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1 6.2. ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS 1 2 6.2.1. Introdução Citogenética – Ramo da biologia que estuda as estruturas e mecanismos celulares associados à genética. Destaca-se aqueles relacionados aos cromossomos. Mutação cromossômica – é o processo de mudança que resulta em partes rearranjadas de cromossomos, números anormais de cromossomos individuais ou números anormais de conjuntos cromossômicos. Os novos arranjos genômicos Provocam anormalidades no funcionamento da célula e do organismo 3 6.2.2. Tipos de alterações cromossômicas Mutações cromossômicas Numéricas Euploidias Aneuploidias Estruturais - Deficiências; - Duplicações; - Inversões; - Translocações 4 6.2.2.1. Alterações cromossômicas numéricas Fenômenos anormais (espontâneos ou induzidos) que provocam alterações da condição diplóide dos organismos. EX.: espécie humana células somáticas são diplóide 2n = 46 cromossomos Compreensão do processo evolutivo das espécies EX.: Ocorrência em plantas e animais nos quais nos alimentamos Doenças geneticamente determinadas nos humanos 5 6.2.2.1.1. Euploidia aberrante Número monoplóide (x) – número de cromossomos em um conjunto básico (genoma) Organismos euplóides – apresentam múltiplos de x. Euploidias normais – eucariontes haplóides e diplóides As mudanças no número de cromossomos são de dois tipos básicos: Euploidia - mudanças em conjuntos cromossômicos inteiros. Aneuploidia - e mudanças em partes de conjuntos cromossômicos Euploides são células ou organismos cujo número somático - 2n - de cromossomos é múltiplo exato do número básico - x – de cromossomos da espécie. 6 trigo (Triticum aestivum), alfafa (Medicago sativa), algodão (Gossypium hirsutum), batata (Solanum tuberosum), morango (Fragraria ananassa), tabaco (Nicotiana tabacum), cana de açúcar (Saccharum officinarum), café (Coffea arabica). O triticale é a única planta cultivada poliploide criada pelo homem. 7 Cariótipo Humano 2n = 2x = 46 cromossomos n = número de cromossomos dos gametas (no haplóide) n = x = 23 8 Cariótipo trigo (Triticum aestivum) – hexaplóide 2n = 6x = 42 cromossomos n = número de cromossomos dos gametas (no haplóide) n = 3x = 21 Euploidia - do tipo aloploidia 9 Monoplóides EX.: Machos de abelhas, vespas e formigas; fungos Geralmente são estéreis (formam gametas por mitose) Desenvolvem-se por partenogênese. Usado em cultivo e melhoramento vegetal Poliplóides (triplóides, tetraplóides etc.) Possuem mais de dois conjuntos cromossômicos Ex.: Metade dos gêneros de plantas contem poliplóides. 2/3 das gramíneas são poliplóides. Poliploidia é rara em animais (Ex. platelmintos, sanguessugas, camaroes, anfíbios, Peixes Autopoliplóides vs Alopoliplóides 10 11 Autopoliplóides Reúnem genomas idênticos. Composto de múltiplos conjuntos dentro de uma espécie. Ex.: cromossomos X Y Z Autotetraplóide --- 4x ------ (XYZ) (XYZ) (XYZ) (XYZ) possuem > no de cromossomos, > volume nuclear e celular. Maior tamanho de partes florais pode ser vantajosa em plantas ornamentais. Em forrageiras, folhas maiores pode ser uma vantagem. Fruteiras, frutos maiores são mais apreciados. Além disso, a poliploidia também pode estar associada a outras características, tais como fertilidade reduzida, maturação tardia e alterações em constituintes químicos 12 13 Triplóides 3x Geralmente são autopoliplóides Oriundo de cruzamentos entre 4x (tetraplóide) vs 2x (diplóide) EX.: alguns clones de banana, maça, limão taiti, uva e melancia (sem semente) 3x = 33 cromossomos 14 A separação cromossômica do trivalente, na anáfase I, é irregular. Gametas de indivíduos triploides sem complementos cromossômicos balanceados, esterilidade Vantagem melancia sem sementes, algumas plantas ornamentais, que apresentam maior longevidade das flores pois não são fecundadas por pólen viável 15 Alopoliplóides Reúnem genomas diferentes. Composto de conjuntos de espécie diferentes Ex.: cromossomos X Y Z Alotetraplóide --- 2x + 2x’ ------ (XYZ) (XYZ) (X’Y’Z’) (X’Y’Z’) 16 Triticum urartu (genomaA) com Aegilops speltoides(genoma B) origema espécie Triticum turgidum (genomaAB) cruzada com a espécie Aegilops tauschii (genoma D) originado a espécie Triticum aestivum. 17 Triticale: único anfidiploide sintético usado comercialmente. Essa espécie artificial incorporar qualidades nutricionais e panificadoras do trigo coma resistência a doenças, adaptação a solos pobres e tolerância à seca do centeio. Os primeiros programas de melhoramento do triticale (2n = 56) se basearam em alooctaploides, tais como AABBDDRR, no qual três genomas do trigo (Triticum, 6n= 42) -ABD – foram combinados comum genoma do centeio (Secale, 2n = 14) - R. Contudo, combinações hexaploides, do tipo AABBRR, eram mais promissoras. Produzidas pelo cruzamento de Triticum durum - AABB - com centeio - RR. 18 19 20 Algodão velho-mundo Algodão americano (2x = 26 cromossomos grandes) (2x’ = 26 cromossomos pequenos) Híbrido estéril Algodão-novo-mundo (2x + 2x’ = 26G + 26 P) Ex.: Experimento de G. Karpechenko Raphanus sativus (rabanete) Brassica oleracea (brócolis) (2x = 18) (2x’ = 18) Híbrido ( estéril) x + x’ duplicação de cada genoma Raphanobrassica (2x + 2x’ ) 21 CAUSAS DAS ANEUPLOIDIAS: • Movimento retardado dos cromossomos durante a anáfase (Figura 14.3a); • Não disjunção, isto é, não segregação de cromossomos ou cromátides, durante a meiose ou mitose (Figura 14.3b); • Assinapse, ou seja, não pareamento de cromossomos homólogos na meiose (Figura14.3c); • Irregularidades na distribuição de cromossomos durante a meiose de organismos poliploides com número ímpar do genoma básico, tais como triploides, pentaploides, etc. 22 6.2.2.1.2. Aneuploidias Organismos aneuploides são aqueles que se caracterizam por possuírem em suas células somáticas um ou mais cromossomos adicionais ou em falta, em relação ao número normal de cromossomos da espécie. 23 24 25 26 TIPOS DE ANEUPLOIDIAS: Monossômicos – Organismos deficientes em um cromossomo (2n=2x -1; ou 3x-1, ou 4x-1, etc). Pode ocorrer em animais, vegetais, seres humanos. É uma aneuploidia mais rara, pois a falta de um cromossomo geralmente é letal (eliminação do gameta ou do descendente), principalmente, nos organismos diploides. Nos poliploides, os cromossomos homólogos ou homeólogos, suprem tal deficiência. Monossomia – transferir alelos para resistência à ferrugem estriada do trigo (Puccina striiformis) da cultivar Bersee para outros genótipos promissores. 27 28 Trissômicos são organismos que apresentam um dos cromossomos em triplicata, em vez de tê-lo em dose dupla, como nos organismos normais, ou seja, 2n = 2x+ 1. Datura stramonium o número somático de cromossomos é 2n=2x= 24 cromossomos 29 30 31 32 33
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