Biologia Celular - Nucleo, cromatina, cromossomo e nucleolo

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Núcleo, organização da cromatina, cromossomos 
(estrutura e cariótipo) e nucléolo
Professor: Ricardo Antunes de Azevedo
Turma: Ciências dos Alimentos
Biologia Celular
núcleo
Golgi
lisossomo
mitocôndria
RE
envelope nuclear
membrana plasmática
Golgi
mitocôndria
peroxisomo
lisossomo
vesícula secretória
RE
EUCARIOTO
maior organela da célula;
 carioteca: 2 membranas com poros;
matriz nuclear;
membrana externa é contínua ao RER;
 cromatina;
 nucléolo.
ENVOLTÓRIO NUCLEAR
 É constituído por duas membranas concêntricas: externa e interna
 Estrutura semelhante à da membrana plasmática
 Separadas pelo espaço perinuclear, interrompido por poros
 Apresenta ribossomos aderidos à sua superfície externa
 Apresenta uma lâmina nuclear de proteínas ligada à membrana interna
O DNA NUCLEAR DE EUCARIOTO É ASSOCIADO A 
PROTEÍNAS (HISTONAS) PARA FORMAR A CROMATINA
 a estrutura geral da cromatina é semelhante nas células de todos os
eucariotos, incluindo fungos, plantas e animais;
 a família de proteínas mais abundantes associadas ao DNA são as
histonas: proteínas pequenas de caráter básico, ricas em aa carregados
positivamente, presente em todos os núcleos eucarióticos;
 cinco principais tipos: H1, H2A, H2B, H3, H4 (a sequência das histonas são
bem similares em espécies distantes);
 nucleossomo: centro protéico com DNA enrolado em sua superfície,
como um carretel. O centro protéico é um octâmero formado por duas
cópias de cada uma das histonas H2A, H2B, H3, H4;
 os nucleossomos de todos os eucariotos contêm 147 pares de bases de
DNA enrolado em pouco menos de duas voltas sobre o centro protéico. O
comprimento de ligação é mais variável entre as espécies (15-80 pb).
Nucleossomo
Fonte: Alberts et al. (1997)
O nucleossomo e 
seus componentes
A
Estrutura tridimensional 
do octâmero de histonas
B
Fonte: Griffiths et al. (1999)
Nucleossomo: DNA ao redor do octâmero de histonas
Core de histonas (H2A, H2B, H3, H4)
nucleossomo
Arranjo solenóide com 6 nucleossomos por volta
Proteína (não histona) scaffold cromossomo 
Fibra de cromatina de 30 nm
alça
Proteínas não – histônicas fornecem um suporte estrutural para 
as longas alças da cromatina
Vista de um microscópio eletrônico
Fonte: Alberts et al. (1997)
(B) “Colar de contas” - Nucleossomos
Fonte: Alberts et al. (1997)
(A) Fibra de 30 nm - Solenóide
50 nm
Fonte: Griffiths et al. (1999)
Compactação do DNA
Fonte: Alberts et al. (1997)
Do DNA ao 
cromossomo
Eucromatina: regiões do cromossomo que apresentam um padrão 
normal de condensação e distensão durante o ciclo celular.
 se duplica rapidamente durante a Interfase
 geralmente áreas onde está ocorrendo a expressão gênica. 
Heterocromatina: regiões do cromossomo condensadas por todo o 
ciclo celular e é transcricionalmente inativa ou transcreve pouco.
Regiões do DNA que se duplicam tardiamente na Interfase
 facultativa: num mesmo organismo se apresenta 
condensada em algumas células e descondensada em outras 
(cromatina sexual)
 constitutiva: (sequências altamente repetitivas) centrômeros 
e telômeros
Eucromatina e Heterocromatina
Eucromatina: regiões definidas originalmente como coradas mais levemente
Heterocromatina: regiões definidas originalmente como coradas mais fortemente
Daniel Pizzaia e Margarida LR Aguiar-Perecin, 2007
O nucléolo não é uma organela!
É apenas uma estrutura temporária.
NUCLÉOLO
 Constituído por cromatina e grandes quantidades de RNAs
 Local de síntese de RNA ribossômico (RNAr)
 Bastante desenvolvido em células com atividade de síntese protéica.
Constrição secundária - Milho
Constrições Secundárias em Humano: cromos.:13, 14, 15, 21 e 22
Região Organizadora do Nucléolo (RON)
 Ocorre em determinados cromossomos que contêm genes para os RNAr,
localizados em constrições secundárias. Induz a formação do nucléolo.
