Embriologia e Genética I

Embriologia e Genética I

1. Divisão Celular

   • Intérfase
     • Mitose
       • Prófase: início da condensação, aparecimentos dos centrômeros e fuso mitótico e desaparecimento do nucléolo e carioteca
         • Metáfase: Cromossomos atingem a condensação máxima e se posicionam na zona equatorial
           • Anáfase: separação das cromátides irmãs em direção aos polos opostos
             • Telófase: reorganização do núcleo, desaparecimento do fuso mitótico, aparecimento do nucléolo e descondensação dos cromossomos
               • Citocinese: aparecimento de uma nova célula e anel contrátil na região equatorial
     • G1: crescimento celular; S: síntese de DNA (2n --> 4n); G2: maturação celular
     • Meiose: 2 divisões sucessivas
       • Prófase I: ocorre a recombinação dos genes
         • Leptóteno: início da condensação
         • Zigoteno: pareamento de cromossomos homólogos
         • Paquíteno: cromossomos já pareados, podendo ocorrer Crossing-Over
         • Diplóteno: formação de pontos de quiasma e crossing-over perceptível
         • Diacinese: desaparecimento do nucléolo e membrana nuclear e início da dormação das fibras de fuso
         • Metáfase I: cromossomos na região equatorial da célula e fusos desenvolvidos
           • Anáfase I: separação dos homólogos e migração dos cromossomos para os polos
             • Telófase I: cromossomos nos polos e citocinese
               • Resulta em duas células 2n
       • Desaparecimento do fuso e descodensação dos cromossos
         • Prófase II: nova condensação dos cromossomos e reconstituição das fibras do fuso
           • Metáfase II: cromossomos na região equatorial e duplicados em números haplóide
             • Anáfase II: rompimento dos centrômeros, cromátides nos polos com variabilidade genética
               • Telófase II: cromossomos atingem os polos, descondensação dos cromossomos e citocinese
                 • Resultam em 4 células haplóide
                   • Gametogênese
                     • Ovogênese
                       • Relacionada ao ciclo reprodutivo da mulher
                         • Etapas
                           • Período de multiplicação
                             • Ocorrem sucessivas mitoses nas células precursoras dos gametas femininos
                               • Ovogônias (2n)
                           • Período de crescimento
                             • Ovogônias começam a acumular vitelo e aumentam em volume
                               • Ovócitos primários ou ovócitos I (2n)
                                 • Continua a divisão I da meiose e produz o ovócito secundário ou ovócito II (n) e o primeiro glóbulo polar ou glóbulo polar I (n)
                                   • Ovócito secundário
                                     • Célula lançada no momento da ovulação
                           • Período de maturação
                             • Processo de meiose, ovócitos primários estacionam na prófase I. A meiose continua apenas após estimulação de FSH
                         • Processo cessa na menopausa
                         • Cada ovogônia da origem a um óvulo
                     • Espermatogênese
                       • Processo
                         • Processo: as células germinativas primordiais (diploide, 2N) sofrem sucessivas mitoses, durante a puberdade, até a diferenciação em espermatogônias
                           • Durante a síntese de DNA, ocorre a formação de células diploides (4N), as quais recebem o nome de espermatócitos primários, prontas para a divisão meiótica
                             • Ao final da meiose 1, há células haploides (2N) denominadas de espermatócitos secundários
                               • Por fim, completada a meiose 2, obtém-se células haploides (N), chamadas de espermátides
                                 • As espermátides, enquanto completam seu caminho até o lúmen, irão sofrer mudanças convertendo - as em espermatozóides maduros
                       • Determinação do processo
                         • Durante a puberdade masculina, ocorre um aumento de secreção do hormônio esteroide testosterona pelos testículos, desencadeando vários efeitos
                         • Início da espermatogênese
                           • Amadurecimento dos túbulos seminíferos
                             • Dispara o crescimento dos testículos
                             • Estimular o desenvolvimento de várias características sexuais secundárias
                       • Estrutura
                         • Os espermatozoides maduros são células móveis e ativas, que nadam livremente
                           • Possui uma cabeça e uma cauda
                             • Cabeça: sua maior parte e é onde se encontra o núcleo
                               • 2/3 anteriores da cabeça são cobertos pelo acrossoma, organela sacular em forma de capuz que contém diversas enzimas
                                 • Essas enzimas facilitam a desconcentração das células foliculares da corona radiata e a sequente penetração do espermatozoide na zona pelúcida durante a fecundação
                             • Cauda: possui três segmentos
                               • A peça intermediária, peça principal e peça terminal
                                 • A cauda ou flagelo do espermatozoide fornece a mobilidade que auxilia o seu deslocamento até o local da fecundação
                             • Colo do espermatozoide: junção entre essas estruturas
                       • Anatomia
                         • Tubo seminífero
                           • Túbulos grandes que ficam bem compactados no corpo
                             • Armazenados pelos testículo com separações por septos de tecido conjuntivo denso
                               • As espermatogônias são transformadas em espermatócitos primários, as maiores células germinativas, nos túbulos seminíferos dos testículos
                         • Redes testículares
                           • Se unem e formam os ductos eferentes
                             • Os ductos se unem e formam um tubo grande e enovelado: o epidídimo
                               • Dele parte um prolongamento único, o ducto deferente
                         • Ducto eferente
                         • Ducto deferente
                         • Epidídimo
                           • Ducto longo e espiralado. Na continuação do epidídimo vem o ducto deferente, que transporta os espermatozoides para a uretra
       • Intercinese
         • Intervalo entre as duas fases principais da meiose
           • Ocorre entre a meiose I e a meiose II
             • Nesse intervalo não ocorre duplicação de DNA
               • Cada cromossomo mantém suas cromátides
   • Células em proliferação contínua
     • Rápida renovação
     • Período G1 é curto
     • Células embrionárias, células da medula óssea e do epitélio que reveste a pele
   • Células diferenciadas em G0
     • Permanecem indefinidamente em G0
     • Não substituíveis
     • Neurônios do tecido nervoso e células do músculo cardíaco
   • Células indivisíveis que podem se dividir após estímulos
     • Não proliferam e não morrem
     • Podem voltar ao ciclo celular se receberem estímulo
       • Hepatócitos
         • Se parte do fígado for removido, retornam ao ciclo celular, restaurando o fígado
     • Permanecem na fase G0

