Organização Cromossômica e Ciclo Celular

Prévia do material em texto

Organização Cromossômica e Ciclo Celular
Maria Eduarda de Alencar 
Odontologia 2019.2
 O cariótipo humano é formado por 22 pares de cromossomos autossomos e 1 par de cromossomos sexuais XX (mulher) e XY (homem);
 O genoma humano tem 3 bilhões de pares de base;
 Uma célula humana contém cerca de 2m de DNA, 1m por conjunto haplóide (n) de cromossomos (23);
 Células somáticas diplóides (2n) e células gaméticas haplóides (n). 
Etapas de condensação do DNA
1° A compactação do DNA nas células inicia com a formação dos nucleossomos. Esses nucleossomos são constituídos por proteínas histonas. As histonas H2A, H2B, H3 e H4, duplicadas, formam um octâmero, onde o DNA se enrola, dando cerca de duas voltas. E então, servindo como uma espécie de presilha, a histona H1 prende esse DNA ao octâmero, dando mais estabilidade. Essa atração do DNA pelas histonas e vice-versa se dá graças a diferença de carga existente entre eles, DNA (-) e histonas (+);
 Histonas: São proteínas básicas de carga positiva. Existem cinco tipos de histonas, H1, H2A e H2B ricas em aa lisina e H3 e H4 ricas em aa arginina. Em relação a conservação evolutiva a H3 e a H4 são estáveis evolutivamente, existindo pouca diferença na composição dos aa ao comparar espécies diferentes, a H2A e H2B são conservadas, mas tem uma maior diferença na composição dos aa e a H1 é a mais diversificada.
2° Na segunda fase da compactação, os nucleossomos que antes estavam mais espaçados se juntam para formar uma fita mais compactada de 30nm chamada de solenóide;
3° Essa fita solenóide vai formar alças com uma média de 300nm de tamanho, levando formação de fibras ainda mais compactadas, os cromômeros, que são a cromatina mais condessada;
4° O conjunto de cromômeros sofre pelo menos duas espiralizações consecutivas, levando então a formação do cromossomo, que é o grau máximo de condensação.
Cromatina
 É um material encontrado no núcleo de eucariotos, composto por DNA + proteínas, e é esse material que está nos cromossomos;
 Cerca de 70% da cromatina é constituído de proteínas, sendo elas histonas e não histônicas;
 
 Essa cromatina tem uma organização dinâmica, podendo ser alterada de acordo com a fase do ciclo celular;
· Tipos de Cromatina
- Eucromatina: Tem o ciclo de condensação-descondensação paralelo ao ciclo celular. Possui a grande maioria dos genes ativos (genes estruturais), ou seja, as sequências codificantes do genoma. É constituída de DNA de sequência única. Sua presença nos cromossomos pode ser analisada através do padrão de bandeamento G.
- Heterocromatina Constitutiva: Altamente condensada durante todo o ciclo celular em todas as células. Nessa região há a “ausência” de atividade gênica – mas em algumas espécies já foram visualizadas sequências codificantes. Ocorre em blocos no cromossomo, o pericentromérico, o intersticial e o terminal. Se o cromossomo 1 tiver essa HCC na região centromérica, por exemplo, o seu homólogo também terá. É constituída principalmente por DNA satélite, um tipo altamente repetitivo;
- Heterocromatina Facultativa: Comportamento heterocromático e eucromático, aparece apenas em um dos homólogos e envolve todo o cromossomo, não apenas blocos. Ex.: Corpúsculo de Barr ou Cromatina sexual;
OBS.: Corpúsculo de Barr ou Cromatina sexual, tem uma grande importância na diferenciação do sexo citogenético do indivíduo. Representa a inativação de um dos cromossomos X nas fêmeas de mamíferos, feita por meio da heterocromatinização do X no 16° dia após a fecundação. O número de Corpúsculos de Barr é definido pelo n° de cromossomos X presentes na célula menos um, então mulheres com XX terão 1 corpúsculo de Barr, já mulheres com XXX terão 2. Segundo a hipótese de Lyon essa inativação ocorre para que haja o mecanismo de compensação de dose gênica entre machos e fêmeas, visto que o cromossomo X tem cerca de 1400 genes, enquanto que o Y tem apenas 200, se a fêmea tiver os dois cromossomos X ativos ela terá 2800 genes, 1200 a mais que o macho.
Xp – X paterno
Xm – X materno
Estrutura dos Cromossomos
 Cromátides: Em alguns momentos serão duas, em outros momentos será uma;
 Centrômero: Define a morfologia dos cromossomos, de acordo com sua posição no cromossomo;
 Cinetócoro: De natureza proteica, onde os microtúbulos das fibras do fuso se ligam durante a divisão celular; 
 Telômeros: Localizados nas regiões terminais dos cromossomos e tem como função dar estabilidade a eles.
