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LABORATÓRIO DE BIOLOGIA MOLECULAR / GENÉTICA CARIÓTIPO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br CARIÓTIPO Nos seres humanos, cada célula somática apresenta 46 cromossomos, ao longo dos quais estão distribuídos os genes necessários para o adequado desenvolvimento do organismo. Durante a divisão celular, na fase denominada de metáfase, esses cromossomos estão constituídos por duas cromátides-irmãs idênticas e adquirem alto grau de condensação, podendo ser corados e visualizados por meio de microscopia óptica. A técnica clássica utilizada nesse processo (Figura 1) envolve a indução da divisão celular em uma cultura de células, seguida pela interrupção do processo durante a metáfase, provocada pelo tratamento com um inibidor da formação do fuso mitótico que separaria as cromátides-irmãs. Na sequência, ocorre a fixação e coloração dos cromossomos com técnica específica (bandeamento), e a posterior visualização microscópica, fotografia e organização padronizada dos cromossomos, conforme mostrado a seguir: mailto:contato@algetec.com.br LABORATÓRIO DE BIOLOGIA MOLECULAR / GENÉTICA CARIÓTIPO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br Figura 1 – Descrição da técnica clássica para análise dos cromossomos humanos. A análise do conjunto cromossômico evidencia diferenças no tamanho, posição do centrômero e bandeamento, permitindo a construção do cariograma, ou seja, da ordenação dos cromossomos conforme suas características morfológicas (Figura 2). Como resultado, fica evidente a existência de 23 tipos de cromossomos distribuídos aos pares – cada um herdado pelo gameta haploide (n) materno ou paterno – que, em conjunto, caracterizam o estado diploide (2n) da célula somática humana. Cada par é composto por dois cromossomos homólogos, ou seja, cromossomos morfologicamente semelhantes e com a mesma constituição gênica. A caracterização da totalidade dos mailto:contato@algetec.com.br LABORATÓRIO DE BIOLOGIA MOLECULAR / GENÉTICA CARIÓTIPO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br cromossomos presentes nas células somáticas é denominada de cariótipo e, nos seres humanos, compreende 46 cromossomos, dentre os quais 44 são autossômicos e 2 são sexuais (XX no sexo feminino ou XY no sexo masculino) (Figura 2). Figura 2 – Cariótipo humano normal (46, XX ou 46, XY) corado por bandeamento G e a classificação-padrão dos cromossomos humanos para construção do cariograma. Essa distribuição dos cromossomos é muito importante para garantir a estabilidade durante o processo de divisão celular. Alterações na estrutura dos cromossomos, bem como o excesso ou a falta de material genético na célula, especialmente durante a meiose, podem gerar indivíduos portadores de síndromes genéticas raras, com anormalidades físicas e cognitivas, ou até mesmo com anomalias mailto:contato@algetec.com.br LABORATÓRIO DE BIOLOGIA MOLECULAR / GENÉTICA CARIÓTIPO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br incompatíveis com a vida. A análise do cariótipo, portanto, permite a detecção de alterações cromossômicas em nível numérico ou estrutural. ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS As anomalias cromossômicas numéricas abrangem cariótipos que apresentam excesso ou deficiência de cromossomos completos, e são classificadas como: 1. Euploidia: organismos com o conjunto completo de cromossomos. Exemplo: Diploidia (2n = 46, XX ou 46, XY). 2. Poliploidia: um ou mais conjuntos completos de cromossomos extras. Embora não seja compatível com a vida, estima-se que 1 a 3% de todas as gestações humanas produzam embriões triploides. A causa mais comum compreende a fertilização de um ovócito por dois espermatozoides (dispermia), e o concepto raramente sobrevive ao terceiro trimestre da gestação, resultando em aborto espontâneo. Exemplo: Triploidia (3n = 69, XXX ou 69, XXY ou 69, XYY); Tetraploidia (4n = 92, XXXX ou 92, XXYY). 