Disciplinas: Fundamentos da Genética e Biologia Molecular Estudo da Genética e da Evolução Turmas: Fisioterapia (1o Ano) Terapia Ocupacional (1o Ano) Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini E-mail: [email protected] O que é Hereditariedade? Histórico Século XIX: União de duas Ciências Genética Citologia Hereditariedade e variação Célula Thomas Hunt Morgan Edmund Beecher Wilson Histórico 1902 – Walter Sutton Fêmea: 2 cromossomos Ovogênese de “acessórios” (XX) Macho: 1 cromossomo “acessório” (X_) Brachystola magna Durante a meiose, cada gameta recebe apenas um cromossomo de cada tipo. Histórico Wilson: 1903: Theodor Boveri Cromossomos individuais são diferentes entre si. Sutton& Boveri “Os cromossomos na hereditariedade.” Histórico 1910: Thomas Hunt Morgan Macho mutante – White Drosophila melanogaster - Selvagem Vantagens: Reprodução rápida; Baixo custo de manutenção; 4 pares de cromossomos (1 par sexual) Drosophila melanogaster - White Conceitos básicos: Invivíduo Homogamético: Origina apenas um tipo de gameta; XX = mulher, Drosophila sp fêmea. Indivíduo Heterogamético: Origina dois tipos de gameta; XY = homem, Drosophila sp macho. Indivíduo Hemizigoto: Tem apenas uma cópia de um gene específico. Genes ligados aos cromossomos sexuais. Experimentos de Morgan XW Gametas Parental (P): X W+ X W+XW X W+Y X W+ X W+XW X W+Y F1: XW+XW+ Y XWY XW+X W X W+ Y Experimentos de Morgan F1 x F1: XW+X W X W+ Y Gametas XW+ Y X W+ XW+XW+ XW+Y XW XW+XW XWY XW+Y XWY XW+XW+ XW+XW Experimentos de Morgan XW+XW+ XW+XW XW+Y XWY Experimentos de Morgan XW+XW+ XW+XW XW+Y XWY Cromatina ou Cromossomo? Croma = cor Corado e Visível ao Microscópio de Luz (ML) Núcleo Interfásico: Núcleo em Divisão: Cromatina Cromossomo Compactada ou Descompactada Altamente Compactado Cromatina = Cromossomo ≠ Morfologia e Fisiologia mesma estrutura DNA, Cromatina e Cromossomo Nucleoproteicas; Sequência Linear de genes; Localizados no núcleo; Hereditariedade! DNA Ácido Desoxirribonucleico Contém toda a informação genética de um organismo Informação genes DNA Ácido Desoxirribonucleico Nucleotídeos: Fosfato; Pentose; Base nitrogenada. Dupla-hélice DNA Ácido Desoxirribonucleico Purinas = 2 anéis de Carbono Base nitrogenadas: Complementariedade: A T Pontes de Hidrogênio C G Proporção: A=T; C=G A+G=C+T A+T≠C+G Quantidade de Purinas = Pirimidinas Pirimidinas = 1 anel de Carbono DNA Ácido Desoxirribonucleico Desoxirribose: Pentose; Carbonos: 1’ 5’ direita esquerda. C 1' - base C 5' - grupo fosfato DNA Ácido Desoxirribonucleico Dupla-hélice Pontes de Hidrogênio Polaridade Oposta Cadeias Antiparalelas 3,4nm 10 pares de bases 5’ 3’ 3’ 5’ 0,34nm Diâmetro = 2nm Cromatina DNA + proteínas Histonas Básicas (arginina e lisina) Ligação: amino – fosfato H1 – ligação externa H2A H2B Octâmero H3 H4 3% de RNA nascente Não –histonas Ácidas Ligadas ao DNA ou dispersas no carioplasma Estrutura dos cromossomos; Replicação e Reparo de DNA; Ativação e Repressão Gênica. Cromatina Nucleossomo: 200 pares de bases (pb); Octâmero Histonas; Histona H1. H2A H2B H3 H4 H1 10 nm 6nm Cromatina Fibras 10nm = nucleofilamentos 1o nível de compactação; Associação de nucleossomos – Colar de Contas. Fibras 30nm = solenóide 2o nível de compactação; estrutura helicoidal. Cromatina - Estados funcionais Eucromatina: Transcrita. Heterocromatina: Não transcrita. Parâmetro Heterocromatina Eucromatina Coloração Intensa Fraca Compactação Altamente Compactada Frouxamente Compactada Transcrição Inativa Ativa Cromatina - Estados funcionais Heterocromatina Constitutiva Heterocromatina Facultativa Sequência repetitiva de DNA, nunca transcritas. Centrômeros e Telômeros. Telômeros Centrômero ou Constrição Primária Telômeros Cromatina - Estados funcionais Heterocromatina Constitutiva Heterocromatina Facultativa Sequência repetitiva de DNA, Sequências únicas ou nunca transcritas. Centrômeros e Telômeros. medianamente repetitivas, passíveis de transcrição, mas inativas. Cromatina Sexual (Corpúsculo de Barr) Célula do Epitélio Bucal Cromatina Sexual Cromatina - Estados funcionais Heterocromatina Facultativa Corpúsculo de Barr Fêmeas de Mamíferos; Inativação intra-uterina ; Mosaico (ao acaso); Compensação de dose (XX); Diagnóstico citológico do sexo. Sequências únicas ou medianamente repetitivas, passíveis de transcrição, mas inativas. Cromatina Sexual (Corpúsculo de Barr) Célula do Epitélio Bucal Cromatina Sexual Dupla hélice DNA; Nucleossomo; Solenóide; Fibra 300nm; Fibra 700 nm; Cromossomos Cromossomo - Estrutura DNA Material genético, portador da informação que compreende os genes. Cromossomo - Estrutura Cromátides Filamentos idênticos, resultantes da autoduplicação e da posterior divisão longitudinal do cromossomo durante a