Genética Conceitos Básicos. Professor Fláudio

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1 Genética Conceitos Básicos Professor Fláudio

2 O que é genética? É o estudo dos genes e de sua transmissão para as gerações futuras. É dividida em: - Genética Clássica Mendel ( ) - Genética Moderna Watson e Crick (1953).

3 Gene - Genética Clássica unidade fundamental da hereditariedade. - Genética Moderna pedaço de DNA que codifica uma proteína.

4 Genótipo Constituição gênica do indivíduo, isto é, são os genes que ele possui em suas células e que foram herdados dos seus pais. Representado por letras. Ex.: A, z, T, b...

5 Fenótipo São as características manifestadas por um indivíduo. São características morfológicas, fisiológicas ou comportamentais. É determinado pelo fenótipo, mas pode ser modificado pelo ambiente.

6 Fenótipo F = G + A (Fenótipo é igual ao genótipo do indivíduo mais a ação do ambiente). Ex.: cor de pele, textura do cabelo, tipo sangüíneo, etc.

7 Cromossomos Homólogos São cromossomos que apresentam genes para as mesmas características para as mesmas posições. Um homólogo veio do pai e outro da mãe.

8 Genes Alelos Genes presentes nos mesmos locais nos cromossomos homólogos.

9 Homozigose Seres diplóides apresentam duas cópias de cada gene cada um em um cromossomo homólogo. O indivíduo homozigoto apresenta dois alelos de um gene iguais, sejam eles genes dominantes ou recessivos. Ex: AA, bb, ZZ, pp...

10 Heterozigose Indivíduos que apresentam dois alelos DIFERENTES de um gene são chamados heterozigotos. Ex.: Aa, Bb, Pp, I A I B, Zz...

11 Dominância Alelos que se expressam da mesma forma nas condições homozigótica e heterozigótica são chamados dominantes. Ex: Indivíduos RR e Rr para o fator Rh são Rh +.

12 Recessividade Alelos que não se expressam na condição heterozigótica são denominados recessivos. Ex.: o alelo r, uma vez que um indivíduo rr é Rh -.

13 Caráter: Um certo aspecto do ser vivo, geralmente determinado por um gene. Por exemplo: cor da flor, altura da planta (vegetais), aspecto dos cabelos, albinismo (humanos), cor das asas (insetos), etc. Gene: É a unidade de transmissão hereditária formada por um fragmento de DNA de um cromossomo e responsável pela codificação de uma certa proteína. Essa proteína condiciona o caráter.

14 Lócus: É o local ocupado pelo gene em cromossomos homólogos e que determina o mesmo caráter. Genes Alelos: Gene que ocupa o mesmo lócus em cromossomos homólogos e que determina o mesmo caráter. Exemplo: a cor da semente (caráter) é determinada por dois alelos que condicionam a coloração amarela ou verde.

15 Cromossomos Homólogos: Pares cromossômicos que carregam os alelos para a determinação de um certo caráter. Cada um dos homólogos é transmitido por um dos pais.

16 Genótipo: Patrimônio genético do indivíduo. Todos os genes que ele recebe de seus pais e que poderão ser transmitidos para seus descendentes. Costuma-se representar o genótipo com letras, indicando os genes presentes nas células somáticas. Fenótipo: Características específicas do caráter analisado. O fenótipo é determinado pelo genótipo (genes) e pode ou não ser facilmente observado. Ex: tipo sanguíneo (proteína produzida).

17 Homozigoto: Indivíduo que possui os dois genes iguais em um certo lócus, sendo considerado puro para o caráter. O genótipo do homozigoto é representado por duas letras iguais (AA ou aa). Heterozigoto: Indivíduo que possui um gene diferente do outro em um certo lócus. Cada um deles determina um fenótipo diferente para o caráter considerado; são impuros ou híbridos (Aa).

18 Gene recessivo: gene que só manifesta fenotipicamente o caráter em homozigose (dois alelos iguais). Só se manifesta quando estiver presente em dose dupla (aa). Gene dominante: Gene que manifesta o mesmo fenótipo, tanto em homozigose (AA) como em heterozigose (Aa).

19 A hereditariedade e o ambiente O desenvolvimento de um ser vivo depende tanto da hereditariedade quanto do ambiente. Esses dois fatores se inter-relacionam. A hereditariedade é responsável pela formação do genótipo, e o ambiente age sobre ele. Os fatores ambientais podem interferir na aparência do indivíduo modificando o seu fenótipo, mas não o seu genótipo. Ex: pele exposta ao sol. FENÓTIPO: GENÓTIPO + AMBIENTE.

