Embed Size (px)
Citation preview
Núcleo, Ciclo Celular e Meiose
Priscila M. M. de LeonMédica Veterinária
Doutoranda em Biotecnologia
Universidade Federal de Pelotas
CDTec - Graduação em Biotecnologia
Disciplina de Biologia Celular
Maio, 2011
Núcleo Celular
Núcleo Celular
• Conceito:
– Corpúsculo celular relacionado ao controle de todas as atividades celulares.
• Funções:
– Armazenamento do material genético
– Controle o metabolismo celular através da transcrição do DNA em RNA
• Características gerais:– Único– Esférico ou ovóide– Localizado no centro da célula ou levemente desviado
• O conteúdo do núcleo se apresenta com uma massa amorfaviscosa de material rodeada por um complexo envoltório nuclear.
• É a maior organela da célula animal.• Céls. com metabolismo intenso apresentam núcleos volumosos
*Exceções: (eucariotos possuem forma variável)
• Céls hepáticas: 2 núcleos• Fibra muscular esquelética: dezenas de núcleos• Céls glandulares mucosas: forma achatada:• Glóbulos brancos: forma lobulada• Céls. Vegetais: núcleo periférico
Núcleo Celular
Neurrônio binulceado
1. corte longitudinal2. núcleos periféricos3. corte transversal4. núcleo periférico
• Estruturas do núcleo interfásico:
Núcleo Celular
1. Carioteca
2. Nucleoplasma
3. Nucléolo
4. Cromatina
• Estruturas do núcleo interfásico:
Núcleo Celular
1. Carioteca :
Envoltório Nuclear, formado por 2 membranas com poros (3.000 poros), onde
há intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. Membranas são
lipoproteicas (30% lipídeos e 70% proteínas)
→ membrana externa: salpicada de ribossomos e contínua ao retículo
endoplasmático rugoso
→ cisterna perinuclear: cavidade intermembranas
→ superfície interna: lâmina nuclear (rede fibrosa de suporte mecânico)
→ Complexo Poro Nuclear: nucleoporinas
*diferencia eucariotos de procariotos
* Céls com alta atividade proteica apresentam mais poros
• Centro de atividades para a movimentação de RNAs e proteínas –
transporte seletivo
• Estruturas nucleares:
Núcleo Celular
1. Carioteca :
Complexo Poro Nuclear
COMPLEXO DO PORO
Nucleoporinas
• Estruturas nucleares:
Núcleo Celular
2. Nucleoplasma:ou Cariolinfa é uma massa incolorque preenche o núcleo celular.
* É constituído principalmente porágua e proteínas. Além denucleosídeos, nucleotídeos e íons* Proteínas: enzimas de transcrição
e duplicação do DNA
* Contém filamentos de cromatina eo nucléolo
Matriz nuclear: estrutura fibrilar que forma o
endoesqueleto nuclear
• Estruturas nucleares:
Núcleo Celular
3. Nucléolo:
Trata-se de um corpúsculo esponjoso e desprovido de membranas, que se
encontra em contato direto com o nucleoplasma, rico em RNA ribossômico,
além de proteínas e pouco DNA (DNA ribossômico).
Geralmente esférico e visível em céls vivas.
* Função: organização dos ribossomos, síntese de RNA ribossômico e
montagem das subunidades ribossômicas.
* Quanto maior o seu número e tamanho, maior é a síntese proteica da célula.
Porção fibrilar: localização central, rRNA e proteínas ribossomais (porção central
e densa)
Porção granular: localização periférica, subunidades ribossômicas em formação.
Região Organizadora do Nucléolo (NORs): cromatina
Nucléolo
• Estruturas nucleares:
Núcleo Celular
4. Cromatina:
representa o material genético, complexo de DNA e proteínas que se
encontra dentro do núcleo celular nas células eucarióticas.
→ Sua organização é dinâmica devido alterações no ciclo celular
* Têm aspecto emaranhado de filamentos longos e finos, denominados
Cromonemas. Durante a divisão celular, os cromonemas espiralizam-se,
tornando-se mais curtos e mais grossos e passam a ser chamados de
Cromossomos.
- Heterocromatinas: regiões condensadas, DNA inativo (função estrutural).
- Eucromatinas: regiões distendidas, DNA ativo (expressão de proteínas e
enzimas).
