03/04/2017 Prof. Leonardo F. Stahnke CÉLULA 1 03/04/2017 Carioteca: Estrutura que separa o conteúdo citoplasmático do conteúdo nuclear. É composto por uma membrana lipoproteica dupla e porosa, que seleciona os íons e as moléculas que entram e saem do núcleo. Nucleoplasma: É o líquido que preenche o interior do núcleo. É composto basicamente por água, íons, aminoácidos, nucleotídeos, enzimas, RNA, entre outras substâncias. Nucléolo: É o responsável pela síntese de ribossomos, que posteriormente serão exportados para o citosol. É constituído por RNA ribossômico (RNAr) associado à proteínas. Cromatina: Sua principal função é conservar e transmitir as informações hereditárias codificadas no DNA. É constituída por um conjunto de longos filamentos de DNA associados a proteínas, dispostos de modo descondensado. Intervalo G1: Alta síntese proteica; Fase S: Ocorre a duplicação do DNA; Intervalo G2: Baixa síntese proteica (cromossomo constituído de duas cromátides-irmãs). INTERFASE 2 03/04/2017 GENOMA: Conjunto de moléculas de DNA de uma espécie (genes + segmentos sem informação genética codificada). GENE (ou GEN): É cada trecho de DNA que contém informações genéticas para transcrever RNA e, a partir deste, sintetizar uma proteína, por tradução. CROMOSSOMOS AUTOSSÔMICOS: Aqueles que contém genes que atuam sobre características gerais do corpo, independente do sexo do indivíduo. CROMOSSOMOS HETEROSSÔMICOS: Aqueles que contém genes que se manifestam no sexo masculino ou feminino. DIVISÃO 3 03/04/2017 CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS: São cromossomos herdados dos progenitores e que se pareiam, de modo a possuírem o mesmo tamanho, mesmo formato e os genes equivalentes localizados nas mesmas posições relativas das cromátides. LOCUS GÊNICO (Loci): Posição em que o gene está situado no cromossomo. CÉLULAS SOMÁTICAS (DIPLOIDES) são aquelas que possuem dois cromossomos de cada tipo (2n), como as células que formam o corpo. CÉLULAS GERMINATIVAS (HAPLOIDES) são aquelas que possuem apenas um cromossomo de cada tipo (n), como os gametas (células reprodutivas), que reestabelece o número diploide na fecundação. 4 03/04/2017 Ramo da biologia que estuda a hereditariedade, embora o termo “genética” só começou a ser usado no Séc. XX. Antes mesmo disso, há cerca de 10 mil anos, o ser humano já selecionava plantas para o cultivo e animais para aumentar os rebanhos, escolhendo indivíduos com as características desejáveis. Na Grécia antiga, o filósofo Hipócrates (460-377 a.C.) propôs a Pangênese, que afirmava que cada órgão do corpo do pai produzia partículas que se reuniam no sêmen e eram transmitidas à descendência por reprodução. Ele propôs também que as características adquiridas ao longo da vida de uma pessoa modificavam tais partículas e podiam ser transmitidas aos seus descendentes. O filósofo grego Aristóteles (384-322 a.C.) não concordava com isso e acreditava que as bases da hereditariedade estavam contidas no esperma e no sangue menstrual em interação. No Séc. XVII surge a teoria do Pré-formismo, que acreditava que o novo indivíduo já estava pré-formado dentro de um dos pais e que só precisava se desenvolver. Na mesma época surgiu a teoria chamada de Epigênese, de acordo com a qual um novo indivíduo originava-se de matéria não diferenciada e seus órgãos e estruturas característicos se formavam ao longo do desenvolvimento. Na segunda metade do Século XIX, surge a Genética Mendeliana, a partir dos estudos do monge botânico Gregor Mendel. A Genética Atual já desenvolveu novas tecnologias (clonagem, transgênicos, aconselhamento genético, etc), essas supervisionadas por Conselhos de Bioética. GENÓTIPO: É o conjunto de genes de um indivíduo, ou seja, quais alelos estão presentes em seus cromossomos. Gene Dominante: É aquele que sempre se expressa independente da força gênica do seu