Centrômero ou Constrição Primária
 Região parcialmente descondensada;
 Em geral os cromossomos são monocêntricos, ou seja, possuem apenas um centrômero;
 Além de definir a morfologia dos cromossomos ele vai definir os braços do cromossomo – p (braços curtos, acima do centrômero) e q (braços longos, abaixo do centrômero);
 É no centrômero que vai estar o cinetócoro.
MORFOLOGIA DOS CROMOSSOMOS 
 Submetacêntrico: O braço curto é menor que o braço longo;
 Metacêntrico: O braço curto e o braço longo têm o mesmo tamanho;
 Acrocêntrico: O braço curto é menor que o braço longo e menor que o braço do cromossomo submetacêntrico;
 Telocêntrico: Aparentemente ele não tem braço curto, mas ele é apenas muito pequeno. Não presente na espécie humana.
Telômero
 Protege os cromossomos de fusões aleatórias, dando estabilidade ao cromossomo;
 Liga os cromossomos ao envelope nuclear, para que eles não fiquem soltos no núcleo, definindo dessa forma territórios cromossômicos;
 Regula os genes subteloméricos, teoricamente na região telomérica não tem genes, mas existem genes na região subtelomérica;
 Previne o encurtamento dos cromossomos ao longo do ciclo celular;
 Sequência telomérica é conservada entre os vertebrados de uma forma geral, (TTAGGG)n – T2AG3.
Cariótipo
 Nome dado ao conjunto de cromossomos de uma dada espécie, que apresenta forma, número e tamanho característico;
 No cariótipo, os cromossomos da espécie humana estão distribuídos em grupos de A à G;
- A: 1-3, os maiores pares, 1 e 3 metacêntricos, 2 submetacêntrico;
- B: 4 e 5, todos submetacêntricos;
- C: 6-12 e X, todos submetacêntricos;
- D: 13-15, todos acrocêntricos;
- E: 16-18, 16 metacêntrico, 17 e 18 submetacêntricos;
- F: 19 e 20, todos metacêntricos;
- G: 21, 22 e Y, todos acrocêntricos.
 O cariótipo humano tem 46 cromossomos autossomos, mais os cromossomos sexuais XX (mulher) e XY (homem);
 Existem ainda cromossomos homólogos, pertencem ao mesmo par de cromossomos, apresentando a mesma estrutura, tamanho e genes, e cromossomos heterólogos, não são correspondentes;
Ciclo Celular 
 A célula utiliza dois diferentes mecanismos para se dividir, a mitose – divisão de células somáticas – e a meiose – divisão das células gaméticas;
 Interfase: Se caracteriza por três fases – G1, S e G2. O material que constitui o núcleo interfásico é a cromatina, mesmo que nesse momento cada cromossomo esteja representado por uma ou duas cromátides;
- Fase G1: Crescimento celular, a célula começa a se preparar para a divisão. Cada cromossomo possui uma única cromátide;
OBS.: As células podem entrar em G0, uma fase sem divisão.
- Entre a fase G1 e a fase S há um ponto de verificação, após esse ponto a célula está pronta para se dividir. Esse ponto de verificação é importante, pois caso tenha algum erro no material genético ele não será repassado para as células filhas;
- Fase S: Síntese de DNA, replicação – o DNA é duplicado, e consequentemente o número de cromátides por cromossomo também. Cromátides irmãs são unidas pela ação de uma proteína, a coesina – manutenção estrutural do cromossomo;
- Fase G2: A célula se prepara para a mitose. Duas cromátides por cromossomo;
- Entre a fase G2 e a mitose há outro ponto de verificação após esse ponto a célula está pronta para se dividir;
- Mitose: Divisão nuclear e celular;
Mitose (M)
 Prófase: Os cromossomos se condensam, cada cromossomo tem duas cromátides e o fuso mitótico se forma;
 Metáfase: Os cromossomos alcançam o maior nível de condensação e se alinham na placa equatorial;
 Anáfase: Degradação da coesina, separando as cromátides irmãs, que se movem para os polos opostos da célula;
 Telófase:Os cromossomos chegam aos polos do fuso. A membrana nuclear é formada novamente e os cromossomos relaxam, ou seja, eles começam a descondensar. A partir desse momento ou a célula se diferencia ou ela se prepara para entrar em interfase novamente.
CONTROLE DO CICLO CELULAR
 Para que o ciclo celular ocorra de forma ordenada é preciso haver uma sinalização para que a célula dê início ao processo de divisão e dê continuidade ao ciclo. Quem faz essa sinalização são complexos de proteínas;
- Cdk-ciclina: Fatores positivos. A Cdk são cinases dependentes de ciclina, esse complexo é importante para sinalizar para a célula que ela deve sair de um estágio para o outro. 
OBS.: As concentrações das ciclinas oscilam durante o ciclo celular.
- CKIs: Inibidores de cinases dependentes de ciclina, que vão desfazer o complexo Cdk-ciclina;
 Além dos complexos existem também os pontos de controle nas fases intermediárias G1/S, G2/M e Mitose (metáfase)/Citocinese: PC1, PC2 e PC3;
- PC1: Célula suficientemente grande? Meio ambiente favorável?