*Cél. eucariótica quase todo o DNA está compactado na cromatina.
*Grande parte da cromatina é localizada na periferia do núcleo.
Cromatina:
• Proteínas da cromatina: Histonas e não-histônicas
• Não-histônicas: proteínas que participam da replicação e reparo do DNA, ativação e repressão gênica
• Histonas:– principais proteínas da cromatina– participam da arquitetura molecular da cromatina– íntima associação com o DNA– São bastante estáveis– Tem peso molecular baixo e caráter básico (arginina e lisina)– Ligam-se ao DNA através de seus radicais amino com os fosfatos
do DNA– Tipos: H1 (220 aa) , H2A, H2B, H3 e H4 (102 a 135 aa)
Cromonema = Cromossomo
* Durante a divisão celular, os cromonemasespiralizam-se, tornando-se mais curtos e mais grossos. Podem, então, ser vistos individualmente e passam a ser chamados de cromossomos.
CLASSIFICAÇÃO DOS CROMOSSOMOS
Cromatina = Cromossomos
O material genético descondensado – Cromatina - é ativo, pois pode ser transcrito mais facilmente nesse estado.
Ao se tornar condensado – Cromossomo – a transcrição é dificultada, mas por outro lado a divisão celular ocorre com maior precisão.
• Nucleossomo: unidade estrutural básica da cromatina (DNA em dupla
hélice e Histonas). – Forma: cilíndrica achatada, 10 nm x 6 nm
* Constituído por 200 pares de bases (pb) de DNA associado com octâmero de histonas (H2A, H2B, H3 e H4) e uma molécula de H1
* Centro do nucleossomo (octâmero de histonas + 146 pb de DNA)
* DNA de ligação (15 até 100pb)
• Nucleofilamento ou fibra de 10 nm: 1º nível de compactação da cromatina.– Associação de nucleossomos adjacentes através da interação de H1 (extremidade
amino-terminal a extremidade carboxi-terminal)
– 10% durante a intérfase, permitindo acesso as enzimas de transcrição
• Solenóide ou fibra de 30 nm: 2º nível de compactação da cromatina.– Formada pelo enovelamento da fibra de 10 nm em estrutura helicoidal. Cada volta
contém 6 nucleossomos radias
– Maioria durante a interfase
Cromatina:
Nucleossomo:
Cariótipo
• É o estudo da constituição cromossômica dos seres vivos.
• Espécie humana, composto de 46 cromossomos em 23 pares
(22 pares de autossomos e 1 par sexual)
• Permite a análise das anomalias numéricas ou estruturais dos
cromossomos.
• O estudo do cariótipo (forma, tamanho e número de
cromossomos) pode ajudar no diagnóstico pré-natal ou pós-
natal de aberrações genéticas.
Componentes Células
Procariontes
Célula
Animal
Célula
Vegetal
Funções
Carioteca Ausente Presente Presente Movimentação de RNA e proteínas
Nucleoplasma Ausente Presente Presente Estrutura nuclear
Cromatina Presente Presente Presente Material genético (DNA + proteínas)
Nucléolo Ausente Presente Presente Rico em RNA ribossômico
Núcleo celular - pontos importantes:
• Em uma célula em crescimento ou em diferenciação, o núcleo
é metabolicamente ativo, replicando DNA e sintetizando
rRNA, tRNA e mRNA.
• Nucléolo é o local de síntese de RNA ribossômico
• Dentro do núcleo o mRNA liga-se a proteínas específicas
formando partículas de ribonucleoproteinas
• Então passa para o citosol através dos poros nucleares para a
síntese de proteínas
Ciclo Celular
CICLO CELULARConceito:
* Envolve processos desde a formação celular até a divisão em duas céls filhas.
*Eventos que preparam e realizam a divisão celular
• Função: proliferação celular, reposição e regeneração, diferenciação celular e latência.
• Células somáticas → célula duplica seu material genético e o distribui igualmente para duas células-filhas, multiplicam-se por mitose
• Células germinativas → gametas carregam metade do nº cromossômico, multiplicam-se por meiose(divisão reducional)
• Etapas coordenadas do ciclo celular:
1. Intérfase:
– Compreendida entre duas divisões sucessivas
– Período de Crescimento: célula cresce e prepara-se para nova divisão. Ocorre a duplicação dos componentes da célula mãe.