alelo. Indivíduo Homozigoto: É todo indivíduo que apresenta alelos iguais (puro). Gene Recessivo: É aquele que só se expressa na ausência do gene dominante. Indivíduo Heterozigoto: É todo indivíduo que apresenta alelos diferentes (híbrido). FENÓTIPO: É a aparência que o indivíduo apresenta (características observáveis), ou seja, a manifestação do seu genótipo. O fenótipo está sujeito à ação do meio ambiente, por isso costumamos dizer... Fenótipo = Genótipo + Influência Ambiental ALELOS: São as versões de um gene que atua sobre a mesma característica, mas de formas diferentes. Ex: Há um gene que atua sobre a textura do cabelo, sendo esse representado por dois alelos (“L” para cabelo enrolado e “l” para cabelo liso). 5 03/04/2017 Queixo com covinha X sem covinha Destro X Canhoto Grupo Sanguíneo ABO Grupo Sanguíneo Rh- Olhos escuros X claros Daltonismo Miopia Hemofilia 6 03/04/2017 Cruzamentos entre linhagens puras (aquelas que quando cruzadas entre si, ao longo das gerações , produzem sempre plantas com a mesma variação para uma característica). Através do Quadro de Punnet, Mendel propôs que cada característica era condicionada por dois fatores, um recebido do pai e um da mãe. Atualmente sabe-se que os fatores que Mendel se referia são os alelos de um mesmo gene. Mendel deduziu assim que o fator para a cor branca não desapareceu, apenas não se manifestava na presença do fator para a cor púrpura. Desse modo, Mendel determina os conceitos “Dominante” (letra maiúscula) e “Recessivo” (letra minúscula). GENÓTIPO 1:2:1 FENÓTIPO 3:1 7 03/04/2017 LEI DA SEGREGAÇÃO DOS FATORES (Monohibridismo): Cada característica hereditária é determinada por dois fatores (alelos), um herdado do pai e outro herdado da mãe. Na formação dos gametas, esses fatores se separam e, na fecundação, unem-se de forma aleatória. Mendel chegou a essa conclusão observando que quando cruzava duas linhagens puras de ervilhas, chamadas de parentais (P), a geração seguinte (F1) exibia apenas a característica de um dos parentais, essa característica foi chamada de dominante, e a que não se expressou, de recessiva. Quando ele promovia a autofecundação em F1 a geração resultante (F2) era composta de indivíduos com características dominantes e recessivas, na proporção de 3:1. Cada espermatogônia forma quatro espermatozoides durante a gametogênese. 8 03/04/2017 Cada ovogônia forma um óvulo durante a gametogênese. Durante a ovulação o ovário produz e libera um ovócito II que só se tornará óvulo na tuba uterina, após a fecundação. 9 03/04/2017 Herança Dominante: Quando um alelo alterado (mutante) apresenta um padrão de herança dominante em relação à versão normal do gene (basta um alelo para que a característica se manifeste). Ex: Covinha no queixo. Herança Recessiva: Quando um alelo alterado (mutante) se comporta como recessivo em relação ao outro (são necessários dois alelos para que a característica se manifeste). Ex: Albinismo. Dominância Completa: Quando os indivíduos heterozigóticos apresentam o mesmo fenótipo que um dos homozigóticos. Ex: Flor vermelha ou branca de pais com flor vermelha e branca. Dominância Incompleta: Quando os indivíduos heterozigóticos apresentam fenótipo intermediário entre os dos homozigóticos. No cruzamento entre dois heterozigotos, há produção de fenótipos homozigotos (dominante), heterozigoto intermediário e homozigoto recessivo, na proporção 1:2:1, respectivamente. Ex: Flor rosa de pais com flor vermelha e branca. Codominância: Quando os indivíduos heterozigóticos apresentam ambos os fenótipos dos homozigóticos. No cruzamento entre dois heterozigotos, a geração seguinte terá a proporção fenotípica 1:2:1 (homozigoto dominante, heterozigoto, homozigoto recessivo). Ex: Flor pintada de pais com flor vermelha e branca. A proporção fenotípica é a mesma entre Dominância Incompleta e Codominância. Para diferenciar as proporções, basta examinar o fenótipo do heterozigoto. 