Princípios Mendelianos: Segregação Alélica e Independente

Transcrição

1 Princípios Mendelianos: Segregação Alélica e Independente Ana Cláudia Gomes Torres Doutoranda Laboratório de Polimorfismos e Ligação anaclaudiambraga@gmail.com

2 Gregor Mendel Gregor Johann Mendel ( ) Princípios da hereditariedade. Experimentos: de fevereiro de 1866 publicou seus resultados 1900 redescoberta dos trabalhos por: Hugo de Vries - Holanda Carl Correns Alemanha Eric Tschermak-Seysenegg - Áustria William Bateson termo genética grego gerar

3 Publicação dos trabalhos

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5 Experimentos de Mendel Ervilha Pisum sativum Flores hermafroditas - autofecundação Fácil cultivo crescimento rápido 7 características duas versões

6 Cruzamento monoíbrido Plantas que diferiam em uma característica

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8 Fatores -> genes Wilhelm Johannsen; Alelos - Dominante - Recessivo - Homozigoto - Heterozigoto - Genótipo - Fenótipo Proporção 3:1

9 Constatações Plantas deviam ter herdado fatores (genes) de ambos os genitores resultados da F2. 2 fatores codificando para a característica. Alelos se separam na formação dos gametas, cada um deles vai para cada gameta. Se fundem para formar o zigoto. Dois alelos se separam em igual probabilidade na formação dos gametas. Híbridos possuem um fator latente mascarado pelo fator para outra característica. Fator latente -> recessivo Expresso -> dominante

10 Resultados Linhagens parentais Prole F1 Prole F2 Proporção Plantas altas x plantas anãs Altas 787 altas e 277 anãs 2,84 : 1 Sementes lisas x sementes rugosas Lisas 5474 lisas e 1850 rugosas 2,96 : 1 Sementes amarelas x sementes verdes Amarelas 6022 amarelas e 2001 verdes 3,01 : 1 Flores violeta x flores brancas Violeta 705 violeta e 224 brancas 3,15 : 1 Flores axiais x flores terminais Axiais 651 axiais e 207 terminais 3,14 : 1 Vagens infladas x vagens comprimidas Infladas 882 infladas e 299 comprimidas 2,95 : 1 Vagens verdes x vagens amarelas Verdes 428 verdes e 152 amarelas 2,82 : 1

11 Princípio da segregação: em um heterozigoto, um alelo pode ocultar a presença do outro. Princípio da Dominância: em um heterozigoto, dois alelos diferentes segregamse um do outro durante a formação dos gametas.

12 1ª LEI DE MENDEL Toda característica é determinada por um par de fatores (genes). Os dois alelos de cada gene presentes em um indivíduo segregam-se (separam-se) na formação dos gametas. Assim cada pai contribui com metade dos genes enviados para a prole.

13 1ª LEI DE MENDEL Os padrões hereditários são determinados por fatores (alelos) que ocorrem em pares em um indivíduo, mas que segregam um do outro na formação das células sexuais, de modo que qualquer gameta recebe apenas um ou outro dos alelos pareados.

14 Exemplos Em um cruzamento entre uma planta homozigota para sementes amarelas e uma homozigota para sementes verdes. P V V X v v V v F1 Vv 100 % amarelas

15 Exemplos Auto fecundação da F1 P V v X V v V v V v F1 VV Vv Vv vv ¼ VV ½ ou 2/4 Vv ¼ vv ¾ amarela ¼ verde

16 Quadrado de Punnett

17 Quadrado de Punnett V v V VV Vv v Vv vv ¼ VV ½ ou 2/4 Vv ¼ vv ¾ amarela ¼ verde

18 Exercício Realize o cruzamento entre uma planta alta (dominante e homozigota) e uma planta baixa. A) Demonstre os resultados deste cruzamento. B) Suponha que haja autofecundação, qual é a proporção fenotípica e genotípica. AA X aa Aa 100% altas Aa X Aa AA Aa aa aa 1/4 2/4 1/4

