APOSTILA GENÉTICA BÁSICA - IFSP SÃO ROQUE

CAPÍTULO 1 – GENÉTICA

Ramo da biologia que se dedica ao estudo da hereditariedade, ou seja, da transmissão de “características” de pais para filhos através das gerações.

Atualmente a genética tem sido subdividida em três setores: a) b)

c)

Genética molecular=relaciona-se com a natureza química do próprio gene: como a informação genética é codificada, replicada e expressa. Como podemos observar, o foco dessa área é o gene, sua estrutura, organização e função.

Genética clássica (ou de transmissão)= discute os princípios básicos da hereditariedade e explica como as características são transmitidas de uma geração para a seguinte. Neste caso o enfoque é dado ao organismo, como ele herda sua constituição genética e como ele passa seus genes para seus descendentes.

Genética de populações= explora a composição genética não de um organismo, mas de uma população (conjunto de indivíduos que habitam uma mesma área ao mesmo tempo) e como essa composição se altera ao longo do tempo. Como essa discussão é o princípio básico da evolução, essa área é estudada frequentemente em tal contexto e disciplina.

Importante ressaltar que esses três setores se superpõem e que podem, além disso, serem subdivididos em estudos mais especializados – genética cromossômica, bioquímica quantitativa, dentre outras.

CONCEITOS BÁSICOS 1) DNA OU ADN (ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO)

Molécula localizada principalmente no interior do núcleo, responsável pelas seguintes funções: • • •

Armazenar e transmitir as características hereditárias; Comandar as atividades celulares; Produzir RNA, que irão participar, direta ou indiretamente, da síntese protéica.

2) CROMOSSOMO =o DNA em eucariontes se encontra dividido em estruturas filamentosas denominadas cromossomos, onde encontramos os genes.

3) CROMATINA= conjunto de cromossomos presente no núcleo de uma célula. Apresenta-se como um emaranhado de filamentos.

Cada cromossomo consiste em uma única e enorme molécula de DNA linear associada a proteínas que compactam e dobram o DNA. O complexo de DNA e proteínas é denominado cromatina.

4) GENE = Seqüência de nucleotídeos de DNA que é transcrita em RNAm para comandar a síntese de uma proteína – ou de parte dela. Essa proteína, por sua vez, determinará uma característica ao indivíduo.

Importante ressaltar que alguns genes não tem como produto final de sua atividade uma polipeptídeo/proteína: alguns contribuem para a célula com um RNA especial, como o transportador, ribossômico ou mesmo de interferência.

Sndo assim, nem todo gene OBS: algumas exceções à regra: genes que sintetizam o RNA transportador e genes que formam o RNAribossômico – um dos componentes do ribosssomo.

EXEMPLO HIPOTÉTICO DE UM GENE:

ATGGCGTTATGCAATCGATAGCTTAGGGCGA = Gene que irá determinar a produção de melanina = pigmento protéico que dá cor à pele.

Vale ressaltar que as proteínas de estrutura quaternária são formadas por mais de uma cadeia de aminoácidos. Neste caso, podemos ter dois ou mais genes atuando na formação dessa proteína. É o caso da hemoglobina, proteína formada por 4 cadeias polipeptídicas que, no indivíduo adulto, são duas cadeias alfa e duas cadeias beta. O gene que comanda a síntese das cadeias alfa fica localizado no cromossomo 16, enquanto que as cadeias beta são produzidas a partir da transcrição de um gene localizado no cromossomo 11.

QUEM SABE MATA A PAU!!!!

Geralmente, o DNA se apresenta dividido em pedaços, chamados CROMOSSOMOS. Em cada cromossomo podemos encontrar vários GENES. Cada gene comanda a fabricação de uma proteína – ou parte dela – que, por sua vez, determinará uma característica ao indivíduo.

O DNA humano é formado por 46 cromossomos, compostos por duas coleções muito parecidas: uma que veio do pai, outra da mãe – a única diferença entre essas coleções está no par de cromossomos sexuais no sexo masculino.

Idiograma de um homem

O fato de apresentarmos duas coleções de cromossomos nos permite perceber que temos, também, duas coleções de genes. Cada coleção completa de genes de uma espécie é denominada GENOMA. 5) GENOMA=conjunto de todos os genes de uma espécie Conclusão: como temos duas coleções praticamente “idênticas” de cromossomos, nossas células apresentarão dois exemplares de quase todos os tipos de cromossomos. Estes cromossomos “idênticos” terão o mesmo tamanho, o mesmo aspecto e possuirão genes que tratam das mesmas características.

Estes cromossomos “repetidos” são denominados “CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS”.

Curioso notar que mesmo os cromossomos X e Y apresentam uma região homóloga entre eles, o que será visto mais adiante.

6) GENES ALELOS = Genes que ocupam um mesmo lugar (= locus gênico) em cromossomos homólogos.

OBS: Estes genes alelos tratam do mesmo assunto,de uma mesma característica, mas isso não significa que irão “concordar” a respeito de tal característica. Ex: um alelo pode estar determinando a pigmentação da pele, enquanto que o outro alelo pode estar determinando a ausência desta pigmentação.

TIPOS DE ALELOS: • ALELO DOMINANTE = Representado por letra maiúscula, geralmente manifesta sua característica.

• ALELO RECESSIVO = Representado por letra minúscula, este gene fica “inibido”, “mascarado” na presença do gene dominante.

Cumpre dizer que, por convenção, a letra escolhida para representar o gene é a inicial da característica recessiva. Ex: pigmentação da pele. Como a característica recessiva é o albinismo, a letra utilizada para representar os alelos é a letra A. APROFUNDANDO UM POUCO MAIS...

Atualmente sabemos que o termo “inibido”, “mascarado” utilizado para a relação existente entre os genes dominante e recessivo não corresponde à realidade. Este gene consegue comandar a síntese de uma proteína, mesmo na presença do gene dominante na célula. Entretanto, essa proteína é alterada, de maneira que ela não desempenhará a função esperada na célula.

Seguindo essa linha de raciocínio, podemos deduzir que o indivíduo heterozigoto produzirá a metade da proteína determinada pelo alelo dominante quando comparado ao indivíduo homozigoto dominante, pois ele possui apenas um alelo dominante. Mas essa menor produção não interfere no metabolismo celular, pois as enzimas – principal tipo de proteína fabricada na célula, no que se refere a metabolismo – não são gastas durante a reação, de maneira que não necessitamos de uma grande quantidade delas.

Conclusão: o gene recessivo não é inibido pelo gene dominante, ele apenas não expressa a sua característica na presença do gene dominante/proteína correta.

7) GENÓTIPO = Par de genes alelos de uma célula que determinará uma característica ao indivíduo.

OBS: o termo genótipo também pode se referir à constituição gênica de um indivíduo como um todo.

8) FENÓTIPO = É a expressão, o resultado, a manifestação de um genótipo.

RELAÇÃO GENÓTIPO / FENÓTIPO: GENE A = Comanda a produção de melanina.

GENE a = Não comanda a produção de melanina.

GENÓTIPO aa (Homozigoto recessivo) AA (Homozigoto dominante) Aa (Heterozigoto ou híbrido)

FENÓTIPO Ausência de melanina (albinismo) Produção de melanina Produção de melanina

OBS: Geralmente...

FENÓTIPO = GENÓTIPO + AMBIENTE Um exemplo interessante do meio modificando o fenótipo é o dos coelhos himalaios. Eles apresentam a extremidade do corpo – focinho, patas orelhas e cauda – com a pelagem preta, enquanto o resto do corpo possui pelagem branca.

O motivo para essa diferença é que o gene responsável pela produção do pigmento fica inativo em temperaturas mais altas, de maneira que ele só expressa nas extremidades do corpo – regiões mais frias. Um experimento simples pode ser realizado e confirmar essa relação meio/fenótipo: depila-se uma parte do dorso do coelho e coloca-se uma bolsa de gelo sobre essa área. Assim, poderemos perceber que a nova pelagem que se desenvolve na região é preta.

QUEM SABE MATA A PAU!!!!

Existem casos em que, devido a fatores externos, uma determinada característica aparece no indivíduo sem que ele possua o gene para isso. Damos o nome a isso de FENOCÓPIA. Exemplos: - Criança de genótipo normal para a audição pode nascer surda, devido a rubéola; - Indivíduo com genótipo normal para o metabolismo de açucares pode desenvolver diabetes após um acidente onde ele perca parte do pâncreas; - Lábio leporino é genético, mas uma criança pode desenvolver essa característica caso a mãe use talidomida durante a gravidez, fazendo surgir uma fenocópia do lábio leporino genético.

APROFUNDANDO UM POUCO MAIS ...

Variação na expressão dos genes: A) Norma da reação= conjunto de fenótipos possíveis determinado por um mesmo genótipo, a partir de diferentes condições ambientais.

Exemplo: feijão-carioca. Este feijão é sempre homozigótico para o alelo L, o que determina um aspecto variegado, com listras, um aspecto heterogêneo quanto a pigmentação. Já o alelo l, quando em homozigose, determina um aspecto homogêneo, uma semente totalmente pigmentada – conhecido como feijão-mulatinho.

Quando observamos um pacote de feijão-carioca, ou seja, de sementes LL, podemos perceber que, em média, 5% das sementes são do tipo feijão-mulatinho – um exemplo clássico de norma da reação B) Penetrância gênica= nem todos os indivíduos com determinado genótipo manifestam o fenótipo esperado. À porcentagem de indivíduos que expressam o fenótipo esperado é denominada penetrância.

