h2 Estrutura e Função dos Cromossomos e Ciclo Celular

Cromossomos: Estrutura longa, composta de DNA e proteínas associadas que carregam a informação genética de um organismo (Histonas H2A, H2B, H3 e H4), se arranjam em grupo de 8 enrrolados pelo DNA chamados de Nucleossomos.

Histona: Membro do grupo de proteínas de caráter básico, rico em lisina, que está associada ao DNA no cromossomo para formar nucleossomos. Têm um papel importante na regulação dos genes. São encontradas no núcleo das células eucariotas.

Nucleossomos: É a unidade estrutural da cromatina, formado por um seguimento de DNA envolvendo um grupo de proteínas histonas.

Cromatina: Complexo de DNA, histona e outras proteínas não histonas encontradas no núcleo de uma célula eucariótica. O material que forma os cromossomos.

Heterocromatina: Região mais compactada, organizada e resistente à expressão gênica, consiste em DNA inativo devido ao fato de estar condensada e que parece ter funções estruturais durante o ciclo celular.

Eucromatina: Região menos compactada, conceito que pode ser aplicada a um cromossomo ou ao núcleo, consiste em DNA ativo, ou seja, que se pode expressar como proteínas.

Centrômero: Região comprimida de um cromossomo miótico que mantém cromátides-irmãs juntas; é também o sítio sobre o DNA onde o cinetocoro se forma e então captura microtúbulos do fuso mitótico.

Cromossomo da interfase: Estado de um cromossomo eucariótico quando a célula está entre as divisões; esses cromossomos são ativos na transcrição e muito mais estendidos do que os cromossomos mitóticos.

Cromossomo homólogo: Uma das 2 cópias de um determinado cromossomo em uma célula diploide, sendo uma do pai e outra da mãe.

Cromossomo mitótico: Cromossomo duplicado bastante condensado com 2 novos cromossomos (também chamados de cromátides-irmãs) ainda juntos pelo centrômero. Cromossomo que ocorre durante um dos estágios da mitose.

Cariótipo: Conjunto total de cromossomos de uma célula, organizados pelo tamanho, forma e número, ou seja, cromossomo compactado.

Compactação DNA

• 1° Nível de Compactação: DNA dá 2 voltas nas histonas formando nucleossomos, sempre há DNA entre os nucleossomos e é mais vulnerável. A Histona H1 aproxima os nucleossomos diminuindo a vulnerabilidade.
• 2° Nível de Compactação: Forma-se uma espiral bem colada.
• 3° Nível de Compactação: Ocorre a formação do centrômero.
• 4° e 5° Níveis de Compactação: Ocorre mais compactação do DNA.

Regulação da expressão gênica: Controla o fato de cada parte do corpo formar determinada proteína. Produção por estimuladores ou proteínas.

Ciclo celular: Ciclo de duplicação e divisão onde a célula se reproduz realizando uma sequência ordenada de eventos nos quais ela duplica seu conteúdo e então se divide em duas.

--Intérfase: É o período do ciclo celular em que a célula aumenta o seu volume, tamanho e número de organelas. É considerado como o "descanso" da célula, já que é a fase em que a célula cumpre suas atividades vitais e reúne condições para se dividir e originar células-filhas. A intérfase é dividida em quatro etapas:

• G1 (Síntese proteica): É o primeiro período, começando ao final da divisão tubular anterior e se estendendo até o início da duplicação do DNA. Nesse período ocorre o crescimento da célula. Esse período caracteriza-se por uma intensa síntese de RNA e de proteínas, com grande aumento do citoplasma das células-filhas recém-formadas.
• S (Duplicação do DNA): Responsável por desencadear a divisão celular, além de garantir que as células-filhas recebam as informações genéticas que determinam suas características. Ocorre a duplicação das cromátides dos cromossomos, ficando cada cromossomo com duas cromátides-irmãs unidas pelo centrômero.
• G2 (Duplicação dos centríolos): Ocorre a duplicação de centríolos, além de iniciar a produção de glicólise, que juntos irão formar um aparelho com importante participação durante a divisão celular, denominado fuso mitótico. A célula completa o crescimento e está preparada para a mitose. Ocorre síntese meiótica que constituem os microtúbulos.
• G0: É a fase do ciclo celular onde a célula permanece indeterminadamente na interfase. Dependendo do tipo de célula, pode acontecer uma estimulação e o retorno do ciclo celular. Este tipo de fase acontece entre a citocinese anterior e a fase g1. Ex: células em divisão: células embrionárias, linfócitos, folículo capilar; células terminais: neurônios; células que se dividem só sob estímulo: fibroblastos, hepatócitos.