2. Transcrição

   • Iniciação
     • RNA polimerase ligado à região promotora
       • Sítios específicos do DNA; constituída por região regulatória, TATA box (rica em timina e adenosina) e éxons e íntrons
         • Os íntrons servem de proteção para os éxons, protegendo a tradução e garantindo uma proteína funcional
           • Os íntrons são excluídos durante processo
         • Ilhas CPGs → presentes em genes que não possuem regiões promotoras TATA boxe
   • Elongação
     • Constituição da fita de RNAm a partir da dupla fita de DNA
       • Nucleotídeos são adicionados e a transcrição ocorre no sentido 5´> 3´
   • Finalização
     • A RNApolimerase se "desliga" da fita, pois chega na região hairpin (rica em guanina e citosina)
       • RNA não funcional é degradado ainda no núcleo
   • Tradução
     • Ocorre no citoplasma e sintetiza proteína a partir do RNAm
       • Cada trinca de nucleotídeos codifica um aminoácido --> códon
         • Os códons são traduzidos pelo código genético, que é universal e degenerado
     • Iniciação: conexão entre RNAm, RNAt e ribossomos; códon iniciador AUG
       • Elongação: incorporação de aminoácidos à cadeia polipeptídica
         • Finalização: reconhecimento dos códons terminadores e separação das subunidades ribossômicas

