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Profa. Dra. Marina Gobbe Moschetta Profa. Dra. Fatima Adriana M SiqueiraUNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP DISCIPLINA: Biologia / Histologia / Embriologia DIVISÃO CELULAR CONCEITOS Caráter: aspecto do ser vivo determinado por um gene (Ex: vegetal: cor da flor, altura da planta. Ex: humano: aspecto dos cabelos, albinismo. Ex: insetos: cor das asas; Gene: é a unidade de transmissão hereditária formada por um fragmento de DNA de um cromossomo, responsável pela codificação de uma proteína, que irá condicionar um caráter; Lócus gênico: local ocupado pelo gene em cromossomos homólogos e que determina o mesmo caráter; Genes Alelos: genes que ocupam o mesmo lócus em cromossomos homólogos e que determinam o mesmo caráter (Ex: cor da semente (caráter) é determinada por dois alelos que condicionam a coloração amarela ou verde). CONCEITOS Cromossomos Homólogos: são aqueles que nas células somáticas formam um par, tendo o mesmo tamanho/posição de centrômero e possuem genes para o mesmo caráter; Genótipo: conjunto de todos os genes do indivíduo, que ele recebe de seus pais, podendo ser transmitidos para seus descendentes; característicasFenótipo: específicas do caráter analisado, que é determinado pelo genótipo (genes) e pode ou não ser facilmente observado (Ex: tamanho do pé; tipo sanguíneo); Fenótipo = genótipo + o meio ambiente CONCEITOS Homozigoto: indivíduo que possui dois genes iguais em um lócus, sendo considerado puro para o caráter (representado por letras iguais (AA ou aa); Heterozigoto: indivíduo que possui um gene diferente do outro em um lócus, sendo que cada gene determina um fenótipo diferente para o caráter considerado (Aa); Gene recessivo: manifesta fenotipicamente o caráter em homozigose (dois alelos iguais), (aa); Gene dominante: manifesta o mesmo fenótipo, tanto em homozigose (AA) como em heterozigose (Aa). 7 HERANÇA GENÉTICA • É um dos fenômenos mais intrigantes da natureza, onde cada ser vivo proveniente de outro (ou de dois outros da mesma espécie), herda características/funções orgânicas, semelhantes/idênticos aos parentais; • A herança genética é composta por informações armazenadas nas sequências de DNA (ácido desoxirribonucleico) denominadas GENES; que são utilizadas pelos descendentes para a síntese de proteínas, determinando suas estruturas/formas bem como o funcionamento/metabolismo. 16 ONDE SE ENCONTRA ESSA HERANÇA GENÉTICA? • A molécula de DNA de animais e vegetais está na forma de fragmentos associados a proteínas denominados cromossomos contidos no núcleo celular; COMO A HERANÇA É TRANSMITIDA ? • A herança é transmitida no processo de reprodução, que pode ser: - Assexuada (não há a produção de células sexuais/gametas/nem troca de material genético; - Sexuada (ocorre pela união de células reprodutivas/gametas, apresentando metade do material genético de cada um dos progenitores (macho e fêmea). 29 PRIMEIRA LEI DEMENDEL • A Primeira Lei de Mendel refere-se a Heranças monogênicas, definidas como qualquer característica transmitida de pai para filho, onde apenas um par de genes carrega a informação necessária para a manifestação de determinada característica; • Proporção genotípica é a proporção de indivíduos de uma determinada prole que possuem o mesmo Genótipo. • Proporção fenotípica é a proporção de indivíduos de uma determinada prole que possuem o mesmo Fenótipo. GENÉTICA 30 Vale ressaltar que os avanços da genética, tornaram possíveis: • Mapear genes de várias espécies (Ex: “Genoma Humano”), • Realizar exames de paternidade com altíssimo grau de precisão, • Solucionar autoria de crimes, • Clonar animais, • Produzir plantas e alimentos transgênicos, • Orientar transplantes, • Produzir em microrganismos várias proteínas de interesse como a insulina e o hormônio do crescimento. 