Diferenciação linear dos cromossomos
Teoria uninêmica: 1 cromossomo - 1 molécula de DNA
Visualização de estruturas:
Centrômero tem sequência específica de DNA.
Constrição secundária DNA medianamente repetitivo (RNAr).
Heterocromatina  regiões mais condensadas no núcleo interfásico, em
prófases mitóticas ou meióticas. É importante para o mapeamento
cromossômico.
Eucromatina  tem os genes ativos. Caracteriza todas as regiões que
não são heterocromáticas.
OBS: As heterocromatinas se caracterizam pela inatividade genética. Sua
localização pode ser terminal, intersticial ou pericêntrica. Tem ainda a
característica de inibir permuta (crossing-over) nas regiões vizinhas.
Componentes dos Cromossomos
Centrômero: região de aderência das cromátides irmãs e ligação dos
cromossomos às fibras do fuso.
Os cromossomos podem ser classificados de acordo com a posição do
centrômero (ou relação de braços):
-Metacêntrico: centrômero mediano (1,0 a 1,7).
-Submetacêntrico: posição submediana (1,7 a 3,0).
-Acrocêntrico ou subtelocêntrico: posição subterminal (maior que 3,0)
-Telocêntrico: posição terminal.
Cromátide: no cromossomo metafásico, uma das duas estruturas
simétricas que contém uma molécula de DNA
Cromatina: DNA + proteína
Constrição secundária: Ocorre em determinados cromossomos.
Função: organizar o nucléolo (RON = região organizadora do nucléolo).
Na RON estão os genes que codificam os RNA ribossômicos 18S e
28S e induzem a formação dos nucléolos (o nucléolo é o local de
síntese dos ribossomos).
CENTRÔMERO: região de constrição, de cromatina bastante 
condensada e sequências de DNA altamente repetitiva
SUBTELOCÊNTRICOMetacêntrico Submetacêntrico Subtelocêntrico Telocêntrico
Os cromossomos apresentam número, tamanho, e forma espécie-
específicos durante a metáfase
Camundongo
Milho
Humano
DISCO INTERNO
DISCO EXTERNO
D
IS
C
O
 IN
TE
R
N
O
C
EN
TR
O
M
ER
O
D
IS
C
O
 E
X
TE
R
N
O
MICROTÚBULOS
CENTRÔMERO
CINETOCORO –ESTRUTURA PROTEÍCA LATERALMENTE ASSOCIADA AO
CENTRÔMERO DE CADA CROMÁTIDE. 
 o disco mais interno se conecta ao centrômero e o mais externo aos 
microtúbulos que compõem o fuso de divisão;
 os cinetócoros dirigem a migração dos cromossomos durante a divisão celular.
Cariótipo (= complemento cromossômico)
É o conjunto de características dos cromossomos.
Como descrever um cariótipo:
Medidas: do tamanho do cromossomo e posição do centrômero.
Número: contagem dos cromossomos.
Idiograma: representação diagramática dos cromossomos.
Montagem do Cariótipo: fotografias dos cromossomos identificados
- organização dos pares de homólogos em ordem decrescente
de tamanho.
Portanto, o cariótipo de cada espécie depende do número, tamanho
e morfologia dos cromossomos.
CARIÓTIPO: CONJUNTO DE CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DOS 
CROMOSSOMOS DE UMA CÉLULA.
Idiograma é um esquema dos
cromossomos de uma determinada
espécie. Ele pode mostrar
informações simples como o tipo de
cromossomo (localização do
centrômero), tamanho dos braços e
bandeamentos.
Cariograma é o nome dado a uma
fotografia dos cromossomos, em que
estes são ordenados,
esquematicamente, juntando os pares
de cromossomos homólogos, de
forma a permitir o estudo do cariótipo
diplóide.