19 Cruzamentos diíbridos Indivíduos que diferem em duas características. Um gene 2 alelos Cor verde amarela Textura Lisa Rugosa

20 Cruzamentos diíbridos (3:1) x (3:1) = 9:3:3:1

21 G amarela g verde W lisa w - rugosa

22 GAMETAS VvRr Gametas: VR Vr vr vr

23 2ª. LEI DE MENDEL Princípio da distribuição independente Genes que codificam características diferentes se separam independentemente uns dos outros quando são formados os gametas, devida a separação independente dos pares de cromossomos homólogos durante a meiose.

24 Prever os resultados dos cruzamentos Quadrado de Punnett Linha ramificada - bifurcada Método da Probabilidade

25 Quadrado de Punnett Pela simples contagem podemos determinar os tipos de prole produzidos e suas proporções: 9 sementes lisas e amarelas 3 sementes lisas e verdes 3 sementes rugosas e amarelas 1 semente rugosa e verde

26 Quadrado de Punnett GW Gw gw gw GW GGWW GGWw GgWW GgWw Gw GGWw GGww GgWw Ggww gw GgWW GgWw ggww ggww gw GgWw Ggww ggww ggww

27 Exercício O cruzamento de ervilhas altas e flores púrpura com ervilhas baixas de flores brancas produziu uma F1 com apenas plantas altas com flores púrpura. A) Represente o cruzamento P e os descendentes da F1. b) Represente o cruzamento do entrecruzamento da F1. Dê a proporção genotípica e fenotípica.

28 Resposta a) P AABB X aabb F1 100% Aa Bb altas e flores púrpuras b) F2 AaBb X AaBb AB Ab ab ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb ab AaBB AaBb aabb aabb ab AaBb Aabb aabb aabb A alta a baixa B púrpura b - branca 9 altas e púrpuras: 3 altas e brancas: 3 baixas e púrpura: 1 baixa e branca 1 AABB: 2 AABb: 2 AaBB: 4 AaBb: 1: Aabb: 2 Aabb: 1 aabb:

29 Prever os resultados dos cruzamentos Quadrado de Punnett Linha ramificada - bifurcada Método da Probabilidade

30 Linha ramificada Usado para prever o resultado de um cruzamento envolvendo dois ou mais genes. Exemplo: No cruzamento triíbrido entre ervilhas heterozigotas para 3 genes de segregação independente, divide-se em 3 cruzamentos monoíbridos. Para cada gene, esperamos que o fenótipo apareça em uma proporção de 3:1. Exemplo: Dd X Dd produzirá 3 plantas altas: 1 baixa

31 Linha ramificada diíbrido

32 Linha ramificada

33 Linha ramificada triíbrido Altura x Cor x Textura

34 Cruzamento teste

35 Exercício Em camundongos, o alelo B de cor de pelagem preta é dominante em relação ao alelo b para pelagem branca, e o alelo V para comportamento normal é dominante em relação a v para comportamento valsador (uma forma de descoordenação). Um camundongo homozigoto de pelagem preta normal é cruzado com um de pelagem branca valsador. A prole F1 foi entrecruzada, quais os genótipos e fenótipos esperados e em que proporção.

36 Resposta Camundongo homozigoto preto normal X branco valsador ¼ BB ¼ VV 2/4 Vv 1/16 BBVV 2/16 BBVv PN PN P BBVV X bbvv F1 BbVv ¼ vv 1/16 BBvv PV F2 BbVv x BbVv BB Bb bb bb VV Vv vv vv 2/4 Bb ¼ VV 2/4 Vv ¼ vv 2/16 BbVV 4/16 BbVv 2/16 Bbvv PN PN PV B preto b branco V normal V valsador 9 PN: 3PV: 3 BN: 1 BV 1/4 bb ¼ VV 2/4 Vv 1/16 bbvv 2/16 bbvv BN BN 1: BBVV: 2 BBVv: 1 BBvv: 2 BbVV: 4 BbVv: 2 Bbvv: 1 bbvv: 2 bbvv: 1 bbvv ¼ vv 1/16 bbvv BV

