INTRODUÇÃO À GENÉTICA

1.1 Primeiras idéias sobre herança Genética- estudo da hereditariedade Os filósofos gregos e a hereditariedade Alcmeon de Crotona discípulo de Pitágoras 500 a.c. acreditava que homens e mulheres tinham sêmen vindo do cérebro, o sexo da criança dependeria da quantidade de sêmen vindos dos pais.

Empédocles de Acragas - 492-432 a.c. O calor do útero seria determinante no sexo dos bebês -Quente- Homens -Frio- Mulheres

Anaxágoras de Clazomenae- 500-428 a.c. O sêmen ocorria apenas no homem e teria um protótipo de cada órgão, a fêmea seria apenas receptora e nutridora, o sexo dependeria do lado do útero: Direito: Homem Esquerdo: Mulher

Hipócrates de Cos- 460-370 - a.c. Pangênese- Cada órgão produziria gêmulas que seriam miniaturas de órgãos passados pelos pais para os filhos no momento da concepção. Perdurou até o século XIX

Aristóteles 384-322 a.c. Contribuição diferencial dos sexos: O homem fornece a essência e a mulher a matéria básica para a formação do feto, se o desenvolvimento fosse normal o filho seria homem se houvesse alguma falha seria mulher.

1.2 As bases da hereditariedade William Harvey- 1578-1657 Todo animal se origina de um ovo. O ovo precisa ser fertilizado pelo sêmen para se desenvolver

Nehemiah Grew- 1641-1711 o gameta masculino na das plantas está no pólen Rudolf Jakob Camerarius - 1665-1721 Apoiou Grew

Pré-formação ou Pré-formismo Havia um ser pré-formado no ovo fertilizado, o desenvolvimento seria apenas crescimento. Ovistas- Marcello Malpighi, Albrecht von Haller, Charles Bonnet e Lazzaro Spallanzani Espermistas- Antonie van Leeuwenhoek, Nicholas Hartsoeker, Hermann Boerhaave

Epigênese O ovo continha um material amorfo com o potencial de originar o novo ser, a fêmea fornecendo uma matéria homogênea e o macho fornecendo a potencialidade Caspar Friedrich Wolff- 1733-1794

A descoberta dos gametas Descoberta do espermatozóide Antonie van Leeuwenhoek- 1632-1723 Descobriu que o sêmen dos machos tem milhares de criaturas microscópicas, os espermatozoides Lineu achava que os espermatozoides eram micróbios parasitas; Lazzaro Spallanzani- 1729-1799- achava que os espermatozoides não contribuíam em nada com a fecundação.

Rudolf Albert von (Albrecht) Kölliker- 1817-1905 Anatomista e fisiologista suíço Em 1841 descobriu que os espermatozoides eram células modificadas no interior dos testículos

A descoberta do óvulo Regnier de Graaf- 1641-1673 Relacionou os inchaços no ovário com a ovulação Karl Ernst von Baer- 1792-1876 Descobriu os óvulos dentro dos folículos Theodor Schwann- - 1810-1882 Estabeleceu a natureza celular dos óvulos Karl Gegenbaur- 1826-1903 Demonstrou que o óvulo é uma única célula

Regnier de Graaf- 1641-1673

Karl Ernst von Baer- 1792-1876

Theodor Schwann- - 1810-1882

Karl Gegenbaur- 1826-1903

1.3 Descoberta dos cromossomos Teoria celular- Todo ser vivo é formado por células Schneider em 1873 descreveu as mudanças no núcleo durante a divisão celular, observou os filamentos que se separavam Em 1882 Walther Flemming descreveu detalhadamente esses filamentos e os denominou de Cromossomos (khrôma=cor; soma=corpo)

Mitose

A descoberta da Meiose Proposta por Weismann em 1885 para explicar a constância do número de cromossomos de uma geração para outra

Theodor Heinrich Boveri(1862-1915) Ocorrem duas divisões celulares para uma só duplicação de cromossomos; Trabalhou com ouros dois cientistas.

