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Genética Animal Heden L M Moreira Heden.luiz@gmail.com Cromossomas Figura – diagrama de um cromossomo replicado mostrando as duas cromatides (cópias simples de um cromossomo inteiro), os telômeros (extremidades especializadas dos cromossomos) e os braços e regiões satélites. Estrutura do cromossomo metafásico Estrutura do cromossomo metafásico Classes de cromossomos metafásicos Figura – Tipos de cromossomos em metáfase são distinguidos pela posição do seu centrômero Classificação dos cromossomos • Metacêntrico: centrômero mediano. Os dois braços tem relação de 1:1 até 2,5:1 (forma V) • Sub-metacêntrico: apresentasse em forma de J • Acrocêntrico: centrômero próximo a um dos extremos do cromossomo. Relação de 3:1 a 10:1 • Telocêntrico: centrômero extritamente • terminal. O cromossomo tem um único • braço. Idiograma Um idiograma é um mapa cromossômico esquemático. Ele indica os braços do cromossomo (p ou q), principais regiões delineadas pelos padrões de bandeamento, e os loci gênicos conhecidos. Ex. Do mapa do cromossomo humano 3 Genes são unidades de herança • Padrões de herança dos fenótipos são o resultado do comportamento dos cromossomos na MEIOSE. • Em organismos eucariotos diplóide existem dois HOMOLOGOS de cada cromossomo – cada HOMOLOGO com seu próprio ALELO; Conceitos Básicos 9 p q Locus A 9p21.2 Locus B 9q31.1 Alelo 9 p q Alelo 9 Locus A Locus B Conceitos Básicos Alelo 9 p q Alelo Homozigoto Heterozigoto Mutação A A B b 9 Locus A Locus B Conceitos Básicos Conceitos Básicos Alelo 9 p q Alelo A A b b 9 Locus A Locus B Homozigoto Homozigoto Subdivisão do genoma •Cariótipo – são figuras que representam os cromossomos por ordem de tamanho. •Os cromossomos podem ser obtidos de qualquer célula que tenha núcleo e possa ser cultivada •Cariótipos fetais são obtidos a partir do cultivo de células obtidas por amniocentese, punção de vilosidades coriônicas ou separação de células fetais do sangue materno Cariótipo Cromossomos autossômicos e sexuais • Em certas espécies, podem ser distinguidos cromossomos autossômicos (que aparecem aos pares em todos os indivíduos) e sexuais (cujo número depende do sexo do indivíduos. • Ex. Os machos de algumas espécies, incluindo a espécie humana, o sexo está associado a um par de cromossomos morfologicamente diferente de seu homólogo (heteromórfico). Esses cromossomos são designados por • X e Y. Os demais cromossomos são denominados de autossômicos. Cromossomos Autossômicos e Sexuais Figura 1 – Cariótipo humano • Existe alguma relação entre o número de cromossomos e a quantidade de DNA nas células das diferentes espécies? Tamanho dos genomas Tamanho do genoma mensurado em pares de nucleotídeo do DNA por genoma haplóide. Alguns organismos possuem muito mais DNA do que o esperado Montando um cariótipo Cariótipo Bovino • 2n = 60 Cariotipo de um Bos indicus Cariotipo de equino Banda C e G Ciclo de células mitóticas Anomalias Cromossômicas Numéricas Causas das anomalias cromossômicas - São alterações que provocam alteração na quantidade de cromossomos de uma célula -As alterações numéricas podem ser classificada em: - Poliploidia – é uma perturbação cromossômica que envolve um conjunto inteiro de cromossomos extra. -Aneuploidia – alteração de um cromossomo que pode estar faltando ou ser extra. -Em organismos diplóides se dividem em: - Nulissomia (2n -2) – falta de um par de cromossomos - Monossomia (2n -1) – falta de um cromossomo -Trissomia (2n + 1) – um cromossomo extra Anomalias cromossômicas numéricas - Em humanos 2/3 de todos os poliploides resultam da fertilização de um ovócito por dois espermatozóides -Outros casos resultam da formação de um gameta diplóide – espermatozóide haploide e ovócito diplóide. -A triploidia/tetraploidia pode