GENÉTICA MOLECULAR 2013 - AULA 02 - BIOLOGIA

Sobre a replicação do DNA

http://aprendendogenetica.blogspot.com.br/2012/03/genetica-molecular-biologia-aula-02.html

animações:

http://www.youtube.com/watch?v=-mtLXpgjHL0

http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0

http://www.youtube.com/watch?v=J2BzrA5IWtY

GENÉTICA MOLECULAR 2013 - CURIOSIDADE - BIOLOGIA

Falei com vocês sobre enzimas na apresentação.......... Mando um post relacionado que foi encaminhado por uma aluna alguns semestres atrás.

http://aprendendogenetica.blogspot.com.br/2010/06/bem-lembrado-pela-aluna-luciana-guedes.html

GENÉTICA MOLECULAR 2013 - AULA 01 - BIOLOGIA

ESTRUTURA MOLECULAR DE ÁCIDOS NUCLEICOS: A DESCOBERTA DA ESTRUTURA DO DNA E SUAS CONSEQUÊNCIAS.

http://aprendendogenetica.blogspot.com.br/2011/03/genetica-molecular-ciencias-biologicas.html

GENÉTICA MOLECULAR 2013 - APRESENTAÇÃO DO CURSO - BIOLOGIA

Prezados alunos,

Mais um semestre letivo se inicia. Muitas novidades para discutirmos ao longo dos próximos meses.

Através do blog vocês poderão ficar atualizados com os assuntos ministrados em sala. Use a ferramenta siga no seu email para receber avisos sempre que novas postagens forem realizadas!

Datas importantes:
estudo orientado 01 - 01/04

prova 1 - P1 - 08/04
estudo orientado 02 - 10/06

prova 2 - P2 - 17/06

VEA (segunda chamada) - 24/06

prova final - P6 - 01/07

feriado - 22/04

Nossa programação básica incluirá o estudo das bases moleculares da hereditariedade, o surgimento e a manutenção da variabilidade, as ferramentas para estudo da biodiversidade e o impacto da variação nas populações. Temas como transgenia, células tronco, terapia gênica e clonagem serão discutidos à luz dos mais recentes achados da genética molecular.

Nossa bibliografia será:

Básica

Griffiths AJF; Miller JR; Suzuki DT; Lewontin RC; Gelbart WM.. Introdução à Genética. Ed. Gen, 9a. Ed, 2008.
Nussbaum RI; McInnes RR; Willard HF. Thompson & Thompson:  Genética Médica. Ed. Elsevier, 7ª. Edição, Rio de Janeiro, 2008.
Pierce, B. Genética: um enfoque conceitual. 5a ed. Guanabara Koogan. Rio de Janeiro, 2002.

Complementar

Brown, T. Genética: Um enfoque molecular. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 1999.
Otto, P. G. Genética Humana e Clinica. Rio de Janeiro: ROCA. 2004.
Watson et al. Biologia Molecular do gene. ARTMED, 5º edição. 2006.

ESTUDOS ORIENTADOS

Os estudos orientados devem ser entregues no dia da prova, 28/09

ESTUDO ORIENTADO 1

1 – Diferencie mitose de meiose

2 – Discuta a importância da ocorrência de permutação

3 – Como é feita a determinação do sexo em nossa espécie

ESTUDO ORIENTADO 2

1 – Discuta a importância da classificação cromossômica

2 – Diferencie os principais tipos de anomalia cromossômica numérica

3 – Seria possível um rearranjo cromossômico estrutural não provocar consequências no fenótipo?

GENÉTICA - ODONTOLOGIA - ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS

NÃO DISJUNÇÃO

Eventualmente um fenômeno de separação incorreta dos cromossomos ocorre durante a divisão de uma célula. Este erro de separação é chamado não disjunção. O fenômeno pode ocorrer tanto na mitose quanto na meiose.

Quando ocorre na meiose, a não disjunção leva à formação de gametas com número incorreto de cromossomos. Entretanto, há diferença na proporção de gametas anômalos formados dependendo do erro ocorrer na primeira divisão (meiose I ou divisão reducional) ou na segunda divisão (meiose II ou divisão equacional). Quando há erro na primeira divisão, 100% dos gametas gerados tem conteúdo cromossômico anormal (50% com cromossomos a mais e 50% com cromossomos a menos). Já se o erro ocorre na segunda divisão, 50% dos gametas dserão normais, mas os 50% remanescentes terão número incorreto de cromossmomos (25% com cromossomos a mais e 25% com cromossomos a menos).

