Aula 6 - Estrutura Geral dos Cromossomos

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Organização do DNA e 
Estrutura dos Cromossomos 
1953 
Estrutura do DNA 
(Watson & Crick) 
1972 
1a molécula 
DNA recombinante 
(P.Berg) 
1977 
Sequenciamento 
 de DNA 
(Maxam & Gilbert) 
... 
1985 
1a discussão 
sequenciamento 
G.H. 
PCR 
(K. Mullis) 
tecnologia DNA 
recombinante 
Linha do Tempo 
1950 
Dupla Hélice DNA 
(Rosalind Franklin) 
1950 - Rosalind Franklin 
 1953 - James Watson & Francis 
Crick 
1977 - Frederick Sanger 
1996 - Ian Wilmut & Dolly 
 2001 - Cientistas de todo o mundo 
A “PARTE” pelo “TODO” … 
Estrutura dos Ácidos Nucléicos 
Célula Humana 
Cromossomo 
DNA (dupla fita) 
 
 
 
 
Genoma = cromossomo ou set cromossômico que contém todo o DNA que 
 um organismo (ou organela) possui 
 
 
Cromossomos Virais 1. única ou dupla fita de DNA ou RNA 
 2. circular ou linear 
 3. cercado por proteínas 
 
 
 
TMV T2 bacteriophage  bacteriophage 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Organização do DNA 
Cromossomos Procarióticos 
 
 1. A maioria contém um cromossomo de DNA dupla fita circular 
 2. outros consistem de um ou mais cromossomos que podem ser 
 circulares ou lineares 
 3. tipicamente arranjado em uma região condensada chamada 
 nucleóide. 
Problema: 
O genoma de E. coli (4.6 Mb), medido linearmente, pode chegar a 1.000 
vezes maior que a célula de E. coli. 
 
O genoma humano (3.4 Gb) pode chegar a 2.3 m se esticado linearmente 
Organização do DNA 
Mais sobre o tamanho do Genoma: 
C = Quantidade total de DNA em um genoma haploide (1n) 
É amplamente variável de espécie para espécie e não mostra relação 
com a complexidade estrutural ou organizacional. 
Exemplos C (pb) 
 48,502 
T4 168,900 
HIV-1 9,750 
E. Coli 4,639,221 
Lilium formosanum 36,000,000,000 
Zea mays 5,000,000,000 
Amoeba proteus 290,000,000,00
0 
Drosophila melanogaster 180,000,000 
Mus musculus 3,454,200,000 
Canis familiaris 3,355,500,000 
Equus caballus 3,311,000,000 
Homo sapiens 3,400,000,000 
Soluções: 
1. Super-helicoidização 
2. Domínio das alças 
A dupla hélice de DNA enrola-se sobre o 
seu próprio eixo, num processo controlado 
por enzimas (Topoisomerases) 
(ocorre em moléculas de DNA Circular e 
linear) 
Definição 
CROMOSSOMOS 
 
É uma unidade do genoma constituída de cromatina (DNA + 
proteínas) ao longo da qual se dispõem os genes. 
 
Visível como entidade morfológica somente durante a divisão 
celular. 
 
Cromatina complexo de DNA e proteínas cromossômicas 
 ~ duas vezes mais proteínas que DNA 
 
Dois principais tipos de proteínas: 
 
1. Histonas abundante, proteínas básicas com carga positiva 
 que se ligam ao DNA 
 5 tipos: H1, H2A, H2B, H3, H4 
 massa ~ igual ao DNA 
 evolutivamente conservadas 
 
2. Não-histonas e todas as outras proteínas associadas com o DNA 
 
 difere amplamente em tipo e estrutura 
 quantidade varia muito 
Estrutura do Cromossomo 
Empacotamento do DNA 
nos cromossomos: 
Nível 1 
Voltas de DNA ao redor das histonas para 
criar a estrutura do nucleossomo. 
Formação das alças 
de DNA. 
Nível 4 
Nível 2 
Nucleossomos conectados 
por fio de DNA como colar de 
contas (beads on a string). 
Nível 3 
Empacotamento dos nucleossomos 
numa fibra cromatínica de 30-nm. 
Cromatina 
Características da Cromatina 
• 70% proteína 
– Histonas (proteínas básicas) 
– não Histonas (proteínas ácidas) 
 
• DNA e RNA (~25% e 5% respectivamente) 
– Altamente repetitivo 
– Moderadamente repetitivo 
– Sequencias únicas 
Características da Cromatina 
• DNA altamente repetitivo (10% do genoma) 
– DNA satélite 
– contém mais proporção de pb AT ou GC 
– encontra-se, geralmente, em blocos no cromossomo 
– apresenta sequências em tandem 
 
• Moderadamente repetitivo 
– genes que codificam as histonas 
– genes que codificam os RNAr e RNAt 
 
• DNA de sequências únicas 
– contém todos os demais genes estruturais 
Núcleo: 
 
Núcleo 
Eucromatina 
Heterocromatina 
Constitutiva 
Facultatitutiva 
Barra 300nm 
Hetrocromatina 
• Características gerais 
• Ausência de atividade gênica 
• Replicação tardia 
 
– Constitutiva 
• permanece condensada durante todo o ciclo celular 
• concentra-se em blocos 
• encontra-se em ambos homólogos (= tamanho e local) 
• geralmente não apresenta genes estruturais 
• detém a maior parte do DNA satélite 
Heterocromatina 
Inativação de cromossomo paterno em pulgões 
– Heterocromatina Facultativa: 
 
• aparece em apenas um cromossomo 
do par homólogo 
• envolve todo o cromossomo ou set 
cromossômico 
• não apresenta particularidades quanto 
à composição de DNA 
 
• Ex. Inativação de 1 cromossomo X 
em mulheres na espécie humana 
(corpusculo de Baar) 
Cromossomo Eucariótico: 
 
Constrição 
Secundária 
Centrômero 
(Constrição primária) 
Braço longo 
q 
Telômeros 
Braço curto 
p 
Cromátides 
Centrômero 
Centromere satellite on Macropus rufogriseus 
metaphase chromosomes (K. Bulazel) 
Quanto ao centrômero: 
 
Classificação: 
 
Quanto ao tamanho 
Grande Médio Pequeno 
Onde: 
r = razão entre braços 
ic = índice centromérico 
l = braço longo 
c = braço curto 
Quanto a posição do 
centrômero 
Classificação dos Cromossomos 
(Centrômero) 
Telocêntrico: 
Centrômero na 
extremidade 
Acrocêntrico: 
Centrômero quase 
na extremidade 
Submetacêntrico: 
Centrômero deslocado 
do centro, braços de 
tamanhos diferentes 
Metacêntrico: 
Centrômero no 
centro, braços de 
tamanhos iguais 
Cromossomos Humanos 
 3 17 21 (D e G) 
 
Braço 
Curto (p) 
 
 
Braço 
Longo (q) 
 
 Cromossomo r ic 
Metacêntrico 1,00 – 1,49 50,0 – 40,1 
Submetacêntrico 1,50 – 2,99 40,0 – 25,1 
Acrocêntrico 3,00 - ∞ 25,0 – 0,01 
Telômero: 
 