Daniel Pizzaia e Margarida LR Aguiar-Perecin, 2011
http://www.araucaria2000.cl/biologia/biologia.php
Acesso em: 25 mar. 2012
http://www.araucaria2000.cl/biologia/biologia.php
Cromossomos humanos desordenados e Cromossomos 
humanos ordenados
Metáfase Cariograma
Indivíduo Feminino
www.chromoscitogenetica.com.br Acesso em: 10 fev. 2011
http://www.chromoscitogenetica.com.br/
Cromossomos humanos desordenados e Cromossomos 
humanos ordenados
Metáfase Cariograma
Indivíduo Masculino
www.chromoscitogenetica.com.br Acesso em: 10 fev. 2011
http://www.chromoscitogenetica.com.br/
Cariótipo de Silene latifolia
Idiograma
Genome 45: 243–252 (2002)
CROMOSSOMOS POLITÊNICOS: presentes em células de larvas de insetos dípteros
 presentes em núcleos interfásicos;
 cromossomos gigantes:cada cromossomo é formado por um grande
número de filamentos paralelos (resultado da duplicação
cromossômica sem a separação dos filamentos duplicados);
 por razões desconhecidas os centrômeros não replicam;
 as regiões cromossômicas apresentam regiões de maior
compactação alternadas com regiões menos compactadas. As regiões
mais compactadas  cromômeros; menos compactadas 
intercromoméricas;
 acredita-se que muitas cópias dos cromossomos permita um
desenvolvimento larval muito mais rápido do que as células diplóides;
 são estáveis e só desaparecem quando o tecido se desintegra
durante a metamorfose do inseto.
Cromossomos de Glândulas salivares de Drosophila
CROMOSSOMOS PLUMOSOS: presentes em ovócitos de anfíbios
 presentes na prófase da meiose (diplóteno) em ovócitos de certos animais,
como anfíbios, peixes e répteis;
 cada cromossomo é constituído por duas cromátides, aparecem regiões de
maior compactação da fibra, formando os cromômeros que se alternam com
regiões de menor compactação, intercromoméricas;
 alguns desses cromômeros se desespiralizam e formam alças (o conjunto dessas
alças confere aos cromossomos o aspecto de pluma (lampbrush chromosome);
 na região das alças ocorre intensa síntese e acúmulo de RNA (transcrição) 
transcrição durante a meiose;
 o aparecimento dos cromossomos plumosos coincide com a fase de intenso
crescimento do ovócito, quando material macromolecular deve ser acumulado
para, posteriormente, atender as necessidades do embrião durante a fase de
segmentação;
 desaparecem depois da prófase meiótica, voltando a sua morfologia normal.
Métodos de Estudo de Núcleos e de Cromossomos 
Mitóticos e Meióticos
Coletas provenientes de:
Animais
Crom. Mitóticos: rins de peixes, medula óssea de anfíbios, répteis, aves e
roedores, sangue de animais de grande porte e humanos.
Crom. Meióticos: testículos de peixes, de anfíbios, répteis, aves e roedores.
Plantas
Crom. Mitóticos: meristema apical e de pontas de raizes
Crom. Meióticos: anteras (mais comum)
Método de Feulgen
Coloração uniforme dos cromossomos
Daniel Pizzaia e Margarida LR Aguiar-Perecin, 2009
Smilax fluminensis
Método de Feulgen – Aberrações Cromossômicas
Daniel Pizzaia e Ricardo Antunes de Azevedo, 2012
Genotoxicity - Sensitivity of tomato to Cd revealed 
by chromosomal aberrations
Normal
Abnormal
Interphase Metaphase Anaphase Telophase
Bar = 10 µm
Chromosome aberrations in Anaphase:
(A) Normal anaphase - (B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) Abnormal anaphases
(B, C, D, E, F, G, H, I, J) Chromosome loss. (B, C) Arrows: chromosomal breakage.
(K, L) Bridges. Bar = 5 μm.
Cd effects on α-tubulin organization in tomato root-meristem cells
(immunofluorescent analysis: fluorescein isothiocyanate [FITC] – anti-α-
tubulin (Green) and DAPI for DNA [Blue])
DNA α-tubulin Merge DNA α-tubulin Merge
Interphase
Prophase
Metaphase
Anaphase
Telophase
Normal Abnormal
Bar = 10 µm
DAPI FITC Combined
Anaphase
Control (-Cd)
+Cd
B1 - Chromosome 
loss
D1,E1 - Bridge
B2,C2,D2 – Short, 
disorganized, 
fragmented MTs
E2: multipolarity
Coloração por Nitrato de Prata 
Detecção de Regiões Organizadoras de Nucléolo
Daniel Pizzaia e Margarida LR Aguiar-Perecin, 2010
Smilax rufescens
FISH (Hibridização 
in situ Fluorescente)
Milho
Cada cor 
fluorescente 
equivale a um 
segmento de DNA 
com sequência 
específica de 
nucleotídeos.
Kato, Lamb Birchler., 2004 .