A ocorrência de não disjunção mitótica leva a uma condição denominada mosaicismo cromossômico. Neste caso, como o erro ocorre em células somáticas, uma parte das células do organismo tem constituição cromossômica normal e outra parte fica com constituição cromossômica anormal. Assim,  do ponto de vista genético, diferentes populações celulares coexistem no mesmo organismo.

A não disjunção é a causa principal das anormalidades que envolvem o número dos cromossomos. 

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS

As anomalias cromossômicas numéricas podem ser de dois tipos: as euploidias, nas quais há uma alteração envolvendo um conjunto cromossômico completo ou seu múltiplo (n, 2n, 3n, etc....) 

e as aneuploidias, nas quais o número de cromossomos envolvidos não alcança um conjunto cromossômico completo, ou seja, vai de 1 a (n-1) cromossomos, a mais ou a menos. O tipo mais comum de aneuploidia é a trissomia (presença de 3 cromossomos), mas podemos ter outras formas de variação, como a nulissomia, a monossomia e a tetrassomia

Em nossa espécie, a euploidia é incompatível com a sobrevida. Triploidia (3n) em natimortos e tetraploidia (4n) em molas já foram descritas. Já as aneuploidias possuem configurações genéticas viáveis, permitindo que inferências sejam feitas em relação à presença de cromossomos supra  (a mais) ou infra (a menos) numerários. Em termos gerais, poucas combinações genéticas com número de cromossomos alterado são viáveis, e, dentre estas, destacamos 3 anomalias que quenvolvem cromossomos autossômicos e 4 que envolvem cromossomos sexuais:

Autossômicas - ocorrem indistintamente em homens e mulheres
trissomia do 13, a síndrome de Patau
trissomia do 18, a síndrome de Edwards
trissomia do 21, a síndrome de Down (evite o termo "mongolismo")

Sexuais - ocorrem distintamente em homens e mulheres
femininas
trissomia do X, a síndrome do triplo X (evite o termo "síndrome da superfêmea")
monossomia do X, a síndrome de Turner
masculinas
dissomia do X, trissomia sexual, a síndrome de Klinefelter
dissomia do Y, trissomia sexual, a síndrome do duplo Y (evite o termo "síndrome do supermacho")

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS

Além dos distúrbios envolvendo a alteração do número dos cromossomos, temos também as anomalias que afetam a estrutura cromossômica como decorrência de quebras cromossômicas seguidas ou não de realocação de segmentos cromossômicos em regiões anormais.

Basicamente podemos categorizar estas ocorrências em quatro grupos:
1) deleções
neste tipo de anomalia estrutural, uma parte do cromossomo é perdida, resultando em monossomia para a região perdida. As deleções podem ser intersticiais, quando envolvem 2 pontos de quebra, com perda de um segmento interno e subsequente reunião da cromátide ou terminais, quando envolvem apenas um ponto de quebra, com perda de toda a extremidade do braço da cromátide.
2) duplicações
um segmento cromossômico é inserido em um homólogo, resultando na duplicação do segmento
3) inversões
nesta tipo de ocorrência, um segmento cromossômico é destacado e, após sofrer um giro de 180 graus, é reinserido (ficando com a orientação inversa)
4) translocação
quando há troca de segmentos entre cromossomos não homólogos, chamamos translocação recíproca. se a troca envolve um braço inteiro do cromossomo, ela é dita Robertsoniana.

5) isocromossomos

formado a partir de um erro na segregação, apresenta perda de um dos braços e dusplicação do outro.

GENÉTICA - ODONTOLOGIA - CROMOSSOMOS

CROMOSSOMOS

Os cromossomos são as unidades básicas da hereditariedade. O estudo destas estruturas celulares responsáveis pela transmissão das características é denominado citogenética.  Estruturalmente, o cromossomo pode ser definido como uma unidade filamentosa de DNA altamente enovelada, que é observada durante o processo de divisão celular. Entretanto, o uso generalizado levou à associação do termo cromossomo ao material genético de uma célula.

