genetica – DELTA - professor flaudio

Genética – Conceitos
Básicos
Professor Fláudio
O que é genética?
• É o estudo dos genes e de sua transmissão
para as gerações futuras.
• É dividida em:
- Genética Clássica  Mendel (1856 –
1865)
- Genética Moderna  Watson e Crick
(1953).
Gene
- Genética Clássica  unidade fundamental
da hereditariedade.
- Genética Moderna  pedaço de DNA que
codifica uma proteína.
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 ...
Fenótipo
• São as características manifestadas por um
indivíduo.
• São características morfológicas,
fisiológicas ou comportamentais.
• É determinado pelo fenótipo, mas pode ser
modificado pelo ambiente.
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.
Cromossomos Homólogos
• São cromossomos que apresentam genes
para as mesmas características para as
mesmas posições.
• Um homólogo veio do pai e outro da mãe.
Genes Alelos
• Genes presentes nos mesmos locais nos
cromossomos homólogos.
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....
Heterozigose
• Indivíduos que apresentam dois alelos
DIFERENTES de um gene são chamados
heterozigotos.
• Ex.: Aa, Bb, Pp, IA IB, Zz......
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+.
Recessividade
• Alelos que não se expressam na condição
heterozigótica são denominados recessivos.
• Ex.: o alelo r, uma vez que um indivíduo rr
é Rh-.
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.
http://www.montana.edu/wwwai/imsd/diabetes/genes.html
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.
http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/defini.htm
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.
http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/defini.htm
http://www.biologica.hpg.ig.com.br/gen_conceitos.htm
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).
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).
http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/defini.htm
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).
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.
Heranças Biológicas
Genética: Ciência que estuda a
transmissão das características entre os
descendentes.
Gregor Mendel (1822-1884) – 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.
http://history.nih.gov/exhibits/nirenberg/popup_htm/01_mendel.htm
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.
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.
Caracteres hereditários observados por Mendel
http://200.198.28.154/sistema_crv/banco_objetos_crv/%7BC43FF3AC-6E37-4873-B3FA183C6FE15B3A%7D_Figura1.jpg
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.
http://einsteins43.blogspot.com/2009_01_01_archive.html
http://4.bp.blogspot.com/_PyUQ8MbgEgU/SN-syMstXI/AAAAAAAAADs/aljOKqpWHKI/s400/ppp.jpg
http://einsteins43.blogspot.com/2009_01_01_archive.html
• 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.
A 1ª Lei de Mendel: MONOHIBRIDISMO
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;
• 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.
Nas células somáticas, os genes se encontram aos
pares, mas durante a formação dos gametas, eles se
separam, mostrando-se isolados ou segregados.
http://www.agostinhomonteiro.com.br/nws_dicas_030.php
Genética humana
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.
• Bico de Viúva:
característica dominante.
http://www.flickr.com/photos/cansada/60233200/
http://denisegw.blogspot.com/2008/08/voc-consegue-enrolar-sua-lngua-em-forma.html
Genealogias: O caráter genético das
Árvore genealógica
famílias
•
Maneira mais utilizada para a análise do aspecto da
herança biológica em uma família.
• Representação dos membros da família.
http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/heredo.htm
Produção de Gametas
Que tipo de gametas um indivíduo Aa pode
produzir?
A
a
Ovogônia (2n)
A
a
Que tipo de gametas os indivíduos abaixo
podem produzir?
•
•
•
•
•
•
•
AA
Bb
Bb
AABB
aabb
AAbb
AaBb
Qual é a probabilidade de:
• Um indivíduo homozigoto dominante
formar um gameta A?
• Um indivíduo heterozigoto formar um
gameta A?
Cruzamentos
• A partir dos cruzamentos os geneticistas
podem prever a transmissão dos genes em
uma família.
• É utilizado o “quadro de Punnett”.
Gametas
produzidos
pela mãe
Gametas
produzidos
pelo pai
Cruzamento
• 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?
• 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?
Probabilidades
• Regra do “e”
• Regra do “ou”
•
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?
Heredogramas
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.
Símbolos
Homem normal
Homem afetado
Mulher normal
Mulher afetada
Sexo
indeterminado
Casamento
Filhos
Gêmeos
verdadeiros
Gêmeos falsos
ou dizigóticos
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.
Biologia Celular e
Molecular
MUTAÇÕES
Gênica
TIPOS
Cromossômica
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.
• 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;
• 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;
Anemia Falciforme
• 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:;
• 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;
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”;
Númerica
TIPOS
Estrutural
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
• As variações numérica - Euploidias /
Aneuploidias
Raras em animais, mas bastante comuns e
• Euploidias;
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 ;
• 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);
Aneuploidias
Cromossomos Sexuais
Síndrome de Klinefelter ( 47 –
XXY)
• Alteração quantitativa inicialmente descrita
por volta de 1940, pelo cientista Harry
Klinefelter;
Trissonomia
(47 XXY)
• 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
• 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.
Síndrome do Duplo Y ou Super
Macho – 47 - XYY
•
•
•
•
•
•
•
A síndrome foi descoberta em 1961 por Sandberg, nos
EUA;
Em 1965 - 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 1.000 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
Síndrome de Turner (XO)
.
• 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;
Aneuploidias
Autossômicas
Trissomia 21 (Síndrome de
Down):
• Descrita em 1866 pelo médico inglês John Langdon Haydon Down
(1828 - 1896).
• 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.
Trissomia do 13 (Patau):
• 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
Trissomia 18 (Edwards):
 Ela foi descrita inicialmente pelo geneticista britânico John Hilton
Edwards (26/03/ 1928–11/10/2007);
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
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;
Tipos de Mutações estruturais:
1.
Deficiência ou Deleção;
2.
Inversão;
3.
Translocação ;
4.
Duplicação;
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
2. Inversão: Um pedaço de cromossomo se
quebra, sofre rotação de 180º e solda-se
novamente em posição invertida.
3. Translocação : transferência de segmentos
entre cromossomas não homólogos.
• Duplicação: repetição de um segmento de
cromossomas;
• modo geral é bem tolerado pois não há falta de
material genético;
Diagnóstico pré-natal
• 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;
• 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
• MACHADO, Márcio Fraiberg. Biologia 2.Sistema
Interativo de Ensino, Casa, 2008.
• AMABIS, José Mariano. Biologia / Gilberto Rodrigues
Martho. __ 2. ed. __ São Paulo: Moderna, 2004.
• http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/Ac
Nucleico10.php. Acesso em 13 jun 2012.