Professora Leonilda Brandão da Silva COLÉGIO ESTADUAL HELENA KOLODY – E.M.P. TERRA BOA - PARANÁ NÚCLEO CELULAR Professora Leonilda Brandão da Silva E-mail: leonildabrandaosilva@gmail.com http://professoraleonilda.wordpress.com/

NÚCLEO, CROMOSSOMOS E CLONAGEM CAPÍTULO 12 - pág. 134

Leitura do texto introdutório pág. 134

PROBLEMATIZAÇÃO Todas as células possuem núcleo? Que tipo de célula possui núcleo? Qual a importância do núcleo da célula? Como é chamada a membrana q envolve o núcleo? Você sabe o que tem dentro do núcleo? Como o núcleo se comunica c/ o restante da célula? O que são cromossomos? E cromatina? Qtos. cromos. temos em cada uma de nossas células? Você sabe o que são clones? Podemos encontrá-los na natureza ou a clonagem é algo criado pelo homem? Como é chamado o par de cromossomos que iden- tifica o sexo? Quais são eles? Quem determina o sexo da criança, o pai ou a mãe?

NÚMERO DE NÚCLEOS Quase sempre há um núcleo por célula, mas também existe células plurinucleadas. Mononucleada: (1 núcleo) maioria das células. Binucleadas: (2 núcleos) protistas ciliados. Multinucleadas: (vários) células musculares humanas. Anucleadas: (sem núcleo) hemácias dos mamíferos. Possuem vida curta.

Nos procariontes, não há um núcleo individualiza- do e o DNA aparece na forma de uma molécula cir- cular associada a proteínas. Além do DNA principal, podem ser encontrados os plasmídeos, pequenas moléculas de DNA com ge- nes que conferem resistência a certos antibióticos.

O núcleo é uma estrutura característica dos eucari- ontes. 1 COMPONENTES DO NÚCLEO O núcleo é uma estrutura característica dos eucari- ontes. Dentro dele está o material genético, responsável: pelo controle das atividades da célula. pelas características hereditárias dos organismos. O núcleo é composto de um envelope nucle- ar ou carioteca, que envolve a cromatina, os nucléolos e o nu- cleoplasma.

NUCLEOPLASMA ou CARIOLINFA - NUCLÉOLO A cromatina está mergulhada em um líquido, o nu-cleoplasma ou cariolinfa, constituído por água, sais minerais, proteínas. No nucleoplasma também há um ou mais nucléolos, nos quais o RNAr, que for- ma o ribossomo é sinteti- zado de acordo com a ins- trução do DNA. Esse RNA se junta a proteínas e for- ma as subnidades dos ri- bossomos, que são expor- tadas para o citoplasma. Nucleoplasma

Nos eucariontes, o material genético re- sulta da associação das moléculas de DNA com proteínas e forma o conjunto de filamen- tos separado do cito- plasma por uma mem- brana – a carioteca. O termo cromatina vem do fato de esses filamentos adquirirem cor visível ao MO na presença de corante. Proteínas

CARIOTECA ou ENVELOPE NUCLEAR A carioteca separa o material nuclear do citoplasma. Apresenta membrana dupla com poros, através dos quais ocorre a troca de material entre o núcleo e o citoplasma. A membrana externa comunica-se com o RER e apresenta ri-bossomos.

CROMATINA É formada por um emaranhado de filamentos. As regiões mais densas – heterocromatina – corres- pondem às partes dos filamentos dobradas de forma compacta. Em outras regiões os filamentos aparecem mais esti- cados, menos condensado eucromatina - regiões me-nos coradas.

A eucromatina corresponde a uma região do DNA em que os genes estão ativos, orientando a síntese de RNA e de proteínas. Por isso, ela está desenrolada, o que permite ao ma- terial genético apresentar grande superfície de contato com enzimas e com o material necessário à síntese de proteínas. As regiões de heterocromatina, correspondem a ge- nes inativos ou desligados, uma vez que o DNA não tem uma boa superfície de contato. Essas regiões podem, em certos momentos, desen- rolar-se fazendo com que seus genes entrem em ati- vidade; o inverso ocorre com as regiões de eucro- matina.

