ASPECTOS GENÉTICOS DA MITOSE E MEIOSE. Doutoranda Patricia Midori Murobushi Ozawa Monitora: Doutoranda Viviane Demetrio do Nascimento

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1 ASPECTOS GENÉTICOS DA MITOSE E MEIOSE Doutoranda Patricia Midori Murobushi Ozawa Monitora: Doutoranda Viviane Demetrio do Nascimento

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3 Cromossomos eucarióticos Cada espécie eucariótica tem um número característico de cromossomos: Ex: batata têm 48, moscas-das-frutas têm 8 e humanos têm 46 cromossomos. Parece não haver significado especial entre a complexidade de um organismo e seu número de cromossomos por célula. 2n=48 2n=46 2n=8

4 Estrutura dos cromossomos eucarióticos Várias moléculas de DNA Compactação de DNA Cromatina = DNA + proteínas histonas Altamente condensado durante mitose ou meiose Estágio onde é geralmente estudado Durante período de intérfase não é possível visualizar cromossomos individuais

5 Todo DNA do organismo constitui seus genes?

6 Todo DNA do organismo constitui seus genes? 3 classes de DNA: Não repetitivos: sequências únicas, ou de uma só cópia do DNA, possui 1 a 10 cópias por genoma (representa a grande maioria dos genes). Moderadamente repetitivos: são aqueles em que cada segmento ocorre repetido entre 10 a 105 cópias por genoma; Altamente repetitivos: são sequências pequenas de 6 a 300 pares de bases e cada uma delas é repetida mais de 105 cópias por genoma;

7 Não repetitivos: sequências únicas ou de cópia única 50% das sequências de DNA no Genoma Humano, estão presentes em uma ou poucas cópias Funções Postuladas: a maioria dos genes que codificam proteínas estão presentes neste componente do genoma; muitas das sequências que regulam a expressão dos genes estão presentes nesta fração do genoma.

8 Moderadamente repetitivos: sequências muito heterogêneas São compostos por genes de várias cópias ou famílias de genes, tais como: as proteínas ribossômicas; as proteínas musculares actina e miosina; o rrna; as proteínas histônicas; sequências que regulam a expressão dos genes, não sendo considerados como genes, mas sim como sítios regulatórios; elementos genéticos transponíveis.

9 Altamente repetitivos: sequências de DNA não transcritos Papel na estrutura dos cromossomos: telômeros; Envolvimento no pareamento cromossômico durante a divisão celular: centrômero Envolvimento em heterocromáticas; crossing over ou recombinação: regiões Proteção de importantes genes estruturais, como genes de histonas, de rrna e de proteínas ribossômicas; Sem nenhuma função específica aparente, que é levado juntamente com os processos de replicação e segregação dos cromossomos.

10 Estrutura dos cromossomos eucarióticos

11 Cromossomos eucarióticos Cada célula possui 2 2 conjuntos de cromossomos (diplóides) reprodução sexuada

12 Cromossomos eucarióticos 2 alelos para um mesmo gene: 1 em cada cromossomo Codificam a mesma característica Não precisam ser idênticos Ex: cor dos cabelos mãe pai

13 Estrutura dos cromossomos eucarióticos Os indivíduos diplóides possuem seus cromossomos organizados aos pares: cromossomos homólogos. Estes possuem a mesma morfologia embora os pares diferenciem uns dos outros e também entre as espécies.

14 Formação de um animal ou vegetal: Fecundação Crescimento e Diferenciação

15 Divisão celular Crescimento e desenvolvimento em organismo pluricelular ; Renovação celular; Capacidade de divisão celular é variado em relação ao tipo de célula e a sua função. Reprodução manutenção da espécie Perpetuação da vida Transmissão de informações genéticas

16 Divisão celular Reprodução bem sucedida: Informação genética deve ser copiada As cópias da informação genética devem ser separadas umas das outras A célula deve se dividir (citocinese)

17 Fases do ciclo celular Intérfase: G 1 S G 2 Fase M Mitose Meiose 4h 1h Citocinese 9h 10h

18 Quantidade de DNA e de cromossomos 2C 4C 4C 4C 4C 2C

19 Contagem de cromossomos e moléculas de DNA Cromossomo x cromátide x moléculas de DNA? Determinar nº de cromossomos: Conte o nº de centrômeros funcionais Determinar nº de moléculas de DNA: Conte o nº de cromátides Quantidade de DNA (C): Proporcional ao nº de moléculas de DNA

20 Intérfase Este é o estado normal da célula Diferenciada e ativamente funcional composição tecidos ou órgãos Permanecerá neste estágio até estar preparada para uma nova divisão, que ocorrerá a partir da duplicação dos ácidos nucléicos.

