Ncleo Biologia Temas Ncleo Cromatina Cromossoma Mitose Meiose

Núcleo Biologia Temas: Núcleo Cromatina Cromossoma Mitose Meiose Prof. Sóstenes

Núcleo Interfásico

Núcleo e Morfologia

Núcleo e suas funções ØCentro metabólico. ØCentro hereditário.

Núcleo e seus componentes ØCarioteca ØNucléolo ØNucleoplasma ØCromatina ou DNA

Núcleo e Envoltórios: Poros A quantidade de poros permite a passagem de componentes necessários ao metabolismo do núcleo. Complexos protéicos constituídos por mais de 50 diferentes proteínas associadas.

Núcleo e Envoltórios: Poros A quantidade de poros permite a passagem de componentes necessários ao metabolismo do núcleo. Complexo p 62 + Nup 93 Complexos protéicos constituídos por mais de 50 diferentes proteínas associadas.

Nucléolos ØFunção: Local de síntese de RNA ribossômico e unidades pré-ribossômicas. ØEstrutura nuclear não delimitada por membrana. ØTamanho e forma dependem da atividade celular. ØCélulas tumorais podem apresentar uma quantidade maior de nucléolos

Tipos de Cromatina Eucromatina – Não condensada e fracamente coradas: Síntese de ptns Heterocromatina – Condensada e densamente coradas: Não simtetisa ptns Essas diferenças sao ocasionadas devido aos diferentes níveis de empacotamento do DNA naquela região. A heterocromatina pode ser subdividida em dois tipos: • Constitutiva – sequências altamente repetitivas do DNA, e mostra-se presente em todas as células de indivíduos e sempre ocorre na mesma região do cromatina com um caráter hereditário. Não transcreve. • Facultativa – sequências diferentes do genoma em cada tipo celular do indivíduo ou mesmo em diferentes momentos da vida celular como ocorr na cromatina sexual ou Corpúsculo de Barr, definida com um dos cromossomos X inativo na mulher.

Cromatina No caso de Heterocromatina Facultativa um mesmo organismo pode de apresentar: ØDescondensada em algumas células. ØCondensada em outras. Eucromatina – Regiões eletronlúcidas Heterocromatina – Regiões eletrondensas

Cromatina Sexual ou Corpúsculo de Barr Corresponde ao cromossomo X espiralizado ou condensado. Logo: Nº de Cromossomo X – 1 Em homens não encontraremos cromatina sexual. Em mulheres teremos uma cromatina sexual.

Cromatina Sexual ou Corpúsculo de Barr

Cromossomos A perpetuação da vida depende da habilidade das células de copiar, transmitir e armazenar a informação genética. Nome Vulgar Espécie Ser Humano Gato Mosquito Galo Cavalo Homo sapiens Felis domesticus Culex pipiens Gallus domesticus Equus caballus Número de pares Cromossomos 23 19 3 39 32

Cromossomos • Cada cromossomo é formado por uma única molécula de DNA. X • A associação do DNA com suas proteínas específicas de empacotamento é denominada cromatina (do grego chroma = colorido). • No ser humano 22 pares de cromossomo são autossômicos – cromossomos homólogos herdados um de cada genitor e dois são sexuais (X e Y) • No caso dos cromossomos sexuais o homem possui um par não homólogo (X e Y). • Mulher: XX • Homem: XY

Cromossomos: cariótipo • O cariótipo de um indivíduo é a análise do seu conjunto cromossômico através de técnicas citogenéticas que permitem a marcação dos cromossomos com corantes específicos. • Os corantes utilizados são capazes de evidenciar um padrão de bandas que é especifico de cada cromossomo. • O padrão de bandas observado para cada cromossomo é quase que invariável dentro de indivíduos de uma mesma espécie. • Tal padrão é, portanto de extrema importância na citogenética para a identificação de alterações na estrutura cromossômica que possam ter relevância para genética médica. • O cariótipo é feito com cromossomos metafásicos.

Cromossomos: cariótipo Através de técnicas de coloração, cada par de cromossomos pode ser reconhecido e diferenciado dos outros pares de cromossomos de uma célula.

Organização do Cromossomo na Cromatina • Durante as diferentes etapas da divisão celular é possível observar diferentes níveis de empacotamento do genoma. • As duas classes de proteínas responsáveis por esse processo são as histonas e as proteínas cromossomais não-histona.

Cromossomos Cromossomo: Estrutura que contém uma longa molécula de DNA associada a proteínas histonas, visível ao microscópio óptico em células metafásicas. Cromossomo Condensação Proteína histona DNA

Primeiro Nível de Organização: o Nucleossomo Associação de DNA + Histonas: o DNA se enrola duas vezes no octâmero de histonas • São quatro as histonas que formam o octâmero central do nucleossomo: H 2 A, H 2 B, H 3 e H 4 – cada uma das proteínas está presente em duplicata. • O nucleossomo reduz cada cromossomo para 1/3 do seu tamanho original.

Segundo Nível de Organização: o Solenóide Enovelamento nucleossomo se arruma um por sobre o outro formando uma estrutura em forma de zig-zag A formação dessa estrutura é auxiliada pela histona H 1 que não faz parte do octâmero, H 1 funciona como um “grampo”, prendendo cada nucleossomo entre si, dando à fibra de cromatina uma aparência de solenóide.