NÚCLEO

A CROMATINA SEXUAL – p. 136 Na maioria das ssp, incluindo a sp humana, existe um par de cromossomos responsável pela diferença entre os dois sexos: os cromossomos sexuais ou heterocromossomos. Em geral, nas fêmeas eles são idênticos e, nos machos, um cromossomo é igual ao das fêmeas e o outro é diferente. O cromossomo que aparece em duplicata na fêmea chama- se cromossomo X, o que é exclusivo do macho, cromosso- mo Y. Assim, a fêmea é XX e pro- duz óvulos c/ um cromos. X. O macho é XY é produz espermatozoides X e Y. Os outros cromossomos do organismo são chama- dos de autossomos.

Na mulher e em outras fêmeas de mamíferos, existe uma grande massa heterocromática, chamada cromatina sexual ou corpúsculo de Barr. A explicação para isso é que a mulher possui dois cromos- somo X, mas apenas um permanece condensado, forman- do a cromatina sexual. O homem possui apenas um cromossomo X que permane- ce “desenrolado”, por isso, ele não tem cromatina sexual (exceto em anomalias).

ATIVIDADES -pág. 134 e 136 Em que tipo de célula é encontrado núcleo? (1) Qual a importância do núcleo? (2) Quais os componentes do núcleo? (2) O que é carioteca e como ela é formada? (3) O que é cariolinfa e como é constituída? (2) Diferencie heterocromatina de eucromatina. (3) Como é chamado o par de cromossomos que iden- tifica o sexo? Quais são eles? (2) O que é cromatina sexual? Em que organismos são encontradas? (3) Por que os machos não possuem cromatina sexu- al? ♣ ♣ ♣

CROMOSSOMOS

2 CROMOSSOMOS – p. 137 Quando observamos células eucariotas em processo de di- visão, encontramos corpúsculos compactos em forma de bastonete, os cromossomos. Cada um é formado por um filamento de cromatina dobrado várias vezes sobre si mesmo, constituído por uma longa ca- deia de DNA. Em certas regiões, essa molécula aparece enrolada em volta de proteínas histonas. Um conjunto de 8 histonas com o DNA em volta é chamado nucleossomo. Esse enrolamento permite que todo DNA de uma célula caiba no núcleo. Se esticar todo DNA de uma célula hu- mana tem cerca de 2m de comprimento.

Os cromossomos são formados de DNA e proteínas (histonas). Dupla hélice DNA Proteínas Histonas Nucleossomos Cromossomo

A condensação dos filamentos de cromatina em cro-mossomos tb facilita o movimento e a distribuição equitativa do material genético p/ as células-filhas durante a ÷ celular. Cromatina Cromossomo DNA + proteínas DNA

Antes de uma célula se dividir, cada cromossomo se duplica e os filamentos são chamados de cromáti- des. As cromátides que pertencem ao mesmo cromosso- mos são chamadas cromátides-irmãs; Durante a divisão celular, as cromátides-irmãs se se- param, e cada uma vai para uma célula-filha. No fim da divisão, o cromossomo volta a ser simples, isto é, formado por um fio de cromatina enrolado. Cromátides-irmãs

REGIÕES DO CROMOSSOMO Além das cromátides, o cromossomo apresenta um estrangulamento chamado centrômero ou constri- ção primária.

De acordo com a posição do centrômero, os cro- mossomos podem ser classificados em: Metacêntrico: centrômero no meio. Submetracêntrico: um pouco afastado do meio. Acrocêntrico: bem próximo a um dos polos. Telocêntrico: centrômero exatamente em um dos po- los. Não ocorre na espécie humana.

TIPOS DE CROMOSSOMOS QUE OCORREM NA ESPÉCIE HUMANA

No centrômero há DNA e o cinetócoro, disco ao qual se prendem os filamen- tos do fuso acromático durante a divi- são celular. cinetócoro Alguns cromossomos possuem, além do centrômero, outras regiões mais estreitas – as constrições secundárias, locali- zadas próximo das extremidades. Essa extremidade forma uma pequena mas- sa de cromatina, chamada SATÉLITE, onde é sintetizado o RNAr. Os humanos têm pequenas massas de cro- matinas – os satélites que estão fixadas aos seus braços curtos por constrições secun- dárias.

A extremidade do cromossomo é chamada telômero e se relaciona ao tempo de vida de uma célula. Os telômeros protegem o cromossomo contra danos e per- mitem que a duplicação do DNA ocorra corretamente. Cada vez que a célula se divide, os telômeros tornam-se mais curtos e, caso se percam totalmente, a célula perde a capacidade de divisão e morre. Por isso, supõe-se que a diminuição dos telômeros possa estar relacionada com o nº máximo de divisões que uma célula pode sofre e com sua longevidade.