ser induzida em peixes, bem como outros tipos de alterações numéricas Poliploidia 1) Desarranjamento da gametogênese causado por alterações citogenéticas da meiose, tais como: - Endoduplicação pré-meiotica do conjunto de cromossomo - Supressão da primeira e/ou segunda divisão meiótica - Não–disjunção dos cromossomos mitóticos durante a clivagem do embrião 2) Supressão da segunda divisão meiótica devido a alterações do citoesqueleto no pós-ovulatório, envelhecimento do oócito, ou 3) Dissociação do processo de fecundação do gameta devido a, por exemplo: poliespermia. Mecanismos de autopoliploidia natural Figura – Poliploidia em humanos são letais. Os indíviduos com 3 cópias de cada cromossomo (triplóides) contribuem com 17% de todos os abortos expontâneos e 3% dos natimortos e mortes neonatais. Poliploidia Cromossomos extras ou faltando: Aneuploidias Aneuploidia •As monossomias e trissomias são designadas de acordo com o cromossomo envolvido. •O erro meiótico que causa aneuploidia é chamado de não-disjunção. Aneuploidia • Poucas doenças de animais estão associadas com anormalidades identificáveis no cariótipo. Isso talvez se deva à letalidade de tais grandes erros genéticos e à perda do embrião sem detectá-los Aneuploidia autossômica Ex. Cópia extra do 28 - São alterações que não modificam a quantidade de cromossomos de uma célula, mas determinam o aparecimento de cromossomos anormais. -As aberrações descritas a seguir quase sempre implicam em problemas sérios, inclusive na formação de gametas. Isso porque durante a meiose, o cromossomo com a deficiência pareia de forma anômala com seu homólogo que não sofreu alteração, afetando o andamento, do processo meiótico. -A gravidade das manifestações de uma deficiência depende dos genes ausentes. Anomalias cromossômicas estruturais Rearranjamentos cromossomais - Diferentes classes de eventos ocorrem: deleções, duplicações, inversões e translocações. - Cada um destes eventos pode ser causado pela quebra da dupla fita de DNA no genoma em duas localizações diferentes, seguido pela reunião das extremidades quebradas para produzir um no arranjamento de genes, diferente da ordem original antes da quebra. Anormalidades cromossômicas Estruturais Figura – (a) Sequência hipotética normal de genes. (b) representa uma deleção. (c) uma duplicação e (d) uma inversão. Deleções e duplicações • Deleções causam perda de material genético • Variam de tamanho Deficiência ou deleção Deficiência ou deleção Deficiência ou deleção Deficiência ou deleção Na duplicação - há a formação de um segmento adicional em um cromossomo. De modo geral, as conseqüências de uma duplicação são bem toleradas pois não há falta de material genético. Duplicação Duplicação Tipos de inversões • Os tipos são definidos em função da posição do centrômero em relação a inversão. • Paracêntrica – não inclui o centrômero dentro da alça. • Pericêntrica – inclui o centrômero dentro da alça Inversão paracêntrica Figura – Um crossing entre um cromossomo com uma inversão paracêntrica e seu homólogo normal, quando na região da inversão, produz uma cromátide normal, uma cromátide invertida, uma com dois centrômeros (chamada dicêntrica), e uma sem centrômeros (chamada fragmento acêntrico). Inversão pericêntrica Figura – Uma inversão pericêntrica em um cromossomo leva duas cromátides com duplicações e deleções, uma cromátide normal, e uma cromátide invertida se tiver ocorrido um crossing. InversãoInversão Diagrama mostrando a inversão no cromossomo 3 de cavalos. Esta inversão causa alteração na pelagem, produzindo o fenótipo tobiano. Fonte: Brooks et al., 2007 Imagem FISH do cromossomo 3 de equinos. Fonte: Brooks et al., 2007 Inversão • Qual o tipo de inversão que ocorreu no cromossomo 3 de equinos? Trata-se da troca de pedaços entre