Como um colar de contas

Terceiro Nível de Organização: Arcabouço Após a formação do solenóide um complexo de proteínas não-histona vão servir como o arcabouço organizador para o último nível de empacotamento observado na metáfase. O solenóide possui regiões específicas ao longo de sua estrutura que permitem a sua ancoragem ao arcabouço de proteínas não-histona – Regiões de Ligação ao Arcabouço (SAR).

Quarto Nível de Organização: Super. Helicoidização Cromatina em Intérfase Arcabouço organizador Cromatina em Intérfase Nucleossomo DNA Cromatina em Intérfase Solenóide Cromossomo Dvisão celular

Estrutura Final do Cromossoma

Cromossomos: estrutura • Constrições secundárias dos cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22 – localização específica dos genes que codificam o RNA ribossomal • Organizadores Nucleolares Proteção de todo o cromossomo contra degradação.

Cinetócoro

Elementos Essenciais dos cromossomos Cada cromossomo de uma célula funciona como uma unidade estrutural distinta a ser replicada e segregada entre as células filhas, controladas por três tipos de estruturas no cromossomo: • Origem de replicação – para a duplicação do cromossomo na fase S. • Centrômeros – coesinas permitem a ligação dos cromossomos duplicados ao fuso mitótico para a correta segregação das cromátides irmãs. • Telômeros – proteção de todo o cromossomo contra degradação que são protegidas em células canceriosas.

Elementos Essenciais dos Cromossomos Telômero Origem de Replicacao Centrômero Origem de Replicação Telômero

Cromossomos Cromossomo Simples 2 braços 1 cromátide 1 centrômero Braço p Centrômero Braço q

Cromossomos Cromossomo Duplo 4 braços 2 Cromátides 1 centrômero Braço p Centrômero Cromátide Braço q

Cromossomos: posição do centrômero A posição do centrômero também define os dois braços de um cromossomo – p (braço pequeno) e q (braço grande). Braço p Centrômero Braço q Metacêntrico Submetacêntrico Acrocêntrico Telocêntrico

Cromossomos e seus tamanhos Quanto ao tamanho os cromossomos são numerados de 1 a 22 e agrupados em 7 grupos de A até G – sempre do maior cromossomo (1 A) até o menor (22 G).

Cromossomos 1) Conceitos Prévios • Cromossomos Homólogos São cromossomos semelhantes na forma e no tamanho presentes aos pares em células diplóides (2 n) Cromossomos homólogos Célula diplóide (2 n)s Cromossomos homólogos Célula diplóide (2 n)d Não há homólogos Célula haplóide (n)s Não há homólogos Célula haplóide (n)d

Divisão Celular: Mitose e Meiose 1) Conceitos Prévios • Células Haplóides (C e D) não possuem cromossomos homólogos • Células Diplóides (A e B) possuem cromossomos homólogos A B Cromossomos homólogos Célula diplóide (2 n)s Cromossomos homólogos Célula diplóide (2 n)d C Não há homólogos Célula haplóide (n)s D Não há homólogos Célula haplóide (n)d

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose § Tipo de divisão celular em que uma célula mãe haplóide (n) ou diplóide (2 n), sempre com cromossomos duplos, origina duas células filhas contendo o mesmo número de cromossomos da célula mãe, porém simples. Pode ocorrer com células (n) ou (2 n) Não altera o número de cromossomos da célula mãe A mitose também é chamada de divisão equacional e simbolizada por E! Célula mãe Células filhas Nd Ns 2 Ns 2 Ns

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose § Intérfase: Fase que precede qualquer divisão celular. § Ocorre a duplicação do DNA e a formação de cromossomos duplos. Possui três subfases a partir G 0 - Repouso: ØG 1 = Alta síntese proteica e início da duplicação dos centríolos. Início da produção de ciclinas e quinases (CDK) ØS o Ocorre a duplicação do DNA o Alta síntese protéica ØG 2 = sucede a duplicação do DNA o. Final da duplicação dos centríolos o. Antecede a divisão celular

Centrossoma Estrutura localizada próxima ao núcleo das células animais e vegetais, sendo o centro primário de organização dos microtúbulos. Em animais, é composto por um par de centríolos, embebido em uma matriz protéica

Centrossoma

Quantidade de DNA Fases do Ciclo Celular G 1 S G 2 Fases do ciclo celular

Variação da Quantidade de DNA na Mitose

Variação da Quantidade de DNA na Mitose

Variação da Quantidade de DNA na Mitose

Variação da Quantidade de DNA na Mitose Em organismos multicelulares, a mitose deve ser capaz de gerar células geneticamente idênticas para manter a homeostase de todo o organismo.

Controle do Ciclo Celular • Um cronômetro que inicie cada uma das fases no tempo apropriado fazendo com que uma etapa só comece quando a anterior já tiver terminado. Quais seriam os prérequisitos básicos que a maquinaria de controle do ciclo celular precisa possuir para que todas as etapas do processo sejam rigorosamente cumpridas? • Um mecanismo capaz de iniciar cada fase na ordem correta. • Um sistema que garanta que cada uma das fases só seja iniciada apenas uma vez em cada ciclo. • Um mecanismo “liga/desliga” capaz de iniciar cada fase de forma completa e irreversível. • Sistema de “backup” – garantia de que o ciclo vai prosseguir corretamente mesmo se algum dos componentes não estejam funcionando. • Adaptabilidade – a célula deve ser capaz de responder aos estímulos do meio externo.