2. Período de Divisão:
• divisão propriamente dita, se origina duas célsfilhas.
Cariocinese ou Mitose→ divisão nuclear
Citocinese → divisão citoplasmá?ca
CICLO CELULAR
• Fases do ciclo celular:
I. Intérfase:
- G1 → intervalo entre o fim da mitose e a síntese de DNA (fase mais variável)
- S → duplicação e síntese de DNA
- G2 → intervalo entre o término da síntese de DNA e a próxima mitose.
G = gap (intervalo) S = síntese
* 95% do tempo de clico celular é gasto na Intérfase, porém tempo varia com tipo celular.
* Intérfase é uma fase de intensa atividade metabólica
CICLO CELULAR
CICLO CELULAR• Sinais químicos que controlam o ciclo provêm de fora e de dentro da
célula
• Sinais externos:
� Hormônios
� Fatores de crescimento (ligam-se a receptores de membrana das células alvo): PDGF, EGF, VEGF, FGF
* Complexo receptor-ligante ativa produção de sinalizadores intracelulares
• Sinais internos:
Sinalizadores ativam cascata de fosforilação intracelular, induzindo a expressão de genes.
são proteínas de 2 tipos:
� Ciclinas
� Quinases (CDKs - Cinases Dependentes de Ciclina)
* Complexo CDK-ciclina fosforila proteínas específicas
– CKIs (Inibidores de Cdk): proteínas que interagem com Cdks, bloqueando sua atividade de quinase
– Complexo ubiquitina de degradação de
proteína: degrada ciclinas e outras proteínas para promover a progressão do ciclo celular
Controladores negativos
CICLO CELULAR - Intérfase
• Intensa síntese de RNA e proteínas;
• aumento do citoplasma da célula-filha recém formada;
• Se refaz o citoplasma, dividido durante a mitose;
• Cromatina não compactada e não distinguível como
cromossomos individualizados;
• Pode durar horas ou até meses
• Inicia com estímulo de crescimento e posterior síntese de
ciclinas que vão se ligar as CDKs (quinases)
G1
CICLO CELULAR - Intérfase
• Duplicação do DNA – Replicação
• Cromatina com duplicação do DNA e Histonas
• aumenta a quantidade de DNA polimerase e RNA;
• Complexo ciclinaA/Cdk2 importante função antes da síntese de
DNA, fosforilando proteínas envolvidas na origem de replicação
do DNA
• Fator Promotor da Mitose (MPF ou ciclinaB/cdc2), protege a
célula de segunda divisão no DNA até que entre na mitose
S
CICLO CELULAR - Intérfase
• Tempo para o crescimento celular e para assegurar completa
replicação e reparação do DNA antes da mitose
• Pequena síntese de RNA e proteínas essenciais para o início da
mitose
• Acúmulo do Fator Promotor de Maturação (regulador geral da
transição de G2 para M)
• Eventos: condensação da cromatina, ruptura do envoltório
nuclear, montagem do fuso e degradação da ciclina
G2
• G0 → estado de quiescência
• Ponto de controle do ciclo celular:
I. Ponto de restrição (R):
– Ocorre ao fim da fase G1
– impede a progressão do ciclo celular em condições desfavoráveis ou insatisfatórias
– No momento que a célula passa por R atinge até a faz de Mitose
* Em mamíferos a p53 é sinal de parada em G1 (células cancígenas)
II. Checkpoint G2-M
– Formação do fator Promotor da Maturação (ciclinasmitóticas ligam-se a proteínas CdK formando MPF)
CICLO CELULAR
CICLO CELULAR
Fases do Ciclo:
� G1: 12 horas
� S: 7 a 8 horas
� G2: 3 a 4 horas
� M: 1 a 2 horas
� Total: 24 horas
• Em geral ciclo celular dura: 12 a 24 h em mamíferos; 1 hora em unicelulares.
Proliferação celular:
• Classificação celular de acordo à proliferação:1. As células que se dividem continuamente
• Células embrionárias, as do epitélio do intestino delgado (renovação de três em três dias), as dos folículos capilares, as do sistema linfático e as da medula óssea (cél sanguíneas).
