seminário 02
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Capítulo 01:
Os Cromossomos Metafásicos
e o
Ciclo Mitótico
~ 1865 a 1883: Citologistas e Mendel
Estrutura característica das células
Capaz de formar novos núcleos por divisão
Divisão - estruturas alongadas = cromossomos
1866 – Haeckel - * núcleo é o principal agente da herança
1880 – Flemming - *mitose – cromossomos se dividem longitudinalmente
- *visualizou cromossomos plumosos
1881 – Balbiani - * descobriu cromossomos politênicos
1883 – Roux - *comportamento dos cromossomos meióticos =
Mecanismo
de
herança
~ 1900 a 1904:
Proposta a Teoria da Herança Cromossômica
Base
Leis mendelianas da herança
(redescobertas de Correns – 1900)
Trabalhos citológicos
( Sutton, 1903 e Boveri, 1904)
Citogenética
Estudo relativo cromossomo
isolado / em conjunto
condensado / distendido
morfologia / organização
função / replicação
variação / evolução
Cromossomos Metafásicos
cromátide = um único fio de DNA + proteínas + RNA = cromonema = cromatina
região mais delgada = centrômero 2 braços
(constrição secundária satélite)
telômero = extremidade do braço
Centrômero
Acrocêntrico – perdidos na divisão celular
Dicêntricos, Tricêntricos ...
* constrição primária muito longa
* anáfase – “quebra” do cromossomo
Morfologia do cromossomo metafásico
Cromossomos com vários centrômeros
Centrômero
Inativação do cromossomo extra
ou
Mecanismo de coorientação dos
centrômeros
Funcionamento normal de
cromossomos que têm + de 01
centrômero
Quebra de cromossomo:
funciona como monocêntrico
centrômero latente = retoma sua ativ. funcional
Cinetócoro
estrutura globosa ou em forma de placa
se liga as fibras do fuso
presente em todo o ciclo (desde a intérfase)
Holocêntrico:
• várias placas / uma única
•ausência de C.P.
Fibras Cinetocóricas
Comparação entre cromossomos anafáficos
monocêntricos e holocêntricos
Constrição Secundária :
em um cromossomo de cada espécie (lote n)
prófase - associado ao nucléolo = RON
produção de RNA ribossomais
fortemente corada com nitrato de prata
Telômero :
Diferenças na composição/organização de seu DNA
Qd perdido – “adesão” nas novas extremidades - * dificuldade na anáfase
Cicatrizante nos terminais cromossômicos
Organização cromossômica – intérfase, prófase
Cariótipo :
Descrição das características do conj. cromossômico de uma espécie.
compara citogeneticamente espécies diferentes
variação entre indivíduos da mesma espécie
correlacionar patologias
Representação:• Cariograma
• Idiograma
Cariograma:
fotografia de uma metáfase
homólogos emparelhados e enumerados
Idiograma:
representação esquemática do cariótipo
posição e tamanho do centrômero
número, tamanho e largura do cromossomo
conj. haplóide
Idiograma de algumas espécies do gênero
Briza (gramínea)
Cariograma humano
Número Cromossômico:
02 números cromossômicos
diferentes
• haplóide = gamético = n
• diplóide = somático = 2n
Extremos: 2n = 2 – Parascaris equorum (nematelminto)
2n = 1260 – Ophioglossum reticulatum (pteridófita)
2n = 4 – poucas plantas e animais
Tamanho Cromossômico:
tamanho médio 5 a 6 um
cromossomos muito pequenos – descrição cariótipa – restrita ao número cromossômico
variação de tamanho gradativa
bimodal
Cariótipo simétrico
assimétrico – variação do tamanho/posição do centrômero
Diversidade cromossômica e cariótipica
Cravo-bravo, 2n=48Iridácea, 2n=28
Posição do Centrômero:
Metacêntrico
Telocêntrico Submetacêntrico
Acrocêntrico
01) Razão entre braços (r)
r = l/c
02) Índice centrométrico (ic)
ic = c x 100 / c + l
Tipos cromossômicos
Divisão Nuclear
Eucariotas Meiose
Mitose
sequência de eventos basicamente a mesma
