Aula 2 Organização do material genético

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Estrutura e organização do material genético
Luciano Pinheiro da Silva
Zootecnista, D.Sc.
Professor de Genética e Melhoramento Animal
Composição das células
Muitas moléculas
Água
Carboidratos
Proteínas
Ácidos nucléicos
Procariotos versus Eucariotos
Célula Procariota
Célula Eucariota
Núcleo
Ausente
Presente
Diâmetro da célula
De 1 a 10μm
10 a 100μm
Genoma
GeralmenteDNA circular
Múltiplas moléculasde DNA linear
DNA
Não complexado com histonas nas eubactérias
Complexado com histonas
Quantidade de DNA
Relativamentepequena
Relativamente grande
Organelas envoltas por membrana
Ausentes
Presente
Composição química dos cromossomos
Em células em interfase não se observam, à microscopia de luz, os cromossomos individualizados. Percebe-se no núcleo apenas o conjunto de cromossomos denominado cromatina.
Cromatina
A cromatina é composta de:
DNA (ácido desoxirribonucleico): É o material genético de todos eucariontes e procariontes. Os genes são segmentos de DNA. O número de moléculas de DNA deve ser igual ao número de cromossomos
Cinco diferentes tipos de proteínas básicas, as histonas. Denominadas: H1,H2A, H2B, H3 e H4. São fundamentais para a compactação do DNA, tendo papel estrutural na cromatina. Influenciam também na expressão gênica
Um grande número de proteínas ácidas. Podem ter funções enzimática, estrutural, transcrição-replicação, regulação da expressão gênica e condensação-descondensação
RNA (ácido ribonucleico), produto da transcrição de genes.
A forma mais condensada de cromatina na interfase é chamada heterocromatina
Heterocromatina normalmente compõe até 10% de um cromossomo interfásico
Está presente no centro do cromossomo e nas suas extremidades (centrômeros e telômeros)
O restante é denominado eucromatina
Apesar de se relacionar a eucromatina a um estágio mais descondensado ambas eu e heterocromatina tem estruturas condensadas e descondensadas
Tipos de cromatina
Tipos de cromatina
Eucromatina
Heterocromatina
Segmentos cromossômicosdescondensados ou condensados
Segmentos cromossômicos permanentemente condensados
Coloraçãomenos intenso com corantes básicos
Coloração acentuada com corantes básicos
Atividade gênica(transcrição)
Ausênciatotal ou quase total de atividade gênica
Replicação normal
Replicaçãotardia
Organização da cromatina
A cromatina tem uma estrutura altamente complexa, com altos níveis de organização
O nível mais simples é a molécula de DNA pura
Observada ao microscópio eletrônico a cromatina se assemelha a um colar de contas
Nucleossomo
Um segmento de DNA com 146 pares de base, que envolve por uma volta e mais três quartos um octâmero de histonas
Um octâmero de histonas que contém duas moléculas de cada uma das seguintes histonas: H2A, H2B, H3 e H4
Um seguimento de DNA de 8 a 114 pb
DNA linker (ou ligador)
A histona H1 age como uma presilha
Cromatina em maior ordem
Maior condensação
Não há mais o espaço do ligador
Chamada de fibra de 30 nanômetros 
Em seguida são formadas alças com cerca de 300 nm de tamanho
São compactadas e dobradas formando uma fibra de 250 nm de largura
Finalmente se forma uma cromátide individual, que tem 700nm
Cromatina em maior ordem
Vídeo: compactação do DNA
Cromossomos
Cada cromossomo é constituído de uma molécula de DNA associado a proteínas
Cada espécie tem um número típico de cromossomos
O número básico de cromossomos da espécie ou o conjunto completo de cromossomos diferentes é denominado genoma
Em organismos diploides, as células somáticas apresentam 2n cromossomos, em que n veio de seu genitor feminino e os n restantes do genitor masculino. 
Pelo processo meiótico, formam-se gametas com n cromossomos.
Citogenética
Ciência que estuda os agrupamentos de cromossomos, sua estrutura e herança
Indivíduos diploides (maioria dos animais) apresenta duas estruturas em bastão, unidas por um ponto de constrição
Cada estrutura se denomina cromátide
As cromátides estão unidas pelo centrômero
No estudo dos cromossomos organizam-se os cromossomos aos pares
Cada um oriundo de um parental
Todos os cromossomos são ordenados por tamanho formando um cariótipo
http://users.unimi.it/citozoo
Cada espécie, e dentro de cada espécie, cada sexo tem um cariótipo característico
As diferenças podem estar em forma, tamanho e número de cromossomos
Os cromossomos se dividem em duas classes:
Cromossomos somáticos (autossomos) 
Cromossomos sexuais
Autossomos tem os pares de igual forma e tamanho
Cromossomos sexuais são de forma e tamanho diferente
Em mamíferos machos são XY e fêmeas são XX
Em aves machos são ZZ e fêmeas são ZW
O número total de cromossomos em um organismo diploide é chamado 2n, sendo n o número de pares
Nos bovinos, por exemplo, 2n=60, então n=30
Cariótipos de algumas espécies domésticas
Espécie
Númerodiploide (2n=)
Gato,Feliscatus
38
Cão,Canisfamiliaris
78
Porco,Susscrofa
38
Cabra,Caprahircus
60
Ovelha,Ovis aries
54
Bovino,Bostaurus
60
Cavalo,Equuscaballus
64
Burro,Equusasinus
62
Coelho,Oryctolaguscuniculus
44
Galinha,Gallusgallus
78
Nicholas, 2011
Estrutura dos cromossomos
Um cromossomo funcional tem três estruturas funcionais:
Um Centrômero
Um par de telômeros
E origens de replicação
Centrômero
Centrômero é o ponto de ligação aos microtúbulos do fuso, que são os responsáveis por mover os cromossomos durante a divisão celular
O centrômero é uma região estreitada do cromossomo
Apresenta um complexo proteico chamado cinetócoro
Se um cromossomo não possui centrômero ele não pode ser levado para os núcleos recém-formados, tendo graves consequências para a célula
Classificação dos cromossomos
Depende da localização do centrômero
Na extremidade: telocêntrico
Quase em uma extremidade: Acrocêntrico
Mais perto de uma extremidade que de outra: Submetacêntrico
No meio: Metacêntrico
O braço curto se denomina p (de petite) e o braço longo q
Telômeros
São pontas de um cromossomo linear
Servem para estabilizar as pontas dos cromossomos
São formados por sequência repetitiva de DNA
Quando ocorre a quebra de um cromossomo produz-se novas pontas, e o cromossomo é degradado nas pontas recém-partidas
Telômeros estão relacionados ao envelhecimento e morte celular
Origens de replicação
Sítios onde começa a síntese de DNA
Observáveis em microscopia
Para o início da divisão celular cada cromossomo se replica, fazendo uma cópia de si mesmo
Cada uma dessas cópias chama-se cromátide-irmã
Cada uma consiste de uma única molécula de DNA
Dúvidas?