Princípios da biologia molecular do gene

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PRINCÍPIOS DA BIOLOGIA MOLECULAR DO GENE

Cap.

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Princípios da Biologia Molecular do Gene
José Franco da Silveira Márcia R. Machado dos Santos

CROMOSSOMOS, GENES E DNA
As atividades vitais da célula viva são coordenadas por entidades denominadas genes, que codificam os caracteres hereditários ou genéticos do indivíduo, como, por exemplo, tipo de sangue, altura, peso, cor de olho ecabelo, sensibilidade a certas drogas, etc. O meio ambiente pode ter influência decisiva na expressão dos genes, de maneira que dizemos que a interação dos genes (genótipo) com o meio ambiente resulta no fenótipo do indivíduo. Um fenótipo pode ser resultante da expressão de um par de genes (por exemplo, grupo sangüíneo ABO) ou de vários genes (por exemplo, altura). Os genes estão presentes em todasas células do organismo, com exceção daquelas que perderam o núcleo durante a diferenciação celular, como é o caso das hemácias. Porém, nem todos os genes são expressos igualmente em todas as células. Na verdade, cada tipo celular caracteriza-se pela expressão de determinados tipos de genes. Alterações nos genes podem levar a mudanças dramáticas na fisiologia celular, como, por exemplo, atransformação de uma célula normal em maligna. Os genes estão localizados em estruturas filamentosas, longas, localizadas no interior

do núcleo celular denominadas cromossomos (Fig. 2.1). No cromossomo, os genes estão dispostos linearmente, isto é, um ao lado do outro, enfileirados tal como as contas de um colar. Os dados disponíveis indicam que o cromossomo corresponde a uma enorme molécula de DNA. Asbactérias e os vírus possuem apenas um cromossomo que geralmente é circular, isto é, as extremidades da molécula de DNA estão ligadas entre si. Nos demais organismos (protozoários, fungos, metazoários), normalmente existem mais de um cromossomo por núcleo. As células humanas possuem 23 cromossomos, os quais estão distribuídos aos pares nas células germinativas e somáticas. Por este motivo, estascélulas são conhecidas como células diplóides e designadas por 2n = 46. Por outro lado, os gametas são haplóides (n = 23), isto é, o gameta possui uma cópia de cada cromossomo. Com a fusão do óvulo (n = 23) e espermatozóide (n = 23) restaura-se o estado diplóide no zigoto (2n = 46). Na divisão celular, os cromossomos são duplicados e distribuídos às células-filhas. Na mitose, as células parentais(células-mães) e as filhas apresentam o mesmo número de cro-

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VOL. 1 — BASES MOLECULARES DA BIOLOGIA, DA GENÉTICA E DA FARMACOLOGIA

Cap.

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P

C5’
O

30nm

3’
P

A T

C5’
O O G C O 3’ C G O 3’
5’C

3’

3’
P

DNA
5’C

P

C5’ 3’
P

O
5’C

P

C5’
O T

3’
A O 3’
5’C

Proteínas Histonas

P

P

200nm

30nm

Fig. 2.1 — A relação entre ocromossomo e a molécula de DNA. Cromossomo metafásico mostrando a participação da molécula de DNA na sua constituição. Na figura está representada apenas a molécula de DNA constituinte de uma das cromátides homólogas.

mossomos, logo, a mitose é uma divisão eqüitativa. Na meiose, as células-filhas recebem apenas uma cópia de cada cromossomo, logo, a meiose é uma divisão reducional. Ela ocorre nascélulas germinativas gerando os gametas (óvulo e espermatozóide). Na meiose ocorre a recombinação genética (crossing-over ou permutação), evento fundamental para a manutenção da variabilidade genética das espécies. O conjunto de genes de um organismo constitui o seu patrimônio hereditário ou genético e é denominado genoma. No caso da espécie humana, o genoma corresponde ao conjunto completo decromossomos haplóides que contém toda a informação genética de um indivíduo.

ESTRUTURA DO DNA E REPLICAÇÃO DO DNA
Quimicamente, o gene é constituído pelo ácido desoxirribonucléico (DNA). O DNA é um polímero formado por monômeros denominados nucleotídeos (Fig. 2.2). O nucleotídeo apresenta na sua constituição um grupamento fosfórico (P~P~P), um açúcar do tipo pentose (desoxirribose) e uma base...
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