aula 2 Ciclo celular e Padrões de herança monogênica ligada ao sexo

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CICLO CELULAR
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
DEPARTAMENTO: CIÊNCIAS ANIMAIS
DISCIPLINA: GENÉTICA PARA BIOTECNOLOGIA
PROFESSOR: MARCOS SOUSA
Visão geral
 Eucariontes e procariontes;
 Função de replicação e reprodução celular;
 Reprodução assexuada e sexuada;
 Ciclo celular nos eucariontes mais complexo e regulado.
 Ciclo celular em procariontes;
 Cada célula-filha recebe uma cópia do genoma; cópias de
plasmídeos e de outros componentes celulares;
 Produção de clones na reprodução assexuada.
Ciclo celular em eucariontes
 Mitose - Manutenção do número de
cromossomos;
 Ploidia -> N° de conjuntos cromossômicos por núcleo
celular;
 Euplóides;
 Haplóides;
 Diplóides;
 Poliplóides.
Em eucariontes de reprodução 
sexual:
• Haplóide = N;
• Diplóide = 2N.
Ciclo celular em eucariontes
 Fases do ciclo celular em eucariontes;
 G1 (intervalo 1);
 Após a divisão nuclear e antes da duplicação do genoma.
 S (síntese);
 Genoma nuclear replicado.
 G2 (intervalo 2);
 Célula se prepara para a divisão nuclear.
 M (mitose);
 Segregação do genoma.
Ciclo celular em eucariontes
 Intérfase;
 G0, G1, S e G2;
 Diferentes.
 Maioria das células vegetais e animais diplóides;
 Natureza do ciclo não é afetada pelo nível de ploidia;
 Nível de ploidia é afetado pelo ciclo celular.
Ciclo celular em eucariontes
 Fase G1;
 Fase de “trabalho geral” e preparação para fase S;
 Proteínas, ribossomos e tRNA.
 Centrossomo;
 Estrutura amorfa contendo mais de 30 proteínas diferentes para
a divisão celular;
 Gerar fuso mitótico.
 Cromatina;
 Eucromatina -> Matriz nuclear;
 Heterocromatina -> Periferia.
Ponto R em mamíferos
Ciclo celular em eucariontes
 Fase S;
 Cromossomos se replicam -> DNA e histonas se
duplicam;
 Cromátides-irmãs.
Ciclo celular em eucariontes
 Fase G2;
 Síntese de proteínas que participam da fase M.
 Fase G0;
 Estado no qual a passagem para a fase S é bloqueada;
 Célula pode sair permanentemente ou temporariamente
do ciclo celular;
 Células em G0;
 Neurônios.
Mitose
 Fase M;
 Mitose;
 Cariocinese;
 Citocinese.
 Mitose;
 Prófase;
 Prometáfase;
 Metáfase;
 Anáfase;
 Telófase.
Mitose aberta (animais e 
plantas) ou mitose 
fechada (leveduras)
Mitose
 Prófase;
 Cromossomos aparecem -> Visíveis a medida que
cromatina condensa;
 Cromátides-irmãs unidas por proteínas adesivas;
 Centrômeros movem-se para lados opostos e
microtúbulos começam a se formar.
Mitose
 Prometáfase;
 Fuso forma-se;
 Conjunto de microtúbulos (tubulina α e ß) crescendo dos
centrossomos.
 Mitose aberta;
 Envoltório nuclear desintegra;
 Fibras do fuso entram na região nuclear.
 Mitose fechada;
 Fibras do fuso crescem dentro do núcleo ou através do
envoltório nuclear.
 Fibras do fuso ligam-se aos cinetócoros.
Mitose
 Prometáfase;
 Fibras do fuso de
cinetócoro;
 Fibras polares do fuso;
 Não ligadas aos
cinetócoros e correm de
pólo a pólo do fuso (de
centrossomo a
centrossomo).
 Movimento causado por
oscilações no
crescimento da fibra.
