Genética

Genética
Professora Ana
Carolina
O Mendelismo
• Gregor Johann Mendel .
• Monge austríaco - 8 anos de
pesquisa.
• Descobriu os princípios básicos
que regulam o mecanismo da
herança.
• A distribuição dos caracteres na
geração dos indivíduos cruzados
obedecia certas leis que ele
descobriu.
• “Leis de Mendel”.
Características Favoráveis ao
Estudo da Genética
• Fecundação cruzada e autofecundação nas ervilhas.
• Estudou os caracteres abaixo, sendo que havia em
todos eles duas modalidades.
Linhagens Puras e Híbridas
• Linhagem Pura: autofecundada produz uma
geração homogênea e igual à parental.
• Linhagem Híbrida: a descendência apresentava
indivíduos diferentes da parental.
• Ex: cor de sementes
- amarela: pura ou híbrida.
- Verde: sempre pura.
Análise de um Cruzamento
• Estudo: caráter cor das
sementes.
• Conclusão:
- Amarelas F1: híbridas.
- Verdes: sempre puras.
A Interpretação dos Resultados
A Primeira Lei de Mendel
• Cruzando indivíduos diferentes na primeira geração
filial aparece só um caráter: dominante.
• Segunda geração: recessivo.
• Cada caráter determinado por um par de genes.
• Cada caráter é determinado por um par de genes que
se separam na formação dos gametas – Lei da
Segregação dos Fatores.
A Representação dos Resultados
• Cada gene – 1 letra do alfabeto.
• Gene dominante: letra maiúscula.
• Gene recessivo: letra minúscula.
- Gameta planta amarela pura: V
- Gameta planta verde pura: v
- União: Geração F1 (amarela híbrida
Vv).
- Autofecundação híbrida.
A Meiose e a Primeira
Lei de Mendel
• Cada caráter é determinado por
um par de genes que se
separam na formação dos
gametas – Lei da Segregação
dos Fatores.
A Nomenclatura
Genética
• Alelos ou alelomorfos: dois genes determinantes de um
caráter.
• Genótipo: constituição hereditária de um indivíduo.
• Homozigoto: caráter considerado é determinado por dois
alelos iguais. Produção de gametas iguais.
• Heterozigoto: caráter considerado é determinado por
dois alelos diferentes. Produção de gametas diferentes.
• Fenótipo: caráter exibido pelo indivíduo, como resultado
do genótipo com o meio ambiente.
Mono-hibridismo
• Herança monofatorial – envolve apenas
um caráter e, um único par de genes.
• Envolve seis tipos básicos de
cruzamentos. Ex: cor da semente de
ervilha.
Número Pais
Proporções
Genótipos
Fenótipos
Genótipos
Amarelo
VV
Amarelo
Vv
Verde
vv
Proporções
Fenótipos
1
VV x VV 1 VV
100% amarelo
2
vv x vv
100% verde
3
VV x vv 1 Vv
100% amarelo
4
VV x Vv ½ VV: ½ Vv
100% amarelo
5
Vv x vv
½ Vv: ½ vv
½ amarelo: ½ verde
6
Vv x Vv
¼ VV: ½ Vv: ¼ vv
¾ amarelo: ¼ verde
1 vv
O Cruzamento Teste (Test - cross)
• Determinação do genótipo de
um caráter dominante.
• Cruza-se: indivíduo com
genótipo desconhecido com
um homozigoto recessivo.
• Ex: para determinar o
genótipo de uma ervilha
amarela, cruze-a com uma
verde (vv).
Codominância ou Herança
Intermediária
• Alelo não dominante em relação
ao outro = híbrido.
• Ex: plantas de cor branca
originam híbridos de cor rósea. O
cruzamento entre duas róseas
produz em F2: vermelhos, róseos
e brancos, na proporção 1:2:1.
• Ex: galinhas andaluzas de
plumagem azul são resultantes de
pais de plumagem preta e branca.
Genes Letais
• AA: morte fase pré-natal ou
pós-natal.
• Amarelo: heterozigotos.