originados antes dos pluricelulares
INTÉRFASE
Cromatina parte condensada = cromocentro
parte descondensada = cromatina difusa
•G1• duração variável
• influenciável pelo meio externo
• S • duplicação do DNA nuclear
• período mais longo
• G2 • qtd de DNA duplicada
• 2 cromátides por cromossomo
PRÓFASE
massa difusa CROMONEMA
Citoplasma fuso acromático
desaparecem os nucléolos
rompe-se a carioteca
fibrilas do fuso ligam-se ao cinetocóro
Final Prófase = PROMETÁFASE
• cromossomos razoavelmente condensados
• espalhados pelo núcleo
METÁFASE
alinhados no plano mediano da célula
com maior contração e individualização
* aplicação de substâncias anti-mitóticas
* se ligam as tubulinas
* fusos inativados
* células c - metáfases
* montagem de cariogramas ou idiogramas
ANÁFASE
divisão do centrômero
encurtamento das fibras do fuso
alongamento das fibras entre cinetocóros irmãos
cromossomos chegam nos pólos opostos
TELÓFASE
cromossomos fortemente condensados e agregados
cromatina difusa mais descondensada
aparecimento dos cromocentros e da cromatina difusa
reaparecem nucléolos e a carioteca
desaparecem o cromonema e o fuso acromático
cromossomos polarizados
divisão nuclear Citocinese
núcleo celular Intérfase
G 1 = G 0
Capítulo 2:
Organização Molecular
da Cromatina
Composição Química da Cromatina
pequena fração constituída de DNA
maior parte é protéica
menor fração é RNA
proteínas básicas = histonas
proteínas ácidas = não-histônicas
Estrutura do DNA
dupla cadeia helicoidal
cadeia nucleotídeo grupo fosfato + pentose + base nitrogenada
bases
Pareamento específico
púricas (A, G)
pirimídicas (C, T)
G C e A T
Estrutura e pareamento dos nucleotídeos no DNA
Estrutura do DNA
Informação genética do DNA transcrita para o RNA traduzida para proteínas
• passagem da informação através de um código
• cada aminoácido codificado por sequência 3 nucleotídeos
• DNA contém “trincas” codoficam uma proteína
Variação na qtd de DNA
Conteúdo médio de DNA filo menos complexo < filo mais complexo
fungos
poríferas <briófitas
moluscos < angiospermas
mamíferos
Variação na qtd de DNA
Gimnosperma
Angiosperma
Peixes
Anfíbios
• não há correlação entre complexidade organismal
Ex.: 2 ervas tetraplóides
menos de 50 cm de altura
com estruturas semelhantes
uma com cerca de 670x
mais DNA que outra
Codificação das informações genéticas qtd mínima de DNA
EUCARIOTAS - excesso de DNA
Difícil estabelecer uma correlação entre qtd de DNA e estágio evolutivo
Sequência de Base no DNA
“técnica para deduzir a sequência de bases de um segmento de DNA”
• permite ler segmentos pequenos de DNA
• necessário cortar em pedaços menores
• sequenciar as bases de cada pedaço
• reunir corretamenteas sequências para ler o segmento inteiro
Genes se organizam separados por um “DNA espaçador”
• fonte de variação na qtd de DNA
• não se relaciona com a informação genética
• nem com a complexidade do organismo
Genes éxons + íntrons
• Éxons: contém informação genética
• Íntrons: não contém informação genética
não estão rigidamente controlados pela seleção natural
DNA altamente repetitivo
uma mesma sequência de bases se repete mais de 100 000 x
DNA moderadamente repetitivo
repetitividade inferior a 100 000x
DNA de sequências únicas
sequências se repetem poucas vezes ou não se repetem
Relação entre o tamanho do gene da ovalbulina no DNA e no RNAm
Determinação da repetitividade do DNA
* solução com DNA isolado, fragmentado em pequenos pedaços
* aquecimento rompe pontes de H (desnaturação)
* baixando-se a temperatura reassociação das cadeias
* a velocidade e o tempo necessário para renaturação
constante de reassociação (c.r.)
