aula 2 - DB

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Cromossomos e reprodução
celular
Como se desenvolveu a teoria cromossômica?
Mendel (1865) � Estrutura teórica para a transmissão da 
informação genética: identificação de fatores de natureza 
particulada responsáveis por conferir certas 
características herdáveis em ervilhas
Onde estão localizados estes fatores na célula? 
Qual é o mecanismo celular que está por trás da 
segregação dos fatores na formação dos gametas?
Em 1877, Oskar Herwig � processo de fertilização está
baseado na penetração do óvulo pelo esperma. Ambos os
gametas contém núcleos celulares que se unem nos ovos
fertilizados. 
Boveri � contribuição igual do número de cromossomos
do pai e da mãe, caso contrário � anormalidades ou
morte
Como o número de cromossomos se mantém ao longo das 
divisões celulares?
Mitose e meiose
Enfoque diferente da questão da
hereditariedade
Meiose
Meiose
Meiose
Como se desenvolveu a teoria cromossômica?
1900 – três botânicos, Hugo de Vries (Holanda), Karl 
Correns (Alemanha), e Erich von Tschermak (Áustria) 
redescobriram os trabalhos de Mendel
1902, 1903 - Boveri e Sutton – postularam a teoria
cromossômica da hereditariedade
Cromossomos podem ser as estruturas que contém os
fatores de Mendel. 
Conexão entre os mecanismo de divisão celular e 
transmissão da informação genética
Sutton, 1903
“A associação de cromossomos maternos e paternos em
pares e sua subsequente separação durante a divisão e 
redução… pode constituir a base física da lei Mendeliana
da hereditariedade.”
A teoria
Teoria cromossômica da hereditariedade – entidades
invisíveis e hipotéticas chamadas de genes são partes das 
estruturas visíveis chamadas de cromossomos.
Cromossomos, Genes, Locus e 
Alelos
Cromossomos eucarióticos
Células somáticas da espécie humana tinha → 46 
cromossomos
Albert LevanJoe Hin Tjio.
1956 Tjio & Levan→ Estabeleceram o número 
de cromossomos na célula humana diplóide
Os cromossomos podiam ser agrupados aos pares, entretanto somente as 
células femininas possuíam todos os cromossomos aos pares
Cromossomos eucarióticos
O par que apresentava diferença entre homem e mulher deveria estar 
relacionado ao sexo ... → cromossomos sexuais 
XX YX
Cromossomos eucarióticos
Cromossomos comuns entre homens e mulheres→ autossomos
Marmosa
cinerea
2n=14
Marmosa
cinerea
2n=14
Calomys callosus
2n=66
Calomys callosus
2n=66
Desmodus rotundus
2n=28
Desmodus rotundus
2n=28
Herbetia – iridácea
2n=28
Herbetia – iridácea
2n=28
Passiflora mucronata
2n=18
Passiflora mucronata
2n=18
Tagetes minuta
2n=48
Tagetes minuta
2n=48
Estudo do comportamento, número e forma dos cromossomos contidos no 
interior da célula → citogenética
Organismos contém um grupo (número, tamanho, forma) característico de 
cromossomos que definem uma espécie
Cromossomos eucarióticos
Cromossomos eucarióticos
Podem variar em: 
�Número
� Forma
� Tamanho
� Padrão de heterocromatina e eucromatina 
� Posição dos centrômeros
Distinção entre os vários cromossomos de uma célula
Anatomia de um cromossomo
Cromátide→→→→ uma das réplicas lado a lado 
produzida pela replicação do DNA
A visualização de um 
cromossomo mais conhecida e 
baseada na estrutura 
cromossômica encontrada em 
células interfásicas do processo 
mitótico
Cromossomos eucarióticos
Centrômero
Local onde se ligam as fibras do 
fuso e que permite que os 
cromossomos duplicados sejam 
passados para a célula-filha
Centrômero e a classificação dos 
cromossomos
Telômeros