21 Intérfase Fase G 1 : síntese de precursores da duplicação do genoma e do citoplasma. (2n=4/ 2C de DNA) As células que não vão se dividir podem sair do ciclo celular ativo (G0) antes de atingir o ponto de verificação G1/S Fase S: ocorre a duplicação do material genético 2 cromátides por cromossomo Fase G 2 : eventos bioquímicos adicionais para a divisão celular. Ponto de verificação G2/M só é ultrapassado caso não haja DNA danificado. (2n=4/ 4C de DNA)

22 Intérfase

23 Fase M: tipos de divisão celular

24 Mitose Células somáticas divisão assexuada Células mãe = Células filhas = 2n (diplóide) Células filhas idênticas às células mãe mitose 2n 2n 2n

25 Fases da Mitose Prófase Prometáfase Metáfase Anáfase Telófase

26 Prófase Condensação dos cromossomos 2 cromátides por cromossomo Formação do fuso mitótico Migração dos centrossomos para polos opostos da célula Centríolo está contido dentro dos centrossomos 2n=4 4C de DNA

27 Prometáfase Desintegração da membrana nuclear Ligação das fibras do fuso provenientes de centrossomos opostos nos cinetócoros de cada cromátide-irmã 2n=4 4C de DNA

28 Metáfase Formação da placa metafásica Ponto de verificação da montagem do fuso Garante que cada cromossomo é alinhado à placa metafásica e ligado a fibras do fuso de polos opostos 2n=4 4C de DNA

29 Anáfase Separação das cromátides-irmãs Tornam-se cromossomos individuais Movimento cromossômico: desmontagem de moléculas de tubulina do cinetócoro Motores moleculares: Proteínas especiais que agem em outro conjunto de microtúbulos (não ligado ao cinetócoro) que vão de polo a polo 2n=8 4C de DNA

30 Telófase Chegada dos cromossomos aos polos do fuso Reconstituição da membrana nuclear 2 núcleos Distensão dos cromossomos 2n=4 2C de DNA

31 Citocinese Separação do citoplasma Pode ser simultânea à telófase Formação de parede celular nas células vegetais

32 Consequência genéticas da mitose 1 célula produz 2 células geneticamente idênticas Mitose garante que cada cromátide de cada cromossomo replicado passe para 1 nova célula-filha Não há variação no nº de cromossomos Conteúdo citoplasmático é dividido pode diferir entre as células

33 Meiose Gametogênese Células mãe células filhas Células mãe = 2n (diplóide) Células filhas = n (haplóide) Crossing over Fecundação restaura 2n

34 Meiose Também é precedida pelas fases G 1, S e G 2 Dois processos distintos: Meiose I (reducional) Prófase I Metáfase I Anáfase I Telófase I Meiose II (equacional) Prófase II Metáfase II Anáfase II Telófase II

35 Meiose I Prófase I Estágio longo Possui 5 subestágios: Leptóteno Paquíteno Diplóteno: Diacinese: Próximo ao final da prófase I a membrana nuclear se rompe e forma-se o fuso

36 Prófase I Início da condensação dos cromossomos Cromossomos homólogos formam pares e começam a sinapse Cromossomos mais curtos e grossos. Desenvolvimento do complexo sinaptonêmico Separação dos centrômeros pareados. Homólogos continuam ligados pelo quiasma Movem-se para as pontas dos cromossomos à medida que os filamentos se separam.