Pontos de Checagem do Ciclo Celular • Em cada ponto de checagem, o ciclo celular pode ser parado se a etapa anterior ainda não foi totalmente completada. • As proteínas reguladoras dos pontos de checagem não são parte essencial do ciclo celular, no sentido de que este pode prosseguir mesmo quando existem falhas nos pontos de checagem. • Dois grupos de proteínas: (1) reguladoras do ciclo celular e (2) reguladoras dos pontos de checagem. • As ciclinas e Cdks são os dois principais grupos de proteínas que controlam o ciclo celular.

Pontos de Checagem do Ciclo Celular Se em algumas dessas fases houver alguma anomalia, por exemplo, algum dano no DNA, o ciclo é interrompido até que o defeito seja reparado e o ciclo celular possa continuar. Caso contrário, a célula é conduzida à apoptose (morte celular programada).

Ativação da Quinase (CDK) pela Ciclina Para que determinada fase do ciclo celular se inicie, é necessária a ativação da Cdk por uma ciclina específica. A Cdk ativa, por sua vez, vai fosforilar outras moléculas e provocar mudanças na célula, como a condensação dos cromossomos, a formação do fuso mitótico etc.

Ativação da Quinase (CDK) pela Ciclina Para que a Cdk se torne ativa, precisa ser fosforilada. Duas quinases fosforilam a M-Cdk. Uma fosforila um sítio que inibe a atividade da MCdk, a outra fosforila o sítio de ativação da enzima. Assim, o complexo só se tornará ativo depois de ter um desses fosfatos (o inibidor) removido pela ação de uma fosfatase. A partir daí, o complexo ciclina. Cdk (ou MPF) se torna ativo e é capaz de catalisar inclusive a ativação dos complexos ainda inativos

Afinal, o que as Cdks fosforilam? ØCatalisam a fosforilação das lâminas, filamentos intermediários que formam uma rede que reveste o envoltório nuclear. As lâminas fosforiladas despolimerizam, provocando a fragmentação da lâmina nuclear e a vesiculação (e desaparecimento) do envoltório nuclear. ØA fosforilação de uma outra proteína, a condensina, promoverá a condensação dos cromossomos observada na mitose. ØA fosforilação de proteínas associadas aos microtúbulos também promoverá sua reorganização para formar o fuso mitótico.

Como é interrompida a atividade das quinases?

Como é interrompida a atividade das quinases? Ao fim de cada etapa as ciclinas são ubiquitinadas e direcionadas para rápida destruição nos proteassomas. Os substratos do MPF, como as lâminas, as condensinas, as proteínas associadas a microtúbulos etc. , que tinham sido fosforilados no início da fase M, serão defosforilados no final dessa fase por fosfatases que são ativadas ainda pelo próprio MPF, imediatamente antes da degradação das ciclinas.

Desastre a vista: Interrupção do Ciclo No ponto de checagem de G 1, danos na estrutura do DNA induzem o aumento da concentração e da atividade da p 53, proteína reguladora da atividade gênica. Quando ativa, a p 53 estimula a transcrição de um gene que codifica a p 21, uma proteína inibidora de Cdk. A proteína p 21 se liga aos complexos ciclina-Cdk da fase S, responsáveis por levar a célula à fase S, bloqueando sua ação. Parada em G 1.

Checagem do Ciclo Celular e Câncer A origem das células cancerosas está associada a anomalias na regulação do ciclo celular e à perda de controle da mitose em decorrência de mutações em proto-onco-genes e genes supressores de tumor. Ø Proto-oncogenes: transformam em oncogenes ( genes causadores de câncer) estimulando o ciclo celuar. Ø Genes supressores de tumor: perturbam o sistema inibidor e o ciclo celular fica desregulado, promovendo a ocorrência desordenada de divisões celulares e o surgimento de células cancerosas – indiferenciadas, empilahadas uma sobre as outras, núcleos volumosos e metásticas acompanhadas de angiogênese.

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose a) Prófase 1. 2. 3. 4. DNA desespiralizado disposto na célula de maneira desorganizada. Nucléolo começa a desaparecer e a carioteca desorganiza. Organização de um fuso mitótico a partir do centrossoma. Início da espiralização do DNA para formar os cromossomos.

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose a) Prófase Fibras do fuso, provenientes do centrossomos, unem-se ao cinetócoro, região do centrômero (ponto de intersecção entre os braços cromossômicos), e as do haster darão suporte (fixação) juntamente à face interna da membrana plasmática. Cada uma das cromátides-irmãs fica ligada a um dos pólos da célula.

Carioteca – Montagem e Desmontagem - Controlada pela proteína quinase Cdc 2

Carioteca – Montagem e Desmontagem - Controlada pela proteína quinase Cdc 2 Com a dissociação da Lâmina Nuclear Membrana nuclear fragmenta-se em vesículas Carioteca Lâmina nuclear Dímeros de lâminas livres MITOSES Vesículas Lâminas ligadas as Vesículas

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose b) Prómetáfase 1. Cromossomas bem espiralizados. 2. O envelope nuclear desagrega-se em fragmentos e desaparece. 3. Na região do centrômero, cada cromátide irmã possui uma estrutura proteica denominada cinetócoro. Alguns dos microtúbulos do aparelho ligam-se ao cinetócoro, arrastando os cromossomas. Outros microtúbulos do aparelho fazem contato com os microtúbulos vindos do polo oposto. 4. As forças exercidas por motores proteicos associados a estes microtúbulos do aparelho movem o cromossoma até ao centro da célula.

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose c) Metáfase 1. 2. 3. 4. Grau máximo de espiralização dos cromossomos (visíveis ao M. O. ) Cromossomos duplos alinhados lado a lado no equador da célula. Centríolos dispostos nos pólos opostos da célula. No final da metáfase inicia a divisão dos centrômeros.

