Divisão Celular: Mitose e Meiose Aula de Biologia Tema: Divisão celular: Mitose e Meiose Paulo [email protected] Divisão Celular: Mitose e Meiose 1) Conceitos Prévios • 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 Divisão Celular: Mitose e Meiose 1) Conceitos Prévios • Cromossomo Simples 2 braços 1 centrômero Braço Centrômero Braço Divisão Celular: Mitose e Meiose 1) Conceitos Prévios • Cromossomo Duplo 4 braços 2 centrômeros (só um visível) Braço Cromátide Braço Braço Centrômero Braço Divisão Celular: Mitose e Meiose 1) Conceitos Prévios • Classificação dos cromossomos quanto à posição do centrômero Braço Centrômero Braço Metacêntrico Submetacêntrico Acrocêntrico Telocêntrico Divisão Celular: Mitose e Meiose 1) Conceitos Prévios • Cromossomos Homólogos São cromossomos semelhantes na forma e no tamanho presentes aos pares em células diplóides (2n) Cromossomos homólogos Célula diplóide (2n)s Cromossomos homólogos Célula diplóide (2n)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 (2n)s Cromossomos homólogos Célula diplóide (2n)d C Não há homólogos Célula haplóide (n)s D Não há homólogos Célula haplóide (n)d Divisão Celular: Mitose e Meiose 2) Mitose Tipo de divisão celular em que uma célula mãe haplóide (n) ou diplóide (2n), 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 (2n) 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 2Nd Ns 2Ns 2Ns Divisão Celular: Mitose e Meiose 2) Mitose Intérfase: Fase que precede qualquer divisão celular. Ocorre a duplicação do DNA e a formação de cromossomos duplos. Possui três subfases: G1 : pré-síntese (cromossomos simples) S : Síntese de DNA Alguns autores abordam também a fase G0, entre a fase G1 e S, período em que a célula permanece em repouso, até que algum estímulo a faça entrar em divisão. Quantidade de DNA G2: Pós-síntese (cromossomos duplos) G1 S G2 Fases do ciclo celular Divisão Celular: Mitose e Meiose 2) Mitose a) Prófase 1. 2. 3. 4. 5. DNA desespiralizado disposto na célula de maneira desorganizada. Início da espiralização do DNA para formar os cromossomos. Duplicação dos centríolos (formação do 2º par). Migração dos centríolos para os pólos opostos da célula. Rompimento e degeneração da carioteca. Divisão Celular: Mitose e Meiose 2) Mitose b) 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 ocorre a divisão dos centrômeros. Divisão Celular: Mitose e Meiose 2) Mitose c) Anáfase 1. Encurtamento das fibras do fuso. 2. Cromossomos simples (cromátides irmãs) puxadas para os pólos da célula. 3. Início da desespiralização dos cromossomos. Divisão Celular: Mitose e Meiose 2) Mitose d) Telófase 1. Ocorre a citocinese (divisão do citoplasma) 2. Formação de duas células filhas contendo o mesmo número de cromossomos da célula mãe, porém simples. 3. Formação de duas novas cariotecas e dois novos nucléolos. 4. Cromossomos se desespiralizam e as fibras do fuso desaparecem. Divisão Celular: Mitose e Meiose 2) Mitose d) Telófase Célula Vegetal Lamela média Citocinese Centrífuga Célula Animal Estrangulamento do citoplasma Citocinese Centrípeta Divisão Celular: Mitose e Meiose 2) Mitose Finalidades da mitose 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 2) Mitose Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Meiose Tipo de divisão celular em que uma célula mãe sempre (2n) com cromossomos duplos origina através de duas divisões sucessivas, quatro células filhas contendo metade do número de cromossomos da célula mãe. Diminui pela metade o número de cromossomos da célula mãe. A mitose também é chamada de divisão reducional e simbolizada por R! Célula mãe Meiose só ocorre em células diplóides (2n) 1ª divisão: Reducional (R!) 2Nd (Separação dos homólogos) Nd Nd 2ª divisão: Equacional (E!) (Divisão das cromátides) Células filhas Ns Ns Ns Ns Divisão Celular: Mitose e 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: Mitose e Meiose 3) Meiose Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Prófase I o Fase mais longa da meiose 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: Mitose e Meiose Leptóteno Zigóteno Paquíteno Separação dos centríolos Emparelhamento dos cromossomos homólogos Tétrades ou bivalentes Diplóteno Diacinese Quiasmas Terminalização dos quiasmas Divisão Celular: Mitose e Meiose Paquíteno (tétrade/bivalente) Diplóteno (Quiasmas) Cromossomos homólogos duplicados e pareados Cromossomos modificados Resultado das permutações Divisão Celular: Mitose e 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 fribras. do fuso na placa equatorial da célula. Divisão Celular: Mitose e 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: Mitose e Meiose 3) Meiose Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Telófase I Citocinese Centrípeta Novos núcleos Divisão citoplasmática (citocinese) Célula mãe (2n) origina duas células filhas (n) Os cromossomos continuam duplos e não ocorre divisão do centrômero! Formação de duas novas cariotecas e de dois novos nucléolos. No final da Telófase I os cromossomos se desespiralizam Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Meiose Divisão Equacional ou Meiose II – (E!) Prófase II Condensação dos cromossomos Duplicação dos centríolos. Espiralização dos cromossomos. Desaparecimento da carioteca. Divisão Celular: Mitose e 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: Mitose e 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: Mitose e 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: Mitose e Meiose 3) Meiose Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Meiose Finalidades da Meiose (R!) o Formação dos gametas em animais o Formação dos esporos nos vegetais Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Meiose x Mitose Cromossomos Homólogos Célula (2n) Duplicação dos cromossomos Cromossomos