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Teoria Cromossômica da Hereditariedade

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Prof. Ariane B. Frare 
Cromossomos 
• 1900 → Redescoberta dos trabalhos de Mendel 
 
• Boveri e Sutton (1902) → postularam a Teoria Cromossômica da Hereditariedade 
(independentemente) 
– Cromossomos – estruturas que contém os fatores de mendel 
– Fizeram a conexão entre os mecanismos de divisão celular e a transmissão da 
informação genética 
– Permite explicar, através de processos celulares, as conclusões de Mendel 
 
 
Mendel 
-Genes estão aos pares (Aa) 
- Os alelos de um gene segregam 
independentemente 
Sutton-Boveri 
- Pares de cromossomos 
- Segregação independente de 
cada membro de um par de 
homólogos 
Teoria Cromossômica 
• 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 de hereditariedade.” 
 
Teoria Cromossômica da Hereditariedade: entidades invisíveis e 
hipotéticas chamadas genes são partes das estrututas vísiveis 
chamadas cromossomos. 
Teoria Cromossômica 
• Alfred Blakeslee (1922) – Estudos com Estramônio, que possue 12 pares de 
cromossomos 
– Obteve 12 linhagens fenotipicamente diferentes: cada uma com 12 pares de 
cromossomos mais um representante extra de um par. 
Se os cromossomos fossem todos iguais esta diferença não seria 
observada 
Teoria Cromossômica 
• L. Doncaster e G. H. Raynor (1906) – cor das asas da mariposa magpie 
 
Evidência de ligação ao sexo 
Relação com o sexo das mariposas: prole feminina é similar ao pai e 
a prole masculina é similar a mãe – Herança Cruzada 
Teoria Cromossômica 
• Nettie Stevens (1905) → observou machos e fêmeas de bezouro 
Tenebrio  descoberta de cromossomos heteromórficos 
• O mesmo foi observado na Drosophila melanogaster 
Teoria Cromossômica 
Thomas Hunt Morgan (1909) 
• Herança da cor de olhos na mosca da fruta (Drosophila 
melanogaster) 
– Olhos vermelhos → caráter dominante 
– Olhos brancos → caráter recessivo 
Teoria Cromossômica 
Interpretação de Morgan 
• Organismos: o cromossomo que não possui o seu homólogo segrega 
sozinho (crom. X). Ou há um par de homólogos heteromórficos 
(cromossomos X e Y) 
• Morgan observou que o par heteromórfico tinha relação com o sexo da 
mosca : cromossomo X e Y determinam o sexo da mosca 
 
 
 
 
 
Gametas: 
Meiose nas fêmeas: X 
Meiose nos machos: X e Y 
Teoria Cromossômica 
• Gene para cor do olho estava no cromossomo sexual X 
Teoria Cromossômica 
• O resultado é consistente com o comportamento meiótico 
dos cromossomos X e Y 
 
• Fortalecia a Teoria Cromossômica, mas não era prova 
definitiva 
 
• Mesma linha de pensamento para as mariposas – só que o 
cromossomo heteromórfico estava presente nas fêmeas. 
Teoria Cromossômica 
• Calvin Bridges 
“Se os genes estão situados nos cromossomos, alguns resultados genéticos incomuns 
e inesperados deve ser explicado pela ocorrência de arranjos cromossômicos 
anormais” 
 
 
Teste crítico para a Teoria Cromossômica 
Fenótipos 
excepcionais 
Cruzamentos de grande escala: 1 em cada 2000 indivíduos de F1 era uma 
fêmea de olhos brancos ou um macho de olhos vermelhos estéreis (prole 
primária excepcional) 
Teoria Cromossômica 
Teste crítico para a Teoria Cromossômica 
• Como explicar os fenótipos 
excepcionais? 
– Não Disjunção meiótica 
Teoria Cromossômica 
• Examinou microscopicamente os cromossomos da prole primária excepcional: 
XXY e XO 
• Previu os pareamentos que resultariam do cruzamento 
Cruzamento: XwXwY x Xw+Y 
Prole Secundária Excepcional: XwXwXw+ / XwXwY / Xw+Y / YY / XwXw+ / XwY / XwYXw+ / 
XwYY 
• Examinou microscopicamente e confirmou previsões 
• Previu com exatidão a natureza de processos genéticos incomuns (interferências 
genéticas → comprovações citológicas)  Não disjunção 
 