�Ficam na extremidade do cromossomo
�Estabilidade do cromossomo – Impede que a célula interprete as 
extremidades como moléculas de DNA quebrado e que necessita 
reparo
�Região rica em G
�Telomerase – Promove a replicação na região dos telômeros
�Defeito nesta enzima – câncer – ativação de oncogenes
�Envelhecimento – encurtamento da região telomérica
Telômeros
Cromossomo →Molécula única de DNA 
Durante a mitose, os cromossomos encontram-se 
supercondensados e recebem a denominação de 
cromossomos metafásicos → única ocasião em que se 
podem observar ordenadamente com um microscópio 
óptico
Cromossomos eucarióticos
Cromossomos eucarióticos
Mitose 
Cromossomos: Só são facilmente 
observáveis como unidades 
individuais durante as fases 
metafásicas após a replicação do 
DNA do ciclo celular→ 4n
Células somáticas cromossomos em 
duplicata (2n) um herdado do pai outro da 
mãe Durante este período eles se 
encontram parcialmente descompactados 
(desempacotados)
Meiose
Células germinativas n
Meiose
Divisão celular 1
Divisão celular 2
Cromossomos eucarióticos
Replicação do DNA
1 ciclo de replicação
2 ciclos de divisão celular
Uma célula 2n → 4n
Cromossomos - função
A principal função dos cromossomos é portar os genes 
e transmiti-los para a próxima geração
. Capacidade de replicação rápida e eficiente
. Condições de manter-se individualizado
. Condições de separação e de migração durante a mitose
. Uma molécula de DNA suficientemente organizada 
capaz de transmitir-se nas sucessivas gerações
O que é um cromossomo funcional ?
Genes, Locus e Alelos 
Gene→ porção de DNA responsável por uma característica herdável
Célula germinativa
célula haplóide (n)
Célula somática
diplóide (2n)
Loco→ lugar de um cromossomo onde um gene está situado (latim= locus- plural= loci)
Alelos→Formas diferentes de um gene situado em um mesmo loco
Organismo homozigoto dominante Organismo homozigoto recessivo
Genes, Locus e Alelos 
X
Gametogênese
Genes, Locus e Alelos 
Células somáticas
Células germinativas X
PARENTAL
4X4X
Células germinativas
Genes, Locus e Alelos 
Organismo heterozigoto
F1
Genes, Locus e Alelos 
3 genes maternos e 3 paternos
A segregação independente 
dos cromossomos produz 
uma grande variabilidade 
genética através da formação 
de recombinantes
Cada cromossomo pode se 
recombinar, como temos 23 
pares essas combinações 
podem acontecer em uma 
ordem de 2 ²³ (MUITA 
VARIABILIDADE)
Organização do Genoma Humano
3 bilhões de pares de bases
25.000 genes – 44 autossomos + 2 sexuais
1,5% codifica proteínas
5% participa da regulação
Sequências de cópias únicas Sequências de DNA repetitivo
Genes individuais que codificam proteínas
Sequências de cópias únicas
Organização do Genoma Humano
Sequências de DNA repetitivo
Agrupadas – 10-15% do genoma 
organizadas em tandem – repetições de sequências curtas
DNAs satélites 
Dispersas – até 20% do genoma 
organizadas em tandem – repetições de sequências médias e longas
entre ~300 pb a 6 kb
Altamente relacionadas com doenças e variabilidade genética 
1. Estime o número de 
genes por milhões de 
pb nos cromossomos 
13, 18, 19, 21 e 22.
2. Pode se esperar que 
uma anormalidade 
cromossômica de 
tamanho igual no 
cromossomo 18 e 19 
seja de grande impacto 
clínico?
3. E nos cromossomos 
21 e 22?
O cromossomo é formado somente por DNA?
O que é cromatina?
Cromossomos eucarióticos
Cromatina→ DNA + Proteínas 
Qual é a importância desta associação de DNA com as proteínas 
histônicas para a célula ?