20 Heranças Biológicas Genética: Ciência que estuda a transmissão das características entre os descendentes. Gregor Mendel ( ) Monge Austríaco que estudou genética por meio da observação de seus experimentos com plantas de ervilhas (Pisum sativum). Nos jardins de um mosteiro na República Tcheca, entre 1856 e 1863 realizou cruzamentos genéticos com essas plantas e chegou a brilhantes conclusões, conhecidas nos dias atuais como as leis de Mendel.

21 Seu trabalho foi apresentado para a comunidade científica em 1865, mas nessa época não foi compreendido e nem valorizado. A partir de 1900 (dezesseis anos após sua morte), Mendel teve seu mérito reconhecido e confirmado por outros cientistas.

22 Experimentos de Mendel O sucesso das experiências de Mendel se deve muito ao fato de ter escolhido bem o material a ser pesquisado (plantas de ervilha). São de fácil cultivo em canteiros. Possuem várias características bem visíveis e de fácil observação. Apresentam ciclo reprodutivo curto, produzindo grande quantidade de descendentes em cada planta. Possuem flores hermafroditas. Isso possibilita a autofecundação e, consequentemente, a formação de linhagens puras.

23 Caracteres hereditários observados por Mendel 183C6FE15B3A%7D_Figura1.jpg

24 O trabalho prático: cruzando as ervilhas Mendel iniciou seus experimentos com o cruzamento de plantas puras. Ex: planta com a flor de cor púrpura x planta com flor de cor branca.

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27 Geração parental: Plantas puras que realizam cruzamento. F1: primeira geração filha. Representada por indivíduos heterozigotos para alguma característica e que manifestam somente um caráter. F2: segunda geração de sementes, resultante da autofecundação dos representantes da F1.

28 A 1ª Lei de Mendel: MONO- HIBRIDISMO A análise e interpretação dos experimentos permitiram a Mendel que elaborasse as seguintes conclusões: As plantas devem possuir, no interior de suas células, certo fatores (atualmente, denominados genes) que determinam a cor amarela ou verde nas sementes. Cada planta possui dois desses fatores, dos quais um deles é transmitido pela parte masculina da flor e o outro, pela feminina. Assim, após a fecundação, esses fatores se unem e voltam a se apresentar aos pares;

29 Nos organismos, os dois fatores para uma certa característica podem ser iguais (VV ou vv) ou diferentes (Vv). Os iguais são considerados puros ou homozigotos e os diferentes, híbridos ou heterozigotos. Se os organismos Vv possuem sementes amarelas, ocorre dominância no fator para a cor amarela e recessividade no fator para a cor verde. Essas conclusões levaram Mendel a elaborar uma das mais importantes generalizações da Biologia: A Primeira Lei de Mendel ou Lei da Segregação.

30 Nas células somáticas, os genes se encontram aos pares, mas durante a formação dos gametas, eles se separam, mostrando-se isolados ou segregados.

31 Exemplos: Lóbulo solto da orelha é uma característica determinada por gene dominante. Ex: A. Capacidade de dobrar a língua: característica determinada por gene dominante em relação a não dobrar. Genética humana Bico de Viúva: característica dominante.

32 Genealogias: O caráter genético das famílias Árvore genealógica Maneira mais utilizada para a análise do aspecto da herança biológica em uma família. Representação dos membros da família.

33 Produção de Gametas Que tipo de gametas um indivíduo Aa pode produzir? A a A a Ovogônia (2n)

34 Que tipo de gametas os indivíduos abaixo podem produzir? AA Bb Bb AABB aabb AAbb AaBb

35 Qual é a probabilidade de: Um indivíduo homozigoto dominante formar um gameta A? Um indivíduo heterozigoto formar um gameta A?

36 Cruzamentos A partir dos cruzamentos os geneticistas podem prever a transmissão dos genes em uma família. É utilizado o quadro de Punnett.

37 Gametas produzidos pela mãe Gametas produzidos pelo pai Cruzamento

38 O gene A determina cor de olho castanho e o gene a determina cor de olho azul. Um homem de olho azul se casa com uma mulher heterozigota de olhos castanhos. Qual é a probabilidade deste casal ter filhos de olhos azuis?

39 Um homem normal, filho de pai normal e mãe albina, casou-se com uma mulher normal heterozigota. Qual a probabilidade de nascerem filhos albinos nesse casamento?

