Resumo do Capítulo IV Genética na Agropecuária: Organização do material genético e divisão celular

Prévia do material em texto

RESUMO – GENÉTICA 
 Cap. IV: Organização do material genético e divisão celular
INTRODUÇÃO:
A organização do material genético nas células varia em função da complexidade do organismo.
Em organismos procariontes – Bactérias e algas verde-azuladas – Não há separação entre núcleo e citoplasma, e o material genético encontra-se em um mesmo compartimento, chamado Nucleoplasma/ Nucleoide. Nesses organismos o cromossomo é constituído apenas de DNA, que não se associa a outra molécula, realizando suas funções de forma livre.
Em organismos eucariontes – Possuem núcleo diferenciado, no qual se encontra a quase totalidade das informações hereditárias – 
 - Elementos que constituem o núcleo: 
 Membrana Nuclear(Carioteca): É constituída de duas unidades de membrana separadas uma da outra. Uma característica peculiar da carioteca é a presença de Poros que a colocam em contato a Cariolinfa e o citoplasma. Nas bordas do poro, existe uma estrutura circular chamada Ânulo, formado de 8 grânulos presentes na superfície nuclear e citoplasmática.
 - Os poros ocupam de 5 a 36% da superfície da membrana nuclear e são mais frequentes nas células com intensa Transcrição. 
 Cariolinfa: É a parte fluída do núcleo. É de natureza coloidal, não corável e rica em proteínas.
 Cromatina: É constituída principalmente por DNA e proteínas, sendo a quantidade de DNA constante e a quantidade de proteína variável.
 - Durante a INTERFÁSE: A célula apresenta grande atividade metabólica, por isso, os cromossomos são descondensados e são chamados de cromatina. Na divisão, a cromatina se condensa para tornar possível a movimentação dos cromossomos para os polos da célula. Ainda durante a interfáse, temos a Eucromatina e a Heterocromatina. A eucromatina é a porção do cromossomo que está descondensada. Já a Heterocromatina se divide em constitutiva e facultativa.
 A constitutiva é a parte do cromossomo permanentemente condessada em todas as células do organismo (corresponde às regiões próximas do centrômero e do telômero). Essa porção da cromatina é constituída por pequenas sequências de DNA, repetidas até um milhão de vezes e chamados de DNA altamente repetitivo. normalmente desprovido de genes.
A facultativa é condensada na interfase só de alguns tipos de células, como o cromossomo X. 
 - A condensação da Cromatina -
Objetivo: Redução do comprimento do DNA até atingir o estágio de cromossomos metafásicos.
Não está completamente elucidada, sendo que apenas o primeiro estágio está relativamente bem compreendido. Nesse estágio, é formado uma estrutura chamada Nucleossoma(fita mais fina da cromatina)
 Na constituição do Nucleossoma, o DNA é associado a cinco tipos de proteínas básicas, as Histonas, e que são denominadas de H1, H2A, H2B, H3 E H4 
 O nucleossoma é formado por um núcleo com 8 histonas, sendo duas moléculas de cada uma das histonas. Em torno deste núcleo, enrola-se um segmento de DNA. Entre dois nucleossomas vizinhos existe um segmento de DNA com 54 pares de bases ao qual se associa a Histona H1, com a função de aproximar dois nucleossomas para formação da fita. 
- Segundo Estágio da Descondensação da cromatina: A fita assume uma estrutura de ziguezague, chamada de Solenóide. Nesse segundo estágio, o comprimento do DNA fica cerca de 40x mais curto.
Os cromossomos foram descobertos em 1879. 
Morfologicamente; Aspecto geral de uma bastão com uma ou duas regiões mais estreitas. Uma das regiões é o centrômero; É o local onde se prendem as fibras que movimentam os cromossomos durante a divisão celular. Existem 4 tipos de cromossomos; Metacêntrico, Submetacêntrico, Acrocêntrico e Telocêntrico.
As extremidades do cromossomo são chamadas de Telômeros. Quando uma célula inicia a divisão, cada cromossomo é formado por dois filamentos unidos pelo centrômero Cada filamento é chamado de Cromátide e possuí uma molécula de DNA(Fita Dupla)
 
 
Nucléolo: Estrutura esférica, constituído de RNA Ribossômica (Nrna) Nucléolo é maior nas células com grande atividade de síntese proteica e é o local de produção ribossômica.