Cromossomos eucarióticos
Em eucariotos, o DNA se associa com proteínas, sendo as mais 
abundantes as histonas, para formar a cromatina
Cromossomos eucarióticos
Cada célula somática 
(diplóide) contém 
aproximadamente 2 metros de 
DNA.
Ser humano possui 1013 células 
46 cromossomos
1.000 X a distância da 
terra ao sol !!!!!!!!!!!!
Empacotamento do DNA
Fibra cromatínica ou 
Fibra 30nm
Nucleofilamento
Níveis de empacotamento do DNA
DNA + proteínas
Empacotamentodo DNA
O material que constitui os cromossomos é denominado cromatina e 
é constituído de DNA e proteínas
Primeiro nível de compactação: NUCLEOSSOMO
Cerne do nucleossomo: 
2 moléculas de cada histona
Altamente carregada 
positivamente
Ligação ao DNA
Histona H1 Fibra cromatínica
Organização do cromossomo 
metafásico
1) Nucleossomo: octâmero de duas unidades de cada histona (H2A, H2B, 
H3 e H4) e quase duas voltas de DNA envolvendo as proteínas.
2) Solenóide: nucleossomos helicoidizados estabilizados pela histona H1 
3) Formação de alças pelo solenóide que se ligam a um arcabouço central
4) O arcabouço se dispõe em uma grande super-hélice
Grau de compactação do DNA
Grau de compactação do DNA
Após a divisão, os cromossomos voltam a ficar na forma mais relaxada
Relaxamento não é o mesmo em todo o cromossomo
Heterocromatina – Forma mais altamente condensada do cromossomo –
não contém genes ou são resistentes a expressão
Eucromatina – Restante – genes expressos 
Grau de compactação do DNA
Exemplo mais marcante de formação de heterocromatina
Inativação do cromossomo X
Determinação Sexual pela Cromatina Sexual
Cromatina Sexual
Em 1961, a pesquisadora inglesa Mary 
Lyon, propôs que 1 dos cromossomos X das 
células dos embriões femininos sofre 
inativação ao acaso. 
O cromossomo X condensado se inativa, 
sendo visualizado, geralmente na periferia 
do núcleo, junto à face interna da 
carioteca, como um grânulo conhecido por 
CROMATINA SEXUAL ou 
CORPÚSCULO DE BARR. 
Cariótipos Humano
Sem bandeamento Bandeamento G 
A técnica de bandeamento é utilizada para discernir com maior facilidade 
os diversos cromossomos de uma espécie. O bandeamento G consiste em 
corar os cromossomos com Giemsa após tratamento proteolítico. É
formado um padrão claro/ escuro (G claro e G escuro) que é bastante 
consistente em uma espécie. Em Humanos > 800 bandas
Cromossomos eucarióticos - Técnicas
Ideograma representação esquemática dos 
cromossomos de uma determinada espécie
Cromossomos eucarióticos
Genes, Locus e Alelos 
O que é um alelo ?