37 Prever os resultados dos cruzamentos Quadrado de Punnett Linha ramificada - bifurcada Método da Probabilidade

38 Probabilidade Expressa a chance de determinando evento ocorrer Número de vezes que determinado evento ocorre dividido por todas as possibilidades Em um baralho possibilidade de tirar um rei de copas 1/52 Moedas em 1 lançamento: ½ cara e ½ coroa Dados: 1 lançamento obter um 2 é 1/6 Segregação dos gametas : A a ½ A e ½ a Aa X Aa AA ¼ Aa ½ aa ¼

39 Probabilidade Regra da multiplicação: Probabilidade de dois ou mais eventos independentes ocorrerem juntos é calculada pela multiplicação de suas probabilidades independentes. Exemplo: Lançar um dado duas vezes e obter o número 2 nas duas vezes é: 1/6 x 1/6= 1/36 Palavra aplicada: e

40 Probabilidade Regra da adição: A probabilidade de qualquer um de dois ou mais eventos mutuamente excludentes é calculada pela soma das probabilidades desses eventos. Lançamento de um dado e obter 1 ou 3 1/6 + 1/6 = 1/3 Palavra utilizada ou

41 Aplicação Cruzamento entre duas ervilhas altas: Aa X Aa AA = ¼ Aa = ¼ aa = ¼ aa = ¼ 2/4 A probabilidade da planta do cruzamento ser alta AA ou Aa ou aa ¼ + 2/4 = ¾

42 Exercício Dois indivíduos com o genótipo AaBbCc são cruzados. Qual a probabilidade de um indivíduo ser: a) homozigoto recessivo para A, B e C b) recessivo para A, heterozigoto para B e C c) Heterozigoto para A e recessivo para B e C

43 Resposta AaBbCc X AaBbCc Aa X Aa ¼ AA 2/4 Aa ¼ aa Bb X Bb ¼ BB 2/4 Bb ¼ bb Cc X Cc ¼ CC 2/4 Cc ¼ cc a) aabbcc ¼ X ¼ X ¼ = 1/64 b) aabbcc ¼ X 2/4 X 2/4 = 4/64 c) Aabbcc 2/4 X 1/4 X 1/4 = 2/64

44 Exercício Qual a probabilidade de um casal heterozigoto para o albinismo terem 3 filhos albinos Resposta: Aa X Aa AA - ¼ Aa ½ aa: ¼ ¼ x ¼ x ¼ = 1/64

45 Exercício Probabilidade desse casal ter 1 filho com albinismo (A) e 2 com pigmentação normal (PN) Resposta: 1) 1 filho A e 2 e 3 PN ¼ x ¾ X ¾ = 9/64 2) 1 e 3 filho PN e o 2 A ¾ x ¼ x ¾ = 9/64 3) 1 e 2 filho PN e o 3 A ¾ x ¾ x ¼ = 9/64 Total: 9/64 + 9/64 + 9/64 = 27/64

46 Complicando um pouco mais... Probabilidade deste casal ter 5 filhos, dois com albinismo e 3 com pigmentação normal.

47 Possibilidades TOTAL A A PN PN PN ¼ x ¼ x ¾ x ¾ x ¾ =27/1024 A PN A PN PN 27/1024 PN A A PN PN 27/1024 PN PN A PN A 27/1024 PN PN PN A A 27/1024 PN A PN A PN 27/1024 A PN PN PN A 27/1024 PN PN A A PN 27/1024 PN A PN PN A 27/1024 A PN PN A PN 27/ /1024= 0,26

48 Expansão Binomial Segregação em duas classes distintas Doente/saudável, macho/fêmea, normal/mutante... (p + q) n p= probabilidade de ocorrer um evento q= probabilidade da ocorrência do outro evento

