8. Hereditariedade do gene As experiências de Mendel Genes autossómicos Genes associados aos cromossomas sexuais
Genética 2003-04
As experiências de Mendel Em 1865, 1865, Gregor Gregor Mendel Mendel publicou publicou o artigo artigo Versuche über Pflanzen-Hybriden
Qualidade científica
e l n d e M e u s e u M
Material biológico adequado ao estudo do problema; Desenho experimental cuidado incluindo controles; Produção de grandes quantidades de dados; Análise matemática para tratamento de dados e formulação de explicações; Novas experiências aplicadas ao teste das previsões efectuadas;
A ervilha de cheiro ( Pisum Pisum sativum ) como organismo-teste
Disponíveis em grande variedade de morfologias e cores facilmente reconhecíveis; Material barato, ocupando pouco espaço, com curto tempo de geração e descendências numerosas; Autopolinização: anteras e ovários encerradas por pétalas em forma de quilha; Polinização cruzada em condições controladas controladas é possível por remoção das anteras.
Experiências de Mendel : http://biologycorner.com/bio4/notes/mendel.php http://biologycorner.com/bio4/notes/mendel.php
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Primeiras experiências
Obtenção de linhas puras de características contrastantes. Obtenção de híbridos em cruzamentos recíprocos: Os híbridos são todos iguais.
Autocruzam Autocruzamento ento dos híbridos híbridos e análise das proporções fenotípicas fenotípicas na descendênci descendência. a. Na descêndênc descêndência, ia, ¾ dos indivíduos eram iguais ao híbridos híbridos e ¼ era diferente diferente (igual a um dos progenitores).
Formulação de hipóteses: As diferenças entre características (sementes lisas / sementes rugosas) rugosas) são causadas causadas por diferenças em factores discretos de hereditariedade. Os factores existem em pares. Durante a formação dos gâmetas, os elementos do par separam- -se (1ª Lei de Mend Mendel) el).. Os gâmetas femininos e masculinos fundem-se ao acaso. Uma forma da característica (sementes lisas) domina sobre a outra (sementes rugosas).
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Cruzamentos com di-híbridos
Obtenção de híbridos para duas características. Cruzamento dos híbridos e análise das proporções fenotípicas fenotípicas na descendênci descendência. a. A proporção proporção entre fenótipos fenótipos é de 9:3:3:1. Isto corresponde à combinação aleatória de duas proporções 3:1.
Formulação de hipóteses: Os diferentes pares de factores de hereditariedade comportam- se de forma independente na formação formação dos dos gâmetas gâmetas (2ª Lei de Mendel).
Cruzamento-teste (retrocruzamento)
Uma vez que alguns factores dominam sobre outros, nem sempre é possível saber o genótipo genótipo a partir do fenótipo: fenótipo: O fenótip fenótipo o recessivo recessivo só se manisfesta manisfesta em homozigóticos. Os indivíduos com fenótipo fenótipo dominante podem ser homo- ou heterozigóticos. heterozigóticos.
Cruzamento-teste: cruzamento entre um indíviduo indíviduo de genótipo genótipo desconhecido desconhecido e um homozigótic homozigótico o recessivo. recessivo. Se toda a descendência apresentar fenótipo dominante, o indivíduo em estudo é homozigótico. Se metade da descendência apresentar fenótipo recessivo, o indivíduo em estudo é híbrido.
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Genes autossómicos
Os genes autossómicos são herdados do mesmo modo modo por machos e fêmeas.
Genes associados aos cromossomas sexuais
Na maior parte dos animais e plantas dióicas, o sexo é determinado pelos cromossomas. Cromossomas sexuais
Espécie
XX
XY
XXY
XO
Drosophila
♀
♂
♀
♂
Humanos
♀
♂
♂
♀
O emparelhame emparelhamento nto entre os cromossomas X e Y ocorre apenas numa pequena região. Em mamíferos e moscas os machos são heterogaméticos; em aves, borboletas e peixes ocorre o contrário.
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Análise de árvores genealógicas humanas
Conhecimento do padrão de transmissão t ransmissão de características. Cálculo de probabilidades de transmissão.
Anomalias Anomalias autossómicas autossómicas recessiv recessivas as
A anomalia aparece na descendência de progenitores normais. A descendência afectada inclui homens e mulheres na mesma proporção. Deduz-se que os progenitores são heterozigóticos. Exemplos:
Fenilcet Fenilcetonúri onúriaa (PKU) http://www.ufv.br/dbg/BIO240/dg14.HTM
Albinismo http://albinism.org/publi http://albinism.org/publications/whatis.pdf cations/whatis.pdf
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Metabolismo da fenilalanina Dieta (proteínas)
1
Fenilalanina
3
Tirosina
Ácido fenilpirúvico
DOPA
Melanina
Ácido homogentísico 2
Ácido Ácido fenil-acé fenil-acético tico e ácido fenil-láctico.