3. Fecundação

   • Encontro de um espermatizóide com um ovócito na tuba uterina
     • A fusão das membranas do ovócito e espermatozóide, bloqueia a passagem de outros espermatozóides
       • A fusão também é responsável pelo término da 2ª meiose do ovócito secundário
         • A fusão dos núcleos da origem ao zigoto
           • Clivagem do zigoto
             • Divisões mitóticas consecutivas, a partir das células do zigoto, resultando na formação de um blastômero
               • Inicialmente as células são todas iguais (totipotentes), e partir da 16° célula, começa a mórula, caracterizada por ser a compactação dos blastômeros
                 • Ocorre a formação do blastocisto (células pluripotentes)
                   • aproximadamente 6 dias após a fecundação
                   • Implantado no útero
                   • Massa celular interna, blastocele e camada externa de células
                     • A massa celular forma um polo, e as células externas um "anel", formando uma cavidade
                       • Blastocele
                         • Cavidade formada na diferenciação do blastocisto e futura cavidade vitelínica
                       • Trofoblasto
                         • Camada de células que originará a porção embrionária da placenta e as vilosidade coriónicas
                           • Citotrofoblasto
                             • Envolve o blastocisto
                           • Sinciciotrofoblasto
                             • Realiza a ancoragem ao endométrio
                               • Formação das vilosidades coriônicas e placenta
                       • Blastocisto
                         • Massa celular interna de blastômeros que originará o embrião
                           • Epiblasto
                             • Formam a cavidade amniótica
                           • Hipoblasto
                             • Formam a cavidade vitelínica e endoderme primitiva
                 • 3 a 4 dias após a fecundação
     • Na ovulação, o ovócito secundário é liberado com as células da corona radiata
       • Formação do corpo lúteo, que libera estrogênio e progesterona para uma possível gravidez ou para proceder o fim do ciclo menstrual

4. Gastrulação

   • Formação dos 3 folhetos embrionários com origem única e exclusiva do epiblasto
   • Inicia-se com a divisão de células no nó primitivo e migração através da fosseta primitiva
     • As células migram por meio do sulco primitivo até a formação dos folhetos
       • Substituição das células do hipoblasto: endoderme
       • Migração para o espaço mediano: mesoderme
       • Células remanescentes da migração: ectoderme
       • O caminho da migração é a linha primitiva
         • Forma-se a notocoda abaixo dessa linha
           • A notocorda é um tubo maciço de origem mesodérmica
             • Possui limite cranial (estomodeu) e caudal (proctodeu)
             • Servirá de guia para formas a medula espinal

5. Pontos de checagem

   • Checkpoints: Durante todas as etapas de divisão celular há os pontos de checagem
     • • F., Carvalho, Hernandes, e RECCO-PIMENTEL, Shirlei Maria (eds.) A Célula. Editora Manole, 2013. [Minha Biblioteca].
       • São pontos de parada ou checkpoints no qual o ciclo celular pode ser interrompido, em que há proteínas de reparo que tentam arrumar as complicações de DNA
         • A célula para o processo de divisão para uma revisão do material genético e verifica se há algum erro e se esse pode ser corrigido
           • Checkpoint em G1/S - Papel da proteína p53 (codificada por gene supressor de tumor)
           • Checkpoint em G2- Papel da fosfatase Cdc25
           • Checkpoint em M
     • Importância
       • Impedem a formação dos tumores: alterações nesses momentos desencadeiam um acúmulo de mutações e aberrações cromossômicas as quais favorecem o desenvolvimento de câncer/células cancerígenas
         • Portanto, os checkpoints auxiliam no processo de identificação de erros e diminuem consideravelmente a chance de um erro genético durante esse processo do ciclo celular

