Genética_Básica

Prévia do material em texto

Genética
1- Genética → estudo da hereditariedade
2- Breve histórico 
a) 1ª ideias sobre hereditariedade → senso comum → semelhanças entre pais e filhos
 propagação de características
 					 vantajosas
b) Grécia antiga → filósofos gregos
 Alcmeon de Crotona (500 a.C.) → machos e fêmeas: sêmen
 Empédocles de Acragas (492- 432 a.C.) → calor do útero determinava o sexo
 Anáxagoras de Clazomene(500 - 428 a.C.) →machos: sêmen → protótipo de cada 							 órgão
 fêmeas: receptoras e nutridoras
 teoria da “direita/esquerda”
BASE CROMOSSÔMICA DA HERANÇA
-Walter Sutton (1902)- semelhança no comportamento dos cromossomos homólogos na meiose e os fatores mendelianos.
 - Thomas Hunt Morgan e colaboradores (1910) – teoria cromossômica da herança. 
A meiose e os gametas
Na formação dos gametas, ocorrem duas divisões sucessivas. Esse processo é atualmente conhecido como meiose.
Figura 11- esquema da meiose com um par de cromossomos homólogos.
BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio
As bases da hereditariedade
Imagem: MajorEventsInMeiosis variant pt / autor: Jakov, tradução por PatríciaR / public domain
HERANÇA MONOGÊNICA OU MONOIBRIDISMO
Monoibridismo ou 1ª Lei de Mendel:
dominância completa
ausência de dominância:
herança intermediária ou dominância incompleta
co-dominância
Pleiotropia:
1 gene  2 alelos  1 característica fenotípica
1 gene  2 alelos  várias características fenotípicas
HERANÇA MONOGÊNICA: apenas um par de alelos de um gene está envolvido. Ex: tipo de folha em Coleus blumei, tipo de asa em drosófila; 
CROMOSSOMOS:
 É uma estrutura que contém os genes que controlam os traços fenotípicos transmitidos pelos gametas à prole futura
 Os genes contém informações que, quando passadas a uma nova geração, influenciam a forma e as características de cada indivíduo e são denominadas de MATERIAL GENÉTICO
 GENES e MATERIAL GENÉTICO: Componentes químicos do Cromossomo.
Cromossomos homólogos: Formam par e possuem genes para o mesmo caráter.
- Um enviado pela mãe e outro pelo pai.
- Apresentam os mesmos genes nos mesmo loci gênicos.
- Encontrado em indivíduos 2n (diplóides).
Óvulo  n
Espermatozoide  n
Zigoto  2n
DNA
Cromossoma
Gene
Promotor
Intron
Exon
Núcleo
GENOMA HUMANO
O genoma humano, na sua forma diplóide, consiste em aproximadamente 6 a 7 milhões de pares de bases de DNA organizados linearmente em 23 pares de cromossomos. Pelas estimativas atuais, o genoma contém 50.000 a 10.000 genes (os quais codificam um número igual de proteínas) que controlam todos os aspectos da embriogênese, desenvolvimento, crescimento, reprodução e metabolismo-essencialmente todos os aspectos do que faz o ser humano um organismo funcionante..
A caracterização e conhecimento dos genes e sua organização no genoma têm um impacto enorme na compreensão dos processos fisiológicos do organismo humano na saúde e na doença e, por conseguinte, na prática da medicina em geral. 
Cromossomos Autossômicos – são os somáticos, não determinam a sexualidade.
Cromossomos sexuais – determinam o Gênero.
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA)
Contém toda a informação genética de um organismo Esta informação está arranjada em unidades, hoje conhecidas como genes
Gene 
	- Seqüência de DNA cromossômico que contém as informações necessárias para fabricar um RNA
	- Dirigem a produção de RNA e conseqüentemente de proteínas
	- Os genes constituem as entidades biológicas mediante as quais os caracteres físicos são transmitidos dos pais aos filhos
	- Acumulam mutações (benéficas ou não)
Locus – Local definido no cromossomo, ocupado pelo gene. Unidade de informação no cromossomo.
 Cada molécula de DNA contem vários genes dispostos linearmente
 Cada gene, quando em atividade, é transcrito em moléculas de outros ácidos nucléicos, denominados Ribonucléicos (RNA), que comandarão a síntese de proteínas. 