Cinetócoro
Centrossomo
C
r
e
s
c
i
m
e
n
t
o
Mitose
 Metáfase;
 Placa metafásica ou equatorial;
 Cromossomos alinhados a meio caminho entre os pólos do
fuso pela tensão igual dos microtúbulos de cinetócoros.
 Fotografia dos cromossomos nesse estágio;
 Cromátides-irmãs ainda unidas.
Mitose
 Anáfase;
 Inicia com a separação do centrômeros pela contração
das fibras do fuso;
 Anáfase A;
 Cromátides deslocadas pela ação da separina (protease) ->
Conectadas apenas pelo centrômero;
 Fibras do cinetócoro se encurtam.
 Anáfase B;
 Fibras polares se alongam;
 Fibras dos pólos se separam.
Mitose
 Anáfase;
Mitose
 Telófase;
 Cromossomos chegam aos pólos;
 Microtúbulos de cinetócoros desaparecem;
 Microtúbulos polares atingem seu tamanho máximo.
Mitose
 Cariocinese;
 Produção de dois núcleos-filhos;
 Divisão do núcleo na mitose fechada;
 Reconstituição dos núcleos na mitose aberta.
 Citocinese;
 Divisão da célula;
 Animais;
 Anel contrátil de actina.
 Plantas;
 Crescimento de placa celular (parede celular e membrana).
Mitose
 Citocinese;
Ciclo celular em eucariontes
 Endomitose;
 Ciclo celular sem divisão nuclear nem celular;
 Uma rodada duplica o número de cromossomos.
 Exemplo;
 Células hepáticas humanas -> Tetraplóides;
 Núcleo do neurônio gigante abdominal em Aplysia -> 75000
cópias de seus cromossomos.
Ciclo celular em eucariontes
 Regulação do ciclo celular;
 Crescimento, desenvolvimento, manutenção do número
apropriado de células e proteção contra danos genéticos;
 Ponto R da fase G1;
 A célula fica em G1 até ser liberada do ponto R;
 R é o ponto sem volta.
 Ponto de verificação em G2;
 Ponto de verificação do fuso na metáfase da mitose;
 Cada cinetócoro deve ser ligado ao fuso antes da entrada na
anáfase.
Meiose
 Constituída de duas divisões nucleares
sucessivas, acompanhadas de divisões
celulares;
 Fases das divisões: prófase, prometáfase,
metáfase, anáfase e telófase;
 Meiose pode ser quiasmática ou aquiasmática.
Divisão reducional
Divisão equacional
Meiose I
 Prófase I da meiose I;
 Estágio mais longo da meiose e diferente da prófase da
mitose;
 Leptóteno, zigótono, paquíteno, diplóteno e diacinese.
 Leptóteno;
 Cromossomos visíveis como finos filamentos com
telômeros ligados à membrana nuclear;
 Metade do leptóteno;
 Um telômero de cada cromossomo se liga ao envoltório nuclear
e migra para o centrossomo.
Meiose I
 Zigóteno;
 Cromossomos homólogos se espessam e formam pares
ponto a ponto;
 Sinapses;
 Complexo sinaptonêmico.
 Complexos protéicos gigantes (± 10 elevado a 5 kDa);
 Nódulos de recombinação, dentro do complexo sinaptonêmico.
 Cromossomos em sinapse -> Bivalentes ou tétrades.
Meiose I
 Paquíteno;
 Cromossomos se espessam mais;
 Telômeros não mais ligados ao envoltório nuclear;
 Recombinação nos nódulos de recombinação.
Meiose I
 Diplóteno;
 Cromossomos continuam a se condensar;
 Quiasmas em cada bivalente;
 De um a três quiasmas em cada;
 Iniciam nos nódulos de recombinação.
 Cromossomos parecem se repelir, exceto no centro de
cada quiasma.
Meiose I
 Diacinese;
 Condensação cromossômica atinge o máximo;
 Quiasmas terminalizados;
 Centrossomos começam a se separar e o fuso começa a
se formar;
 Envoltório nuclear se desintegra e nucléolo se desfaz.