6. Principais níveis de regulação

   • 1. Estrutura do DNA
     • Duas cadeis de polinucleotídeos (fitas) constituídas por vários nucleotídeos
       • Pontes de hidrogênio
     • Bases nitrogenadas, pentose e fosfato
       • Adenina, Timina, Citosina e Guanina
     • Há regiões de eucromatina que favorecem a transcrição e outras de heterocromatina que reprimem, já que a RNA polimerase não consegue fazer a transcrição da fita de RNA mensageiro condensado
       • Esse empacotamento maior ou menor é um processo de regulação gênica
         • Quando a célula precisa que os genes sejam constitutivamente transcritos a todo momento, eles serão constituídos de eucromatina, região com menos nucleossomos sendo facilmente transcritos
         • Genes que não são transcritos continuamente são constituídos de heterocromatina, sendo mais empacotados, o que os trona mais difíceis de serem transcritos
         • A região promotora do gene, também sofre processo de empacotamento e desacoplamento de DNA
           • Esse local, quando muito empacotado, impede que RNA polimerase se ligue e que ocorra transcrição
             • O empacotamento não ocorre só ao longo do gene, mas, principalmente na região promotora, posto que é lá que RNA polimerase se liga para começar o processo de transcrição
           • Quando desempacotado, RNA polimerase consegue se ligar para realizar a transcrição
             • Os genes constitutivos não tem a região promotora empacotada ➪ fácil de RNA polimerase se ligar ali
       • Modificação de Histonas
         • Acetilação
           • Em H2A, H2B, H3 e H4, ativação
         • Metilação
           • Em H2A, H2B, H3 e H4, inativação
         • Fosforilação
           • Em H1, ativação
             • Esses processos químicos ocorrem em histonas para ativar transcrição dos genes ou inativá-la quando não é necessária
   • 2. Processo de transcrição
     • Proteínas reguladoras e fatores de transcrição
       • As proteínas reguladoras se ligam a regiões promotoras, as quais regulam o processo de transcrição e a expressão dos genes
         • Regulação inibida
           • 1. Processo lento 2. Proteína reguladora se liga à TATAA box 3. Atração de fatores de transcrição 4. Atração da RNA polimerase II 5.Atração de mais fatores de transcrição 6. Liberação da RNA polimerase e transcrição
             • O processo de transcrição começa na região de TATAA box
         • Regulação ativa
           • É um processo acelerado. A proteína ativadora ativa e acelera o processo, atraindo o RNA polimerase e fatores de transcrição. RNA polimerase é liberado e há transcrição.
   • 3. Pós transcricional
     • Mesmo depois de um gene ter sido transcrito, sua expressão ainda pode ser regulada em vários estágios
       • Alguns transcritos podem sofrer um splicing alternativo formando diferentes RNAm e proteínas com um mesmo transcrito de RNA
       • Alguns RNAm são marcados por microRNAs, pequenos reguladores de RNAs que podem quebrar ou bloquear a tradução de um RNAm

7. microRNA

   • Classe de RNAs não codificantes
   • Importante na regulação da expressão gênica no nível pós transcricional
   • Não silenciam seus próprios locus