Microtúbulos na Metáfase 2) Mitose c) Metáfase

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose d) Anáfase 1. 2. 3. 4. Fim da divisão dos centrômeros. Encurtamento das fibras do fuso. Cada cromossomo simples migra para pólos opostos da célula. Início da desespiralização dos cromossomos.

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose e) Telófase 1. Cromossomos se desespiralizam e as fibras do fuso desaparecem. 2. Ocorre a citocinese (divisão do citoplasma) 3. Formação de duas células filhas contendo o mesmo número de cromossomos da célula mãe, porém simples. 4. Formação de duas novas cariotecas e dois novos nucléolos.

Nova Formação do Envelope Nuclear Ocorre ligação de vesículas formadas no rompimento nuclear. Nas membrana dos cromossomos as vesículas e as lâminas se fundem, enquanto, os cromossomos descondensam-se

Citocinese A célula é dividida em duas células filhas idênticas a partir do seu plano equatorial e a membrana nuclear é refeita (células filhas: 2 n)

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose d) Telófase Célula Vegetal Lamela média Citocinese Centrífuga Célula Animal Estrangulamento do citoplasma Citocinese Centrípeta

Divisão Celular: Mitose 2) Mitose Finalidades da mitose ü ü ü Crescimento e regeneração de tecidos Cicatrização Formação de gametas em vegetais Formação de gametas em animais por partenogênese Divisões do zigoto durante o desenvolvimento embrionário

Divisão Celular: Mitose e Meiose Exercícios

Divisão Celular: Mitose e Meiose 1. (Fuvest) Na figura abaixo, está representado o ciclo celular. Na fase S, ocorre síntese de DNA; na fase M, ocorre a mitose e, dela, resultam novas células, indicadas no esquema pelas letras C. Considerando que, em G 1, existe um par de alelos Bb, quantos representantes de cada alelo existirão ao final de S e de G 2 e em cada C? a) 4, 4 e 4. b) 4, 4 e 2. c) 4, 2 e 1. d) 2, 2 e 2. e) 2, 2 e 1.

Divisão Celular: Mitose e Meiose 2. (Pucsp) Os biólogos costumam dividir o ciclo celular em INTÉRFASE (G 1, S e G 2) e DIVISÃO. Uma célula tem ciclo de 20 horas e leva 1 hora para realizar a divisão completa, 8 horas para realizar a fase G 1 e 3 horas para realizar G 2. Portanto, essa célula leva: a) 3 horas para duplicar seu DNA. b) 1 hora para duplicar seu DNA. c) 8 horas para condensar seus cromossomos. d) 1 hora para descondensar seus cromossomos. e) 8 horas para duplicar seus cromossomos. 3. Um pesquisador, com a finalidade de estudar a forma e o tamanho dos cromossomos de uma célula, interrompeu a divisão celular na fase em que eles se encontravam na máxima condensação. Analisando esse processo, pode-se deduzir, corretamente, que a fase em questão é a de número: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4

Divisão Celular: Mitose 4. (Ufscar) O gráfico mostra a variação da quantidade de DNA de uma célula somática durante as diversas fases de sua vida. No gráfico, a mitose propriamente dita e a interfase correspondem, respectivamente, aos períodos de tempo: a) 4 a 6 e 1 a 4. b) 2 a 4 e 3 a 5. c) 3 a 5 e 1 a 3. d) 1 a 3 e 4 a 6. e) 2 a 5 e 3 a 5. 5. Um neurônio é uma célula nervosa que diminui seu potencial de divisão ao longo de seu amadurecimento graças ao seu alto metabolismo. Nomeie a fase do ciclo celular que se encontra um neurônio nesse estado. Justifique. Fase G 0 -G 1 já que é a fase onde ocorre a maio síntese de proteínas

Divisão Celular: Mitose e Meiose 6. (UNIRIO) Câncer é o termo genérico para descrever uma coleção de cerca de 150 doenças diferentes, caracterizadas por uma rápida e anormal divisão celular do tecido e pela migração de células cancerígenas para partes do corpo distantes da origem. Com a rápida e desnecessária divisão celular, logo se forma um excesso de tecido, conhecido como tumor. A primeira observação de que alguns medicamentos ou produtos químicos poderiam atuar em tumores aconteceu na Segunda Guerra Mundial. Após vazamento de gás mostarda, pessoas com tumores que ficaram expostas ao gás, tiveram redução nesses tumores. Sendo assim, a quimioterapia é um tratamento que utiliza medicações específicas, as quais têm propriedade de atuar “inativando” ou “destruindo” as células tumorais. O agente quimioterápico ideal mataria as células cancerígenas e seria inofensivo às células sadias. Nenhum agente quimioterápico, por enquanto, atende a estes critérios, e os efetivos são também os mais tóxicos para os humanos e, portanto, precisam ser cuidadosamente controlados quando ministrados aos pacientes. http: //www. qmc. ufsc. br/qmcweb Uma pessoa com câncer foi submetida a um tratamento quimioterápico, após o qual não houve formação de novas células tumorais. A partir das informações contidas nos textos apresentados, é possível considerar que os agentes quimioterápicos atuam sobre: a) a membrana plasmática, criando o encapsulamento do tumor. b) a circulação sanguínea, impedindo o tráfego da doença. c) os peroxissomos, bloqueando a produção de catalase. d) algumas mitocôndrias, impedindo a respiração aeróbica. e) algum ponto do ciclo celular, fazendo cessar as mitoses.

