Aula 3 Organizacao do material genetico e divisao celular

Prévia do material em texto

Organização do Material Genético, Divisão 
Celular e Formação de Gametas
Prof. Lucas Nunes da Luz 
lucasluz@cariri.ufc.br
Universidade Federal do Cariri – UFCA
Centro de Ciências de Agrárias e Biodiversidade – CCAB
Curso de Agronomia 
Introdução 
• A organização do material genético nas células varia em função da 
complexidade do organismo
• Procariontes: não há separação entre núcleo e citoplasma
• Eucariontes: apresenta um núcleo bem diferenciado
• O núcleo é constituído por
• Membrana nuclear;
• Cariolinfa;
• Cromatina;
• Nucléolo.
• 1. Membrana nuclear ou carioteca
• Constituída de 2 unidades de membrana unitária separadas uma da 
outra;
• Possui poros que possibilitam o contato entre a cariolinfa e o 
citoplasma;
• Os poros ocupam de 5 a 36% da superfície da membrana nuclear e são 
mais freqüentes nas células com intensa atividade de transcrição
• 2. Cariolinfa ou nucleoplasma
• É a parte fluída do núcleo, não corável e rica em proteínas.
• 3. Cromatina:
• É constituída principalmente por DNA (constante) e proteínas
(variável);
• Durante a intérfase, a célula apresenta grande atividade metabólica,
por isso os cromossomos estão descondensados e são chamados de
cromatina;
• Na divisão, a cromatina se condensa para tornar possível a
movimentação dos cromossomos para os pólos da célula;
• Durante a intérfase têm-se a:
• eucromatina
• heterocromatina
O ciclo celular
• A eucromatina corresponde a porção do cromossomo que está
descondensada, se cora menos intensamente e possui a grande
maioria dos genes;
• A heterocromatina se divide:
• Constitutiva: parte do cromossomo permanentemente condensada em
todas as células. Corresponde a regiões próximas ao centrômero e
telômero e geralmente constituída por DNA repetitivo;
• Facultativa: é aquela condensada na intérfase só de alguns tipos
celulares
• A condensação da cromatina é um fato perturbador pela sua 
intensidade e complexidade;
• Ex. milho tem 20 cromossomos nas células somáticas. Na metáfase, se 
eles fossem enfileirados mediriam 80 mm, porém, se o DNA fosse 
enfileirado mediria 4,62 m (< 57.000 x). Como isso pode ocorrer?
• Estádios da condensação da cromatina.
• No primeiro estádio, forma-se uma estrutura chamada nucleossoma
que corresponde a fita mais fina da cromatina;
100 Å
55 Å
DNA enrolado nas histonas = 146 pb ~ 1,75 voltas
DNA entre cada nucleossoma = 54 pb
200 pb x 3,4Å = 680 Å→ 110 Å redução de 7 vezes
• O segundo estádio da cromatina, a fita de 100Å, assume uma
estrutura chamada solenóide, formando uma fita de diâmetro de
260 Å de diâmetro;
• O comprimento de DNA fica cerca de 40 vezes mais curto;
• Considerando novamente que os cromossomos metafásicos do
milhos são 57000 vezes menores que seu DNA, verifica-se que
existem outros estádios de condensação da cromatina;
• A palavra cromossomo foi utilizada para se referir a cromatina
condensada durante as divisões celulares;
• Morfologicamente, tem aspecto de um bastão com uma ou duas
regiões mais estreitas;
• Centrômero ou constrição primária;
• Constrição secundária ou região organizadora do nucléolo (RON).
• Centrômero ou constrição primária: 
• É comum a todos os cromossomos e é o local onde se prendem as fibras do 
fuso que movimentam os cromossomos durante a divisão celular.
• O centrômero divide o cromossomo em dois segmentos chamados braços. 
Com base no comprimento relativo dos braços (razão de braços) os 
cromossomos se dividem em:
• Metacêntrico (rb = 1,00 a 1,49);
• Submetacêntrico(rb = 1,50 a 2,99);
• Acrocêntrico(rb > 3,00);
• Telocêntrico(rb = ).
• Constrição secundária ou região organizadora do nucléolo (RON):
• Só ocorre em alguns cromossomos e é o local no qual se forma o nucléolo;
• As extremidades do cromossomo são chamadas de telômeros, os quais têm
função de impedir a fusão entre cromossomos.
• Quando uma célula inicia a divisão, cada cromossomo é formado por 2
filamentos paralelos (cromátides) unidos pelo centrômero.
