Slide - Herança Extracromossômica Ou Citoplasmática

DNA do cloroplasto Tradução rps proteínas ribossomais 30S rpl proteínas da subunidade ribossomal 50S trn tRNA (indicados por códons de aminoácidos de uma letra) 4,5S, 5S, 16S, 23S rRNAs infA fator de iniciação secX proteína ribossomal 50S Fotossíntese e transporte de elétrons rbc ribulose bisfosfato carboxilase psa fotossistema 1 psb fotossistema 2 pet complexo citocromo b/f atp ATP sintase frx proteínas ferro-enxofre ndh NAD(P)H oxirredutase Transcrição rpo RNA polimerase Miscelânea mbpX permease Mirabilis jalapa Base genética da herança extracromossômica:  Baseada em ácidos nucléicos (DNA) situados no citoplasma, independentes e auto-replicantes que diferem dos ácidos nucléicos cromossômicos apenas por sua localização na célula  Estes se localizam nos plastídios (cloroplastos) e mitocôndrias  O DNA dessas organelas contêm genes estruturais, genes para rRNA e para tRNA. Célula Animal Microvilosidade Membrana celular Mitocôndria Núcleo Nucléolo Retículo endoplasmático granular crivado com ribossomos Retículo endoplasmático agranular Cromossomos Aparelho de Golgi Lisossomo Centríolos Poro nuclear  A levedura unicelular Euglena gracilis pode conter de 1 a 45 mitocôndrias, cada uma com 10 a 30 nucleóides (áreas específicas que se coram intensamente com corantes de DNA), com 4 a 5 moléculas de mtDNA (DNA mitocondrial) em cada nucleóide. (45 x 30 x 5 = 6750 cópias do genoma mitocondrial) DNA mitocondrial de levedura (± 78 kb) RNA ribossômico grande Proteína associada ao ribossomo ATPase subunidade 9 oli:ir ND6 mit- ND5 Citocromo b Glu ND4 ser His ND4L oli:IR RNA ribossômico pequeno mit- Tre parR Asp ATPase subunidade 6 Lis Trp Citocromo c oxidase II Citocromo c oxidase III Fen Citocromo c oxidase I Trp f Met Pro Trp DNA mitocondrial humano (± 17 kb) leu Ribossômico pequeno Leu Val RNA Arg Gln Ser Pro Glu Ile Fen RNA Ser Gis His Leu Lys ND1 mit RNA Cis ATPase Poli Asn Cys Val Ala Leu ala Gln mit Cytochrome f Met Pro Trp Célula Vegetal Vacúolo Citossol Parede celular Nucléolo Núcleo Retículo endoplasmático granular crivado com ribossomos Retículo endoplasmático agranular Cloroplasto Mitocôndria Aparelho de Golgi Membrana celular  Células de folha de beterraba têm cerca de 40 cloroplastos por célula.  Cada cloroplasto pode conter 4 a 8 nucleóides, com 4 a 18 moléculas de cpDNA (DNA cloroplastidial). (40 x 8 x 18 = 5.760 cópias do genoma de cloroplasto) Plastídios -> organelas citoplasmáticas encontrados nas células de plantas e algas (Ex: cloroplasto) Ex: planta Maravilha (Mirabilis jalapa) => tipos albinos (sem clorofila) => tipos variegados (mosaico de plantas com partes verdes e albinas) => tipos verdes (folhas verdes) Flores polinizadas Pólen de flor Descendência (fenótipo situadas em ramos: do ramo: dos ramos dos F1): albino albino albino albino verde albino albino variegado albino verde albino verde verde verde verde verde variegado verde variegado albino variegado, verde, branco variegado verde variegado, verde, branco variegado variegado variegado, verde, branco A origem do grão de pólen não tem importância nos resultados dos cruzamentos. O fator determinante da descendência é a localização da flor que recebeu o pólen: ➢ É importante entender que: ➢ Na maioria dos seres vivos, no processo sexuado, o gameta feminino contribui com o citoplasma e um núcleo haplóide e o gameta masculino com um núcleo haplóide ➢ Assim, se o fator condicionante do caráter estiver localizado no citoplasma, o zigoto refletirá o caráter materno, pois o seu citoplasma provém do gameta feminino. Gameta feminino Gameta masculino Zigoto Folhas Methods Cross flowers from white, green, and variegated plants in all combinations. Pollen plant (♂) Pollen White Green Variegated Seed plant (♀) Results White White White Green Green Green Variegated White White Green Variegated Diferença entre cruzamentos recíprocos: Ex: macho albino x fêmea verde ---> F1 = verde macho verde x fêmea albina ---> F1 = albino Na herança mendeliana os cruzamentos recíprocos dão o mesmo resultado (exceto quando se trata de genes ligados ao sexo). Já na herança citoplasmática, os resultados são diferentes (ver exemplo acima).  