Voltar a: Biologia – 11ºAno
Ficha n.º 1 – O papel da Shugoshin, Separase e Rec8 na segregação cromossómica meiótica
A distribuição precisa dos cromossomas durante a divisão celular é essencial para o crescimento e a proliferação de todos os organismos vivos. Defeitos na segregação cromossómica levarão inevitavelmente à produção de células contendo números anormais de cromossomas, conhecidos como aneuploidia, o que provavelmente contribui para a progressão do cancro e é uma causa de infertilidade e defeitos congénitos. O controle preciso da segregação cromossómica durante a meiose é de vital importância para os organismos que se reproduzem sexualmente. A chave para esse processo é a proteína shugoshin, que, de leveduras a mamíferos, garante a remoção gradual da coesão entre cromatídeos irmãos durante a meiose, necessária para uma segregação cromossómica reducionária precisa. Desde sua descoberta, muito progresso foi feito na elucidação do mecanismo pelo qual a shugoshin protege a coesão do centrómero. Agora é aparente que o principal, senão o único, papel da shugoshin na proteção da coesão durante a meiose é recrutar uma fosfatase, PP2A, para os centrómeros. Aqui, o PP2A protege a coesina centromérica da separase, removendo os grupos fosfato no Rec8 produzido por várias cinases essenciais para a clivagem do Rec8. A localização da shugoshin em centrómeros durante a meiose é essencial para a proteção da coesão. Finalmente, a função de proteção da coesão da shugoshin deve ser desativada na meiose II para permitir a separação dos cromatídeos. Isso parece ser alcançado pela relocalização dependente de tensão da shugoshin para longe do Rec8, que ocorre após a dupla orientação dos cromatídeos na meiose II.
Figura 1 – Um modelo para proteção de coesão centromérica por shugoshin na meiose I. Durante a prófase I, várias cinases fosforilam Rec8 ao longo do comprimento dos cromossomos. A Shugoshin recruta o PP2A para centrómeros, onde desfosforila localmente o Rec8, com o nome de Rec8 centromérico resistente à separase. Na anáfase I, apenas o Rec8 fosforilado é clivado pela separase, levando à segregação cromossómica homóloga.
Figura 2 – Na meiose I, a Separase cliva o Rec8 nos braços do cromossoma; no entanto, o Rec8 em centrómeros está protegido. Na meiose II, a coesão centromérica residual facilita a ligação dos cinetócoros irmãos aos microtúbulos que emanam dos pólos opostos do eixo. A tensão entre os cinetócoros irmãos pode inativar a shugoshin e a separação cromatídeos é desencadeada pela clivagem do Rec8 restante pela separase.
1. Tendo em conta a informação fornecida explique o motivo pelo qual os descendentes de indivíduos sujeitos a uma exposição continua a radiações apresentam maior probabilidade de serem portadores de aneuploidias.
- Tópico 1: Referência a que as radiações poderão induzir mutações no gene que codifica a proteína Shugoshin.
- Tópico 2: Referência a que a mutação no gene que codifica a proteína Shogshina poderá conduzir à alteração da sequência de aminoácidos nessa mesma proteína.
- Tópico 3: Referência à relação entre a alteração na estrutura da proteína, a eventual perda de funcionalidade da proteína Sughosin e a formação de gâmetas com um número anormal de cromossomas.
2. Uma célula de uma gónada humana apresentará em prófase I _______.
(A) 46 cromossomas, cada um com dois cromatídeos.
(B) 23 pares de cromossomas, cada um com um cromatídeo.
(C) 46 pares de cromossomas, cada um com dois cromatídeos.
(D) 23 cromossomas, cada um com dois cromatídeos.
- Opção A
→ O cariótipo humano é constituído por 46 cromossomas (23 pares). Em prófase I cada cromossoma apresenta dois cromatídeos.
3. Na figura 2 a letra C representa _____ .
(A) o centrómero que corresponde ao ponto de ligação entre dois cromatídeos irmãos.
(B) o centrómero que corresponde ao ponto de ligação entre dois cromatídeos não irmãos.