Divisão Celular: Mitose e Meiose 7. (Uerj) Normalmente não se encontram neurônios no cérebro em plena divisão celular. Entretanto, no Mal de Alzheimer, grandes quantidades dessas células iniciam anormalmente o ciclo de divisão. Estudos mostram que até 10% dos neurônios nas regiões atingidas por tal degeneração tentaram iniciar a divisão celular. Contudo, nenhum deles conseguiu terminá-la, pois não foi observado o sinal mais característico da consumação da divisão de uma célula: cromossomos alinhados no meio dos neurônios. S. Herculano-Houzel Adaptado de O cérebro nosso de cada dia. Rio de Janeiro: Vieira e Lent, 2002. Nomeie o tipo de divisão celular ao qual o texto faz referência e a fase dessa divisão correspondente ao alinhamento dos cromossomos. Mitose; metáfase.

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Tipo de divisão celular em que uma célula mãe sempre (2 n) com cromossomos duplos origina através de duas divisões sucessivas, quatro células filhas contendo metade do número de cromossomos da célula mãe (n). Diminui pela metade o número de cromossomos da célula mãe. A meiose também é chamada de divisão reducional e simbolizada por R! Célula mãe Meiose só ocorre em células diplóides (2 n) 1ª divisão: Reducional (R!) 2 Nd (Separação dos homólogos) Nd Nd 2ª divisão: Equacional (E!) (Divisão das cromátides) Células filhas Ns Ns

Variação da Quantidade de DNA na Meiose

Variação da Quantidade de DNA na Meiose • Em organismos multicelulares as células que dão origem aos gametas são chamadas células germinativas (ovogôneas nas mulheres e espermatogôneas nos homens). • Ao final do processo as células geradas vão ser haplóides (n) – o processo compreende duas divisões celulares sucessivas, mas apenas uma etapa de duplicação do DNA. • A meiose produz rearranjos genéticos que vão produzir gametas combinações diferentes de cromossomos. • Os rearranjos são originados por dois processos: distribuição aleatória dos alelos maternos e paternos (223 = 8, 4 x 106) e Crossing-over. • A fecundação vai gerar sempre indivíduos geneticamente diferentes dos seus progenitores ou outro indivíduo qualquer.

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose Intérfase – Duplicação do DNA (Antecede a Meiose) § Etapas da meiose § Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) a) Prófase I b) Metáfase I c) Anáfase I d) Telófase I § Divisão Equacional ou Meiose II (E!) a) Prófase II b) Metáfase II c) Anáfase II d) Telófase II

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Prófase I o Fase mais longa da meiose ü É dividida em 5 subfases: a) b) c) d) e) Leptóteno Zigóteno Paquíteno Diplóteno (ocorre o crossing-over ou permutação) Diacinese Troca de fragmentos entre cromossomos homólogos Variabilidade genética

Divisão Celular: Meiose Leptóteno Inicia-se a espiralação cromossômica com 2 cromátides. Zigóteno Pareamento dos cromossomos homólogos. Diplóteno Crossing-over - Quebra, permuta e soldagem de pedaços de cromátides irmãs desvinculando genes linked. Em seguida, os homólogos se afastam e evidenciam-se entre eles algumas regiões que estão ainda em contato – os quismas (que corresponde à letra “x” em grego). Fim do. Crossing-over com configuração dos quismas. Paquíteno Tétrades ou bivalentes: cada homólogo pareado com quatro cromátides. Início do Crossing-over. Diacinese Centríolos duplicados na intérfase migram para os polos com formação do fuso. Carioteca e nucléolo desaparecem.

Divisão Celular: Meiose Paquíteno (tétrade/bivalente) Diplóteno (Quiasmas) Cromossomos homólogos duplicados e pareados Cromossomos modificados Resultado das permutações

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Metáfase I Cromossomos Homólogos Fibras do fuso § Cromossomos homólogos pareados, um oposto ao outro, presos às fibras do fuso na placa equatorial da célula.

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Anáfase I A Segregação Independente dos homólogos Promove variabilidade genética Separação de cromossomos homólogos duplicados § Encurtamento das fibras do fuso. § Cromossomos homólogos se separam, indo cada um para um lado da célula. § Não ocorre divisão do centrômero!

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Telófase I Citocinese Centrípeta Novos núcleos Divisão citoplasmática (citocinese) § Formação de duas novas cariotecas e de dois novos nucléolos. §Célula mãe (2 n) origina duas células filhas (n). § Os cromossomos continuam duplos e não ocorre divisão do centrômero! § No final da Telófase I os cromossomos se desespiralizam.

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Divisão Equacional ou Meiose II – (E!) Prófase II Condensação dos cromossomos §Desaparecimento da carioteca e do nucléolo novamente. § Cromossomos duplicados voltam a se condensar. §Duplicação dos centríolos.

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Divisão Equacional ou Meiose II – (E!) Metáfase II Cromossomos não homólogos pareados lado a lado na placa equatorial § Cromossomos duplos não homólogos atingem o grau máximo de espiralização. § Os cromossomos associam-se as fibras do fuso, alinhando-se no equador da célula.

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Divisão Equacional ou Meiose II – (E!) Anáfase II Separação das cromátides irmãs § Ocorre o encurtamento das fibras do fuso e divisão do centrômero. § Cada cromossomos duplo origina duas cromátides irmãs (cromossomos simples). § Os cromossomos simples são puxados para os pólos da célula.

