Células, DNA e Leis de Mendel

Disciplina: Biologia Molecular, Genética e Biotecnologia - Unidade I

• O objetivo da aula é entender e diferenciar células eucarióticas e procarióticas
• O objetivo é aprender a estrutura e função de proteínas e ácidos nucleicos.
• O objetivo é relacionar DNA, cromossomos, genes e alelos com os "fatores hereditários" de Mendel
• O objetivo é relacionar a segregação de cromossomos homólogos na meiose com as leis de Mendel

Níveis de Organização em Biologia

• A célula é a unidade fundamental de todos os seres vivos.
• A célula é a menor unidade autônoma de um organismo vivo.

Características Universais das Células

• Todas as células armazenam informação hereditária em DNA.
• Todas as células replicam sua informação hereditária através da polimerização de uma fita de molde de DNA.
• Todas as células transcrevem partes de sua informação hereditária em RNA mensageiro (mRNA).
• Todas as células traduzem o mRNA em proteínas.
• Todas as células usam proteínas como catalisadores.
• Toda célula requer energia.
• Todas as células são envolvidas por uma membrana.
• Células originam-se de outras células.

Tipos Celulares

• Células eucarióticas possuem separação de atividades em diferentes compartimentos, permitindo maior tamanho e complexidade.
• O núcleo da célula eucarionte tem formato variável, é individualizado e separado do restante da célula por duas membranas.

Biomoléculas que Constituem as Células

• As biomoléculas que constituem as células são: Ácidos nucleicos, água, carboidratos, lipídeos, proteínas e vitaminas.
• As células participam da estrutura e dos processos bioquímicos dos organismos.
• As células são compostas principalmente por carbono e podem conter outros elementos como oxigênio, hidrogênio, enxofre e fósforo.

Proteínas

• Proteínas são formadas por aminoácidos e exercem muitas funções incluindo estrutural, defesa, hormonal, transporte, movimentação, regulação osmótica, informação e catalítica.

Aminoácidos

• Os aminoácidos podem ser polares ou apolares.

Proteínas - Enzimas

• Enzimas são proteínas que atuam como catalisadores biológicos e possuem função catalítica.
• A temperatura e o pH ideais variam para diferentes enzimas.

Ácidos Nucleicos

• Os ácidos nucleicos incluem RNA (ácido ribonucleico) e DNA (ácido desoxirribonucleico).
• Ambos são formados por monômeros chamados nucleotídeos.

DNA

• Em 1953, James Watson e Francis Crick elucidaram a estrutura da dupla-hélice do DNA.

Replicação Semiconservativa

• A replicação de DNA é um processo semiconservativo, permitindo replicação com fidelidade.
• Os componentes necessários para a replicação incluem:
  • Fita molde de DNA
  • Quatro desoxirribonucleotídeos, sendo dTTP, dATP, dGTP e dCTP
  • Ribonucleotídeos ATP, UTP, GTP e CTP
• As principais enzimas são:
  • Helicase
  • Proteínas ligadoras de DNA fita simples (SSB)
  • Topoisomerases
  • Primase
  • Polimerases
  • Ligase
  • Telomerase
• A replicação em E. coli e a ação da DNA polimerase são processos complexos.

Topoisomerases

• Topoisomerases são importantes na replicação do DNA.

Enzima DNA Polimerase III

• A holoenzima da DNA polimerase III possui subunidades β e atua junto com a primase e a DNA polimerase.

Replicação

• Na replicação, se uma cadeia é contínua a outra descontínua.

Telômeros

• A replicação nas pontas dos cromossomos apresenta desafios como o encurtamento das fitas descontínuas, o que leva ao encurtamento dos telômeros.
• A telomerase, uma transcriptase reversa, ajuda a estender o DNA nas extremidades dos cromossomos.

Divisão Celular

• A divisão celular pode ocorrer por mitose ou meiose.
• A mitose resulta em duas células filhas geneticamente idênticas à célula mãe.
• A meiose resulta em quatro células filhas com metade do número de cromossomos da célula mãe.

Conceitos Fundamentais em Genética

• Os conceitos fundamentais em genética incluem as 1ª e 2ª Leis de Mendel.
• Em 1856, Johann Gregor Mendel começou seus experimentos com ervilhas.
• Mendel estudou várias características da ervilha (Pisum sativum).
• Conclusões de Mendel:
  • Cada característica é determinada por fatores hereditários aos pares.
  • Indivíduos puros têm fatores idênticos; híbridos têm fatores diferentes.
  • Fatores apresentam-se de formas dominantes ou recessivas.
  • Cada gameta possui apenas um fator para cada característica.
• A 1ª Lei de Mendel afirma que os fatores de cada par se segregam na formação dos gametas.
• A 2ª Lei de Mendel afirma que os fatores de cada par se segregam independentemente na formação dos gametas.
• Fenótipo: Características observáveis manifestadas em um indivíduo.
• Genótipo: Constituição genética (alélica) de um indivíduo.
• Termos Mendelianos e seus equivalentes atuais:
  • Pares de fatores (Genes alelos)
  • Puro (Homozigoto)
  • Híbrido (Heterozigoto)
  • Formação dos gametas (Meiose)
  • Fatores que dominam (Alelo dominante)
  • Fatores que são “dominados” (Alelo recessivo)
  • Segregação independente (Genes localizados em cromossomos diferentes ou muito distantes no mesmo cromossomo)