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3. Bases cromossômicas da herança ITF010 - GENÉTICA PROF. FÁBIO MEDEIROS FERREIRA 2 3. Bases cromossômicas da herança 3.1. Organização do material genético 3.2. Divisão celular – Intérfase e Mitose 3.3. Consequencias genéticas da mitose 3.4. Formação dos gametas – gametogênese, fertilização e meiose 3.5. Consequencias genéticas da meiose 33.1. Organização do material genético 3.1.2. Célula e seus constituintes nucleares A forma de organização do material genético nas células varia em função da complexidade do organismo Organismos procariontes (Células procarióticas) Organismos eucariontes (Células eucariióticas) 4 Células dos procariontes Sem organelas membranosas e não há separação do núcleo com o citoplasma; Material genético está no nucleóide; Cromossomo constituído apenas por DNA, normalmente não associado a outras moléculas. 5 6 Células dos eucariontes Sistema complexo de membranas, organelas com funções complexas (mitocôndrias, cloroplastos, retículos, vacúolos, complexo de Golgi, etc.); Possuem núcleo diferenciado, visível ao microscópio ótico; Núcleo: membrana celular, cariolinfa, cromatina e nucléolo. 7 8Cromatina Núcleo Nucléolo Membrana nuclear Centrossoma Complexo de Golgi Mitocôndria Peroxissoma Retículo endoplasmático rugoso 'Membrana plasmática CELULOSE Parede celular Parede da célula adjacente Retículo endoplasmático liso Ribossomas Vacúolo central Tonoplasto Microfilamentos Filamentos intermédios Microtúbulos Cloroplasto Plasmodesmos C it o s q u e le to 9a) Membrana nuclear (Carioteca) 10 Os poros nucleares = válvulas; São de 5 a 36% na superfície da carioteca, Φ= 500 a 800 Â. Permitem ou não a passagem de macromoléculas, selecionadas por proteínas presentes no complexo do poro; Ex.: exportação de RNA's do núcleo para o citoplasma, importação de proteínas do citoplasmas para o núcleo. 11b) Cariolinfa (nucleoplasma) Parte fluída do núcleo, natureza colidal. Constituída por DNA e proteínas; Intérfase: Cromossomos descondensados. Na divisão celular a cromatina se condensa. c) Cromatina 12 Eucromatina: porção do cromossomo que está descondensada, localizam- se a grande maioria dos genes; Heterocromatina constitutiva: parte permanentemente condensada em todas células do organismo: região próximo centrômero e telômero, cromossomos extranuméricos. DNA altamente repetitivo (sequências pequenas e repetitivas de DNA, desprovida de genes), replicação tardia; facultativa: condensada na intérfase de alguns cromossomos sexuais (X) - corpúsculo de Barr em fêmeas mamíferos, em estágios da vida. Heterocromatina Eucromatina 13 Curiosidade sobre a condensação da cromatina Ex.: Milho possui 20 cromossomos, Na metáfase (fase da divisão celular de máxima condensação dos cromossomos), se enfileirar os cromossomos mediriam 80 µm. No entanto, 20 moléculas de DNA dos mesmo 20 cromossomos, se enfileirados, mediriam 4,62m. Redução de 57 mil vezes!!! 14 d) Nucléolo Estrutura geralmente esférica, associada a constrição secundária do cromossomo e constituído de RNA ribossômico transcritos da RON (região organizadora nucleolar). Local onde produz o ribossomo. 153.1.2. Condensação da cromatina Estágio 1: nucleossomo Estágio 2: solenóide 16 a) Primeiro estádio: Nucleossomo DNA + proteínas básicas (histonas - H1, H2A, H2B, H2 e H4) 146 pb no nucleossomo; 54 pb entre um nucleossomo e outro; Φ 100 Å nucleossomo Par bases (pb) = 3,4 Å comprimento de um segmento de DNA tem 680 Å 17b) Segundo estádio: solenóide Estrutura ziguezague. Fibra com Φ~ 300Å Modelo solenoide organismos eucarionte, responsável pela condensação de cerca de 40 vezes no comprimento da molécula. 18 19 20 213.1.3. Cromossomos Descobertos em 1876 (Balbiani) 1879, cromatina (Flemming) 1888, termo cromossomos (Waldeyer) 22 23 24 Os cromossomos existem em pares homólogos nos organismos diploides; Molécula de dupla hélice de DNA mais um conjunto de proteínas; Os genes estão nos cromossomos; Células eucarióticas: cromossomos são lineares; Células procarióticas, plasmídeos, mitocôndrias e cloroplastos: cromossomos são circulares; Cromossomos tem tamanhos variados; Nos organismos eucariontes são visíveis ao microscópio óptico. 