40 Probabilidades Regra do e Regra do ou

41 Um casal, ambos polidáctilos e de visão normal, tem uma criança normal para polidactilia, mas míope. Considerando-se que ambas as anomalias são autossômicas e os respectivos genes estão em cromossomos diferentes, responda: a) Qual a probabilidade do casal ter outra criança normal para polidactilia e míope? b) Qual a probabilidade do casal ter outra criança normal para polidactilia ou míope? c) Qual a probabilidade do casal ter outra criança normal para as duas características?

42 Heredogramas

43 O que é um heredograma? Também chamado do pedigree ou genealogia. Representa as relações de parentesco entre indivíduos. Representa o padrão de certa herança em uma família.

44 Símbolos Homem normal Mulher normal Homem afetado Mulher afetada Sexo indeterminado Casamento Filhos Gêmeos verdadeiros Gêmeos falsos ou dizigóticos

45 Como montar um heredograma? Como fica esse heredograma? Um homem normal, cujo pai era afetado e a mãe era normal, casa-se com uma mulher normal cujos pais também eram normais. Esse casal tem seis filhos: duas mulheres e um homem afetados, uma mulher normal, um homem e uma mulher afetados nessa ordem.

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47 Biologia Celular e Molecular MUTAÇÕES

48 Gênica TIPOS Cromossômica

49 1. Mutação Gênica Alteram a sequência de nucleotídeos de um gene (alteram uma ou mais bases do DNA), o que afetará a leitura durante a replicação ou durante a transcrição. Em 1941, os pesquisadores Beadle e Tatum, fazendo experiências com um tipo de bolor de pão, a Neurospora sp, observaram que nem sempre a autoduplicação do DNA ocorria de modo perfeito.

50 Células germinativas- (precede a meiose); são aquelas pertencentes à linhagem que origina os gametas, os quais se unem para dar origem aos descendentes. Todas as outras células do corpo são chamadas de células somáticas. As células germinativas são haploides (n) e as células somáticas são diploides (2n). Algumas doenças: Albinismo ou hipopigmentação é uma disfunção universal que tanto pode afetar indivíduos masculinos ou femininos e mesmo animais;

51 Quando um dos pais possui o gene recessivo do albinismo, existe a probabilidade de transmissão de 25% em cada gravidez. De cada quatro filhos, um pode apresentar a doença. No entanto, no caso do nascimento de filho saudável, há 50% de possibilidade de ele ser portador do gene e gerar filhos com albinismo; é mais comum em povos africanos;

52 Anemia Falciforme

53 Hereditário; Altera os glóbulos vermelhos; Nessas células existe um pigmento chamado hemoglobina, que dá a cor vermelha ao sangue e também transporta o oxigênio; O alelo para a doença é recessivo e encontra-se no cromossoma 11. É uma mutação gênica por substituição e perda de sentido porque um aminoácido é substituído por outro; Indivíduos de origem africana:;

54 herdar o gene de ambos os progenitores. Aqueles que herdam apenas um gene tornamse somente portadores e podem transmiti-lo à geração seguinte. Sintomas - Dor nos ossos e nos músculos; - Palidez; - Sentimento de cansaço; - Icterícia (cor amarelada visível principalmente no branco do olho); - Úlceras (feridas) nas pernas; - Nas crianças: inchaços dolorosos nas mãos e nos pés;

55 2. Mutação Cromossômica Alterações na estrutura ou no número de cromossomas normal da espécie; Podem ocorrer nos autossomas ou em cromossomas sexuais ou em ambos; Podem provocar anomalias e má formação no organismo ou até a inviabilidade dele; Processo de meiose, em que se verificam erros que, não reparados na formação de gâmetas, - problemas futuros ao ovo fecundado por esses mesmos gâmetas mal formados ;

56 Númerica TIPOS Estrutural

57 Mutação Cromossômica Numérica Provocam alterações no número típico de cromossomos da espécie (cariótipo); Tanto na Anáfase I - os pares de cromossomas não se separam pelos pontos de quiasma de forma igual para cada pólo da célula.; Ou na Anáfase II, quando os

58 As variações numérica - Euploidias / Aneuploidias Euploidias; Raras em animais, mas bastante comuns e importantes mecanismos evolutivos nas plantas; Na espécie humana é incompatível com o desenvolvimento do embrião (aborto); Indivíduos podem ser haplóides (n), diplóides (2n), triplóides (3n), tetraplóides (4n), enfim, poliplóides (quando há vários genomas em excesso); Todos os cromossomos do cariótipo aumentados ou diminuídos ;