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Divisão Equacional ou Meiose II – (E!) Telófase II Novos núcleos (haplóides) Divisão citoplasmática (citocinese) § Ocorre divisão do citoplasma (citocinese) originando quatro células filhas. § As células filhas são haplóides e possuem cromossomos simples. § A carioteca e o nucléolo reaparecem e os cromossomos se descondensam.

Divisão Celular: Meiose 3) Meiose § Finalidades da Meiose (R!) o Formação dos gametas em animais o Formação dos esporos nos vegetais

Divisão Celular: Anomalias § Finalidades da Meiose (R!) 46 cromossomos paternos (2 n) Espermatozóide (n) (23 cromossomos) 46 cromossomos (23 de origem paterna e 23 de origem materna) 46 cromossomos maternos (2 n) Óvulo (n) (23 cromossomos)

Espermatogênese nos Testículos Espermatogônia – se formam no período fetal e aumentam de número na puberdade por divisão mitótica. Espermatócito primário – resultado da diferenciação de uma espermatogônia. Espermatócitos secundários – originados ao final da meiose I. Espermátides – originadas ao final da meiose II. Ocorre após o nascimento, se intensifica na puberdade e continua até a velhice Espermatozóides – resultado da diferenciação das espermátides.

Ovogênese nos Ovários Ovogônia – prolifera por mitose na vida fetal. Ovócito primário – todos se formam antes do nascimento, iniciam a meiose I também nesse estágio, mas permanecem com a prófase I suspensa até a puberdade. Nenhum ovócito primário se forma após o nascimento. Ovócito secundário – se forma pouco antes da ovulação com o término da meiose I. Divisão desigual do citoplasma com a formação do ovócito II e do 1 o corpo polar. Ovulação – Liberação do ovócito II no início da meiose II que corresponde ao gameta feminino Ovócito secundário em metáfase II – se houver fecundação a meiose II é completada com a formação do óvulo e do 2 o corpo polar. Óvulo – Gameta com a meiose II Ocorre durante a gestação

Divisão Celular: Mitose X Meiose 4) Meiose x Mitose Cromossomos Homólogos Célula (2 n) Duplicação dos cromossomos Cromossomos homólogos duplos Separação dos homólogos (R!) Separação das Cromátides (E!)

Divisão Celular: Mitose X Meiose 4) Meiose x Mitose Cromossomos Homólogos Célula (2 n) Duplicação dos cromossomos Cromossomos homólogos duplos Separação dos homólogos (R!) Separação das Cromátides (E!)

Separação de Cromossomos Paternos e Maternos na Meiose 1

Divisão Celular: Anomalias ØEuploidia: é um múltiplo exato do número de cromossomos haplóide (não ocorre na espécie humana). o. Haploidia – n o. Diploidia - 2 n o. Triploidia - 3 n o. Tetraploidia - 4 n ØAneuploidia: Altera o número de cromossomos do cariótipo o 2 n + 1 (47 cromossomos) – Trissomia o 2 n + 2 (48 cromossomos) – Tetrassomia o 2 n – 1 (45 cromossomos) – Monossomia o 2 n – 2 (44 cromossomos) – Nulissomia

Anomalias Numéricas: Euploidias Euploidia Triploidia (3 n) e Tetraploidia (4 n) Esses dois casos já foram relatados na espécie humana, mas na maioria os fetos são abortados espontaneamente ou morrem pouco depois do nascimento. ØTriploidia 1. Fertilização de um ovócito por dois espermatozóides 2. Falha na meiose resultando em ovócito ou espermatozóide 2 n • Causa uma anomalia denominada Mola Hidatidifore Parcial Dependendo da origem da contribuição extra para o feto (materna ou paterna) o desenvolvimento fetal, apesar de anormal em ambos os casos, ocorre de forma diferente. ØTetraploidia • Tetraplóides possuem sempre cariótipo 92, XXXX ou 92, XXYY, • Em função desse cariótipo é provável que a origem dessa anomalia seja resultado de uma falha na 1 a clivagem (mitose) do zigoto (ovócito fecundado).

Anomalias Numéricas: Aneuploidias Aneuploidia Causa: Não-Disjunção Meiótica • Falha na divisão dos cromossomos durante a meiose. • Os cromossomos permanecem unidos pelo centrômero e segregam somente para um dos pólos da célula. • A não-disjunção na meiose I resulta na produção de gametas com os membros materno e paterno de um par de cromossomos. • A não-disjunção na meiose II resulta em gametas contendo ou o conjunto materno ou o paterno. • Devido ao crossing-over na prófase I é possível haver diferenças entre as cromátides.

Anomalias Numéricas: Aneuploidias a) Síndrome de Down (Trissomia do 21 ou Mongolismo) Cariótipos possíveis Ø Homem: 47, XY + 21 Ø Mulher: 47, XX + 21 O que causa? Erro na distribuição dos cromossomos na formação dos gametas durante a meiose 1 ou 2 (espermatozóides e óvulos) 3 cromossomos no par 21 Trissomia ü Idade avançada ü Exposição a altas taxas de radiação ü Uso de drogas alucinógenas (LSD, Heroína, Ecstasy)

Anomalias Numéricas: Aneuploidias a) Síndrome de Down (Trissomia do 21 ou Mongolismo) Quadro Clínico o Baixa estatura e Obesidade o Boca aberta e língua sulcada o Olhos oblíquos com fendas palpebrais o Mãos achatadas e dedos curtos o Prega Simiesca na mão o Homem ou mulher estéreis o Face achatada e arredondada o Baixo QI (entre 30 a 60) o Doença cardíaca congênita o Dedos pés com grande espaço entre o primeiro e segundo dedos.

