exam Flashcards
Gene
- Unidade de hereditariedade que contém as instruções que ditam as caraterísticas ou fenótipo de um organismo
- Um segmento de DNA responsável pela produção de uma proteína ou uma molécula de RNA funcional
Genoma
Conjunto de todo o DNA de uma célula:
- todos os cromossomas (46 somáticas e 23 germinativas)
- genes mitocondriais
Medicamentos recombinantes
Gene humano+genoma da bactéria
Prémio Nobel de 1978
Werner Arber + Daniel Nathans+ Hamilton Smith
Descoberta das enzimas de restrição e a sua aplicação a problemas de genética molecular
Passos da expressão genética (3)
1) Transcrição
2) Splicing
3) Tradução
Estrutura do DNA
- Polinucleótido formado por duas cadeias de desoxirribonucleótidos complementares e antiparalelas
- Unidas covalentemente por ligações fosfodiéster (mesma cadeia) e pontes de hidrogénio (entre as duas cadeias)
- É onde está a informação genética de uma célula que é transmitida de geração em geração
Estrutura de um nucleótido
- Pentose (desoxirribose ou ribose)
- Base azotada (A,C,G,T/U)
- Fosfato
Nucleases de restrição
- Enzimas que clivam o DNA (lig.fosfodiéster + pontes de hidrogénio) em locais específicos
- Formam “sticky ends” que permite a junção de outra moléculas de DNA
- Importantes na clonagem/ recombinação de DNA
DNA ligase
- Enzima que une dois fragmentos de DNA
- Mesmo que as pontes de hidrogénio se unam automaticamente é sempre precisa para Ligações fosfodiester (3’-OH; 5’-fosfato)
- Reação catalisada por ATP
DNA recombinante
DNA hibrido (humano+ bacteriano)
DNA plasmídeo
Muito usado como vetor de clonagem
Promotor
- Sequência de DNA que inicia a transcrição de um gene
- Inclui a sequência que é reconhecida pela RNA polimerase
Sequência Shine Delgarno (SD)
Para a ligação do mRNA ao ribossoma bacteriano
Como colocar o plasmídeo recombinante na bactéria?
Dar choque à membrana da bactéria
Como verificar se o plasmídeo entrou na bactéria?
Devemos escolher um plasmídeo com resistência a antibióticos (ex: ampicilina), depois adiciona-se as bactérias a um meio com antibiótico e só sobrevivem as que têm o plasmídeo recombinante
Métodos de separação de moléculas
Centrifugação
Eletroforese
Ori
Origem de replicação
Sequência de nucleótidos onde se inicia a replicação de DNA
Eletroforese
- Técnica que permite separar uma mistura de proteínas ou fragmentos de DNA
- Colocam-se as moléculas num gel sujeitas a uma campo elétrico
- As moléculas vão migrar ao longo do gel a velocidades diferentes dependendo do tamanho ou carga
- Moléculas do mesmo tamanho juntam-se
- São usados marcadores de tamanho
Para onde migra o DNA
DNA negativo por causa dos fosfatos
Migra para o polo positivo
Como se observa o resultado de uma eletroforese?
Graças a um corante fluorescente que depois é excitado com luz azul
O que ter em conta na escolha de enzimas de restrição?
Não pode interferir com:
- Ori
- Sequência de DNA humano
- Gene de resistência ao antibiótico
Transcrição
Processo em que a RNA polimerase usa uma cadeia de DNA como template para sintetizar uma cadeia de RNA complementar
Cadeia template
Cadeia molde
RNA polimerase
Catalisa a sintese de RNA
Adiciona ribonucleótidos
Move-se na direção 3’-5’ (cria RNA 5’-3’)
Caraterística da RNA polimerase bacteriana
Contém uma subunidade designada de fator sigma que reconhece o promotor de um gene
Ao iniciar a transcrição o fator sigma é libertado
Onde termina a transcrição?