49 Expansão Binomial p= ¼ probabilidade de ter o albinismo q= ¾ probabilidade de ter pigmentação normal (p + q) 5 Número de filhos: n=5

50 Expansão binomial (p + q) 5 = p p 4 q + 10p 3 q p 2 q 3 + 5pq 4 + q 5 Expoente n=5 Coeficiente = 1 coeficiente n=5 Expoente de p diminuiu 1 a 1 e q aumenta 1 a 1. 5 (coeficiente anterior) X 4 (expoente anterior)/ 2 (n do termo) 10 (coeficiente anterior) X 3 (expoente anterior)/ 3 (n do termo) (p + q) 5 =1p 5 q p 4 q + 10p 3 q p 2 q 3 + 5pq p 0 q 5 2 filhos com albinismo e 3 com pigmentação normal 10p 3 q 2 = 10(1/4) 2 X (3/4) 3 = 26% ou 0,26

51 Expansão binomial Fórmula: P= n! x!y! p x q y N= número de eventos X= crianças com albinismo Y= crianças com pigmentação normal P = probabilidade de nascer uma criança albina Q = probabilidade de nascer uma criança com pigmentação normal P= 5! 2!3! 1 4 P = ( 3 4 ) ( 3 4 )3 = 0,26

52 Exercício Probabilidade do casal ter pelo menos 3 filhos com pigmentação normal.

53 Resposta p=1/4 albino q=3/4 pigmentação normal (p + q) 5 =1p 5 q p 4 q + 10p 3 q p 2 q 3 + 5pq p 0 q 5 10p 2 q 3 = 10 x (1/4) 2 X (3/4) 3 = 0,26 5pq 4 = 5 X (1/4) 1 X (3/4) 4 = 0,39 0,26 + 0,39 + 0,24 = 0,89 p 0 q 5 = 1X (3/4) 5 = 0,24

54 Exercício Em gatos, a cor da pelagem preta é dominante em relação a pelagem cinza. Uma fêmea preta cuja mãe era cinza cruza com um macho cinza. Se esta fêmea tiver uma ninhada de 6 gatinhos, qual é a probabilidade de que 3 sejam pretos e 3 cinzas?

55 Resposta Cc X cc ½ Cc ½ cc p (preto) = 1/2 q (cinza) = 1/2 p 6 + 6p 5 q p 4 q p 3 q p 2 q 4 + 6p 1 q 5 + q 6 20p 3 q 3 = 20 (1/2) 3 x (1/2) 3 = 20/64 = 0,3125 P= P = 6! ( 3!3! 2 2 ) X ( 1 2 )3 = 0,3125

56 Prever os resultados dos cruzamentos Quadrado de Punnett Linha ramificada - bifurcada Método da Probabilidade

57 Dominância Dominância Incompleta Codominância

58 Dominância Incompleta Heterozigoto possui fenótipo intermediário ao fenótipo dos homozigotos P V1V1 x V2V2 F1 V1V2 gametas V1 V2 V1 V1V1 V1V2 1 vermelha: 2 rosas: 1 branca V2 V1V2 V2V2

59 Dominância Incompleta P DD X dd F1 Dd Dd x Dd F2 gamet as D d D DD Dd d Dd dd ¼ DD 2/4 Dd ¼ dd 1 castanho: 2 Palomino: 1 cremelo

60 Exercício A forma dos rabanetes pode ser longa (LL), oval (LL ) ou arredondada (L L ). Esquematize o cruzamento entre rabanete ovais, e apresente os resultados dos fenótipos, genótipos, frequência genotípica e fenotípica.