do grego: 
Telos = final 
Meros = parte 
Manter a estabilidade 
estrutural dos cromossomos 
Ancorar o cromossomo no 
envoltório nuclear 
Iniciar o pareamento dos 
cromossomos homólogos 
Principais funções 
Algumas sequências de telômeros conhecidas: 
Grupo Organismo Repetição (5' > 3') 
Vertebrados Humano, Rato, Xenopus TTAGGG 
Fungos filamentos Neurospora crassa TTAGGG 
Micetozoários 
Physarum, Didymium 
Dictyostelium 
TTAGGG 
AG(1-8) 
Protozoários 
(Kinetoplastea) 
Trypanosoma, Crithidia TTAGGG 
Protozoários ciliados 
Tetrahymena 
Paramecium 
Oxytricha, Stylonychia, 
Euplotes 
TTGGGG 
TTGGG(T/G) 
TTTTGGGG 
Protozoários 
(Apicomplexa) 
Plasmodium TTAGGG(T/C) 
Plantas superiores Arabidopsis thaliana TTTAGGG 
Clorófitos Chlamydomonas TTTTAGGG 
Insetos Bombyx mori TTAGG 
Nemátodos Ascaris lumbricoides TTAGGC 
Leveduras 
Saccharomyces cerevisiae 
Candida glabrata 
Candida albicans 
Candida tropicalis 
Candida maltosa 
Candida guillermondii 
Candida pseudotropicalis 
Kluyveromyces lactis 
TGTGGGTGTGGTG 
ou G(2-3)(TG)(1-6)T 
GGGGTCTGGGTGCTG 
GGTGTACGGATGTCTAACTTCTT 
GGTGTA[C/A]GGATGTCACGATCATT 
GGTGTACGGATGCAGACTCGCTT 
GGTGTAC 
GGTGTACGGATTTGATTAGTTATGT 
GGTGTACGGATTTGATTAGGTATGT 
Constrição secundária 
Região Organizadora 
de nucléolos 
Sítios de rDNA 
DNA moderadamente 
repetitivo 
Marcador cromossômico 
RON 
ou 
NOR 
Cromossomos humanos: numerados em pares do 1 ao 23. 
Cromossomos autossômicos: Existem 22 pares de cromossomos 
idênticos em ambos os sexos 
Cromossomos sexuais: o par 23 é diferente conforme o sexo, XX no 
sexo feminino e XY no sexo masculino. 
Cariótipo 
Cariótipo 
O conjunto de cromossomas de uma célula que, pelo seu 
número, forma e tamanho caracteriza uma dada espécie 
A espécie humana tem 46 cromossomos emparelhados dois a dois 
Cariótipo de várias espécies… 
Espécie Nº de cromossomas Espécie Nº de cromossomas 
Drosófila 8 Humano 46 
Centeio 14 Macaco 48 
Coelho 44 Rato 44 
Cobaia 16 Carneiro 54 
Trigo 42 Cavalo 64 
Caracol 24 Galo 78 
Minhoca 32 Carpa 104 
Porco 40 Borboleta 380 
http://saber.sapo.cv/wiki/Dros%C3%B3fila
http://saber.sapo.cv/wiki/Humanohttp://saber.sapo.cv/wiki/Centeio
http://saber.sapo.cv/wiki/Macaco
http://saber.sapo.cv/wiki/Coelho
http://saber.sapo.cv/wiki/Rato
http://saber.sapo.cv/wiki/Cobaia
http://saber.sapo.cv/wiki/Carneiro
http://saber.sapo.cv/wiki/Cavalo
http://saber.sapo.cv/wiki/Caracol
http://saber.sapo.cv/wiki/Galo
http://saber.sapo.cv/wiki/Minhoca
http://saber.sapo.cv/wiki/Carpa
http://saber.sapo.cv/wiki/Porco
http://saber.sapo.cv/wiki/Borboleta
Bandamento cromossômico 
• Bandamento C 
• Bandamento G, Q e R 
• Coloração com Fluorocromos base-específicos: 
CMA3, DAPI, Quinacrina 
• Hibridação in situ fluorescente 
Pareamento cromossômico 
Localizar regiões específicas da cromatina 
Verificar alterações numéricas e estruturais 
Permite estudos evolutivos em grupos afins 
5
6 7 8
1 2 43
X y
9
Bandamento C 
Bandamento G 
A B 
C 
E D 
G F 
Quinacrina mostarda 
Bandamento R 
Fluorocromos base-específicos 
FISH 
Cariótipo 
O conjunto de cromossomas de uma célula que, pelo seu 
número, forma e tamanho caracteriza uma dada espécie 
A espécie humana tem 46 cromossomas emparelhados dois a dois 
Bandamento G 
A B 
C 
E D 
G F 
Fluxo Laminar – Luz UV 
Meio de Cultura Celular 
Antibiótico 
Fito-
hemaglutinina 
Material de Coleta 
Líquido Amniótico 
Sangue Periférico 
Vilosidade Coriônica 
Biópsia de Tecido 
Preparação 
Papa 
Leucocitária 
Estufa de Cultura 
37˚C – 72 h 
Separação de Células Brancas 
Vídeos/Mononuclear Cell Isolation from Whole Blood.mp4
2ª Etapa 
Vídeos/Making chromosome spreads for karyotyping.avi
Vídeos/Making chromosome spreads for karyotyping.avi
Cariótipo 
Hoje em dia… 
Vídeos/Making chromosome spreads for karyotyping.avi
Vídeos/SmartType Demonstration.mp4
http://mapadocrime.com.sapo.pt/mutacoes%20estruturais.html 
Mutações cromossômicas 
Numéricas 
 
