Genética P1

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GenéticaHumana
Estudos para prova
Reflexões importantes sobre genética:
a) Existem células procariontes e
eucariontes.
As procariontes são simples, sem núcleo
organizado e organelas membranosas,
exemplo: bactérias.
Enquanto as eucariontes têm núcleo definido,
onde o DNA é armazenado, e organelas
membranosas como mitocôndrias e
cloroplastos, são exemplos as células vegetais e
animais.
b) O gene é a unidade fundamental da
hereditariedade.
Isso porque o gene é um segmento de DNA que
contém instruções para a produção de
proteínas ou RNA, transmitindo características
entre as gerações.
c) Os genes podem se apresentar como
formas múltiplas - os alelos.
Alelo é uma variação de um gene que ocupa o
mesmo locus (posição) em cromossomos
homólogos. Exemplo: no gene que determina a
cor dos olhos pode haver alelos para os olhos
azuis ou castanhos.
→ são cromossomos homólogos aqueles pares
que possuem o mesmo tamanho, forma e
sequência de genes, mas que podem ter alelos
diferentes para genes. São aqueles em que um
tem origem do X e outro do Y. Sendo os 46
cromossomos humanos, 23 pares homólogos.
d) A informação genética está codificada
na estrutura molecular do DNA (princípio
transformante).
O DNA é formado por uma sequência de
nucleotídeos (A, T, C, G), que armazenam a
informação genética.
Enquanto o princípio transformante se refere à
descoberta de que o DNA é o material
hereditário, capaz de transformar células.
e) Portanto (d), os genes estão localizados
nos cromossomos.
Os genes estão organizados ao longo dos
cromossomos, que são estruturas formadas por
DNA e proteínas, encontrados no núcleo das
células eucariontes.
f) Dos genes aos fenótipos: DNA→ RNA→
Polipeptídeo.
A expressão genética ocorre em três etapas:
1. DNA - contém o código genético;
2. RNA - transcrição do DNA em uma molécula
mensageira;
3. Polipeptídeo/proteína - tradução do RNA
para formar proteínas que determinam
características observáveis.
g) Algumas características e seus
respectivos fenótipos são afetados por
múltiplos fatores = genes com diferentes
alelos.
Fenótipo diz respeito às características
observáveis, como altura ou cor dos olhos e é
influenciado pela combinação de alelos e
também por fatores externos como ambiente e
estilo de vida.
h) Evolução e Mudança Genética.
A evolução ocorre devido a mutações
genéticas, recombinação de genes e seleção
natural, levando a mudanças no material
genético de uma população ao longo do tempo.
Glossário:
Locus = local no gene e no genoma.
Característica = traço inerente de uma ou mais
espécie.
Sub Fenótipos = diferentes expressões de um
mesmo fenótipo.
Gene = unidade fundamental da
hereditariedade.
Alelo = diferentes formas de um mesmo gene.
Condição letal = morte embrionária.
Variação genética não herdada = se
estabeleceu após o desenvolvimento da vida.
Ou seja, nem todas características genéticas
são herdadas.
Traços congênitos = quando já nasce com a
variação genética.
⇉ Quantos genes determinam UMA
característica?
- Para muitas características, a quantidade de
genes real é desconhecida, mas existem genes
principais, como por exemplo para coloração
dos olhos são: herc2, oca2 e slc24a5. Outro
exemplo podem ser as neoplasias, que têm os
genes oca2 e herc2 como principais, mas há
evidências que pelo menos 16 genes diferentes
façam parte da expressão dessa característica.
⇉ Onde os genes estão localizados?
- No locus gênico, presente no cromossomo,
região a qual é geralmente identificada com
uma notação abreviada que indica qual
cromossomo, a posição de uma determinada
banda no braço p (se ele for curto) ou no braço
q (se ele for longo), a região, a banda e a sub
banda do mesmo, caso exista.
Exemplo: Loccus do gene fmrp 1 = Crom.Xq28.2
Genoma Humano
O genoma é composto por 46 cromossomos,
organizados em 23 pares, sendo eles 22 pares
de cromossomos autossômicos (de 1 a 22) e 1
par de cromossomos sexuais, sendo X e Y.
Ele contém 3,2 bilhões de nucleotídeos, entre 25
a 30 mil genes. O maior dos cromossomos é o
n° 1, ele tem o maior número de genes ~ 3.168,
e o cromossomo Y, é o menor com ~84 genes.
* O cromossomo X está ligado às
características do desenvolvimento cognitivo.
Cariótipo Humano
É o conjunto completo de cromossomos
presentes em uma célula humana, organizado
de forma padronizada. Ele mostra a
quantidade, forma e estrutura dos
cromossomos, sendo fundamental para estudar
a genética e identificar anomalias
cromossômicas.
Cariótipo x Cariograma
O cariótipo é uma descrição genética do
indivíduo, indicando o número e tipo de
cromossomos presentes nas células (como
cromossomos autossômicos e sexuais).