61 Resposta LL X LL L L L L L L L L L L LL ¼ L L 2/4 L L ¼ LL 1 arredondado: 2 ovais: 1 longo

62 Dominância Dominância Incompleta Codominância

63 Codominância O fenótipo do heterozigoto não é intermediário aos dos pais. O heterozigoto expressa ambos alelos. Exemplo: Sistema ABO I A e I B são codominantes Sistema MN

64 Genótipo Tipo sanguíneo (antígeno presente) Reações com anti-soro Soro anti - M Soro anti - N L M L M M (M) Aglutina Não aglutina L M L N MN (M e N) Aglutina Aglutina L N L N N (N) Não aglutina Aglutina

65 Alelos Letais Causa a morte em estágio inicial do desenvolvimento, quando em homozigose. Ex: cor amarela em camundongos. Lucien Cuenot, 1905 Cruzamento 2/3 amarela e 1/3 não-amarelo Nunca obteve amarelos puros Todos os camundongos são heterozigotos Yy

66 Alelos Letais Fenótipo sem cauda Manx. Alelo M L Afeta o desenvolvimento da coluna, homozigoto não é compatível com a vida. M L M X M L M ¼ M L M L ½ M L M ¼ MM ¼ M L M L 2/3 M L M 1/3 MM (morre)

67 Exercício Em drosófila, um gene dominante (D) para um fenótipo denominado dichaete altera as cerdas e faz também com que as asas permaneçam estendidas, mesmo quando em repouso. Esse gene é homozigoto letal. a) Faça o diagrama do cruzamento entre 2 drosófilas dichaete (Dd) e sumarie os resultados esperados. b) Faça o cruzamento entre uma drosófila normal e uma drosófila dichaete e sumarie os resultados esperados

68 Resposta a) Dd x Dd DD Dd dd dd 2 dichaete: 1 normal 2/3 Dd 1/3 dd b) Dd x dd Dd Dd dd dd ½ normal ½ dichaete ½ DD ½ dd

69 Alelos Múltiplos Sistema de dois alelos Sementes Lisas X Rugosas Pelagem Preta X Cinza Algumas características em alguns organismos mais de alelos podem estar presentes na população. Indivíduos diplóides: 2 alelos por indivíduo

70 Alelos Múltiplos Genótipo Tipo sanguíneo (antígeno presente) Reações com anti-soro Soro anti - A Soro anti - B I A I A ou I A i A (A) Aglutina Não aglutina I B I B ou I B i B (B) Não aglutina Aglutina I A I B AB (A e B) Aglutina Aglutina ii O (-) Não aglutina Não aglutina Sistema ABO 3 alelos I A, I B e i I A e I B são codominantes i recessivo em relação a I A e I B

71 Alelos Múltiplos Exemplos: pelagem em coelhos Aguti (C) c + c + ou c + c ch ou c + c h ou c + c Chinchila (c ch ) c ch c ch ou c ch c h ou c ch c c + > c ch > c h > c Himalaia (c h ) c h c h ou c h c Albino (c) cc

72 Exercício Em coelhos, as cores da pelagem aguti (ou selvagem), chinchila, himalaia e albina são determinadas por 4 alelos que apresentam a relação c+ > c ch > ch >c. Quais os genótipos e fenótipos dos descendentes para os seguinte cruzamentos: a) Selvagem (c + c ch ) x himalaia (c h c) b) Chinchila (c ch c) x himalaia (c h c)

73 Resposta a) Selvagem (c + c ch ) x himalaia (c h c) c + c ch c ch c h c + c h c ch c h 2 selvagens: 2 chinchilas c c + c c ch c b) Chinchila (c ch c) x himalaia (c h c) 2 chinchilas: 1 himalaia: 1 albino c ch c h c ch c h cc h c c ch c cc c

74 Princípios mendelianos em genética humana Após descoberta dos trabalhos de Mendel, relações das leis da hereditariedade também foram aplicadas as doenças humanas. Archibald Garrod, Padrão de herança da alcaptonúria. Pais primos em primeiro grau Padrão de herança recessivo Erro inato do metabolismo

75 Heredogramas Relações entre os membros da mesma família Símbolos

76 Heredogramas Doença de Huntington dominante Albinismo recessiva

77 Heredograma Herança dominante Herança recessiva

78 Heredograma Herança dominante Herança recessiva