3. Aneuploidia: presença de um ou mais cromossomos individuais em excesso ou falta. Essas anomalias geralmente ocorrem devido ao processo de não disjunção entre os cromossomos homólogos pareados durante a meiose, os quais resultam na formação de gametas com cromossomos extras ou faltantes que, após a fertilização com um gameta normal, resultarão em zigotos aneuploides. Ainda, se essa não disjunção ocorrer nas primeiras divisões mitóticas do desenvolvimento embrionário, poderá originar duas ou mais linhagens celulares de cariótipos diferentes em um mesmo indivíduo, caracterizando a ocorrência de mosaicismo. mailto:contato@algetec.com.br LABORATÓRIO DE BIOLOGIA MOLECULAR / GENÉTICA CARIÓTIPO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br Exemplo: Nulissomia (2n – 2) – ausência de um par de cromossomos que resulta na letalidade pré-implantação; Monossomia (2n – 1) – a ausência de um cromossomo completo só tem se mostrado viável em cerca de 1% dos casos de síndrome de Turner (45, X), sendo letal nos demais; Trissomia (2n + 1) – a presença de um cromossomo autossômico extra é geralmente letal, mas pode ocorrer nas síndromes de Patau (47, XX, +13 ou 47, XY, +13), Edwards (47, XX, +18 ou 47, XY, +18) e Down (47, XX, +21 ou 47, XY, +21), ou, ainda, quando envolve o par de cromossomos sexuais, como no caso da síndrome de Klinefelter (47, XXY); Tetrassomia (2n + 2) – a presença de um par extra de cromossomos autossômicos não é compatível com a vida, entretanto é viável quando envolve os cromossomos sexuais, como é o caso da síndrome do tetra X (48, XXXX). A ocorrência de cariótipos com número alterado de cromossomos implica na existência de diversos genes extras ou faltantes no organismo, os quais resultarão em alterações graves e geralmente letais. Exceções a essa regra envolvem o par de cromossomos sexuais (XX ou XY), que manifestam efeitos mais brandos sob ocorrência de cromossomos extras. Com relação ao cromossomo Y, isso se deve ao fato de que é pequeno e contém poucos genes predominantemente envolvidos com a diferenciação sexual masculina. Já em relação ao cromossomo X, essa tolerância parece estar relacionada com o mecanismo de compensação de dose gênica existente nos mamíferos, o qual produz a inativação por condensação dos cromossomos X extras presentes nas células somáticas, mantendo apenas um cromossomo X geneticamente ativo. Esse mecanismo ocorre em todas as células somáticas logo no início da vida embrionária e promove a igualdade no nível de produtos gênicos codificados pelo cromossomo X em células masculinas (XY) e femininas (XX). ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS mailto:contato@algetec.com.br LABORATÓRIO DE BIOLOGIA MOLECULAR / GENÉTICA CARIÓTIPO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br As anomalias cromossômicas estruturais são frequentemente resultado de quebras causadas por danos ao DNA, erros de recombinação ou falhas do mecanismo de reparo do DNA que podem levar a quatro tipos de alterações estruturais (Figura 3). Ocorre uma deleção quando há ausência de um fragmento cromossômico e dos genes nele contidos. Esse fragmento pode ser totalmente perdido, mas pode também se ligar à cromátide-irmã do cromossomo do qual se soltou, produzindo uma duplicação; ou, então, se ligar novamente ao cromossomo original, mas com orientação invertida, gerando uma inversão;ou, ainda, se ligar a um cromossomo não homólogo, produzindo uma translocação. As consequências das anomalias estruturais vão depender da quantidade e qualidade de material genético que foi perdido ou acrescentado ao cromossomo e da instabilidade que a nova estrutura irá gerar para a divisão celular. Figura 3 – Anomalias cromossômicas estruturais. mailto:contato@algetec.com.br LABORATÓRIO DE BIOLOGIA MOLECULAR / GENÉTICA CARIÓTIPO ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BORGES-OSÓRIO, M. R.; ROBINSON, W. M. Genética humana. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. REECE, J. B.; URRY, L. A.; CAIN, M. L.; WASSERMANN, P. V. M.; MINORSKY, P. V.; JACKSON, R. B. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. STRACHAN, T.; READ, A. Genética molecular humana. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. mailto:contato@algetec.com.br
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