Testar a Hipótese 
Confirmou a localização dos genes nos cromossomos 
Teoria Cromossômica 
Morfologia 
 
• Classificação de Denver (1960) 
 
• Posição do Centrômero 
 
• Tamanho dos Cromossomos 
 
Como os cromossomos variam: 
• Número 
• Tamanho 
• Padrão de heterocromatina e eucromatina 
• Posição dos centrômeros: 
– Metacêntrico 
– Submetacêntrico 
– Acrocêntrico 
– Telocêntrico 
• Organizadores nucleolares (contém várias cópias dos genes que codificam 
para os rRNAs) 
Permitem a distinção entre os vários cromossomos de 
uma célula 
 
Tamanho dos Cromossomos 
Grandes Médios Pequenos 
• Há uma longa, única e densamente condensada molécula de DNA por 
cromossomo 
Estrutura e Organização dos Cromossomo 
Gene: região funcional ao 
longo da molécula de 
DNA – é a região trascrita 
para produzir RNA 
Empacotamento do DNA no núcleo das células 
 
O material que constitui os cromossomos é denominado cromatina 
e é constituído de DNA e proteínas 
Empacotamento do DNA no núcleo 
das células 
• Histonas: proteínas relativamente pequenas com altas 
proporções de aminoácidos carregados positivamente – 
Lisina e arginina. Essa carga ajuda as histonas a se ligarem 
ao DNA (carregado negativamente), tipos: 
– H1, H2a, H2b, H3 e H4 
 
• Níveis de helicoidização – encurta o DNA em mais de 
100.000 vezes 
 
Empacotamento do DNA no núcleo 
das células 
• 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, o arcabouço se dispõe em 
uma grande super-hélice 
 
Formação do Nucleossomo – 
fibra de 11nm 
Nucleossomo estabilizado 
pela histona H1 
Solenóide – fibra 
cromatínica de 30nm 
Formação das alças 
de DNA 
Nível 01 
Nível 02 
Nível 03 
Nível 04 
 
Ciclo Celular, Mitose e 
Meiose 
CICLO CELULAR 
• Eventos que preparam e realizam a divisão celular 
 
• Mecanismos responsáveis pelo crescimento e 
desenvolvimento 
 
• Células somáticas  célula duplica seu material genético 
e o distribui igualmente para duas células-filhas 
 
• Processo contínuo dividido em 2 fases principais: 
– INTÉRFASE 
– MITOSE/MEIOSE 
 
CICLO CELULAR 
• Célula encaminhada à progressão no ciclo por 
mecanismos de regulação relacionados a 
• crescimento 
• multiplicação 
• diferenciação celular 
• condição de latência 
 
• Falhas nos mecanismos  célula pode ser 
• encaminhada para apoptose (morte celular programada) 
• desenvolvimento tumoral 
CICLO CELULAR 
Fases do Ciclo: 
G1: 12 horas 
S: 7 a 8 horas 
G2: 3 a 4 horas 
M: 1 a 2 horas 
Total: 24 horas 
G2 
G1 
M 
S 
Checkpoint 
• Mecanismo que monitora o ciclo celular; 
• Controle de qualidade: correta execução dos 
eventos; 
• Impede início de eventos subseqüentes até 
que o anterior seja executado com sucesso; 
• Reparo ou apoptose. 
• Se erros: cânceres, anomalias cariotípicas. 
 
Controladores Positivos do Ciclo 
CDKs (cinases dependentes de ciclina) 
Presentes durante todo o ciclo; 
Ativadas quando ligadas a ciclinas; 
Fosforila e ativa proteínas específicas. 
Ciclinas 
Quantidade varia durante as fases do ciclo; 
Sintetizadas conforme necessidade; 
Ligam-se às CDKs. 
 
Controladores Negativos do 
Ciclo 
 CKIs (inibidores de CDKs) 
p15, p16, p18, p19: específicas 
p21, p27, p57: inespecíficas 
Complexo ubiquitina 
 Degrada ciclinas e outras proteínas 
Fosfatases 
 DesfosforilaCDKs e ciclina/CDKs. 
 
 
Fases do ciclo celular: 
• Intervalo G1 ou pós-mitótico: intensa atividade de biossíntese e 
formação de organelas celulares – crescimento celular. Avaliação 
se prossegue ou não para o ciclo celular. Caso positivo – passa a 
etapa seguinte. Caso negativo, entra em estado G0, o qual a 
duração depende do tipo celular. 
 
