preparação de células em divisão com tripsina, de forma que as proteínas cromossômicas são degradadas em regiões determinadas

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS

Eventualmente um fenômeno de separação incorreta dos cromossomos ocorre durante a divisão de uma célula, seja por mitose ou por meiose. Este erro de separação é chamado não disjunção. A não disjunção é a causa principal das anormalidades que envolvem o número dos cromossomos. Mas vamos nos aprofundar um pouco no assunto.
As anomalias cromossômicas numéricas podem ser de dois tipos: as euploidias, nas quais há uma alteração envolvendo um conjunto cromossômico completo ou seu múltiplo (n, 2n, 3n, etc....) e as aneuploidias, nas quais o número de cromossomos envolvidos não alcança um conjunto cromossômico completo, ou seja, vai de 1 a (n-1) cromossomos, a mais ou a menos. Em nossa espécie, a euploidia é incompatível com a sobrevida. Triploidia (3n) em natimortos e tetraploidia (4n) em molas já foram descritas. Já as aneuploidias possuem configurações genéticas viáveis, permitindo que inferências sejam feitas em relação à presença de cromossomos supra ou infranumerários. Em termos gerais, poucas combinações genéticas com número de cromossomos alterado são viáveis, e, dentre estas, destacamos 3 anomalias que quenvolvem cromossomos autossômicos e 4 que envolvem cromossomos sexuais:
Autossômicas
trissomia do 13, a síndrome de Patau
trissomia do 18, a síndrome de Edwards
trissomia do 21, a síndrome de Down (evite o termo "mongolismo")
Sexuais - ocorrem distintamente em homens e mulheres
femininas
trissomia do X, a síndrome do triplo X (evite o termo "síndrome da superfêmea")
monossomia do X, a síndrome de Turner
masculinas
dissomia do X, trissomia sexual, a síndrome de Klinefelter
dissomia do Y, trissomia sexual, a síndrome do duplo Y (evite o termo "síndrome do supermacho")

GENETICA MOLECULAR - LINKS

http://www.youtube.com/watch?v=6QMPU9nuQso

http://www.youtube.com/watch?v=6tqPsI-9aQA&feature=related


http://www.youtube.com/watch?v=P6Nyce-4oG4&feature=related

GENÉTICA MOLECULAR - TRANSCRIÇÃO

TRANSCRIÇÃO

A transcrição consiste na síntese de uma molécula de RNA a partir de um molde de DNA. Na molécula de DNA, bifilamentar, um dos filamentos contém a informação, sendo chamado fita codificadora. O outro filamento, que é utilizado como modelo para a síntese, é denominado fita molde. 

A síntese de RNA é realizada por uma enzima, a RNA polimerase. Para que ocorra a transcrição é necessario que a RNA polimerase reconheça uma região específica do gene, que delimita o ponto de início da informação. Esta região é chamada de promotor. Nos procariotos, o promotor apresenta duas sequências importantes para o reconhecimento, localizadas a -10 e -35 nucleotídeos do ponto de início da transcrição (o +1). Nos eucariontes a estrutura do promotor é mais complexa, com um número maior de sequências de reconhecimento (que incluem sequencias a -25; -75; -90 e -100 nucleotídeos em um promotor basal).

A RNA polimerase

Em procariotos, há apenas um tipo de RNA polimerase, que pode se apresentar em duas formas: apoenzima e holoenzima. A diferença entre estas formas da RNA pol é a presença do fator sigma, uma das subunidades peptídicas que compõe a RNA pol. A apoenzima não possui fator sigma, ao passo que a holoenzima possui.

A presença do fator sigma habilita a enzima a reconhecer a região promotora dos genes a serem transcritos e a se ligar ao DNA. Entretanto, este mesmo fator sigma dificulta o exercício da atividade polimerásica pela enzima. Desta forma, após reconhecer o promotor e se ligar ao DNA, a holoenzima perde o fator sigma, convertendo-se em apoenzima. A apoenzima, por sua vez, possui elevada processividade na síntese, ao passo que não tem habilidade para reconhecer o promotor dos genes. Desta maneira, a holoenzima reconhece os genes a serem transcritos e se liga ao DNA e a apoenzima faz a síntese do RNA. 