Relembrando

GREGOR MENDEL (1822-1884) O PAI DA GENÉTICA Descobriu os mecanismos relacionados à transmissão das características através das gerações, observando-a diretamente em pés de ervilhas. Ele elucidou os mecanismos da segregação independente; propiciando o surgimento da Genética Moderna e a consolidação da teoria cromossômica da herança.

O DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR

O FLUXO DA INFORMAÇÃO NAS CÉLULAS, DESDE AS BACTÉRIAS ATÉ OS SERES HUMANOS, OBEDECE A UM SENTIDO BEM DEFINIDO:

REVISÃO ÁCIDOS NUCLÉICOS CROMOSSOMOS SÍNTESE PROTÉICA

ÁCIDOS NUCLÉICOS Moléculas formadas por vários NUCLEOTÍDEOS interligados. Tipos: DNA (Ácido Desoxirribonucléico) RNA (Ácido Ribonucléico) NUCLEOTIDEO Fosfato (PO 4 ) 3- Pentoses Ribose RNA Desoxirribose DNA

Bases Nitrogenadas DNA Adenina (A) Timina (T) Guanina (G) Citosina (C) RNA Adenina (A) Uracila (U) Guanina (G) Citosina (C)

A ESTRUTURA DO DNA Molécula helicoidal, espiral, α hélice,... Formada por duas cadeias (fitas) de nucleotídeos; As fitas se mantém unidas por meio das ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas; Regra de ligações de bases nitrogenadas A = T (duas ligações de hidrogênio) G = C (três ligações de hidrogênio) REGRA DE PROPORÇÕES DE BASES A/T = 1 G/C = 1 A = 21%; T %; G %; C %

Insira as bases e as ligações de hidrogênio no DNA

DNA RNA Adenina Guanina Citosina Timina Uracila

A DUPLICAÇÃO SEMICONSERVATIVA do DNA

A DUPLICAÇÃO SEMICONSERVATIVA do DNA Enzima Helicase: rompe as ligações de hidrogênio Enzima DNA polimerase: constrói uma nova fita de DNA usando as fitas recém-separadas como molde. OBS: A duplicação é SEMI-CONSERVATIVA pois cada molécula de DNA filha conserva uma fita da molécula de DNA mãe.

RNAm Leva a informação da seqüência protéica a ser formada do núcleo para o citoplasma, onde ocorre a tradução. Ele contém uma seqüência de trincas correspondente a uma das fitas do DNA. Cada trinca (três nucleotídeos) no RNAm é denominada códon e corresponde a um aminoácido na proteína que irá se formar

1 códon 3 nucleotídeos no RNAm 7 códons? nucleotídeos

RNAt Levam os aminoácidos para o RNAm durante o processo de síntese protéica. As moléculas de RNAt apresentam, em uma determinada região, uma trinca de nucleotídeos que se destaca, denominada anticódon. É através do anticódon que o RNAt reconhece o local do RNAm onde deve ser colocado o aminoácido por ele transportado. Cada RNAt carrega em aminoácido específico, de acordo com o anticódon que possui

Sítio de ligação ao aminoácido U A C Anti-códon

RNAr São componentes dos ribossomos, organela onde ocorre a síntese protéica. Os ribossomos são formados por RNAr e proteínas

Aminoácidos Moléculas que dão origem às proteínas. H H N R C H C O O H

Ligação Peptídica É a ligação covalente entre dois aminoácidos. Quando poucos aminoácidos estão ligados peptídeo Quando muitos aminoácidos estão ligados proteína

H H N R C O grupo OH do ácido carboxílico de um aminoácido se liga em um dos hidrogênios da amina do outro aminoácido, formando uma molécula de água. C O OH H H N R C C O OH H H H 2 O

H H N Um dos carbonos de um aminoácido agora está instável porque está fazendo apenas três ligações, ao invés de quatro. O mesmo está acontecendo com o nitrogênio do outro aminoácido, pois esse está fazendo duas ligações, ao invés de três. R C C O H N R C C O OH H H

Então uma ligação covalente entre o carbono de um aminoácido e o nitrogênio do outro acontece. essa ligação é a ligação peptídica. H H N R C C O H N R C C O OH H Ligação Peptídica H

Transcrição Processo pelo qual uma molécula de RNA é produzida usando como molde o DNA.