Terminador
+1
Primeiro nucleótido a ser transcrito
Polaridade do promotor
Orienta a polimerase
Determina a DNA Template
Sequências transcritas de RNA
Contém o terminador mas não o promotor
Local de clonagem
Zona do plasmídeo que é reconhecida por várias enzimas
Quadro de Leitura
Hipóteses de agrupamento dos nucleótidos do mRNA
Há 3 hipóteses
Apenas uma é codificante
Transcriptase reversa
Enzima que cria um DNA (cDNA) de dupla cadeia de uma RNA template
Presente nos retrovirus
É parte da maquinaria de transposição dos retrotransposões
Repressor
Proteína que se liga a uma região reguladora específica do DNA e previne a transcrição de um determinado gene
Liga-se ao operador
Com lactose
Repressor inativo
Produção de proteína
Metabolismo da lactose
Decomposta por bactérias na ausência de glucose
É degradada pela enzima galactosidade produzindo galactose e glucose
Lac i
Gene que codifica o repressor inibindo a galactosidade
Aumenta a lactose no meio
A lactose liga-se ao repressor
O repressor fica inativo
Repressor da lactose
Bloqueia a transcrição:
- B-galatctosidade
- Permease
- Transacetilase
Exoma de um retrovirus
Molécula de RNA
Está dentro de uma cápsula proteica , rodeada por um envolto lipídico (com ptns codificadas plo RNA viral)
Sofre a atuação da transcriptase reversa que é codificada pelo genoma viral
Como se liga o mRNA de células eucariotas à subunidade ribossomal?
Pela 5’ 7-metilguanisina (cap)
O que modifica o pré-mRNA eucariota?
Capping e poliadenilação
Cap
5’
Cauda poli-A
3’
Operão
Conjunto de genes regulados pelo operador
Com triptofano
Liga-se ao repressor ativando-o
Repressor liga-se ao operador
Não há transcrição
Competição com a RNA polimerase
Prémio Nobel da Quimica 2016
Fraser Stoddart, Jean-Pierre Sauvage, Bernard Feringa
Maquinas moleculares - moléculas com movimentos controláveis quando lhes é fornecida energia
Prémio Nobel da Medicina 2016
Yoshinori Ohsumi
Autofagia
Degradação da própria células por lisossomas
Pode ser estimulada durante o Jejum prolongado
O que formam os reguladores da transcrição?
Pontos de hidrogénio
Ligações iónicas
Interações hidrofóbicas
Como fazer a purificação do cDNA?
Lisar a parede e membrana das células
Separar as proteinas através de técnicas como eletroforese
Sulfato de sódio dodecyl
Detergente que serve para uniformizar a carga das proteínas
Tem carga negativa
Gel de poliacrilamida
Para a separação de proteínas
kdal
Kilodalton
unidade usada para definir o tamanho de 2 proteínas
Colunas de cromatografia
Isolam as proteínas
1) Mistura de ptns colocadas no topo da coluna
2) Colocação de solvente
3) Recolha
O que muda a matriz da coluna de cromatografia?
Carga Hidrofobicidade Tamanho Capacidade de se ligar a certos grupos quimicos pH
Cromatografia por afinidade
Com um “isco” que atrai as proteínas que se querem isolar, saindo estas em último
Ligação isco- ptn é covalente
Exemplo de isco
Niquel tem carga que faz ligações com a histidina (antes adicionam-se 6 histidinas)
Como separar as proteínas do niquel?
Adição de imidazole que tem mais afinidade para o niquel do que as histidinas
Trombina
Protease que quebra as ligações entre o rótulo de histidina e a proteína
Exemplos de proteínas recombinantes em medicina
- Hormonas (insulina, somatostatina, …)
- Enzimas de substituição
- Fatores de crescimento e diferenciação celular (eritropoietina)
- Antigénios para vacinas (hepatite B)
Doença de Gaucher
Sinais: hepatoesplenomegália
Causa: Má digestão nos lisossomas devido a uma mutação na enzima glucocerebrosidade
Cromatina
massa homogénea de DNA associado a histonas
Heterocromatina
Mais condensada/densa
Junto ao invólucro
Eucromatina
Menos condensada
Nucléolo
Onde ocorre a síntese de RNA ribossomal (para as duas subunidades - splicing alternativo)
Numero de genes humanos
22 000 - 25 000
Cancro
Amplificação de determinados genes
Células imortais
Cariótipo
Conjunto de cromossomas
Como analisar o cariótipo
Tem de estar em divisão (metafase)
Fazer a lise celular
Colocar um corante que faz o bandeamento dos crms