 DIVISÃO CELULAR
Um organismo surge a partir da união de dois gametas para dar origem a uma célula denominada ‘’ovo/zigoto’’. Essa célula se multiplica inúmeras vezes e se diferencia, originando o embrião. O crescimento também ocorre devido ao aumento no tamanho das células e no aumento do número de células.
O processo de divisão celular é conhecido por MITOSE; Tanto nos vegetais como nos animais a mitose ocorre nas células não diferenciadas do corpo.
 - Nos vegetais; Meristema
 - Nos animais; Epitélios e na Epiderme
A célula, antes de entrar no processo mitótico, passa por um ciclo interfásico. Esse ciclo é uma sequência de eventos que ocorre entre o final de uma divisão e o início de outra.
 TRÊS ESTÁGIOS; 
Estágio G1; A célula aumenta de tamanho e há uma intensa síntese proteica e de ácido ribonucleico. A maioria das proteínas sintetizadas terão função enzimática no processo de duplicação de DNA.
Estágio S; Estágio de síntese, no qual ocorre a replicação do DNA. Essa replicação é semiconservativa, de modo que, após a replicação, cada cromossomo passa a ser composto por duas cromátides irmãs. Essas cromátides partilham de um centrômero comum e apresentam evidentemente a mesma sequência de bases, isto é, a mesma constituição genética.
Estágio G2: É o período que vai da replicação ao início do processo mitótico, sendo de menor duração que os demais. 
A maioria dos Eucariontes são diploides, ou seja, possuem os diferentes cromossomos organizados em pares. Os cromossomos que constituem um par são chamados de Homólogos, sendo morfologicamente idênticos e com o mesmo número de genes.
 Bovinos(Bos Tauros): 2n = 30
 Suínos (Sus scrofa): 2n=20
 Galinhas (Gallus Dornestrus): 2n=39
 Equino (Equus Cabballus): 2n=32
 Humano (Homo Sapiens): 2n=23
Embora cromossomos homólogos possuam a mesma morfologia, há considerável diferença em Forma e Tamanho, em relação aos não-homólogos. 
 MITOSE n = 2n
 É um processo de divisão celular, contínuo, onde uma célula dá origem a duas outras idênticas e com o mesmo número de cromossomos. Antes da divisão celular, o material genético da célula(Nos cromossomos) é duplicado.
 Estágios: Prófase Prómetafase Metáfase Anáfase Telófase 
Prófase: 
 Modificação do núcleo; Observa-se um aumento do volume nuclear. Isso ocorre porque o citoplasma cede água ao núcleo. O citoplasma torna-se mais denso devido a esse fato e apresenta-se constituído por dois filamentos denominados Cromátides, que são unidos pelo centrômero. 
A medida que a prófase progride, os cromossomos tornam-se curtos e aumentam sua espessura Enquanto os cromossomos estão condensando, o nucléolo começa a se tornar menos evidente, desaparecendo no final da prófase. O desaparecimento está relacionado ao fato de cessar a síntese de RNA nos cromossomos. Sendo o nucléolo um local de intensa síntese de RNA-r.
Modificações no Citoplasma: Verifica-se a duplicação dos centríolos. Após duplicarem-se, estes migram em direção aos polos da célula. Ao chegarem aos polos são envolvidos por fibras que constituem o Áster (Estrutura celular em forma de estrela) Entre os centríolos que se afastam, aparecem as fibras do fuso mitótico. Ocorrem dois tipos de fibras: As contínuas( que vão de centríolos a centríolos) e as cromossômicas, que só surgirão na prometáfase. 
Prometafáse: A prometáfase começa com a desintegração da carioteca. Quando isso acontece, os cromossomos caem no citoplasma e dirigem-se à região equatorial da célula, aonde vão se prender as fibras do fuso por meio de centrômero.