(C) o ponto de quiasma que corresponde ao ponto de ligação entre dois cromatídeos irmãos.
(D) o ponto de quiasma que corresponde ao ponto de ligação entre dois cromatídeos não irmãos.
- Opção D
→ O ponto de quiasma corresponde ao ponto de ligação entre dois cromatídeos não irmãos de cromossomas homólogos.
4. Na figura 2 as letras A e B correspondem respetivamente ______.
(A) cromossomas homólogos e cromatídeos não irmãos.
(B) cromossomas não homólogos e cromatídeos irmãos.
(C) bivalente e cromatídeos não irmãos.
(D) bivalente e cromatídeos irmãos.
- Opção D
→ A letra A representa os cromossomas homólogos emparelhados constituindo um bivalente, diada cromossómica ou tétrada cromatídica. A letra B representa os cromatídeos que constituem cada cromossoma, sendo por isso designados de cromatídeos irmãos.
5. São fontes de variabilidade genética na meiose _____.
(A) o crossing-over em prófase I e em prófase II e a separação aleatória dos cromossomas homólogos em anáfase I.
(B) o crossing-over em prófase I, a separação aleatória dos cromatídeos em anáfase I e a separação aleatória dos homólogos em anáfase II.
(C) o crossing-over em prófase II, a separação aleatória dos cromatídeos em anáfase I e a separação aleatória dos homólogos em anáfase II.
(D) o crossing-over em prófase I, a separação aleatória dos cromossomas homólogos em anáfase I e a separação aleatória dos cromatídeos em anáfase II.
- Opção D
→ Contribuem para a variabilidade genética na meiose o crossing-over em prófase I, que consiste na troca de segmentos entre cromatídeos não irmãos de cromossomas homólogos, a separação aleatória dos cromossomas homólogos em anáfase I e a separação aleatória dos cromatídeos em anáfase II.
6. Em metáfase I ______ dispõem-se na zona equatorial ligados às fibrilas do fuso acromático _____.
(A) os cromossomas homólogos …… pelos pontos de quiasma
(B) os cromossómas homólogos …… pelo centrómero
(C) cromatídeos-irmãos …… pelos pontos de quíasma
(D) cromatídeos-irmãos ….. pelo centrómero
- Opção B
→ Em metáfase I os cromossomas homólogos dispõem-se na zona equatorial ligados às fibrilas do fuso acromático pelo centrómero.
7. Uma célula de uma gónada humana que se encontre em metafase II apresentará ______.
(A) 23 cromossomas com 23 cromatídeos.
(B) 23 cromossomas com 46 cromatídeos.
(C) 46 cromossomas com 46 cromatídeos
(D) 46 cromossomas com 92 cromatídeos
- Opção B
→ Como na primeira divisão meiótica se separam os cromossomas homólogos, em metafase II as células apresentarão apenas 1 cromossoma de cada par de homólogos, ou seja apresentará 23 cromossomas. No entanto, em metafase II cada cromossoma apresenta dois cromatídeos o que pergfaz 46 cromatídeos.
8. Em anafase I a coesina centromérica deverá ser ________ de modo a garantir a coesão ________.
(A) fosforilada …… dos cromatídeos
(B) fosforilada …… dos cromossomas homólogos
(C) desfosforilada ….. dos cromatídeos
(D) desfosforilada …. dos cromossomas homólogos.
- Opção C
→ De acordo com a informação fornecida no texto e nas imagens, durante a anafase I a Shugoshin recruta o PP2A para centrómeros, onde desfosforila localmente o Rec8, com o nome de Rec8 centromérico resistente à separase, uma vez que a coesina centromérica se encontra desfosforilada.
9. Na interfase que precede a meiose, após o período S, será possível a observação de cromossomas com ________ na forma ______.
(A) um cromatídeo ….. distendida
(B) um cromatídeo …… condensada
(C) dois cromatídeos ….. distendida
(D) dois cromatídeos ….. condensada
- Opção C
→ No período S da interfase tem lugar a replicação semiconservativa da molécula de DNA, passando cada cromossoma a ser constituído por dois cromatídeos, ou seja, por duas cópias da mesma molécula de DNA. Durante toda a interfase, o material genético encontra-se descondensado.
