Ciclos endomitóticos: cromossomos politênicos

Apresentação em tema: "Ciclos endomitóticos: cromossomos politênicos"— Transcrição da apresentação:

1 Ciclos endomitóticos: cromossomos politênicos
Disciplina: Biologia do Núcleo Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira

2 Ciclo celular

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4 Gleitler (1938, 1939)  primeiro a descrever altos níveis de ploidia em tecidos de insetos, Heteroptera (Gerris lateralis) Endomitose  Núcleos poliplóides  Núcleos politênicos  Nível de ploidia pode ser determinado medindo-se a quantidade de DNA desses núcleos, ou contagem do número de cromossomos Três modos de origem de Núcleos Poliplóides:  Herdados via linhagem germinativa  Fusões nucleares (exemplo: tecidos gordurosos de barbeiros em jejum)  Duplicação dos cromossomos de núcleo somático (haplóide/diplóide) sem divisão celular

5 Tipos de núcleos resultantes da endomitose:
A. Núcleo diplóide normal B. Núcleo politênico C. Núcleo com número cromossômico duplicado D. Diplocromossomos

6 Endomitose  Protozoários ciliados: dois núcleos
 Fênomeno amplamente difundido entre os eucariotos (Protozoários  Mamíferos) Exemplos:  Protozoários ciliados: dois núcleos  micronúcleo (2n)  macronúcleo (xn)  Maioria das Angiospermas  células do tapete, células do saco embrionário e outros tecidos;  Artrópodos:  células nutritivas dos oócitos (dípteros)  glândulas fiandeiras (aranhas)  glândula produtora de geléia real (abelhas)  Mamíferos:  hepatócitos  25%  2C  50%  4C  25%  8C

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9 Neuroptera sp (túbulos de Malpighi)
Reação de Feulgen Orceína lacto-acética

10 Cromossomos politênicos Revolução nos experimentos com Drosophila
 Balbiani (1881)  glândulas salivares de Chironomus (díptero)  Rombousek ( 1912)  cromossomos  Painter / Heitz / Bauer (1933)  cromossomos politênicos de Drosophila  Outros organismos: - Insetos da ordem Collembola - Plantas (células antípodas do saco embrionário / tecido suspensor do embrião) - Protozoários e ciliados  cromossomos politênicos em díperos  fase larval, em todos os órgãos * glândula salivar Revolução nos experimentos com Drosophila

11 Cromossomos politênicos
Formação: Cromossomos homólogos sofrem emparelhamento e duplicam-se sem separação das cromátides-irmãs e sem divisão nuclear / celular

12 Comparação entre cromossomos politênicos (A) e metafásicos (B) de D
Comparação entre cromossomos politênicos (A) e metafásicos (B) de D. melanogaster Obs: As figuras estão em escalas diferentes Exemplo: Drosophila Cromossomos politênicos (1.800 a μm) Cromossomos metafásicos (7,5 μm)

13 Despareamento entre os cromossomos politênicos homólogos

14 Micrografia eletrônica de cortes longitudinais de cromomossomos politênicos de D. melanogaster
Faixas Inter-faixas

15 Mapa citológico

16 Pufes  Pufes dos cromossomos politênicos: resultado da desespiralização dos cromômeros  Região de intensa síntese RNA Vários experimentos: Corante Fast-green Precursores de RNA Análise dos tipos de proteínas na secreção das glândulas salivares de diferentes dípteros

17 “Expressão morfológica da atividade de genes estruturais”
 Beermann (1952), Pavan et al (1953): Banda  Pufe  Ativação de genes  Seqüência de aparecimento dos pufes representa o padrão de atividade gênica de determinado tecido.  Após surgimento: acúmulo de proteínas não- histônicas na interbanda contígua/faixa que origina o pufe “Expressão morfológica da atividade de genes estruturais”

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19 Pufes Número, tamanho e forma das bandas e dos pufes são constantes em diferentes indivíduos da mesma espécie (tecido do desenvolvimento) Padrão de Pufes pode ser alterado por diferentes fatores:  Temperatura  Inibidores de síntese de RNAs  Hormônios

20 Sequencia de formação do Pufe X15e em cromossomos das glândulas salivares de larvas de Trichosia bescens tratadas pelo éter etílico. (a) Controle; (b) 60´; (c) 90´; (d) 140´; (e) 220´ – após a anestesia pelo éter etíico (a) Controle; (b) 100´após o éter etílico; (a´) uridina tridiada / controle; (b´) uridina tridiada 100´após o tratamento com éter etílico

21 Análise citogenética dos híbridos, detectou locus gênico: cromossomo IV (pufe BR4)
Chiromonus pallidivittatus Chiromonus tentans Híbridos Experimento de Beermann (1961) correlação direta entre presença de um pufe e um produto celular específico

22 C. tentas:  sem grânulos C. pallidivittatus:  grânulos de
secreção cromossomo IV (pufe BR4) Híbridos:  nº menor de grânulos no cromossomo IV (pufe BR4) Representação esquemática da glândula salivar, do cromossomo IV e dos padrões eletroforéticos das secreções salivares de larva de Chironomus tentas, de C. pallidivittatus e dos híbridos entre estas duas espécies. Setas: Fração protéica da secreção de C. pallidivittatus

23 Becker (1959, 1962): experimentos com glândula salivar de Chironomus / Rhyncoschiara / Drosophila
Evidência da Ecdisona  indução de pufes nos cromossomos politênicos