Na metáfase os cromossomos presosao fuso pelo centrômero, encontram-se no plano equatorial da célula formando a chamada placa metafásica ou equatorial. Nessa fase da divisão celular, os cromossomos permanecem parados por um longo tempo. Enquanto isso, no citoplasma, verifica-se intensa movimentação de partículas e organelas, que se dirigem equitativamente para polos opostos da célula.
A anáfase inicia-se no momento em que o centrômero de cada cromossomo duplicado divide-se longitudinalmente, separando as cromátides-irmãs.
Assim que separam, as cromátides passam a ser chamadas de cromossomos-irmãos, e são puxados para os polos opostos da célula, orientados pelas fibras do fuso.
Quando os cromossomos-irmãos atingem os polos da célula, termina a anáfase. Assim, cada polo recebe o mesmo material cromossômico, uma vez que cada cromossomo-irmão possui a mesma informação genética.
Telófase é a última fase da mitose. Nela ocorre praticamente o inverso do que ocorreu na prófase e início da prometáfase.
A carioteca se reorganiza, os cromossomos se descondensam, o cinetócoro e as fibras cimetocóricas desaparecem e o nucléolo se reorganiza (com a descondensação dos cromossomos inicia-se a síntese de RNA e consequentemente o núcleo reaparece).
Os dois núcleos adquirem ao final da telófase o mesmo aspecto de um núcleo interfásico.
Consequências da Mitose: Uma célula mãe produz por meio da mitose duas células idênticas geneticamente. Essas células são Totipotentes, ou seja, essas células contém informações suficientes para originar um indivíduo completo, idêntico aquele ao qual elas pertencem, pode-se dizer, de um modo muito simplista, que a diferenciação celular nada mais é do que o ato de ‘ligar’ e ‘desligar’ os genes no local certo e no momento certo. 
O conhecimento do processo mitótico tem uma importância fundamental na agropecuária, pois ele não explica como ocorre a multiplicação celular como também nos permite entender por que de certas espécies vegetais, que se reproduzem assexuadamente, mantêm a sua constituição genética. Pode afirmar-se, que um pomar contendo plantas cítricas, formado com mudas oriundas de uma única planta matriz, é uma população de plantas geneticamente idênticas, denominada Clone. 
Formação dos Gametas: A grande maioria dos organismos se reproduzem de forma sexuada, que consiste de dois acontecimentos principais, a gametogênese e a fertilização. 
GAMETOGÊNESE: É a denominação genética para o processo de formação de gametas, tanto em animais quanto em vegetais. 
 Em animais do sexo masculino, chama-se: Espermatogênese > forma os espermatozoides. 
 Em animais do sexo feminino, chama-se: Ovogênese > óvulo
 Em vegetais do sexo masculino: Microsporogênese
 Em vegetais do sexo feminino:Megasporogênese
GAMETOGÊNESE EM ANIMAIS: A espermatogênese se origina no epitélio germinal dos túbulos seminíferos dos testículos. Dentro desses túbulos, ocorrem células que sofrem repetidas divisões mitóticas até formarem o Espermatogônio. Essas células crescem e se diferenciam nos Espermatócitos primários, que possuem capacidade de sofrerem meiose. Após a primeira divisão meiótica, são produzidos os Espermatócitos secundários que sofrem a segunda meiose originando os Espermatídeos Estes passam por um processo de maturação, formam a cauda e dão origem aos espermatozoides 
 Imagem retirada do livro Genética na Agropecuária
 Ovogênese: Ocorre no epitélio germinal do ovário. Por crescimento e armazenamento de citoplasma, o ovogônio origina o Ovócito Primário que sofre uma divisão meiótica, produzindo duas células de tamanho diferentes, o Ovócito Secundário e o Corpúsculo polar Primário. Em algumas situações, o corpúsculo polar primário pode sofrer a segunda divisão meiótica, produzindo dois corpúsculos polares secundários. A segunda divisão meiótica do ovócito secundário produz um corpúsculo polar secundário e uma ovótide, a qual passa por crescimento, diferenciação e maturação para originar o óvulo. Todos os três corpúsculos se degeneram e não tomam parte da fertilização. 
Fertilização: É um fenômeno que consiste na penetração do óvulo por um gameta masculino, originando um zigoto. Para isso, é necessário que ocorra a fusão dos núcleos dos dois gametas. 