10 03/04/2017 É o modo pelo qual os geneticistas investigam os padrões de herança e da distribuição de características em uma família. Uma vantagem das genealogias é o cálculo da probabilidade de nascimento de filhos com determinada característica. EXERCÍCIO: Qual a probabilidade de um novo filho da 2ª geração ter o lóbulo de orelha solto? Construir um Heredograma de sua família, a partir da observação de pelo menos uma característica genética facilmente observável. A genealogia deve partir de seus avós até vocês e cada membro da família deve ser identificado com números e letras (Geração/Filho). O trabalho deverá ser entregue em folhas A3, sem pauta (manualmente ou digitado). Esforce-se em preencher os nomes completos de seus familiares. Se conseguir fotos, melhor. Faça uma legenda para as características observadas (Ex: olhos azuis, verdes, castanhos). Insira, à lápis, o genótipo para as características observadas. Lembre-se de que você deverá utilizar os símbolos aprendidos em aula: Irmão mais velho na esquerda 11 03/04/2017 LEI DA SEGREGAÇÃO INDEPENDENTE (Dihibridismo): Os fatores (alelos) para duas ou mais características segregaram-se e se distribuem de forma independente nos gametas, onde se combinam ao acaso. Mendel chegou a essa conclusão observando o cruzamento entre linhagens puras para duas características e observando que em F1 os descendentes exibiam o fenótipo dominante para as duas características. Ao promover a autofecundação de F1, os descendentes (F2), exibiam quatro fenótipos distintos, na proporção 9:3:3:1. DIAGONAL DUPLO HOMOZIGOTO DIAGONAL DUPLO HETEROZIGOTO 12 03/04/2017 Alelos Letais: Ocorre quando um gene afeta a sobrevivência de seus portadores, causando a morte prematura. Quando basta a ocorrência de um alelo (heterozigose) para causar a morte, fala-se em alelos letais dominantes. Já quando são necessários dois alelos (homozigose), fala-se em alelos letais recessivos. O cruzamento de indivíduos heterozigotos para um alelo letal recessivo resulta na proporção fenotípica de 2:1, já que o homozigoto para esse alelo não sobrevive. Acondroplasia – Dd (tipo de nanismo) Alelos Múltiplos ou Polialelia: As características são determinadas pela INTERAÇÃO CONJUNTA entre dois ou mais genes. A análise das proporções fenotípicas da descendência de um cruzamento pode nos dar a informação sobre o número de genes envolvidos no controle de determinada característica. Ex: No caso de dois genes, o cruzamento entre dois duploheterozigotos produz a proporção 9:3:3:1. EXERCÍCIO: Qual a prole esperada de um cruzamento entre um coelho de pelagem selvagem híbrido com chinchila com uma fêmea de pelagem himalaia híbrida? 13 03/04/2017 Alelos Múltiplos ou Polialelia: Ocorre quando três ou mais tipos de alelos diferentes CONDICIONAM um só caracter. As proporções fenotípicas dos cruzamentos dependem da relação de dominância entre os alelos. A herança dos tipos sanguíneos na espécie humana (Sistema ABO) é um exemplo de alelos múltiplos (IA, IB, i), e entre os alelos há diferentes tipos de dominância: entre IA e IB ocorre a codominância, e entre os alelos IA e IB e o alelo i ocorre a dominância completa. TRANSFUSÕES SANGUÍNEAS FENÓTIPO PODE RECEBER DE: AB A, B, AB, O A A, O B B, O O O AB: Receptor Universal O: Doador Universal Sempre procede-se com a hemácia do doador com o plasma do receptor. 