Diferenciacao Sexual em Animais e Plantas: Mecanismos e Sistemas de Determinacao do Sexo

Diferenciação Sexual Animais conjunto de características corporais que diferenciam numa espécie os machos e as fêmeas e que lhes permitem reproduzir se Vegetais conjunto de características que distinguem os órgãos reprodutores femininos e masculinos Determinação sexo em plantas Maioria são hermafroditas Monoicas dois sexos na mesma planta em flores separadas Dioicas planta com flores masculina e planta com flores feminina Mecanismos de determinação do sexo Determinação ambiental Especies de orquídeas Catasetum fimbriatum Plantas a pleno sol flores femininas Plantas sombreadas flores masculinas Mecanismos de determinação do sexo Maioria das plantas determinação por genes autossômicos Exemplo Pepino ffMM ffMm monoica FM ginóica flores femininas Fmm hermafrodita ffmm andromonóica flores masculinas e hermafroditas na mesma planta Mecanismos de determinação do sexo Cromossomo sexual maioria dos animais e algumas plantas Cromossomos sexuais plantas Cannabis sativa Spinacia oleracea espinafre Sistema XY Animais vertebrados todos os mamíferos Maioria das plantas com cromossomos sexuais plantas dióicas canhamo Machos XY Fêmea XX Mecanismos de determinação do sexo BOVINOS a Sistema XY 58A XY 58A XX 29A X 29A Y 29A X 58A XX 58A XY SISTEMA X0 Em alguns insetos como Heminoptera percevejos e Orthoptera gafanhotos e baratas o cromossomo X dos machos não tem homólogo Y Machos X hemizigotos Fêmea XX tem número par Mecanismos de determinação do sexo GAFANHOTO b Sistema XO 22A X 22A XX 11A X 11A 11A X 22A XX 22A X SISTEMA ZW ocorre em um grande grupo de animais incluindo as borboletas mariposas bichodaseda alguns peixes e aves Macho ZZ homogamético Fêmea ZW heterogamético Mecanismos de determinação do sexo AVES c Sistema WZ 16A ZZ 16A ZW 8A Z 8A W 16A ZZ 16A ZW Determinação do sexo HAPLODIPLOIDISMO Hymenopteros formigas abelhas e vespas ABELHAS Sexo masculino é definido pela condição haplóide ou monoplóide Sexo feminino pela condição diplóide do indivíduo As fêmeas organismos diplóides dependem da alimentação para adquirir fertilidade A alimentação prolongada com geléia real possibilita a formação de rainhas que são responsáveis pela formação da colmeia Mecanismos de determinação do sexo Rainha fértil Operária estéril Zangão fértil Oogênese Meiose Fecundação Zigoto Larva Espermatogênese Partenogênese Determinação do sexo por fatores ambientais Animais repteis e anfíbios ocorre por efeito da temperatura durante desenvolvimento embrionário Ex Jacaré Alta Temperatura machos Baixa temperatura fêmeas Temperatura media machos e fêmeas HERANÇA EXTRANUCLEAR Célula Eucariótica Parede Celulósica Membrana Plasmática Cloroplasto Vacúolo Complexo de Golgi Mitocôndria Nucléolo Cromatina Carioteca Poro Ribossomo Ergastoplasma Características do genoma de organelas Apresentam pequeno cromossomo circular dupla hélice Apresentam um grupo definido de genes genes estruturais genes para rRNA e genes para tRNA Características do Genoma de Organelas As células apresentam um grande número de copias dos genes de organelas Muitas copias da organela Muitas copias do cromossomo por organela Não são haplóides nem diplóides Não são autosuficientes A maioria das proteínas presentes nessas organelas são codificadas pelo genoma nuclear e importadas para organela após sua síntese no citosol Fato este explicado pela transferência da maioria dos genes para o núcleo mediada por elementos genéticos moveis Características do Genoma de Organelas Semelhanças do genoma de organelas com genomas procariotos Circulares pequenos contem genes com funções similares organizados em operons Muitas das proteínas por eles codificadas são homólogas às proteínas correspondentes de bactérias ex ribossomais Explicação origem endossimbiótica dessas organelas Herança dos Genes de organelas Herança Uniparental ou materna a prole herda os genes da mitocôndria e plastídios exclusivamente do progenitor materno Os gametas masculinos e femininos não contribuem igualmente com o citoplasma para formação do zigoto Identificação de Herança extranuclear Cruzamentos recíprocos dos mesmos genótipos no qual o sexo da geração parental são invertidos Resultado padrão de herança diferente herança extranuclear Mutante X tipo selvagem prole toda mutante Tipo selvagem X mutante prole toda tipo selvagem Observação de Padrões de Herança Extranuclear Conclusão o fenótipo mutante foi transmitido para a prole somente quando o progenitor feminino foi o mutante sendo o fenótipo causado por um alelo mutante de gene de organela Herança de Gene de Cloroplastos Exemplo Mirabilis jalapa Alelo selvagem folha verde Alelo mutante folha branca Herança de organelas Macho esterilidade citoplasmática gene de mitocôndria Resistência a herbicida triazina que inibe fotossíntese gene de cloroplasto Duas plantas de milho são estudadas Uma resistente R e a outra é suscetível S a um determinado fungo patogênico Foram feitos os cruzamentos que se seguem com os resultados mostrados abaixo S x R toda a prole S R x S toda a prole R O que pode ser concluído sobre a herança da característica Explique Mutação 1 Mutação gênica ou mutação de ponto Alterações em um número reduzido de nucleotídeos da molécula de DNA 2 Mutação cromossômica ou aberração