DNA Transcriçã o DNA RNA

Tradução Também chamada síntese de proteínas Quando o RNAm chega ao citoplasma ele se associa ao ribossomo. Após essa associação os RNAt levam os aminoácidos, que serão ligados, formando assim a proteína.

Quando o RNAm chega ao citoplasma, ele se associa ao ribossomo. Nessa organela existem 2 espaços onde entram os RNAt com aminoácidos específicos. U A C A A A A U G U U U C U U G A C C C C UGA somente os RNAt que têm sequência do anti-códon complementar à sequência do códon entram no ribossomo.

U A C A A A A U G U U U C U U G A C C C C UGA Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos.

O RNAt vazio volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido. U A C A A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A

O ribossomo agora se desloca uma distância de 1 códon. U A C o espaço vazio é preenchido por um outro RNAt com sequência do anti-códon complementar à sequência do códon. A A A G A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A

U A C Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos. A A A G A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A

U A C A A A G A A A U G U U U C U U G A C C C C U G A O RNAt vazio volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido. e assim o ribossomo vai se deslocando ao longo do RNAm e os aminoácidos são ligados.

Quando o ribossomo passa por um códon de terminação nenhum RNAt entra no ribossomo, porque na célula não existem RNAt com sequências complementares aos códons de terminação. G G G A U G U U U C U U G A C C C C U G A Códon de terminação

G G G Então o ribossomo se solta do RNAm, a proteína recém formada é liberada e o RNAm é degradado. A U G U U U C U U G A C C C C U G A

Considerações Finais Uma proteína + de 70 aminoácidos ligados. 1 códon 3 nucleotídeos no RNAm 1 códon 1 aminoácido na proteína Nº de ligações peptídicas Nº de aminoácidos (menos) 1.

Considerações Finais 1 anticódon 3 nucleotídeos no RNAt O anticódon é complementar ao códon Cada RNAt leva consigo apenas um tipo de aminoácido quem determina qual aminoácido será transportado é o anticódon.

A FORMAÇÃO DO CROMOSSOMO Cromossomo: DNA + Proteínas Histonas num arranjo altamente condensado.

CROMOSSOMO Estrutura formada por DNA + Proteínas Histonas num arranjo altamente condensado (espiralizado)

FORMAÇÃO DO CROMOSSOMO DUPLO

CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS São cromossomos semelhantes na forma e no tamanho.

CÉLULA DIPLOIDE E HAPLOIDE CÉLULA DIPLOIDE (2n): Possui pares de cromossomos homólogos. Ex: Células Somáticas (não sexuais) - célula da pele, neurônio, hepatócito. CÉLULA HAPLOIDE (n): Não possui pares de cromossomos homólogos. Ex: Células sexuais (gametas) - Espermatozoides e Ovócitos.

CONCEITOS BÁSICOS DA GENÉTICA

Gene Um gene contém a informação para a produção de um RNA funcional

Lócus gênico Contém 1 gene

Genes Alelos (AA) Alelos (Bb) Alelos Cromossomos Homólogos

Os genes alelos determinam as características nos organismos

Gene dominante Ambos se expressam Somente o gene dominante se expressa.

Gene recessivo Ambos se expressam O gene recessivo é inibido pelo seu alelo dominante.

Homozigoto Genes alelos iguais (AA) homozigoto (bb) homozigoto

Heterozigoto Genes alelos diferentes (Aa) heterozigoto (Bb) heterozigoto

Genótipo

Fenótipo Aparência física e/ou fisiológica de um organismo. Fenótipo = Genótipo + Meio Ambiente

A genética nos ajuda a entender

Introdução a Genética Gregor Mendel (1822-1884), monge austríaco, é considerado o pai da genética. Desenvolveu seus trabalhos com plantas de ervilha (Pisum sativum) observando a transmissão hereditária de várias características. Em 1865 publicou o artigo "Experiments with Plant Hybrids" que foi ignorado. A partir de 1900 vários pesquisadores confirmaram seus resultados. Suas duas leis ainda hoje são base para os estudos genéticos.

