Lista de exercícios LEIS DE MENDEL 1) Uma proteína comum, presente tanto na corrente sanguínea, quanto nas células cerebrais, pode ser a pista que faltava para prever ou combater de forma decisiva o mal de Alzheimer, doença neurodegenerativa que se caracteriza pelo acúmulo de placas da proteína beta-amiloide no cérebro. Quando a doença se manifesta, por volta dos 65 anos, ela começa a causar destruição maciça dos neurônios, até que o paciente morre. A descoberta, feita por cientistas da Faculdade de Medicina da USP, aponta novos caminhos na luta contra essa doença incurável, que afeta 1,2 milhão de pessoas (principalmente idosos) no Brasil. A molécula vilã - ou melhor, heroína, já que é na ausência dela que o mal de Alzheimer prospera - responde pelo nome de fosfolipase A2. Trata-se de uma enzima que atua na membrana celular e que, segundo estudos recentes, ajuda a "quebrar" uma proteína que poderia gerar a beta-amilóide, de forma a impedir o surgimento da molécula daninha. (Folha de São Paulo, 12/03/2002, com adaptações). Baseando-se no texto e em conhecimentos correlatos, responda. a) Que tipo de herança genética autossômica determina o mal de Alzheimer? Justifique transcrevendo do texto o trecho que permite chegar a tal conclusão. b) Qual a probabilidade de um casal heterozigoto ter 3 crianças: 2 normais e uma com genótipo favorável ao mal de Alzheimer? 2) A atrofia óptica familiar (AOF) é uma doença de herança autossômica dominante, com expressividade variável e que provoca palidez de papila, diminuição variável da acuidade visual, escotoma central (ponto cego no centro do campo da visão) e deficiência da visão a cores (alteração gênica no cromossomo 3q). As variações na expressividade são apresentadas a seguir: quanto ao aspecto do nervo óptico: atrofia total em 44%. quanto à visão de cores: 11% normal, 8% com cegueira completa e o restante com deficiência variada. Escotoma Do casamento entre um homem heterozigoto com AOF e uma mulher normal, qual a probabilidade de nascer uma criança com AOF que apresente cegueira devido à atrofia total do nervo óptico ou uma criança com cegueira completa apenas quanto à visão de cores? 3) O ceratocone é uma doença oftalmológica que provoca aumento da curvatura da córnea, que não mais suporta a pressão ocular e se deforma. Como consequência inicial do ceratocone temos a piora da acuidade visual. Os raios luminosos, que seriam refratados de modo harmônico, atingem uma área de curvatura muito elevada, e são refratados irregularmente, criando imagens desfocadas na retina, e não passíveis de focalização com o uso de óculos. Há, portanto a determinação de um astigmatismo irregular, com miopia geralmente associada. É possível a correção óptica deste efeito, com lentes de contato rígidas, ou com transplante de córnea. Os trabalhos clássicos descrevem um padrão de herança autossômica dominante irregular, no qual aproximadamente, um em dez parentes consanguíneos eram afetados, ao invés do esperado, um em dois. Os autores explicam esse fato pela penetrância incompleta (33%) e expressividade variável do gene (43% de chance de ter uma topografia com alterações mínimas).(http://www.cbo.com.br/abo/atcont2.htm) Baseando-se no texto, calcule a probabilidade de um casal heterozigoto ter uma criança com manifestação mínima de ceratocone. 4) A Acondroplasia (ACD) é uma doença genética de herança autossômica dominante caracterizada por tendência à obesidade, deficiência no crescimento, anomalias crânio-fasciais e esqueléticas, sendo responsável por distúrbios respiratórios e problemas do sono, entre outros. Apesar do risco de recorrência de 50% para a prole, quando um dos genitores é afetado, 90% dos casos são decorrentes de mutação nova. A idade paterna avançada tem relação com o maior número de casos. A mutação no gene FGFR3 localizado no braço curto do cromossomo 4 é responsável pela doença. Se os progenitores são heterozigotos para ACD há risco de que 25% da prole seja homozigota para a doença. Nesse caso a doença geralmente é letal embrionária, provocando aborto espontâneo. (http://www.erlane.med.br/doencas.asp, com adaptações) A genealogia ao lado representa o histórico de uma família em que a doença se manifestou pela primeira vez no probando. Caso a mulher IV-4 se case com um homem de igual genótipo, qual a probabilidade de nascer uma criança com ACD? 1 5