31 BASESMOLECULARES • Varias descobertas no século XX, incluindo a determinação da estrutura e função do DNA/RNA bem como a síntese de proteínas, confirmaram e acrescentaram novos conhecimentos a Genética Clássica proposta por Mendel, o que levou ao surgimento da Genética Moderna/Genética Molecular; DNA, CROMOSSOMOS, GENES E GENOMAS • O DNA ou ADN (Ácido Desoxirribonucleico) é composto por duas longas cadeias ou sequências complementares de nucleotídeos, com quatro diferentes bases que pareiam entre si (A-T e C-G). GENÉTICA MODERNA 32 • O DNA do núcleo de células humanas se apresenta fragmentado na forma de CROMOSSOMOS onde se encontram os GENES (trechos de informações genéticas capazes de originar a sequências proteicas completas); • Humanos tem dois conjuntos de cromossomos/conjuntos de genes, denominados GENOMAS (um de origem paterna e o outro de origem materna). GENÉTICA MODERNA CROMOSSOMOS ESTRUTURA: O Cromossomoé formado por cromátides ligadas pelo centrômero. Quando a célula está prestes a sedividir, ascromátidesseduplicam formando cromátides irmãs (que até que ocorra a separaçãofinal, ficam ligadaspelo centrômero). CROMÁTIDEúNICA(CROMOSSOMONÃODUPLICADO) CROMÁTIDESIRMÃS ✓ METACÊNTRICO ✓SUBMETACÊNTRICO ✓ACROCÊNTRICO ✓ TELOCÊNTRICO TIPOSDECROMOSSOMOSDEACORDOCOMAPOSIÇÃO DOCENTRÔMERO Cariótipo ◼ É o estudo da constituição cromossômica dos seres vivos. composto pares (22 cromossomos, autossomos e o Na espécie humana, é de 46 em 23 pares de par sexual), permitindo a análise das anomalias numéricas ou estruturais dos cromossomos. DIVISÃO CELULAR MITOSE E MEIOSE http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http%3A//2.bp.blogspot.com/_vWIzQNUtHjE/SQxkXRkGJiI/AAAAAAAAADE/VW-u1cZdWZM/s400/dna.bmp&imgrefurl=http%3A//biologiabio.blogspot.com/&usg=__g5QGHKMsTNn93_mnaudPjyXTTH0%3D&h=400&w=400&sz=32&hl=pt-BR&start=31&tbnid=uzOfv30uqq7yDM%3A&tbnh=124&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Ddna&gbv=2&ndsp=20&hl=pt-BR&sa=N&start=20 DIVISÃO CELULAR ◼A capacidade de duplicar-se é a característica mais extraordinária dos organismos vivos. Para fazê-lo, multiplicamos o material interno de nossas células e, depois, as dividimos, em duas. Esse processo é a divisão celular. PARA QUÊ? ◼ Os seres vivos multiplicam suas células com a finalidade de reproduzir-se crescer e repor células perdidas. ◼ Organismos unicelulares se reproduzem; ◼ Organismos multicelulares se multiplicam, crescem... IMPORTÂNCIA DA DIVISÃO ◼ A frequência das divisões celulares varia com o tipo e estado fisiológico de cada célula. ◼ Células do Duodeno: se dividem a cada 24 horas. ◼ Células do esôfago: se dividem semanalmente; ◼ A maioria das células nervosas e musculares adultas nunca se dividem; ◼ Células do fígado, rins e pulmões só voltam a se dividir para reconstituir partes lesadas. MITOSE / MEIOSE ◼ Mitose = é um tipo de divisão celular em que uma célula diplóide (2n) dá origem a duas novas células geneticamente idênticas a célula mãe. É uma divisão equacional. ◼ Meiose = A meiose ocorre apenas nas células das linhagens germinativas masculina e feminina (n) e é constituída por duas divisões celulares: Meiose I e Meiose II. Durante esse período cada cromossomo se duplica apenas uma vez. A divisão é reducional. Há dois tipos de divisão celular: mitose e meiose. Na mitose (divisão equacional), a divisão de uma “célula-mãe” gera duas “células-filhas” geneticamente idênticas e com o mesmo número cromossômico que existia na célula-mãe. Uma célula n produz duas células n, uma célula 2n produz duas células 2n. Já na meiose (divisão reducional), a divisão de uma “célula-mãe” 2n gera “células-filhas” n, geneticamente diferentes. Neste caso, uma célula 2n produz quatro células n. CICLO CELULAR A interfase é o período entre duas divisões celulares consecutivas. Durante ela os filamentos cromossômicos permanecem descondensados no interior do núcleo, constituindo a cromatina (complexo de DNA e proteínas que está dentro do núcleo celular das células eucarióticas). É durante a interfase que o DNA cromossômico está ativo e em produção constante de moléculas de RNA e proteínas. É também durante a