Pangênese
➢ Teoria aceita até o século XIX, inclusive por Lamarck e Darwin.
➢ Dizia que a “substância seminal” provinha de todas as partes do corpo e é conduzida pelos humores aós órgãos genitais.
➢ Segundo esta teoria, todas as partes do organismo produziam partículas denominadas "gêmulas" que eram direcionadas pára as células germinativas. Durante a reprodução sexuada, havia a mistura das partículas provenientes do macho e da fêmea produzindo um novo organismo com carácterísticas de ambos os progenitores
.➢ De acordo com a pangênese, a modificação do organismo durante a vida provocava alterações nas gêmulas e, consequentemente, poderiam ser transmitidas pára as gerações seguintes.
➢ Experimentos conduzidos à época por Francis Galton (1822-1911), foram incapazes de evidenciar a existência das gêmulas, e a teoria da pangênese foi eventualmente abandonada (transfusão sanguinea em coelhos).
◆ Gregor Mendel percebeu que as plantas filhas não eram simplesmente uma mistura de seus dois pais, como biólogos pensavam naquela época. A descendência de uma planta com ervilhas lisas e outra com ervilhas enrugadas, por exemplo, não seria meio-enrugada, mas ou lisa ou enrugada
Gregor Johann Mendel
Nasceu em 1822 na Moravia (Europa Central).
Pais eram humildes fazendeiros – aprendeu desde cedo a cuidar de plantas e animais.
Em 1833, aós 21 anos entrou pára o monastério agostiano de Santo Thomas, em Brünn (República Tcheca), onde complementou seus estudos.
Cargo: supervisão dos jardins.
Frequentou cursos de Física e História Natural na Universidade de Viena. Também estudou astronomia e meteorologia.
Conhecia os trabalhos de Darwin e considerava a questão da hereditariedade importante pára o entendimento da evolução.
Os objetos de estudo
➢ Experimentos com várias plantas, incluindo feijão, chicória, boca-de-léão, até começar a trabalhar com ervilhas.
➢ Tentou reproduzir suas descobertas das ervilhas no cruzamento de animais, como abelha e camundongos.
➢ Durante sete anos (1856-1863) cultivou e testou 29.000 pés de ervilha.
A escolha do modelo
Na metade do século XIX, numerosas variedades de uma mesma espécie de planta (comestíveis e ornamentais) tinham sido selecionadas “artificialmente” pelo homem.
Mendel começou seus estudos com 34 variedades de ervilhas (Pisum sativum) e depois reduziu a 22.
Por que estudar ervilhas?
- Muitas variedades pára estudar;
- Fáceis de cultivar (crescem rápidó);
- Tempo de geração curto (produzem sementes facilmente);
- Descendentes férteis;
- Auto-fecundação.
Pisum sativum: o modelo escolhido
As carácterísticas estudadas
Cruzamento monoíbrido (primeira geração)
- A primeira geração híbrida (F1) dava um resultado uniforme: todas as plantas exibiam o estado da carácterística de um dos genitores.
- Ao cruzar plantas com fenótipos flor branca e roxa, as plantas da primeira geração obtida (F1) eram todas de um mesmo fenótipo: flor roxa.
◆ Mendel chamou de dominante o estado da carácterística que aparecia nas plantas F1, em contraste com o estado da carácterística ausente, chamado de recessivo.
Cruzamento monoíbrido (segunda geração)
- Ao permitir que as plantas da F1 se autofecundassem, novamente os resultados eram uniformes e nenhum intermediário era encontrado na nova geração (F2).
- Porém o fenótipo flor branca, que havia desaparecido na F1, reapareceu em alguns indivíduos.
- Mendel inferiu que o fenótipo flor branca estava latente na primeira geração (F1).
Duas observações importantes:
1. A regra naquea época era encontrar intermediários em cruzamentos híbridos - mas Mendel se concentrou em caracteres contrastantes, um de cada vez, e não no indíviduo como um todo.
2. A maioria dos cultivadores descreviam o reaparecimento das carácterísticas parentais na F2 - porém, Mendel fez algo simples e extraordinário, contou o número de indivíduos com cada carácterística.
- E havia uma proporção 3:1
Resultados dos cruzamentos monoíbridos
Cruzando plantas com sete fenótipos distintos, Mendel sempre obtinha a proporção 3:1 entre o fenótipo dominante e o recessivo.