• Pretos: aa – recessivos.
- Outro exemplo: Galinhas –
NN é letal, Nn: asas e pernas
curtas e nn: pernas normais.
Fenótipo e Fenocópia
• Fenótipo: conjunto de caracteres
visíveisem um organismos,
resultante da interação do
genótipo com o meio ambiente.
• Fenocópia: cópia de uma condição
hereditária produzida por
influência do meio ambiente. Ex:
surdo-mudez não hereditária:
fenocópia da surdez de causa
genética.
Análise de Genealogias
• Representação de indivíduos relacionados por
descendência comum.
Exemplo de Heredograma
Cálculo das Probabilidades
• A probabilidade em que um acontecimento A
ocorra é igual ao quociente do número de
casos favoráveis à ocorrência de A pelo
número total de casos possíveis.
• P (A) = n/m
• A probabilidade de um evento acontecer não
depende de sua ocorrência em tentativas
anterior.
Exemplos
• Qual é a probabilidade de se obter a face 5 no
lançamento de um dado?
n = 1 e m = 6. logo, P(5) = 1/6
• Ao lançarmos uma moeda num jogo de cara ou
coroa, qual a probabilidade de se obter cara?
n= 1 e m = 2. Logo, P(cara) = 1/2
As Leis das Probabilidades
• A regra da adição: regra do “e”:
probabilidade de dois ou mais eventos
independentes ocorrerem conjuntamente
é igual ao produto das probabilidades de
ocorrerem separadamente.
- Logo, P (A1 A2) = P (A1). P (A2)
• A regra da multiplicação: regra do “ou”:
ocorrência de dois eventos que se
excluem mutuamente é igual à soma das
probabilidades com que cada evento
ocorre.
- logo, P (A1 A2) = P (A1) + P (A2).
Di-hibridismo
• Simultaneamente herança de dois ou mais caracteres.
Ex: semente amarela e lisa x verde e rugosa.
• Segregação independente de cada par de genes.
A Segunda Lei de Mendel
• Lei da Segregação
Independente dos Fatores.
• Os genes que determinam
caracteres diferentes
distribuem-se
independentemente nos
gametas onde se
recombinam ao acaso.
A Meiose na Segunda Lei de
Mendel
• A distribuição
independente só é
válida para genes
situados em
cromossomos
diferentes
Poli-hibridismo
• Cruzamentos que envolvem três ou mais caracteres
que se segregam independentemente.
• Processo de análise de várias características ao mesmo
tempo
Determinação do Número de
Tipos de Gametas
• Número de gametas = 2 n
• N = número de hibridismos (pares heterozigotos)
existente no genótipo.
Indivíduos
Número de Gametas
Vv rr Cc tt Bb
2 n = 2 3 =8
Vv rr cc Tt bb
2n=22=4
vv RR cc TT BB
2n=20=1
Vv Rr Cc Tt Bb
2 n = 2 5 = 32
Determinação do Número de Genótipos
Quantos genótipos são produzidos na geração resultante?
AallCcTtbb x AaLlccTtBB
• Decompor o cruzamento. Ex:
Cruzamentos
Número de Genótipos
Aa x Aa
3 (AA, Aa e aa)
Ll x Ll
2 (ll, Ll)
• Multiplicar o número de genótipos encontrados.
Determinação do Número de Fenótipos
• Decompor o cruzamento.
Cruzamentos
Número de Fenótipos
Aa x Aa
2 (amarela e verde)
Ll x ll
2 (lisa e rugosa)
TT x tt
1 (alta)
rr x Rr
2 (axial e terminal)
• Multiplicar o número de fenótipos encontrados.
• Número total de fenótipos: 2 x 2 x 1 x 2 = 8.
Os Alelos Mútiplos
• Polialelia: série de três ou mais formas alternativas de um mesmo gene.
• A cor da pelagem em coelhos: 4 alelos múltiplos.
Genótipos
Fenótipos
CC – Ccch- Cch- Cca
aguti
Cchcch – cchch - cchca
chinchila
chch - chca
himalaia
CaCa
albino
• O número de genótipos
n: homozigotos e n (n + 1): heterozigotos
2
Imunologia
• O que é Imunologia?
