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Prof. Leonardo Augusto Becker Bioenergética Aula 2 Introdução a genética Gregor Mendel em 1865 com ervilhas Seres vivos seguem o mesmo modelo de transmissão genética Principal marco histórico para o estudo de genética Genética tem seu significado (do grego geno; fazer ou nascer) (...) Introdução à genética (...) O principal objetivo da genética é identificar variação e características visíveis de organismos, bem como a hereditariedade Principais conquistas: Identificação do material genético, ácido desoxirribonucleio (DNA) Determinação de transcrição do DNA para o ácido rebonucleico (RNA) (...) Introdução à genética (...) Identificação dos genes associados à produção de proteínas essenciais, bem como mutações de genes para o aparecimento ou agravamento de doenças 2003, fez todo o sequenciamento de cromossomos humanos Introdução à genética Genética médica, que estuda a etiologia das doenças; genética clínica, diagnóstico e tratamento Genética de comportamento, estuda a relação de genes com características cognitivas Linhas de estudo da genética 1 2 3 4 5 6 Genética bioquímica, distúrbios genéticos associados a reações químicas, citogenética, estrutura e funções dos cromossomos Genética de desenvolvimento, desenvolvimento humano Linhas de estudo da genética Genética molecular, alterações moleculares e implicações na saúde humana Farmacogenética, respostas genéticas no metabolismo de medicamentos Genética de reprodução, reprodução e diagnóstico pré-natal Linhas de estudo da genética Conceitos e definições genéticos Os genes determinam as características das espécies e dos indivíduos Células para realizar a tradução genética, armazenamento e recuperação Copiam, codificam e transmitem informações para as novas células de forma sistemática (...) Conceitos e definições (...) Processo ocorre por meio de cromossomos, que estão presentes no núcleo das célula Os cromossomos têm uma espécie de corda na qual se ligam, sendo formados principalmente por DNA e proteínas Conceitos e definições DNA, possui uma característica em forma de hélice dupla (fitas nucleotídeos) Formados por (A-T) adenina, tinina Guanina e citocina(G-C), sendo esses uma base nitrogenada Presença de açúcar e fosfato Conceitos e definições 7 8 9 10 11 12 Nucleotídeos são utilizados para fazer o RNA É bem semelhante o DNA, porém não há presença de açúcar e na base nitrogenada não há timina, e sim a uracila RNA, para se chamar RNAm (mensageiro), na qual transita pelo citoplasma com objetivo de localizar os ribossomos (responsáveis pela síntese proteica) Presença do RNA (transição), que faz a tradução da proteína Conceitos e definições Cromossomo: unidade básica do genoma Alelos: genes que ocupam o mesmo par de cromossomos homólogos Cromossomo homólogos: um de origem materna e outro de origem paterna. Contém lócus, porém são diferentes um do outro (...) Conceitos e definições (...) DNA: representa o material genético das células eucariotos Gene: segmento do DNA Genoma: sequência completa do DNA com informações genéticas Genótipo: conjunto de genes Conceitos e definições Os cromossomos são responsáveis pela continuidade genética para as gerações futuras Durante a meiose, cada gameta recebe um cromossomo de cada par homólogo Comportamento dos cromossomos é muito semelhante ao dos genes, na formação de gametas Cromossomos também são pares e se separam para a formação dos gametas Sequenciamento genético Designua/shutterstock Célula Núcleo Cromossomo Braço P Centrômero Braço Q Cromátides Irmãs Citosina Guanina Adenina Timina Espinha dorsal de fosfato de açúcar Gene Material genético 13 14 15 16 17 18 Herança monogênica – Herança genética Determinada por um gene, na qual possui genótipos e fenótipos Autossômica dominante, é determinada por um gene mais um cromossomo autossômico, que irá se manifestar em homozigose e heterozigose Autossômica recessiva, se manifesta por homozigose Material genético Os genes sempre estão presentes nos cromossomos homólogos Segregam uns ao outros e fazem a distribuição para a formação dos gametas para a prole, determinando o fenótipo do organismo (...) Material genético (...) Por exemplo, em caso de alguma patologia, deve ser investigado o membro da família mais antigo na qual constata a patologia. Nesse caso, na área genética é chamado de “probando” Na sequência, são os irmãos e irmãs “prole” Grau de “parentesto” e “casamento consanguíneo” Material genético 46 cromossomos nas células somáticas Cromossomos intérfase: apresentam material genético emaranhado “cromatina”, podendo ser eucromatina: maior parte do cromossomo e menor compactação; e heterocromatina: maior compactação Cromossomos metafásicos: maior grau de condensação na fase de divisão celular Cromossomo Estrutura denominada histosinas Fixação do DNA, que é feito em três fases: Enrolamento primário (hélice dupla) Enrolamento secundário (forma os nucleossomos) Enrolamento terciário (nucleossomos se enrolam para formar as fibras de cromatina) Cromossomo Humanos possuem 44 cromossomos em 22 pares homólogos, XX homólogos da mulher e deferentes em homens (XY) A movimentação do cromossomo é devido a uma região chamada de centrômero, sendo responsável pela divisão em dois braços (...) Cromossomo 19 20 21 22 23 24 (...) Cromossomo é classificado morfologicamente em três: Metacêntrico: centrômetro localizado do centro Acrocêntrico: centrômetro localizado na parte distal Submetacêntrico: centrômetro fica localizado na parte medial Cromossomo Cromossomo Designua/shutterstock Tipos de cromossomos Metacêntrico Submetacêntrico Centrômero Braço longo Braço curto Acrocêntrico Telocêntrico Ciclo celular O ciclo celular começa com a divisão celular até a próxima divisão A continuidade ocorre por meio da mitose e meiose Por meio de gerações celulares os organismos sexuados A meiose é relacionada à produção de gametas ou gametogênese Ciclo celular A mitose ocorre nas células somáticas (todas as células com exceção dos gametas) Responsável pela reposição celular e pela transmissão do material genético constantemente (...) Mitose, meiose e apoptose (...) Já a meiose é responsável pela produção dos gametas e pelo material genético das células progenitoras A apoptose faz o remodelamento das células no crescimento, diminuindo as células e fazendo o descarte das células danificadas Mitose, meiose e apoptose 25 26 27 28 29 30 Primeira fase: prófase, que é a fase mais longa, na qual ocorre a migração de dois pares de centríolos para o polo oposto das células Migração dos centrículos, formando os microtúbulos em fibras de fuso, fazendo uma espécie de eixo ao longo dos cromossomos Os centríolos e o núcleo são deslocados, e as fibras de cromatina fazem a condensação formando assim os cromossomos que serão divididos longitudinalmente (...) Mitose (...) Segunda etapa: prometáfase (movimento cromossômico) e metáfase (configuração cromossômica). Deslocamentos dos cromossomos por meio da célula ficando perpendicular às fibras do fuso Terceira fase anáfase: na qual as cromátides- irmãs se separam e vão de encontro às cromátides filho, indo opostamente às células Mitose Redução do material pela metade Produção dos gametas com haploide Os gametas recebem um membro de cada par de cromossomo (dados genéticos de gerações) e fazem as trocas e recombinação genética Meiose Dividido em duas partes principais, sendo interfase e mitose: A interfase é o período inicial do ciclo celular, na qual ocorre o crescimento, funcionamento de duplicação do material genético Durante esse processo o DNA é sintetizado anteriormente à célula entrar na fase da mitose (...) Ciclo celular (...) Há dois períodos em que ocorre a sintetização de fato: Entre a G1 e intervalor da I (célula sintetiza as proteínas, carboidratos e lipídios) G2 e intervalorII (nessa fase ocorre a maior sintetização de proteínas) Esse período é relativamente curto, com duração de aproximadamente 3 a 4 horas Ciclo celular Alterações no material genético 31 32 33 34 35 36 Decorrentes da adição ou perda de cromossomos, podendo ocasionar um desenvolvimento anormal ou até mesmo a morte do indivíduo Alterações numéricas ou estruturais Alterações numéricas: (...) Mutações genéticas (...) Acréscimo ou perda de um ou um conjunto de cromossomos: Subclassificadas em euploidias (alterações ao entorno do genoma aumentando o número de cromossomos) Aneuploidias (alterações no par de cromossomos) Mutações genéticas Alterações estruturais: alterações na estrutura do cromossomo, resultando na quebra do cromossomo, formando outros arranjos Classificadas em deficiências: perdas de seguimentos simples (quebra no terminal) ou duplos (quebra no segmento interno) Duplicação, ocorre uma repetição de segmentos aumentando os genes, cromossomo em anel (...) Mutações genéticas (...) cromossomo apresenta duas delações de terminais nas extremidades Isocromossomo: quando o centrômero se divide de forma transversal e inversão; mudança de 180 graus na direção do segmento Mutações genéticas Dominante do fenótipo, na qual o gene fica em dose simples ou heterozigose, em que o genótipo com grande presença na população é o “S” presença de sarda e “s” alelo com característica ausente Característica autossômica, aparece de modo igual entre homens e mulheres e é transmitida diretamente entre os homens (...) Herança genética autossômica (...) Não ocorrem saltos nas gerações e em média 50% dos filhos apresentam chance de serem afetados Característica autossômica recessiva, somente na presença de dose dupla ou homozigose no genótipo Ocorre saltos entre as gerações, sendo afetados por genitores normais Pais não afetados podem ter filhos afetados Herança genética autossômica 37 38 39 40 41 42 A herança ligada ao X é a herança ligada ao sexo, decorrente dos poucos cromossomos Y Nas mulheres a dominância e recessividade do cromossomo X é muito semelhante na herança autossômica Por exemplo, nas mulheres, há dois cromossomos X, podendo ser homozigoto e heterozigoto Homens são hemizigotos, pois apresentam apenas uma cópia do cromossomo X Herança genética ligada ao X Katrien Francois/shutterstock Autossômico dominante Autossômica recessiva Recessivo ligado ao x Pai é afetado Mãe não é afetada Bom gene Gene afetado 50% Não afetado 50% Afetado 1 criança em 2 tem a chance de ser afetada pela doença Pai é portador (não afetado) Mãe é portadora (não afetado) Bom gene Gene afetado 70% Não afetado 25% Afetado 1 criança em 4 tem a chance de ser afetada pela doença Pai não é afetado Mãe é portadora (não afetado) Cromossomo x com bom gene Cromossomo x com gene afetado Todas as meninas não afetadas 50% Meninos afetados 1 menino em 2 tem a chance de ser afetado pela doença 43 44