--Divisão: É o processo que ocorre nos seres vivos, através do qual uma célula, chamada célula-mãe, se divide em duas (mitose) células-filhas, com toda a informação genética relativa à espécie.

• Mitose (Fase M): Divisão que permite a distribuição dos cromossomos e dos constituintes citoplasmáticos da célula-mãe igualmente entre as duas células-filhas. Tal processo é responsável pela multiplicação dos indivíduos unicelulares e pelo crescimento dos pluricelulares, por realizar o aumento do número de células.
• Prófase: 1º estágio da mitose durante o qual os cromossomos são condensados, mas ainda não ligados ao fuso mitótico.
• Prometáfase: O envelope nuclear desagrega-se em fragmentos e desaparece. Os microtúbulos que emergem dos centrossomas nos pólos do aparelho mitótico atingem os cromossomas, agora condensados. Na região do centrômero, cada cromátide irmã possui uma estrutura proteica denominada cinetócoro. Alguns dos microtúbulos do aparelho ligam-se ao cinotocoro, arrastando os cromossomas. Outros microtúbulos do aparelho fazem contato com os microtúbulos vindos do pólo oposto. As forças exercidas por motores proteicos associados a estes microtúbulos do aparelho movem o cromossoma até ao centro da célula.
• Metáfase: Estágio da mitose em que os cromossomos são ligados firmemente ao fuso mitótico e dispostos no centro do fuso, mas ainda não foram segregados para os polos opostos.
• Anáfase: Estágio da mitose o qual os 2 grupos de cromossomos se separam e se distanciam um do outro.
• Telomerase: É uma enzima que tem como função adicionar sequências específicas e repetitivas de DNA à extremidade onde se encontra o telômero./Enzima que alonga telômeros, as sequências repetitivas de nucleotídeos que são encontradas nas extremidades de cromossomos eucarióticos.
• Telófase: Estágio final da mitose em que 2 conjuntos de cromossomos separados se descondensam e se tornam envoltos pelo envolto nuclear.

P53: Proteína reguladora que responde à presença de dano ao DNA, prevenindo a célula de entrar na fase S até que o dano seja reparado.

Mutação da P53: Descontrole no processo do ciclo celular causa 50% dos tumores malignos, pois a célula multiplica sem controle.

APOPTOSE: Tipo normal, benigno de morte celular programada na qual a célula encolhe, fragmenta seu DNA e altera sua superfície para ativar a fagocitose da célula pelos macrófagos.

P21: Inibe a Ciclina e CDKs enquanto efetuam-se os reparos Celulares.

Ciclina: Proteína cuja concentração aumenta e diminui periodicamente de acordo com o ciclo celular eucariótico. As ciclinas ativam proteína-cinases específicas ajudando no controle da progressão de um estágio do ciclo celular para o próximo.

CDK: Controlam todas as fases, tudo referente ao ciclo celular, controla tempo de cada evento, ordem de entrada dos eventos, cada evento uma única vez.

Proteínas iniciadoras ou sinalizadoras: Ativadas pelas ciclinas e CDKs; produzidas no citoplasma; encontram-se no núcleo se ligando em regiões específicas do DNA nas origens de replicação.

Replicação do DNA: O processo pelo qual uma cópia de uma molécula de DNA é feita.