• Ex. Quantidade de DNA por célula de milho (possui 10 cromossomos
distintos, cada um com uma molécula de DNA)
• Gameta – C
• União de gametas – 2C
• Replicação do zigoto – 4C
• Mitose – 2C
• Meiose - C
• 4. Nucléolo:
• Estrutura geralmente esférica, associada a constrição secundária do
cromossomo e constituído de rRNA transcritos da RON;
• É maior nas células com grande atividade de síntese protéica e é o local
onde é produzido o ribossoma;
Divisão Celular
• Uma planta surge a partir da união de dois gametas – ovo ou
zigoto → semente→ planta;
• Para a formação de uma planta/dois processos básicos: 
crescimento e diferenciação;
• Uma planta possui milhões de células. Como o crescimento se 
manifesta?
• número
• tamanho
• Como faz para aumentar o número de células?
• O processo de divisão celular é conhecida como MITOSE.
• Tanto nos animais quanto nos vegetais onde a mitose ocorre?
• A maioria dos eucariontes é diplóide.
• Os cromossomos que constituem um par são chamados de
homólogos, sendo morfologicamente idênticos e com o mesmo
número de genes.
• Ex. milho possui 2n = 20.
• Quando se considera os cromossomos não homólogos, há 
considerável diferença em forma e tamanho;
• A célula, antes de entrar no processo mitótico, passa por um ciclo 
interfásico.
Ciclo interfásico
• Estádio G1: a célula aumenta de tamanho e há intensa síntese 
de proteínas e RNA;
• Estádio S: ocorre a replicação de DNA. Essa replicação é semi-
conservativa, ou seja, cada cromossomo passa a ser composto 
de 2 cromátides irmãs (mesma constituição genética e 
centrômero em comum);
• Estádio G2: vai da replicação ao inicio do processo mitótico.
Mitose 
• Constituída por uma seqüência de eventos ou fases
• Prófase;
• Metáfase;
• Anáfase;
• Telófase.
• Prófase
• início da condensação dos cromossomos;
• os cromossomos já encontram com 2 filamentos de 
DNA (cromátides irmãs);
• o final observa-se desaparecimento dos nucléolos e 
da membrana nuclear;
• deslocamento dos cromossomos para o equador e 
formação das fibras do fuso;
• Metáfase
• corresponde ao período em que os cromossomos 
estão no equador da célula;
• cada cromossomo esta preso às fibras do fuso através 
de seu centrômero.
• Anáfase
• ocorre a duplicação dos centrômeros;
• Cada cromátide dirige-se aos pólos opostos;
• Telófase
• Quando os cromossomos chegam ao pólo;
• Ocorre formação da membrana nuclear;
• Os cromossomos se descondensam;
• Os nucléolos reaparecem;
• O fuso desaparece e a célula se divide em duas células
filhas idênticas
Conseqüências genéticas da 
mitose
• Mitose – 1 célula mãe → 2 células filhas;
• Todas as células que compõe uma planta, foram derivadas da 
célula ovo ou zigoto.
• Já que as células são todas iguais, como explicar a formação 
de raízes, caule, folhas ...?
• Porque esses órgãos ocorrem sempre no local certo e com 
suas características?
Diferenciação celular
• Importância do processo mitótico na agropecuária:
• Explica como ocorre a multiplicação celular;
• Espécies que se multiplicam assexuadamente mantém sua constituição 
genética - clonagem
Formação dos gametas
• A grande maioria dos organismos superiores se reproduz por 
via sexuada, que consiste de dois acontecimentos principais:
• Gametogênese: é a denominação genérica para o processo de 
formação de gametas;
• Fertilização: consiste na penetração do óvulo por um gameta 
masculino, originando um zigoto.
Gametogênese em vegetais
• A formação dos gametas masculinos é conhecida por 
microsporogênese;
• Os gametas femininos são formados pela megasporogênese;Microsporogênese 
• Ocorre nos sacos polínicos dentro das anteras das
flores;
• A célula mãe dos grãos de pólen (microsporócito
primário) sofre meiose produzindo 2 microsporócitos
secundários, que após a segunda meiose, originam 4
micrósporos;
• Estes passam por uma mitose produzindo uma célula
com dois núcleos;
• Um desses núcleos passa por uma segunda mitose
resultando num grão de pólen contendo 3 núcleos, um
vegetativo e dois reprodutivos ou gaméticos.
Megasporogênese 
• Ocorre dentro do ovário;
• Um megasporócito se divide por meiose, formando2
células haplóides;
• A segunda meiose produz 4 células chamadas
magásporos, onde 3 se degeneram e um sofre 3 mitoses
sucessivas;
• O resultado é uma célula grande contendo 8 núcleos
(saco embrionário);
• Obs. O óvulo em animais é uma única célula, já nos
vegetais, ele representa um órgão, dentro do qual,
está presente o gameta feminino (oosfera);
Fertilização 
• Fertilização em animais: o espermatozoide
penetra no óvulo. Ocorre fusão dos dois
núcleos haploides, gerando um único diplóide;
• Fertilização em vegetais: envolve a fusão dos
dois núcleos reprodutivos do grão de pólen,
sendo um com a oosfera e outro com os
núcleos polares;
• Dupla fertilização
• Oosfera + núcleo reprodutivo = embrião
• Núcleos polares + núcleo reprodutivo = endosperma
Mitose
Tipo de divisão celular conservativa (EQUACIONAL), cuja
finalidade é produzir duas células filhas idênticas a partir de
uma célula mãe.