10. Em relação ao processo de divisão meiótica é correto afirmar que _____.
(A) a formação de pontos de quiasma tem lugar na divisão equacional da meiose.
(B) o crossing-over ocorre entre cromossomas não homólogos.
(C) não ocorre a formação de placa equatorial em metafase I e em metafase II.
(D) as células filhas resultantes apresentam 1/4 da quantidade de DNA da célula mãe no início da meiose.
- Opção D
→ A meiose caracteriza-se pela ocorrência de duas divisões consecutivas, assim na primeira divisão ao separarem-se os cromossomas homólogos a quantidade de DNA é reduzida para metade em cada uma das células filhas. Como cada uma das células filhas inicia a segunda divisão meiótica, ao separem-se os cromatídeos a quantidade de DNA volta a reduzir-se para metade, passando a 1/4 da quantidade de DNA existente na célula mãe aquando do início da meiose.
11. Uma mutação nucleotídica ocorrida no gene que codifica a proteína shugoshin corresponderá a uma mutação _____. A não atuação da proteína Shugoshin numa célula da linha germinativa envolvida na fecundação conduzirá à formação de um ovo ou zigoto portador de uma mutação cromossómica ______.
(A) cromossómica ….. numérica
(B) cromossómica ….. estrutural
(C) génica ……. numérica
(D) génica …… estrutural
- Opção C
→ Uma mutação num gene corresponde a uma mutação génica. Assim a mutação no gene que codifica a proteína Shugoshin corresponderá a uma mutação génica. A proteína Shugoshin é responsável pela menutenção da coesão entre os cromatídeos irmãos na I divisão meiótica, assim a não atuação desta proteína poderá conduzir à separação entre os cromatídeos-irmãos logo em anafase I, resultando eventualmente na formação de gâmetas com um número anormal de cromossomas. Se um desses gâmetas estiver envolvido na reprodução o ovo ou zigoto resultante apresentará um número anormal de cromossomas, ou seja será portador de uma mutação cromossómica numérica.
12. Ordene as afirmações de A a E de modo a reconstituir a sequência cronológica dos acontecimentos associados à formação da proteína sugoshin e sua posterior atuação.
(A) Síntese da proteína.
(B) Transcrição ativa do gene que codifica a sugoshin.
(C) Processamento de uma molécula de cadeia simples.
(D) Recrutamento da PP2A, para os centrómeros.
(E) Migração da proteina sugoshin para o núcleo.
(F) Inativação da sugoshin.
- B-C-A-E-D-F
→ Num primeiro momento deverá ocorrer a transcrição do gene que codifica a proteína sugoshin- B. Após a transcrição obtêm-se a molécula de pré-mRNA que deverá ser sujeita a processamento – C– para eliminação dos intrões. Após o processamento obtêm-se uma molécula de mRNA funcional que migra para o citoplasma e irá ser traduzida, permitindo a síntese da proteína – A. A proteína sughoshin produzida no citoplasma deverá migrar para o núcleo – E– onde, em anafase I recruta o PP2A, para os centrómeros . Em anafase II, a sughoshin deverá ser inativada – F– de modo a permitir a clivagem do centrómero.
13. Faça corresponder a cada uma das afirmações da coluna A, o respetivo termo que lhe corresponde. Faça corresponder a cada letra apenas um número.
| Coluna A | Coluna B |
| (a) Descondensação de cromossomas constituídos por uma molécula de DNA. |
(b) Desintegração da membrana nuclear, envolvendo cromossomas não homólogos.
(c) Células diplóides com espiralização máxima de cromossomas.
(1) Profase I
(2) Metafase I
(3) Anafase I
(4) Telofase I
(5) Profase II
(6) Metafase II
(7) Anafase II
(8) Telofase II
- A–→ 8
- B–→ 5
- C–→ 2