O caso do feijão-carioca citado acima pode, também, servir de exemplo para a exemplificação de penetrância. No caso citado, a penetrância do gene L é de 95%.

C) Expressividade gênica variável= é a capacidade, a intensidade com que um genótipo manifesta seu fenótipo.

Exemplo: polidactilia, anomalia onde o indivíduo apresenta dedos supra-numerários. A quantidade de dedos extras e os respectivos tamanhos variam, de maneira que nos mostra uma expressividade variada deste gene. Cumpre dizer que o gene em questão é um gene dominante, como veremos adiante.

QUEM SABE MATA A PAU!!!!

Diferenciando características hereditárias, genéticas e congênitas Características genéticas são aquelas determinadas por genes. Mas nem toda característica genética é hereditária: para isso ela tem que ser passível de transmissão para os descendentes.

Ex: sardas são características genéticas e hereditárias. Já a maioria dos casos de câncer, apesar de genético, não são hereditários, uma vez que estão relacionados a mutações em células somáticas e por isso não são passíveis de transmissão para os descendentes.

Características congênitas, por sua vez, são aquelas que se manifestam logo após o nascimento, independentemente de ser genética ou não. Ex: talidomida (congênita, mas não genética) e Ectrodactilia – deformidade em que há ausência de um ou mais dedos centrais das mãos ou dos pés. Consequentemente, as mãos ou os pés assumem uma aparência característica como se fossem presas de lagosta. Pode haver haver sindactilia dos dedos – congênita e genética.

LEIS DE MENDEL QUEM FOI MENDEL?

Johann Gregor Mendel (22/6/1822–6/1/1884) Gregor Johann Mendel nasceu em Heizendorf, que na época pertencia à Áustria, mas hoje pertence à república tcheca, no dia 20 de Julho de 1822. Foi monge agostiniano, botânico e meteorologista.

Filho de camponeses, logo se interessou a estudar as plantas. Sendo um brilhante estudante a sua família encorajou-o a seguir estudos superiores, e mais tarde aos 21 anos a entrar num mosteiro da Ordem de Santo Agostinho em 1843, pois não tinham dinheiro para suportar o custo dos estudos. Cumpre dizer que foi nesse período que Mendel trocou o seu nome de batismo – Johann – por Gregor. Depois de ordenar-se em 1847, Mendel se dedicou a estudar física e ciências naturais na Universidade de Viena.

No período de 1843 a 1854 tornou-se professor de ciências naturais na Escola Superior de Brno, dedicando-se ao estudo do cruzamento de muitas espécies de plantas: feijões, chicória, bocas-de-dragão, plantas frutíferas, abelhas, camundongos e principalmente ervilhas cultivadas na horta do mosteiro onde vivia analisando os resultados matematicamente, durante cerca de sete anos. Em 1856, Mendel iniciou as suas experiências sobre hibridação de ervilhas-de-cheiro, em que prosseguiu durante dez anos. Elas lhe permitiram estabelecer as leis que regem a hereditariedade.

Mendel publicou o resultado de suas pesquisas nos trabalhos Experiências sobre híbridos das plantas, de 1865, e Alguns híbridos do Hieracium obtidos por fecundação artificial, de 1869. Esses trabalhos foram apresentados à Sociedade de Ciências Naturais de Brno, mas não receberam nenhuma atenção. Essa indiferença pode ser justificada, em parte, para o fato de que o mundo científico estava fervilhando com a teoria da seleção natural, proposta por Charles Darwin e Alfred Wallace em 1858, e em parte para o fato de que as idéias de Mendel podem ter soado pouco biológicas para a época. Seus trabalhos ficaram esquecidos até em 1900, quando 3 trabalhos independentes chegaram a resultados muito parecidos com os seus: o botânico Tschermak (austríaco) corroborou os trabalhos de Mendel ao estudar híbridos de cereais; Hugo De Vries (holandês) ao propor uma teoria sobre o crescimento e a evolução das plantas e Carl Correns (alemão), que descobriu os genes alelos tendo como ponto de partida as idéias de Mendel.

Desencantado e atarefado com questões administrativas do convento, onde se tornou reitor, abandonou suas pesquisas em 1868.

Morreu no dia 6 de Janeiro de 1884, em Brno, cidade que, assim como Heizendorf, na época pertencia à Áustria, mas hoje pertence à república tcheca, de uma doença renal crônica.

EXPERIMENTO DE MENDEL Mendel deve grande parte do sucesso de seu trabalho ao tipo de material biológico escolhido – ervilha (Pisum sativum). Podemos enumerar várias vantagens em se utilizar a ervilha como material biológico: → A ocorrência natural de autofecundação nessa espécie; → Facilidade de cultivo; → Gerações curtas, o que permite a análise de várias gerações em um tempo relativamente pequeno; → Muitos descendentes por geração, permitindo a análise estatística; → Existência de características bem definidas, sem formas intermediárias.

CARACTERÍTICA Textura da semente

VARIEDADES Lisa ou rugosa

Cor do albúmen da semente

Amarela ou verde

Forma da vagem

Lisa (inflada) ou comprimida (enrugada)

Cor da vagem

Verde ou amarela

Posição das flores e das vagens nos ramos

Axilar ou terminal

Altura das plantas

Alta e baixa

Cor da flor

Púrpura ou branca

Mendel cruzou duas linhagens puras para uma mesma característica. Para evitar a autofecundação – que seria o processo normal de reprodução das ervilhas – ele retirava os estames (componentes do aparelho reprodutor masculino dos vegetais superiores) antes que estes amadurecessem.

Quando a parte feminina ficava madura, Mendel as polinizava com o pólen da outra flor, promovendo a fecundação cruzada.

Os descendentes surgidos do cruzamento destes indivíduos – denominados como geração parental – foram denominados F1. E esses indivíduos, após a autofecundação, produziam a geração F2.

Um dos experimentos de Mendel baseava-se na característica textura das sementes. Mendel selecionou plantas puras para sementes lisas – em outras palavras, plantas que se realizassem autofecundação originariam apenas sementes lisas. Depois fez o mesmo com as plantas com sementes rugosas.

Ao cruzar essas plantas, percebeu que todas as sementes de F1 eram do tipo lisa. Em seguida, plantou essas sementes e deixou que, ao crescerem, fizessem a autofecundação e dessem origem a geração F2.

Mendel constatou que em F2 75% das sementes eram do tipo lisa e 25% rugosas, dando uma proporção de 3 lisas:1 rugosa – proporção também obtida com as outras seis características estudadas, citadas na tabela acima.

Com isso Mendel percebeu que a variedade que não aparecia em F1 voltava a aparecer em F2, porém em menor proporção. Ele denominou essa característica como recessiva, uma vez que a mesma ficava escondida em F1 e variedade dominante aquela que aparecia em F1.

Para explicar tudo isso, Mendel propôs que cada característica é determinada por um par de fatores e que nas variedades puras esses fatores eram iguais. Ele passou a utilizar letras para representar estes fatores e sugeriu RR para as lisas e rr para as rugosas. Durante a gametogênese (formação de gametas) esses fatores separam-se, de maneira que cada gameta produzido apresentará apenas um fator de cada característica.

Resultados de Mendel em seus estudos com ervilhas:

1ª LEI DE MENDEL ENUNCIADO: Toda característica de um indivíduo é determinada por um par de fatores (genes alelos/cromossomos homólogos), que se separam durante a produção de gametas, indo um para cada gameta.

CONCLUSÃO: GENÓTIPO AA

TIPOS DE GAMETAS PRODUZIDOS a

AA Aa

A Aea

QUESTÃO RESOLVIDA: quais as proporções genotípica e fenotípica espera-se encontrar de um cruzamento entre dois indivíduos heterozigotos?

OBS: - Proporção genotípica (PG)= número de vezes que cada genótipo apareceu no resultado do cruzamento; - Proporção fenotípica (PF)= número de vezes que cada fenótipo apareceu no resultado do cruzamento; Aa X Aa

A a AA PG:

1 Homozigoto dominante

A

a

AA Aa

Aa aa

Aa, Aa 2 Heterozigotos

aa

1 Homozigoto recessivo

PF: 3 indivíduos de característica dominante e 1 indivíduo de característica recessiva MATEMÁTICAMENTE FALANDO...

PROPORÇÃO GENOTÍPICA = 1 : 2 : 1 PROPORÇÃO FENOTÍPICA = 3 : 1

QUEM SABE MATA A PAU!!!!  CRUZAMENTO-TESTE = Estratégia que permite determinar o genótipo de indivíduos dominantes A_. Consiste no cruzamento destes indivíduos com indivíduos de característica recessiva. A partir da descendência poderemos chegar à conclusão de seu genótipo: se todos os descendentes deste cruzamento forem dominantes, a conclusão que se chega é que o indivíduo em questão é homozigoto dominante (AA). Entretanto, se a partir deste cruzamento surgirem descendentes recessivos, poderemos afirmar que o indivíduo analisado é Aa.  RETROCRUZAMENTO= Consiste no cruzamento de indivíduos da geração F1 com um de seus genitores, conclusão: retrocruzamento e cruzamento-teste podem ser sinônimos, desde que o cruzamento-teste seja feito entre progenitor aa e descendente A_.

HEREDOGRAMA Representação simbólica dos fenótipos de alguns indivíduos.