Interfase
Duplicação dos crms
Fases da mitose
Profase, metafase, anafase e telofase
Mitose (explicada e por ordem)
1) Condensação dos crms duplicados
2) Quebra do envolto nuclear
3) fuso acromático é formado por microtubulos e proteínas
4) Os crms condensados são capturados pelo fuso acromático
5) Separação aleatória dos cromossomas
6) Formação do envolto nuclear ao redor de cada conjunto de cromossomas
7) Divisão do citoplasma da célula para produzir 2 células filhas
O que tem uma molécula de DNA com 2 cromatídeos
1 centromero que lligam os dois cromatideos
4 telómeros
Varias origens de replicação
Bivalente
2 moleculas de DNA
4 cromatídeos formados na profase I da meiose
FISH
Fluorescence in situ hybridization
Juntar uma sequência criada artificialmente fluorescente a uma cadeia que se quer estudar
Criação de um cromossoma hibrido
Formação de um cariótipo fluorescente organizado
Vantagens de FISH
Permite ver os cromossomas
Permite ver a cromatina de uma célula em fase S
Permite identificar translocações
Ataxia
- Doença genética do cérebro caraterizada por uma degradação progressiva das capacidades motoras
- Um dos cromossomas 12 tem um prolongamento do cromossoma 4
Anomalias cromossómicas
Alterações numéricas
Translocação
Deleção/Inserção
Fases da tradução
1) Subunidade mais pequena tem o tRNA correspondente à metionina e vai ligar-se e reconhecer o CAP
2) Desloca-se até encontrar AUG
2) Ligação da subunidade maior (desprende CAP)
3) Enlongação
4) Alcance de um codão STOP
6) Dissociação do complexo
Locais de monitorização do ribossoma
E P A
Mecanismos de importação de proteínas em organelos envoltos por membrana
Poros nucleares
Membrana (ptn tem de desenrolar)
Vesiculas
Importação de proteinas
Através de sinais
Destino de proteínas sintetizadas em ribossomas livres
Citosol Núcleo Cloroplastos Mitocondrias Peroxissomas
Proteínas sintetizadas em ribossomas associados a membrana
Translocados para RER
Translocados para aparelho de Golgi
Migração para retículo
1) Sinal de localização
2) Recetores do retículo
3) Formação da proteína no interior do retículo
4) Atuação de uma peptidase
SRP
Signal Recognition Particle
Reconhece o sinal da proteína permitindo a sua entrada para dentro do retículo
Proteína de membrana
Proteína que se forma em parte dentro e em parte fora da membrana
Glicoproteínas
Formadas no RER
Proteínas ligam-se a açucares
O número de açucares depende da sequencia de aa
Transporte de vesiculas pelo complexo de Golgi
Através de cisternas
São modificados os açucares que estão ligados às proteínas (maturação)
Destino final das vesiculas
Membrana
Lisossomas
Tipos de exocitose
Regulada (através de um sinal)
Constitutiva (constante)
Proteínas destinadas a serem nucleares
Importadas pelos poros nucleares
Contém um sinal que é reconhecido pelos recetores nucleares
Transporte da proteína para a mitôndria
- São descondensadas durante a importação
- Sequência com o sinal é reconhecida por um recetor de membrana
- O recetor está associado a uma proteína translocadora
- Difusão do complex até encontrar um segundo translocador na membrana interna
- Clivagem da sequência com o sinal por peptidases na matriz
Proteína chaperone
Ajuda a condensar a proteína novamente após o importe
Polirribossoma
Vários ribossomas ligados a cada molécula de mRNA
Terminal-N
Na sequencia sinalizadora
É clivado após a produção da ptn no organelo, ficando esta ancorada
O que acontece às asparginas ao entrarem no lumen do RE?
São glicosiladas pela adição de um lado de uma cadeia oligossacaridea ramificada
Sequências tripeptidicas
Aspargina - X - Serina
Aspargina - X - Trionina
Fagocitose
Elemento que fagocita: neutrófilos (no sangue) e macrófagos (tecidos) Particulas fagocitadas (ex:bactérias) -Particulas vão para uma vesicula (endossoma) -Digestão de particulas pelos lisossomas
Diferença entre endocitose e fagocitose
Tamanho
Exs de enzimas nos lisossomas
Proteases, nucleases, glicosidases, lipases, fosfatases, sulfatases, fosfolipases
O que pode fundir com os lisossomas?