5) A doença de Refsum é uma doença genética rara que acomete ambos os sexos na mesma proporção e se caracteriza pela incapacidade do organismo de metabolizar o ácido fitânico, que se acumula no sangue e nos tecidos. Os sintomas incluem comprometimento das células retinianas, perda da audição na idade adulta, problemas cardíacos, neurológicos entre outros. (http://www.retinaceara.hpg.ig.com.br/infse.htm, com adaptações) Mediante essas informações e conhecimentos sobre genética clássica, responda. a) CITE o tipo de herança dessa doença. b) Justifique a resposta do item a mediante informações fornecidas pelo texto. c) Quanto ao tipo de herança genética e os sintomas a ela associados, como denominamos a situação descrita no texto? d) Uma mulher grávida de seu primeiro filho (probanda) consulta o médico, preocupada com o fato de ter uma irmã, a caçula, cuja doença foi diagnosticada ainda na infância. Informa, ainda, que seus avós maternos, seus pais, seus dois irmãos mais velhos, seu marido e ela própria são normais. Considerando que o marido da probanda é heterozigoto para Refsum, faça o heredograma da família e determine a probabilidade do casal ter um bebê com genótipo favorável à doença. Demonstre seus cálculos e cruzamento(s) necessário(s) para validar o item. e) Caso o casal citado no item d já tenha concebido uma primeira criança com a doença e deseje ter mais duas crianças, qual a probabilidade de pelo menos uma delas nascer normal? Demonstre seus cálculos e cruzamento(s) necessário(s) para validar o item. 6) Considere a hipótese de que a aptidão para aprender matemática e guitarra é determinada por genes com segregação independente, cujos genótipos e respectivos fenótipos são apresentados abaixo. MM muita aptidão para aprender matemática Mm aptidão mediana para aprender matemática mm nenhuma aptidão para aprender matemática GG muita aptidão para tocar guitarra Gg aptidão mediana para tocar guitarra gg nenhuma aptidão para tocar guitarra Um homem duplo-homozigoto para muita aptidão, casa-se com uma mulher duplo-homozigota para nenhuma aptidão, gerando uma filha. Se esta menina posteriormente se casar com um guitarrista mediano sem nenhuma aptidão para matemática, qual a probabilidade de terem uma criança com aptidão mediana para aprender matemática e muita aptidão para tocar guitarra? 7) A talassemia constitui um grupo de doenças hereditárias, de distribuição mundial, causadas pela deficiência de síntese das cadeias da hemoglobina. Os genes responsáveis pela produção dessas cadeias estão localizados no cromossomo 16, são duplicados ( 2 e 1 ) (genótipo normal = / ) e codificam cadeias idênticas. Uma variedade de mecanismos genéticos pode determinar a redução ou ausência da expressão desses genes, mas as deleções (quebra e perda de um pedaço do cromossomo) são as causas mais comuns da doença, afetando um ou ambos os genes e resultando nas talassemias + e 0, respectivamente. A combinação destas formas pode levar a cinco diferentes genótipos talassêmicos: a heterozigose da talassemia + (- / ), a homozigose da talassemia + (- /- ), a heterozigose da talassemia 0 (--/ ), a homozigose da talassemia 0 (--/--), e a interação 0 / + (--/- ). A homozigose da talassemia 0 é incompatível com a vida (letal embrionário); a interação 0 / + resulta na Doença da Hb H, uma anemia hemolítica crônica de intensidade moderada ocasionada pela instabilidade da Hb anômala formada, a Hb H, e os demais genótipos correspondem a alterações hematológicas mínimas ou ausentes na vida adulta. A talassemia é amplamente distribuída nas populações do Sudeste Asiático, Oceania, Oriente Médio, Mediterrâneo e África. No Brasil, cerca de 25% da população negróide da região Sudeste é portadora da talassemia +, e casos esporádicos de Doença da Hb H têm sido descritos. (http://www.newslab.com.br/talassemia.htm) Baseando-se no texto e em conhecimentos sobre genética clássica, responda: a) Como podemos explicar, do ponto de vista evolutivo, a possibilidade de existência de 5 diferentes genótipos para a talassemia? Como denominamos essa situação? b) Qual a probabilidade de num cruzamento entre um homem com a doença da Hb H e uma mulher com heterozigose da talassemia 0 nascer, entre as crianças vivas, uma com o mesmo genótipo de um dos pais? 8) Na determinação dos grupos sanguíneos do sistema ABO estão envolvidos dois genes com segregação independente. Um deles corresponde à série de alelos múltiplos I A, I B, i e o outro, chamado de H, possui os alelos H e h. Na presença do alelo dominante do gene H, um precursor mucopolissacarídico é convertido no antígeno H, o qual, na presença dos alelos I A e/ou I B do outro locus, é convertido nos antígenos A e/ou B. Nos indivíduos hh, não ocorre a conversão do precursor em antígeno H e nos indivíduos ii, não ocorre a conversão do antígeno H em antígenos A e/ou B. a) Que nome é dado a esse tipo de interação gênica? 2 5
b) Um homem do grupo AB, casado com uma mulher do grupo A, teve um filho do grupo A, um do grupo B e o terceiro do grupo O (nessa ordem). Não havendo dúvida sobre a paternidade, quais seriam os genótipos dos pais para os loci H e do sistema ABO? c) Ainda em relação ao casal do item b, caso a mulher seja Rh negativo e seus filhos, respectivamente, Rh negativo, Rh positivo e Rh negativo, qual a probabilidade de um próximo filho do casal ter eritroblastose fetal? Justifique. 9) A partir da análise da tabela abaixo, responda ao que se pede. Teste com soro Amostras de sangue dos indivíduos Mulher 1 Mulher 2 Homem 3 Homem 4 Anti- A + + - + Anti-B - + + + Anti-Rh - + + - Anti-M + - + - Anti-N - + + + - reação negativa + reação positiva a) Qual a probabilidade da mulher 1 e do homem 3 terem um filho com o mesmo fenótipo sanguíneo do pai? Dado: considere o casal heterozigoto para o sistema ABO e que o homem é, também, heterozigoto para o sistema Rh. b) Supondo que o filho citado no item anterior tenha realmente nascido, determine a probabilidade de que o próximo filho do casal, que sabidamente tem tipo sanguíneo B, apresente eritroblastose fetal (DHRN) ao nascer. Justifique sua resposta. Dado: Considere que nas gestações houve, no momento do parto, mistura dos sangues materno-fetal. 10) Em um hospital nasceram 3 crianças (Maria, José e Carlos), que foram misturadas no berçário. As crianças e as famílias: Palmeira, Furquim e Madureira tiveram seus sangues tipados para o sistema ABO. Os dados encontram-se no quadro abaixo: Família Tipo de Sangue Palmeira Pai Grupo A Mãe Grupo B Furquin Pai Grupo O Mãe Grupo A Madureira Pai Grupo AB Mãe Grupo A Maria José Carlos Crianças Grupo O Grupo A Grupo AB a) Após análise, o médico fez cinco afirmações. Em qual(is) delas ele cometeu um engano? Justifique sua resposta. (I) Maria só pode pertencer à família Furquim. (II) Carlos não pode pertencer à família Furquim. (III) José pode pertencer às famílias Furquim, Palmeira e Madureira. (IV) Os dados não permitem determinar, com certeza, a paternidade das três crianças. (V) Carlos pode pertencer à família Palmeira ou Madureira. Justificativa: b) Sabendo que cada um dos cônjuges do casal Palmeira é filho de pai doador universal e mãe receptora universal heterozigota (considerando os sistemas ABO e Rh), qual a probabilidade do casal ter uma próxima criança com DHRN (eritroblastose fetal)? Para tal, considere José e Carlos como Rh+ e Maria como Rh-. 11) Na genealogia abaixo estão representados os grupos sanguíneos dos sistemas ABO, Rh e MN para quatro indivíduos. Analise-a para responder ao que se pede. a) Sabendo-se que os indivíduos 1 e 2 são heterozigotos para o gene H, qual a probabilidade de o indivíduo nº 5 não apresentar aglutinogênios dos sistemas ABO e Rh e ser também do grupo sanguíneo M? Demonstre os cruzamentos e seus cálculos para validar o item. b) Considerando o proposto no item a, caso o indivíduo 5 necessite de transfusão 3 5