COMO RESOLVER UM HEREDOGRAMA DE HERANÇA AUTOSSÔMICA: 1) Procurar no heredograma a seguinte situação: PAIS DE FENÓTIPOS IGUAIS COM FILHO DE FENÓTIPO DIFERENTE. 2) Colocar Aa para os “pais iguais” e aa para o “filho diferente”.

3) Colocar aa para todos os indivíduos do heredograma que apresentarem o mesmo fenótipo que o “filho diferente” da situação 1.

4) Colocar A_ para todos os indivíduos restantes.

5) Tentar descobrir os genes que estão faltando.

MACETE: Toda vez que o indivíduo A_ tiver um pai ou um filho aa, certamente ele será Aa. Caso contrário não será possível afirmar nada sobre o gene que está faltando.

TIPOS DE HERANÇAS AUTOSSÔMICAS:

1) HERANÇA AUTOSSÔMICA RECESSIVA

Conclusão: este heredograma trata de uma herança autossômica recessiva, onde: - Herança = informaçoes genéticas recebidas dos pais.

- Autossômica = herança que se manifesta com a mesma freqüência em homens e mulheres.

- Recessiva = Os indivíduos afetados deste tipo de herança são sempre homozigotos recessivos.

Ex: aa.

Exemplos: Albinismo ou acromatose= corresponde à ausência total ou parcial de melanina. Geralmente está relacionada a um gene localizado no cromossomo 11, embora existam vários tipos de albinismo; Fenilcetonúria= graças a um gene localizado no cromossomo12, determina uma incapacidade de converter a fenilalanina em tirosina, o que permite o acúmulo de fenilalanina no organismo seguida da produção de compostos tóxicos, que promovem problemas neurológicos, dentre outros problemas. Fibrose cística= mutação em gene localizado no cromossomo 7, determina a ausência da bombas de cloreto,o que faz com que o indivíduo produza mucos mais espessos e secos – mucoviscidose - que tendem a se acumular nas vias aéreas e nos pulmões, favorecendo quadro de infecções e dificuldades respiratórias. Doença de Tay-Sachs= causada por gene localizado no cromossomo 13, onde o indivíduo é incapaz de metabolizar um tipo de lipídio. Como conseqüência, apresenta destruição da bainha de mielina e, consequentemente, do sistema nervoso, o que leva à morte ainda na infância.

2) HERANÇA AUTOSSÔMICA DOMINANTE

Conclusão: Trata-se de uma herança autossômica dominante, onde: - Herança = informaçoes genéticas recebidas dos pais.

- Autossômica = Manifesta-se com a mesma freqüência em homens e mulheres.

- Dominante = Os indivíduos afetados deste tipo de herança serão homozigotos dominantes ou heterozigotos, ou seja,são A -.

Exemplos:  Polidactilia= anomalia onde o indivíduo apresenta dedos supra-numerários. Cumpre dizer que existem vários tipos de polidactilia;

Foto que mostra dois tipos de heranças: polidactilia e sindactilia (dedos juntos). http://saude.psicologiananet.com.br/palavra-chave/polidactilia http://saude.psicologiananet.com.br/palavrachave/polidactilia consulta realizada no dia 23/01/2012.

Doença de Huntigton= Relacionada a um gene dominante localizado no cromossomo 4, é uma doença neuro-degenerativa,causadora de distúrbios da fala, de memória e da capacidade motora.

Outros características relacionadas à 1ª lei: - Sensibilidade gustativa para o PTC (feniltiocarbamida)= algumas pessoas sentem um gosto amargo dessa substância (fenótipo dominante) enquanto que para outras essa substância é insípida (fenótipo recessivo).

- Capacidade de dobrar a língua= algumas pessoas são capazes de enrolar a língua (fenótipo dominante), enquanto que outras não possuem essa capacidade (fenótipo recessivo).

- Posição do dedo polegar ao se entrecruzar os dedos= algumas pessoas, ao entrelaçarem os dedos, mantém o polegar esquerdo por cima do polegar direito (fenótipo dominante) enquanto que outros entrelaçam os dedos mantendo o polegar direito sobre o esquerdo (fenótipo recessivo).

- Disposição dos braços durante o cruzamento dos mesmos= algumas pessoas colocam o braço direito por cima do esquerdo (fenótipo dominante), enquanto outras põem o braço esquerdo sobre o direito (fenótipo recessivo).

- Sardas no rosto= alguns indivíduos possuem sardas (fenótipo dominante), outros não possuem (fenótipo recessivo).

QUEM SABE MATA A PAU!!!!

Casamentos consanguíneos aumentam às chances de um filho(a) nascer com uma doença genética Casamentos consaguíneos são aqueles que envolvem pessoas de parentesco próximo. Essas pessoas correm o risco bem maior de terem filhos com doenças recessivas do que os casais não aparentados. Vejamos porque isso ocorre.

Imagine que um gene recessivo, causador de algum distúrbio no organismo, seja raro em uma população. As chances deste gene aparecer em duas pessoas aparentadas é muito maior do que às chances de aparecerem em um casal não-aparentado. Não custa lembrar que heranças recessivas se manifestam em homozigose e que, para a criança ser homozigota recessiva, ambos os pais devem apresentar pelo menos uma cópia do gene recessivo e enviá-la ao filho.

A doença de Tay-Sachs é um bom exemplo deste caso: na maioria das populações, a freqüência da doença é de 1/400.000 nascimentos. Entretanto, em populações de judeus provenientes da Europa central e do leste, que viveram em comunidades relativamente isoladas por muito tempos e onde o casamento consangüíneo foi freqüente, a freqüência deste distúrbio orgânico é de 1/3.600 nascimentos, ou seja, 100 vezes maior do que na maioria das populações.

PROBABILIDADE Corresponde a chance de uma determinada situação acontecer.

P = NÚMERO DE EVENTOS DESEJADOS NÚMERO TOTAL DE EVENTOS POSSÍVEIS

Ex 1: Qual é a probabilidade de você lançar um dado e sair o número três?

P(3)= 1/6 → dado tem seis números Ex 2: Qual é a probabilidade de uma gestante dar a luz a uma menina?

P(menina)= 1/2 → a criança vai ser do sexo masculino ou feminino.

OBS: estes resultados são esperados, não quer dizer que irão ocorrer. Ex: eu posso ser pai de quatro crianças, todas do sexo masculino. Em todo caso, à medida em que se aumenta o número de eventos, o resultado obtido se aproxima do resultado esperado.

PROBABILIDADE COMPOSTA Tipo de probabilidade em que se leva em conta a chance de ocorrer duas ou mais situações.

TIPOS DE PROBABILIDADE COMPOSTA: Eventos mutuamente exclusivos = “1 coisa ou outra”= soma-se as probabilidades isoladas de cada evento.

Ex: Qual é a probabilidade de se tirar o número cinco ou seis ao se lançar um dado?

P(5) = 1/6 → P (6)= 1/6 → P(5 ou 6)= 1/6 + 1/6 = 1/3  Eventos independentes – “1 coisa e outra” – que podem ser IGUAIS ou DIFERENTES. Eventos independentes iguais Neste caso multiplica-se as probabilidades isoladas.

Ex: Qual é a probabilidade de sair o número 1 em dois dados lançados simultaneamente?

P(A E A) = P(A) x P(A) P(1) =1/6 → P(1e1) = 1/6 x 1/6 = 1/36 Eventos independentes e diferentes Pode ser do tipo onde a ordem dos eventos é importante ou onde a ordem não é importante.

Quando a ordem for importante, basta multiplicar as probabilidades isoladas, como se faz no caso de eventos independentes iguais.

(1o A E 2o B) →P (AeB) = P(A) x P(B) Ex: Qual a probabilidade de se conseguir o número 1 e o número 6 em dois lançamentos, independentemente da ordem?

P(1) =1/6 → P(6) =1/6

→ P(1e6) = 1/6 x 1/6 = 1/36

Quando a ordem não for importante, devemos levar em conta todas as possibilidades.

(1O A e 2OB OU 1O B e2O A) → [PA x PB] + [PB x PA] Ex: Qual a probabilidade de se conseguir o número 1 e o número 6 em dois lançamentos, independentemente da ordem?

P(1e6) = 1/36 → P(6e1)= 1/36 → P(1e6) OU P(6e1) = 1/36 + 1/36= 1/18 OUTROS CASOS DE PROBABILIDADE: → PROBABILIDADE CONDICIONAL = Probabilidade em que existe uma condição já definida.

Ex: Uma planta heterozigótica de ervilhas com vagens infladas produziu, por autofecundação,descendência constituída de dois tipos de indivíduos, com vagens infladas e com vagens achatadas.

Tomando ao acaso um descendente com vagens infladas, qual é a probabilidade de ele ser homozigótico?

Como já foi visto anteriormente, pais iguais – neste caso literalmente - dando origem a descendentes diferentes deles deixa subentendido que os pais são Aa e os descendentes são aa.

Conclusão: a característica vagem inflada é dominante e a característica vagem achatada é recessiva.

Aa x Aa → AA, Aa, Aa, aa → Como eu já sei que a vagem é inflada, eu posso descartar o genótipo aa, de maneira que a probabilidade fica 2/3. → Outro caso de probabilidade muito comum é aquele cujo um dos pais não pode ter o seu genótipo determinado com exatidão.