2. Dividem-se em reposta a estímulo
• Podem permanecer em G0
• São cél desprovidas de fatores de crescimento, necessitam estímulo
• Fibroblastos, hepatócitos, cél renais, ovário, musculo liso, cél. Osseas.
3. Células terminalmente diferenciadas
• Perdem permanentemente a capacidade reprodutiva
• Permanecem em G0
• Neurônios, músculo esquelético, cél cardíaca.
Meiose
MEIOSE
Conceito:
* Ciclo de divisão de células germinativas diplóides
(2n) em células haplóides (n)
* Gametogênese
* Resulta na formação de 4 células diferentesgeneticamente.
→ Acontecem duas divisões celulares sucessivas após umaúnica duplicação do DNA (intérfase):
Meiose I → Divisão Reducional
Meiose II → Divisão Equacional
MEIOSE
Fases de cada divisão meiótica (Meiose I e Meiose
II):
1. Prófase
2. Metáfase
3. Anáfase
4. Telófase
• Divisão Reducional = são formadas duas células
haplóides a partir de uma diplóide
MEIOSE I
→ Prófase I: período exageradamente demorado (muito anos na oogenese e 13 a 14 dias na espermatogênese)
Eventos:
• Pareamento dos cromossomos homólogos– Garante a disjunção dos cromossomos homólogos (núcleos
filhos recebem um de cada par)
– Permite a recombinação gênica (crossing-over)
Contribui para a diversidade genética do
processo evolutivo
MEIOSE I→ Prófase I - Subdivisão:
• Leptóteno– Cromatina começa a condensação gradual em Cromossomos (ainda só é visível
filamentos finos)
– Cromômeros: pontos de condensação nos filamentos
– Núcleos Axiais
• Zigóteno– Sinapse (aproximação e pareamento dos cromossomos de forma ordenada)
– Complexo Sinaptonêmico (núcleo axial em contato com a cromatina)
MEIOSE I→ Prófase I - Subdivisão:
• Paquíteno– Cromossomos permanecem pareados
– Recombinação gênica (crossing-over)*
• Diplóteno– Separação dos cromossomos homólogos
– Quiasmas (evidência citológica do crossing-over)
• Na oogênese ocorre o aumento do volume celular *Intensa atividade metabólica
MEIOSE I→ Prófase I - Subdivisão:
• Diacinese– Aumento da repulsão entre cromossomos homólogos
– Terminalização dos quiasmas
– Aumento da condensação cromossômica e desaparecimento dos nucléolos (ruptura da envoltório)
Recombinação gênica ou Crossing-over
• Evento molecular que envolve troca de genes entre os cromossomos de origem materna e paterna
• Etapas:
1. Quebra do DNA
2. Formação de molécula de DNA híbrida
3. Substituição das bases impropriamente pareadas
* Nódulos de recombinação
Resultado final da Prófase I: características principais
� pareamento dos cromossomos homólogos
� crossing over
MEIOSE I
→ Metáfase I:
• Os cromossomos homólogos, ainda emparelhados,
ocupam a região equatorial da célula, presos às fibras do
fuso acromático que emergem de centríolos opostos.
• Cromossomos atingem a sua condensação máxima (maior
que na mitose)
• Membrana nuclear desaparece; forma-se o fuso
• Centrômeros em polos opostos
Migração Cromátides-irmãs para polos opostos
Meiose I - Metáfase I
MEIOSE I→ Anáfase I:
• Os cromossomos homólogos separam-se, são movimentados
pelas fibras do fuso acromático que encurtam-se.
• Os cromossomos são direcionados para os pólos opostos da
célula (disjunção).
• Como ainda não ocorre a duplicação dos centrômeros, as
cromátides irmãs seguem juntas para o mesmo pólo.
• os conjuntos paterno e materno originais são separados em
combinações aleatórias
*Etapa propensa a erros chamados de não-disjunção
Formação da Placa Equatorial
Meiose I - Anáfase I
MEIOSE I
→ Telófase I:
• Os cromossomos chegam aos pólos ainda duplicados,
formandos por duas cromátides presas pelo centrômero
• Carioteca se reorganiza surgindo dois novos núcleos ocorrendo
a citocinese
• Cromossomos se desespiralizam, reaparecem os nucléolos
• Desorganiza-se o fuso acromático, os centríolos duplicam-se
• Citocinese: Citoplasma se divide e são originadas duas células
haplóides.
