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Universidade Estadual do Rio Grande do Sul Curso Superior de Tecnologia em Gestão Ambiental Biologia Aplicada Aula 6 1. Créditos: 60 2. Carga horária semanal:

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1 Universidade Estadual do Rio Grande do Sul Curso Superior de Tecnologia em Gestão Ambiental Biologia Aplicada Aula 6 1. Créditos: Carga horária semanal: 4 3. Semestre: 1° 4. Assuntos: Divisão celular: meiose. Professor Antônio Ruas

2 1. Introdução à meiose. Diferenças com a mitose. Na mitose, a divisão é dita equacional, por que mantém o número de cromossomos da célula e as células-filhas resultantes são iguais à célula mãe. Estas células diplóides são codificadas como 2n, por possuírem um número dobrado de cromossomos. Na mitose, uma célula 2n dá origem à duas células 2n. Isto é o que ocorre nas células ditas somáticas do organismo multicelular. As células somáticas formam os tecidos e diferenciam-se dos gametas, células destinadas à reprodução sexual.

3 1. Introdução à meiose. Diferenças com a mitose. A meiose é uma divisão dita reducional, por que há uma redução no número de cromossomos das células filhas ao final do processo. Cada célula filha é diferente da célula mãe porque tem um número equivalente à metade dos cromossomos. As células filhas na meiose são diferentes também geneticamente, porque houve troca de genes entre os cromossomos homólogos ("crossing-over), que compõe os pares.

4 1. Introdução à meiose. Diferenças com a mitose. Esta é uma diferença importante. Na mitose não há permutação de genes entre cromossomos homólogos. ou pares, chamada de crossing-over. Finalizando, na meiose, de uma célula 2n formam-se 4 células n. A meiose ocorre apenas nas células germinativas, que originam os gametas. É o caso das espermátides e das ovogônias que dão origem a espermatozóides e óvulos, como está proposto no exercício.

5 2. Porque existe a meiose. A reprodução sexual. A meiose existe para permitir a reprodução sexual. Este tipo de reprodução envolve a formação de estados diplóides e haplóides. Há uma alternância cíclica. As células diplóides dividem-se por meiose para formar células haplóides, e as células haplóides de dois indivíduos fundem-se em pares na fertilização para formar novas células diplóides (os zigotos).

6 2. Porque existe a meiose. A reprodução sexual. No processo da reprodução sexual, o ganho evolutivo é muito alto, amplia-se a variabilidade genética. Os genomas, ou combinações resultantes nos novos indivíduos (os filhos) são diversas. Isto porque houve uma mistura inicial na formação dos gametas e depois houve uma recombinação na fecundação, produzindo indivíduos com uma nova coleção de genes. Resumindo, as células somáticas dos animais e plantas superiores são diplóides (2n), sendo os gametas haplóides (n).

7 3. Porque as células se dividem? Pense na célula ovo.

8 3. Porque os cromossomos se dividem? Pense nos núcleos das células de qualquer tecido

9 3. Porque os cromossomos se dividem? Pense que as células resultantes de divisão devem ter a mesma informação genética

10 3. Porque os cromossomos se dividem? Pense na formação dos gametas.

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13 4. A meiose. Esse tipo de divisão é denominado meiose do grego meios, diminuição. Já mitose vem do grego mitos, filamentos, referindo-se a aparência de fios dos cromossomos quando da sua condensação da divisão celular, processo que também vai ocorrer na meiose. É importante relembrar que nas células diplóides, há duas versões semelhantes de cada um dos cromossomos um dos quais proveniente do pai e outro da mãe.

14 4. A meiose. Adianta-se que a maioria dos cromossomos é dita autossômica. Eles não conferem o sexo e suas características diferenciais. O sexo do indivíduo foi determinado pelo par cromossômico sexual. O par cromossômico sexual é diferente nos machos e fêmeas. Nos humanos é codificado como XY nos machos e XX nas fêmeas. Note-se que trata-se de cromossomos diferentes, X e Y neste caso. Os cromossomos homólogos mantêm-se separados, a não ser no pareamento que ocorre na meiose.