Enquanto o cariograma é uma representação
fotográfica ou diagrama dos cromossomos de
uma célula organizada de acordo com
características como tamanho, forma e número.
Ele ajuda a observar e analisar os
cromossomos de forma mais clara e pode ser
utilizado para identificar anomalias
cromossômicas, como a síndrome de Down
(trissomia do cromossomo 21).
Resumidamente: o cariótipo é a informação
sobre o número e tipo de cromossomos,
enquanto o cariograma é a imagem dessa
organização.
→ Cromatina: é uma estrutura que compõem os
cromossomos, constituída de DNA + histonas
(ptn). Essa pode se apresentar em diferentes
níveis de compactação.
Ao observar o cariograma, pode-se identificar
esses níveis de compactação da cromatina:
Heterocromatina: alto nível de compactação,
possível observar nas regiões mais escuras.
(área geralmente inativa na transcrição gênica).
Eucromatina: baixo nível de compactação da
cromatina, regiões mais claras. (área
geralmente ativa na transição gênica).
“Genes são como torneiras, são expressos de
acordo com a quantidade que é aberta.”
→ Cabe ressaltar que, o nível de compactação
da cromatina é uma estratégia organizacional
do DNA que permite funcionalidade (como
regulação gênica) e eficiência (como durante a
divisão celular).
Exemplo: Os genes do cortisol são expressos em
diversas partes do corpo (neurônios, fígado,
pâncreas, etc), mas geralmente são inibidos,
isso devido aos níveis de condensação da
cromatina e ocorre a heterocromatina.
Existe também o ideograma que é uma versão
simplificada e estilizada do cariótipo, útil para
facilitar a visualização e o estudo dos
cromossomos sem a complexidade de imagens
fotográficas.
⇉ Os fatores ambientais também influenciam a
característica?
A resposta para a pergunta é sim, mas o que
essa imagem está me mostrando?
- A ideia principal é mostrar que tanto a
herança genética quanto o ambiente
contribuem em graus variados para o
desenvolvimento de certas condições.
Para entender isso é preciso:
1° observar o eixo horizontal, ele está dividido em
um gradiente contínuo, que vai de totalmente
determinado pela herança genética (esquerda) a
fortemente influenciado pelo ambiente (direita). E
também ilustra a interação gene-ambiente em
condições ou doenças específicas.
2° observar as categorias, em que:
A é quase totalmente determinada pela genética, B
possui influência genética significativa, C é o
resultado de uma combinação equilibrada entre
genética e ambiente, D tem maior influência
ambiental mas ainda está associada a fatores
genéticos e E são quase inteiramente causadas por
fatores ambientais.
No fim, o gráfico demonstra que as características
humanas e as doenças não podem ser classificadas
como puramente genéticas ou puramente
ambientais. Em vez disso, elas se distribuem em um
espectro de influências, variando conforme a
condição.
Estrutura, organização e classificação dos
cromossomos
Classificação dos cromossomos quanto à
localização do centrômero e tamanho dos
braços:
- metacêntrico: possui centrômero ao
centro do cromossomo, braços p e q com
tamanhos aproximados. Ex: cromossomo
1 dos humanos.
- Submetacêntrico: possui centrômero
deslocado do centro, mais próximo de
uma extremidade, braços com tamanhos
diferentes, sendo o braço q (longo) maior
que o p (curto). Ex: cromossomo 4 em
humanos.
- Acrocêntricos: possui centrômero muito
próximo das extremidades do
cromossomo, braço p extremamente
pequenoou quase inexistente. Ex:
cromossomo 13 em humanos.
- Telocêntrico: possui centrômero
localizado na extremidade do
cromossomo, apenas o braço q está
presente, não é encontrado em humanos.
DNA
O DNA é uma molécula altamente organizada,
composta por dois filamentos antiparalelos
ligados por pares de bases complementares.
Essa estrutura em dupla hélice permite:
1. Armazenar a informação genética.
2. Replicar-se de forma precisa.
3. Interagir com proteínas para controle da
expressão gênica.
As bases nitrogenadas são: adenina (A) e
guanina (G), bases puricas, e timina (T) e
citosina (C), bases pirimídicas.
Histonas: são proteínas básicas que
desempenham um papel crucial na
organização e compactação do DNA dentro do
núcleo das células eucarióticas. Elas formam a
base estrutural dos nucleossomos, que são a
unidade fundamental da cromatina.
Função:
- Compactar o DNA para que ele caiba no
núcleo, de forma ordenada, evitando que
ele se enrede ou seja danificado;
- controle da expressão gênica.
Modificações químicas em suas "caudas"
(como acetilação, metilação e
fosforilação) podem ativar ou reprimir
genes.
Tipos:
H1: Está fora do nucleossomo e atua como
"grampeador", mantendo a estrutura do DNA
em torno do nucleossomo estável.
H2A, H2B, H3 e H4: Formam o "núcleo" do
nucleossomo, ao redor do qual o DNA se enrola.