Formação de duas células Haplóides
Meiose I - Telófase I
MEIOSE - Intercinese
• No intervalo entre a meiose I e II, ocorre a intercinese, cada
uma das duas células iniciará a divisão II.
• Fase breve
• Essa fase difere da intérfase por não ocorrer a replicação da
informação genética, tal como ocorre na intérfase.
• Não ocorre a fase S ( então não há duplicação do DNA)
*Células Haplóides (n) e de quantidade 2C de DNA, pois
cromossomos estão duplicados
MEIOSE II
* Semelhante a Mitose
→ Prófase II: É bem simplificada, visto que os cromossomos não
perdem a sua condensação durante a telófase I.
Eventos:
• Os cromossomos condensam-se, desaparecem os nucléolos, os
centríolos duplicados ocupam pólos opostos na célula, surge o
fuso acromático, a carioteca desorganiza-se e os cromossomos
espalham-se pelo citoplasma, prendendo-se às fibras do fuso
acromático pelo centrômero.
Meiose II - Profase II
MEIOSE II
→ Metáfase II: Os cromossomos ligados ao fuso são
transportados ao centro da célula formando a placa equatorial.
Não há mais homólogos nas células eles se dispõem um sobre o
outro, como na mitose.
MEIOSE II
→ Anáfase II: Devido a tração do fuso em sentidos diferentes
ocorre a quebra do centrômero e as cromátides irmãs são
separadas.
MEIOSE II
→ Telófase II: Reaparecimento da carioteca e do nucléolo,
descondensação cromossômica, ocorre a citocinese e formação
de quatro células haplóides e geneticamente diferentes.
* Cada célula dessa meiose irá conter um grupo de cromossomos
não homólogos. Redução cromossonal e da quantidade de DNA
(n, 1C).
MEIOSE II – Telófase II
Resultados da meiose
• Início Meiose:
→ 1 cromossomo = 2 moléculas de DNA idênFcas de dupla hélice
(2 cromátides-irmãs), unidas pelo centrômero: 46 cromossomos =
4C = 2n
• Final Meiose I:
→ 1 cromossomo = 2 cromátides-irmãs: 23 cromossomos = 2C = n
• Final Meiose II:
→ 1 cromossomo = 1 cromátide (1 molécula de DNA): 23
cromossomos = C = n
Vídeo - Biologia da Meiose
Gametogênese• Oogênese:
* Processo de formação do gameta feminino, (óvulo).
a) Período germinativo: as Oogônias (2n) sofrem mitoses
formando várias células durante o período embrionário.
b) Período de crescimento: as oogônias aumentam de tamanho
dando origem a células que agora são chamadas oócitos I
c) Período de maturação: Os ovócitos I entram em meiose I,
dando origem a duas células, uma maior (n) ovócito II e outra
menor (n) 1º corpúsculo polar. Inicia-se então a meiose II; o
oócito II dará origem a duas células (n), oócito e 2º corpúsculo
polar.
Gametogênese
• Oogênese:– Os ovócitos primários entram em meiose I e ficam parados
em prófase I (diplóteno) da meiose I até a puberdade
– Entra em meiose II, até metáfase II, e é finalmente completada na época da fertilização
– Gestações em idade avançada estão mais sujeitas a malformações, devido ao maior de tempo exposto a risco de mutações do que um ovócito de uma mulher mais jovem
– Quase todo o citoplasma vai para uma célula filha, que depois irá formar o ovócito, outra célula é o Corpúsculo Polar (uma pequena célula que se degenera)
Gametogênese
• Espermatogênese:a) Período germinativo: as espermatôgonias dividem-se por mitose, dando origem a várias outras gônias. Período de
multiplicação ocorre durante a vida toda.
b) Período de crescimento: as mitoses param e a espermatogôniacresce dando origem a uma célula maior, o Espermatócito I.
c) Período maturação: Espermatócito I (2n) entra em meiose I, dando origem a duas células (n), Espermatócitos II, que entram em meiose II formando quatro células (n), Espermátides.
d) Espermiogênese: espermátides sofrem transformações, originando Espermatozóides.
Gametogênese