cromossômica Mutações que alteram o número ou a estrutura dos cromossomos de maneira visível ao microscópio Substituição de Nucleotídeos A substituição de um único nucleotídeo numa sequência de DNA pode alterar o código de uma trinca de bases e consequentemente poderá alterar o tipo de aminoácido incluído na cadeia proteica e poderá alterar a expressão fenotípica Substituição de Nucleotídeos Filamento Normal de DNA TAC CAC CIC CAC TCA CGA CTC RNAm AUG GUG CAC CUG ACU CCU GAG MET VAL HIS LEU THR PRO GLU DNA com Substituição de Nucleotídeo IAC CCC GTC CAC TGA CGA CTC AUG GCG CAC CUG ACU CCU GAG MET GLY HIS LEU THR PRO GLU Proteína Normal Proteína Alterada Deleções e Inserções Causadas pela inserção ou deleção de um ou mais pares de bases Resulta em uma proteína com sequência de aminoácidos diferentes Deleções e Inserções Leu Val Val Thr Pro CTC GTG GTG ACC CCT T ALELO NORMAL Leu Val Val Pro Leu CTC GTG GT ACC CCT T DELEÇÃO DE UMA ÚNICA BASE Mutação Fonte da variabilidade genética origem de novos alelos de um gene Fornece a matériaprima para evolução e para o trabalho do melhorista Sem a mutação as populações não seriam capazes de se adaptar às mudanças ambientais que ocorrem ao longo do tempo Prejudicial ao organismo Mutações numéricas Variações no número de cromossomos Mutações estruturais Variações na estrutura dos cromossomos Aberração Cromossômica Variação Numérica Numéricas Alterações no número cromossômico Euploidias células ou organismos nos quais o número de genomas n ocorre em múltiplos inteiros n 3n 4n 5n etc Aneuploidias ganho ou perda de um cromossomo individual não de conjuntos cromossômicos completos Nãodisjunção na meiose I Anáfase I Homólogos do cromossomo pequeno não segregam corretamente Anáfase II Cromátides irmãs separam corretamente Gametas trissômico monossômico Gametas Anormais Nãodisjunção na meiose II Anáfase I Homólogos segregam normalmente Anáfase II Cromátides irmãs não separam esq Gametes trissômico monossômico Gametas Anormais Gametas Normais Monossômico Indivíduo que apresenta um cromossomo a menos em relação ao diplóide normal 2X 1 CROMOSSOMO Trissômico Indivíduo que apresenta excesso de um cromossomo em relação ao diplóide 2X 1 CROMOSSOMO EX Síndrome de Down trissomia 21 Plantas trigo fumo características não marcantes ANEUPLOIDES Euplóides Apresentam conjunto de cromossomos igual a um múltiplo exato do número básico da espécie Poliplóides apresentam três ou mais conjuntos cromossômicos são divididos em Autopoliplóides conjuntos cromossômicos da mesma espécie Alopoliplóides conjuntos cromossômicos são de duas ou mais espécies Também denominadas poliploidias Importantes para a agricultura 60 das plantas cultivadas têm origem poliploide Maior número de cromossomos Em geral frutos folhas e raízes maiores Maior produtividade POLIPLOIDES Metade dos gêneros das plantas contem poliplóides sendo que nas gramíneas cerca de 23 são poliplóides Triplóides Caracterizamse pela esterilidade ou sub fertilidade devido o processo de gametogênese ser irregular resultando gametas desbalanceados Tem maçãs e banana triplóides e suas características são perpetuadas de forma assexuada propagação vegetativa por enxerto e brotamento Melancias 3x produzidas a partir do cruzamento entre plantas 2x e 4x não apresentam sementes e são mais doces Exemplos de triploides agronômicos Bananas Musa acuminata genoma AA deu origem a varias variedades AAA Gros Michel Caruverde Nanica Nanicão Valery AAAA IC2 Musa balbisiana genoma BB deu híbrido triplóide com M acuminata AAB Maçã Branca Plátanos ABB Figocinza Figovermelha Truta marrom Salmo trutta genoma 3n Autotetraploides 4N Gramíneas forrageiras braquiárias colonião jaraguá produzem mais massa verde forragem Seringueira autotetraploide produz mais borracha maior crescimento e diâmetro dos vasos laticíferos Alopoliplóide Trigo Triticum aestivum alohexaplóide apresenta conjuntos cromossômicos de três espécies cada um presente duas vezes 2n 2x 2x 2x 42 O trigo duro Triticum durum tetraploide 2n 28 cromossomos Alopoliploidia A evolução do trigo Triticum Origem 8000 anos atrás Várias espécies domésticas são alopoliplóides Significado evolutivo tremendo em plantas 70 de todas espécies de plantas mostra evidência de origem poliploide Alopoliploidia indivíduos com dois ou mais genomas diferentes Uma espécie nova é formada pela união de dois genomas distintos Exemplo algodão Gossypium G herbaceum e G arboreum diploides Velho Mundo G barbadense e G hirsutum alotetraploides Novo Mundo Origem do café Alopoliplóide Coffea eugenioides 2n 22 x Coffea canephora 2n 22 Híbrido 2n 22 Duplicação cromossômica natural Coffea arabica 2n 44 Poliploides O gênero Saccharum pertencem a canadeaçúcar moderna e suas espécies antecessoras é poliploide com mais de duas cópias de cada cromossomo Na canadeaçúcar moderna o número de cromossomos homólogos varia de oito a 14 A canadeaçúcar moderna é um produto da ação humana resultante do cruzamento da Saccharum officinarum com Saccharum spontaneum há pouco mais de um século POLIPLÓIDES EM ANIMAIS Relativamente rara em animais Os animais em geral contam com mecanismos de cromossomos sexuais na determinação do sexo Entretanto a adição de cromossomos sexuais X e Y levam à perda de vigor debilidades físicas e mentais esterilidade ou subfertilidade