59 Aneuploidias: Alteração - presença de números anormais de um ou mais cromossomos no cariótipo FALTA OU EXCESSO; os erros envolvem determinado par de cromossomos; Formam-se indivíduos cujas células possuem: um cromossoma a menos (monossomia); um cromossoma a mais (trissomia); dois ou mais cromossomas a mais (polissomia); ou, sem os dois cromossomas de um determinado par (nulissomia);

60 Aneuploidias Cromossomos Sexuais

61 Síndrome de Klinefelter ( 47 XXY) Alteração quantitativa inicialmente descrita por volta de 1940, pelo cientista Harry Klinefelter; Trissonomia (47 XXY)

62 Um dentre 700 a 800 recém-nascidos do sexo masculino; Personalidade imatura e dependente; Nível intelectual baixo; Tem ejaculação, ereção - estéreis; estatura elevada ( pernas longas e tronco curto); Até 1960 o diagnóstico era feito através de exame histológico dos testículos que, mesmo após a puberdade, revelava ausência de células germinativas nos canais seminíferos.; Atualmente a identificação é

63 Sindrome do triplo X ou Super Fêmea (Trissonomia do Triplo X - 47 XXX) Mulheres com cariótipo 47 XXX ocorrem numa freqüência relativamente alta: 1 caso em 700 nascimentos; Elas apresentam fenótipo normal, são férteis, mas muitas possuem um leve retardamento mental. Apresentam corpúsculo de Barr.

64 Síndrome do Duplo Y ou Super Macho 47 - XYY

65 A síndrome foi descoberta em 1961 por Sandberg, nos EUA; Em despertou interesse quando publicados dados referentes a um estudo realizado em um manicômio criminal, por Patrícia Jacobs. De 197 com QI abaixo do normal, sete eram portadores de XYY, e de 119 doentes mentais, dois eram portadores. 1968, um jovem francês (Daniel Hugon) é, condenado por homicídio não premeditado porem sua pena foi diminuida, a trissomia XYY entrava pela primeira vez em um tribunal; 1 caso por nascimentos masculinos Estatura elevada, pois eles geralmente têm mais de 180 cm, ou seja, são 15cm mais altos do que a média dos indivíduos masculinos cromossomicamente normais; Infantilismo, pouco controle emocional, aumento da impulsividade, agressividade e distúrbios psicológicos. Um fato digno de nota é que os pacientes institucionalizados, tanto XY como XYY, exibem uma taxa de testosterona aumentada, o que pode ser um fator contribuinte para a inclinação anti-social e aumento de

66 Síndrome de Turner (XO).

67 Anomalia sexual cromossômica, cujo cariótipo é 45, X, sendo portanto, encontrada em meninas; há apenas um X; dizemos que esses indivíduos são XO; identificada ao nascer ou antes da puberdade por suas características fenotípicas distintivas; Atinge apenas 1 entre 3000 mulheres normais; ovários são atrofiados e desprovidos de folículos, exceto em poucos casos relatados de Turner férteis; Baixa estatura, não menstruam, infantilismo genital clitóris pequeno, grandes lábios despigmentados, escassez de pêlos pubianos; aparência masculinizada; tórax largo com mamilos amplamente espaçados; No recém-nascido frequentemente,há edemas nas mãos e nos pés, o que leva a suspeitar da anomalia; nível intelectual global das Turner é igual ou, mesmo, levemente superior ao da população feminina norma; erro meiótico costuma ser paterno;

68 Aneuploidias Autossômicas

69 Trissomia 21 (Síndrome de Down):

70 Descrita em 1866 pelo médico inglês John Langdon Haydon Down ( ). Presença duma terceira cópia do cromossoma 21 nas células dos indivíduos afetados; Pode ocorrer em todas as populações humanas; Encontrados em outras espécies como chimpazés e ratos; A frequência - é de uma para cada 500 crianças nascidas vivas e é superior para concepções em mulheres com idade acima de 40 anos; o distúrbio cromossômico mais comum e a mais comum forma de deficiência mental congênita. Pode ser diagnosticada no nascimento ou logo depois por suas características; Má formação dos órgãos (coração, rins), retardamento mental de moderado a severo, língua espessa, pés e mãos de curtas e largas; Baixa estatura, face é achatada e arredondada, os olhos mostram fendas palpebrais ; A boca é aberta, muitas vezes mostrando a língua sulcada e saliente.