Euploidias e Aneuploidias 
Euploidias 
• Quando o cariótipo (um conjunto de todos cromossomos 
da espécie) alterado para mais ou para menos. 
 
• Haploidia ou Monoploidia: É quando ocorre nos seres à 
perda de um conjunto completo dos cromossomos. Éx: 
zangões. 
• Poliploidia: Ocorre quando os seres recebem um conjunto 
completo dos cromossomos. Estes seres triplóides (3n), 
tetraplóides (4n), pentaplóide (5n), hexaplóide (6n) e 
assim por diante. Podem ser autopoliplóides e 
alopoliplóides. 
Poliploidia (autoploidia) 
Resultam na morte do feto 
Aneuploidias 
• Quando há um aumento ou diminuição no número de 
cromossomos por falhas na anáfase I ou anáfase II. 
 
 
As aneuploidias podem ser: monossomia, nulissomia 
polissomia. 
Monossomia 
 
 
A monossomia é quando há perda de um dos 
cromossomos, indicado por 2n – 1. exemplos 
 
• Síndrome de Turner: atinge indivíduos do sexo 
feminino (cariótipo 45,X0). 
• maioria dos casos se resultam em aborto. 
 
• reconhecida no início da puberdade, ausência de 
menstruação, não desenvolvimento dos órgãos sexuais, 
ausência de pelos pubianos. 
 
• estatura baixa, alterações cardíacas e ósseas, pescoço 
alado, e fisionomia senil. 
 
SÍNDROME DE TURNER 
45, X0 
http://av.rds.yahoo.com/_ylt=A0Je5X2qdhpIA2gAxjKHBqMX;_ylu=X3oDMTBwanIybjRqBHBndANhdHdfaW1nX3Jlc3VsdARzZWMDc3I-/SIG=12k8m55hd/EXP=1209780266/**http%3a//www.drscope.com/privados/pac/pediatria/p1pcl3/img/f5c.jpg
Polissomia 
 
• Síndrome de Klinefelter: indivíduos do sexo masculino, 
(47, XXY). 
• São estéreis, testículos e pênis com um tamanho inferior ao 
normal, não tendo a capacidade de produzir 
espermatozóides. 
• Escassez dos pêlos pubianos, crescimento das mamas,e 
retardamento intelectual. 
• Alta estatura 
SÍNDROME DE KLINEFELTER 
47, XXY 
• Síndrome de Down: 
• trissomia do cromossomo 21. 
• (47,XX, ou 47,XY): 
• Cabeça pequena com face achatada. 
• Olhos como os cantos externos puxados para cima. 
• Pescoço curto e largo e baixa estatura. 
• Dedos curtos . Linha reta na palma da mão 
• Coeficiente intelectual baixo 
• Boca pequena com língua normal. 
• Baixa expectativa de vida 
Polissomia 
 CARACTERÍSTICAS 
CARÍÓTIPO DA SINDROME DE DOWN 
O gráfico demonstra a relação envelhecimento e idade materna 
relacionada com casos de Síndrome de Down. 
IDADE MATERNA OCORRÊNCIA DA SÍNDROME DE DOWN 
15 A 29 ANOS 1/1500 
30 a 34 ANOS 1/800 
35 a 39 ANOS 1/270 
40 a 44 ANOS 1/100 
ACIMA DE 45 ANOS 1/50 
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Trissomia 21 completa 94,3% 
Trissomia 21/mosaicismo normal 2,4% 
Casos de translocação (D/G = G/G) 3,3% 
 
