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TRABALHO DE BIOLOGIA: Recuperação/reposição de biologia do supletivo SÃO LUIS – MA 2020 2 Guilherme dos Santos Lopes TRABALHO DE BIOLOGIA: Recuperação/reposição de biologia do supletivo SÃO LUIS – MA 2020 Trabalho apresentado como requisito para obtenção de nota da disciplina de Biologia, ministrada pela professora Flora, na Associação Comunitária Vidas - Diplomação. 3 Sumário 1. Genética ............................................................................................................... 4 2. Cromossomos ..................................................................................................... 4 3. Cromossomos homólogos ................................................................................ 5 4. Gene ..................................................................................................................... 5 5. Cariótipo .............................................................................................................. 6 6. Alelo ..................................................................................................................... 6 7. Genótipo e Fenótipo ........................................................................................... 7 7.1. Genótipo .............................................................................................................. 7 7.2. Fenótipo ............................................................................................................... 8 8. Dominância e Recessividade ............................................................................. 8 8.1. Dominância ......................................................................................................... 8 8.2. Recessividade ..................................................................................................... 8 9. Heterozigose e Homozigose .............................................................................. 9 9.1. Heterozigose ....................................................................................................... 9 9.2. Homozigose ........................................................................................................ 9 10. Síndromes cromossômicas ............................................................................. 10 10.1. Síndrome de Down ..................................................................................... 11 10.2. Síndrome de Turner ................................................................................... 11 10.3. Síndrome de Klinefelter ............................................................................. 11 4 1. Genética A genética é a parte da ciência que estuda a hereditariedade, a estrutura e função dos genes e a variação dos seres vivos. É através da genética que buscamos compreender os mecanismos e leis de transmissão das características através das gerações. Os primeiros estudos da genética na ciência moderna iniciaram-se com o monge austríaco Gregor Mendel, na década de 1860. Realizando cruzamentos entre linhagens de ervilhas, ele observou a existência de “fatores” distintos que eram transmitidos dos genitores para a prole. Os padrões de herança observados por Mendel correspondem aos padrões de distribuição dos cromossomos nos gametas no processo da meiose. Mais tarde, com o aprofundamento das pesquisas, os “fatores” foram chamados de genes. 2. Cromossomos Os cromossomos são longas sequências de DNA que contêm diversos genes e outras sequências de nucleotídeos. Em organismos eucariontes, os cromossomos são estruturas lineares de DNA dupla fita, altamente enovelado, normalmente encontradas no núcleo das células, podendo também estar associadas com proteínas e RNA. Em organismos procariontes, eles se apresentam de forma circular ou linear, não estando presentes no núcleo nem associados a proteínas. As moléculas de DNA que formam os cromossomos, para se enquadrarem dentro do núcleo, se unem ao nucleossomo, estrutura formada por oito unidades de uma proteína chamada histona. A cadeia DNA-nucleossomo constitui a cromatina, o arcabouço dos cromossomos. 5 3. Cromossomos homólogos Cromossomos homólogos são aqueles que fazem par com outros cromossomos. Eles são iguais em tamanho, têm o centrômero posicionado no mesmo lugar e a mesma posição de genes, ou seja, são muito parecidos em termos genéticos. Os cromossomos homólogos estão presentes nas células diploides (2n). O seu emparelhamento acontece na meiose, o processo de divisão celular que forma células sexuais. Cada um dos filamentos do cromossomo é chamado de cromátide, que juntos formam as cromátides-irmãs, as quais estão unidas pelo centrômero. Em resumo, os cromossomos homólogos são: Dois cromossomos, um dos quais é recebido da mãe e outro do pai; Cromossomos pares que possuem muitas semelhanças genéticas; Cromossomos que determinam as características físicas das pessoas; Cromossomos presentes nas células diploides (2n); Cromossomos que têm origem na meiose. 