Ex: Em carneiros, lã preta é devida ao alelo recessivo p, e lã branca, ao alelo dominante P. Um carneiro branco é cruzado com uma ovelha branca, ambos portadores do alelo para a lã preta.

Desse cruzamento surgiu um carneirinho branco que, por sua vez, é retrocruzado com a ovelha genitora. a) Qual é a probabilidade de esse carneirinho ser heterozigótico? b) Qual a probabilidade de o descendente desse retrocruzamento ser preto? a) b)

Pp x Pp → PP, Pp, Pp, pp → 3 brancos (A-) e 1 preto (aa) → como já é sabido que o coelho é branco, devemos descartar o genótipo pp. Conclusão: a probabilidade. dele ser heterozigótico é de 2/3.

Só sabemos que essa ovelha é branca, portanto A- e que, a probabilidade dela ser homozigótica é de 1/3 e de ser heterozigótica 2/3. Para que ela possa ter descendentes pretos ela precisa ser heterozigótica. Neste caso...

Pp x Pp → PP, Pp, Pp, pp → 1/4 de chance do descendente ser preto 2/3 (probabilidade do pai ser heterozigoto) x 1/4 (probabilidade da cria ser preta) = 2/12 = 1/6 OUTROS CASOS DE MONOIBRIDISMO Até agora estudamos casos onde havia uma relação de dominância e recessividade entre os alelos.

Este tipo de relação- conhecida como herança de DOMINÂNCIA COMPLETA - apresenta as seguintes proporções fenotípica e genotípica quando ocorre o cruzamento entre dois indivíduos heterozigotos: Aa X Aa

A a

A

a

AA Aa

Aa aa

AA 1 Homozigoto dominante

Aa, AA 2 Heterozigotos

aa 1 Homozigoto recessivo

3 indivíduos de característica dominante (A_) e 1 indivíduo de característica recessiva (aa) MATEMÁTICAMENTE FALANDO...

PROPORÇÃO GENOTÍPICA = 1 : 2 : 1 PROPORÇÃO FENOTÍPICA = 3 : 1 Entretanto, existem características que são determinadas por alelos que não apresentam esse tipo de relação, de maneira que não apresentam as proporções fenotípicas esperadas, apesar das proporções genotípicas serem as mesmas.

OUTRAS INTERAÇÕES DE GENES ALELOS: 1) AUSÊNCIA INCOMPLETA) •

DE

DOMINÂNCIA

(HERANÇA

INTERMEDIÁRIA

OU

DOMINÂNCIA

Nesse caso não há relação de dominância e recessividade entre os alelos, de maneira que SURGE UMA NOVA CARACTERÍSTICA, INTERMEDIÁRIA nos indivíduos heterozigotos. Dessa maneira, a proporção fenotípica é igual a genotípica.

Estudo de caso 1: plantas maravilha (Mirabilis jalapa) Gene FV= Vermelho Gene FB=Branco GERAÇÃO P FVFV Vermelhas

X

F B FB Brancas FV

F FB B

FV

F F FV FB V

B

FV FB FV FB

F1

100% ROSAS (FVFB)

FVFB

X

F V FB

FV FB F2

FVFV, 1 VERMELHO,

FVFB, FVFB, 2 ROSAS,

FV

FB

FV FV FV FB

FV FB FB FB

F B FB 1 BRANCO

MATEMÁTICAMENTE FALANDO...

PROPORÇÃO GENOTÍPICA = 1 : 2 : 1 PROPORÇÃO FENOTÍPICA = 1 : 2 : 1 Estudo de caso 2: cor da plumagem das galinhas da raça andaluza.

GERAÇÃO P

P PP P Preta

X

PBPB Branca

PB PB

F1

PP

PP

PPPB PPPB

PPPB PPPB

100% cinza- azuladas (PPPB) PPPB

X

P PP B

PP P PB

F2

PPPP, 1 PRETA,

PB

P P PPPB

P

P

PPPB, PPPB, 2 CINZA-AZULADAS,

PPPB PBPB

P

PBPB 1 BRANCA

MATEMÁTICAMENTE FALANDO...

PROPORÇÃO GENOTÍPICA = 1 : 2 : 1 PROPORÇÃO FENOTÍPICA = 1 : 2 : 1 2) CODOMINÂNCIA Caso onde os indivíduos heterozigotos APRESENTAM OS DOIS FENÓTIPOS já existentes, SIMULTANEAMENTE. Estudo de caso 1: cor da pelagem no gado da raça Shorton.

Gene PV= Pelagem vermelha GERAÇÃO P

Gene P B=pelagem branca

PVPV x PBPB PV PVPB PVPB

P PB B

F1

PV PVPB PVPB

100% RUÃO (PVPB) PVPB

X

PVPB

PV P PB

F2

PB

P P PVPB

V

V

PVPV, 1 VERMELHO,

PVPB, PVPB, 2 RUÃO,

PVPB PBPB

V

PBPB 1 BRANCO

MATEMÁTICAMENTE FALANDO...

PROPORÇÃO GENOTÍPICA = 1 : 2 : 1 PROPORÇÃO FENOTÍPICA = 1 : 2 : 1 OBS: RUÃO= Pelagem branca alterna com a vermelha.

Outros exemplos de codominância podem ser identificados no sistema sanguíneo MN, com os indivíduos de sangue MN (ver em grupos sanguíneos).

3) ALELOS LETAIS Genes que, em homozigose, causam a morte dos indivíduos.

Estudo de caso 1: acondroplasia – tipo de nanismo onde a cabeça e o tronco apresentam tamanho normal, mas braços e pernas são muito curtos.

Aa X Aa

A a AA MORTE

Aa, Aa

A

a

AA Aa

Aa aa

aa

2 ACONDROPLÁSICOS

1 NORMAL

MATEMÁTICAMENTE FALANDO...

PROPORÇÃO GENOTÍPICA = 1 : 2 : 1 PROPORÇÃO FENOTÍPICA = 2:1 CONCLUSÃO: indivíduos AA apresentam deformidade dos ossos muito grande, morrendo antes de nascer.

Estudo de caso 2: cor da pelagem em camundongos. O alelo A Y, em heterozigose determina pelagem amarela, mas em homozigose (A YAY) causa a morte do camundongo – indivíduos A+A+ são aguti ou selvagens e apresentam cor acinzentada.

Outros exemplos de alelos letais: braquidactilia – também herança dominante, onde indivíduos apresentam dedos curtos e que, em caso de homozigose, morrem antes de nascer – e doença de Tay – Sachs, herança recessiva em que o indivíduo desenvolve paralisia, cegueira e morte até os dois anos de idade. Nesse caso, os indivíduos SS ou Ss são normais.

4) POLIALELIA (OU ALELOS MÚLTIPLOS) As heranças que discutimos até agora apresentavam apenas 2 tipos de alelos pra cada característica. Entretanto existem casos em que podemos perceber a existência de 3 ou mais tipos de alelos para um mesmo lócus. Pra este tipo de herança, damos o nome de polialelia ou de alelos múltiplos.

Um bom exemplo é a cor da pelagem dos coelhos. Para essa característica existem 4 alelos, que nos permitem ter 4 fenótipos.

ALELO

FENÓTIPO

C+

SELVAGEM OU AGUTI

C Ch c

CHINCHILA HIMALAIO ALBINO

ch

Estes alelos apresentam uma relação de dominância, que é a seguinte.

C+ > Cch > Ch> c Dessa forma, a relação entre os genótipos e os fenótipos é a seguinte: FENÓTIPOS SELVAGEM OU AGUTI CHINCHILA HIMALAIO ALBINO

GENÓTIPOS C+ C+, C+ Cch, C+ Ch, C+ c Cch Cch, Cch Ch, Cch c Ch Ch, Chc Cc

OBS: - o símbolo + é utilizado para fenótipo selvagem.

- Aguti ou selvagem apresentam cor acinzentada com aspecto salpicado; - Chinchila apresenta um tom mais claro de cinza prateado; - Himalaio apresenta pelos brancos pelo corpo, com a exceção do focinho, das orelhas, patas e cauda, que são pretos.

- Albino possui pelagem totalmente branca, e olhos vermelhos.

Outro caso de polialelia pode ser observado no sistema sanguíneo ABO (ver em grupos sanguíneos).

GRUPOS SANGUÍNEOS Sistema de classificação do sangue de um indivíduo baseado na presença ou não de uma determinada proteína. Essa proteína – também conhecida como aglutinógeno ou aglutinogênio (geno= que gera) – quando presente, encontra-se localizada no glicocálice das hemácias.

Existem aproximadamente 20 tipos de sistemas sanguíneos, mas vamos nos concentrar nos 3 principais: I - SISTEMA RH Tipo de sistema sanguíneo baseado em uma proteína denominada FATOR- Rh, que pode ser encontrada nas hemácias de alguns indivíduos.

FENÓTIPO Rh + Rh-

RECEBE SANGUE DE Rh + e RhRh-

DOA SANGUE PARA Rh + Rh + e Rh-

IMPORTANTE: as aglutininas para este sistema só são produzidas após contato do organismo com o antígeno que ele não possui.