interfase que a célula cresce eque o DNA dos cromossomos se duplica, preparando a célula para uma próxima divisão. A interfase é subdividida em 3 fases: Formado por 9 grupos de 3 microtúbulos. Essa é normalmente a fase mais longa e variável no ciclo celular. É ela que antecede a duplicação do DNA cromossômico e durante ela a célula cumpre suas funções “propriamente ditas”. G1: Síntese de RNA (TRANSCRIÇÃO) e proteínas (TRADUÇÃO), com intensa atividade metabólica. S (Síntese) É na fase de síntese que ocorre o processo de duplicação do material genético (REPLICAÇÃO). G2: Duplicação das organelas e condensação do material genético (cromossomo). Em um ciclo celular com duração de 24 horas, normalmente de 9 a 11 horas são na fase G1, 8 a 11 horas na fase S e de 4 a 5 horas na fase G2. No tempo restante a mitose faz o seu trabalho em um tempo relativamente curto. 39 TRANSMISSÃODEMATERIALGENÉTICO-CÉLULAMÃE/FILHA • A informação genética está presente no DNA, os quais podem ser duplicados e separados em células filhas através de processos de divisão celular; Mitose- características típicas • A Mitose é o processo de divisão no qual uma célula que se divide originando duas “células filhas” com o mesmo conjunto de cromossomos e genes; • As células filhas podem ser haploides ou diploides, como a célula original; • No organismo animal ela é fundamental para o crescimento e a regeneração, mas não é usada para a produção de gametas Mitose: o que é, função e importância Mitose é um processo de divisão celular onde uma célula origina duas células idênticas à célula-mãe, ou seja, com o mesmo número de cromossomos. A função da mitose é garantir o crescimento e substituição de células. A importância dessa multiplicação celular está em manter a reprodução assexuada (bactérias), efetivar processos de cicatrização e renovação dos tecidos. Prófase •Cada cromossomo possui um centrômero que une dois filamentos denominados cromátides. •A membrana que envolve o núcleo, a carioteca, é fragmentada e o nucléolo desaparece. •Os cromossomos se tornam mais curtos e espessos com o processo de espiralização. •A formação das fibras do fuso facilitam o deslocamento no citoplasma. Metáfase •O material nuclear é disperso no citoplasma devido ao desaparecimento da carioteca. •Os cromossomos encontram-se em grau máximo de espiralização e são unidos às fibras polares do fuso mitótico pela região do centrômero. •Ocorre o deslocamento dos cromossomos para região mediana da célula, formando uma placa equatorial. Anáfase •As duas cromátides-irmãs são separadas com a divisão do centrômero, tornando-se independentes cromossomos-filhos. •Cada cromossomo-filho dirige-se para um polo da célula pelo encurtamento das fibras do fuso. •O material genético que chega em cada polo é idêntico ao da célula-mãe. Telófase •Encerra-se a divisão nuclear e os cromossomos desespiralizam-se, tornando-se novamente longos e finos filamentos. •Há a desintegração do fuso, reorganização do nucléolo e reconstituição da carioteca. •Os novos núcleos adquirem o mesmo aspecto do núcleo interfásico. •A citocinese faz com que haja a divisão do citoplasma e o estrangulamento produza duas células. INTÉRFASE ◼ http://www.anselm.edu/homepage/jpitocch/genbio/cellcycle.JPG Síntese protéica Duplicação do DNA DNA JÁ duplicado http://www.anselm.edu/homepage/jpitocch/genbio/cellcycle.JPG FASES DA MITOSE PRÓFASE ◼ Cromatina começa a se enrolar formando os cromossomos; ◼ Centríolos migram para os pólos rodeados pelo áster que iniciam a formação do fuso acromático; ◼ A carioteca começa a se fragmentar; ◼ O nucléolo desaparece. FASES DA MITOSE METÁFASE ◼ Os centríolos ocupam os pólos opostos da célula; ◼ Os cromossomos ocupam região mediana da célula; ◼ As cromátides-irmãs voltam- se para os pólos opostos. FASES DA MITOSE ANÁFASE ◼ As cromátides-irmãs separam-se e são levadas para os pólos opostos da célula. FASES DA MITOSE TELÓFASE ◼ Os cromossomos chegam aos pólos, começam a se desenrolar e adquirem de novo o aspecto de cromatina; ◼ A carioteca e o nucléolo voltam à se formar. Citocinese ◼ Divisão citoplasmática. - Em animais: citocinese é centrípeta. - Em plantas: citocinese é centrífuga. MEIOSE • A meiose ocorre apenas nas células das linhagens germinativas masculina e feminina, portanto, ocorre nas células germinativas e é constituída por duas divisões celulares: Meiose I e Meiose II. • Durante esse período cada cromossomo se duplica apenas uma vez. MEIOSE: Importância e Finalidades ◼ Redução do número de cromossomos à metade. ◼ Produção de gametas em animais. ◼ Produção de esporos em plantas. 