24 Pufes de DNA Breuer / Pavan (1955): Rhyncosciara angelae
Observaram aumento de DNA antes / durante a formação de pufes, após regressão, faixas + espessas e + coradas Pavan (1965): denominou Pufes de DNA

25 Cromossomo politênico de Trichosia pubescens
Orceína Timidina tritiada

26 Cromossomos plumosos Disciplina: Biologia do Núcleo
Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira

27 Cromossomos plumosos  Cromossomos gigantes (1,5 mm de comprimento)
 Observados em: - 1882: Flemming em oócitos de axolote - 1886: Callam (discutiu e analisou os crs. e forneceu informações sobre técnicas) - 1892: Rückert em oócitos de tubarão  Do inglês “lampbrush chromosome”  Ocorrem durante a prófase I da meiose (na maioria das vezes no diplóteno)  onde são visualizados quiasmas  Presentes na ovulogênese e espermatogênese de alguns grupos animais e vegetais

28 Ocorrência de cromossomos plumosos em alguns organismos (Segundo diversos autores)
Espécie Estágio da meiose Acetabularia mediterranea (alga verde) Incerto Coprinus lagopus (fungo) Paquíteno a diplóteno Zea mays (milho) Diacinese na antera Loligo vulgaris (lula) Diplóteno da fêmea Drosophila hydei (drosófila) Início da P I a Dipl. do macho (restrito ao Y) Grillus domesticus (grilo) Paquíteno do macho e da fêmea Schistocerca paranensis (gafanhoto) Paquíteno a diplóteno do macho Echinaster sepositus (estrela-do-mar) Diplóteno da fêmea Xenopus laevis (sapo-de-garra) Diplóteno da fêmea Crocodilus niloticus (crocodilo) Diplóteno da fêmea Columba livia (pombo) Diplóteno da fêmea Macaca mulata (macaco) Paquíteno a diplóteno do macho Homo sapiens (homem) Diplóteno da fêmea

29 Ocorrência do cromossomo plumoso
Eletromicrografia do núcleo de ovócito imaturo do camarão rosa Pendus paulensis. Observar o acúmulo de material nucleolar (Nu). Setas: envoltório nuclear Aumento: 3000x

30 Cromossomos plumosos: estudo citogenético na espécie Fringilla coelebs (Chaffinch)
Chaffinch chromosome in the lampbrush phase have typical lampbrush chromosome traits. They are of a really giant size, revealing a very high level of transcription on lateral loops and being decorated with a number of special landmarks. The most striking feature of chaffinch lampbrush chromosomes is occurence of specific protein bodies on each of bivalents (arrows). Alsu Saifitdinova, Svetlana Derjusheva and Elena Gaginskaya Biological Institute of Saint-Petersburg University, Saint-Petersburg, RUSSIA

31 Parte de um par de cromossomos plumosos do urodelo Triturus viridescens
Setas: quiasmas Seta dupla: filamentos se separam evidenciando-se duas cromátides

32 Esquema da estrutura do cromossomo plumoso

33 Esquema ilustrando um cromossomo plumoso

34 Esquema de vários tipos de alças dos cromossomos plumosos, detectados por microscopia eletrônica

35 Estrutura e composição química de um segmento de cromossomo plumoso

36 Cromossomos plumosos de anfíbios:
a) Cromossomos com dois quiasmas, alças e esferas Setas: centrômeros b) Variação no aspecto das alças – acúmulo de ribonucleoproteína c) Cromômero com alça Pontos: cadeias de RNAs sendo transcritas Cromossomo Y de Drosophila hydey no estádio plumoso

37 Cromossomo plumoso: organização do cromossomo
Scaffold central (em branco) Alças projetadas lateralmente (em vermelho) – Filamentos de DNA associados às proteínas histônicas

38 Oócito de anfíbio – Meiose I Transcrição do RNA

39 Analysis of correspondence between Q-banding pattern of the chicken mitotic chromosomes and the chromomere pattern of lampbrush chromosomes by FISH and fluorochrome staining S. Galkina, N. Lukina, E. Vasilieva, L.Andreozzi, C. Federico, S. Saccone, G. Bernardi, A. Rodionov Biological Institute of St.Petersburg University, Russia; University of Catania, Italy; University of Bologna, Italy; Stazione Zoologica, Napoli, Italy Mitotic and lampbrush chromosome 1 after FISH with GC-enriched isochore fraction. Green signals on the PI-stained mitotic chromosome is due to FITC; red signals on the CMA-stained LBC is due to Cy3.

40 Comparação entre cromossomos politênicos e plumosos

41 Comparação entre cromossomos politênicos e plumosos
Politênicos Plumosos Cromossomos interfásicos Cromossomo meióticos (prófase I) Cromossomo gigante Cromossomos gigante Cromômeros Cromômeros Pufes (desepiralização dos cromômeros) Alças (desp. cromôm.) Bandas Região intercromomérica Região intercromomérica Nem todas bandas apresentam pufes Todos os cromôm. apresentam alças Alteração dos politênicos é irreversível Voltam às condições morfológicas normais Ocorrem em vários tecidos Ocorrem na ovulogênese e espermatogênese Transcrição sucessiva de vários genes Transcrição ocorre apenas na prófase I durante a intérfase prófase I da meiose Genes transcritos contêm informações Genes transcritos: fornecer material macromolecular síntese de enzimas digestivas, enzimas (RNAm/RNAr – histonas/ribossomos). Suprir e proteínas que participam na pupação e nessidades dos embriões durante a fase de síntese de proteínas estruturais segmentação

42 Fim This image shows the distribution of RNA polymerase II in the actively-transcribing loops of a lampbrush chromosome