FENÓTIPO

AGLUTINÓGENO (ANTÍGENO EM TRANSFUSÕES)

GENÓTIPO

AGLUTININA (ANTICORPOS)

Rh + (= indivíduo possui o fator RH)

FATOR-Rh (Proteína RhD)

D_ (DD ou Dd) ou R_(RR ou Rr)

__________

Rh(=indivíduo não possui o fator RH)

___________

dd ou RR

ANTI-Rh

DOENÇA HEMOLÍTICA DO RECÉM – NASCIDO (ERITROBLASTOSE FETAL) Trata-se de uma incompatibilidade materno-fetal, onde a mãe “estranha” o sangue do filho(a) por causa do fator RH e passa a fabricar anticorpos contra este fator.

SITUAÇÃO PROBLEMA:

Durante a gestação ocorrem pequenas hemorragias na placenta, mas geralmente incapaz de sensibilizar a mãe, ou seja, incapaz de fazê-la produzir anticorpos contra o fator-Rh. Porém, durante o trabalho de parto ocorrem hemorragias que tornam a mãe sensível ao Rh e capaz de fabricar anticorpos anti-rh.

A partir de agora, qualquer gestação que repetir a situação problema poderá apresentar um quadro de eritroblastose fetal, onde a criança desenvolverá anemia – devido à destruição das hemácias – e icterícia (pele e olhos amarelados, causada pelo excesso de bilirrubina no sangue).

OBS: • •

•

Se a mãe tiver recebido uma doação de sangue Rh+ antes da primeira gestação, o primeiro filho já poderá apresentar a DHRN. A prevenção à DHRN é feita a partir do uso de soro anti-rh na mãe nas primeiras 72 horas após o parto. O objetivo é destruir o sangue Rh antes que a mãe se torne sensível e capaz de fabricar o seu próprio anti-rh. Esta prática deve ser repetida em todos os partos subseqüentes, que gerarem crianças Rh positivo.

Quando uma criança nasce com a DHRN, o seu sangue deve ser trocado gradativamente por Rh- para eliminar os anticorpos anti-rh recebidos da mãe. Este processo é conhecido como transfusão substitutiva.

LEITURA COMPLEMENTAR: Rh nulo

O sistema sanguíneo Rh, não é composto por apenas uma proteína. Na verdade são 49 proteínas das quais se destaca a proteína RhD – também conhecida como fator - Rh. Quando dizemos que um indivíduo é Rh positivo estamos nos referindo ao fato deste indivíduo possuir a proteína RhD em suas hemácias, o que corresponde a 85% da população mundial. Por outro lado, indivíduos Rh negativo são indivíduos que não possuem o fator Rh, mas apresentam outras proteínas deste sistema sanguíneo.

Indivíduos Rh nulo são aqueles indivíduos que não apresentam nenhuma das 49 proteínas do sistema Rh, o que torna os seus glóbulos vermelhos mais frágeis e o indivíduo propenso a um quadro de anemia branda, porém crônica.

A síndrome do Rh nulo pode apresentar duas origens: a mais frequente é consequência de uma mutação em um gene que codifica uma proteína que interage com a proteína RhD. Assim, os antígenos não são expressos. Uma outra causa, com pouquíssimos casos – até 2006 eram apenas 4 casos registrados – ocorre por defeito no gene que sintetiza o fator-Rh. Cumpre dizer que um indivíduo Rh nulo só pode receber sangue de outro indivíduo Rh nulo.

Caso contrário, o indivíduo terá uma resposta imunológica muito parecida com a observada nos indivíduos Rh negativos.

Texto adaptado, baseado em duas fontes: Galileu Edição 187 - Fev/07 – seção sem dúvida Revista Pesquisa fapesp Edição Impressa 122 - Abril 2006

II - SISTEMA ABO

Caso típico de polialelia, onde podemos perceber 4 fenótipos, determinados por 3 tipos de alelos que aparecem aos pares nos seres humanos: I A, IB e i. A letra “i” utilizada vem de isoaglutinação, que no caso corresponde à aglutinação que ocorre no sangue de pessoa que recebeu sangue incompatível ao dela durante uma transfusão.

Neste caso, a relação de dominância entre os genes é: I A = IB > i

Vale ressaltar que a aglutinina anti-a e anti-b, já estão presentes nos indivíduos que não possuem o antígeno correspondente, independentemente de estímulo prévio. Acredita-se que estes anticorpos sejam fabricados em resposta a proteínas produzidas por microrganismos presentes em nosso trato digestório que nos invadem logo após o nascimento. e até mesmo por substâncias químicas provenientes do ambiente, que seria muito parecidas com os aglutinógenos do tipo-A e do tipo-B. QUEM SABE MATA A PAU!!!!

FALSO O – EFEITO BOMBAIM Também conhecido como efeito Bombaim, devido à grande incidência de falsos O em tal cidade.

Nessa situação, o indivíduo apresenta fenótipo O, mesmo apresentando genótipo referente a outro grupo sanguíneo.

Genótipo H_  Enzima H

Indivíduos com genótipo hh não sintetizam a enzima H, de maneira que todo o processo deixa de acontecer devido à ausência do antígeno H. Conclusão: indivíduos hh não produzem antígeno tipo-A e nem o antígeno tipo-B, mesmo que possuam os genes IA ou IB. O teste para identificar falsos O é realizado com o anticorpo anti-H, de maneira idêntica ao teste para identificação do tipo sanguíneo.

Cumpre dizer que o caso discutido acima envolve um mecanismo que será estudado adiante, conhecido como interação gênica.

LEITURA COMPLEMENTAR: DOENÇA HEMOLÍTICA DO RECEM-NASCIDO DEVIDO AO SISTEMA ABO Atualmente é a doença hemolítica do recém-nascido que mais mata nos Estados Unidos, superando a incompatibilidade materno-fetal relacionada ao sistema Rh. Na DHRN do sistema ABO, o problema surge quando a mãe, de sangue O, está gestando crianças dos grupos A e B. É que os anticorpos anti-A e anti-B são do tipo imunoglobulina G (IgG) – justamente a única classe de anticorpos capaz de atravessar a placenta. Enquanto isso, as mães A ou B produzem anticorpos anti-A e anti-B do tipo IgM, que não atravessam a placenta.

Cumpre dizer que a maioria dos recém-nascidos ABO-incompatíveis tem anticorpos anti-A e anti-B nas suas hemácias, porém apenas um pequeno número apresenta doença hemolítica por ABO significativa.

Texto adaptado do “manual de neonatologia. I. Cloherty, John P.; II.Eichenwald, Erica.C.; III. Stark, Ann R. 5ª edição, editora gauanabara Koogan.2004”.

III-SISTEMA SANGUÍNEO MN Baseado em dois genes codominantes: LM e LN. OBS: a letra a também pode ser utilizada para estes genes, de maneira que seriam representados por AM e AN GENÓTIPO FENÓTIPO AMAM ou MM M ANAN ou NN N AMAN ou MN MN OBS: as aglutininas para este sistema só são produzidas após estímulo, ao contrário do sistema ABO. Ainda assim, ele não é relevante em casos de transfusão, pois nossa sensibilidade a esse antígeno é muito baixa e raramente há reação imunológica.

DETERMINAÇÃO DO SEXO Existem 2 mecanismos em animais: aquele que envolve cromossomos sexuais – sistemas XY, X0 e ZW – e o que não envolve cromossomos sexuais, havendo influência de outros fatores, como a temperatura.

SISTEMAS BASEADOS EM CROMOSSOMOS SEXUAIS: A) SISTEMA XY (LIGAEUS) Presente em seres humanos, maioria dos mamíferos e de insetos.

A espécie humana possui 46 cromossomos dos quais 44 são AUTOSSÔMICOS – idênticos em ambos os sexos – e 2 ALOSSÔMICOS ou SEXUAIS (XX nas mulheres e XY nos homens).

Conclusão: estes cariótipos humanos podem ser escritos de várias formas. Seguem duas dessas maneiras.

2A, XX ou 46, XX para Mulheres e 2A, XY ou 46, XY para homens, onde A= lote haplóide de cromossomos.

GENES LOCALIZADOS NOS CROMOSSOMOS SEXUAIS Cromossomos X e Y apresentam formas e tamanhos diferentes. Podemos perceber 2 regiões nesses cromossomos: *REGIÃO HOMÓLOGA= Apresenta genes idênticos (alelos) entre os dois cromossomos, de maneira que ocorre o emparelhamento dessas regiões durante a meiose para ocorrência do crossing-over (permutação). *REGIÃO NÃO-HOMÓLOGA= Não - apresenta genes idênticos (alelos) entre os dois cromossomos, de maneira que não ocorre o emparelhamento dessas regiões durante a meiose, inviabilizando a permutação, salvo raríssimos casos.

TIPOS DE HERANÇAS ALOSSÔMICAS 1) HERANÇA LIGADA AO SEXO (LIGADA AO X) Gene localizado na região não- homóloga do cromossomo X. Neste tipo de herança ocorrem diferentes freqüências, dependendo do sexo do indivíduo. Em heranças recessivas a freqüência é maior em homens do que mulheres. Já em casos de heranças dominantes, a freqüência será maior em mulheres do que em homens.

OBS: como o homem apresenta apenas um cromossomo X ele é chamado de HEMIZIGÓTICO. Já as mulheres apresentam dois cromossomos X, de maneira que podem ser HOMOZIGÓTICAS ou HOMOZIGOTAS ou HETEROZIGÓTICAS (HETEROZIGOTAS).

EXEMPLOS DE HERANÇAS LIGADAS AO X: Heranças recessivas: DALTONISMO Indivíduo não consegue identificar certas cores. A visão normal de cores depende de três tipos de proteínas capazes de absorver luz. Esses pigmentos são codificados por genes nos cones da retina, sendo que cada pigmento é produzido por um tipo de cone.

