Aula 1-Empacotamento do DNA no núcleo celular

Prévia do material em texto

Maiara Quirino 
 
Empacotamento do 
DNA no núcleo celular 
 A CÉLULA EUCARIOTA 
 
A presença do núcleo organelas membranosas 
celulares caracteriza a célula eucariota que são 
também de maior tamanho do que as células 
procariotas 10 a 100 µm. 
O Núcleo abriga o DNA que está isolado do 
Citoplasma, pela membrana ou envoltório 
nuclear. A varias Moléculas extremamente 
longa de DNA nuclear; Há várias moléculas de 
DNA por núcleo ( no caso na espécie humana 
a 46 moléculas lineares que se ligadas uma as 
outras apresenta 2 metros aproximadamente 
por célula ) 
No núcleo o DNA está associado à proteínas, 
formando a Cromatina, que possui diversos 
estágios de condensação, sendo sua forma mais 
condensada representada pelos cromossomos. 
Essa compactação permite que o material 
genético caiba no núcleo da célula. 
Além de presente no núcleo a DNa também nas 
mitocôndrias, porém com uma formação 
bastante diferente do dna nuclear entre outros 
aspectos, por ser uma molécula menor e 
circular. 
Dna + proteínas = cromatina e os 
cromossomos, que possibilita a compactação. 
A CÉLULA PROCARIOTA 
Entre as muitas diferenças entre a célula 
eucariota e a procariota, pode-se observar que 
a célula eucariota é maior que a procariota, 
sendo a média da procariota 1 a 5um de 
diâmetro. Não a membrana nuclear limitando 
o núcleo ao redor do material genético e 
também estão ausentes as organelas 
membranosas. 
A molécula de dna é circular localizada em 
uma região denominada nucleoide, os 
cromossomos são circulares em geral, um por 
bactéria diferente dos eucariotos (onde os 
cromossomos são lineares). 
Em algumas bactérias a dna extra nucleoide, 
nos plasmídeos esse dna também é circular de 
menor tamanho representando 
minicromossomos. 
Na célula procariota o dna não está associado 
a proteínas, portanto não há cromatina. 
O MATERIAL GENÉTICO NO NÚCLEO 
INTERFÁSICO 
O núcleo da célula é delimitado pela 
membrana nuclear, também chamada de 
carioteca, caracterizada pela presença de poros, 
que são mais frequentes em células com intensa 
atividade de transcrição. O interior do núcleo 
Maiara Quirino 
 
contem a cariolinfa um colóide não corávelrico 
em proteínas, contido também o DNA 
associado à um grande números de proteínas 
ácidas e básicas, formando a Cromatina. 
A interfase pode ser definida como intervalo 
entre a divisão celular mitose ou meiose, nela o 
dna existe associados a proteínas sobre a forma 
alongada e dispersa que define a cromatina, 
essa conformação da Cromatina é importante, 
pois na célula diferenciada na interfase que 
apresenta uma intensa atividade metabólica, o 
DNA fica mais acessível ,facilitando a 
expressão gênica. Do mesmo modo, na fase S 
ainda da interfase, o material também fica mais 
acessível à sua replicação. 
Quando a célula se prepara para entrar em 
divisão, a cromatina vai se condensando até 
formar as estruturas que conhecemos como 
Cromossomos. 
 
CONSTITUIÇÃO PROTEICA DA 
CROMATINA 
As proteínas que envolvem o DNA são de dois 
tipos: Histonas e Não-Histonas 
As histonas correspondem a maior proporção 
de proteína que envolvem o DNA, contem 
aminoácidos carregados positivamente 
predominantemente Lisina e Arginina o que se 
permite que se liguem eletrostaticamente ao 
Fosfato do DNA que tem carga negativa. Além 
de permitir a compactação da molécula de 
DNA, as histonas o protegem da ação de 
endonucleases, que são enzimas que 
degradariam DNA caso estivessem livre no 
núcleo celular. 5 classes de histonas que estão 
presentes nos eucariontes: 
H3 e H4 estão entre as proteínas mais 
conservadas, elas tem sequencias de 
aminoácidos idênticos mesmo em espécies muito 
diferentes ,por isso se diz está conservados 
porque não sofreram grandes transformações 
ao longo do processo evolutivo, o que sugere 
que sua função deve ser idêntica e talvez todos 
os eucariontes. 
H2A e H2B também são encontradas em todos 
os eucariontes, mais apresentam variação de 
espécie específica na sua sequência de DNA. 
H1 apresenta considerável variação tanto entre 
espécies quanto entre tecidos de uma mesma 
espécie, que parece está relacionado ao 
controle de expressão gênica. 
2H2a , 2H2B, 2H3 e 22H4 vão formar um 
octâmero de histonas ao redor do qual o DNA 
se enrola e é preso pela H1. Toda essa estrutura 
da se o nome de Nucleossomo. 
Fazem parte da cromatina as proteínas não 
histonas, que estão em proporção muito menor, 
são mais variáveis em sequencias de 
aminoácidos entre tecidos e entre espécies 
presentes me menor quantidade e possuem 
funções relacionadas com a expressão gênica. 
 