• Período S ou Período de Síntese: ocorre a auto-replicação semi-
conservativa do DNA – cada cromossomos passa a ter 2 
cromátides ligadas pelo centrômero. 
 
• Intervalo G2 ou pré-mitótico: Compreende do final da síntese até o 
inicio da mitose, produzindo biomoléculas essenciais para a divisão 
celular. Ocorre a duplicação dos centríolos. 
 
• Mitose/Meiose: Período no qual ocorre a divisão celular. 
 
CICLO CELULAR 
Intérfase 
• Intensa síntese de RNA e proteínas 
 
• aumento do citoplasma da célula-filha recém formada 
 
• Se refaz o citoplasma, dividido durante a mitose 
 
• Cromatina não compactada e não distinguível como cromossomos 
individualizados ao MO 
 
• Pode durar horas ou até meses 
 
• Ponto de verificação –START: recebe tanto sinais externos quanto 
internos, para determinar quando é apropriado passar para a fase 
S 
– É regulado por ciclinas tipo D em conjunto com CDK4 
G1 
 
G1 
• Estímulo para multiplicação. 
• Síntese ciclina D; complexos com CDK4 e CDK6. 
• Síntese ciclina E; complexos com CDK2. 
• Complexos fosforilam pRb, que se desliga de E2F. 
• pRb ativa (fosforilada) permite progressão do 
ciclo. 
• Se gene pRb mutado: perde controle do ciclo – 
associação com tumores. 
 
 
• CKIs p53, p21 e p27: controle – sobre pRb 
 
 
 
 
 
 Bloqueiam atividade de cinase 
 do complexo ciclina/CDK 
 
p53 – supressor tumoral 
 − freqüente alvo de mutações 
 
CICLO CELULAR 
Intérfase 
• Duplicação do DNA 
 
• aumenta a quantidade de DNA polimerase e RNA; 
 
• Mecanismos responsáveis pela progressão da célula ao 
longo da fase S e para G2  não estão muito claros 
 
• Complexo ciclinaA/Cdk2 importante função antes da 
síntese de DNA, fosforilando proteínas envolvidas na 
origem de replicação do DNA 
 
• Fator Promotor da Mitose (MPF ou ciclinaB/cdc2), protege 
a célula, até que entre na mitose 
 
Fase S 
CICLO CELULAR 
Intérfase 
• Tempo para o crescimento celular e para assegurar 
completa replicação do DNA antes da mitose 
 
• Pequena síntese de RNA e proteínas essenciais para o 
início da mitose 
 
• Inicia-se a condensação da cromatina para que a célula 
possa progredir para a mitose 
 
• Há checkpoints exercidos pelo MPF (fator promotor de 
mitose), que está inativo durante quase toda a fase G2, 
mas quando ativado encaminha a célula à mitose 
 
 G2 
 
CICLO CELULAR 
Intérfase 
• Fase mais demorada (90% a 95% do tempo total 
gasto durante o ciclo) 
 
• Atividade biossintetica intensa 
 
• Subdividida em: G1, S e G2 
 
• O Ciclo pode durar algumas horas (células com 
divisão rápida, ex: derme e mucosa intestinal) até 
meses em outros tipos de células 
CICLO CELULAR 
• Sinais químicos que controlam o ciclo provêm de fora 
e de dentro da célula 
 
• Sinais externos: 
> Hormônios 
 fatores de crescimento 
 
• Sinais internos são proteínas de 2 tipos: 
> ciclinas 
> cinases/quinase dependentes de ciclina (CDKs) 
 
 
CICLO CELULAR 
Intérfase 
 
• Alguns tipos de células (neurônios e hemácias) não 
se dividem e permanecem paradas durante G1 em 
uma fase conhecida como G0 
 
• Outras entram em G0 e após um dano ao órgão 
voltam a G1 e continuam o ciclo celular (ex: células 
hepáticas) 
 
Controle do Ciclo Celular 
• Regulado para parar em pontos específicos onde são 
feitos os reparos 
 
• São reconhecidos estes checkpoints: 
– Em G1 antes da célula entrar na fase S 
– Em G2 antes da célula entrar em mitose 
– E checkpoint do fuso mitótico 
Controle do Ciclo 
Celular 
 