sanguínea futura, algum de seus familiares representados na genealogia poderia ser considerado um doador de sangue compatível? Justifique para validar o item. 12) Um homem, cuja via metabólica responsável pela síntese dos antígenos do sistema ABO está representada abaixo, casou-se com uma mulher do grupo sanguíneo O, cujos pais são do grupo sanguíneo B. Pergunta-se: a) Quais são, respectivamente, os genótipo e fenótipo do casal em questão? b) Caso o casal tenha uma criança, qual a probabilidade de que ela venha desenvolver a doença hemolítica do recémnascido? Justifique. c) Em relação aos antígenos H e ABO, quais as proporções esperadas nas hemácias do casal? E da possível criança do item b? Justifique. d) Como este tipo de herança é denominado? 13) Na genealogia a seguir, está representada a herança de duas características determinadas por genes autossômicos. Pergunta-se: a- Quais são os indivíduos que seguramente produzem um só tipo de gameta? b- Caso o casal 13 x 14 venha a ter mais duas crianças, qual a probabilidade de que ambas sejam do sexo masculino e tenham visão e pele normais? 14) A pseudo-acondroplasia é um tipo de nanismo determinado geneticamente pelo alelo D, autossômico dominante, que interfere no crescimento dos ossos durante o desenvolvimento. A princípio, pensou-se que o fenótipo anão seria expresso pelo genótipo D/D ou D/d. Entretanto, foi considerado que a severidade do alelo dominante, quando em dose dupla, produz efeito letal durante o desenvolvimento embrionário, provocando aborto precocemente. A fenilcetonúria é um erro congênito do metabolismo da fenilalanina, causado pela deficiência de uma enzima, a fenilalanina hidroxilase hepática. Essa deficiência resulta na produção de metabólitos anormais resultantes do acúmulo de fenilananina no sangue, com consequências graves sobre o desenvolvimento mental e sobre o sistema nervoso, sendo, por isso, importante que seu diagnóstico seja estabelecido logo nas primeiras semanas de vida. O heredograma a seguir apresenta a segregação dessas duas heranças em uma família. Baseando-se nas informações do texto, no heredograma e em conhecimentos sobre 2ª Lei de Mendel, responda: a) Caso o indivíduo 10 se case com uma mulher de genótipo igual ao de sua mãe, qual a probabilidade de nascer uma criança afetada apenas pela fenilcetonúria? b) Caso o casal 13 x 14 venha a ter uma criança, qual a probabilidade de nascer um menino (sexo masculino) com pseudoacondroplasia e fenilcetonúria? 4 5
15) A síndrome de Apert é um doença de herança autossômica dominante que produz mal-formações no crânio, mãos e pés (sindactilia dedos fundidos), além de outras alterações funcionais, como aumento da pressão intracraniana, problemas cardio-respiratórios, deficiência mental, cegueira, perda da audição etc. Muitos casos ocorrem por mutações esporádicas durante a gametogênese paterna, cuja frequência aumenta com a idade, sobretudo a partir dos 35 anos. (http://www.apert.telyse.net/quees.htm, com adaptações) As ataxias são uma família de doenças hereditárias que afetam o controle muscular, a coordenação e o sistema nervoso central. Também podem provocar dificuldades na deglutição, audição, respiração, movimentos irregulares dos olhos, escoliose, problemas cardíacos e diabetes. Nas ataxias do tipo ACAD (Ataxia Cerebelar Autossômica Dominante) vários locos gênicos podem estar envolvidos e, por isto, foram divididas em quatro grupos distintos, de acordo com as suas características clínicas e genéticas (cromossomo e loco gênico envolvido). Não existe ainda tratamento nem cura. Considerando que a taxa de mutação nova para a síndrome de Apert é de 25%, dos 35 aos 39 anos e de 50% dos 40 anos em diante (dados aleatórios e utópicos), analise o heredograma ao lado e responda ao que se pede. a) Dê os genótipos de todos os indivíduos da genealogia. b) Caso o casal 8 x 9 venha a ter 3 filhos, qual a probabilidade de 2 serem normais para as duas doenças e uma ter ataxia? Considere o casal com 23 anos. c) Sabendo-se que o homem 5 tem 38 anos e que o casal 5 x 6 deseja ter uma segunda criança, calcule a probabilidade dessa criança ser afetada pelas duas doenças. 5 5