divisão celular. DNA Cromossomo - Estrutura Cromátides Centrômero ou Constrição Primária DNA Divide o cromossomo em dois braços. Região de ligação das fibras do fuso durante a divisão celular. Cromossomo - Estrutura Cromátides Satélite Porção terminal de material cromossômico separado do cromossomo por uma constrição secundária. Zona SAT - Região relacionada com a formação do nucléolo durante a telófase Centrômero ou Constrição Primária DNA Cromossomo - Estrutura Cromátides Telômeros Satélite Centrômero ou Constrição Primária DNA Sequências repetitivas de proteínas e DNA não codificante que formam as extremidades dos cromossomos. Estabilidade estrutural. Telômeros Cromossomo - Estrutura Cromátides Telômeros Satélite Constrição Secundária Região de condensação diferenciada no cromossomo; Região organizadora de nucléolo (RON); DNA moderadamente repetitivo. Centrômero ou Constrição Primária DNA Constrição Secundária Telômeros Cromossomo - Estrutura Cromátides Telômeros Braço Curto (p) Satélite Constrição Secundária Centrômero ou Constrição Primária DNA Braço Longo (q) Constricção Secundária Telômeros Cromossomo - Estrutura DNA: Material genético, portador da informação que compreende os genes. Cromátides: Filamentos idênticos, resultantes da autoduplicação e da posterior divisão longitudinal do cromossomo durante a divisão celular. Centrômero ou Constrição primária: Divide o cromossomo em dois braços. Região de ligação das fibras do fuso durante a divisão celular. Satélite: Porção terminal de material cromossômico separado do cromossomo por uma constrição secundária. Zona SAT - Região relacionada com a formação do nucléolo durante a telófase Telômeros: Sequências repetitivas de proteínas e DNA não codificante que formam as extremidades dos cromossomo. Estabilidade estrutural. Constrição secundária: Região de condensação diferenciada no cromossomo; Região organizadora de nucléolo (RON); DNA moderadamente repetitivo. Cromossomos Classificação Morfológica Metacêntrico Submetacêntrico Acrocêntrico Telocêntrico Cromossomos Classificação por Bandas Caracterização realizada por técnicas especiais de tratamento e coloração bandas Padrão definido de segmentos corados ao longo do cromossomo Cromossomos Classificação por Bandas Banda G Enzima: Tripsina Corante: Giemsa Discrimina segmentos cromossômicos. baixos teores de G (guanina) e C (citosina). Cromossomos Classificação por Bandas Banda C Banda R Solução de Hidróxido de Desnaturado com solução Bário Corante: Giemsa As bandas C evidenciam região centromérica e pericentromérica. salina e Calor; Corante: Giemsa As bandas escuras são ricas em CG; As bandas claras são ricas em AT. Cromossomos Classificação por Bandas Banda RON (NOR) Banda Q Corante: Nitrato de Prata Corante: Quinacrina As bandas NOR evidenciam região organizadora de nucléolo. Banda T As bandas T correspondem a regiões teloméricas. (fluorescente); Bandas fluorescentes são ricas em Adenina (A) e Timina (T); Identificação do Cromossomo Y. Cromossomos Humanos 46 cromossomos 23 (origem materna) 23 (origem paterna) 22 Autossomos 1 Sexual (X) 22 Autossomos 1 Sexual (X ou Y) Cromossomos homólogos: semelhantes em tamanho e forma, com a mesma disposição de genes. Cromossomos Humanos Autossomos Sexuais 21 Cromossomos Humanos Autossomos São todos os cromossomos, exceto os sexuais. Uma célula diplóide (2n), possui duas cópias de cada autossomo. 21 Cromossomos Humanos São aqueles cujos conteúdos são diferentes nos dois sexos. Em humanos: XX = mulher XY = homem Sexuais 21 Cromossomos Humanos Cariótipo Constituição cromossômica de uma célula ou um indivíduo; Ordem: Tamanho; Posição Centrômero. 21 Mitose x Meiose E! Intérfase G1 2n = 2 Mitose Intérfase S, G2, Prófase ou Prófase I Metáfase Anáfase Telófase: 2 células (2n) Duplicação DNA Meiose Prófase II R! E! Metáfase II Anáfase I Metáfase I Telófase I: 2 células (n) Telófase II: Anáfase II 4 células (n) Resumindo: Hereditariedade Genética + Citologia Cromatina = Cromossomo DNA+proteinas Nucleossomo Fibras 10nm, 30nm, 300nm, 700nm Cromossomos Classificação Morfológica Classificação por Bandas Cromossomos Humanos Homológos, Autossomos, Sexuais Cariótipo Mitose vs Meiose Referências 1) LEWIS, B. Genes VII. 7a ed. Artmed Editora, 2001. Capítulo 18. 2) NUSSBAUM, R.L.; MCINNES, R.R. & WILLARD, H.F. Thompson e Thompson Genética Médica. 7ª ed.Elsevier, 2008. Capítulo 2. 3) SNUSTAD, P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. 2ª ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2001. Capítulo 6. 4) JUNQUEIRA, L.C. & CARNEIRO J. Biologia Celular e Molecular. 7a. Ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2000. Capítulo 8 e 9. Obs: Há edições mais recentes das referências 1, 3 e 4.