Em eucariontes observamos 3 tipos de RNA polimerase: a RNA pol I, responsável pela síntese de rRNA (RNA ribossomal); a RNA pol II, responsável pela transcrição do mRNA (RNA mensageiro) e a RNA pol III, responsável pela sintese de tRNA (RNA transportador) e outros de pequena extensão. estas polimerases não reconhecem diretamente o promotor, necessitando do auxílio de proteínas que possuem domínios de ligação ao DNA e são chamadas fatores transcricionais. Ao se ligarem ao promotor, os fatores de trancrição promovem a formação da geometria de ligação requerida pela RNA polimerase para se associar ao DNA.

 Após reconhecer a região promotora, a RNA polimerase encadeia os nucleotídeos de forma semelhante à DNA polimerase, ou seja, apresenta atividade polimerásica 5´- 3´. Lembro aqui que o RNA não possui timina, sendo a uracila encadeada em sua substituição. Esta etapa é conhecida como alongamento de cadeia.

No fim da trancrição, etapa denominada terminação, observamos diferenças entre procariontes e eucariontes. nas bactérias há duas estratégias de terminação, requerendo ou não a participação de uma proteína chamada rho. Na terminação independente de rho, também denominada terminação intrinseca, há uma sequência rica em pares A/U logo após a região que delimita o fim da transcrição, permitindo que a RNA pol se libere do DNA naturalmente. Já na terminação dependente de rho, a presença de uma região rica em pares C/G impede que a polimerase se libere naturalmente, havendo necessidade da ação da proteína rho, que libera a enzima.
Nos eucariontes, o termino da transcrição ocorre de forma indeterminada, havendo liberação da RNA polimerase em uma região variável após a sequência de poliadenilação.

GENETICA ODONTOLOGIA - DIVISÃO CELULAR

DIVISÃO CELULAR - MEIOSE

O processo de divisão meiótica envolve uma replicação de DNA seguida por duas divisões sucessivas. Desta forma, ocorre redução no número de cromossomos das células formadas. A meiose está associada a formação de células especiais envolvidas com o processo reprodutivo, os gametas. Com a redução no número de cromossomos que ocorre na meiose, cada gameta apresenta metade do conjunto genético da espécie e, após a fecundação, com a fusão dos núcleos gaméticos masculino e feminino, o número de cromossomos da espécie é restituído.

Na primeira etapa da meiose, durante a prófase (Profase I) ocorre o pareamento dos cromossomos homólogos duplicados, formando uma estrutura denominada tétrade meiótica. É neste momento que pode haver o entrecruzamento dos braços dos cromossomos, chamado quiasma,  permitindo a troca de segmentos entre os cromossomos, em um fenômeno conhecido como permutação ou crossing-over. A ocorrência de crossing-over acarreta em aumento de variabilidade genética, já que novas combinações genéticas são constituídas.


ESTRUTURA E NOMENCLATURA CROMOSSÔMICA

Nas células eucariontes, O DNA ocorre associado a proteínas, sendo denominado cromatina. A forma mais relaxada da cromatina, que é trancricionalmente ativa, é denominada eucromatina. A forma mais condensada é denominada heterocromatina. Durante o processo de divisão celular, a célula necessita compactar a cromatina para permitir a segregação adequada. Este processo ocorre na prófase e envolve diversos tipos de proteínas, que empacotam o DNA em etapas formando os cromossomos.

Os cromossomos apresentam em sua estrutura diversos elementos. As cromátides são os filamentos de DNA associados a proteínas e compactados. A região mais condensada, que divide a cromátide em dois braços é o centrômero. Cada braço recebe uma designação. O braço curto (p) e o braço longo (q). A extremidade do cromossomo é o telômero.
Os cromossomos podem ser classificados de acordo com a posição do centrômero (também chamado constricção primária) em:
1 - metacêntrico - centrômero divide o cromossomo em dois braços de igual tamanho
2 - submetacêntrico - centrômero está deslocado do centro da cromátide e divide o cromossomo em dois braços, um dos quais é claramente maior que o outro (em uma razão aproximada de 1/3 2 2/3 da extensão da cromátide)
3 - acrocêntrico - centrômero está próximo da extremidade, dividindo o cromossomo em dois braços, um bem mais reduzido que o outro.
4 - telocêntrico - centrômero ocorre na extremidade telomérica, constituíndo uma cromátide com apenas um braço longo.

NOVIDADE GENÉTICA MOLECULAR. DESAFIO!

Suponha que foi identificada uma forma de vida celular em uma cápsula de material desconhecido encontrada em um fragmento de meteorito. Após analises preliminares, foi determinado que a forma de vida alienígena era unicelular e seu desenvolvimento foi acompanhado em um curso temporal. O gráfico abaixo ilustra o conteúdo relativo de dois componentes orgânicos identificados ao longo do experimento.

Após analisar os resultados, um pesquisador propôs que o composto A fosse o material genético e o composto B fosse um componente citoplasmático. Você concorda com esta proposta? Justifique sua resposta com base no perfil quantitativo apresentado pelos compostos.

O componente supostamente envolvido com a hereditariedade apresentava duas características importantes: i) a estrutura quÍmica era bifilamentar e ii) a molécula era composta de cinco unidades monoméricas (aqui denominadas 1, 2, 3, 4 e 5). A analise quantitativa revelou que as concentrações relativas dos monômeros 1 e 2 eram idênticas, assim como as concentrações dos componentes 3 e 4. Já a concentração do componente 5 era igual a metade da soma das concentrações dos outros componentes (1, 2, 3 e 4). Você conseguiria propor um modelo espacial para uma molécula com estas características? Como ela seria?

GENÉTICA MOLECULAR - REPLICAÇÃO

REPLICAÇÃO DO DNA

O DNA apresenta características estruturais únicas que o tornam adequado para ser a molécula da hereditariedade, como o fato de ser bifilamentar e a interação específica entre as bases nitrogenadas, através das pontes de hidrogênio estabelecidas.
Ao apresentarem o modelo estrutural para a molécula de DNA (aula anterior), Watson & Crick propuseram que a replicação do DNA fosse realizada de uma forma tal que cada filamento, individualmente, fosse utilizado como modelo para síntese de seu filamento complementar. A demonstração experimental foi feita por Meselson e Stahl (1958), em experimentos utilizando incorporação de nitrogênio com densidade diferenciada. Este trabalho foi muito importante para consolidar a aceitação sobre a proposição molecular de Watson e Crick.
No estudo, os pesquisadores cultivaram células bacterianas por várias gerações em meio de cultivo contendo apenas N15 disponível para síntese de biomoléculas. Ao transferirem as bactérias para meio contendo N14, a formação de moléculas híbridas de DNA, contendo um filamento com N14 e um filamento com N15 foi a base para a determinação do modelo SEMICONSERVATIVO de duplicação.

A enzima responsável pela síntese de DNA é a DNA polimerase. Em procariotos, encontramos 3 tipos de DNA polimerase: DNA pol I; DNA pol II e DNA pol III. Através de experimentação com mutantes bacterianos, sabe-se que DNA pol I tem papel representativo na correção de erros e que DNA pol III é a principal enzima para síntese de DNA. Recentemente, duas novas polimerases, DNA pol IV e DNA pol V, ambas associadas com reparo de lesões no DNA foram inseridas neste rol. Em eucariotos há um grande número de polimerases. Para replicação, são necessárias as polimerases alfa, delta e epsilon. A polimerase beta está associada a correção de erros e a polimerase gama é responsável pela replicação do DNA mitocondrial.
Caracteristicamente as DNA polimerases apresentam atividade polimerásica 5´-3´ e atividade exonucleásica 3´-5´. Esta última assegura a correção de possíveis erros de pareamento durante a síntese de DNA. Há, ainda, a atividade exonucleásica 5´-3´ exibida pela DNA polimerase I, que permite a remoção dos iniciadores e auxilia no reparo a erros identificados após a replicação.
Para que ocorra a replicação é necessária a ação de uma série de enzimas e proteínas que prepararão a molécula de DNA para a ação da polimerase.
A região na qual a replicação se inicia é denominada origem de replicação (ori). Em procariontes, esta região ocupa um segmento de cerca de 220pb, sendo constituída por sequências conservadas dispostas de maneira específica na molécula de DNA. Na ori observamos a ocorrência de 3 repetições de uma sequência conservada de 13 nucleotídeos (GATCTNTTNTTTT) seguida de quatro repetições de uma sequência de 9 nucleotídeos (TTATNCANA). Nesta região é formada a bolha de replicação através da ação do aparato enzimatico da replicação

A girase promove a torção negativa necessária para que a molécula de DNA possa ser duplicada. Já a helicase tem o papel de romper as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas. As proteínas SSB estabilizam os filamentos de DNA separados e a primase realiza a síntese do iniciador ou primer. Assim forma-se um complexo replicativo que permite a ação da DNA polimerase e a forquilha de replicação avança para que a replicação tome curso.
Como os filamentos do DNA são antiparalelos, enquanto uma das fitas é sintetizada de forma contínua, a outra fita é sintetizada em pedaços, denominados fragmentos de Okazaki. Assim, a replicação, além de semiconservativa, é SEMIDESCONTÍNUA. A ligase tem papel de unir os segmentos sintetizados para que a replicação possa ser concluída. é importante lembrar que, atraves da atividade exonucleásica 5´-3´, o iniciador é removido, sendo substituído por um segmento de DNA.

GENÉTICA MOLECULAR - ANIMAÇÕES E MATERIAL DE APOIO

Alguns links interessantes com animações sobre o assunto da aula 2

http://www.youtube.com/watch?v=lUESmHDrN40

http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0&feature=related

http://www.biomol.org/historia/replisemicon.shtml
http://www.youtube.com/watch?v=vAL2Xoy67tA
 
http://www.youtube.com/watch?v=AIVSv6XeXWc&feature=related
 
http://www.youtube.com/watch#!v=7InKboN68JA&feature=related

GENETICA ODONTOLOGIA - LEITURA DE APOIO

Slides de uma aula de excelente qualidade ministrada pela Profa. Ana Gomes, da Universidade de Coimbra, Portugal - https://woc.uc.pt/fmuc/getFile.do?tipo=1&id=318

material da Universidade Federal de Viçosa - http://www.ufv.br/dbg/labgen/divcel.html

GENETICA ODONTOLOGIA - CICLO CELULAR

O CICLO DE VIDA DA CÉLULA

Durante sua vida, uma célula passa por diferentes etapas, caracterizadas por eventos celulares específicos e por alterações biológicas importantes. O fluxo entre estas etapas, ou transições, é finamente regulado e requer a ação de proteínas específicas, em geral proteínas quinases, que controlam a sucessão de etapas. Basicamente as etapas ocorrem de forma cíclica, representando o ciclo de vida da célula. Este ciclo é dividido em 2 fases: a intérfase e a divisão (mitose).

A intérfase pode ser subdividida em três etapas. As fases G1, S e G2. Na fase G1, também chamada fase de crescimento, a célula cresce, dobrando seu conteúdo citoplasmático. Neste momento há intensa síntese de proteínas e de diversas moléculas necessárias para o metabolismo da célula. Na fase S, ou fase de síntese, ocorre a duplicação de DNA, um evento que será estudado mais a fundo posteriormente e que consiste na duplicação do material genético. Na fase G2, ou de preparação para a divisão, a célula produz as moléculas necessárias ao processo de divisão celular.

Após ter cumprido estas etapas a célula, então, entra em divisão (mitose).

Eventualmente algumas células altamente especializadas não cumprem a transição de comprometimento com a divisão celular, não ultrapassando o primeiro ponto de checagem durante a fase G1. Não ultrapassando este primeiro ponto, denominado ponto de restrição, a célula entra em repouso, em um fenômeno denominado quiescência. Esta etapa é também chamada de fase G0 ou fase quiescente.

Durante a etapa de divisão celular, dois fenômenos importantes ocorrem: a cariocinese, ou divisão do material genético e a citocinese, ou divisão do conteúdo citoplasmático. Para fins didáticos, o processo de mitose foi subdividido em etapas, a saber: 1 - Prófase; 2 - Metáfase; 3 - Anáfase e 4 - Telófase. Aguns autores, ainda, dividem a Metáfase em ProMetáfase e Metáfase propriamente dita. Entretanto, o mais importante é que possamos compreender os eventos que ocorrem no processo de divisão, lembrando sempre que se trata de um evento contínuo.

GENÉTICA MOLECULAR - ANIMAÇÕES

DNA E RNA

ESTRUTURA DO DNA
ESTRUTURA DO DNA 1 
ESTRUTURA DO DNA 2

ESTRUTURA DO DNA 3