4. Gene O gene é um segmento de uma molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico), responsável pelas características herdadas geneticamente. Cada gene é composto por uma sequência específica de DNA que contém um código (instruções) para produzir uma proteína que desempenha uma função específica no corpo. Cada célula humana tem cerca de 25.000 genes. A maioria dos genes está contida nos cromossomos. O cromossomo é constituído por uma longa cadeia de DNA envolvido em torno de uma proteína 6 especial denominada histona. A maioria dos cromossomos contêm vários genes diferentes. As células humanas contêm 23 pares de cromossomos – um par de cromossomos sexual (XX nas mulheres ou XY nos homens), mais 22 pares de cromossomos não sexuais denominados autossomos. Os espermatozoides e os óvulos contêm apenas metade deles, ou seja, 23 cromossomos. Os cromossomos são transmitidos dos pais para os filhos por meio do esperma e óvulos. Um cromossomo de cada par é herdado da mãe e o outro do pai. Isto explica porque as crianças se parecem com seus pais, e porque podem ter uma tendência a desenvolver determinadas doenças hereditárias. 5. Cariótipo O conjunto de cromossomos de um indivíduo é denominado de cariótipo. Diante disso, encontramos nesse conjunto as informações que determinam as características de um ser. O cariótipo da espécie humana apresenta 23 pares de cromossomos: 22 pares são de cromossomos homólogos, denominados de autossomos; não relacionados à determinação do sexo, e um par de cromossomos sexuais. Os cromossomos homólogos são idênticos, apresentando mesmo tamanho e posição de centrômeros, por exemplo. É importante destacar também que cada cromossomo presente em um par de cromossomos homólogos possui genes que controlam as mesmas características. Os cromossomos sexuais são designados pelas letras X e Y. Assim, o cariótipo do homem apresenta 22 pares de autossomos + 1 par de cromossomo sexual (XY); o cariótipo da mulher apresenta 22 pares de autossomos + 1 par de cromossomo sexual (XX). 6. Alelo Os alelos são as formas alternativas de um determinado gene e ocupam um mesmo loco em cromossomos homólogos. Quando nos referimos a loco, estamos falando da posição do gene no cromossomo; quando falamos em cromossomos 7 homólogos, referimo-nos a cromossomos que possuem genes para a mesma característica. Em organismos diploides, como os humanos, os cromossomos provêm dos progenitores, sendo um grupo oriundo da mãe e outro oriundo do pai. Analisando os genes de um indivíduo, podemos perceber, por exemplo, que nos cromossomos homólogos provenientes da mãe pode haverum gene A para determinada característica, e nos provenientes do pai pode ser encontrado um gene a. Apesar de A e a serem o mesmo gene, eles apresentam-se modificados, determinando algumas alterações para a mesma característica. Sendo assim, A e a são os alelos. 7. Genótipo e Fenótipo 7.1. Genótipo O conceito de genótipo associa-se às características internas, à constituição genética do indivíduo, ou seja, o conjunto de cromossomos ou sequência de genes herdado dos pais, os quais somados às influências ambientais, determinará seu fenótipo (características externas). Em outras palavras, o genótipo determina o fenótipo, sendo, portanto, uma característica fixa do organismo e mantida durante toda a vida e, diferentemente do fenótipo, não sofre alterações em contato com o meio ambiente. Dessa forma, o genótipo representa a constituição gênica de cada pessoa, composto dos genes maternos e paternos, e sua representação é baseada nos genes alelos dominantes, indicados pelas letras maiúsculas (AA) ou genes recessivos (aa), como exemplo, tem-se o albinismo, doença rara associada à falta de melanina na pele, representada por genes alelos recessivos (aa), em contraposição aos indivíduos que apresentam taxas normais de melanina na pele, os dominantes (AA), ou em maior número. 8 7.2. Fenótipo O conceito de fenótipo está relacionado com as características externas, morfológicas, fisiológicas e comportamentais dos indivíduos, ou seja, o fenótipo determina a aparência do indivíduo (em sua maioria, aspectos visíveis), resultante da interação do meio e de seu conjunto de genes (genótipo). Exemplos de fenótipo são o formato dos olhos, a tonalidade da pele, cor e textura do cabelo, dentre outros. Nesse sentido, podemos pensar em dois irmãos, os quais possuem a mesma tonalidade de pele; porém, um deles vive numa cidade praiana, toma muito mais sol e possui pele mais morena. Por outro lado, seu irmão, o qual vive na cidade grande, possui uma pele mais clara, determinada pelo meio em que vive. Por isso, o fenótipo é sobretudo, resultado da interação do genótipo com o ambiente. 