ASPECTOS GENÉTICOS DA MITOSE E MEIOSE

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ASPECTOS GENÉTICOS DA 
MITOSE E MEIOSE 
Doutoranda Patricia Midori Murobushi Ozawa 
Monitora: Doutoranda Viviane Demetrio do Nascimento 
Cromossomos eucarióticos 
• Cada espécie eucariótica tem um número característico de 
cromossomos: 
– Ex: batata têm 48, moscas-das-frutas têm 8 e humanos têm 46 
cromossomos. 
– Parece não haver significado especial entre a complexidade de um 
organismo e seu número de cromossomos por célula. 
 
2n=48 2n=46 2n=8 
Estrutura dos cromossomos eucarióticos 
• Várias moléculas de DNA 
– Compactação de DNA 
 
• Cromatina = DNA + proteínas 
histonas 
 
• Altamente condensado 
durante mitose ou meiose 
– Estágio onde é geralmente 
estudado 
– Durante período de intérfase 
não é possível visualizar 
cromossomos individuais 
Todo DNA do organismo constitui seus genes? 
Todo DNA do organismo constitui seus genes? 
• 3 classes de DNA: 
 
– Não repetitivos: sequências únicas, ou de uma só cópia do DNA, 
possui 1 a 10 cópias por genoma (representa a grande maioria dos 
genes). 
 
– Moderadamente repetitivos: são aqueles em que cada segmento 
ocorre repetido entre 10 a 105 cópias por genoma; 
 
– Altamente repetitivos: são sequências pequenas de 6 a 300 pares de 
bases e cada uma delas é repetida mais de 105 cópias por genoma; 
 
 
Não repetitivos: sequências únicas ou de cópia única 
• 50% das sequências de DNA no Genoma Humano, estão 
presentes em uma ou poucas cópias 
 
• Funções Postuladas: 
– a maioria dos genes que codificam proteínas estão presentes neste 
componente do genoma; 
– muitas das sequências que regulam a expressão dos genes estão 
presentes nesta fração do genoma. 
 
Moderadamente repetitivos: sequências muito 
heterogêneas 
• São compostos por genes de várias cópias ou famílias de 
genes, tais como: 
 
– as proteínas ribossômicas; 
– as proteínas musculares actina e miosina; 
– o rRNA; 
– as proteínas histônicas; 
– sequências que regulam a expressão dos genes, não sendo 
considerados como genes, mas sim como sítios regulatórios; 
– elementos genéticos transponíveis. 
 
Altamente repetitivos: sequências de DNA não 
transcritos 
• Papel na estrutura dos cromossomos: telômeros; 
• Envolvimento no pareamento cromossômico durante a divisão 
celular: centrômero 
• Envolvimento em crossing over ou recombinação: regiões 
heterocromáticas; 
• Proteção de importantes genes estruturais, como genes de 
histonas, de rRNA e de proteínas ribossômicas; 
• Sem nenhuma função específica aparente, que é levado juntamente 
com os processos de replicação e segregação dos cromossomos. 
 
Estrutura dos cromossomos eucarióticos 
Cromossomos eucarióticos 
• Cada célula possui 2 2 
conjuntos de 
cromossomos 
(diplóides) 
– reprodução sexuada 
Cromossomos eucarióticos 
• 2 alelos para um mesmo gene: 1 
em cada cromossomo 
– Codificam a mesma característica 
– Não precisam ser idênticos 
– Ex: cor dos cabelos 
mãe pai 
Estrutura dos cromossomos eucarióticos 
• Os indivíduos diplóides 
possuem seus 
cromossomos organizados 
aos pares: cromossomos 
homólogos. 
 
• Estes possuem a mesma 
morfologia embora os 
pares diferenciem uns dos 
outros e também entre as 
espécies. 
Formação de um animal ou vegetal: 
• Fecundação 
• Crescimento e Diferenciação 
 
 
Divisão celular 
• Crescimento e desenvolvimento em organismo pluricelular ; 
• Renovação celular; 
– Capacidade de divisão celular é variado em relação ao tipo de célula e 
a sua função. 
 
• Reprodução  manutenção da espécie  Perpetuação da 
vida 
 Transmissão de informações genéticas 
Divisão celular 
• Reprodução bem sucedida: 
– Informação genética deve ser copiada 
– As cópias da informação genética devem ser separadas 
umas das outras 
– A célula deve se dividir (citocinese) 
Fases do ciclo celular 
• Intérfase: 
– G1 
– S 
– G2 
 
• Fase M 
– Mitose 
– Meiose 
 
• Citocinese 
 
10h 
9h 
4h 
1h 
Quantidade de DNA e de cromossomos 
2C 4C 4C 4C 4C 2C 
Contagem de cromossomos e moléculas de DNA 
 