• Monitora a ligação dos cromossomos aos 
microtúbulos do fuso mitótico 
 
• Garante a segregação idêntica do material genético 
entre as células-filhas 
 
• Preservar a integridade do genoma em nível 
cromossômico 
 
Checkpoint do fuso mitótico 
CONTEÚDO DE DNA 
• Célula diplóide inicia a mitose  46 cromossomos e 
conteúdo de DNA de 4C (cada cromossomo é 
formado por duas moléculas de DNA unidas pelo 
centrômero) 
 
• Final da mitose  células-filhas apresentam também 
46 cromossomos, porém um conteúdo de DNA de 
2C 
Mitose 
• Manutenção do número de cromossomos 
• Reprodução assexual 
• Divisão das células somáticas 
 
1) Prófase – condensação cromossômica 
2) Metáfase – localização na região 
equatorial da célula 
3) Anáfase – separação das cromatídes irmãs 
4) Telófase – descondensação cromossômica 
Intérfase 
Prófase 
Metáfase 
Anáfase 
Telófase 
 
MEIOSE 
 
• Células germinativas  inicia com uma célula 
diplóide e termina em 4 células haplóides 
geneticamente diferentes entre si 
 
• Na meiose há a preservação do número 
cromossômico diplóide nas células humanas 
(gametas formados número haplóide) 
 
• Tem uma única duplicação do genoma, seguida de 2 
ciclos de divisão: a meiose I e a meiose II 
MEIOSE II 
• Semelhante à mitose comum, diferença = 
número de cromossomos da célula que entra 
em meiose II é haplóide 
 
• O resultado final são 4 células haplóides, 
cada uma contendo 23 cromossomos com 1 
cromátide cada (divisão equacional) 
Meiose I 
1) Prófase I: Condensação cromossômica 
2) Metáfase I: Tétrades na região equatorial da célula 
3) Anáfase I: Separação dos homólogos 
4) Telófase I: Divisão das células 
 
Meiose II 
5) Profase II 
6) Metáfase II: Alinhamento dos cromossomos na região 
equatorial 
7) Anáfase II: Separação das cromátides irmãs 
8) Telófase II: Divisao Celular 
Meiose – Reprodução Sexual 
Replicação DNA 
Meiose I 
Meiose II 
• Complexo composto por diversas proteínas e DNA – formação de um eixo central e 
duas barras laterais as quais se associam os cromossomos homólogos. 
• Coloca os cromossomos em contato com seu par correspondente 
• Ocorre no Zigóteno – etapa da Prófase I 
Sinapse Cromossômica - Complexo Sinaptonêmico 
• Sinapse cromossômica: é o emparelhamento de pares de cromossomos 
homólogos possibilitada pela formação do complexo sinaptonêmico, 
uma elaborada estrutura constituída por diversas proteínas que formam 
um longo eixo central e duas barras laterais às quais se associam 
cromossomos homólogos. É altamente específico; colocando em 
contato cada ponto de um cromossomo com o seu correspondente. Essa 
ligação forma um par de cromossomos chamado "bivalente". 
 
 
Crossing Over 
• Ocorre no Paquíteno – etapa da 
Prósfase I CORREÇÃO!!! 
• Ligação entre cromátides não-
irmãs – estrutura em forma de 
cruz denominada quiasmas 
Crossing Over 
 
• Prófase I: Leptóteno, Zigóteno, Paquíteno, Diplóteno, 
Diacinese 
 
• Em média 2 a 3 eventos de crossing-over ocorrem em cada 
par de cromossomos humanos durante a divisão meiótica I 
 
• Conexão entre cromátides não-irmãs: em pontos 
específicos, os quiasmas 
 
Mitose X Meiose 
 
RESULTADOS DA MEIOSE 
• Proporciona fontes de variabilidade genética: 
 - Segregação ao acaso dos cromossomos 
 - Crossing-over – cada cromátide contém segmentos 
provenientes dos 2 membros do par de 
cromossomos parentaisRESULTADOS DA MEIOSE 
• Acredita-se que o crossing-over evoluiu como um 
mecanismo para aumentar a variação genética 
 
• Início Meiose: 1 cromossomo = 2 moléculas de DNA 
idênticas, de dupla hélice (2 cromátides-irmãs), 
unidas pelo centrômero:  46 cromossomos  4C 
– 2n 
 
• Final Meiose I: 1 cromossomo = 2 cromátides-irmãs: 
 23 cromossomos  2C – n 
 
• Final Meiose II: 1 cromossomo = 1 cromátide (1 
molécula de DNA):  23 cromossomos  C – n

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