Anomalias Numéricas: Aneuploidias c) Trissomia do 13 - Patau Quadro Clínico o. Grave retardo mental e de crescimento o. Malformações do sistema nervoso central e microcefalia o. Microftalmia ou até ausência dos olhos o. Fendas labial e palatina o. Polidactilia das mãos e pés e mãos cerradas o. Defeitos cardíacos congênitos o. Defeitos urogenitas • Incidência: 1 criança em cada 20. 000 a 25. 000 nativivos • Sobrevida pós-natal: a trissomia do 13 é muito grave e metade das crianças morrem logo no primeiro mês de vida • Fator de risco: aumento da idade materna

Anomalias Numéricas: Aneuploidias c) Trissomia do 13 - Patau

Anomalias Numéricas: Aneuploidias c) Trissomia do 13 - Patau

Anomalias Numéricas: Aneuploidias b) Trissomia do 18 - Edwards Cariótipo: 47, XX +18 ou 47, XY +18 Quadro Clínico o. Retardo mental o. Malformações do coração o. Hipertonia (contração muscular) o. Cabeça proeminente o. Mãos sempre cerradas de modo bem característico o. Pés malformados. • Incidência: 1 criança em cada 7. 500 nativivos – 95% dos conceptos são abortados espontaneamente • Sobrevida pós-natal: apenas alguns meses • Fator de risco: aumento da idade materna

Anomalias Numéricas: Aneuploidias

Anomalias Numéricas: Aneuploidias d) Síndrome de Klinefelter (XXY) • Só ocorre em homens • Não-disjunção dos cromossomos X e Y na meiose I paterna (50% dos casos). • Não-disjunção na meiose I ou II materna Cariótipo: 47, XXY Quadro clínico o Ginecomastia o Alargamento dos quadris o Voz aguda o Retardo mental presente de leve a moderado o Esterilidade (atrofia dos testículos) o Cromatina sexual presente nas células

Anomalias Numéricas: Aneuploidias e) Síndrome de Turner (X 0) Só ocorre em mulheres pela falta do X paterno Cariótipo: 45, X 0 o Baixa estatura e Obesidade o. Tórax em forma de barril o Genitália juvenil e Ovários atrofiados o Pelos pubianos ausentes ou reduzidos o Pescoço alado o Retardo mental moderado o Esterilidade (ovários atrofiados) o Sem cromatina sexual nas células o Mamilos muito espaçados o Alta frequência de anomalias renais e cardiovasculares

Anomalias Numéricas: Aneuploidias f) Síndrome do Duplo Y (XYY) “Meta Macho” Cariótipo: 47, XYY Só ocorre em homens por não disjunção dos cromossomos Y na Meiose II paterna formando espermatozóides YY o Maioria dos homens são fenotipicamente normais. o Crescimento ligeiramente acelerado na Infância. o Homens com estatura muito elevada. o Hiperatividade e crises de fúria na infância e início da adolescência. o Grande número de acne facial durante a adolescência; o Taxa de testosterona aumentada, o que pode ser um fator contribuinte para a inclinação anti-social e aumento de agressividade; o Entre criminosos e doentes mentais, essa frequência chega a 3%.

Anomalias Numéricas: Aneuploidias g) Síndrome do Triplo X “Meta fêmea” Só ocorre em mulheres pela não disjunção do cromossomo X, geralmente, em mulheres Cariótipo: 47 + XXX o Mulheres com estatura geralmente acima da média com genitália e mamas subdesenvolvidas o Retardamento mental / Dislexia / Timidez o Hipertelorismo (olhos espaçados) o Risco de depressão, psicose e esquizofenia o Dificuldades de memorização o Irregularidade menstrual o Risco de infertilidade o. Puberdade precoce.

Anomalias Numéricas: Aneuploidias

Anomalias Estruturais Esse tipo de anomalia resulta de quebra cromossômica seguida de uma reconstituição anormal da estrutura dos cromossomos envolvidos. As anomalias estruturais são definidas em dois grupos: 1. Rearranjos balanceados – quando o conjunto de cromossomos, apesar de alterado estruturalmente, não muda a dose gênica. 2. Rearranjos não-balanceados – quando a recombinação dos cromossomos provoca perda ou ganho de segmentos.

Anomalias Estruturais Rearranjo não Balanceado Deleção Síndrome do Cri du Chat Resultado de uma grande deleção do braço curto do cromossomo 5 (5 p 15). Principais características fenotípicas: üChoro similar a um miado de gato üFace característica üRetardo mental üDefeitos cardíacos üMicrocefalia

Anomalias Estruturais Síndrome do Cri du Chat üOlhos de inclinação anti-mongolóide ü Hipotrofia muscular ü Microcefalia üOrelhas malformadas ü Estrabismo

Anomalias Estruturais Rearranjo não Balanceado Duplicação Apesar de mais branda que a deleção, a duplicação também vai ocasionar mudanças fenotípicas por dois motivos: 1. Trissomia parcial da região duplicada e/ou 2. Rompimento de algum gene na região de quebra cromossômica.

Anomalias Estruturais Rearranjo Balanceado Não gera mudanças fenotípicas já que não ocorre perdas ou danos de segmentos Inversão São um tipo de alteração estrutural que resulta de duas quebras no mesmo cromossomo e a reconstituição do segmento entre as quebras é invertida.