 
• Determinar nº de cromossomos: 
– Conte o nº de centrômeros funcionais 
 
• Determinar nº de moléculas de DNA: 
– Conte o nº de cromátides 
 
• Quantidade de DNA (C): 
– Proporcional ao nº de moléculas de DNA 
 
Cromossomo x cromátide x moléculas de DNA? 
Intérfase 
• Este é o estado “normal” da célula 
• Diferenciada e ativamente funcional  composição tecidos 
ou órgãos 
• Permanecerá neste estágio até estar preparada para uma 
nova divisão, que ocorrerá a partir da duplicação dos ácidos 
nucléicos. 
Intérfase 
• Fase G1: síntese de precursores da duplicação do genoma e do 
citoplasma. 
– As células que não vão se dividir podem sair do ciclo celular ativo (G0) 
antes de atingir o ponto de verificação G1/S 
 
• Fase S: ocorre a duplicação do material genético  2 cromátides 
por cromossomo 
 
• Fase G2: eventos bioquímicos adicionais para a divisão celular. 
– Ponto de verificação G2/M só é ultrapassado caso não haja DNA 
danificado. (2n=4/ 4C de DNA) 
 
(2n=4/ 2C de DNA) 
Intérfase 
Fase M: tipos de divisão celular 
Mitose 
• Células somáticas  divisão assexuada 
• Células mãe = Células filhas = 2n (diplóide) 
– Células filhas idênticas às células mãe 
 
 2n 
2n 2n 
mitose 
Fases da Mitose 
• Prófase 
• Prometáfase 
• Metáfase 
• Anáfase 
• Telófase 
Prófase 
• Condensação dos cromossomos 
– 2 cromátides por cromossomo 
 
• Formação do fuso mitótico 
– Migração dos centrossomos para polos 
opostos da célula 
• Centríolo está contido dentro dos 
centrossomos 2n=4 
4C de DNA 
Prometáfase 
• Desintegração da membrana 
nuclear 
 
• Ligação das fibras do fuso 
provenientes de centrossomos 
opostos nos cinetócoros de cada 
cromátide-irmã 
2n=4 
4C de DNA 
Metáfase 
• Formação da placa metafásica 
 
• Ponto de verificação da montagem do 
fuso 
– Garante que cada cromossomo é alinhado à 
placa metafásica e ligado a fibras do fuso de 
polos opostos 
2n=4 
4C de DNA 
Anáfase 
• Separação das cromátides-irmãs 
– Tornam-se cromossomos individuais 
 
• Movimento cromossômico: 
– desmontagem de moléculas de 
tubulina do cinetócoro 
 
• Motores moleculares: 
– Proteínas especiais que agem em outro 
conjunto de microtúbulos (não ligado 
ao cinetócoro) que vão de polo a polo 
2n=8 
4C de DNA 
Telófase 
• Chegada dos cromossomos aos 
polos do fuso 
 
• Reconstituição da membrana 
nuclear  2 núcleos 
 
• Distensão dos cromossomos 2n=4 
2C de DNA 
Citocinese 
• Separação do citoplasma 
• Pode ser simultânea à telófase 
• Formação de parede celular nas células vegetais 
Consequência genéticas da mitose 
• 1 célula produz 2 células geneticamente idênticas 
– Mitose garante que cada cromátide de cada cromossomo replicado 
passe para 1 nova célula-filha 
• Não há variação no nº de cromossomos 
• Conteúdo citoplasmático é dividido  pode diferir entre as 
células 
Meiose 
• Gametogênese 
 
• Células mãe ≠ células filhas 
– Células mãe = 2n (diplóide) 
– Células filhas = n (haplóide) 
– Crossing over 
 
• Fecundação restaura 2n 
 
Meiose 
• Também é precedida pelas fases G1, S 
e G2 
• Dois processos distintos: 
– Meiose I (reducional) 
• Prófase I 
• Metáfase I 
• Anáfase I 
• Telófase I 
 
– Meiose II (equacional) 
• Prófase II 
• Metáfase II 
• Anáfase II 
• Telófase II 
 
Meiose I 
• Prófase I 
– Estágio longo 
– Possui 5 subestágios: 
• Leptóteno 
• Paquíteno• Diplóteno: 
• Diacinese: 
– Próximo ao final da 
prófase I a 
membrana nuclear se 
rompe e forma-se o 
fuso 
Prófase I 
Início da 
condensação dos 
cromossomos 
Cromossomos 
homólogos formam 
pares e começam a 
sinapse 
Cromossomos mais 
curtos e grossos. 
Desenvolvimento do 
complexo 
sinaptonêmico 
Separação dos 
centrômeros 
pareados. Homólogos 
continuam ligados 
pelo quiasma 
Movem-se para as 
pontas dos 
cromossomos à medida 
que os filamentos se 
separam. 
Prófase I 
Meiose I 
• Metáfase I 
– Cromossomos homólogos se alinham 
na placa metafásica 
– Ligação do microtúbulo de um polo a 
um cromossomo homólogo e de 
outro microtúbulo do outro polo ao 
outro homólogo 
2n=4 
4C de DNA 
Meiose I 
• Anáfase I 
– Separação dos cromossomos homólogos 
• Cromátides –irmãs permanecem unidas 
 