• Antígeno: estimulam produção
de anticorpos.
• Anticorpo: proteína.
• Produção de anticorpos.
• Reação antígeno-anticorpo.
Tipos de Imunização
• Ativa: produção de
anticorpos pelo próprio
indivíduo.
- Natural
- Artificial. Ex: vacina.
• Passiva: anticorpos
produzidos por um outro
organismos. Ex: soro
terapêutico.
Respostas Primária e Secundária
• Resposta Primária: após
uma semana,
concentração sobe e
decai.
• Resposta Secundária:
rápida e alta
concentração de
anticorpos.
O Sistema ABO
• Classificação do Sistema ABO
Grupo Sanguíneo
Aglutinogênio
(Hemácias)
Aglutinina (Soro)
A
A
anti- A
B
B
Anti-B
AB
AeB
-
O
-
anti-A e anti-B
• Determinação do Grupo Sanguíneo
Herança do Sistema ABO e
Transfusões de Sangue
• A Herança do Sistema ABO
Grupo Sanguíneo
(fenótipo)
Genótipos
Tipo A
IAIA ou IAi
Tipo B
IBiB ou IBi
Tipo AB
IAIB
Tipo O
ii
• As Transfusões de Sangue
Fator Rh
• Classificação e herança
Fenótipo
Reação com
Anti-Rh
Genótipos
Rh+
Aglutina
RR ou Rr
Rh-
Não aglutina
rr
• Transfusões
- Rh- para Rh+
Eritroblastose Fetal
• Doença hemolítica do recém nascido.
• Solução: vacinação: imunoglobulina RhoGAM.
O Sistema MN
• Reconhecimento: sangue humano com anticorpos
anti-M e anti-N.
• Ausência de anticorpos Anti-M e Anti-N em humanos:
Não existem problemas de transfusão
Grupo
Genótipo
Antígenos
nas
hemácias
Anti-M
Anti-N
M
LmLm ou
MN
M
+
-
N
LnLn ou NN
N
-
+
MN
LmLn ou
MN
MeN
+
+
A Interação Gênica
• Expressão fenotípica é
condicionada pela ação
conjunta de dois ou mais mais
pares de genes com
segregação independente.
Herança do tipo Crista em
Galinhas
• Crista: interação de dois
pares de genes: Rr e Ee.
• Cruzamento: crista rosa X
ervilha =crista noz.
• Cruzamento crista noz x
crista noz.
A Cor das Flores em Ervilhas-De-Cheiro
• Ervilhas com ou sem pigmento.
• Interação de dois pares de genes:
Cc e Pp.
• Cruzamentos: brancas (CCpp x
ccPP) = púrpuras.
• Púrpura x púrpura =
A Forma do Fruto em Abóboras
• Três tipos de fruto: discoide,
alongado e esférico.
• Dois pares de genes: Aa e Bb.
• Cruzamentos:
A Epistasia
• Gene epistático: um gene impede a manifestação do
outro.
• Gene hipostático: gene de expressão impedida.
• Gene I (epistático) impede a manifestação da cor,
determinada pelos genes C (hipostáticos).
Epistasia Dominante
• Gene I (epistático) impede a manifestação da
cor, determinada pelos genes B e
b(hipostáticos).
• Ex: cor do pêlo dos cães – genes: Bb e Ii.
• Cruzamento
Epistasia Recessiva
• Gene recessivo reprime a ação do gene dominante.
• Ex: cor do pelo dos ratos -genes Pp e Aa.
• O gene P determina a cor preta, e seu alelo recessivo p, quando se
apresenta duplamente produz um indivíduo albino. O gene a não
produz pigmento.
A Herança Quantitativa
Pigmentação da Pele Humana
• Dois pares de genes: A e a, B e
b.
• A e B aumentam a intensidade
da pigmentação.
Distribuição dos Fenótipos em
Curva Normal ou de Gauss
• Branco: fenótipo “mínimo’’.