25 rb = razão de braço braço maior dividido pelo braço menor rb > 3,00 rb = ∞ 1,50 < rb < 3,00 1,00 < rb < 1,50 263.2. Divisão celular – Intérfase e Mitose Reprodução Sexuada: união de dois gametas Zigoto embrião formação Assexuada: multiplicação de células idênticas Brotos, calos, divisão binária, etc. Crescimento e diferenciação celular. 27 Crescimento e diferenciação celular. 283.2. Divisão celular – Intérfase e Mitose Crescer aumentar o número e tamanho de células Divisão exponencial das células Mitose Em vegetais: células meristemáticas Em animais: células epiteliais e epidérmicas 29 O cariótipo com 2n = 2x = 38 cromossomos (javaporcos). n = no gamético de cromossomos x = conjunto básico de cromossomos ou genoma Miranda et al. Pesq. agropec. bras. 38 (11) • Nov 2003. Pares de cromossomos homólogos 30 Cariótipo: representação do conjunto cromossômico de um indivíduo ou espécie considerando o número e a morfologia dos cromossomos 31Nome comum Nome científico Número de cromossomos nas células somáticas Plantas Melancia Cilnrfus vulgaris 22 Milho Zea mays 20 Tomate Lycopersicon esettle nut m 24 Feijão Phaseolus vulgaris 22 Arroz Oryza saliva 24 Trigo Triticum vulgaris 42 Batata Solanum tuberosum 48 Samambaia Oph i ogloss urn re tin i latum 1260 Mamíferos Bovinos Bos taunts 60 Suínos Sus scroja 38 Cavalo Eqttus cabal I us 64 Jumento Eqttus asimts 62 Cão Canis jam ilia res 78 Gato Felis catus 38 Homem Homo sapiens 46 Aves Galinhas Callus domesticas 78 Insetos Formiga Myrmecia pit os id a 2 Drosófda Drosophylla melanogaster 8 TABELA 3.1. Número de cromossomos de algumas espécies. 32 • Etapa entre duas divisões celulares consecutivas. • Nessa fase ocorre o crescimento celular e a preparação da célula para a divisão com a duplicação dos componentes da célula mãe. • Cromossomo estão em estado de cromatina • A interfase se divide em três fases: Fase G0 e G1- reinício da síntese de RNA, crescimento celular (organelas), intensa síntese proteica. Início da diferenciação celular (organ. multicelular) Fase S - Síntese de DNA (replicação), a célula duplica seu DNA. Surge as cromátides-irmãs. Fase G2- Sínteses de RNA e proteínas preparativos para a entrada da célula na mitose. 3.2.1. Interfase (ciclo interfásico) 33 34 35 (unidas por coesinas até a metáfase) 36 3.2.2. Mitose 37 Prófase •Início condensação cromossomos; •Desaparece nucléolo e membrana nuclear; •Formação das fibras do fuso e cromossomos para equador da célula Metáfase •Formação da placa metafásica. Cromossomos presos pelo centrômero nas fibras do fuso. •Máxima condensação dos cromossomos. Anáfase •Separação das cromátides-irmãs para polos oposto, pelo encurtamento das fibras. Manutenção da ploidia. Telófase •Cromossomos nos polos; •Restruturação da célula; •Duas células filhas idênticas geneticamente. 38 3.3. Consequências genéticas da mitose Células embrionárias do tecido somático: Células totipotentes e pluripotentes capazes de se diferenciar em qualquer tecido (liga e desliga alelos de diferentes genes) 39 FORMAÇÃO DE CLONES Técnicas de propagação: Estaquia, Alporquia, Enxertia etc (cana-de-açúcar, café conilon, citros, mandioca, batata etc.) 40 3.4. Formação dos gametas Gametogênese Formação dos gametas Animais Espermatogênese (espermatozoides) Ovogênese (óvulo) Vegetais Microsporogênese (pólen) Macrosporogênese (óvulo) 41 3.4.1. Gametogênese em animais Espermatogênses •Origina no epitélio germinal dos túbulosseminíferos dos testículos Ovogênese •Epitélio germinal do ovário sucessivas mitoses Capacidade de sofrer meiose Garantem a redução cromossômica da meiose 42 3.4.2. Gametogênese em vegetais 43 Microsporócito primário Microsporócito secundário endomitose endomitose anteras 44 Megasporogênese 45 46 3.4.3. Fertilização Fertilização em animais 47 Fertilização em vegetais 48 3.4.4. Meiose 49 50 51 MITOSE vs MEIOSE 52 3.5. Consequências da meiose Ampliação da variabilidade genética Crossing over (permuta gênica) Orientações metafásicas 2n-1 (n = número de pares de cromossomos) Produção de gametas para a reprodução sexuada Manutenção da ploidia 3. Bases cromossômicas da herança Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45 Slide 46 Slide 47 Slide 48 Slide 49 Slide 50 Slide 51 Slide 52
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