Cariótipo: a coleção de cromossomos – p. 138 O conjunto de cromossomos forma um padrão que se re- pete não só em todas as células do mesmo indivíduo, mas também nas células de todos os indivíduos da mesma sp. Entre indivíduos de ssp diferentes, esse padrão é diferente. Isso acontece porque cada sp tem sua coleção particular de cromossomos, que pode ser identificada pelo no, forma e tamanho característicos – CARIÓTIPO.

Para o estudo do cariótipo humano, os cromossomos são organizados de acordo com a posição do centrômero e nu- merados por ordem de tamanho, de 1 (o maior) a 22 (o me- nor). Esses cromossomos são chamados AUTOSSOMOS. Os cromossomos sexuais (X e Y) não são numerados, sen- do separados dos demais. Na sp humana, há 44 autossomos e dois cromossomos sexuais. Essa iformação pode ser assim escrita: Mulher: 46, XX Homem: 46, XY Outra maneira de escrever essa informação: 2A+XX ou 2A+XY. CARIÓTIPO HUMANO

Explicar montagem do cariótipo fig. 12.8 – p. 136

Podemos agrupar os cromossomos parecidos em 7 grupos, em ordem decrescente de tamanho: grupo A – 1, 2 e 3 - grupo B – 4 e 5 grupo C – 6 a 12 - grupo D – 13, 14 e 15 grupo E – 16, 17 e 18 - grupo F – 19 e 20 grupo G – 21 e 22

Outra característica que pode ser notada é que os cromos- somos aparecem aos pares, em que um dos cromossomos apresenta a mesma forma e o mesmo tamanho do outro, exceto os sexuais masculino (X e Y). Cada par forma 1 par de HOMÓLOGOS.

Por que os cromossomos aparecem aos pares? A maioria dos organismos desenvolvem-se a partir da célula- ovo, formada pela união de um espermatozoide com um óvulo (ovócito II), que, na sp humana, possuem cada um, 23 cromossomos. Por isso, a célula-ovo possui 46; em cada par de homólogos, um foi herdado da mãe e outro do pai.

Por meio de divisões celulares, a célula-ovo origina a maioria das células que formam o corpo dos seres vivos, chamadas células somáticas; Em cada célula somática há 23 pares de cromossomos ho- mólogos. Os gametas possuem apenas um cromossomo de cada tipo; não há pares de homólogos. Ver figura 12.9 - p. 139. Se chamarmos de n o no de tipos diferentes de cromosso- mos de uma célula, podemos dizer que as: células somáticas são diploides (duplo) – 2n células reprodutores são haploides (simples, único) - n. A informação genética total em uma célula ou organismo é chamada GENOMA.

Células reprodutoras (n) Leitura do texto: O número de cromossomo – p. 139 Células somáticas (2n) Células reprodutoras (n) Mosca 8 4 Ser humano 46 23 Feijão 22 11 Pato 80 40

Com exame do cariótipo é possível identificar algumas doenças genéticas provocadas por anomalias nos cro- mossomos.

3 CLONAGEM – p. 140 Clonar um ser vivo consiste em obter + cópias dele. Os seres obtidos desse modo são chamados clones. A clonagem pode ocorrer de forma natural ou artificial (feita pelo homem). Clone naturais são comuns em seres unicelulares (bactéri- as) e muitas plantas (reprodução assexuada). Estamos produzindo clones quando cortamos e cultivamos pedaços de plantas (cana), replantamos grama, mudas, etc. Algumas plantas, a bananeira, só se reproduzem assim. O próprio termo “clone” significa “broto, estaca”. Em 1996, nasceu o + famoso dos clone: Dolly, a 1ª ovelha clonada a partir de célula adulta. Antes já haviam sido produzidos clones de sapos e de ma- míferos a partir de células embrionárias.

O que os pesquisadores fizeram foi unir uma célula da glândula mamária de uma ovelha de “cara branca”, com o óvulo do qual foi retirado o núcleo de uma ovelha de “cara preta”. A célula resultante foi implantada no útero de outra ovelha de “cara preta”. Nasceu, então, Dolly, ovelha de “cara branca” clone daquela que forneceu a célula da glândula mamária. Dolly teve um filhote: Bonnie.