 
2n=4 
4C de DNA 
Meiose I 
• Telófase I 
– Cromossomos homólogos chegam aos 
polos do fuso 
– Citoplasma se divide 
 
 
• Intercinese 
– Período entre Meiose I e II 
– Reconstrução da membrana nuclear 
– Fuso se desfaz 
– Cromossomos relaxam 
n=2 
2C de DNA 
Meiose II 
• Prófase II 
– Condensação dos cromossomos 
– Formação e ligação das fibras do fuso aos cromossomos 
– Membrana nuclear se desfaz 
 
 
n=2 
2C de DNA 
Meiose II 
• Metáfase II 
– Alinhamento dos cromossomos individuais na placa metafásica 
– Cromátides irmãs ligadas por fibras do fuso de polos opostos 
 
 
 
n=2 
2C de DNA 
Meiose II 
• Anáfase II 
– Separação das cromátides-irmãs para polos opostos 
 
 
 
n=4 
2C de DNA 
Meiose II 
• Telófase II 
– Chegadas dos cromossomos ao 
polo do fuso 
– Reconstituição do envoltório 
nuclear 
– Divisão do citoplasma 
 
 
n=2 
1C de DNA 
Quantidade de DNA na meiose 
Consequência genéticas da meiose 
• 1 célula produz 4 células (exceções fêmeas de animais) 
– Nº de cromossomos é reduzido à metade -> células haplóides 
 
• Células-filha são geneticamente diferentes umas das outras e 
das parentais  variação genética 
– Crossing over 
– Distribuição aleatória dos cromossomos na anáfase I da meiose 
Crossing over 
• Crossing over 
Distribuição aleatória dos cromossomos na 
anáfase I da meiose 
– Nº de recombinações 
possíveis é 2n, onde n é 
o nº de pares de 
homólogos 
– Humanos n=23  
8.388.608 combinações 
diferentes 
– Distribuição 
independente 
Separação das cromátides-irmãs e cromossomos 
homólogos 
Gametogênese 
Período pré-natal 
Antes da ovulação 
Ovulação 
Fecundação 
Produção constante 
Gregor Johann Mendel (1822-1884) 
• Princípios básicos da 
hereditariedade 
 
– Propôs que a existência de 
características (tais como a cor) das 
flores é devida à existência de um par 
de unidades elementares de 
hereditariedade, agora conhecidas 
como genes 
Teoria Cromossômica da Herança 
Sutton – Boveri (1903): 
 
• Reconheceram que o 
comportamento das partículas 
de Mendel durante a produção 
dos gametas nas ervilhas era 
paralelo ao comportamento dos 
cromossomos na Meiose. 
Teoria Cromossômica da Herança 
• Os genes existem aos pares como os cromossomos 
• Um lote cromossômico vem do pai e o outro da mãe 
• Os genes estão nos cromossomos 
• Os genes são unidades físicas localizadas nos cromossomos 
• Em cada cromossomo de um par de homólogos localiza-se 
um dos alelos do gene que determina um caráter 
hereditário 
• Os alelos de um gene se segregam igualmente em gametas, 
como os membros de um par de homólogos 
Exercícios 
1. Faça um quadro comparativo da MITOSE e da MEIOSE, 
considerando n=4 (Drosophila melanogaster): 
– Número de divisões celulares; 
– Número de cromossomos por célula; 
– Quantidade de DNA no início e fim da divisão; 
– Disjunção das cromátides; 
– Disjunção dos homólogos; 
– Ocorrência de pareamento e permuta; 
– Variabilidade e constância genética. 
 
Exercícios 
 MITOSE MEIOSE 
No. Divisões celulares 1 (telófase) 2 (telófase) 
No. De cromossomos/células 2n = 8 N = 4 
Quantidade de DNA início da divisão Normal Normal 
Quantidade de DNA fim da divisão Normal Metade 
Disjunção das cromátides Anáfase Anáfase II 
Disjunção dos homólogos Não Anáfase I 
Pareamento/permuta Não Paquíteno 
Variabilidade/Constância genética Constância Variabilidade 
Exercícios 
2. As células dos cachorros (Canis familiares) normalmente 
têm 78 cromossomos. Para cada um dos estágios seguintes, 
cite o número de cromossomos presentes e a quantidade 
de DNA em uma célula canina (considerando 2C a quantidade 
normal de uma célula diplóide): 
– Metáfase da mitose; 
– Metáfase I da meiose; 
– Telófase da mitose; 
– Telófase I da meiose; 
– Telófase II da meiose. 
 
Referências 
• GRIFFITHS, A.J.F. et al. Introdução à Genética. Ed. Guanabara-Koogan, Rio 
de Janeiro, 2002. 
 
• PIERCE, B.A. Genética: Um Enfoque Conceitual. Ed. Guanabara-Koogan, 
Rio de Janeiro, 2004.