 Fertilização em animais: É necessário que o espermatozoide atravesse duas camadas que recobrem o óvulo. Para isso, o espermatozoide deve liberar enzimas líticas que digerem certos componentes dessas camadas, facilitando sua penetração. O espermatozoide penetra o óvulo, este torna-se impenetrável a outros espermatozoides. Ocorre então a fusão dos dois núcleos haploides, gerando um único núcleo diploide.
MEIOSE: É essencial para a formação dos gametas que são os agentes que passam alelos dos pais para os filhos por intermédio da reprodução sexuada. 
 
 Meiose I (Primeira Divisão Meiótica)
Prófase I – É a etapa mais marcante da meiose. Nela ocorre o pareamento dos cromossomos homólogos e pode acontecer um fenômeno conhecido como crossing-over (também chamado de permuta).
Como a prófase I é longa, há uma sequência de eventos que, para efeito de estudo, pode ser dividida nas seguintes etapas:
Inicia-se a espiralação cromossômica. É a fase de leptóteno (leptós = fino), em que os filamentos cromossômicos são finos, pouco visíveis e já constituídos cada um por duas cromátides.
Começa a atração e o pareamento dos cromossomos homólogos; é um pareamento ponto por ponto conhecido como sinapse (o prefixo sin provém do grego e significa união). Essa é a fase de zigóteno (zygós = par).
A espiralação progrediu: agora, são bem visíveis as duas cromátides de cada homólogo pareado; como existem, então, quatro cromátides, o conjunto forma uma tétrade ou par bivalente. Essa é a fase de paquíteno (pakhús = espesso).
Ocorrem quebras casuais nas cromátides e uma troca de pedaços entre as cromátides homólogas, fenômeno conhecido como crossing-over (ou permuta). Em seguida, os homólogos se afastam e evidenciam-se entre eles algumas regiões que estão ainda em contato. Essas regiões são conhecidas como quiasmas (qui corresponde à letra “x” em grego). Os quiasmas representam as regiões em que houve as trocas de pedaços. Essa fase da prófase I é o diplóteno (diplós = duplo).
Os pares de cromátides fastam-se um pouco mais e os quiasmas parecem “escorregar” para as extremidades; a espiralação dos cromossomos aumenta. è a última fase da prófase I, conhecida por diacinese (dia = através; kinesis = movimento).
Enquanto acontecem esses eventos, os centríolos, que vieram duplicado da interfase, migram para os pólos opostos e organizam o fuso de divisão; os nucléolos desaparecem; a carioteca se desfaz após o término da prófase I, prenunciando a ocorrência da metáfase I.
Metáfase I – os cromossomos homólogos pareados se dispõem na região mediana da célula; cada cromossomo está preso a fibras de um só pólo.
Anáfase I – o encurtamento das fibras do fuso separa os cromossomos homólogos, que são conduzidos para pólos opostos da célula, não há separação das cromátides-irmãs. Quando os cromossomos atingem os pólos, ocorre sua desespiralação, embora não obrigatória, mesmo porque a segunda etapa da meiose vem a seguir. Às vezes, nem mesmo a carioteca se reconstitui.
Telófase I – no final desta fase, ocorre a citocinese, separando as duas células-filhas haploides. Segue-se um curto intervalo a intercinese, que procede a prófase II.
 Meiose II (segunda divisão meiótica)
Prófase II – cada uma das duas células-filhas tem apenas um lote de cromossomos duplicados. Nesta fase os centríolos duplicam novamente e as células em que houve formação da carioteca, esta começa a se desintegrar.
Metáfase II - como na mitose, os cromossomos prendem-se pelo centrômero às fibras do fuso, que partem de ambos os pólos.
Anáfase II – Ocorre duplicação dos centrômeros, só agora as cromátides-irmãs separam-se (lembrando a mitose).Telófase II e citocinese – com o término da telófase II reorganizam-se os núcleos. A citocinese separa as quatro células-filhas haploides, isto é, sem cromossomos homólogos e com a metade do número de cromossomos em relação à célula que iniciou a meiose.