Muitos herbicidas atuam inibindo a fotossíntese. Ex: triazinas -> têm afinidades pelas membranas do tilacóide, onde bloqueia o transporte de elétrons, desprovendo o cloroplasto da energia necessária para o transporte de elétrons.  Algumas ervas daninhas têm se tornado resistentes, o que se deve a uma proteína do tilacóide do cloroplasto, mais especificamente ao aminoácido “lisina”.  É de interesse do melhorista passar esta resistência ao herbicida às plantas cultivadas. Aplicação prática desses conhecimentos  Como transferir a resistência da erva daninha à planta cultivada???  Ex: colza (Brassica napus) x Brassica campestris (daninha)  Uso retrocruzamentos para transferir os cromossomos da planta cultivada para o citoplasma (resistente) da planta daninha (ver esquema) Progenitores (♀) B. campestris X (♂) B. napus 100%C 100%N Fenótipos: resistente (R) suscetível (S) F1 50%C 50%N F1 RC1 25%C 75%N F1 RC5 1,6%C 98,4%N Fenótipo: resistente Genes da mitocôndria (organelas citoplasmáticas que participam da respiração celular e produzem ATP) Ex: Genes para Macho-Esterilidade: => Importante para a obtenção de plantas híbridas -> evita o despendoamento ou a emasculação Macho-esterilidade Macho esterilidade => falha na produção do grão de pólen => deficiência num segmento de DNA da mitocôndria => ocorre em mais de 80 espécies Tem sido muito utilizada no melhoramento de plantas para a produção de sementes híbridas Macho-esterilidade Fértil Estéril Fértil Estéril milho (Zea mays) cebola (Allium cepa) Macho-esterilidade Uso do método de retrocruzamentos para transferir a macho-esterilidade de uma linhagem a outra Progenitores (♀) Linhagem A 100%A ♂ X (♂) Linhagem B 100%B N Fenótipos: (♂) estéril F1: 50%A 50%B ♂ X 100%B N Fenótipos: (♂) estéril F1 RC1: 25%A 75%B ♂ X 100%B N Fenótipos: (♂) estéril F1 RC5: 1,6%A 98,4%B T Fenótipo: (♂) estéril ❖A herança da macho esterilidade pode ser de dois tipos: (a) Citoplasmática: Controlada por fatores extra-nucleares (mitocôndrias) (b) Devido a um gene cromossômico (nuclear) recessivo rfrf -> estéril Rfrf férteis RfRf => Outros experimentos mostraram que algumas linhagens restauravam a fertilidade -> era devido a um gene dominante (Rf) e foram chamadas restauradoras. => O fenótipo macho-estéril requer o citoplasma macho- estéril (cme) e o gene recessivo (rf) na condição homozigótica. => Se o fator Rf estiver presente em citoplasma macho- estéril ou normal, o fenótipo será sempre macho-fértil. Pólen estéril Pólen de B N rf/rf B endocruzado S rf/rf A endocruzado Pólen estéril Pólen de D S rf/rf C endocruzado N Rf/Rf D endocruzado Pólen estéril Pólen de B N rf/rf B endocruzado S rf/rf A endocruzado Semente de cruzamento único (A × B) produzida em um campo isolado Pólen estéril Pólen de D S rf/rf C endocruzado N Rf/Rf D endocruzado Semente de cruzamento único (C × D) produzida em um campo isolado S rf/rf Planta de cruzamento único (A × B) Pólen de (C × D) S Rf/rf Planta de cruzamento único (C × D) Semente de cruzamento único (A × B) produzida em um campo isolado Pólen estéril S Rf/rf Planta de cruzamento único (A × B) Pólen de (C × D) S Rf/rf Planta de cruzamento único (C × D) Semente de cruzamento único (C × D) produzida em um campo isolado A semente de cruzamento duplo (A × B) × (C × D) é produzida em um campo isolado, vendida a um fazendeiro e plantada para produzir milho duplo cruzado de alta produtividade S = Citoplasma com esterilidade masculina N = Citoplasma normal Rf = Um restaurador nuclear (supressor) de S S rf/rf macho estéril S Rf/rf macho fértil Metade das sementes é de macho fértil e metade é de macho estéril Referência para estudo: RAMALHO, M.A.P.; SANTOS, J.B.; PINTO, C.A.B.P. 2004. Genética na Agropecuária. Lavras: Editora UFLA, 3ª Ed. 472p. [R165g4 e.1 95052]. Cap. 16 – Efeito materno e herança extracromossômica.