homólogos duplos Separação dos homólogos (R!) Separação das Cromátides (E!) Separação das Cromátides (E!) Divisão Celular: Mitose e Meiose 4) Alterações cromossômicas Finalidades da Meiose (R!) 46 cromossomos paternos (2n) Espermatozóide (n) (23 cromossomos) 46 cromossomos (23 de origem paterna e 23 de origem materna) 46 cromossomos maternos (2n) Óvulo (n) (23 cromossomos) Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Alterações cromossômicas Euploidia: Altera todo o teor do genoma (não ocorre na espécie humana) o 2n: indivíduos diplóides o 2n – n: indivíduos haplóides – Ex: zangão o 2n + n: indivíduos triplóides – Ex: Banana (Musa paradisíaca) Aneuploidia: Altera o número de cromossomos do cariótipo o o o o 2n + 1 (47 cromossomos) – Trissomia 2n + 2 (48 cromossomos) – Tetrassomia 2n – 1 (45 cromossomos) – Monossomia 2n – 2 (44 cromossomos) – Nulissomia Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Alterações cromossômicas Principais aneuploidias humanas a) Síndrome de Down (Trissomia do 21 ou Mongolismo) Cariótipos possíveis Homem: 45A + XY Mulher: 45A + XX O que causa? 3 cromossomos no par 21 Trissomia Erro na distribuição dos cromossomos na formação dos gametas (espermatozóides e óvulos) Idade avançada Exposição a altas taxas de radiação Uso de drogas alucinógenas (LSD, Heroína, Ecstasy) Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Alterações cromossômicas Principais aneuploidias humanas a) Síndrome de Down (Trissomia do 21 ou Mongolismo) Quadro clínico o Baixa estatura o Obesidade o Olhos oblíquos o Mãos e dedos curtos o Prega Simiesca na mão o Retardo mental o Homem estéril o Mulher fértil Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Alterações cromossômicas Principais aneuploidias humanas b) Síndrome de Klinefelter (XXY) Só ocorre em homens Cariótipo: 44 A + 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 Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Alterações cromossômicas Principais aneuploidias humanas c) Síndrome de Turner (X0) Só ocorre em mulheres Cariótipo 44A + X0 o Baixa estatura o Obesidade o Pescoço alado o Muitos pêlos no corpo o Retardo mental moderado o Esterilidade (ovários atrofiados) o Sem cromatina sexual nas células Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Alterações cromossômicas Principais aneuploidias humanas Só ocorre em homens Cariótipo d) Síndrome do duplo Y (XYY) 44A + XYY 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 freqüência chega a 3%. Divisão Celular: Mitose e Meiose 3) Alterações cromossômicas Só ocorre em mulheres Principais aneuploidias humanas Cariótipo e) Síndrome do triplo X “Super-fêmea” 44A + XXX o Mulheres com estatura geralmente acima da média. o Apresentam genitália e mamas subdesenvolvidas. o Apresentam certo gral de retardamento mental. o Puberdade precoce. o São férteis. Divisão Celular: Mitose e Meiose Exercícios UFMG 2004 INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO Resposta: letra D UFMG 2003 INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO Resposta: letra A UFMG 2006 INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO Resposta: letra D 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 seqüências e, portanto, gametas ou esporos geneticamente diferentes. A variabilidade decorrente é um importante fator de evolução para os seres vivos. A colchicina é uma substância de origem vegetal, muito utilizada em preparações citogenéticas para interromper as divisões celulares. Sua atuação consiste em impedir a organização dos microtúbulos. INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO 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)b) Se, em lugar de colchicina, fosse aplicado um inibidor de síntese de DNA, em que fase ocorreria a interrupção? Intérfase (fase de duplicação do DNA) A figura mostra etapas da segregação de um par de cromossomos homólogos em uma 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 INTERFASE PRECEDE A DIVISÃO por perda de uma seqüência de pares deQUE 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. INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO Fase A (intérfase) a) b) c) d) e) 2 cópias 2 cópias 2 cópias 1 cópia 1 cópia INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO Fase C A figura mostra a segregação de dois pares de cromossomos homólogos na anáfase da primeira divisão meiótica de uma célula testicular de um animal heterozigótico quanto a dois genes. As localizações dos alelos desses genes, identificados pelas letras Aa e Bb, INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO estão indicadas nos cromossomos representados no desenho. a) Ao final da segunda divisão meiótica dessa célula, quais serão os genótipos das quatro células haplóides geradas? aB e Ab b) Considerando o conjunto total de espermatozóides produzidos, quais serão seus genótipos e em que proporção espera-se que eles sejam produzidos? AB, Ab, aB e ab (proporção 1:1:1:1) Os esquemas A, B e C abaixo representam fases do ciclo de uma célula que possui 2n = 4 cromossomos. INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO 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) Com base nessas figuras, a)CITE o tipo de divisão celular representado. ______________________________________. INTERFASE QUE PRECEDE A DIVISÃO b) INDIQUE a sequência de números que melhor representa a ordem cronológica das etapas da divisão celular. ____________________________________. c) CITE o número da etapa em que ocorre a segregação de 1. Cromossomos homólogos: ________. 2. Cromátides: ________. d) CITE o nome do importante fenômeno, do ponto de vista evolutivo, que ocorre em III. Justifique a sua importância. ________________________________________ _______________________________________________.