Maiara Quirino 
 
NIVEIS DE COMPACTAÇÃO DO DNA NO 
NÚCLEO INTERFÁSICO 
O DNA dá aproximadamente duas voltas ao 
redor do octâmero de histonas e a estabilização 
dessa estrutura é feita pela ligação da Histona 
H1. 
 
 
Micrografia eletrônica em A e a representação 
esquemática B em forma de um corsão de 
contas representado por vários Nucleossomo em 
sequencia formando uma fibra condensada de 
11nm. As caudas que partem das estonas do 
centro do nucleossomo são acessíveis à enzimas 
que acrescentam e retiram radicais químicos 
como, por exemplo, a Metila. Esses acréscimos 
modificam as estonas e podem alterar os níveis 
de expressão dos genes empacotados na região 
do dna e ao redor. 
 
O aumento da compactação prossegue com o 
enrolamento dos nucleossomos ao redor de si 
mesmos formando a estrutura conhecida como 
Solenoide, onde os nucleossomos individuais 
não podem mais ser identificados, formando a 
fibra de cromatina de 30nm. Quando se 
condensa ainda mais, recebe o nome de 
Cromonema representando a fibra de 300nm. 
 
Na interfase observa-se até o estagio de 
condensação. A partir daí, a fibra de 700 nm 
já é observada durante a divisão celular e 
Maiara Quirino 
 
atinge grau máximo de condensação na 
metáfase. A cromatina pode ser expandida ou 
contraída, ou seja, o empacotamento do DNA 
é dinâmico. 
CROMATINA 
 
Quanto ao grau de condensação podemos 
classificar a cromatina em eucromatina e 
heterocromatina. No núcleo interfásico elas 
podem ser visualizadas nas regiões mais claras 
que correspondem a eucromatina sendo menos 
condensada ela retém menos corante, nessa 
região se localizam os genes que podem ser 
transcritos em proteínas. 
A heterocromatina corresponde as regiões mais 
coradas no núcleo interfásico, por serem mais 
compactadas retem mais corantes e essa região 
é geneticamente inativa, por não conter genes 
não transcrevem. A dois tipos de 
heterocromatina, constitutiva e facultativa. 
• Heterocromatina Constitutiva pode ser 
melhor visualizada nos cromossomos 
humanos em metáfase,está 
principalmente localizadas nos 
centrômeros, que são as regiões mais 
coradas (os pontinhos pretos) e ao 
redor dos telômeros : 
 
 
Em cromossomos humanos, a heterocromatina 
constitutiva intersticial nos pares de 
cromossomos 1-9-16 e Y. 
Nos mamíferos em geral também se observa 
uma extensa região de heterocromatina 
constitutiva no cromossomo Y, demonstrando 
nesse caso que grande parte desse cromossomo é 
geneticamente inerte. 
TIPOS DE HETEROCROMATINA 
Heterocromatina Facultativa: parte da 
heterocromatina, que, num organismo pode 
estar condensada em algumas células em um 
mesmo organismo e em outras não. 
Exemplo: inativação aleatória de um dos 
cromossomos X das fêmeas dos mamíferos que 
ocorre no inicio do desenvolvimento 
embrionário, em parte das células o 
cromossomo X de origem paterna será 
inativado, e nos outros 50 % de células 
aproximadamente será inativado X de origem 
materna. Porem em todas as células femininas 
apenas um cromossomo X será geneticamente 
ativo. Isso ocorre nos organismos com sistema 
de determinação do sexo XX e XY ou XX X0 
e é conhecido como mecanismo de 
compensação de dose, com o intuito de igualar 
a atividade de genes ligados ou localizados no 
cromossomo X nos dois sexos.Maiara Quirino 
 
Nesse modo o mesmo número de femeas tem o 
mesmo número genes ligados ao X 
transcricialmente ativos que o macho. 
O cromossomo X fica inativado, e nas células 
em interfase das fêmeas, podem ser vistos com 
uma coloração escura fixada à superfície 
interna da membrana nuclear e é denominado 
Corpúsculo de Barr (ausente nas células 
masculinas). 
 