CO2 e H2O
Anomalia na enzima 1: acumulação acumulação de fenilalanina e sub-produtos sub-produtos (Fenilcetonúria (Fenilcetonúria PKU) Anomalia na enzima 2: acumulação de ácido homogentísico homogentísico (Alcaptonúria) Anomalia Anomalia na enzima enzima 3: deficit de melanina melanina (Albinismo (Albinismo))
Anomalias Anomalias autossómicas autossómicas dominantes dominantes
O fenótipo fenótipo tende a manifestar-s manifestar-see em todas as gerações. Progenitores afectados (pais ou mães) transmitem a anomalia tanto a filhos como a filhas. A situação situação homozigótica homozigótica é frequentemente letal. Exemplos:
Acondroplasia http://www.geneclinics.org/prof http://www.geneclinics.org/profiles/achondrop iles/achondroplasia/deta lasia/deta ils.html http://www.chchematologia.org/html/acon hematologia.org/html/acondroplasia_e_x-frag droplasia_e_x-fragil.html il.html
Doença de Huntington http://correio.cc.fc.ul.pt/~apiedade/Temas http://correio.cc.fc.ul.pt/~apiedade/Temas/Tema54.htm /Tema54.htm l
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Polimorfismos
Não são “doenças “doenças”” mas sim fenótipos fenótipos alternativos alternativos para uma determinada característica determinados por formas alélicas diferentes para um mesmo gene. Ao contrário do que acontece com a anomalias hereditárias, os polimorfismo polimorfismoss são frequentes frequentes numa população. Exemplos:
Sensibilidade à feniltioc feniltiocarbam arbamida ida (PTC) Cerúmen do ouvido
Anomalias recessivas ligadas ao cromossoma X
Os fenótipos fenótipos envolvidos envolvidos na diferenciação dos sexos determinado determinadoss por alelos ligados ligados à região diferencial do cromossoma X são muito poucos. As anomalias associadas ao cromossoma X manifestam-se mais em homens do que em mulheres. Nenhum dos descendentes de homens homens afectados afectados é afectado afectado mas todas as filhas são portadoras.
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Exemplos:
Hemofilia: deficiência na produção de proteínas envolvidas na coagulação do sangue (factores VIII e IX).
http://www.wfh.org/ShowDoc.asp http://www.wfh.org/ShowDoc.asp?Rubrique=2 ?Rubrique=28&Documen 8&Document=42&ContentId=4 t=42&ContentId=42#What_is_h 2#What_is_hemophilia? emophilia?
Exemplos:
Distrofia muscular de Duchenne: Degenerescência progressiva do tecido muscular causadora de incapacidade física durante a infância a morte precoce. O gene DMD localiza-se no braço curto do cromossoma X. Síndroma Síndroma de de feminiliz feminilização ação testicular testicular ( Androgen Insensitivity Syndrome ): Anomalia rara caracterizada caracterizada por insensibilidade insensibilidade aos androgénios (mau funcionamento da proteína proteína receptora do androgénios nos orgãos-alvo) em indivíduos que cromossomicamente cromossomicamente são do sexo masculino masculino (XY) mas que se desenvolvem como mulheres. A insensibilidade às hormonas masculinas traduz-se pelo desenvolvimento orgãos genitais femininos externos mas ausência de útero.
http://www.ufv.br/dbg/trab2002/HRSEXO/HRS004.htm http://www.medhelp.org/www/ais/
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Anomalias dominantes ligadas ao cromossoma X
São menos frequentes do que as anomalias recessivas. Os homens afectados passam a anomalia a todas as suas filhas. As mulheres afectadas casadas com homens não afectados, passam a anomalia a metade dos descendentes (filhos e filhas). Exemplo: Raquitismo hipofosfatémico resistente resistente à vitamina vitamina D – incapacidade de mobilização do fosfato no rim e diminuição do metabolismo da vitamina D http://www3.ncbi.nlm.nih http://www3.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispo .gov/entrez/dispomim.cgi?id= mim.cgi?id=307800 307800
Avaliação do risco por análise de árvores á rvores genealógicas
Sendo conhecida numa família a existência de um alelo anormal, a análise da árvore genealógica permite avaliar a probabilidade associada ao risco de um casal vir a ter um filho afectado. Exemplo: Doença Doença de Tay-Sachs Tay-Sachs – doença autossómica recessiva causada pela acumulação do gangliósido gangliósido GM2 (falta de hexosaminidase A) nas células nervosas do cérebro. É caracterizada por deterioração neurológica (surdez, cegueira, dificuldade de deglutição, atrofia muscular, paralisia).