8. Dominância e Recessividade 8.1. Dominância Os alelos dominantes são aqueles que conseguem determinar um fenótipo mesmo quando aparecem em dose simples. Isso significa que, quando analisamos um par de alelos para uma característica, se apenas um deles é um alelo dominante, tal característica é expressa. Imagine, por exemplo, um alelo B que determina a cor preta na pelagem de ratos, e b que determina a pelagem branca. B é um alelo dominante e, portanto, indivíduos BB e Bb apresentarão pelagem preta. 8.2. Recessividade Os alelos recessivos, diferentemente dos dominantes, necessitam estar aos pares para a característica expressar-se. Isso significa que em indivíduos heterozigotos o alelo recessivo não determinará o fenótipo. 9 Imagine o mesmo exemplo anterior em que um alelo B determina a cor preta na pelagem de ratos, e b determina a pelagem branca. Indivíduos brancos serão apenas aqueles que apresentarem genótipo bb. 9. Heterozigose e Homozigose 9.1. Heterozigose Os chamados heterozigotos ou "híbridos", correspondem aos indivíduos que possuem pares de alelos distintos que determinam tal característica. Na medida que nos heterozigotos os pares de alelos são diferentes, eles são representados pela união das letras maiúsculas e minúsculas, por exemplo, Aa, Bb, Vv. Note que nas experiências de Mendel (1822-1884), o botânico identificou que todos os indivíduos da primeira geração (F1) do cruzamento de ervilhas, eram heterozigóticas (característica da ervilha amarela) e, portanto, os genes de alelos eram diferentes. 9.2. Homozigose Os indivíduos homozigotos são chamados de “puros”, visto que são caracterizados por pares de genes alelos idênticos. Ou seja, os alelos análogos produzirão apenas um tipo de gameta representado pelas letras iguais (AA, aa, BB, bb, VV, vv), sendo que as maiúsculas são chamadas de dominantes, enquanto as minúsculas são as possuidoras do caráter recessivo. Em outras palavras, os homozigotos são compostos de alelos iguais, porém, podem ser recessivos ou dominantes, como é o caso das evidências resultantes das Leis de Mendel. 10 A partir do cruzamento de ervilhas, as ervilhas verdes eram recessivas de genótipo v v e, por outro lado, as ervilhas amarelas eram consideradas as ervilhas homozigotos de caráter dominante, indicada pelos alelos V V. 10. Síndromes cromossômicas As sindromes cromossômicas são síndromes genéticas provocadas por alterações estruturais, ocasionadas pela perda ou inversões nucleotídicas ou também numéricas, em conseqüência à falta ou excesso de cromossomos nas células, anormalidade denominada de aneuploidias. Dessa forma, as aneuploidias se manifestam pela mutação, variação maior ou menor na quantidade de cromossomos no interior das células, configurando situações de trissomia ou monossomia, respectivamente pela existência de um filamento de cromatina a mais ou um filamento a menos, com relação ao genoma constante de uma espécie. Esses problemas no cariótipo podem acontecer durante a formação dos gametas, na meiose (divisão celular que reduz pela metade o número cromossômico de uma espécie, contida em células haplóides, com posterior restituição na fecundação, formando células diplóides), motivada por eventos de permutações, separação de cromossomos homólogos e separação de cromátides irmãs. Na espécie humana, por exemplo, contendo normalmente 46 cromossomos (22 pares autossômicos e um par alossômico sexual: XX mulher e XY homem) as mutações podem originar distúrbios fisiológicos quando relacionados ao par sexual ou também orgânicos, não ligados ao par sexual. As mais comuns são: a síndrome de Down, a síndrome de Turner e a síndrome de Klinefelter. Contudo, existem outras como: síndrome de Patau (trissomia do 13), síndrome de Edwards (trissomia do 18) e outras. 11 10.1. Síndrome de Down Mutação causada pela trissomia do cromossomo 21, isto é, os indivíduos portadores dessa síndrome possuem um cromossomo a mais no par 21 autossômico. A normalidade é conter cariótipo com 46 cromossomos, no entanto, esses apresentam 47, sendo que esta alteração determina retardo mental. Alguns sinais fisionômicos percebidos são: pescoço e dedos curtos, linha reta da palma da mão, baixa estatura, extremidade externa dos olhos voltada para cima. 10.2. Síndrome de Turner Mutação monossômica que afeta o sexo feminino, provocada pela ausência de um cromossomo sexual, possuindo apenas um cromossomo X. Os sinais característicos são: tórax largo, ovários não funcionais, pescoço curto e largo e baixa estatura. 10.3. Síndrome de Klinefelter Também uma mutação no cromossomo sexual, afeta indivíduos masculinos, portadores de dois cromossomos X e um Y, apresentando os seguintes sinais: alta estatura, ginecomastia (desenvolvimento das glândulas mamárias), testículos não funcionais e coeficiente intelectual baixo ou médio.