O gene da Hemoglobina β possui os alelos A e S
5’ ATG-TCT-GCT-GCC-GAA-TGT-ATC-ACA-ACG-CGA-GAG-TGT-CCT-ACA-ACG-CGA-GAG-TGA3’
3’ TAC-AGA-CGA-CGG-CTT-ACA-TAG-TGT-TGC-GCT-CTC-ACA-GGA-TGT–TGC-GCT-CTG-ACT5’
5’ ATG-TCT-GCT-GCC-GAA-TGT-ATC-ACA-AAG-CGA-GAG-TGT-CCT-ACA-ACG-CGA-GAG-TGA 3’
3’ TAC-AGA-CGA-CGG-CTT-ACA-TAG-TGT-TTC-GCT-CTC-ACA-GGA-TGT–TGC-GCT-CTG-ACT 5’
Gene em nível molecular ? Uma determinada sequência de nucleotídeos com 
início meio e fim
Uma das formas (versões) de um gene localizado na 
mesma região (locus) de um cromossomo homólogo
Códon → Conjunto de três 
nucleotídeos que especificam 
um aminoácido 
5’ ATG-GTG-CAC-CTG-ACT-CCT- GAG- GAG-AAG -TCT-GCC- GTT-ACT- GCC-CTG- TGG-GGC-TGA 3’
3’ TAC-CAC-GTG-GAC-TGA-GGA-CTC- CTG-TTC- AGA- CGG-CAA-TGA-CGG- GAC-ACC-CCG- ACT 5’
5’ AUG-GUG-CAC-CUG-ACU-CCU- GAG- GAG-AAG -UCU-GCC- GUU-ACU- GCC-CUG- UGG-GGC-UGA 3’
N - Met - Val - His - Leu- Tyr- Pro - Glu - Glu - Lys - Ser - Ala - Val – Thr – Ala- Leu – Trp- Gly- Lys - C 
DNA
RNA
Tradução
Transcrição
Genes, Locus e Alelos 
Alelo A da hemoglobina β
5’ AUG-GUG-CAC-CUG-ACU-CCU- GUG- GAG-AAG -UCU-GCC- GUU-ACU- GCC-CUG-UGG-GGC--UGA 3’
RNA Transcrição
5’ ATG-GTG-CAC-CTG-ACT- CCT- GTG- GAG-AAG -TCT-GCC- GTT-ACT- GCC-CTG- TGG-GGC-TGA 3’
3’ TAC-CAC-GTG-GAC-TGA-GGA -CAC- CTG-TTC- AGA- CGG-CAA-TGA-CGG- GAC-ACC-CCG- ACT 5’
DNA
Genes, Locus e Alelos 
N - Met - Val - His - Leu- Tyr- Pro - Val- Glu - Lys - Ser - Ala - Val – Thr – Ala- Leu – Trp- Gly- Lys - C 
Tradução
Alelo S da hemoglobina β
Gene S é o responsável Anemia falciforme
Hemácias se alongam em baixas tensões de O2
5’ ATG-GTG-CAC-CTG-ACT- CCT- GTG- GAG-AAG -TCT-GCC- GTT-ACT- GCC-CTG- TGG-GGC-TGA 3’
3’ TAC-CAC-GTG-GAC-TGA-GGA -CAC- CTG-TTC- AGA- CGG-CAA-TGA-CGG- GAC-ACC-CCG-ACT 5’
Genes, Locus e Alelos 
Alelos só diferem quanto à uma trinca de ntds?
Não!!!! Alelos podem ter diferenças significativas de tamanho
Alelo A
5’ ATG-GTG-CAC-CTG-ACT- GCC-CTG- TGG-GGC-TGA 3’
3’ TAC-CAC-GTG-GAC-TGA-CGG- GAC-ACC-CCG-ACT 5’
Alelo a
Região inexistente no alelo a
Genes, Locus e Alelos 
5’ ATG-GTG-CAC-CTG-ACT 3’
3’ TAC-CAC-GTG-GAC-TGA 5’
5’ ATG-GTG-CAC-CTG-ACT- CCT- GTG- GAG-AAG -TCT-GCC- GTT-ACT- GCC-CTG- TGG-GGC-TGA 3’
3’ TAC-CAC-GTG-GAC-TGA-GGA -CAC- CTG-TTC- AGA- CGG-CAA-TGA-CGG- GAC-ACC-CCG-ACT 5’
Alelo B
5’ ATG-GTG-CAC-CTG-ACT- CCT- GTG- ATG-GTG-CAC-CTG-ACT- GAG-AAG -TCT-GCC- GTT-ACT- GCC-CTG- TGG-GGC-TGA 3’
3’ TAC-CAC-GTG-GAC-TGA-GGA -CAC- TAC-CAC-GTG-GAC-TGA-CTG-TTC- AGA- CGG-CAA-TGA-CGG- GAC-ACC-CCG-ACT 5’
Alelo b