• Negro: fenótipo “máximo’’.
• Cada gene contribuinte
acrescenta uma certa parcela
ao fenótipo mínimo.
• Genes cumulativos ou
aditivos.
Cálculos Genéticos
• Cálculo do número de genes, genótipos e fenótipos.
Número de
pares de genes
Proporção de
classe em F2
Número de
classes
genotípicas
Número de
classes
fenotípicas
Proporção
fenotípica em F2
n
(1/4)2
3n
2n+1
(a+b)2n
• Para determinar quanto cada gene aditivo acrescenta:
dividir a diferença entre os tipos extremos pelo número de
genes envolvidos.
• Ex: genótipo aabbccdd – orelhas 5 cm/ AABBCCDD – 10 cm
Logo, cada alelo dominante acrescenta: 10-5 = 0,625 cm.
8
Pleiotropia
• Efeito múltiplo de um só
gene.
• Ex: Síndrome de Lawrence
Moon – obesidade,
polidactilia,
hipogonadismo.
• Síndrome de Marfan –
defeitos cardíacos,
fragmentação do cristalino.
A teoria Cromossômica da Herança
• Genes nos cromossomos.
• Herança ligada ao sexo.
 Determinação do sexo por
cromossomos sexuais.
- Tipo XY.
- Tipo XO.
- Tipo ZW
- Tipo ZO.
Determinação do Sexo por
Cromossomos Sexuais – Tipo XY
• Ex: homem, mamíferos e insetos
dípteros.
• Autossomos = 44
• Heterocromossomos: sexuais ou
alossomos = 2
- XX= mulher (homogamético).
- XY= homem (heterogamético).
O Sistema XO,
ZW e ZO
• Tipo ZO: Células do macho um cromossomo a menos.
• Ex: vermes, insetos baratas, gafanhotos.
-
Fêmea: XX (homogamético)/ Macho: XO (heterogamético).
• Tipo ZW
• Ex: borboletas, mariposas, peixes, aves.
-
Fêmea: ZW (heterogamética)/ Macho: ZZ (homogamético).
• Tipo ZO
• Ex: galinhas domésticas e répteis.
-
Fêmea: Z (heterogamética)/ Macho: ZZ (homogaméticos.
Determinação Sexual pela
Cromatina Sexual
• Corpúsculo de Barr –
cromossomo X do sexo
feminino.
• Igual número de
cromossomos X menos 1.
• Célula de mucosa e
Glóbulo branco tipo
neutrófilo.
Constituição
Cromossômica
Número de
Cromatinas Sexuais
45, x
0
46, xy
0
46, xx
1
47, xxy
1
47, xxx
2
48, xxxx
3
A Determinação do Sexo por
Haplodiploidismo
• Ex: abelhas, vespas, formigas.
• Determinação sexual não envolve
cromossomos sexuais.
- Óvulos fecundados: fêmeas 2N.
- Óvulos não fecundados: machos N.
Rainhas: Mel, pólen e geléia real.
Obreiras: Mel e pólen.
Os Genes dos
Cromossomos Sexuais
• XeY
- Segmento homólogo:
genes alelos.
- Segmento não homólogo:
não alelos.
Herança Ligada ao Sexo
• Genes exclusivamente no Cromossomo X.
• Genes ligados ao sexo ou genes ligados ao X.
• Fêmeas XX (genes em dose dupla).
• Machos XY (dose simples).
• Ex: cor dos olhos em drosófilas, daltonismo e
hemofilia no homem.
Cor dos Olhos em Drosófilas
• Fêmeas homozigotas: XB XB
ou XB Xb.
• Macho hemizigoto: apenas
um gene.
• Vermelho: dominante: B
• Branco: recessivo: b
Daltonismo
• Gene recessivo (d) ligado ao sexo.
• Visão deficiente para vermelho e
verde.
Genótipos
Fenótipos
XD XD
Fêmea normal
XD Xd
Fêmea normal portadora
Xd Xd
Fêmea daltônica
XD Y
Macho normal
Xd Y
Macho daltônico
Hemofilia
• Ausência de fator de coagulação no
sangue.