Gene: Unidade Hereditária
Locus
Diferenças entre DNA e RNA
Termos e Expressões Genéticos 
Característica/ Caracteres: caráter, traço;
Fenótipo: aspecto da característica, que pode ser (ou não) visível;
Genótipo: constituição genética correspondente a determinado fenótipo;
Termos e Expressões Genéticos 
Alelos: fatores alternativos que conferem as formas distintas de uma característica; Ex. AA ou bb.
Dominante: fator alélico que mascara o aparecimento do outro; Ex. AA ou Aa.
Recessivo: fator alélico que é mascarado por outro; Ex. aa.
Homozigoto: indivíduo (ou genótipo) em que uma característica é conferida por dois alelos similares; Ex. AA ou aa.
Heterozigoto: indivíduo (ou genótipo) em que uma característica é conferida por dois alelos distintos. Ex. Aa.
 Mendel
Nasceu na Vila de Heinzendorf (Czechoslovakia) em 1822.
Após estudar filosofia por diversos anos, em 1843 Mendel entrou para o Monastério Augustiniano de Saint Thomas, em Brno (Eslováquia), quando adotou o nome Gregor.
Em 1856 Mendel realizou seus primeiros grupos de experimentos com hibridização de ervilhas. Trabalhou com elas até 1868, quando foi eleito abade do Monastério.
Morreu em 1884, com problemas renais.
 Experimentos de Mendel
 Panorama pré-mendeliano
A noção predominante era a da Herança por mesclagem, segundo a qual o espermatozoide e o óvulo continham uma amostra de essências de várias partes do corpo parental, que se misturavam para formar o padrão do novo indivíduo.
 Esta hipótese explicava o fato de que a prole exibe tipicamente algumas características semelhantes às de ambos os pais, mas não explicava por que nem sempre os filhos possuem uma mistura intermediária das características dos pais.
A escolha da ervilha Pisum sativum
Disponibilidade de ervilhas em variedades puras, com características contrastantes, trazidas por mercador a preço módico;
As ervilhas são autopolinizantes, mas permitem a realização de cruzamentos planejados;
A plantação ocupava pouco espaço, o tempo de geração era relativamente curto e a colheita da descendência era farta.
Durante 2 anos Mendel fez testes de pureza e de escolha das características que utilizaria em seus experimentos definitivos. 
Os 7 caracteres estudados individualmente por Mendel
Traços dominantes e recessivos 
das ervilhas estudados por Mendel
Características
Traços
dominantes
Traços recessivos
Forma das semente
Cor das sementes
Forma da vagem
Posição da flor
Cor da vagem
Forma da Semente
Geração Parental ou Geração P= lisa X rugosa
F1		=	100% lisas
F2	=	lisas 5474: 1850 rugosas
Proporção: 2,96:1 ou 3:1
Em todos os experimentos Mendel obteve sempre os mesmos resultados na F2, ou seja, a proporção de 3:1 se repetiu para cada par de características testadas.
Uma das características ficava completamente ausente na F1, mas reaparecia na F2, na proporção de ¼
Dedução de Mendel: As plantas F1, apesar da aparência uniforme, receberam de seus genitores a capacidade de produzir ambas as características e que essa capacidade é transmitida para a geração seguinte sem haver mistura.
O fenótipo que não aparecia na F1 Mendel chamou de recessivo, denominando o outro de dominante.
Primeira lei de Mendel
 Os dois membros de um par de genes se separam durante a formação dos gametas.
Cada membro do par de genes é carregado por metade dos gametas do indivíduo.
Prova de Mendel:
		Cor da semente
Amarela F1 (impura) X verde
Previsão: 1:1
	
Resultado F2:
 58 amarelas : 52 verdes, ou seja, 1:1, confirmando a previsão.
Quadro de Punnet em F2
A
a
A
AA
Aa
a
Aa
aa
Proporção 3:1
3 Amarela para 1 Verde
Explicação de Mendel
Existem determinantes hereditários de natureza particulada;
Cada caráter é determinado por 2 fatores(elementos);
Os membros de um par de fatores separam-se igualmente para os gametas;
Cada gameta carrega um só membro do par de fatores;
A união dos gametas é aleatória, produzindo as proporções observadas.
Características genéticas hereditárias e congênitas
 Característica Hereditária: determinada por genes e transmitida aos descendentes. 
Ex: forma do lobo da orelha, grupo sanguíneo, capacidade gustativa para PTC etc.
 Característica Genética não hereditária: ocorre nos genes (mutações somáticas) e não são transmitidas aos descendentes. 
Ex: muitos tipos de câncer.