Existem 3 tipos de cones baseado no tipo de pigmento que produz – azul, verde e vermelho.

Dificuldades com a cor azul se devem a um gene autossômico recessivo do cromossomo 7.

Outras dificuldades – as que iremos estudar – devem-se a alelos recessivos do cromossomo X. Curiosidade: homozigóticos recessivos para os 3 locos não conseguem perceber cores.

HEMOFILIA Caracterizada pela ausência de coagulação sanguínea. O tipo mais comum se refere a um gene recessivo do cromossomo X, o que impede a produção do FATOR VIII. DISTROFIA MUSCULAR PROGRESSIVA DO TIPO DUCHENNE Herança recessiva que leva a degeneração progressiva da musculatura esquelética, ocasionando à morte.

OBS: na infância a criança parece normal, mas à medida que se tornam adolescentes perdem a musculatura e não sobrevivem.

ADRENOLEUCODISTROFIA (ALD) Herança recessiva relacionada ao metabolismo de lipídios. Pode ser controlada através da alimentação.

SÍNDROME DA FEMINIZAÇÃO TESTICULAR Herança recessiva onde o indivíduo apresenta uma disfunção no receptor do hormônio masculino, de maneira que este hormônio não consegue determinar as características masculinas nestes indivíduos.

Conclusão: geneticamente estes indivíduos são masculinos – XY – mas fenotípicamente são mulheres: apresentam mamas desenvolvidas e vagina em fundo cego. Não possuem útero e nem ovários, mas possuem testículos – localizados nos grandes lábios ou no abdome.

OBS: tratamento hormonal não surte efeito nestes casos, pois devido à falta dos receptores, não há resposta ao tratamento.

Heranças dominantes: RAQUITISMO HIPOFOSFATÊMICO Distúrbio Caracterizado pela capacidade reduzida de reabsorção tubular renal do fosfato filtrado.

SÍNDROME DE RETT Distúrbio caracterizado por uma síndrome de retardamento mental acentuado.

2) HERANÇA RESTRITA AO SEXO (LIGADA AO Y) Gene localizado na região não-homóloga do cromossomo Y – GENES HOLÂNDRICOS – de maneira que só se manifesta em homens.

EX: gene SRY, que promove a diferenciação dos testículos no embrião de mamíferos.

3) HERANÇA PARCIALMENTE LIGADA AO SEXO Neste tipo de herança, o gene está na região homóloga de X e Y. Por isso, essa herança apresenta um comportamento similar ao da herança autossômica.

Ex: cegueira diurna ou mal de Oguchi – pupilas sempre abertas não permite o indivíduo enxergar em ambientes claros.

4) HERANÇA LIMITADA AO SEXO Gene que apesar de estar localizado em cromossomo autossômico – portanto é um gene que apresenta a mesma frequência em ambos os sexos – manifesta-se apenas em um deles.

Ex: Hipertricose auricular, cuja penetrância no sexo feminino é zero. Cumpre dizer que a expressão dessa herança depende da presença ou ausência de hormônios de um dos sexos.

Outro exemplo é o gene relacionado à produção de leite.

5) HERANÇA INFLUENCIADA PELO SEXO Gene se expressa de maneira diferente de acordo com o sexo do indivíduo. Ex: calvície na espécie humana.

GENÓTIPO cc CC Cc

FENÓTIPO MASCULINO Não-calvo Calvo Calvo

FENÓTIPO FEMININO Não-calva Calva Não-calva

No caso da calvície, o motivador pra este comportamento é a testosterona, que faz com que o gene da calvície se expresse melhor.

QUEM SABE MATA A PAU!!!!!!

OUTROS SISTEMAS DE DETERMINAÇÃO SEXUAL SISTEMA X0 ou PROTENOR Sistema baseado em apenas 1 cromossomo sexual: X. Neste caso os machos são 2A, X0 e, por isso, são ditos heterogaméticos (fabricam dois tipos de gametas – gametas X e gametas sem cromossomos sexuais).

Enquanto isso as fêmeas são 2A,XX e classificadas como homogaméticas, pois fabricam apenas um tipo de gameta: X. Ex: alguns insetos (percevejos, baratas e gafanhotos). Nestes casos, as fêmeas apresentarão, via de regra, um cromossomo a mais do que os machos. Ex: nos gafanhotos, os machos possuem 23 cromossomos e as fêmeas 24 cromossomos.

SISTEMA Z0 Sistema encontrado nas galinhas e em alguns répteis, também se baseia em apenas um cromossomo sexual – o Z. Entretanto, as fêmeas é que são heterogaméticas.

Fêmeas são 2A, Z0 e machos 2A, ZZ. Nestes casos, os machos terão um cromossomo a mais do que as fêmeas. Ex: galinhas, onde o galo tem 78 cromossomos e a galinha 77.

A) SISTEMA ZW ou ABRAXAS

Sistema com dois cromossomos sexuais: Z e W Fêmeas são 2A, ZW (heterogaméticas) e machos 2A,ZZ (homogaméticos).

Ex: borboletas, aves, alguns peixes e alguns anfíbios.

SISTEMAS QUE NÃO ENVOLVEM CROMOSSOMOS SEXUAIS A) SISTEMA HAPLÓIDE/DIPLÓIDE Típico de abelhas e formigas.

Em abelhas o macho é formado por partenogênese – óvulos não-fecundados – de maneira que ele é haplóide.

Já as fêmeas são diplóides e podem se desenvolver em rainhas férteis ou em operárias estéreis, dependendo da alimentação na fase larval. Cumpre dizer que a rainha e operária possuem 32 cromossomos e o zangão apresenta 16 cromossomos, sendo este último capaz de produzir gametas por mitose.

Curiosidade: os óvulos podem, nesse caso, se desenvolver em um novo indivíduo porque possuem apenas um gene csd (Complementary Sex Determiner ou determinante complementar do sexo). Se o indivíduo possuir apenas um tipo de alelo para este lócus – existem 19 alelos! - ele será macho; se tiver dois alelos para este lócus, desde que ele sejam diferentes, ele será fêmea.

Existem ainda casos muito raros onde um indivíduo pode ser diplóide e homozigoto para esse gene – lembre-se de que existem 19 alelos para esse lócus e que portanto ser homozigoto é muito difícil – e aí ele será um indivíduo diplóide macho.

B) TEMPERATURA Répteis – crocodilianos e a maioria dos quelônios – têm o sexo determinado pela temperatura média à qual os ovos são submetidos durante o desenvolvimento embrionário.

Ex: Em Jacarés, a temperatura baixa determina o desenvolvimento de fêmeas e a temperatura alta de machos; Em quelônios ocorre o inverso: a temperatura baixa dá origina machos e a temperatura alta, fêmeas.

OBS: a diferença de temperatura que determina o sexo é pequena, variando de 1 a 2 0C.

LEI DA SEGREGAÇÃO INDEPENDENTE DOS GENES (2ª LEI DE MENDEL)

 Estudo da transmissão de 2 ou mais características (diibridismo, triibridismo, polihibridismo...).

Mendel levantou uma hipótese para isso: os alelos para uma característica segregam-se de maneira independente dos outros pares, durante a gametogênese (produção de gametas).

Com isso, indivíduos heterozigotos para as características a e b formam 4 tipos de gametas na mesma proporção (25%).: AB, Ab, aB, ab.

Experimento de Mendel: Mendel deu sequência ao seu trabalho, analisando duas características de uma vez. Um dos experimentos envolvia as características textura das sementes e cor das sementes.

Neste caso Mendel novamente forçou o cruzamento entre plantas puras: uma que,ao realizar a auto-fecundação, sempre dava origem a sementes lisas e amarelas e outra que nas mesmas condições de auto-fecundação, davam sempre origem a sementes rugosas e verdes.

As sementes formadas em F1 eram todas lisas e amarelas. Em seguida, Mendel plantou as sementes que formavam F1 e deixou que elas realizassem a auto-fecundação. A geração formada por essas sementes foi denominada F2.

A análise dos resultados obtidos permitiu a Mendel concluir que a textura da semente independe de sua cor. Ele percebeu também que a proporção fenotípica encontra em F2 era sempre a mesma. Vejamos o porquê a partir do exemplo abaixo.

Ao cruzarmos dois indivíduos duplamente heterozigotos obteremos 16 combinações, como no exemplo abaixo: AaBb X AaBb Neste caso a proporção fenotípica será de 9:3:3:1

BB Bb Bb BB 9 A_B_ 3 A_bb 3aaB_ 1aabb

AA AABB AABb AABb AAbb

Aa AaBB AaBb AaBb Aabb

Aa AaBB AaBb AaBb Aabb

aa aaBB aaBb aaBb aabb

(com as duas características dominantes) (com a primeira característica dominante) (com a segunda característica dominante) (com as duas características recessivas)

IMPORTANTE: A SEGUNDA LEI DE MENDEL SÓ VALE PARA GENES LOCALIZADOS EM CROMOSSOMOS DIFERENTES. QUEM SABE MATA A PAU!!!

SEGREGAÇÃO DE 3 PARES DE ALELOS: Indivíduo híbrido (heterozigoto) para as 3 características formam 8 tipos de gametas: ABC, Abc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC, abc.

