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Cromátides irmãs

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de cromatídeos irmãs

As cromatídeos irmãs são duas cópias idênticas do mesmo cromossomo formado pela replicação do DNA, ligadas entre si por uma estrutura chamada centrômero. Durante a divisão celular, eles são separados um do outro e cada célula filha recebe uma cópia do cromossomo.

Diferenças entre cromátides irmãs e cromátides homólogas não irmãs

Os organismos diplóides têm duas cópias de todos os cromossomos, um recebido de cada pai por meio de seus gametas. Esses pares são chamados de cromossomos homólogos e carregam informações para os mesmos genes, mas não são exatamente idênticos em sua sequência de DNA. Esse sistema é preferido entre os organismos que se reproduzem sexualmente porque tornam a população variada e geneticamente robusta. Por exemplo, algumas comunidades têm uma alta incidência de uma variante do gene da hemoglobina que dá origem à anemia das células falciformes. Quando uma pessoa tem essa variante nos dois cromossomos homólogos, eles desenvolvem a doença e sofrem de várias complicações. No entanto, pessoas com apenas um cromossomo homólogo portador essa variante de genes são protegidas contra infecções maláticas graves. A presença de duas variantes do gene da hemoglobina em uma única pessoa permite que elas se adaptem à presença de parasitas da malária letal, sem sucumbir à anemia das células falciformes. Ocasionalmente, os cromossomos homólogos também são usados ​​para reparar mutações, especialmente quando ambos os fios de uma molécula de DNA estão quebrados.

Durante a síntese ou a fase ‘S’ do ciclo celular, todo o DNA na célula é duplicado, portanto, cada cromossomo agora tem uma cópia exata, além de ter um par homólogo. Durante a mitose, o DNA condensa a formar cromossomos visíveis, e essas duas cópias idênticas, ou cromatídeos irmãs, são ligadas entre si e formam uma forma de ‘X’.

Enquanto as cromátides irmãs são cópias exatas uma da outra, os cromátides não-irmãs vêm de cromossomos homólogos. Eles codificam os mesmos genes, mas não são geneticamente idênticos. Ocasionalmente, o material genético é trocado entre cromatídeos não irmãs durante a meiose, permitindo que novos arranjos de genes sejam passados para a progênie. Isso é chamado de cruzamento ou recombinação. Durante a metafase iiótica I, os cromossomos homólogos estão alinhados entre si ao longo do equador da célula e na anáfase I, eles se separam e os dois membros do par se movem para pólos opostos.

Funções de cromátides irmãs

A duplicação do DNA durante a fase S do ciclo celular permite que as células mantenham seu conteúdo genético através das gerações. A principal função dos cromátides irmãs é transmitir um conjunto completo de cromossomos para todas as células filhas formadas como resultado da divisão celular. Durante a mitose, eles são ligados um ao outro através do centrômero – um trecho de DNA que forma complexos proteicos. No final da mitose, uma série de reações separa as duas cromátides irmãs, movendo -as para extremidades opostas da célula divisória e uma nova membrana celular se forma entre eles, criando duas células filhas. Ambas as células são geneticamente idênticas à célula pai.

Além dessa função básica, as cromátides irmãs desempenham um papel importante na manutenção da integridade do genoma, envolvidas no reparo do DNA. Eles geralmente são espacialmente próximos um do outro, em comparação com o par de cromossomos homólogos. Portanto, essa forma de revisão é preferida na fase G2 do ciclo celular, após a duplicação do cromossomo ter ocorrido. Quando os dois fios de uma molécula de DNA estão quebrados, não é possível reparar o DNA usando emparelhamento de bases, e muitos organismos parecem usar essa cromatídea proximal para reparar a quebra. Isso foi descoberto inicialmente como troca cromatídea irmã (SCE) e posteriormente foi ainda mais eficaz no reparo do DNA do que os métodos usando o par homólogo. No entanto, taxas extremamente altas de SCE (entre 15 e 100 para cada par de cromátides) são indicativas de doença e têm sido associadas a algumas formas herdadas de câncer, como a síndrome de Bloom.

Estrutura de cromátides irmãs na metafase

Os cromátides irmãs são ligados um ao outro a partir do tempo que o DNA é duplicado até a anáfase, através da ação de proteínas chamadas coesinas. Inicialmente, as coesinas estão presentes ao longo de todo o comprimento do cromossomo, especialmente nas regiões da heterocromatina. Portanto, na prófase, as cromátides irmãs estão presas umas às outras em todo o seu comprimento. No entanto, quando estão alinhados na placa da metafase, as coesinas são vistas apenas ao longo de uma região curta do DNA que consiste no centrômero.

A heterocromatina centromérica pode ser formada por vários métodos, dependendo do organismo. As células de levedura usam interferência de RNA, enquanto as linhas redondas e alguns insetos permitem a formação de uma estrutura difusa ao longo de todo o cromossomo. Os seres humanos têm uma histona especial chamada CENP que influencia a formação do centrômero e o recrutamento de proteínas específicas.

A ligação dos cromossomos ao eixo é mediada por um complexo proteico chamado cinetocore. Os cinetocores são feitos de várias camadas, com a camada mais profunda interagindo com as histonas CENP. A camada externa do cinetocore é formada no final da prófase e é feita de proteínas contendo locais de ancoragem para microtúbulos. O domínio mais externo contém um arranjo dinâmico de proteínas envolvidas em pontos de verificação mitótica e reguladores do comportamento cromossômico.