 Característica Congênita: manifesta-se logo após o nascimento.
Ex: surdez congênita por rubéola da mãe (ação do meio, não hereditária).
Característica Congênita Genética Hereditária: genes herdados, manifestação ao nascer. Ex: polidactilia(uma pessoa tem mais de cinco dedos na mão ou pé.).
 Característica Genética Hereditária não Congênita: manifesta-se bem depois do nascimento. Ex: doença de Huntington, 
Padrões de herança
• Herança recessiva- albinismo. 
Padrões de herança
•Herança dominante- doença de Huntington, polidactilia, sardas no rosto, hipercolesterolemia 
Dominância Completa
O indivíduo heterozigótico apresenta o fenótipo condicionado pelo alelo dominante, ou seja, o alelo recessivo só se manifesta em homozigose. Existem apenas dois fenótipos possíveis.Exemplos:
covinha no queixo  dominante em relação ao queixo liso.
covinhas na face  dominante sobre sua ausência.
sardas  dominante sobre sua ausência.
Dominância Completa
Polidactilia (6 dedos)  dominante sobre número normal de dedos (5 dedos):
penetrância incompleta (60%)  nem todos os indivíduos que apresentam o genótipo favorável manifestam o fenótipo correspondente (no caso em questão, apenas 60% o manifestam);
expressividade variável  alguns indivíduos possuem dedos extras nas mãos e nos pés; outros, apenas nas mãos ou apenas nos pés; outros ainda, apenas em uma das mãos ou em um dos pés. 
Ausência de Dominância
Herança intermediária ou dominância incompleta: o indivíduo heterozigótico vai apresentar um fenótipo diferente dos indivíduos homozigóticos
quando o heterozigoto expressa um fenótipo intermediário entre os dois homozigotos.
Exemplo:
cabelos crespos x cabelos lisos  cabelos ondulados.
• Dominância incompleta ou ausência de dominância → indivíduo heterozigoto: fenótipo intermediário
Co-dominância – os dois alelos do par são ativos e manifestam-se simultaneamente
Em gado de raça shorthorn, o alelo (V) para vermelho não é dominante sobre o alelo para pêlo branco (B). A combinação heterozigota (VB) produz gado ruão. 
Penetrância e Expressividade
Penetrância - corresponde à probabilidade de que um gene tenha qualquer expressão fenotípica: porcentagem de pessoas com um determinado genótipo que manifestam a característica pelo menos em algum grau. Por exemplo, se a penetrância de uma característica é de 50%, ou seja, 50% dos indivíduos que possuem o gene relacionado com a característica serão afetados.
Expressividade: Representa a variabilidade da expressão do fenótipo, ou seja, a graduação do fenótipo ou o quanto é expresso.
• Co-dominância → indivíduo heterozigoto: dois fenótipos dos homozigotos → Sistema MN de Grupos sanguíneos; cor da pelagem do gado Shorthon (vermelho, branco e ruão).
• Pleiotropia → um gene: várias características. Padrão de pelagem e estrabismo em gatos siameses; Síndrome de Marfan (aracnodactilia, afetando, também, esqueleto, pulmões, olhos, coração e vasos sanguíneos).
• Alelos letais → alelos que, em dose dupla, são letais. Acondroplasia (DD morre); doença de Tay-Sachs (paralisia, cegueira e morte aos 2 anos; ss).
• Alelos múltiplos ou polialelia →mais de dois alelos em cada locus; três ou mais alelos diferentes na população.
Pelagem de coelhos: 04 formas alélicas → aguti/selvagem C ; 
chinchila/cinza cch;
 himalaio/extremidades escuras ch; 
albino c.
C > ch > h > a
Variação na expressão gênica
a) Variação descontínua → diversos genótipo = fenótipos alternativos bem distintos. Ex: flor boca-de-leão cor de rosa, vermelha e branca; galinha andaluza preta, cinza ou branca.
b) Norma de reação de um gene → um genótipo = variedade de fenótipos expressos. Ex: feijão carioca (LL é variegado; ll é pigmentado)
c) Penetrância gênica → porcentagem de indivíduos com fenótipo esperado
OBS: Penetrância incompleta: polidactilia pós-axial na África: 64,9%
 35,1% → fenótipo normal
d) Expressividade gênica → grau de expressão de certo genótipo; manifestação do gene
OBS: Expressividade gênica variável e manchas na pelagem de mamíferos.
ss - pelagem variegada.