Meiose I
 Prometáfase I;
 Centrossomos movem-se para os pólos;
 Fuso organizado.
 Metáfase I;
 Homólogos pareados na placa metafásica;
 Fibras do fuso ligam-se apenas a um lado de cada
cromossomo pareado;
 Cromátides-irmãs se separam.
 Anáfase I;
 Homólogos se separam.
 Telófase I;
 Cromossomos nos pólos e se descondensam;
 Envoltório celular se reconstitui.
Meiose I
Meiose II
 Assemelha-se a mitose das células haplóides;
 Cromátides-irmãs conectadas apenas pelo
centrômero;
 Prófase II;
 Cromossomos se condensam;
 Centrossomos começam a se separar.
 Prometáfase II;
 Formam-se os fusos;
 Cromossomos movem-se para a placa metafásica.
Meiose II
 Metáfase II;
 Cromossomos na placa metafásica;
 Fibras do cinetócoro ligam-se em ambos os lados de
cada cromossomo.
 Anáfase II;
 Cromátides-irmãs se separam.
 Telófase II;
 Cromossomos nos pólos começam a se descondensar;
 Envoltório nuclear se reconstitui.
 Citocinese.
Meiose II
Consequências da Meiose
 Segregação, distribuição e recombinação de
cromossomos;
 Cada núcleo diplóide de um organismo diplóide tem dois
homólogos (cópias não idênticas advindas do pai e da
mãe);
 Cromossomos homólogos se recombinam no paquíteno.
Resultado: uma célula haplóide após a meiose 
contém uma coleção aleatória de cópias 
maternas e paternas dos cromossomos.
Consequências da Meiose
 Recombinação e Quiasmas;
 Recombinação e as trocas físicas entre os cromossomos
(crossing-over) dependemdos quiasmas na meiose;
 Quiasmas não se formam na heterocromatina;
 Regiões organizadoras do nucléolo inibem quiasmas;
 Quiasmas perto dos centrômeros, telômeros e ao longo
do cromossomo;
 Frequência de recombinação;
 Tamanho do cromossomo;
 Frequência de quiasmas.
Células que sofrem meiose
 Organismos unicelulares;
 Meiose desenvolvimentalmente restrita.
 Organismos multicelulares;
 Células reprodutivas especiais;
 Animais -> Células da linhagem germinativa;
 Situadas apenas nas gônadas;
 Linhagem germinativa sofre um pequeno número de ciclos de
divisão celular antes da meiose;
 Diferenciação
Variações da Meiose
 Meiose aquiasmática;
 Cromossomos homólogos permanecem em sinapse
durante a prófase I, mas sem recombinação;
 Organismos;
 Flagelados;
 Ciliados;
 Vermes helmintos e anelídeos;
 Aracnídeos;
 Crustáceos;
 Insetos;
 Angiospermas.
Variações da Meiose
 Meiose invertida;
 Cromátides se separam na meiose I;
 Homólogos segregam na meiose II;
 Mecanismo desconhecido.
