Seminário 02

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.