• DNA helicase: A helicase ou DNA helicase é uma enzima que promove a abertura da hélice de DNA, separando-o em duas fitas simples para que possa sofrer replicação. A helicase quebra as ligações de hidrogénio entre as bases azotadas (purinas ou pirimidinas) de ambas as cadeias de DNA, fazendo com que estas se separem. Esta enzima move-se ao longo da cadeia dupla de DNA utilizando energia da hidrólise de ATP para separar as duas cadeias da molécula.
• Telomerase: É uma enzima que tem como função adicionar sequências específicas e repetitivas de DNA à extremidade onde se encontra o telômero.
• Proteínas SSB (SSBP): São proteínas que impedem um novo pareamento de DNA após a secreção da dupla hélice, feito pela enzima hélicase.
• DNA topoisomerase: A topoisomerase ou DNA topoisomerase é uma enzima que desempenha importante papel nos processo de replicação e empacotamento de DNA. Ela catalisa uma quebra nas moléculas de DNA, mas usa ligações covalentes para segurar as moléculas de DNA que foram quebradas.
• DNA polimerase (I e II): DNA polimerase I, tem função corretora (de reparo do DNA), portanto pode ser endonucleásica ou exonucleásica. Ela também faz a retirada dos primers (iniciadores). DNA polimerase II, é uma polimerase alternativa de reparo, mas que também pode replicar DNA quando o filamento molde é danificado.
• Primer: É um pequeno segmento de RNA, sintetizado pela enzima primase, que depois será substituído.
• DNA ligase: Enzima que une os fragmentos de Okazaki, após a retirada dos iniciadores (ou primers) pela enzima primase.
• PCR: Técnica para amplificações de regiões específicas do DNA por ciclos múltiplos de polimerização do DNA, cada um seguido de um breve aquecimento para separar fitas complementares.

P.S: Crossing-over: Processo pelo qual 2 cromossomos homólogos se quebram em locais correspondentes e se ligam novamente para produzir 2 cromossomos recombinados, resultando em uma troca física de segmentos de DNA.

Duplicação do cromossomo: Quando ocorre? A duplicação dos cromossomos ocorre durante a intérfase e apenas para aquelas células que estão programadas para se dividirem. Acontece em uma sub fase da intérfase denominada de fase S (síntese), quando todo o DNA se duplica e novas proteínas histonas são adicionadas a uma das novas moléculas formadas. Para que ocorre? Quando uma célula é sinalizada para se dividir, isto é passa da fase G1 para a fase S do ciclo celular, essas estruturas, os cromossomos, duplicam-se completamente, e cada uma dessas partes duplicadas irá se separar na divisão mitótica, indo uma para cada célula nova que se formar. Assim, o número cromossômico que é característico de cada espécie, ficará preservado de uma geração celular para outra.

Fita retardada: Uma das 2 fitas do DNA recém-sintetizada encontrada na forquilha de replicação. A fita retardada é feita em segmentos descontínuos que posteriormente são ligadas covalentemente.

Fita-líder: Uma das 2 fitas do DNA recém-sintetizada encontrada na forquilha de replicação. A fita-líder é feita pela síntese contínua na direção 5' para 3'.

Forquilha de replicação: Região em forma de Y de uma molécula de DNA em replicação onde as 2 fitas-filhas são formadas e separadas.

Fragmentos de Okasaki: É um relativamente pequeno fragmento de DNA criado na cadeia atrasada durante a replicação de DNA.

Fuso mitótico: Arranjo de microtúbulos e de moléculas associadas que se formam entre os polos opostos de uma célula eucariótica durante a mitose; durante a separação dos cromossomos duplicados, o fuso serve para separar os 2 conjuntos de cromossomos.

Gene: Segmento de DNA que contém as instruções para produzir uma determinada proteína (ou, em alguns casos uma série de proteínas relacionadas).

Genoma: A informação genética total carregada por uma célula ou um organismo (ou as moléculas de DNA que carregam essa informação).

Pontos de origem ou origem da replicação: A replicação de DNA sempre tem início num ponto único na molécula, caracterizado por uma sequência de bases específicas denominado origem da replicação, a partir de onde a dupla fita se abre.

Primase ou RNA polimerase: É a principal enzima do complexo enzimático responsável pela transcrição do DNA em RNA.

Telófase: Estágio final da mitose em que 2 conjuntos de cromossomos separados se descondensam e se tornam envoltos pelo envolto nuclear.