40 MEIOSE-CARACTERÍSTICAS TÍPICAS • A Meiose: processo de divisão onde uma célula diploide origina (após duas divisões consecutivas) quatro “células filhas” com a metade do número de cromossomos da célula original. • No organismo animal é fundamental para a produção de gametas. • As células filhas tendem a ser geneticamente diferentes da célula original, devido à separação aleatória dos cromossomos homólogos, além da possibilidade de recombinações entre eles denominada “Crossing over” • Esse tipo de divisão não ocorre em ciclos repetidos como a mitose. 75 A variação no número de cromossomos de diferentes espécies e a redução da ploidia nos gametas que foram formados por meiose. Duplicação do DNA Div 1: Separação dos cromossomos homólogos. Div 2: Separação das cromátides irmãs. MEIOSE: Importância e Finalidades 1ª Divisão da Meiose ◼ Importância: Separação dos cromossomos homólogos ◼ Dividido em: 1. Prófase 1: Sub dividida em: 2. Metáfase 1 3. Anáfase 1 4. Telófase 1 - Leptóteno - Zigóteno - Paquíteno - Diplóteno - Diacinese SUB-FASES DA PRÓFASE 1 ◼ LEPTÓTENO ◼ ZIGÓTENO ◼ PAQUÍTENO ◼ DIPLÓTENO ◼ DIACINESE MEIOSE I Leptóteno Os cromossomos condensam-se e tornam-se visíveis. (visualização dos cromômeros) Zigóteno Ocorre a sinapse (pareamento dos cromossomos homólogos) MEIOSE I – Prófase I MEIOSE I – Prófase I Paquíteno Ocorre o crossing-over MEIOSE I – Prófase I Paquíteno Fenômeno denominado permutação, ou crossing-over. A permutação permite que o novo cromossomo tenha genes provenientes tanto do pai, como da mãe. MEIOSE I – Prófase I Crossing over Importância: ◼ Aumento da variabilidade genética. ◼ Troca de sequências de DNA entre cromossomos homólogos. ◼ Também chamado de recombinação ou permutação gênica. Diplóteno Melhor visualização dos quiasmas (pontos de contato entre as cromátides) Diacinese Os cromossomos migram para o equador da célula. (terminalização dos quiasmas). MEIOSE I – Prófase I MEIOSE I - Metáfase 1 ◼ Pareamento dos cromossomos homólogos na placa equatorial da célula. Equador da célula MEIOSE I - Anáfase 1 ◼ Migração dos cromossomos homólogos para os pólos da célula. MEIOSE I - Telófase 1 ◼ Descondensação dos cromossomos ◼ Reaparecimento do nucléolo e carioteca ◼ Desaparecimento das fibras do fuso MEIOSE I - INTERCINESE ◼ Intervalo entre a 1ª e a 2ª divisão da meiose. ◼ É muito curto e não ocorre outra duplicação do DNA. ◼ Cada cromossomo duplicado se separa em dois cromossomos simples. 2ª Divisão da Meiose ◼ Importância: Separação das cromátides irmãs ◼ Dividido em: Prófase 2 Metáfase 2 Anáfase 2 Telófase 2 MEIOSE II- Prófase 2 ◼ Duplicação e migração dos centríolos para os pólos opostos da célula. ◼ Desaparecimento da carioteca e nucléolos ◼ Condensação dos cromossomos. MEIOSE II - Metáfase 2 ◼ Cromossomos localizados na placa equatorial da célula. ◼ Fibras do fuso ligadas aos centrômeros ◼ Separação das cromátides irmãs MEIOSE II – Anáfase 2 ◼ Migração das cromátides irmãs para os pólos opostos da célula. MEIOSE II - Telófase 2 ◼ Reaparecimento da carioteca e nucléolo ◼ Descondensação dos cromossomos ◼ Citocinese – divisão citoplasmática A. Interfase (G1); B. Interfase (G2); C. Prófase I (leptóteno); D. PrófaseI (zigóteno); E. Prófase I (paquíteno); F. Prófase I (diplóteno); G. Prófase I (diacinese); H. Metáfase I; I. Anáfase I; J. Telófase I; K. Prófase II; L. Metáfase II; M. Anáfase II; N. Telófase II. Meiose: