Estrutura e Organização do Material Genético

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Estrutura e Organização do 
Material Genético 
Por ser muito simples quimicamente, em 1940, os biólogos tinham dificuldade de 
aceitar que o DNA continha o material genético, mas na década de 1950 o DNA foi 
examinado pela análise de difração de raio X, uma técnica para determinar a 
estrutura atômica tridimensional de uma molécula. Como resultados foram obtidos 
que qu o DNA é composto por duas fitas enroladas em hélice, essa descoberta 
foi de extrema relevância, pois, em 1953, levou ao modelo correto da estrutura do 
DNA. Essa estrutura sugeriu como o DNA poderia codificar as instruções 
necessárias para a vida e como essas instruções poderiam ser copiadas e 
transmitidas quando as células se dividem. 
A molécula de DNA de acordo com o modelo proposto por Watson e Crick.
A molécula do ácido desoxirribonucleico (DNA) consiste em duas longas 
cadeias polinucleotídicas unidas por ligações de hidrogênios entre as bases 
nitrogenadas, cada cadeia é composta de quatro tipo de subunidades 
nucleotídicas.
Os nucleotídeos são compostos por um açúcar de 5 carbonos que é uma 
desoxirribose, ligado a esse açucar há fosfato, além disso há uma base contendo 
nitrogênio podendo ser adenina (A), citosina (C), guanina (G) ou timina (T). 
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Os nucleotídeos são ligados por ligações fosfodiester que é uma ligação 
covalente entre o fosfato e o açúcar, essa ligação distingue as duas extremidade em 
uma mesma fita em extremidade 3’, no qual o fosfato se liga ao carbono 3 do 
açucar, e extremidade 5’, no qual o fosfato se liga ao carbono 5 do açucar. As fitas 
são antiparelelas, ou seja, uma fita tem sentido 5’→ 3’ e a outra 3’→5’. As duas 
cadeias principais açúcar-fosfato antiparalelas se torce ao redor uma da outra pra 
formar uma dupla hélice contendo 10 bases por volta.
As bases nitrogenadas T sempre pareia com A na fita oposta e a C sempre 
pareia com a D na fita oposta, esses pareamento de base faz com que uma fita de 
DNA contenha uma sequência de nucleotídeo que é complementar a sequência 
de nucleotídeo da outra fita.
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💡 Nucleotídeo X base nitrogenada (DNA)
A base nitrogenada é adenina (A), guanina(G), e citosina (C) e timina (T)
💡 As ligações entre as bases nitrogenada é de hidrogênio.
Nucleotídeo= Base nitrogenada + açucar (desoxirribose) + um 
grupamento de fosfato (ligado ao açucar)
💡 Os nucleotídeos são unidos por ligação fosfodiésteres (açucar - 
fosfato).
 A estrutura do DNA e a hereditariedade.
A informação genética pode pode ser duplicada e copiada de geração em geração, 
pois cada fita de DNA pode atuar como um molde para a síntese de uma nova fita 
complementar, assim, a informação genética no DNA pode ser fielmente copiada, 
por meio de um processo em que uma fita se separa da outra e cada uma delas 
separada atua como molde para produção de novas fitas complementares 
indênticas a sua fita associada. Isso é fundamentl, pois permite a célula copiar seus 
genes antes de passá-los a seus descendentes. Os genes, por sua vez, devem 
codificar proteínas que é determinada pela sequência de aminoácidos.
A complexidade do organismo com o número de genes, o número de 
cromossomos e o tamanho do genoma.
O DNA do núcleo está distribuido em grupos de diferentes cromossomos. O DNA 
em um núcleo está distribuído em grupos de diferentes cromossomos, no núcleo 
humano, ele contém cerca de 3,2 x 10^9 nucleotídeos distribuidos nos 23 ou 24 
tipos diferentes de cromossomos. Os cromossomos consiste em uma única e 
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enorme molécula de DNA linear associadas a proteínas que compactam e 
enovelam o fino cordão em uma estrutura mais compactada.
💡 O DNA associado a essas proteínas é denominada de cromatina.
O cromossomos tem como função importânte de portar os genes que, por sua vez, 
é definido como um segmento do DNA que contém as instruções para produzir uma 
determinada proteína ou molécula de RNA e a maioria das moléculas de RNA são 
usadas para codificar proteínas, algumas vezes a molécula de RNA é o produto 
final.
O conjunto de todas as informações genéticas contidas em todos os cromossomos 
de uma célula ou organismo consiste em seu genoma.
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💡 Complexidade de um organismo e o número de genes:
Os genes bacteriano varia entre menos de 500, já são cerca de 30.000 no 
homem.
O genoma bacteriano é compactado, ou seja, as moléculas de DNA que 
compõe seu cromossomo são pouco mais do que sequências de genes 
estreitamente compactados. O DNA é circular.
Por sua vez, os cromossosmos eucariontes contêm, além dos genes e 
das sequências nucleotídicas específicas necessárias para a expressão 
do gene normal, um grande excesso de DNA intercalante, o qual a sua 
utilidade ainda não é clara.
💡 Em geral (mas nem sempre) quanto maior for a complexidade 
do organismo maior é o genoma. 
Os seres humanos possuem 46 cromossomos, mas outras espécies 
possuem mais (ex: carpas) outro menos (ex: veados pequenos). 
💡 Embora o número de genes esteja grosseiramente relacionado 
com a complexidade da espécie, não há uma relação simples 
entre o número de genes, o número de cromossomos e o 
tamanho total do genoma.
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Organização cromossômica no núcleo
💡 No ciclo ceular há duas etapas a intefase (quando o cromossomo são 
duplicados) e a mitose (quando os cromossomos são distribuidos, ou 
segregados, para os núcleos das duas células-filhas.
Durante a interfase, o cromossomos estão distendidos como longas e 
finas fitas emaranhadas de DNA no núcleo, nessa forma relaxada, o 
cromossomo é chamado de cromossomo interfásico.
No núcleo, cada cromossomo interfásico tende a ocupar uma determinada região, 
assim, nenhum cromossomos diferentes se enroscam um com outros. O nucléolo é 
onde estão agrupados as regiões contendo genes que codificam os RNAs 
ribossômicos dos diferentes cromossomos, esses RNAs são sintetizados evão se 
associar a proteínas para formar o ribossomos, assim, eles desempenham funções 
estruturais de catalíticas no ribossomo.
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Nucleossomo (unidade básica da cromatina)
As proteínas se ligam ao DNA para formar os cromossomos eucarióticos sendo elas 
as histonas e proteínas cromossômicas não histonas. A associação do DNA com 
essas duas classes de proteínas é denominado cromatina.
As histonas são responsáveis pelo primeiro nível de compactação da cromatina o 
chamado nucleossomo. 
💡 Cromatina na forma de fibras de cromatinas X cromatina 
parcialmente descompactadas (”Colar de contas”).
“Colar de contas”: cordão= DNA contas: particulas no centro do 
nucleossomos (particulas cernes do nucleossomos)
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A estrutura da particula central do nucleossomo consiste em um complexo de 8 
proteína histonas (duas moléculas de histonas H2A, H2B, H3 e H4) e um 
segmento de DNA de fita dupla, com 147 pares de nucleotídeos de comprimento, 
que se enrola ao redor desse octâmero de histonas. O DNA entre as particulas 
cernes do nucleossomo é chamada de DNA de ligação.
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💡 O nucleossomos refere-se à particula cerne do nucleossomo ligada junto 
com um de seus DNA de ligação adjacente, mas frequentemente é usado 
como sinônimo para a particula cerne do nuclessomo.
ASSIM, o DNA se enrola no octâmero de histona formando o 
nucleossomo e o conjunto de várias campactação (nucleossomos) 
formam a cromatina.
 Os diferentes níveis de compactação dos cromossomos.
A cromatina raramente adota a forma estendida de colar de contas, pois os 
nucleossomos são adicionamente empacotados em cima uns dos outros, formando 
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uma estrutura mais compacta, a fibra de cromatina, a qual depende de uma quinta 
histona a H1 que se liga aos nucleossomosadjacentes. 
💡 Na interfase a cromatina está menos compactada, diferente da mitose em 
que a cromatina mais condensada.
A fibra de cromatina é enovelada em uma série de alças e que para formar o 
cromossomo em interfase, e sofrendo mais um nível de compactação forma o 
cromossomo mitótico. 
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💡 Assim, o cromossomo mitótico é a cromatina muito compactada.
Eucromatina e heterocromatina.
Na interfase, a cromatina não está uniformemente compactada, pois há regiões 
menos condensadas, ativa, que contêm os genes que estão sendo expressos, 
essas regiões são chamada de eucromatina ( “eu”= verdadeiro ou normal). Além 
de regiões mais condensadas, inativas, onde contêm genes silenciados, essas 
regiões são chamadas de heterocromatina (”hetero” = diferente)
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💡 Um exemplo do uso da heterocromatina pra manter os genes inibidos ou 
sienciados é o cromossomo X da fêmea de mamíferos.
💡 Nos mamíferos, as fêmeas possui cromossomo XX e o macho 
XY.
Uma duplas dose de mamíferos de produtos do cromossomos X seria 
letal, por isso as fêmas possuem inativo permanentemente um dos X em 
cada célula. Assim, ao acaso, um ou outro cromossomo X em cada célula 
torna-se altamente condensado em heterocromatina no início do 
desenvolvimento embrionário e esse estado do cromossomo X é herdado 
em todas as descendentes dessas células.