Outras 
Síndromes: 
SÍNDROME DE PATAU: retardo mental, Palato fendido, 
lábiol leporino, e surdez. Horas de vida 
 
 
47, XX (ou XY) + 13 
TRISSOMIA DO 13 
SÍNDROME DE PATAU 
SÍNDROME DE EDWARDS: retardo mental, pés tortos, 
estatura baixa, malformação das orelhas, Lábio leporino, 
problemas cardíacos e problemas de visão 
47,XX +18 ou 47, XY +18 
TRISSOMIA DO 18 
SÍNDROME DE WILLIAMS 
FACE DE GNÔMO OU FADINHA 
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SÍNDROME DE AMBRAS 
HIPERTRICOSE CONGÊNITA 
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PROGERIA 
ENVELHECIMENTO PRECOCE 
Estruturais 
 Mutações Cromossômicas 
Estruturais 
• Uma mutação é definida como qualquer alteração 
permanente na estrutura do DNA. Pode ocorrer em 
qualquer célula, tanto em células da linhagem 
germinativa como em células somáticas. 
 
• As mutações podem alterar o número de genes dos 
cromossomos, como as deleções, duplicações e 
isocromossomia. 
 
• Podem também alterar a localização dos genes nos 
cromosomos, como as inversões e translocações. 
 
Deleções 
 
É quando ocorre à perda de um pedaço do cromossomo, 
em alguns casos essa perda é de quase todo o 
cromossomo, já em outros é só de uma pequena porção. 
 
A sobrevivência do individuo vai depender da 
importância deste gene fragmentado.Se caso for um fragmento sem muita importância, não 
irá interferir em nada, porém, se o fragmento que se 
perdeu for de grande ou demuita importância, poderá 
ser letal. 
 
SÍNDROME DO MIADO DO GATO 
DELEÇÃO DO BRAÇO CURTO 
DO CROMOSSÔMO 5 
Duplicação 
Quando há um fragmento duplicado no cromossomo, 
fazendo com que ocorra a repetição dos genes. 
• A duplicação ocorre quando a troca de fragmentos entre 
os cromossomos e seu homólogo na meiose é errada. 
• Quando um cromossomo “doa” erroneamente um 
fragmento para seu homólogo, ele apresentará uma 
deficiência e sua par um “pedaço” a mais. 
• Os gametas vão ter a quantidade de material genético 
alterada para mais ou para menos. 
 
Isocrossomos 
São cromossomos que se formam a partir de um erro que 
ocorre durante a meiose ou mitose. Este erro acontece 
quando o centrômero se divide longitudinalmente e não 
transversalmente, o que leva a separação dos braços, 
causando uma deficiência em um e duplicação no outro. 
 
Translocação 
A translocação ocorre quando há uma deslocação de um 
fragmento de um cromossomo para outro cromossomo 
não-homólogo. 
 
 
Inversões 
A inversão é um rearranjo INTRACROMOSSÔMICO no qual 
um segmento interno do cromossomo foi quebrado 2 
vezes, girou 180 graus e se reuniu. 
 
Paracêntrica: Quando o centrômero está fora da inversão 
Pericêntrica: Inversões que envolvem o centrômero 
 
 
Inversões 
a 
b 
c 
 
d 
e 
f 
g 
a 
b 
d 
 
c
e 
f 
g 
a 
b 
c 
 
d 
g 
f 
e 
Normal Paracêntrica Pericêntrica