Resultados dos cruzamentos monoíbridos
-Nos cruzamentos de ervilhar amarelas e verdes, a F1 era toda amarela, e a F2 obtida por autofecundação da F1 apresentava os fenótipos amarelo e verde na proporção 3:1;
-Ao fecundar a F2, no entanto, as verdes produziram apenas ervilhas verdes, mas as amarelas produziram ervilhas amarelas e verdes;
- Ou seja, sob a razão fenotípiça de 3:1, havia uma razão 1:2:1, distribuida entre amarelas “puras”, amarelas “impuras” e verdes “puras”.
Explicação de Mendel
• Existem determinantes hereditários de natureza particular (mais tarde conhecidos como genes).
• O gene dá origem a uma carácterística, por exemplo o gene que produz a cor amarela.
• Os genes estão presentes duas vezes em cada célula, constituindo um par de genes.
• As formas diferentes de um tipo de gene são chamadas de alelos, por exemplo: A e a
Primeira lei de Mendel
Os dois membros (alelos) de um par de genes se segregam um do outro pára os gametas, assim metade dos gametas levam um membro do par e a outra metade leva o outro membro.
Conceitos
• Homozigoto AA e aa
• Heterozigoto Aa
• Genótipos AA, Aa e aa
• Fenótipos Verde e amarelas
• Alelo dominante A
• Alelo recessivo a
Genética Mendeliana Parte 2
Relembrando a Primeira Lei de Mendel...
• Cruzamentos monoíbridos - apenas uma carácterística. Por exemplo: a cor da ervilha.
• Uma carácterística é dadá por um determinado gene. E a variação da carácterística é determinada por um par de alelos.
• Alelos são formas alternativas de um mesmo gene e afetam a mesma carácterística de modo diferente. Por exemplo: O gene que dá a carácterística “cor da ervilha”, possue alelos A e a.
• Então dependendo do genótipo (AA, Aa ou aa), o fenótipo será cor da ervilha amarela ou verde.
Cruzamentos diíbridos
-A segunda etapa dos experimentos de Mendel consistia na combinação de fenótipos diferentes. Exemplo: cruzamento de plantas de ervilhas amarelas e lisas com plantas de ervilhas verdes e rugosas.
-Mendel estava observando dois genes distintos, um pára a cor da semente e outro pára a textura das sementes.
Duas carácterísticas → dois genes
Gene que codifica cor → alelos A e a
Gene que codifica textura → B e b
Na F1: Amarela e Lisa dominaram a carácterística verde e rugosa.
Portanto amarela é A e lisa é B
Na F2: A carácterística verde e rugosa retornam.
Portanto a carácterística verde e rugosa estavam escondidas na F1.
Resultados dos cruzamentos diíbridos
F2 – formação de quatro fenótipos (combinações cor e textura das sementes): amarelas lisas, amarelas rugosas, verdes lisas e verdes rugosas. Proporção 9:3:3:1
➢ Semente amarela e lisa - 9/16 da F2 mostrava ambos os fenótipos dominantes;
➢ Semente amarela e rugosa - 3/16 da F2 mostrava um estado dominante e outro recessivo;
➢ Semente verde e lisa - 3/16 da F2mostrava um estado dominante e outro recessivo;
➢ Semente verde e rugosa – 1/16 da F2mostrava ambos os fenótipos recessivos.
Segunda Lei de Mendel
Em um cruzamento em que estejam envolvidos mais de uma carácterística, os fatores que determinam essas carácterísticas (alelos), se separam de forma independente durante a formação dos gametas e formam todas as combinações possíveis.
As conclusões de Mendel
➢ A herança parecia seguir regras definidas e relativamente simples.
➢ O modelo proposto por Mendel poderia explicar os dados de todos os cruzamentos, ou seja, tinha um grande poder de previsão.
➢ As diferenças fenotípicas e seus efeitos eram atribuídas a genes (fatores hereditários), e cada fator possuía formas alternativas (alelos), que correspondiam a cada fenótipo.
➢Cada planta tinha dois alelos iguais (homozigoto) ou um de cada tipo (heterozigoto) correspondendo ao seu genótipo.