Importância:
- Protegem o DNA;
- Regulam o acesso das enzimas que
participam da replicação, transcrição e
reparo do DNA.
- Modulam a compactação do DNA entre
eucromatina (menos compactada, ativa)
e heterocromatina (altamente
compactada, inativa).
Síndrome: É uma condição clínica caracterizada
por um conjunto de sinais e sintomas que
ocorrem simultaneamente e têm uma causa
comum. No caso das síndromes genéticas ou
cromossômicas, as alterações no material
genético (genes ou cromossomos) afetam
múltiplas características do corpo, resultando
em manifestações específicas em diversos
sistemas ou órgãos.
Exemplo: Síndrome de Edwards (ou trissomia
18) é causada por uma alteração
cromossômica: a presença de uma cópia extra
do cromossomo 18 (ou seja, em vez de dois, a
pessoa possui três cromossomos 18). Essa
alteração cromossômica afeta o
desenvolvimento do organismo, resultando em
várias características clínicas.
Causa: erro na segregação na anáfase.
Consequência: aumento do número de cópias
dos genes do cromossomo 18.
Genoma Nuclear x Genoma Mitocondrial:
Genes Repeatoma: refere-se ao conjunto de
sequências repetitivas presentes no genoma de
um organismo. Essas sequências são
caracterizadas pela repetição de trechos de
DNA e podem estar distribuídas em diferentes
regiões do genoma. Em humanos, cerca de 50%
do genoma é composto por essas sequências
repetitivas.
Estrutura e organização de um gene nuclear
O que a imagem acima me diz?
1. 5’ Região flanqueadora:
Localização: Região a montante (antes) do gene
propriamente dito.
Função: Contém sequências reguladoras, como a
região promotora.
Região promotora: Inclui elementos como a TATA
box e outras sequências (GC e CAT box), que servem
como ponto de ligação para fatores de transcrição e
para a RNA polimerase, iniciando a transcrição do
DNA para RNA.
2. Éxons e Íntrons:
Éxons:
● São sequências codificantes do gene.
● Após o processamento do RNA, os éxons
permanecem no mRNA final, que será
traduzido em proteínas.
Íntrons:
● São sequências não codificantes que estão
entre os éxons.
● São removidos durante o processo de
splicing (processamento do RNA)
3. Códon iniciador da transcrição e tradução:
Códon iniciador da transcrição:
● Marca o ponto onde a RNA polimerase
começa a sintetizar o RNA.
Códon iniciador da tradução:
● Normalmente é o códon AUG, que codifica a
metionina, o primeiro aminoácido da cadeia
polipeptídica.
4. Códon finalizador da transcrição e tradução:
Códon finalizador da transcrição:
● Determina o ponto onde a síntese do RNA
termina.
Códon finalizador da tradução:
● Determina o fim da tradução. São códons de
parada, como UAA, UAG ou UGA.
5. 3’ Região flanqueadora
Localização: Região após o último éxon.
Função: Contém o sinal para poliadenilação,
essencial para a formação da cauda poli-A do
mRNA, que confere estabilidade ao RNA mensageiro
e facilita sua exportação para o citoplasma.
Resumidamente, a imagem reflete o fluxo de
informações genéticas, desde a regulação
inicial no DNA até a produção de proteínas. Ela
enfatiza a importância das regiões reguladoras
e do processamento pós-transcrição, essenciais
para a funcionalidade do gene.
Organização do genoma e as sequências
regulatórias - cis elementos
O que essa imagem me diz?
Silenciadores: regiões que diminuem ou imedem a
transcrição genes.
Reforçadores: regiõs que aumentam a eficiência da
transcrição.
Promotores: Sequências que iniciam a transcrição de
genes.
Resumidamente, o esquema destaca dois genes
(Gene 1 e Gene 2) separados por silenciadores e
reforçadores, evidenciando que a transcrição é
regulada tanto por elementos proximais (como os
promotores) quanto por elementos localizados a
uma certa distância (silenciadores e reforçadores).
O gene:
Regiões importantes descritas em uma
sequência de nucleotídeos:
TATA box: Uma sequência promotora que indica
onde a transcrição do gene deve começar.
5' UTR (Untranslated Region): Região não
traduzida que está antes do início do códon
(ATG).
Exons: Segmentos codificadores do gene, que
são traduzidos em proteínas. Na imagem, são
identificados os Exons 1, 2, 3 e 4.
Introns: Sequências não codificadoras
localizadas entre os exons. Estes são removidos
durante o processo de splicing no RNA.
Sítio de início de transcrição: Ponto onde a
transcrição do RNA mensageiro começa.
Códon de início e de parada: Indicam,
respectivamente, onde a tradução da proteína
começa e termina.
3' UTR: Região não traduzida no final do gene,
contendo sequências importantes para
regulação, como o sítio de poliadenilação
(poli(A)).
Sequência consenso poli(A) e sítio de clivagem
3’: São necessários para estabilizar o RNA
mensageiro e determinar seu término.