15 4. Introdução descritiva da meiose A meiose envolve duas divisões celulares com somente uma duplicação dos cromossomos que ocorre na interfase inicial. As duas divisões são chamadas de meiose I e meiose II ou simplesmente divisão 1 e divisão 2. Na primeira divisão existe uma prófase longa. Os estágios da mitose não são suficientes para descrever sua complexidade. Foram criados vários sub-estágios da prófase I. Os estágios simplificados e completos da meiose podem ser esquematizados da forma a seguir:

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18 5. Etapas da meiose: 5.1. Divisão 1. Prófase I. Durante o pré-leptóteno os cromossomos encontram-se extremamente finos, sempre difícil observá-los, somente os cromossomos sexuais podem aparecer como corpúsculos heterocromáticos. Durante o leptóteno (do grego leptos, delgado e nema, filamento), os cromossomos tornam-se mais visíveis. apesar de já estarem duplicados e conterem duas cromátides, os cromossomos parecem únicos.

19 5. Etapas da meiose: 5.1. Divisão 1. Prófase I. Os cromossomos do leptóteno podem mostrar uma polarização definida, formando alças onde os telômeros estão ligados ao envoltório nuclear na região próxima aos centrossomos. Este arranjo é frequentemente denominado "buquê". Telômeros são regiões apicais dos cromossomos aparentemente com funções protetoras da integridade.

20 5. Etapas da meiose: 5.1. Divisão 1. Prófase I. Durante o zigóteno ( do grego zygon, adjacente), ocorre o primeiro fenômeno essencial da meiose. É um processo freqüentemente denominado sinapse, que envolve o alinhamento e pareamento dos cromossomos pares homólogos. O pareamento é altamente específico envolvendo a formação de uma estrutura protéica essencial denominada complexo sinaptonêmico (CS). Este complexo é formado por dois braços laterais (correspondentes aos cromossomos homólogos) e um elemento medial ou central.

21 5. Etapas da meiose: 5.1. Divisão 1. Prófase I. O CS está interposto entre os homólogos pareados podendo ser considerado a base estrutural do pareamento, é admiravelmente exato e específico. Ele faz ponto a ponto e cromômero a cromômero em cada um dos cromossomos homólogos. Cromômeros são regiões coradas intensamente nos cromossomos. É dito que representam a heterocromatina.

22 5. Etapas da meiose: 5.1. Divisão 1. Prófase I. Durante o paquíteno ( do grego pachus, espesso), o processo de pareamento se completa e os cromossomos se apresentam mais curtos e espessos. Cada um agora é um bivalente ou uma tétrade, composta por dois homólogos ( isto é, são quatro cromátides). As duas cromátides de cada homólogo são chamadas de cromátides-irmãs.

23 5. Etapas da meiose: 5.1. Divisão 1. Prófase I. É durante o paquíteno, que ocorre a troca de segmentos. Este é um fenômeno característico, é a recombinação dos segmentos cromossômicos entre duas cromátides pertencentes a diferentes homólogos. Ocorrem quebras transversais nas duas cromátides homólogas seguidas da fusão dos segmentos.

24 5. Etapas da meiose: 5.1. Divisão 1. Prófase I. No diplóteno, os cromossomos pareados começam a separar-se, mas permanecem unidos nos pontos de intercâmbio ou quiasmas ( do grego chiasma, cruz). O número de quiasmas por cromossomo varia, podendo existir um, dois ou muitos. Dependendo do comprimento do cromossomo. Neste momento, as quatro cromátides da tétrade tornam-se visíveis e o complexo sinaptonêmico desaparece. O diplóteno é uma fase de longa duração e os cromossomos estão condensados e muito ativos em transcrição. No quinto mês de vida intra-uterina, por exemplo, os ovócitos humanos alcançam o estágio de diplóteno e nele permanecem por muitos anos, até ocorrer a ovulação.