O enovelamento característico dos cromossomos é decorrente da associação do filamento de DNA com proteínas, constituindo uma unidade estrutural denominada cromatina. A cromatina pode ser classificada em dois grupos gerais: i) a cromatina mais condensada, indisponível para transcrição dos genes, que é chamada heterocromatina e ii) a cromatina mais frouxamente enovelada, disponível para transcrição dos genes, denominada eucromatina. O empacotamento da cromatina é extremamente importante para a viabilidade da célula. Imagine que você fosse capaz de alinhar os 46 cromossomos que compõe o genoma nuclear humano. O filamento formado teria cerca de 1,8m! Isso mesmo, cerca de um metro e oitenta!

 

As proteínas que se associam ao DNA para compor a cromatina pertencem basicamente a dois grupos: i) as histonas, proteínas de caráter básico que são as responsáveis pelas etapas iniciais de condensação (enovelamento) do DNA e ii) as proteínas não-histonas, que pertencem a uma ampla variedade de famílias protéicas e são responsáveis pelas etapas posteriores de condensação e que culminam com o empacotamento máximo da cromatina, denominado cromossomo. O cromossomo é, então, o DNA na sua forma mais enovelada (e que se apresenta como uma molécula em forma de bastão com um comprimento cerca de 10.000 vezes menor que a molécula de DNA que o originou). 

Diversas etapas, inicialmente envolvendo os 5 tipos de histonas (H1, H2a, H2b, H3 e H4) devem ser cumpridas para que o enovelamento possa ser concretizado. A associação com unidades de quatro tipos de histonas em pares (2 unidades de cada um dos tipos H2a, H2b, H3 e H4), denominada octâmero de histonas, é o primeiro passo, formando o nucleossoma, uma estrutura que se assemelha a um colar de contas. A presença da histona H1 nos intervalos do nucleossoma forma o solenóide, que, por sua vez, é enovelado sobre si mesmo gerando uma fibra cromossômica. O empacotamento sequencial das fibras gera o cromossomo propriamente dito.

Podemos identificar uma série de elementos na organização estrutural de um cromossomo. Cada filamento constitui uma cromátide, que possui 2 extremidades denominadas telômeros. A cromátide é dividida por uma região mais condensada, denominada centrômero. O centrômero tem papel importante na separação dos cromossomos, pois é nesta região que se encontra o cinetocóro, complexo proteíco ao qual as proteínas do fuso de divisão se ligam.

O centrômero divide a cromátide em dois segmentos: o braço curto (referido como p) e o braço longo (referido como q). Dependendo da posição que o centrômero ocupa, podemos classificar os cromossomos em metacêntrico (centrômero na região central); sub-metacêntrico (centrômero deslocado para uma das extremidades, estabelecendo um braço que ocrresponde a cerca de 2/3 do cromossomo e outro correspondente a 1/3); acrocêntrico (centromero nitidamente deslocado para uma das extremidades) e telocêntrico (centrômero na região telomérica, fazendo com que o cromossomo apresente apenas 1 braço).

Em relação ao tamanho, originalmente os cromossomos foram divididos em 7 grupos (A a G), em ordem decrescente de tamanho:

- grupo A – cromossomos 1, 2 e 3

- grupo B – cromossomos 4 e 5

- grupo C – cromossomos 6 a 12 e X

- grupo D – cromossomos 13 a 15

- grupo E – cromossomos 16 a 18

- grupo F – cromossomos 19 e 20

- grupo G – cromossomos 21, 22 e Y

Com as técnicas de bandeamento, cada cromossomo pode ser identificado a partir de seu padrão de bandas. Estas técnicas consistem no tratamento de uma preparação de células rompidas que encontravam-se em processo de divisão, que são coradas e analisadas em microscópio. Com o bandeamento é possível identificar cada um dos cromossomos. A partir de então, os cromossomos autossômicos são numerados de 1 a 22 em ordem decrescente de tamanho. O par sexual é composto pelos cromossomos X e Y. Desta forma, a espécie humana apresenta 24 tipos de cromossomos diferentes: os 22 autosomos, e os sexuais X e Y (que apesar de comporem um par são diferentes entre si).

GENÉTICA - ODONTOLOGIA - MEIOSE

DIVISÃO CELULAR - MEIOSE

A meiose é uma estratégia de divisão que está relacionada a formação de gametas. Durante a meiose ocorre apenas uma duplicação do DNA associada a duas divisões celulares sucessivas. Assim, o produto da meiose é a formação de quatro células filhas que contém metade do material genético da célula mãe. A primeira divisão é reducional (reduz à metade o conteúdo genético da célula filha) e a segunda divisão é equacional (distribui o conteúdo reduzido às células filhas). A meiose é subdividida em Meiose I e Meiose II.