Os dois cinetócoros de cromátides irmãs enfrentam direções opostas, permitindo que os cromossomos se conectem a microtúbulos que emanam de diferentes pólos. Um microtúbulo que emana de um pólo da célula passa por períodos rápidos de crescimento e encolhendo quando parece estar “pesquisando” um cinetocore. Uma vez anexado ao cinetocore, o microtúbulo é estabilizado e esse apego parece influenciar a outra cromátide irmã a expor seu cinetocore em direção ao pólo oposto. Quando são ligados a microtúbulos que emanam de pólos opostos, a ação dos microtúbulos se opõe à propriedade adesiva de coesinas, gerando uma espécie de tensão ao longo do centrômero. Essa tensão é reconhecida pelo ponto de verificação do conjunto do eixo e, uma vez que todos os cromossomos estão alinhados na placa da metafase da célula, com montagem e fixação apropriadas do eixo mitótico, a célula progride na anáfase.

Separação de cromátides irmãs durante a anáfase

Durante o congresso dos cromossomos na placa da metafase, quando alguns cinetocores são desapegados ao eixo, um sinal ativo inibe o início da anáfase. Isso envolve o complexo de ponto de verificação mitótico ou o MCC. A MCC contém proteínas que inibem principalmente a atividade do complexo de promoção da anáfase (APC).

Cinetocore não acumulado → Ativa o complexo de ponto de verificação mitótico – | Inibe o complexo de promoção da anáfase

O papel principal da APC é conectar um pequeno polipeptídeo regulatório chamado ubiquitina à sua proteína alvo. Quando uma proteína é marcada com uma cadeia de moléculas de ubiquitina, ela é vista como um sinal para a proteína ser degradada pelo proteassoma.

Durante a metafase para a transição da anáfase, a APC tem como alvo o Securin e a marca para degradação pelo proteassoma. A ausência de Securin permite que outra enzima chamada Separase atue em moléculas de coesina que mantinham os dois cromatídeos unidos. Quando as coesinas não estão mais resistindo à força de microtúbulos no eixo, as cromátides irmãs se separam e se separam em direção a pólos opostos. A invaginação da membrana celular leva à formação de duas células filhas distintas, tendo uma cromatida de cada cromossomo, tornando -se, portanto, cópias genéticas da célula pai. Assim, uma cascata de reações leva aos eventos dramáticos da anáfase e contribui para torná -la uma das fases mais curtas do ciclo celular.

APC → Degradação de Securin → Ativação da Separase → Cromatídeos Irmãos puxados pelo eixo

Qualquer deficiência nos níveis celulares de coesina leva a segregação inadequada e dificuldades no alinhamento dos cromossomos na placa da metafase. Isso resulta em aneuploidia, onde as células filhas têm um número irregular de cromossomos.

Termos de biologia relacionados

  • Centrossoma – organelas encontradas perto do núcleo principalmente em células animais, envolvidas na montagem dos microtúbulos, especialmente durante a divisão celular.
  • Instabilidade dinâmica – uma propriedade de microtúbulos em que períodos de polimerização rápida se alternam com eventos dramáticos de retração. Isso é importante para a função deles no eixo mitótico.
  • Microtúbulos – Polímeros tubulares microscópicos que são parte integrante do citoesqueleto.
  • Proteassoma-Um grande complexo multiproteína que catalisa a hidrólise de ligações peptídicas em proteínas específicas que são marcadas para degradação.

Questionário

1. Durante qual fase do ciclo celular iria cromatídeos homólogos não irmãos trocaria material genético? A. s ou fase de síntese B. G1 ou fase de crescimento C. Profase mitótica D. Profase meiótica

Resposta à pergunta nº 1

D está correto. A troca de material genético entre cromossomos homólogos ocorre apenas durante a prófase I da meiose. A fase G1 ocorre imediatamente após a divisão celular e é um período de recuperação para a célula. Durante a fase S, todo o DNA na célula é duplicado, mas sem nenhuma troca genética. Por outro lado, durante a prófase mitótica, os cromossomos condensam, mas a mitose produz células filhas geneticamente idênticas à célula pai e, portanto, não ocorre intercâmbio genético.

2. Onde estão as duas cromátides irmãs anexadas uma à outra? A. Centríolo B. Centrossoma C. Centrômero D. Kinetocore

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. O centrômero consiste em material de DNA, bem como complexos multi-proteínas, como o cinetocore e são essenciais para a ligação dos cromátides entre si. O centríolo e os centrossomos estão associados à formação do fuso e à montagem de microtúbulos.

3. Qual é a estrutura que liga cromátides irmãs ao eixo mitótico? A. Kinetocore B. Microtúbulos C. Centriole D. Anafase Promoção do Complexo

Resposta à pergunta nº 3

A está correto. Os cinetocores são as proteínas que se ligam ao DNA ao eixo mitótico. O eixo é feito de microtúbulos que surgem do centrossomo. Cada centrossomo é feito de dois centríolos durante a mitose. A anáfase que promove o complexo catalisa a fixação da ubiquitina às suas proteínas alvo, marcando -as para destruição pelo proteassoma.

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