25 5. Etapas da meiose: 5.1. Divisão 1. Prófase I. Na diacinese (do grego dia, através de) a contração dos cromossomos é acentuada e a transcrição cessa, o número de quiasmas torna-se reduzido por um processo denominado terminalização. No final da diacinese os cromossomos homólogos são unidos somente pelos quiasmas. As fases da primeira divisão que se seguem à diacinese são semelhantes às da mitose.

26 Diagrama temporal da sinapse e desinapse durante a Prófase I. Apenas um bivalente é mostrado. O estágio de paquíteno é definido como o período durante o qual um CS completo está formado.

27 5. Etapas da meiose: 5.2 Divisão I. Pró-metáfase I. Na pró-metáfase I a condensação dos cromossomos atinge seu máximo. O envoltório nuclear fragmenta-se e os microtúbulos do fuso ligam-se ao cinetócoro dos centrômeros homólogos. Conseqüentemente, as duas cromátides comportam-se como unidade funcional e movem-se juntas em direção a um pólo.

28 Cromossomos homólogos emparelhados durante a transição para a metáfase da divisão meiótica I.

29 5. Etapas da meiose: Divisão I. Pró-metáfase I. O quiasma foi criado na prófase. Observe que as quatro cromátides estão dispostas como dois pares distintos de cromátides-irmãs e que as duas cromátides de cada par estão firmemente alinhadas por todo o comprimento, bem como pelos seus centrômeros.

30 5. Etapas da meiose: Divisão I. Metáfase I. Durante a metáfase I os homólogos ainda estão unidos no local dos quiasmas, alinhando-se na placa equatorial.

31 5. Etapas da meiose: Divisão I. Anáfase I. Os cromossomos homólogos separam-se na anáfase I. Os cromossomos agora consistem em duas cromátides. Os cromossomos começam a ser puxados para os pólos da célula. Um homólogo vai para um pólo e o outro para o pólo oposto. Neste estágio, cada célula filha em formação contém apenas um homólogo, duplicado em duas cromátides, mas não pares de cromossomos.

32 5. Etapas da meiose: Divisão I. Telófase I. Em muitos organismos superiores segue-se uma etapa de telófase I, aparentemente não em todos. Na telófase I, formam-se novos envelopes nucleares e a célula- mãe divide-se pela primeira vez. Após existe uma interfase de curta duração onde não ocorre replicação do DNA. Lembrar que ainda nesta fase, o número de cromossomos é haplóide, porém cada cromossomo possui duas cromátides.

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34 6. Etapas da meiose: Divisão II. Na segunda divisão vai ocorrer a separação das cromátides- irmãs até aqui ligadas pelos seus centrômeros correspondentes. A divisão II tem as mesmas etapas da mitose: Prófase, metáfase, anáfase, telófase e citocinese. É importante lembrar que na divisão I, resultam duas células filhas, já definidas como haplóides, com os cromossomos divididos em cromátides irmãs. Também vamos lembrar que no final desta divisão I há uma das cromátides irmãs de cada cromossomo com segmentos ou genes misturados, resultantes da recombinação do "crossing-over".

35 6. Etapas da meiose: Divisão II. De cada uma destas células formadas na divisão I, são formadas na divisão II, duas novas células filhas. Estas são novamente haplóides, só que com os cromossomo individualizados. Ocorreu que as cromátides irmãs separam-se para formar estes novos cromossomos. O resultado da divisão II são, portanto, quatro células filhas, haplóides. Nas figuras que seguem, comparação dos mecanismos de alinhamento cromossômico (na metáfase) e separação (na anáfase) na divisão meiótica I e II. Os mecanismos e as etapas na divisão meiótica II são as mesmas empregados na mitose normal (discutida anteriormente)

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41 Trabalho de aula: descrever sucintamente a gametogênese nos seres humanos.


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