➢Os pares de genes eram separados nos gametas, metade dos gametas carrega um úNicó alelo e a união dos gametas é aleatória.
➢Mendel definiu o princípió da dominância: Em um heterozigoto (híbrido F1) um alelo dominante pode encobrir a presença do outro recessivo.
As leis de Mendel
Princípió da segregação – 1a Lei de Mendel
Em um heterozigoto (híbrido F1), dois alelos diferentes se segregam um do outro pára a formação dos gametas
Princípió da distribuição independente – 2a Lei de Mendel
Os alelos de genes diferentes segregam-se independentemente uns dos outros.
AULA 02
Herança ligada ao sexo
Cromossomos autossômicos X sexuais
• Sexuais em X e Y
• Autossômicos não ligados ao sexo
Homem - 46 (44+ XY) cromossomos
Cachorro - 78 (76+XY) cromossomos
Drosophila- 8 (6+XY) cromossomos
Grilo - 29 (28+X0) ou 30 (28+XX)
A descoberta da herança ligada ao sexo
-Em 1906, Doncaster e Raynor fizeram cruzamentos com mariposas do gênero Abráxas
Variedades: grossulariota = asas escuras (manchas grandes) lacticolor = asas claras (manchas pequenas)
Determinação sexual (XX ou XY)
Os cromossomos sexuais na espécie humana
Herança ligada ao sexo
Daltonismo
• Anomalia visual recessiva em que o indivíduo tem deficiência na distinção das cores vermelha ou verde.
• Os homens daltônicos (8%) tem um alelo Xd pois são hemizigotos e as mulheres daltônicas (0,64%) devem ser homozigotas recessivas.
Hemofilia
• Anomalia em que a coagulação do sangue é deficiente.
• Homens hemofílicos são hemizigotos (1/10.000) e mulheres hemofílicas são homozigotas recessivas (1/100.000.000)
Determinação do sexo tipo ZW/ZZ
Determinação do sexo tipo Z0/ZZ
Determinação do sexo tipo XX/X0
Sistema haplóidé - diplóidé
Um pouco de evolução
• Cerca de 1 em cada 10 espécies de peixes fazem a troca de sexual uma vez na vida. Troca sexual pode levar até 100 dias pára ocorrer.
• Fenômeno desencadeado por distorções na proporção macho-fêmea. Temperatura na águá e profundidade também influenciam…
• Originalmente os cromossomos X e Y era um úNicó par de cromossomos autossômicos idênticos. A divergência começou a 160 milhões de anos atrás nos monotremados (ornitorrinco).
• Os cromossomos sexuais do ornitorrinco possuem similiridade com o cromossomo Z das aves. Os machos possuem 5X e 5Y (como é feita a determinação sexual ainda é incerto).
• O cromossomo Y começou a divergir quando genes que determinavam o sexo masculino começou a se concentrar em um dos cromossomos.
• A recombinação entre os cromossomos X e Y é mínima. Cerca de 95% do região cromossômica de Y é inábil pára recombinação.
• Doenças genéticas causadas por genes no cromossomo Y são extremamente raras.
O homem está em extinção?
• Uma pesquisa recente aponta que o cromossomo Y será extinto em 5 milhões de anos.
• Há três milhões de anos o cromossomo Y tinha cerca de 4.000 genes (nem todos ligados ao sexo). Hoje tem 45.
• Tendência de “migração” de genes pára outros cromossomos. Evento documentando em drosófila.
Herança Monogênica
Genética Médica
➢ Estudo da transmissão da herança na espécie humana
Doenças genéticas ou desordens genéticas
➢ Toda doença de base molecular causada por anormalidades em genes (escala menor) ou cromossomos (escala maior).
Doenças genéticas
➢ Até o momento cerca de 4.000 doenças genéticas são causadas por um úNicó gene defeituoso.
➢ Destas, cerca de 1/3 é causada por uma única troca de aminoácido.
➢ Classificação:
▪ Distúrbios monogênicos
▪ Distúrbios cromossômicos
▪ Distúrbios multifatoriais
Gravidez x doenças genéticas
Você sabe qual a taxa de sucesso na gravidez humana?
60% das gestações não ultrapassam a oitava semana! A principal causa são os distúrbios genéticos
Distúrbios monogênicos
➢ Conceito: Distúrbios causados por mutáção em um úNicó gene.