8. Mecanismos de regulação da expressão gênica

   • IMPORTÂNCIA:
     • Mecanismo de adaptação, meio de se adaptar a condições adversas
       • Maneira da célula não gastar a energia atoa
         • Os genes são recrutados conforme o organismo precisa daquela proteína
           • Caso não seja necessária, não se encontra desligada, mas é ativa de maneira basal: ativam a expressão de genes que realmente interessam em cada momento
             • Todo esse processo de tradução, transcrição e etc gasta muita energia: para que gaste menos energia, diminui ou para a tradução de algumas proteínas
               • Organismo poupa energia, maneira de regular a expressão gênica
           • Caso esteja desativada, não irá funcionar, não estará ativa naquela região: desliga a expressão de genes não necessários
       • Há alguns genes no nosso corpo e células que não sofrem processo de regulação gênica: estão sempre ativos e nunca são desligados
         • São os genes constitutivos ➪ estão constitutivamente ativos
           • Responsáveis pela tradução de RNA transportador, ribossômico e proteínas ribossomais ➪ devem existir em grande quantidade no organismo para fazer todo o processo de tradução e transcrição dos diferentes genes
           • Há também proteínas essenciais: necessárias para o metabolismo celular, sempre traduzidas
   • Essa parte tem relação com a parte de embriologia: é o desligar e ligar de genes que faz as células do epiblasto ser ecto, endo ou mesoderme
     • Depois que se tem os 3 folhetos, é o desligar e ligar de genes que faz com que eles originem os tecidos futuros dos órgãos
     • A regulação da expressão gênica que faz aquela mesma célula que tem o mesmo DNA originar tipos de células diferentes
   • Desde o DNA dupla fita até quando já existe proteína saindo do citoplasma para exercer suas funções no organismo, há regulação da expressão gênica
     • A célula é capaz de fazer regulação em muitos momentos
     • Isso tudo ocorre para economia de energia para não traduzir algo atoa: são paradas para regular
     • Alteração na estrutura gênica
     • Etapa transcricional
     • Etapa de processamento do RNA mensageiro
     • Etapa relacionada à regulação do RNA mensageiro
       • Regulação que não leva o RNA mensageiro ao citoplasma
     • Etapa relacionada ao nível transducional
       • RNA mensageiro já foi ao citoplasma e assim sofre um bloqueio e não continua o processo
     • Etapa de modificação pós-traducional
       • Cadeia peptídica pronta, proteína pronta, mas não sofre modificação de estrutura secundária para terciária
         • A proteína não será funcional: não sofre modificação e, assim, é degradada em passo final

9. Estrutura cromossômica em eucariotos

   • Níveis de compactação dos cromossomos eucarióticos
     • DNA sofre todo processo de condensação até formar vários tipos de cromossomos para que ocorra divisão celular, meiose e mitose
       • Nucleossomos: esse processo de compactação ocorre graças a eles, proteínas que são capazes de enovelar, enrolar o DNA várias vezes ao longo da proteína nucleossomo
         • Por meio disso, vários nucleossomos existem no processo de enovelação do DNA até ter o cromossomo condensado
           • Sem nucleossomo = sem condensação
             • Um nucleossomo é constituído de diversas proteínas:
               • 8 proteínas histonas duplicadas: 2 proteínas H2A, 2 proteínas H2B, 2 proteínas H3 e 2 proteínas H4
               • 1 proteína H1
                 • Todo esse octâmero de proteínas histonas é fixo pela histona H1
                   • Há DNA enrolando-se nas proteínas histonas

10. Nucleossomos

    • Cada cerne contém cerca de 200 pb de DNA
      • Organização estrutural
        • Filamento de DNA assume estrutura semelhante a 'contas em um colar''
      • Octâmero formado por duas cópias de cada uma das histonas
    • DNA ao redor do octâmero de histonas
      • Primeiro nível de empacotamento do DNA
      • Histonas (H2A, H2B, H3 e H4)

11. Regulação gênica

    • Importância do controle da expressão gênica
      • Transcrição e tradução são processos que requerem gasto de energia
        • Organismo poupa energia
          • Desliga expressão de genes não necessários
          • Ativa expressão de genes que importam em um dado momento
    • Nem todos os genes apresentam expressão regulada
      • Genes com funções essenciais de manutenção
        • Expressos constitutivamente
      • Genes que codificam
        • Moléculas de tRNA, rRNA e proteinas ribossomais
          • Genes Constitutivos
    • Fluxo da expressão genética é regulada em varias níveis diferentes.
      • Alteração da estrutura gênica
        • Etapa transacional
          • Etapa de processamento do mRNA
            • Etapa relacionada a regulação do mRNA
              • Etapa relacionada ao nível traducional
                • Etapa de modificação pós- traducional

12. AMANDA SORIANO ; RA: 001202015076 GIULIA PIGNATO ; RA: 001202015093 ISABELA MOREIRA: 001202014776 LUDIMILA MORAIS ; RA: 001202015103 LUIZA COURA ; RA: 001202015190

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