cromossomos não- homólogos , diferentemente do que ocorre no crossing- over, fenômeno normal e corriqueiro. Fala-se em translocação reciproca e heterozigota, em que apenas um elemento de cada par sofre a troca. Na hora do pareameto meiótico , ocorre uma figura em forma de cruz. Translocação Trata-se da troca de pedaços entre cromossomos não- homólogos , diferentemente do que ocorre no crossing- over, fenômeno normal e corriqueiro. Fala-se em translocação reciproca e heterozigota, em que apenas um elemento de cada par sofre a troca. Na hora do pareameto meiótico , ocorre uma figura em forma de cruz. Translocação O tipo de translocação mais comum no gado bovino é a fusão entre os cromossomos 1 (o maior do cariótipo) e 29 (o menor do cariótipo), Esta translocação é indicada como t(1;29). Como esta translocação não altera o material genético, apenas o rearranja, diz-se que é uma translocação equilibrada. Translocação Translocação t(1;29) Translocação t(1;29) •ESTUDAR ATÉ AQUI •PARA PROVA DO SEMESTRE 2018-2 Tranlocação recíproca Figura – Translocação recíproca. Neste caso dois cromossomos homólogos trocam partes. Em (a) os genes C, D e E no cromossomo azul trocam de posição com os genes M e N no cromossomo vermelho. (b) Técnica de FISH mostrando a translocação em o cromossomos verde e rosa, cada um com um pequeno segmento translocadao. Translocação Robertsoniana • Os braços curtos de dois cromossomos acrocêntricos diferentes se partem, deixando extremidades adesivas que fazem com que os braços longos se unam. • Forma-se um novo cromossomo • Se os genes dos braços curtos estiverem repetidos em outros acrocêntricos, a sua ausência em uma translocação Robertsoniana não afetará o fenótipo. • A pessoa pode ser normal, mas pode produzir gametas não balanceados (ovócitos ou espermatozóides) Translocação Robertsoniana Figura – O homem possui apenas 45 cromossomos, pois o braço longo de um cromossomo 14 se juntou ao braço longo de um cromossomo 21, com seus centrômeros unidos e braços perdidos. Este homem produz 6 tipos de espermatozóides, e eles determinam o destino de sua prole. (a)Um espermatozóide com um 14 e 21 normal produz uma criança normal. (b) um espermatozóide portador do cromossomo translocado produz uma criança portadora . (c) Excesso de material do 21 gera síndrome Down. (d) Excesso do 14 leva ao aborto. (e) e (f) falta do 14 ou do 21 gera monossomias que são letais pré-natalmente. Isocromossomos e Cromossomos em anel • Isocromossomo = cromossomo com braços idênticos. • Ocorre quando os centrômeros se partem no plano errado. • Em humanos ocorre nos cromossomos 14 e 21 e nos braços longos do X e Y. Isocromossomos e Cromossomos em anel Figura - Se formam quando as cromátides se dividem no plano errado (nesta figura, horizontalmente e não verticalmente) Teste Final • 1. Quais os componentes essencias de um cromossomo? • 2. Por que ter a mesma inversão em ambos os membros de um par de cromossomos homólogos não leva a gametas não balanceados, como ocorre quando a inversão é em um só cromossomo? • 3. Explique porque uma mulher não pode ter síndrome de Klinefelter e um homem não pode ter síndrome de Turner • Manipulação cromossomal em peixes. Ovas são liberadas na metáfase da Meiose I. A fertilização conclui a Meiose. Choque químico ou físico durante a meiose I pode suprimir a divisão celular, produzindo triplóides por retenção do PB1 ou PB2. Esquema mostrando 2n = 2. •Manipulação da ploidia em peixes. As ovas são liberadas na metáfase II. A fertilização conclui a Meiose. Choque aplicado durante a Meiose II ou primeira clivagem suprime divisão celular enquanto permite a divisão cromossomal produzindo triplóides (meiose II suprimida) ou tetraploides (primeira clivagem suprimida)
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