?
2/3 Probabilidade de ser heterozigótico
2/3 Probabilidade de ser heterozigótico
2/3 x 1/2 Probabilidade de ser heterozigótico
2/3 x 1/2 Probabilidade de ser heterozigótico
(2/3 x 1/2 x 2/3 x 1/2) x 1/4 Probabilidade de ser doente http://www.healthatoz.com/health http://www.healthatoz.com/healthatoz/Atoz/ency/tay-sach atoz/Atoz/ency/tay-sachs_disease.html s_disease.html
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Doença de Tay-Sachs: anomalia autossómica recessiva O nascimento de um filho doente permite inferir que os pais são ambos heterozigóticos.
O nascimento de um filho doente permite inferir que os pais são ambos heterozigóticos
Sendo os pais heterozigóticos, a probabilidade de um filho normal ser heterozigó heterozigótico tico é 2/3.
Sendo os pais heterozigóticos, a probabilidade de um filho normal ser heterozigót heterozigótico ico é 2/3.
?
Cruzamento de monohíbridos
A
Sendo um dos progenitores heterozig heterozigótico ótico e outro homozigótico dominante, a probabilidade do filho ser heterozig heterozigótico ótico é de 1/2.
A
A
Sendo um dos progenitores heterozig heterozigótico ótico e outro outro homozigóti homozigótico co dominante dominante,, a probabilidade do filho ser heterozig heterozigótic óticoo é de 1/2.
AA AA
a
Aa
Aa
Doença de Tay-Sachs: anomalia autossómica recessiva O nascimento de um filho doente permite inferir que os pais são ambos heterozigóticos.
2/3 Aa
2/3 Aa
1/2 Aa
Sendo os pais heterozigóticos, a probabilidade de um filho normal ser heteroz heterozigó igótic ticoo é 2/3. 2/3.
O nascimento de um filho doente permite inferir que os pais são ambos heterozigóticos
1/2 Aa
Sendo os pais heterozigóticos, a probabilidade de um filho normal ser heteroz heterozigó igótic ticoo é 2/3. 2/3.
1/4 Aa ?
Sendo um dos progenitores heterozigótico e outro homozigótico dominante, a probabilidade do filho ser heterozigót heterozigótico ico é de 1/2.
(2/3 x 2/3)
Sendo um dos progenitores heterozigótico e outro homozigótico dominante, a probabilidade do filho ser heterozigót heterozigótico ico é de 1/2.
x (1/2 x 1/2)
x (1/4)
P = 2/3 x 2/3 x 1/2 x 1/2 x 1/4 = 4/144 = 1/36
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Hereditariedade de genes organelares (hereditariedade maternal)
Mitocôndrias e cloroplastos têm um conjunto definido dos genes totais do organismo, com o seu modo de transmissão próprio. Durante a fecundação, os genes organelares organelares provêm provêm quase exclusivamente do progenitor feminino (hereditariedade maternal), enquanto que para o genoma nuclear ambos os progenitores contribuem de forma idêntica.
A hereditariedade maternal pode ser confundida com hereditariedade autossómica dominante mas existem duas diferenças importantes: Hereditariedade maternal
Hereditariedade autossómica dominante
Toda a descendência de uma mãe afectada afectada é afectada. afectada.
Normalmente, apenas 50% da descendência de uma mãe afectada é afectada. Toda a descendência de um pai afectado Se o pai for afectado, normalmente 50% é normal normal.. dos descendentes serão também.
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Fenó Fenóti tipo po “pok “poky” y” de Neurospora crassa A variedade variedade mutante mutante “ poky ” de crescimento lento resulta de mutações em genes mitocondriais.
Quando a estirpe que funciona como progenito progenitorr feminino feminino é “ poky ”, ”, toda a descendência apresenta fenóti fenótipo po “ poky ”. ”.
Quando a estirpe que funciona como progenitor masculino é “ poky ”, ”, nenhuma descendência apresenta apresenta fenótipo fenótipo “ poky ”. ”.
Variega Variegação ção em plantas plantas O fenómeno de variegação em plantas resulta de mutações em genes genes plastidiais
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Segregação mitótica
No zigoto zigoto resultante resultante da fecundação de óvulos “variegados “variegados”” ocorre ocorre uma forma de segregação segregação citoplasmática citoplasmática da qual resultam células brancas e células verdes (variegação).
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