37 Prófase I

38 Metáfase I Meiose I Cromossomos homólogos se alinham na placa metafásica Ligação do microtúbulo de um polo a um cromossomo homólogo e de outro microtúbulo do outro polo ao outro homólogo 2n=4 4C de DNA

39 Anáfase I Meiose I Separação dos cromossomos homólogos Cromátides irmãs permanecem unidas 2n=4 4C de DNA

40 Meiose I Telófase I Cromossomos homólogos chegam aos polos do fuso Citoplasma se divide Intercinese Período entre Meiose I e II Reconstrução da membrana nuclear Fuso se desfaz Cromossomos relaxam n=2 2C de DNA

41 Prófase II Meiose II Condensação dos cromossomos Formação e ligação das fibras do fuso aos cromossomos Membrana nuclear se desfaz n=2 2C de DNA

42 Metáfase II Meiose II Alinhamento dos cromossomos individuais na placa metafásica Cromátides irmãs ligadas por fibras do fuso de polos opostos n=2 2C de DNA

43 Anáfase II Meiose II Separação das cromátides-irmãs para polos opostos n=4 2C de DNA

44 Telófase II Chegadas dos cromossomos ao polo do fuso Reconstituição do envoltório nuclear Divisão do citoplasma Meiose II n=2 1C de DNA

45 Quantidade de DNA na meiose

46 Consequência genéticas da meiose 1 célula produz 4 células (exceções fêmeas de animais) Nº de cromossomos é reduzido à metade -> células haplóides Células-filha são geneticamente diferentes umas das outras e das parentais variação genética Crossing over Distribuição aleatória dos cromossomos na anáfase I da meiose

47 Crossing over Crossing over

48 Distribuição aleatória dos cromossomos na anáfase I da meiose Nº de recombinações possíveis é 2 n, onde n é o nº de pares de homólogos Humanos n= combinações diferentes Distribuição independente

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50 Separação das cromátides-irmãs e cromossomos homólogos

51 Gametogênese Período pré-natal Produção constante Antes da ovulação Ovulação Fecundação

52 Gregor Johann Mendel ( ) Princípios básicos da hereditariedade Propôs que a existência de características (tais como a cor) das flores é devida à existência de um par de unidades elementares de hereditariedade, agora conhecidas como genes

53 Teoria Cromossômica da Herança Sutton Boveri (1903): Reconheceram que o comportamento das partículas de Mendel durante a produção dos gametas nas ervilhas era paralelo ao comportamento dos cromossomos na Meiose.

54 Teoria Cromossômica da Herança Os genes existem aos pares como os cromossomos Um lote cromossômico vem do pai e o outro da mãe Os genes estão nos cromossomos Os genes são unidades físicas localizadas nos cromossomos Em cada cromossomo de um par de homólogos localiza-se um dos alelos do gene que determina um caráter hereditário Os alelos de um gene se segregam igualmente em gametas, como os membros de um par de homólogos

55 Exercícios 1. Faça um quadro comparativo da MITOSE e da MEIOSE, considerando n=4 (Drosophila melanogaster): Número de divisões celulares; Número de cromossomos por célula; Quantidade de DNA no início e fim da divisão; Disjunção das cromátides; Disjunção dos homólogos; Ocorrência de pareamento e permuta; Variabilidade e constância genética.

56 Exercícios MITOSE MEIOSE No. Divisões celulares 1 (telófase) 2 (telófase) No. De cromossomos/células 2n = 8 N = 4 Quantidade de DNA início da divisão Normal Normal Quantidade de DNA fim da divisão Normal Metade Disjunção das cromátides Anáfase Anáfase II Disjunção dos homólogos Não Anáfase I Pareamento/permuta Não Paquíteno Variabilidade/Constância genética Constância Variabilidade

57 Exercícios 2. As células dos cachorros (Canis familiares) normalmente têm 78 cromossomos. Para cada um dos estágios seguintes, cite o número de cromossomos presentes e a quantidade de DNA em uma célula canina (considerando 2C a quantidade normal de uma célula diplóide): Metáfase da mitose; Metáfase I da meiose; Telófase da mitose; Telófase I da meiose; Telófase II da meiose.

58 Referências GRIFFITHS, A.J.F. et al. Introdução à Genética. Ed. Guanabara-Koogan, Rio de Janeiro, PIERCE, B.A. Genética: Um Enfoque Conceitual. Ed. Guanabara-Koogan, Rio de Janeiro, 2004.

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