71 Trissomia do 13 (Patau):

72 Reconhecida em 1960 por Klaus Patau; Aproximadamente 45% dos afetados falecem após 1 mês de vida; 70%, aos 6 meses e somente menos de 5% dos casos sobrevivem mais de 3 anos. Sobrevivente relatado - 10 anos de idade; Causa: a não disjunção dos cromossomas durante a anáfase 1 da mitose, gerando gametas com 24 cromátides; idade materna avançada, superior a 35 anos em 40% dos casose e propícias a ocorrência da não disjunção dos cromossomos; Má formação grave do sistema nervoso central como arrinencefalia; Um retardamento mental, defeitos cardíacos congênitos e defeitos urigenitais fendas labial e palato fendido, os punhos cerrados e as plantas arqueadas. A fronte é oblíqua, olhos são pequenos extremamente afastados ou ausentes. As orelhas são malformadas e baixamente implantadas. As mãos e pés podem mostrar quinto

73 Trissomia 18 (Edwards):

74 Ela foi descrita inicialmente pelo geneticista britânico John Hilton Edwards (26/03/ /10/2007); 1/8000 recém-nascidos. Durante a gravidez a incidência é muito mais elevada, mas cerca de 95% das gestações com trissomia 18 - abortos espontâneos; A taxa de sobrevivência é baixíssima (5 a 10% sobrevivem ao primeiro ano), porém registrados casos de adolescentes com 15 ou mais anos.; Na literatura observa-se discreta predominância nos indivíduos do sexo feminino; retardamento mental, atraso do crescimento e, às vezes má formação grave no coração; O crânio é excessivamente alongado; O pavilhão das orelhas é dismórfico, com poucos sulcos. A boca pequena, pescoço curto; Há uma grande distância intermamilar. O dedo indicador é maior do que os outros e flexionado sobre o dedo médio; Os pés têm as plantas arqueadas; As unhas costumam ser hipoplásticas; Estudos recentes demonstram - maior parte dos casos (85%), o

75 Mutação Cromossômica Estutural Não modificam a quantidade de cromossomos de uma célula, mas determinam o aparecimento de cromossomos anormais; Formação de gametas - durante a meiose, Prófase l o cromossomo com a deficiência pareia de forma anômala com seu homólogo que não sofreu alteração, afetando o andamento, do processo meiótico;

76 Tipos de Mutações estruturais: 1. Deficiência ou Deleção; 2. Inversão; 3. Translocação ; 4. Duplicação;

77 1. Deficiência ou Deleção - perda de um segmento/porção do cromossoma; Um pedaço de cromossomo é perdido neste tipo de anomalia - perda de muitos genes; Um exemplo humano (síndrome do miado do gato), em que falta um fragmento do braço curto do cromossomo 5; Retardo mental, microcefalia, aspecto arredondado da face, presença de dobras nos

78 2. Inversão: Um pedaço de cromossomo se quebra, sofre rotação de 180º e solda-se novamente em posição invertida.

79 3. Translocação : transferência de segmentos entre cromossomas não homólogos.

80 Duplicação: repetição de um segmento de cromossomas; modo geral é bem tolerado pois não há falta de material genético;

81 Diagnóstico pré-natal

82 Amniocentese Punção da cavidade amniótica através da parede abdominal; Retirada de líquido amniótico para fins de análise; A amniocentese precoce, praticada entre 16 e 18 semana de gestação, permite fazer o diagnóstico de anomalias fetais; também é possível detectar se a criança é portadora de mongolismo, anencefalia ou outra anormalidade genética;

83 Amostragem vilo-coriônica A amostragem permite diagnosticar doenças hereditárias entre 8ª e 10ª semanas de gravidez; Um longo instrumento de punção, introduzido pela vagina até o interior do útero, retira-se uma pequena porção das projeções e dobras (vilosidades) da membrana que recobre o embrião, o córion; As células obtidas podem ser cultivadas durante algum tempo em meio nutritivo ou serem usadas diretamente para o tipo de análise que se quer fazer; A operação de retiradas de amostras de

84 MACHADO, Márcio Fraiberg. Biologia 2.Sistema Interativo de Ensino, Casa, AMABIS, José Mariano. Biologia / Gilberto Rodrigues Martho. 2. ed. São Paulo: Moderna, Nucleico10.php. Acesso em 13 jun 2012.