• Gene recessivo (h) ligado ao X.
Genótipos
Fenótipos
XH XH
Mulher normal
XH Xh
Mulher normal
portadora
Xh Xh
Mulher hemofílica
XH Y
Homem normal
Xh Y
Homem hemofilico
Herança Holândrica
ou Restrita ao Sexo
• Genes exclusivos do cromossomo Y.
• Nunca são dominantes ou recessivos.
• Ex: hipertricose auricular - pelos longos
na orelha
Herança Influenciada
pelo Sexo
• Gene dominante em um sexo e
recessivo em outro.
• Localizados nos autossomos.
• Ex: calvície
Genótipos
Fenótipos Homem
Fenótipos Mulher
CC
Calvo
Calva
cc
Normal
Normal
Cc
Calvo
Normal
A Segregação
Independente
• Genes não alelos, em cromossomos
diferentes, distribuem-se nos
gametas independentemente.
• Di-híbrido: AaBb = AB, Ab, aB e ab.
Ligação Fatorial
(linkage)
• Dois ou mais genes estão
localizados no mesmo
cromossomo.
• Não sofrem segregação
independente.
• Ex: di-híbrido
Arranjo cis/trans
• Cis: dois dominantes no
mesmo cromosssmo e dois
recessivos no homólogo.
• Trans: um gene dominante e
um recessivo no mesmo
cromossomo e o mesmo no
homólogo.
Crossing-Over
• Troca de segmentos entre duas
cromátides homólogas.
• Freqüência de permuta:
- Varia de 0% a 50% = porcentagem
de gametas recombinantes.
- Freqüência de gametas com
permuta = metade da freqüência
de células que sofrem permuta.
Determinação da Freqüência ou
Taxa de Permutação
• É determinada através dos resultados obtidos de um
cruzamento teste (AB/ab x ab/ab).
• Freq. permutação = Número de recombinantes x 100
Número total
Cruzamento
Fenótipos
AB/ab x ab/ab
AB/ab = 903
Ab/ab = 98
aB/ab = 102
Ab/ab = 897
= 98 + 102 x 100 = 10%
2000
Construção de Mapas
Genéticos
• Posição relativa dos genes no cromossomo.
• A freqüência de permuta entre dois genes é igual à
distância que os separa no cromossomo.
• Ex: permuta de 10% = 10 unidades no mapa genético.
Genes
Freqüência
de permuta
AeB
19%
BeC
17%
AeC
2%
A Lei de Hardy-Weinberg
• Em uma população em equilíbrio genético, as
freqüências gênicas e genotípicas permanecem
constantes ao longo das gerações.
- Tamanho: numerosos indivíduos.
- Sexo: reprodução sexuada.
- Pan-mixia: cruzamentos ao acaso.
- Ausência de fatores evolutivos: mutação, seleção natural
e migrações.
O Teorema de Hardy-Weinberg
• Ex: dois alelos possíveis: A e a.
Frequência de gametas:
• p = frequência do alelo A.
Gametas
Frequências
Espermatozóides A
p
• q = frequência do alelo a.
Espermatozóides a
q
Óvulos A
p
Óvulos a
q
• p + q =1
Combinações ao acaso.
Óvulos
Espermato
zóides p
(A)
Espermato
zóides q
(a)
p (A)
p 2 (AA)
p q (Aa)
q (a)
p q (Aa)
q 2 (aa)
Resumindo, temos:
Classe
Frequência
AA
p2
Aa
2pq
aa
q2
Exemplo
• Sabendo-se que em determinada população, mantida em
equilíbrio genético, a freqüência de indivíduos Rh
negativo (rr) é cerca de 16%, teremos:
- Freqüência de rr: 16% = 0,16
- Freqüência de r: √0,16 = 0,4
- Freqüência de R: 1 – r = 0,6
- Freqüência de RR: 0,6 2 = 0,36 = 36%
- Freqüência de Rr: 2. 0,6. 0,4 = 0,48 = 48%.
Fim!