- PC2: Todo DNA foi duplicado? Célula suficientemente grande? Meio ambiente favorável?
- PC3: Alinhamento dos cromossomos correto na placa equatorial?
Meiose
 Divisão da linhagem germinativa;
 Gametas (n);
 Meiose I: Reducional (reduz o número de cromossomos por célula);
 Meiose II: Equacional (separação das cromátides irmãs);
 Toda célula que vai entrar em meiose é diplóide (2n).
FASES DA MEIOSE I
 Prófase I: Fase mais longa e complexa da meiose I, sendo dividida em 5 subfases;
- Leptóteno: Cromossomos muito finos, duplicados, começam a condensação;
- Zigóteno: Ocorre a sinapse bivalente, ou seja, o emparelhamento dos cromossomos homólogos;
- Paquíteno: Ocorre a sinapse completa (formação do complexo sinaptotêmico – complexo proteico que vai favorecer o reconhecimento dos cromossomos homólogos ponta a ponta, permitindo o crossing over) bivalentes visíveis, além disso é nessa fase que ocorre o crossing over;
- Diplóteno: Melhor visualização dos bivalentes, cada cromossomo terá duas cromátides, formando uma tétrade. Visualização dos quiasmas – evidência citológica do crossing over;
- Diacinese: Início da terminação do quiasma;
 Metáfase I: Os pares homólogos dos cromossomos se alinham na placa equatorial e alcançam o maior nível de condensação;
 Anáfase I: Degradação da coesina, gerando a separação dos cromossomos homólogos e movimentação deles no sentido dos polos opostos; 
 Telófase I: Os cromossomos chegam aos polos do fuso e o citoplasma se divide. Ao final dessa fase tem-se duas células com cromossomos haplóides, cada um com duas cromátides;
OBS.: Nas mulheres os óvulos permanecem num estágio até a 1° ovulação, chamado dictióteno – permanência de uma célula na subfase diplóteno, da prófase I. Os últimos óvulos passam 50 anos nesse estágio, vai depender da menopausa, com o passar dos anos os cromossomos vão perdendo sua capacidade dentro das células.
FASES DA MEIOSE II
 Prófase II: Os cromossomos se condensam novamente;
 Metáfase II: Os cromossomos individuais se alinham na placa equatorial e alcançam seu maior nível de condensação;
 Anáfase II: Degradação da coesina, gerando a separação das cromátides irmãs e movimentação delas para os polos opostos;
 Telófase II: Os cromossomos chegam aos polos do fuso e o citoplasma se divide, tendo como resultado final quatro células haplóides, cada cromossomo constituído por uma única cromátide.
Coesina
· Na mitose:
1° Os cinetócoros-irmãos orientam-se para os polos diferentes (Metáfase);
2° A coesina mantém as cromátides-irmãs juntas;
3° Degradação da coesina possibilita a separação das cromátides-irmãs (Anáfase).
· Na meiose:
1° A coesina ao longo dos braços dos cromossomos segura os homólogos nos quiasmas (Metáfase);
2° A coesina ao longo dos braços do cromossomo se degrada, possibilitando que os homólogos se separem, mas a coesina no centrômero continua, protegida pela shugoshina (Anáfase I);
3° A shugoshina é degradada, a coesina nos centrômeros é degradada, possibilitando que as cromátides-irmãs se separem (Anáfase II).
Gametogênese 
- Espermatogênese: A espermatogônia (2n) dará origem a quatro espermatozóides (n);
- Ovocitogênese: A ovogônia (2n) dará origem a um óvulo (n) e dois glóbulos polares que se desintegram.
Consequências Genéticas da Meiose
 Redução do número de cromossomos (2n - n);
 Recombinação genética – Crossing Over – e segregação aleatória dos cromossomos: Dois eventos importantes para a variabilidade genética.
Mitose x Meiose
· Mitose
- Fase S: Replicação do DNA;
- Anáfase: Separação das cromátides irmãs 
- Não há alteração no número de cromossomos;
- Cada uma das duas células filhas é idêntica à célula mãe.
· Meiose:
- Há duas divisões;
- Número de cromossomos reduzido: Células haplóides (n);
- Originam células geneticamente diferentes: Crossing Over e separação aleatória dos cromossomos.
EVENTOS
- Divisão celular: Mitose, meiose I e meiose II;
- Redução do n° de cromossomos: Meiose I;
- Variação genética produzida: Meiose I;
- Crossing Over: Meiose I;
- Distribuição aleatória dos cromossomos: Meiose I;
- Metáfase: Mitose – cromossomos individuais se alinham – Meiose I – Pares homólogos se alinham – Meiose II - cromossomos individuais se alinham;
- Anáfase: Mitose – cromátides se separam – Meiose I – cromossomos homólogos se separam – Meiose II – cromátides se separam.