Padrões de herança monogênica 
ligada ao sexo
Cromossomos sexuais
 Dimorfismo sexual
 Cromossomos sexuais
 Ex: Humanos – 46 cromossomos
 Mulheres = 44 A + XX
 Homens = 44 A + XY
 Geneticista Thomas Hunt Morgan
 Mosca-das-frutas (Drosophila melanogaster)
 Três pares autossomos
 Um par sexual (X e Y)
 Mecanismo de determinação do sexo
 Dois X – fêmea
 Um X - macho
Cromossomos sexuais
 Plantas vasculares
 Espécies dióicas
 Plantas femininas – ovários
 Plantas masculinas – anteras
 Algumas plantas dióicas têm um par de cromossomos 
não-idênticos associados do sexo da planta
 Sistema XY
 Melandrium album
 22 autossomos
 2 cromossomos sexuais
Padrões de herança ligada ao sexo
 Cromossomos X e Y
 Regiões homólogos e diferenciais
 Regiões diferenciais
 Contém a maioria dos genes e não tem contrapartes no
outro cromossomo;
 Homens – genes na regiões diferenciais: hemizigotos;
 Genes na região diferencial do X
 Não tomam parte da função sexual
Os cromossomos humanos contêm 
regiões diferenciais e duas regiões de 
pareamento
Padrões de herança ligada ao sexo
 Genes na região diferencial do Y
 Algumas dúzias
 Alguns desses tem contrapartes no X, mas a maioria não
 Gene SRY
 Genes nas regiões diferenciais – padrões de
herança – ligação ao sexo;
 Ligação ao X;
 Ligação ao Y;
 Proporção fenotípica são diferentes em cada sexo;
Herança ligada ao X
 Cor de olho em Drosophila
 Tipo selvagem – vermelha (w+)
 Linhagem pura – brancos (w)
Herança ligada ao X
 Genes nos cromossomos sexuais não estão
necessariamente relacionados à função sexual;
A herança ligada ao sexo mostra regularmente 
proporções fenotípicas diferentes nos dois sexos 
da prole, bem como proporções diferentes em 
cruzamentos recíprocos
Análise de heredogramas
Quatro padrões de herança monogênica são 
relevantes nos heredogramas
Distúrbios autossômicos recessivos
 Fenilcetonúria
 Alelo p
 Alelo P
Distúrbios autossômicos recessivos
 Endogamia
Distúrbios autossômicos recessivos
 Fibrose cística
 Albinismo humano
Em heredogramas, um distúrbio autossômico 
recessivo é revelado pelo surgimento do distúrbio 
na prole masculina e feminina de genitores não-
afetados
Distúrbios autossômicos dominantes
 Pseudo-acondroplasia
Distúrbios autossômicos dominantes
 Doença de Huntington
 Woody Guthrie
 Polidactilia
 Piebaldismo
O distúrbio autossômico dominante mostra 
homens e mulheres afetados em cada geração; 
também mostram homens e mulheres afetados 
transmitindo a condição a proporções iguais de 
seus filhos e filhas
Distúrbios recessivos ligados ao X
 1. Muito mais homens que mulheres apresentam
fenótipo raro em estudo;
 2. Ninguém na prole de um homem afetado
apresenta fenótipo, mas todas as suas filhas são
“portadoras”;
 3. Nenhum dos filhos de um homem afetado
apresenta fenótipo em estudo, nem transmite a
condição para seus descendentes;
Distúrbios recessivos ligados ao X
Distúrbios recessivos ligados ao X
 Daltonismo
 Visão em cores – três diferentes tipos de células-cone na 
retina
 Vermelha, verde e azul
 Cores vermelha e verde – cromossomo X
Distúrbios recessivos ligados ao X
 Hemofilia
 Falta de coagulação sanguínea
 Fator VIII
 Distrofia muscular de Duchenne
 Definhamento e atrofia dos músculos
Distúrbios recessivos ligados ao X
 Síndrome da feminização testicular
 1 em 65.000 nascimentos masculinos;
 São cromossomicamente homens (44A + XY), mas 
desenvolvem-se como mulheres;
 Tem genitália externa masculina, uma vagina em fundo 
de saco e ausência de útero;
 Estéreis;
 Mutação no gene de receptor de andrógenos;
Distúrbios recessivos ligados ao X
Distúrbios dominantes ligado ao X
 1. Os homens afetados passam a condição para 
todas as suas filhas, mas nenhum de seus 
filhos;
 2. As mulheres heterozigotas afetadas casadas
com homens não-afetados passam a condição
para metade de seus filhos e filhas
 Hipofosfatemia
 Raquitismo resistente à vitamina D;
 Hipertricose
 Excesso de pêlos no corpo e face
Distúrbios dominantes ligado ao X
Herança ligada ao Y
 Apenas os homens herdam;
 Masculinização – gene SRY (fator determinante 
testicular)
 Esterilidade masculina
 Deleções de regiões do cromossomo Y
 Não herdáveis – deleções novas
 Pêlos nas orelhas