Fagossomas
Endossomas
Autofagossomas
Manose-6-fosfato
Ligada as enzimas lisossomais
É o sinal para ir para o RE
Classificação dos lisossomas
Grandes heterogéneos: com processo de digestão
Pequenos e homogéneos: sem atividade no momento
Glucocerebrosidade
Enzima que catalisa a degradação da glucocerebrose em glicose e ceramida
Glóbulos vermelhos (Carmadas)
- Tempo médio de vida: 120 dias
- Por segundo são destruídos 2,5 milhões
- 90% são removidos por macrófagos no fígado,no baço e nos gânglios linfaticos
- 10% hemolisam em circulação
Resposta inflamatória
São chamadas defesas (inclui sangue)
Ex: edema, dor, aumento de volume, …
Mutações que provocam doenças lisossomais
- Em hidrolases
- Na fosfotransferase necessária para a manose-6-fosfato detetar a hidrolase
- No recetor manose-6-fosfato
- Bomba de H+
Que moléculas membranares estão do lado citosólico
Fosfatidilserina
Fosfatidiletanolamina
Fosfatidilinositol
Moléculas membranares no lado não citosólico
Fosfatidicolina
Esfingomielina
Glicolipidos
Hipercolesterolémia familiar
Doença genética autossómica dominante
Maior quantidade de colesterol no sangue
Formação de depósitos de colesterol
Doença coronária prematura
Colesterol
Sintetizado pelo organismo
Usado em membranas
Constitui hormonas sexuais e outras hormonas esterois
Constitui ácidos biliares
Transporte de colesterol no sangue
No interior de uma monocamada de fosfolípidos com proteínas (lipoproteínas)
Clatrina
Para que os recetores estejam todos concentrados de modo a haver uma invaginação
Após a formação da vesícula desprende a clatrina
Mutações que provocam aumento de LDL
Nos recetores da membrana (menos, sem nenhum ou não funcionais)
Nas proteínas das LDL
Transporte de LDL
1) Ligação a recetores
2) Internalização em vesiculas rodeadas por clatrina
3) Sai a clatrina
4) Fusão com endossoma (ácido)
5) Dissociação dos LDL
6) Origina-se colesterol
Recetores cargo
Capturados por adaptinas que ligam moléculas de clatrina
SnRNPs
Pequenas ribonucleoproteínas nucleares
Dirigem a quebra de mRNA na barreira intrão/exão
Catalisam ligações covalentes de sequências exónicas
Spliceossoma
RNAs e proteínas que retiram os intrões para fora do pré-mRNA no núcleo de uma célula eucariota
Splicing
1) Processamento - capping
2) Splicing - remoção de intrões
3) Adição da cadeia poli-A
Orgãos com maior diversidade de produção proteica
Cérebro e testiculos
Splicing alternativo
Produção de diferentes mRNAs (e proteínas) a partir do mesmo gene ao fazer o splicing dos RNA transcritos de forma diferente
Proteínas reguladoras dos splicing
Competem com a ligação do spliceossoma impedindo que ele reconheça o local de splicing
Mutações que alteram o splicing
No splice site
Nas sequencias reguladoras
Nas proteínas que se ligam aos locais de splicing
SNPs
Single nucleotide polimorfism
Pontos onde o genoma difere em 1 par de nucleótidos entre 2 porções da população
A maioria ocorre em porções que não afetam o gene
Anemia falciforme
Mutação da hemoglobina na subunidade B
Alteração de uma glutamina para uma valina
Recessiva
Traz um aumento à resistência à malária
Origem da variação genética
1) Erros durante a replicação do DNA e divisão celular
2) Alterações químicas espontaneas do DNA e transposições
3) Alterações quimicas do DNA induzidas por exposição ao ambiente
Depurinação
Eliminação de uma purina
Deaminação
Perda de um grupo amina que leva a alteração da base (ex: citosina - uracilo)
O que acontece a uma célula mutada?