14 03/04/2017 Sistema MN: Grupo M MM. Grupo N NN. Grupo MN MN. Fator Rh (Rhesus): Gene que determina o Fator Rh proteína RH) 15 03/04/2017 Genes complementares: São genes que complementam um ao outro, formando um novo padrão a cada combinação. Genes complementares: 16 03/04/2017 Epistasia: Quando os alelos de um gene impedem a expressão dos alelos de outro par de genes. O alelo que exerce a ação inibitória é chamado Epistático, e o que sofre a inibição é chamado Hipostático. A presença de um único alelo epistático é suficiente para causar a inibição do hipostático, ou seja, epistasia dominante. Por outro lado, se o alelo que determina a epistasia atua somente em dose dupla, trata-se de epistasia recessiva. Epistasia Dominante: Epistasia Recessiva: 17 03/04/2017 Pleiotropia: Quando um gene condiciona ou influência mais de uma característica no indivíduo. Ex: Síndrome de Marfan, Anemia Falciforme. Herança Poligênica ou Quantitativa: Quando o fenótipo dos seres vivos são resultantes do efeito cumulativo de vários genes e estes sofrem influência do ambiente. Ex: Duas pessoas com o mesmo genótipo para altura podem ter estaturas distintas devido à alimentação ou ao grau de exercícios físicos que praticam durante a fase de crescimento. 18 03/04/2017 Herança Autossômica: Quando as características são determinadas por genes presentes nos cromossomos autossômicos, não diferenciando-se entre os sexos. Mamíferos Plantas Insetos Abelhas Alguns Répteis (tartarugas) Aves Insetos Peixes Herança Sexual: Quando as características são condicionadas por genes que se localizam nos cromossomos sexuais. Nos mamíferos, machos são XY e fêmeas são XX, e a duplicidade dos alelos dos cromossomos X, que ocorre nas fêmeas, é compensada pela inativação de um desses cromossomos por condensação e formação da cromatina sexual. Herança ligada ao Sexo (X): O padrão ligado ao cromossomo sexual X caracteriza-se pelo fato de os filhos do sexo masculino herdarem genes do cromossomo X apenas de sua mãe, enquanto as filhas herdam metade desses genes da mãe e metade do pai. Este, transmite genes localizados em seu cromossomo X apenas às filhas. Assim, caso uma mulher seja portadora de uma característica e todos os seus filhos homens a manifestem, enquanto nenhuma das filhas a expressem, pode se tratar de uma herança recessiva ligada ao sexo. 19 03/04/2017 Herança ligada ao Sexo (X): A hemofilia é uma doença que provoca alterações na coagulação sanguínea, dificultando-a e provocando hemorragias frequentes. Herança ligada ao Sexo (X): Um cromossomo X da gata, determina o cromossomo amarelo e preto, e o outro cromossomo X, a cor branca. Como o macho só possui um cromossomo X, ele nunca terá três cores. 20 03/04/2017 Herança ligada ao Cromossomo Y (Holândrica): O Y apresenta menos de 100 genes; Apresenta um cromossomo chamado SRY, que dá origem aos testículos; Pode transmitir aos filhos a infertilidade e pelos na orelha (hipertricose auricular). Herança influenciada pelo Sexo: Na presença da testosterona, o alelo para calvície age como dominante. Concentrações baixas desse hormônio, o alelo age como recessivo. 21 03/04/2017 Herança mitocondrial: Nos eucariontes, além do DNA nuclear, há o DNA mitocondrial, responsável por algumas características. A herança da mitocôndria é exclusivamente materna; assim, no padrão de herança mitocondrial, apenas a mãe passa as características para seus filhos, independentemente do sexo. Durante a fecundação, o Núcleo é Biparental e o Citoplasma (onde ficam as mitocôndrias) é Materno. Alteram a quantidade de cromossomos Síndrome de Down: Três cromossomos autossomos na posição 21 (trissomia), mas cromossomos sexuais normais. Síndrome de Klinefelter: Número de cromossomos autossomos normais, mas três cromossomos sexuais (XXY) – sempre masculino. Síndrome de Turner: Número de cromossomos autossomos normais, mas um cromossomo sexual (X0) – sempre feminino. 22 03/04/2017 Alteram a estrutura e organização (forma) dos cromossomos. Câncer Hereditário: Passado de pais para filhos (mama, intestino, etc). Câncer Adquirido: Causado por hábitos de vida arriscados (cigarro, poluição, álcool, amianto, sol, HPV, celular, agrotóxicos, radiação ionizante, etc). Pesquisar conceitos, vantagens e desvantagens: Projeto Genoma Humano Clonagem Transgênicos 23