MORFOLOGIA DOS CROMOSSOMOS 
Em organismos gerados por reprodução 
sexuada cada célula somática tem um conjunto 
diploide de cromossomos, ou seja, cada 
cromossomo tem um par e cada um herdado de 
um genitor. Os cromossomos metafasicos são os 
mais apropriado para analise citogenética 
(ciência que estuda os cromossomos). Em fase 
Metáfase, cada cromossomo apresenta duas 
estruturas lineares e paralelas denominadas de 
Cromátides. Devido a replicação da molécula 
de dna que ocorreu anteriormente na fase S da 
interfase, ou seja, cada cromátide carreia 1 
molécula de DNA. Aquelas de um mesmo 
cromossomo são denominadas cromátides-
irmãs. 
 
O centrômero é a região que define a 
morfologia do cromossomo, dividindo a 
cromátide em 2 braços. 
O braço mais curto por conversão está situado 
acima do centrômero e é denominado braço P. 
 
 O braço mais Longo é posicionado abaixo 
do centrômero e é chamado braço Q. 
 
Quando o centrômero está definitivamente ao 
meio da cromátide, o Braço P é igual ao 
Braço Q, e nesse caso é denominado 
Metacêntrico. 
 
 
 
 
Maiara Quirino 
 
Se o braço P tem a metade do tamanho do 
Braço Q, ele é dito Submetacêntrico. 
 
Se o centrômero está mais próximo do 
Telômero de um modo que o braço P diminuto 
é visualizado ou que só pode ser visto o Braço 
Q, chama-se Acrocêntrico. 
 
A denominação Telocêntrico é indicada para 
onde o Centrômero é localizado no Telômero, 
porem essa denominação é questionada por 
alguns pesquisadores, que consideram que 
seriam necessária uma pequena porção de 
cromátide acima do centrômero para equilibrar 
o seu deslocamento na fase de anáfase na 
divisão celular. 
 
Alguns cromossomos podem apresentar 
constrição secundária, denominada de satélite, 
onde se localizam genes envolvidos na 
reorganização do nucléolo ao final da divisão 
celular durante a Telófase. 
NUMERO DE CROMOSSOMOS 
 
Os cromossomos entre uma mesma espécie são 
iguais, entretanto entre espécie diferentes não. 
Conhecendo as características dos cromossomos, 
podemos organizar o cariótipo da espécie que é 
definido como sendo um conjunto de 
cromossomos próprio de uma espécie, onde os 
cromossomos mitóticos na fase metáfase são 
organizados aos pares de acordo com o 
tamanho e a posição de centrômero, em ordem 
decrescente de tamanho. 
Os cromossomos de um mesmo par, são 
denominados de homólogos, esse par apresenta 
o mesmo tamanho e posição de centrômero, 
possui os mesmos genes ao longo das 
cromátides, podendo conter alelos diferentes. 
Diferentes alelos podem denominar fenótipos 
diferentes para mesma característica dos 
indivíduos, como por exemplo: alguns 
indivíduos são do tipo sanguíneo A, outros do 
sangue B, outros AB, alguns ainda do tipo O. 
Maiara Quirino 
 
Além do modo de interação entre os alelos, isso 
decorre dos diferentes alelos que carreiam no 
mesmo loco gênico. 
Lembre-se : Loco ou locus 
gênico é a posição que o gene 
ocupa no cromossomo. 
CARIOTIPO HUMANO 
 
Podemos organizar os 46 cromossomos 
humanos em 22 pares homólogos e os 
cromossomos sexuais ,embora forme o par 
sexual, não são necessariamente homólogos, no 
caso dos cromossomos X E Y por exemplo do 
sexo masculino, eles não tem homologia de 
tamanho, nem de posição de centrômero, nem 
de genes ao longo da cromátides, por isso, 
mesmo sendo pares são ditos de heteromórficos.