S – pelagem homogênea
Genealogias ou Heredogramas
Representações gráficas da herança de um ou mais caracteres genéticos de uma família.
Identificando genótipos e fenótipos...
Prováveis Tipos de Herança
Autossômica recessiva
Autossômica dominante
Ligada ao Y (holândrica)
SEXO E HERANÇA
Profª. Edileuza Pires
Genética Relacionada ao Sexo
Heranças determinadas por genes localizados nos cromossomos sexuais (alossomos) ou por genes autossômicos mas cujo efeito sofre influência dos hormônios sexuais.
	As principais são:
Herança ligada ao sexo: genes localizados na porção não homóloga do cromossomo X.
Herança restrita ao sexo: localizada na porção não homóloga do cromossomo Y.
Herança influenciada pelo sexo: genes localizados em cromossomos autossomos que sofrem influência dos hormônios sexuais.
Determinação do Sexo na Espécie na Humana
A espécie humana apresenta 23 pares de cromossomos. 22 pares são autossomos e não tem relação direta com a determinação do sexo. Um par, chamado de alossomos (X e Y), são os cromossomos sexuais.
A mulher apresenta dois alossomos X e é chamada de sexo homogamético, pois seus gametas sempre terão o cromossomo X.
O homem apresenta um X e um Y e é o sexo heterogamético, pois seus gametas serão metade com cromossomo X e metade com cromossomo Y.
Na mulher, um dos cromossomos X em cada célula permanece inativo e se constitui na cromatina sexual ou corpúsculo de Barr.
Herança Ligada ao Sexo
Genes localizados na porção não homóloga do cromossomo X.
Quando dominantes, o caráter tem probabilidade se ser transmitido pelas mães a todos os descendentes (se a mãe for homozigota) ou a 50% dos descendentes (se a mãe for heterozigota) e pelos pais somente às filhas.
Quando recessivos, o caráter é transmitido pelas mães aos filhos homens. As meninas só terão a característica se o pai também a tiver.
Ex.: Daltonismo, ALD e Hemofilia.
Em mamíferos, a definição primária do sexo é a determinação das gônadas. As fêmeas são geralmente XX e os machos XY. 
O cromossomo Y carrega os genes que codificam os fatores determinantes dos testículos. Assim, indivíduos XY ou XXY, terão características masculinas. 
O desenvolvimento das gônadas é um fenômeno especial do ponto de vista embriológico porque, diferentemente do que ocorre com os outros órgãos, a gônada primordial tem duas opções de desenvolvimento: ovário ou testículo. 
A opção feita pela gônada indiferenciada depende dos produtos gênicos presentes no momento da decisão. 
 Determinação do sexo em mamíferos
 Tomemos como ponto de partida a não disjunção do par de cromossomos sexuais XX de uma mulher.
Gameta
xx
xx
O
Não-
disjunção
Gameta
xx
xx
O
O
Y
x
Y
x
XXY
(Síndrome de Klinefelter)
XXX
(Trissonia do X)
YO
(Não Viável)
XO
(Síndrome de Turner)
Formação de
gametas
Possibilidades na
fertilização
Genótipos e
Fenótipos
ou
ou
x
x
x
x
 O cariótipo 44 + XXX corresponde à trissomia X, presente em pessoas do sexo feminino, geralmente férteis, eventualmente portadoras de certo grau de retardo mental. A pesquisa da cromatina sexual tem resultado positivo com duas cromatinas sexuais (++).
O cariótipo 47, XXY constituia síndrome de Klinefelter, cujos portadores são pessoas estéreis do sexo masculino, de grande estatura, membros desproporcionalmente longos e testículos atrofiados.
 Fenotipicamente, trata-se de um homem, e a pesquisa da cromatina sexual revela-se positiva (+).
 Pessoas com cariótipo 44 + XO, portadoras da síndrome de Turner, são mulheres de baixa estatura, com uma prega de pele no pescoço (“pescoço alado”), ovários atrofiados e estéreis. A pesquisa de cromatina sexual é negativa.
 Principais anomalias cromossômicas humanas
 
Imagem: Tabela de Autor Desconhecido / Redesenhada a partir do link - http://www.pediatriasaopaulo.usp.br/upload/html/1199/img/05t2.gif&imgrefurl 
Principaissíndromes clínicas por aberrações dos cromossomos sexuais nas crianças de um serviço de genética
Anormalidade cromossômica
Cariótipo
Nº casos
Síndrome de Turner
Síndrome de Triplo X
Síndrome deKlinefelter
DuploY
3 linhagens celulares
Triploidia
Outra*
44 + XO
47, XXX
47, XXY
47,XYY
45, X/ 46, XY/ 46, Xi(Y)
46, XY/ 69, XXY
18
3
1
1
1
1
1
Total
26
* Translocação de X com cromossomo 6. 