Clonagem da ovelha Dolly-1996 A ovelha Dolly não era tão idêntica ao doador do núcleo, apesar de herdar da ovelha branca o DNA contido nos cromossomos do núcleo da célula mamária, ela também herdou da ovelha escura o DNA contido nas mitocôndrias. Com o passar do tempo foi percebido que Dolly apresentava as extremidades dos cromossomos (telômeros) diminuída gerando envelhecimento celular precoce. Dolly sofria de artrite no quadril e joelho da pata traseira esquerda. Sugere-se que isto ocorra pelo fato de que ela tenha sido criada a partir de uma célula adulta de 6 anos, e não de um embrião. Dolly foi sacrificada aos 6 anos de idade, depois de uma vida mar cada por envelhecimento precoce e doenças. Em seus últimos di- as, Dolly estava com uma doença degenerativa e incurável nos pulmões. Os problemas de saúde de Dolly levantam dúvidas so- bre a possibilidade da prática de copiar a vida.

APLICAÇÕES DA CLONAGEM – p. 141 Gerar rebanhos inteiros de um único animal que tenha uma característica de interesse econômico ou para pesquisa cien- tífica. A Embrapa já prouziu vários clones bovinos. Produzir animais resistentes a doenças, como febre aftosa, doença da vaca louca, etc. Clonar animais com risco de extinção; Produção de cópias de animais transgênicos que possam produzir proteínas importantes ao homem. Há a possibilidade de se realizarem transplantes de órgãos de animais geneticamente modificados, de modo que seus órgãos sejam compátíves com os humanos, o que diminuiria a falta de doadores de órgãos.

PROBLEMAS COM A CLONAGEM – p. 141 Primeiro é necessário diferenciar: Clonagem reprodutiva: criação de cópias genéticas de um ser. Clonagem terapêutica: desenvolvimento de órgãos para transplante e tratamento. Na terapêutica, são utilizados células-tronco, ou seja, célu- las não especializadas, com capacidade de se dividir e - outros tecidos. Elas podem ser retiradas de embriões com poucos dias e com cerca de cem células, descartados por clínicas de ferti- lização, por exemplo. Nesse tipo de clonagem, ainda em fase de pesquisa, não são formados novos indivíduos. Tem como objetivo produzir tecidos e órgãos para trans- plantes. O que poderia resolver o problema de doação.

A formação de órgãos a partir dessas células para transplantes poderia resolver o problema de doação. As células-troncos utilizadas devem ser compatíveis com o paciente. Isso pode ser feito selecionando, entre várias linhagens de células-tronco, as que são compatíveis outransferindo o núcleo de uma célula adulta do paciente para o óvulo sem núcleo. Então, do embrião com cerca de 5 dias seriam retiradas as células-tronco. Também está sendo realizado estudos para o tratamento de diabetes, câncer, mal de Parkinson, doença de Alzheimer, etc. O objetivo é transplantar células-tronco para se reproduzirem e regenerarem as áreas afetadas. Nem todos os países aceitam a clonagem de embriãp humanos para fins terapêuticos, e a maioria condena a clonagem com fins reprodutivos. Mesmo na terapêutica há problemas éticos, pois os embriões usados, são considerados por muitos, como seres humanos, como todos nós e não apenas um aglomerado de células.

Leitura do texto: A Bioética – p. 142

VÍDEOS: Como funciona a clonagem Clonagem da ovelha Dolly-1997

SIMULADOR CLONAGEM http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/arquivos/File/2010/simuladoreseanimacoes/2011/biologia/2clonagem.swf

ATIVIDADES - pág. 137 a 141 Como são formados os cromossomos dos eu- cariontes? (2) Desenhe um cromossomo duplicado anotando onde fica: cromátides irmãs, centrômero, cine- tócoro, satélite.(5) 3. Desenhe os 4 tipos de cromossomos nome- ando-os.(5) 4. Quantos cromossomos possui uma célula so- mática da espécie humana? E um gameta? (1) 5. O que são cromossomos autossomos e quantos pares o ser humano possui? (2)

Como é chamado o par de cromossomos que identifica o sexo Como é chamado o par de cromossomos que identifica o sexo? Quais são eles? (1) Qual a representação para o cariótipo mascu- lino? E para o feminino? (2) 8. Explique (2 linhas cada): Cariótipo: Cromossomos homólogos: Células somáticas: Células haploides (n): Células diploides (2n): Genoma: Clonagem: ♣ ♣ ♣

Aplique seus conhecimentos ATIVIDADES Aplique seus conhecimentos Responder: 1 a 15 (exceto 3) – p. 142 e 143