Compara-se a c.r. de um DNA com a de outro DNA não-repetitivo
Quanto mais rápida a reassociação, maior o grau de repetitividade
do DNA testado
Identificação do DNA altamente repetitivo
Por densidade de flotação
DNA nuclear é extraído, fragmentado e centrifugado em CsCl
banda principal
banda satélite
• contém o DNA de sequências únicas
• e o moderadamente repetitivo
• contém o DNA altamente repetitivo
Isolamento do DNA satélite pela densidade de flotação.
RNA
RNA m
RNA t
RNA r
traduzido para proteína
auxiliares no processo de tradução
Constutie maior parte do RNA nuclear
Representa uma pequena fração da cromatina
• RNA r:
* 4 tipos 5 s
5,8 s
18 s
28 s
Localizam-se nos telômeros
Surgem simultaneamente da quebra de uma
molécula maior – RNA 45 s
• RNA t:
* teoricamente existem 64 tipos diferentes
(um para cada anticódon possível)
• RNA m:
* origena-se do DNA de sequências únicas
Estrutura do RNA r e RNA t:
cadeia simples dobrada sobre si mesmo
parcialmente pareado
originam-se do DNA moderadamente repetitivo
Histonas
* 5 tipos: H1
H2A
H2B
H3
H4
rica em lisina
moderadamente rica em lisina
rica em arginina
Interação Histonas - DNA:
•Nucleossomos – octâmero de histonas envolvidos em 2 voltas de DNA (nucleóide),
interligados por um filamento de DNA espaçador
•Solenóide – forma pequenos cromômeros numerosas alças
•Cromômeros - formam o cromossomo metafásico
“ Estrutura da Cromatina ”
Nucleóide * composto de um octâmero de histonas ( 2moléculas de H2A, H3, H4, H2B)
* H1 ou H5 aparecem por fora ou no interior dos giros de DNA
DNA ligado a histona em sítios específicos
DNA não complexado a histonas é clivado, fragmentos de tamanhos variados
Cromatina é clivada, fragmentos de DNA padronizados
Os quatro pares de histonas
que compõem o núcleo do
nucleossoma.
Representação: A = cromatina intacta,
B = nucleossoma, C = cromatossoma .
“ Proteínas não-histônicas – NHP ”
“papéis” desde o estrutural até o enzimático
atuam na transcrição, replicação e reparo do DNA
atuam na condensação e descondensação cromatínica
Após extração de DNA, histonas e RNA, permaneceu um arcabouço de proteínas
não histônicas
Em Politênicos:
• Formação de pufe – envolve acúmulo de NHP na interbanda adjacente
• Papéis: Ativam a transcrição de RNA
Empacotam e transportam RNA recém-transcrito
Ativam genes no pufe
Eletromicrografia de um cromossomo
humano do qual se extraíram as histonas.
Certas proteínas não histônicas formam
uma armação, da qual emergem laços ou
anéis de DNA.
Capítulo 03:
Heterocromatina
e
Bandamento cromossômico
1928 – Emil Heitz
2 tipos de cromatina
• Heterocromatina – condensada durante todo o ciclo celular
• Eucromatina – possue um ciclo de condensação-descondensação
Características gerais da Heterocromatina:
ausência de atividade gênica
replicação tardia do DNA
prófase = blocos heterocromáticos mais condensados que o
restante do cromossomo
Tipos de Heterocromatina
Constitutiva
permanece condensada
concentra-se em blocos no cromossomo
em ambos os homólogos, na mesma posição e mesmo tamanho
não contém genes estruturais
local onde se situa se não total / a maior parte do DNA satélite
em todo o ciclo
em todas as células do indivíduo
Tipos de Heterocromatina
Facultativa
se comporta como heterocromatina / eucromatina
aparece em apenas um dos homólogos
envolve todo o cromossomo
composição de DNA típica de eucromatina
* Corpúsculo de Barr – Heterocromatina Facultativa
• um cromocentro encontrado no núcleo interfásico
•só aparece em fêmeas = cromatina sexual = cromatina x
• diferencia o sexo citogenético do indivíduo
• nº de Corpúsculos de Barr = nº de cromossomos x – 1
Comparação entre núcleos interfásicos de (a) um homem normal XY, (b) uma mulher
normal XX, (c) uma mulher X0, (d) uma mulher XXX.