Herança Ligada ao Sexo
Daltonismo
Anomalia visual recessiva em que o indivíduo tem deficiência na distinção das cores vermelha ou verde.
Os homens daltônicos (8%) tem um gene Xd pois são hemizigotos e as mulheres daltônicas (0,64%) devem ser homozigotas recessivas.
Fenótipo
Genótipo
Mulher normal
XDXD
Mulher portadora
XDXd
Mulher daltônica
XdXd
Homem normal
XDY
Homem daltônico
XdY
Daltonismo
O nome daltonismo tem origem em Dalton, químico inglês que era portador desta anomalia. Os portadores desta anomalia apresentam dificuldade na distinção de determinadas cores primárias, como o verde e o vermelho, enxergando, em vez delas, as cores cinza, amarela ou azul. É possível que esta anomalia seja resultado do mau funcionamento dos cones existentes na retina, provocado pela presença de alelos defeituosos, que não formam pigmentos necessários para a percepção de determinadas cores. 
A freqüencia do daltonismo é muito maior entre os homens (5%) do que entre as mulheres (0,25%). Isso ocorre devido ao fato de os homens precisarem de apenas um alelo para serem daltônicos, enquanto as mulheres necessitam de dois alelos.
Este tipo de daltonismo é condicionado por um gene recessivo ligado ao sexo. O gene para a visão normal é representado por D, e o gene para o fenótipo daltônico é representado por d. 
Herança Ligada ao Sexo
Hemofilia
Anomalia que provoca a falta de coagulação do sangue.
Homens hemofílicos são hemizigotos (1/10.000) e mulheres hemofílicas são homozigotas recessivas (1/100.000.000).
Fenótipos
Genótipos
Mulher normal
XHXH
Mulher portadora
XHXh
Mulher hemofílica
XhXh
Homem normal
XHY
Homem hemofílico
XhY
Herança Ligada ao Sexo 
 Genes localizados exclusivamente no cromossomo sexual X. Sendo as fêmeas XX e os machos XY, é evidente que os genes ligados ao sexo serão encontrados em dose dupla nas fêmeas e em dose simples nos machos.
Genética Relacionada ao Sexo
Herança Restrita ao Sexo
Genes localizados na porção não homóloga do cromossomo Y.
Genes Holândricos.
Só ocorrem no sexo masculino.
Ex.: Hipertricose auricular.
Herança Limitada pelo Sexo
Genes autossômicos cujo efeito sofre influência dos hormônios sexuais.
Só se manifestam em um dos sexos.
Ex.: Produção de leite em bovinos.
Herança Influenciada pelo Sexo
Genes autossômicos cujo efeito sofre influência dos hormônios sexuais.
Comportamento diferente em cada sexo, agindo como dominante em um e como recessivo em outro (variação de dominância).
Ex.: Calvície
Genótipos
Fenótipos
CC
Homem calvo
Mulher calva
Cc
Homem calvo
Mulher não-calva
cc
Homem não-calvo
Mulher não-calva
Herança Holândrica ou Restrita ao Sexo
Genes holândricos são exclusivos do cromossomo Y, só ocorrem nos indivíduos de sexo masculino e passam de geração a geração, sempre pela linhagem masculina e nunca apresentam relação de dominância ou de recessividade.
Como já vimos, na espécie humana existem 46 cromossomos distribuídos em 23 pares de homólogos.
SISTEMAS DE DETERMINAÇÃO SEXUAL
Tipo XY    
    Ocorre no homem, nos demais mamíferos e nos insetos dípteros. As fêmeas são caracterizados por 
	XX e os machos por XY.
 
SISTEMAS DE DETERMINAÇÃO SEXUAL
        Tipo XO        Ocorre em algumas espécies de insetos e vermes. As células do macho apresentam um cromossomo a menos que a fêmea, porque falta o Y. Assim, fala-se em fêmea XX e macho XO.
        Tipo ZW       No sistema ZW os cromossomos sexuais são invertidos: o macho apresenta dois cromossomos sexuais iguais, ZZ, enquanto a fêmea apresent dois diferentes, um Z e outro W. Este sistema aparece em lepidópteros (borboletas, mariposas), peixes e aves.