A A
a a
B B
b b
Prófase
-Início da condensação dos
cromossomos;
- final da prófase =
desaparecimento do nucléolo e da
membrana nuclear;
- início da formação das fibras do
fuso e deslocamento dos
cromossomos para a faixa
equatorial.
- Célula heterozigota AaBb com 
2n = 4 cromossomos.
A A
a a
B B
b b
Metáfase
-Cromossomos na faixa equatorial 
ligados às fibras do fuso pelo 
centrômero;
- final da metáfase = separação 
das cromátides e migração das 
cromátides (= cromossomos) para 
os pólos.
- Dobro de cromossomos e de 
centrômeros.
A
a
B
b
Anáfase
- separação das cromátides!!!
- final da anáfase = chegada dos 
cromossomos aos pólos da célula.
A
b
a
Telófase
- formação da membrana nuclear;
- cromossomos se descondensam;
- reaparecimento dos nucléolos;
- desaparecimento do das fibras do 
fuso;
- citocinese.
A
a
B
b
A
a
B
b
A
a
B
b
A
a
B
b
- 2 células heterozigotas AaBb 
com 2n = 4 cromossomos.
Consequências genéticas da mitose
-Formação de duas células idênticas a célula-mãe.
Meiose
“Divisão celular que produz células filhas com o número
de cromossomos reduzidos a metade” = base para o
entendimento da genética!!!
- Participa na formação dos gametas.
- Responsável por produzir indivíduos geneticamente
diferentes (recombinação alélica) – não gera variabilidade
como a mutação!!!
- Meiose - consta de duas subfases = Meiose I e II –
subdivididas em Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase.
- Prófase = fase mais extensa!!!
- Cromossomos com baixa condensação
≠ para mitose.
Prófase I - Leptóteno
- SINÁPSE entre homólogos;
- Pareamento de regiões espécificas =
Complexo Sinaptonêmico.
- Aparente redução do número de
cromossomos = BIVALENTES.
Prófase I - Zigóteno
A A
aa
- Cromossomos mais condensados;
- “CROSSING OVER” = permuta entre...
- Melhor visualização dos cromômeros.
Prófase I - Paquíteno
- Separação dos homólogos – união pelos
QUIASMAS (=pontos de recombinação).
Prófase I - Diplóteno
- Máxima condensação dos cromossomos;
- TERMINALIZAÇÃO DOS QUIASMAS = mais nas
extremidades entre os bivalentes;
- Fim da prófase I = Desaparecimento do
nucléolo e membrana nuclear.
Prófase I - Diacinese
A A a a
B B b b
Gametas formados = 
- AB e ab.
- ORIENTAÇÃO AO ACASO DOS
BIVALENTES na placa = SEGUNDA LEI
DE MENDEL = LEI DA DISTRIBUIÇÃO
INDEPENDENTE.
Metáfase I
b
A Aa a
B B b b
Gametas formados = 
- aB e Ab.
Metáfase I
A A
a a
B B
b b
- SEGREGAÇÃO DOS BIVALENTES = 
CROMÁTIDES IRMÃS.
- Migração dos cromossomos para os 
pólos da célula;
- Cada pólo tem a metade do número 
de cromossomos somático = PRIMEIRA 
LEI DE MENDEL = LEI DA SEGREGAÇÃO.
Anáfase I
A A
a a
B B b b
- Chegada dos cromossomos aos pólos,
com número reduzido a metade tendo
cada um, duas cromátides ≠ mitose.
Telófase I
Intercinese
- Não há nova replicação de DNA, mas apenas síntese de RNA´s.
A A
a a
B B b b
Prófase II
A Aa a
B B b b
Metáfase II
A
A
b b
a
a
B B
Anáfase II
A
A
b
b
a
a
B
B
Telófase II
A
A
b
b
a
a
B
B
Gametas formados = 
aB e Ab.
Tétrade
Consequências genéticas da meiose
- Produto haplóide final – possui uma das quatros
cromátides de cada bivalente.
- Quatro produtos haplóides diferentes são gerados a partir
de uma célula-mãe, com a metade do número de
cromossomos.
- Número de orientações possíveis na meiose = 2n-1.
- Número de gametas possíveis na meiose = 2n.
Obs.: n = número gamético.
FIM