Neste caso, a proporção fenotípica esperada é 27:9:9:9:3:3:3:1

FÓRMULAS N 2n 4n 2n 3n

OCORRÊNCIAS Número de pares de genes envolvidos Número de tipos de gametas produzidos pelos componentes de F1 Número de combinações possíveis entre os gametas de F1 Número de fenótipos diferentes em F2 Número de genótipos diferentes em F2

Para se determinar o número de gametas diferentes produzidos por um indivíduo deve-se utilizar a fórmula 2n, onde n= número de pares de alelos heterozigotos.

INTERAÇÃO DE GENES NÃO-ALELOS:

Situação em que dois ou mais pares de genes não-alelos entre si atuam juntos, sobre uma mesma característica. Essas interações podem ser divididas em dois tipos básicos: epistática e não-epistática.

1) INTERAÇÃO GÊNICA EPISTÁTICA (epi= sobre; estático= parado, inibido) Tipo de interação onde um gene inibe a expressão de outro gene não-alelo. O gene que exerce a inibição é chamado de EPISTÁTICO e o gene que sofre a inibição é conhecido como HIPOSTÁTICO. A epistasia pode ser dominante – quando um único gene causa a inibição do hipostático – ou recessiva, quando o gene epistático age apenas em dose dupla.

TIPOS DE EPISTASIA 1.1)

EPISTASIA DOMINANTE

 Gene dominante inibe outro par de gene.

Ex: pelagem de cavalo.

Gene B= pelagem de cor preta Gene b= pelagem de cor marrom Gene W= Impede a pigmentação (pelagem de cor branca) Gene w= permite a pigmentação da pelagem WwBb

X

WwBb

PROPORÇÃO FENOTÍPICA 12 (BRANCOS) : 3 (PRETOS) : 1 (MARROM) 1.2)

EPISTASIA RECESSIVA

 Par de alelos recessivos inibe outro par de genes.

Ex:pelagem do cão labrador.

Gene Gene Gene Gene

M= pelagem de cor preta m= pelagem de cor marrom C= permite a pigmentação da pelagem c= Não permite a pigmentação da pelagem (animal fica com pelagem dourada)

CcMm

X

CcMm

PROPORÇÃO FENOTÍPICA 9 (pretos) : 3 (marrons) : 4 (dourados) 1.3)

EPISTASIA RECESSIVA DUPLICADA (GENES COMPLEMENTARES)

aa é epistático sobre B_ e bb é epistático sobre A_ Ex: surdez congênita DdEe

X

DdEe

PROPORÇÃO FENOTÍPICA 9 (normais) : 7 (surdos) 1.4)

EPISTASIA DOMINANTE DUPLICADA

Aa é epistático sobre o genótipo b e Bb é epistático sobre o genótipo a.

Ex: Forma da cápsula da semente da planta bolsa de pastor (Bursa pastoris) AaBb

X AaBb

PROPORÇÃO FENOTÍPICA 15 (triangulares) : 1 (ovóide)

A_ B_

9

aa bb

+ =

A_ bb

3

+

aa B_

3

=

15

triangulares

1 ovóide

2) INTERAÇÃO GÊNICA NÃO-EPISTÁTICA  Dois ou mais pares de genes não-alelos – localizados ou não em um mesmo par de cromossomos homólogos.

Ex: Pigmentação do olho em drosófilas parece envolver mais de 100 genes; Forma da crista das galinhas, que podem ser de 4 tipos:

ERVILHA= ROSA = SIMPLES= NOZ= EeRr

X

E_rr eeR_ eerr E_R_ EeRr

ER Er eR Er

ER

Er

eR

er

EERR EERr EeRR EeRr

EERr EErr EeRr Eerr

EeRR EeRr eeRR eeRr

EeRr Eerr eeRr eerr

PROPORÇÃO FENOTÍPICA: 9 E_R_ = crista do tipo NOZ 3 E_rr = crista do tipo ERVILHA 3 eeR_ = crista do tipo ROSA Conclusão: em casos de interação gênica não-epistática, a proporção fenotípica esperada em um cruzamento de dois indivíduos duplamente heterozigotos é encontrada por Mendel em seus experimentos, ou seja, 9:3:3:1.

3) PLEIOTROPIA  Situação em que um gene é responsável por duas ou mais características.

EX: O mesmo par de genes que determina o tamanho das asas em moscas da fruta determina o tamanho das patas; o gene que determina a cor da casca da semente em ervilhas é o mesmo que

condiciona a cor da flores; síndrome de Marfan – indivíduo desenvolve aracnodactilia (dedos anormalmente longos, finos e curvos), má formação óssea, nos olhos, no coração e nos pulmões.

QUEM SABE MATA A PAU!!!

A fenilcetonúria é um caso de pleiotropia. O indivíduo apresenta um genótipo recessivo que impede a ele de converter o aminoácido fenilalanina em tirosina – precursor de várias substâncias como melanina, tiroxina e adrenalina – o que traria problemas de albinismo, cretinismo, diminuição de adrenalina e, além disso, ocorre o acúmulo de substâncias tóxicas derivados da fenilalanina – causador de lesões no SNC e diminuição na produção de melanina e de serotonina.

Acúmulo de fenilalanina FENILCETONÚRIA.

=

aumento

de

ácido

fenilpirúvico

no

sangue

e

na

urina=

IMPORTANTE: repare que a pleiotropia envolve apenas um par de alelos, de maneira que ainda se trata de um mecanismo genético referente à primeira lei. Deixamos pra discuti-la agora por ser um mecanismo de comportamento antagônico ao da interação gênica.

4) HERANÇA QUANTITATIVA (POLIGÊNICA OU MULTIFATORIAL)  Tipo de herança onde as variedades fenotípicas se apresentam de forma contínua. Neste caso, podemos perceber um efeito cumulativo, onde os pares de genes não-alelos somam ou acumulam seus efeitos. Assim, surgem vários fenótipos gradualmente diferentes entre si.

Ex: cor de pele parece ser determinada por dois pares de alelos localizados em diferentes pares de cromossomos. Os genes são identificados pelas letras N e B. quanto maior o número de genes dominantes nestes dois pares, maior a produção de melanina. Assim temos: nnbb = Indivíduo branco Nnbb ou nnBb = Indivíduo mulato-claro NNbb, nnBB ou NnBb = Indivíduo mulato-médio NNBb ou NnBB = Indivíduo mulato-escuro NNBB = Indivíduo negro.

NnBb

NB Nb nB nb

X

NnBb

NB

Nb

nB

Nb

NNBB NNBb NnBB NnBb

NNBb NNbb NnBb Nnbb

NnBB NnBb nnBB nnBb

NnBb NnBb nnBb nnbb

Dessa forma é esperada a seguinte proporção fenotípica para o cruzamento entre indivíduos duplamente heterozigotos 1 (negro) : 4 (mulatos escuros) : 6 (mulato médio) : 4 (mulato claro) : 1 (branco)

OBS: genes desse tipo de herança são conhecidos como polígenes e podem ou não apresentar segregação independente. O alelo que exerce modificação no fenótipo é chamado de ALELO EFETIVO ou ADITIVO; o alelo que não exerce é conhecido como ALELO NÃO-EFETIVO. Para se saber o número de fenótipos de uma herança quantitativa basta usar a fórmula: Número de fenótipos = número de alelos + 1 APROFUNDANDO...

A COR DO OLHO HUMANO O primeiro modelo que tentava explicar a cor dos olhos na espécie humana foi proposto em 1907. Ele preconizava a existência de um único gene com dois alelos, um dominante – responsável pelas cores preta e castanha – e um recessivo, que determinaria a cor azul. Entretanto, esse modelo não conseguia explicar as diversas cores intermediárias para os olhos. Acreditava-se, então, que essa característica se tratava de uma herança dominância completa. Embora algumas provas ainda tratem dessa forma (AA,Aa para olhos castanhos e aa para olhos azuis) sabe-se atualmente que este é mais um caso de herança quantitativa A herança da cor da íris parece envolver 4 pares de alelos, que resultam em nove tonalidades:azul-claro, azul-médio, azul-escuro, cinza-verde, avelã, castanho-claro, castanhomédio e castanho escuro (ou preto).

Os diferentes tons são resultados da quantidade de melanina na camada mais externa da íris. Na cor azul não há melanina nessa camada e na cor castanho-escuro há muita melanina. Cumpre dizer na camada mais interna da íris há sempre muita melanina, determinada por outros pares de genes.

CURIOSIDADE: HETEROCROMIA DA ÍRIS Termo utilizado para designar a situação em que uma pessoa tem olhos de cores diferentes, por exemplo, um olho castanho e outro azul, ou regiões de cores diversas no mesmo olho.

Há várias causas para a heterocromia, mas em geral ela resulta de um desenvolvimento anormal dos melanócitos na camada anterior da íris, o que torna o olho claro.

Os melanócitos precisam de impulsos nervosos para sobreviver e se por alguma razão o estímulo nervoso do olho ou de uma região da íris for interrompido, a cor mudará. Há também genes de expressividade variável que podem ser ativados em apenas um olho, ou até mesmo em áreas restritas de uma íris, impedindo a síntese da melanina e tornando o olho, ou a área afetada, azul.

Texto extraído do livro biologia 3, Amabis e Martho QUEM SABE MATA A PAU!!!