A Prófase I é a etapa na qual os cromossomos se espiralizam e, com a formação da tétrade meiótica, pode haver intercâmbio de material genético entre cromátides não irmãs. Este fenômeno de troca é conhecido como crossing over ou permutação.

A Prófase I é subdividida em: 

Leptóteno – cromossomos se apresentam finos e longos;

Zigóteno – ocorre o pareamento dos cromossomos homólogos (bivalentes), onde cada bivalente apresenta quatros filamentos compactados (cromátides) de DNA (tétrade meiótica). Há a sinapse e a formação do complexo sinaptonêmico;

Paquíteno – ocorre o crossing over e permuta gênica entre segmentos de cromátides homólogas, sendo o processo uma fonte de variabilidade genética;

Diplóteno – os cromossomos homólogos se separam;

Diacinese – o complexo sinaptonêmico é desfeito, os cromossomos estão espiralizados, membrana nuclear é vesiculada e os centríolos se organizam para formar o fuso de divisão.

Na Metáfase I os cromossomos são dispostos na placa equatorial para que na Anáfase I, os fusos migrem para polos opostos, carreando cromossomos homólogos inteiros. Na Telófase I os cromossomos atingem os polos, a membrana nuclear é refeita e a membrana celular é estrangulada, formando duas células filhas com duas cromátides de cada cromossomo.

  

Na segunda divisão, a meiose II, as etapas da Prófase II e Metáfase II são semelhantes aos processos que ocorrem na mitose. Na Anáfase II os fusos de divisão se contraem e carreiam as cromátides irmãs para polos opostos. Na Telófase II as cromátides atingem os polos opostos, há reconstituição da membrana nuclear e, finalmente, o estrangulamento da membrana celular, formando quatro células filhas,  cada uma com uma cromátide de cada cromossomo da célula mãe.

Nos homens, o processo de formação dos gametas é denominado espermatogênese, sendo formados quatro espermatozóides para cada espermatogônia que entra em meiose.

Nas mulheres, o processo é denominado ovogênese e tem como característica a formação de um óvulo e três corpúsculos polares para cada ovogônia que entra em divisão.

links com animações:

imagens de divisão celular

mitose

mitose 2

meiose

crossing over

diferenças entre mitose e meiose

GENÉTICA - ODONTOLOGIA - MITOSE

Durante a etapa de divisão celular, dois fenômenos importantes ocorrem: a cariocinese, ou divisão do material genético e a citocinese, ou divisão do conteúdo citoplasmático. Para fins didáticos, o processo de mitose foi subdividido em etapas, a saber: 1 - Prófase; 2 - Metáfase; 3 - Anáfase e 4 - Telófase. Aguns autores, ainda, dividem a Metáfase em ProMetáfase e Metáfase propriamente dita. Entretanto, o mais importante é que possamos compreender os eventos que ocorrem no processo de divisão, lembrando sempre que se trata de um evento contínuo.


Na prófase, o material genético é condensado, constituindo os cromossomos. Nas células eucariontes, o DNA ocorre em associação a proteínas (que discutiremos na aula de cromossomos), constituindo a cromatina.A membrana nuclear é vesiculada e ocorre formação do fuso de divisão, a partir da migração dos centríolos para os polos opostos da célula, formando uma "rede" de microtúbulos aos quais os cromossomos se ligarão (Figura 1, I, II e IIII). Na metáfase, os cromossomos ligados às fibras do fuso de divisão são alinhados na porção mediana da célula (placa equatorial) (Figura 1 - IV). Na anáfase os cromossomos (que foram duplicados na fase S do ciclo celular, sendo constituídos de duas cromátides ligadas pelo centrômero) são separados (cariocinese), a partir da despolimerização dos microtúbulos (Figura 1- V e VI). Na telófase, os cromossomos já foram separados e há restituição da membrana nuclear. Coclui-se a divisão, com a citocinese, que corresponde à divisão do conteúdo citoplasmático (Figura 1 - VII e VIII).

 

Figura 1: Representação esquemática da mitose

ANIMAÇÕES:

ciclo celular

animação de ciclo celular básica

Mitose

 

outra de mitose

outra de mitose, com células em cultura