➢ Afetam 2% da população humana durante todo o tempo de vida.
➢ A cada 10 mil crianças nascidas, 36 (0,0036%) nascem com algum distúrbio monogêNicó grave.
➢ Entre as crianças hospitalizadas, 6 a 8% provavelmente apresentam Taís distúrbios.
➢ Exibem padrões de heredograma óbvios e carácterísticos.
Distúrbios cromossômicos
➢ Conceito: Distúrbios causados por alterações estruturais nos cromossomos.
➢ Taís distúrbios são mais comuns, afetando 7 em cada 1.000 crianças nascidas (0,007%).
➢ Contribuem com cerca de metade de todos os abortos espontâneos no primeiro semestre de gravidez.
Distúrbios multifatoriais
➢ Conceito: Distúrbio resultante de pequenas variações gênicas que juntas podem produzir um grave defeito, em geral em conjunto com fatores ambientais.
➢ Malformações congênitas são exemplos deste tipo de distúrbio. Nem sempre é hereditária! Dessa forma não demonstram um padrão mendeliano simples de herança.
➢ As estimativas do impacto de doenças multifatoriais variam de 5% na população infantil e 60% na população em geral.
➢ Exemplos: Doença de Parkinson, Autismo, Bipolaridade, Esquizofrenia, Esclerose múltipla, Lúpus, Diabetes tipo-1 e tipo-2
Estudo de doenças humanas
Principais limitações de estudar herança na espécie humana
- prole reduzida
- tempo de geração longo
- impossibilitar de manejar acasalamentos
Solução? Análise do heredograma
Símbolos usados nos diagramas de heredogramas
Tipos de herança
- Análise de heredrogramas
- Herança:
1. Autossômica recessiva
2. Autossômica dominante
3. Ligada ao X recessiva
4. Ligada ao X dominante
5. Ligada ao Y
6. Extranuclear
Herança autossômica recessiva
✓ Pais não afetados
✓ Frequência igual entre macho e fêmea
✓ Traço costuma pular gerações
Herança autossômica dominante
✓ Frequência igual entre macho e fêmea
✓ Traço aparece em todas as gerações
Herança ligada ao X recessiva
✓ Traço mais comum em homens que mulheres
✓ Sem transmissão de pai pára filhó
✓ Todas as filhas de um homem afetado são portadoras
Herança ligada ao X dominante
✓ Sem transição de pai pára filhó
✓ Em geral, filhas de um homem afetado são afetadas
Herança ligada ao X
✓ Transmissão somente de pai pára filhó
Ex: hipertricose auricular
Herança mitocondrial
➢ Todos os filhos de uma mulher afetada manisfestarão a doença.
➢ Os filhos homens não passarão a doença adiante.
➢ As filhas mulheres passarão a doença pára toda a próxima geração.
Doenças mitocondriais adquiridas
AULA 03
O que são as mutáções cromossômicas?
Toda e qualquer modificação que interfira no número ou na estrutura dos cromossomos de uma célula é chamada mutáção cromossômica, ou aberração cromossômica.
Classificação
As mutáções cromossômicas podem ser classificadas em mutáções:
1. Numéricas → em que há alteração no número de cromossomos da célula;
2. Estruturais → em que há alteração na forma ou no tamanho de um ou mais cromossomos da célula
Mutáções numéricas
As mutáções numéricas são, ainda, subdivididas em:
a. Euploidias: o aumento ou a perda será em lotes cromossômicos completos, também conhecidos como genomas.
b. Aneuploidias: tem-se o ganho ou a perda de um ou mais cromossomos;
Euploidias
- As euploidias se dão no momento em que os cromossomos são duplicados e a célula não se divide. Existem algumas cultiváveis que apresentam euploidias, como é o caso do trigo, em que há variedades diploides (com dois lotes cromossômicos), tetraploides (com quatro lotes cromossômicos) e hexaploides (com seis lotes cromossômicos). Em humanos é fatal.
Aneuploidias
- As aneuploidias são consequências de erros na distribuição dos cromossomos durante a divisão celular.