* Corpúsculo de Barr
Hipótese de Lyon
a inativação de um dos X da mulher garantiria um equilíbrio entre o nº de
genes ativos no homem e na mulher
Cromossomo Y:
• um dos menores cromossomos humanos
• em parte formado por heterocromatina constitutiva
• não tem muita influência no equilíbrio gênico
• contem poucos genes
Inativação do X mecanismo de compensação de dose
equipara a qtd de genes ativos no homem e na mulher
Técnicas de localização da Heterocromatina Constitutiva
em cromossomos Metafásicos
01) Técnica de Tratamento com frio
a temperatura baixa faz com que a heterocromatina se descondense mais
que a eucromatina
apenas algumas poucas espécies apresentam esse tipo de comportamento
nessa condição
02) Técnica Auto-Radiográfica
expor o organismo / célula em crescimento a uma solução contendo
substância radioativa ( timidina tritiada) que será normalmente metabolizada
posteriormente pode-se reconhecer a localização dessa substância devido
a sua radioatividade
tecnica que vai atingir os núcleos celulares que estiverem na fase S, onde
os novos DNAs sintetizados incorporarão o elemento radioativo.
Replicação tardia do DNA da heterocromatina
03) Técnica Hibridação in situ
se reconhece a heterocromatina pela localização do seu DNA repetitivo
3 etapas: 1ª : DNA satélite isolado e fragmentado é induzido à replicação em
presença de timidina tritiada; as novas cadeias marcadas são
separadas
2ª : cromossomos com cadeias pareadas são desnaturados
3ª : DNA cromossomal desnaturado é colocado em contato com as
cadeias simples de DNA satélite marcado; induz o pareamento,
revelando-se assim a exata localização da heterocromatina constitutiva
no cromossomo.
04) Técnica Bandamento C
cromossomos são mergulhados numa solução básica (hidróxido de bário)
em seguida expostos a uma solução salina a temperatura elevada
o DNA da heterocromatina constitutiva é menos extraído que o DNA
restante do cromossomo
qd os cromossomos são corados, as regiões heterocromáticas coram mais
fortemente, formando blocos escuros = bandas C
O padrão de bandas C podem servir como um parâmetro que facilita a identificação e
caracterização de certos cromossomos, por exemplo, os cromossomos humanos 8 e 9.
“ 05) Técnica Bandamento G ”
produz várias bandas claras e escuras no cromossomo
essa técnica não evidencia a heterocromatina
O bandamento G constitue um meio de identificação cromossômica,
permite detectar rearranjos cromossômicos e comparar cariótipos de
espécies relacionadas
regiões escuras (bandas G ) representam segmentos cromossômicos que
se condensam mais cedo na prófase
regiões claras são condensados mais tardiamente na prófase
06) Técnica Fluorocromos específicos para AT ou GC
Corantes fluorescentes - fluorocromo quinacrina mustarda – bandas Q
alguns fluorocromos são altamente específicos para AT ou GC,
identificando apenas o DNA satélite
Estes tipos de corantes também podem localizar o cromossomo Y humano em
núcleos interfásicos
Importância do Bandamento cromossômico
Bandamento G e Q
*permitem detectar pequenas variações estruturais (deleções,duplicações, inversões)
* possibilita localizar exatamente a região diretamente afetada
Bandamento C
* nos casos de híbridos interespecíficos, esta técnica tem permitido reconhecer, na
célula híbrida, quais os cromossomos de cada espécie parental
Para estudos evolutivos
* as técnicas possibilitaram observação detalhada das transformações que ocorreram em grupos
de espécies próximas que apresentam cariótipos muito semelhantes.
Representação esquemática
do cariótipo humano com
bandamento. Os setores de
heterocromatina constitutiva,
incluíndo os centrômeros,
estão em vermelho.
“ Referências Bibliográficas ”
GUERRA,Marcelo. Introdução à Citogenética Geral. Editora Guanabara
(1986)
RECCO-PIMENTEL, Shirlei M.; CARVALHO, Hernandes F. A célula. (2007)
DE ROBERTIS, Eduardo M. F.; HIB, José. Bases da Biologia Celular e
Molecular. Guanabara Koogan, 2006.
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