Morre
Cancro (proliferação)
Consequência da radiação UV
Dimeros de timina
Transposição
Porção de DNA que salta
Pelo método cut and paste ou por replicação
Retrotransposão
Igual mas com o intermediário de RNA
Elementos genéticos moveis
Podem mover um gene para o outro
Forquilhas de replicação
Junções onde ocorre a síntese de DNA
São formados 2 em cada ori
Movem-se em direções diferentes
Fragmentos de Okazaki
Pequenas sequências de DNA produzidas na lagging strand durante a replicação
Fragmentos adjacentes são rapidamente unidos pela DNA ligase para formar uma cadeia de DNA continua
Primase
Tipo de RNA polimerase que usa o DNA como template para produzir um fragmento de RNA que serve de primer para a síntese de RNA(5’ - 3’)
Telómeros
Sequência de nucleótidos repetitiva que protege as pontas dos cromossomas lineares
Permite que não haja perda de informação
Diminuem na replicação
Telomerase
Enzima que faz a elongação dos telómeros
Sintetiza a sequencia repetitiva encontrada no final dos cromossomas eucarióticos
Funcional durante a fase embrionária e em cancro
Senescência celular
A celula tem crms curtos e não se encontra em condições de se replicar
DNA polimerase
Faz a síntese de DNA
Realiza correções
Mecanismo de reparação do DNA
- Excisão (por nucleases)
- Resintese (por DNA polimerase)
- Ligação (por DNA ligase)
Taxa de erro de DNA polimerase sem proofreading
1 em cada 10^5
Taxa de erro de DNA polimerase com proofreading
1 em cada 10^7
Taxa de erro de DNA polimerase com proofreading e com reparação de não complementares
1 em cada 10^9
Metilação do DNA nas ilhas CpG dos promotores
Impede a transcrição
Ocorre em citocinas de nucleótidos CpG
Regulação epigenética
Expressão bialélica
Expressão monoalélica
Expressão bialélica
De ambos os alelos (normalidade)
Expressão monoalélica
Metilação do promotor de um dos alelos
- Imprintig
- Inibição do cromossoma X
Imprinting genómico
Expressão monoalélica Não aleatório Durante a gametogénese Metilação em regiões de controlo de imprinting que regula a expressão de vários genes) Mantém-se no individuo adulto
Sindrome de Prader Willi
Alelo materno do gene SNURF/SNRPN está silenciado por imprintig
Alelo paterno sofreu uma deleção
Sindromo de Angelman
Alelo paterno do gene UBEA3 está silenciado por imprinting
Alelo materno sofreu uma deleção
Inativação do cromossoma X
Aleatório
Durante o desenvolvimento embrionário
Expressão do gene XIST que se liga ao cromossoma X inativando-o
Crm condensa muito formando o corpo Barr
Como reparar uma quebra na cadeia dupla?
Ligação não homologa na ponta
Recombinação homóloga
Ligação não homologa na ponta
1) Quebra limpa por uma nuclease
2) Perdem-se alguns nucleótidos no processo
Recombinação homologa
1) Quando a quebra ocorre em 1 das duas hélices da cadeia filha depois da replicação mas antes da anafase
2) A hélice não danificada pode servir de template
3) Restauração da sequência de DNA original no sitio da quebra
- Reparação sem falhas nem perdas
Nucleossomas
DNA associado a histonas
Alterações pós-traducionais em histonas (modificação covalente)
Metilação
Glicosidação
Fosforilação
Funções da cromatina
Estrutural
Regulador da expressão genética
Epigenética
Processos moleculares capazes de regular a expressão genética sem que haja alteração na sequência do DNA
TATA
Local onde se liga a RNA polimerase
Metilação do DNA
Gene não é transcrito
Ocorre na citosina
Muda a densidade de CpG
Pode ser afetada por fatores ambientais
Síndrome de Rett
Desenvolvimento neuronal anormal Inativavação do X Inviavel nos rapazes Anomalias no tecido muscular e neuronal Perda de capacidades motoras e intelectuais 1:15 000 Mutação no gene MeCP2 do crm X
Genoma mitocondrial
DNA circular
Codifica para 37 genes (ptns da cadeia respiratória, rRNAs, tRNAs)
93% coding region
7% control region
Nucleoide
Várias moléculas de mtDNA muito enroladas
Proteoma mitocondrial
- ptns codificadas mtDNA e sintetizadas na mitocondria
- ptns codificadas por genes nucleares sintetizadas no citosol e importadas para a mitocondria
Taxa de mutação mtDNA
Muito mais alta que o nDNA
Erros na replicação
Dano oxidativo
Mecanismo de reparação menos eficaz
Homoplasmia
Todas as cópias de mtDNA são identicas
Heteroplasmia
Podem coexistir 2 ou mais genotipos mitocondriais
Doenças mitocondriais hereditárias
Mutações em mtDNA (SNPs)
Herança materna
Cadeia respiratória, tRNA, rRNA
Mutações em nDNA
Herança mendeliana
Carga mutacional
Proporção mitocondrias mutadas/mitocondrias normais
Segregação replicativa
Ao longo do tempo aumenta a carga mutacional
Pode vir a aparecer doença em idade mais avançada
Como evitar que mãe com problemas nas mitocondrias passe ao filho?
Injeção intracitoplasmática
Coloca-se o nucleo haploide da mãe no citoplasma dador
Fatores externos que provocam uma mutação
Radioatividade
Radiação UV
Tabaco