LEI DE MORGAN – GENES LIGADOS Thomas Morgan foi um cientista que percebeu que os genes nem sempre se comportavam como previa a segunda lei de Mendel. A explicação que Morgan deu para isso é que estes genes estariam localizados em um mesmo cromossomo, ou seja, eles estariam “ligados” =LINKAGE. Conclusão de Morgan: “Genes situados em um mesmo cromossomo tendem a se manter unidos de uma geração para outra, separando-se apenas em caso de crossing-over (permutação)”.

Cumpre dizer que a freqüência ou taxa de permuta é diretamente proporcional à distância entre os dois pares de genes em questão, de maneira que...

“QUANTO MAIOR A DISTÂNCIA ENTRE OS DOIS GENES, MAIOR A TAXA DE PERMUTAÇÃO E MAIOR AS CHANCES DE SE SEPARAREM DURANTE A PRODUÇÃO DE GAMETAS.” Ficou convencionado que se entre dois genes existir uma taxa de permuta (recombinação) de 1%, a distância entre os genes será de uma unidade de recombinação (UR), unidade Morgan (UM) ou centimorgan (cM).

Acredita-se que 1cM corresponda a cerca de um milhão de pares de bases e que o genoma humano possua 3.300cM. INDIVÍDUO AaBb COM GENÓTIPO AB/ab

A tendência é que este indivíduo forme apenas dois tipos de gametas, na mesma proporção: 50% AB e 50% ab. Neste caso, podemos falar em ligação completa ou absoluta, pois os genes sempre passarão juntos para o mesmo gameta.

Entretanto, se ocorrer crossing-over entre os dois genes, o indivíduo passará a produzir 4 tipos de gametas: AB,Ab, aB, ab.

Os gametas formados com os cromossomos que não fizeram crossing-over – AB e ab – são chamados de gametas parentais e sempre aparecem em maior quantidade.

Já os gametas originados por cromossomos que realizaram crossing-over – Ab e aB – são denominados recombinantes e sempre estarão em menor quantidade.

Exemplo: suponha um indivíduo com genótipo AB/ab em que a taxa de permuta entre esses genes seja 20%. Ele formará gametas na seguinte proporção:  20% de gametas recombinantes: 10% Ab e 10% aB  80% de gametas parentais: 40% AB e 40% ab.

QUEM SABE MATA A PAU!!!

Existem dois tipos de heterozigotos com genes ligados: 1) HETEROZIGOTO CIS ou ACOPLAMENTO = Genes dominantes estão ligados em um cromossomo, enquanto que os genes recessivos estão ligados em outro – AB/ab.

2) HETEROZIGOTO TRANS ou REPULSÃO = Gene dominante de um par de alelo encontra-se ligado ao gene recessivo do outro par de alelo – Ab/aB.

IMPORTANTE: cis e trans são fenotipicamente iguais e formarão os mesmos tipos de gametas, porém em diferentes proporções.

SEGREGAÇÃO INDEPENDENTE

LIGAÇÃO COMPLETA (LINKAGE

LIGAÇÃO INCOMPLETA

(2 LEI DE MENDEL) 4 tipos de gametas na mesma proporção: 25% cada

SEM PERMUTA) 2 tipos de gametas na mesma proporção: 50% cada

(LINKAGE COM PERMUTA) 4 tipos de gametas em diferentes proporções (vai depender da distância entre genes ligados)

LEITURA COMPLEMENTAR: EPIGENÉTICA Em 1942, o geneticista, biólogo e filósofo Conrad Hal Waddington (1905-1975) falou a respeito, pela primeira vez, sobre epigenética. Ele a definiu como "o ramo da biologia que estuda as interações causais entre genes e seus produtos, que trazem o fenótipo a ser". Quando Waddington cunhou o termo paisagem epigenética (“epigenetic landscape”), a natureza física dos genes e seu papel na hereditariedade não era conhecido, ele usou-a como um modelo conceitual de como os genes podem interagir com o ambiente para produzir um fenótipo. Atualmente entendemos por epigenética uma forma de herança que se sobrepõe à herança genética clássica – prefixo epi, do grego por cima, apresenta uma forma de herança que se sobrepõe à herança genética com base no DNA. Em outras palavras, O termo epigenética refere-se a todas as mudanças reversíveis e herdáveis no genoma funcional que não alteram a seqüência de nucleotídeos do DNA. O estudo epigenético envolve as formas pelos quais os padrões de expressão são passados para os descendentes; como ocorre a mudança de expressão espaço temporal de genes durante a diferenciação de um tipo de célula e como fatores ambientais podem mudar a maneira como os genes são expressos. A pesquisa na área da epigenética alcança implicações na agricultura, na biologia e doenças humanas, incluindo o entendimento sobre células tronco, câncer e envelhecimento.

Existem três mecanismos principais de alterações epigenéticas: metilação do DNA, modificações de histonas e ação de RNAs não codificadores, sendo que os padrões de metilação de DNA são os mais estudados e melhor entendidos.

Metilação: A metilação do DNA está frequentemente relacionada ao silenciamento dos genes. Este processo envolve a inserção covalente de um grupamento metil (CH 3) no carbono 5 da base nitrogenada citosina. Geralmente a citosina que será metilada precede uma guanina – sequência essa conhecida como dinucleotídeo CpG – de uma região denominada ilhas CpG, associadas geralmente à região do promotor aos promotores gênicos. Cumpre dizer que essas ilhas possuem grande quantidade de citosinas e guaninas – acima de 50% dos nucleotídeos da região – e são frequentemente encontradas em genes de que apresentam um grande padrão de expressão. Elas recebem esse nome devido ao fato de serem protegidas da metilação, embora tenha tendência de sofrer este processo.

O processo de metilação é catalisado por uma família de enzimas denominadas DNA metiltransferase (DNMT). Já a desmetilação do gene – evento que parece ser essencial para a ativação dos genes específicos ou para apagar a marca epigenética durante o desenvolvimento ou em respostas a perturbações ambientais– é catalisada pelas enzimas desmetilases. As substâncias que doarão o grupo metil para a metilação do gene são obtidas na alimentação e na maioria das vezes é a metionina, embora muitas das vezes o doador é o folato, colina ou cianocobalamina.

A)

Modificação nas histonas: Enquanto que no DNA a única modificação possível seja a metilação, nas histonas temos 3 formas de modificação: metilação, fosforilação e acetilação. Conclusão: o epigenoma é dinâmico e varia de célula para célula, de um mesmo organismo.

Principais mecanismos de modificação das histonas:  Acetilação de Histonas : É a mais investigada das modificações de histonas, sendo um mecanismo de estímulo à transcrição. Várias acetiltransferases de histonas (HATs) foram descritas como catalizadores da adição de um grupo acetil (CH 3CO) aos resíduos lisina das cadeias laterais dos octâmeros de histonas. As HATs funcionam como coativadores da transcrição, sendo o seu efeito final a facilitação do acesso as regiões promotoras da transcrição. Desacetilação de Histonas : As desacetilases de histonas (HDACs) tem função oposta as HATs, removendo os grupos acetil e causando repressão da transcrição. Acredita-se que as HDACs são recrutadas como parte do complexo de repressão por metilação do DNA. B) Metilação de Histonas : É promovida por algumas metiltransferases que tem como alvo determinados resíduos de arginina e de lisina nas histonas, particularmente a histona 3. A metilação de arginina nas histonas é relacionada à ativação da transcrição; entretanto, a metilação de lisina é relacionada à repressão da transcrição. O padrão de metilação das histonas influencia a metilação do DNA, contribuindo para uma menor ou maior compactação da cromatina, respectivamente.

C) Ação de RNAs não codificadores Atuam no silencimento pós-transcricional de genes através do mecanismo de RNA de interferência onde ocorre o bloqueio da tradução ou degradação do RNAm alvo. Além, da ação bloqueadora da transcrição, os siRNA podem ser associados à metilação de seqüências de DNA. Conclusão: Todos estes mecanismos epigenéticos parecem estar interligados com a organização estrutural da cromatina tornando-a mais acessível ou não aos fatores de transcrição. A conformação da cromatina relaciona-se com a metilação, ou seja, regiões altamente metiladas estão associadas à heterocromatização e, consequentemente, à inativação.

As mudanças epigenéticas são fortemente influenciadas pelo ambiente. Qualquer alteração ambiental,ataque de patógenos, tipo de alimentação pode acarretar em mudanças epigenéticas. O estresse ambiental, incluindo a hibridação e a poliploidização, são determinantes na ocorrência de

variações epigenéticas. Sendo assim, a epigenética está intimamente relacionada com o aumento de variabilidade fenotípica dos indivíduos resultando em relevante importância para a evolução também.

Organismos interagem entre si e com seu ambiente abiótico, e através dessas interações adquirem informação epigenética, algumas das quais são herdadas. Ao contrário da variação genética, as mudanças epigenéticas, que geram fenótipos novos e herdáveis, podem representar alterações genômicas reversíveis que permitem colonizar ambientes variáveis e novas paisagens durante um processo evolutivo a longo prazo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

[1] PIERCE, B. A. Genética: um enfoque conceitual. Rio de Janeiro: Editora Guanbara Koogan, 2004. 758 p.

[2] GRIFFITHS, A.J.F., GELBART, W.M., MILLER, J.H. &LEWONTIN, R.C. Genética Moderna. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan, 2001. 589p.

[3] ADKISON, L.R. &BROWN, M.D. Genética. São Paulo: Elsevier Editora Ltda, 2008. 281p.

[4] SADAVA, D.Vida: A ciência da Biologia. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. V 1.