Geralmente são causadoras de distúrbios, como, por exemplo:
➢ Síndrome de Down
➢ Síndrome de Turner
➢ Síndrome de Klinefelter
➢ Síndrome de Patau
➢ Síndrome de Edwards
Síndrome de Down (47, XX(Y), +21)
• Descoberto em 1862 ;Ocorre 1 em cada 1000 nascimentos (varia de acordo com a idade da mãe) ;Diferentes níveis ;
• Atualmente, estima-se que entre 91% e 93% das crianças detectadas com Síndrome de Down antes do parto sejam abortadas
• Expectativa de vida (mais velho chegou a 74 anos)
• Carácterísticas físicas: cardiopatias;Atraso no crescimento com tendência a obesidade,imunidade diminuída...
Síndrome de Turner (45, X0)
• 1 a cada 2500 nascimentos ;Não está relacionada a idade dos pais
•A portadora apresenta:
-baixa estatura,órgãos sexuais (ovários e vagina)e seios poucos desenvolvidos (por falta de hormônios sexuais),tórax largo em barril, pescoço alado (com pregas cutâneas bilaterais), má-formação das orelhas, maior frequência de problemas renais e cardiovasculares, e é quase sempre estéril (os ovários não produzem ovócitos).
Síndrome de Klinefelter (47, XXY)
• Aumento de acidentes vasculares e câncer
• Atraso no aprendizado
• Alguns apresentam um comportamento anti social
• Deficiência auditiva ,Infertilidade,Relacionado a idade dos pais Hipogonadismo ,1 em cada 800 nascimentos
Síndrome de Patau (47, XX, (+13)
• Má formação dos órgãos principalmente o sistema nervoso central;1 em 6000 nascimentos 45% morrem com 1 mês, 70% aós 6 e menos de 5% chega aós 3 anos (maior idade chegou aós 10);Ligação com a idade materna;Polidactilia;Fenda labial. Síndrome de Edwards (47, XX, (+18)
• Cranio alongado;Atraso no crescimento ,boca pequena, pescoço muito curto; 1 em 8000 nascimentos ;Maioria mulher;95% dos casos resultam em aborto espontaneo;Maior idade chegou aós 15 anos ;Relacionado a idade da mae.
Síndrome do triplo X – Super-fêmea
• Mulheres com cariótipo 47 XXX ocorrem numa freqüência relativamente alta: 1 caso em 700 nascimentos aproximadamente. Elas apresentam fenótipo normal, são férteis, mas muitas possuem um leve retardamento mental.
• casos de mulheres 48 XXXX e 49 XXXXX são raros e se caracterizam por graus crescentes de retardamento mental. Síndrome do duplo Y – Super-macho
• Indivíduos com cariótipo 47,XYY ocorrem com a freqüência de 1 caso por 1.000 nascimentos masculinos (0,1%). Embora sejam, na maioria, homens normais (96%), os primeiros estudos sugeriam que entre eles ocorria uma freqüência extremamente alta de pacientes retardados mentalmente e com antecedentes criminais; Taís estudos revelaram que cerca de 2% dos pacientes internados em instituições penais e hospícios tinha este cariótipo XYY. Cromossomo do crime?
• Uma carácterística física bem evidente dos XYY é a estatura elevada, pois eles geralmente têm mais de 180 cm, ou seja, são 15cm mais altos do que a média.
• Imaturidade emocional, menor inteligência verbal e taxa de testosterona aumentada, pode ser um fator contribuinte pára a inclinação anti-social e aumento de agressividade.
Mutáções estruturais
➢ As mutáções estruturais são provenientes de fragmentos cromossômicos seguidos de perda de pedaços em locais diferentes da original. Esse tipo de mutáções podem ser classificadas em:
• Deficiência ou deleção: quando o cromossomo é desprovido de uma parte.
• Duplicação: quando há a repetição de um pedaço do cromossomo.
• Inversão: quando o cromossomo tem uma porção invertida.
• Translocação: quando um cromossomo apresenta uma parte proveniente de outro cromossomo
➢ Em linhas gerais, essas mutáções não dão origem a novos tipos de genes, porém, possibilitam o surgimento de novas combinações gênicas.
➢ Ainda que sejam menos significativas pára a evolução do que as mutáções gênicas, as mutáções cromossômicas também contribuem pára a manutenção da variabilidade gênica de determinadas populações naturais.
Obs: Genes ligados a obesidade
Pais obesos tem chance de 50-80% de terém filhos obesos
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