Estudos em genética vem sendo feitos há muito tempo, mesmo antes de Gregor Mendel. Porém, este cientista foi o único que conseguiu desvendar os mecanismos responsáveis pela transmissão de características genéticas. Por quê?

Mendel estudava uma característica por vez. Quando ele entendia o mecanismo genético de transmissão da característica estudada, ele passava a analisar outra.

Mendel utilizou diversos organismos para estudar genética, inclusive alguns animais. Contudo, foi com ervilhas (Pisum sativa) que Mendel desenvolveu suas teorias sobre genética. O que poderia explicar a escolha de Mendel? - Plantas de pequeno porte; - Plantas facilmente cultiváveis e com ciclo de vida curto; - Plantas que deixam grande número de descendentes após a reprodução; - Plantas que apresentam características contrastantes.

Ervilha (Pisum sativa) e suas características contrastantes.

Como Mendel trabalhava?

Como Mendel trabalhava? Auto-fecundação: o gameta masculino fecunda o gameta feminino da mesma planta. Como isso é possível? A planta possui estruturas reprodutivas masculinas e femininas simultaneamente.

Como Mendel trabalhava? - Linhagens puras, pois a auto-fecundação sempre gerava plantas com a mesma característica da planta inicialmente analisada.

P: (geração parental) X F 1 : (1ª geração filial) 100% Todos os híbridos eram altos Híbridos = filhos da geração parental

F 1 : (1ª geração filial) X Por alguma razão, o caráter baixo entrou em recesso em F 1. F 2 : (2ª geração filial) A característica baixo reapareceu em F 2 ;

Como Mendel interpretou os resultados? - O cruzamento da geração P mostrou que a característica alta é dominante sobre a baixa ; - Portanto, a característica baixa é recessiva em relação à alta ; - Cada característica do ser vivo é determinada por 2 fatores: um provém do organismo paterno (trazido pelo gameta masculino) e o outro do organismo materno (presente no gameta feminino)

P: (geração parental) X Para a característica altura, quantos tipos de gametas essas plantas produzem? Só existe uma combinação possível entre eles. F 1 : (1ª geração filial) BB bb B b

F 1 : (1ª geração filial) X Quantos tipos de gametas essas plantas produzem? Então existe mais de um tipo de combinação entre eles. F 2 : (2ª geração filial) Bb BB Bb Bb bb Bb 3 Altas 1 Baixa

F 1 : (1ª geração filial) X Quantos tipos de gametas essas plantas produzem? Então existe mais de um tipo de combinação entre eles. Bb Bb B b F 2 : (2ª geração filial) Resultado do cruzamento de F 1 3 plantas altas e 1 baixa B b BB Bb Bb bb

F 2 : Resultado do cruzamento de F B 1 (2ª geração filial) 3 plantas altas e 1 baixa b B b BB Bb Bb bb Conclusões de Mendel: Mendel obteve 1022 plantas de ervilha em F 2, das quais 787 eram altas e 277 baixas (proporção de 2,84 altas : 1 baixa). Tal resultado era muito próximo do que previa o modelo matemático (3 altas:1 baixa); Segundo Mendel, a constituição genética de um caráter é chamada genótipo. (BB, Bb, bb); A expressão do genótipo, isto é, a característica em si, constitui o fenótipo (por exemplo, altura alta ou baixa). O fenótipo pode ser alterado por ação do meio ambiente; Indivíduos puros (BB ou bb) são chamados homozigotos; Indivíduos híbridos (Bb) são chamados heterozigotos; Os fatores mencionados por Mendel correspondem aos genes alelos (ou só alelos).

1º Lei de Mendel: cada caráter é determinado por um par de alelos (fatores de Mendel) que se separam na formação dos gametas. Ou seja, cada gameta porta um alelo de cada gene.

CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS PAI MÃE Cromátides-irmãs

HEREDOGRAMAS Diagramas utilizados para a observação do mecanismo de transmissão de características genéticas