Anomalias Estruturais Rearranjo Balanceado Não gera mudanças fenotípicas já que não ocorre perdas ou danos de segmentos Translocação Compreendem as trocas de segmentos cromossômicos entre dois cromossomos geralmente não-homólogos. Recíproca Robertsoniana

Divisão Celular: Meiose Exercícios

Divisão Celular: Meiose 1. (Uerj 2017) Considere um animal que possui oito cromossomos em suas células diploides. Nos esquemas A e B, estão representadas duas células desse animal em processo de divisão celular. Com base nos esquemas, são identificados os seguintes tipos de divisão celular em A e B, respectivamente: (A) meiose e mitose (B) mitose e meiose (C) mitose e mitose (D) meiose e meiose

Divisão Celular : Meiose 2. (IFSP) Após uma aula sobre divisão celular, em células eucariontes, o professor INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO projeta a imagem de uma célula 2 n = 4 que representa uma das etapas estudadas, e pergunta a seus alunos qual fase e divisão celular estão sendo representadas. Observe a imagem da representação projetada e assinale, das alternativas abaixo, qual a resposta correta para a questão proposta pelo professor. a) Metáfase da Mitose. b) Anáfase da Mitose. c) Anáfase I da Meiose. d) Metáfase II da Meiose. e) Anáfase II da Meiose.

Divisão Celular : Meiose 3. (Uff) Alguns indivíduos podem apresentar características específicas de Síndrome de INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO Down sem o comprometimento do sistema nervoso. Este fato se deve à presença de tecidos mosaicos, ou seja, tecidos que apresentam células com um número normal de cromossomos e outras células com um cromossomo a mais em um dos pares (trissomia). Este fato é devido a uma falha no mecanismo de divisão celular denominada de não-disjunção. Assinale a alternativa que identifica a fase da divisão celular em que esta falha ocorreu. a) anáfase II da meiose; b) anáfase I da meiose; c) anáfase da mitose; d) metáfase da mitose; e) metáfase II da meiose.

Divisão Celular : Meiose 4. Analise a seguinte figura de cromossomos: INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO a) Que fenômeno celular está sendo mostrado na figura? Crossing Over b) Em que tipo de divisão celular ocorre esse fenômeno? Por quê? Meiose. É somente nesse tipo de divisão que acontece o pareamento entre cromossomos homólogos, permitindo a troca de partes entre eles. c) Qual é a importância desse fenômeno para os seres vivos? Esse fenômeno possibilita a recombinação entre cromossomos homólogos, gerando cromossomos com novas sequências e, portanto, gametas ou esporos geneticamente diferentes. A variabilidade decorrente é um importante fator de evolução para os seres vivos.

Divisão Celular : Meiose 5. A colchicina é uma substância de origem vegetal, muito utilizada em preparações INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO citogenéticas para interromper as divisões celulares. Sua atuação consiste em impedir a organização dos microtúbulos. a) Em que fase a divisão celular é interrompida com a colchicina? Explique. Anáfase da mitose ou Anáfase I e II da Meiose Estas fases necessitam dos microtúbulos para separar os cromossomos homólogos (anáfase I) ou cromátides-irmãs (mitose e anáfase II da meiose) b) Se, em lugar de colchicina, fosse aplicado um inibidor de síntese de DNA, em que fase ocorreria a interrupção? I Fase S da intérfase (fase de duplicação do DNA)

Divisão Celular : Meiose 6. A figura mostra etapas da segregação de um par de cromossomos homólogos em uma INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO meiose em que não ocorreu permuta. No início da intérfase, antes da duplicação cromossômica que precede a meiose, um dos representantes de um par de alelos mutou por perda de uma seqüência de pares de nucleotídeos. Considerando as células que se formam no final da primeira divisão (B) e no final da segunda divisão (C), encontraremos o alelo mutante em: Resposta: letra b a) uma célula em B e nas quatro em C. b) uma célula em B e em duas em C. c) uma célula em B e em uma em C. d) duas células em B e em duas em C. e) duas células em B e nas quatro em C.

Divisão Celular : Meiose INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO 7. Os esquemas A, B e C acima representam fases do ciclo de uma célula que possui 2 n = 4 cromossomos. a) A que fases correspondem as figuras A, B e C? Justifique. A) Metáfase da Mitose B) Metáfase II da Meiose C) Metáfase I da Meiose b) Qual é a função da estrutura cromossômica indicada pela seta na figura D? Centrômero (aderir o cromossomo à fibra do fuso)

Divisão Celular : Meiose 8. (Uerj 2009) O daltonismo é uma anomalia hereditária ligada ao cromossomo sexual INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO X, caracterizada pela incapacidade de distinção de algumas cores primárias. Considere um indivíduo com cariótipo 47, XXY, daltônico, cujos pais têm visão normal. Identifique qual dos genitores doou o gameta com 24 cromossomos, justificando sua resposta. Em seguida, cite a etapa da meiose na qual ocorreu a trissomia XXY nesse indivíduo. Para a mulher manifestar o daltonismo, ela precisa ser homozigota recessiva, enquanto indivíduos do sexo masculino apresentam a anomalia com apenas uma cópia do gene, já que a lesão se situa no cromossomo X. No caso, como o indivíduo XXY é daltônico e descende de pais normais para o daltonismo, apenas a mãe poderia ser a doadora do gameta com 24 cromossomos. A trissomia cromossomial ocorre na anáfase II.