FUNDAMENTOS DE
GENÉTICA HUMANA E
DAS POPULAÇÕES
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genética humana
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e das Populações
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SUMÁRIO
COMPREENSÃO DA GENÉTICA CLÁSSICA: SEUS CONCEITOS, SUA APLICABILIDADE E REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS ○
INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DA GENÉTICA
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O papel da genética na contemporaneidade – perspectivas históricas. ○
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Reprodução como base da hereditariedade
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O DNA como estrutura molecular dos cromossomos
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Conceitos fundamentais da genética – uma visão geral
ANÁLISE DA GENÉTICA CLÁSSICA
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Princípio da segregação de um par de alelos – 1ª lei
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Princípio da segregação independente de dois pares de alelos – 2ª lei ○
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Probabilidade na herança mendeliana e análise de heredogramas
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Mendelismo: o princípio básico da herança
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A GENÉTICA E SEUS AVANÇOS TRILHANDO NOVOS CAMINHOS PARA O FUTURO ○
EXTENSÕES DO MENDELISMO: CARACTERIZAÇÃO DAS HERANÇAS AUTOSSÔMICA E HETEROSSÔMICA
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Variações nas proporções mendelianas Ação gênica: do genótipo ao fenótipo.
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Reconhecimento das mutações gênicas e cromossômicas ○
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Estudo da genética de populações
OS AVANÇOS DA GENÉTICA E SUAS CONTRIBUIÇÕES NA SOCIEDADE
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Biotecnologia – avanços no estudo da genética Mapeamento gênico e suas aplicabilidades
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Contribuições da genética para a melhoria da qualidade de vida. ○
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Dilemas éticos na genética moderna Atividade Orientada Glossário
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Apresentação da Disciplina Caro aluno, Para os amantes da Genética, ela representa a perfeição que, a cada dia, nos fascina e enlouquece com a capacidade que tem de transformar-se. Essa ciência deixou o rol das discussões acadêmicas, passando a ser discutida no dia-a-dia graças ao seu amplo espectro de ação e ao fato de seus avanços influenciarem na vida de todos nós. Como as novidades na área da Genética são constantes, a proposta deste módulo não é a de ensinar o “novo”, haja vista que não é possível que um material impresso caminhe ao lado de cada descoberta. Pretende-se, sim, contribuir para que você, futuro educador, a partir de discussões que causem reflexão, desperte seu senso crítico e a capacidade de interferir no mundo, tenha mais um instrumento para compreender porquê o conhecimento dessa ciência é tão valorizado atualmente. Além do texto-base, há dedicação especial às atividades, que são divididas em complementares, que visam à fixação do conteúdo bordado, e orientadas, que objetivam a avaliação do seu conhecimento global sobre o que já foi estudado. Haverá, ao final do período, uma prova que avaliará seu desempenho na disciplina. Espero que este módulo atenda às suas expectativas, contribuindo para o seu desempenho acadêmico. Caso tenha críticas e/ou sugestões, não hesite em entrar em contato. Bom desempenho na matéria! Profª. Graziela Santino
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COMPREENSÃO DA GENÉTICA CLÁSSICA: SEUS CONCEITOS, SUA APLICABILIDADE E REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DA GENÉTICA O Papel da Genética na Contemporaneidade – Perspectivas Históricas Experimentos com ervilhas Embora existam pesquisas antecedendo os trabalhos mendelianos, atribui-se ao austríaco Gregor Johann Mendel (1822 - 1884) o pioneirismo das pesquisas genéticas. Mendel fora monge, passando um grande período de sua vida no mosteiro agostiniano de São Tomás, na República Tcheca, chamada Brno na época. Nesse local, por volta de 1856 e 1865, ele realizou vários experimentos com ervilhas Pisum sativum a fim de compreender os mecanismos da transmissão de características à descendência. Ele sugeriu que as células apresentavam pares de fatores da hereditariedade, sendo que cada par determinava uma característica.
Vale ressaltar que a escolha da espécie de ervilha foi extremamente vantajosa aos estudos genéticos em função de o cultivo ser bastante simples, da facilidade de distinção entre as diferentes variedades, da elevada taxa de fertilidade entre as mesmas e do ciclo de vida ser curto, favorecendo a obtenção de numerosa descendência.
O tratamento estatístico que Mendel deu à análise da transmissão dos caracteres ao longo das gerações de ervilhas foi de suma importância para que ele pudesse propor hipóteses e proporções esperadas nas características da descendência. Mendel não conseguiu, entretanto, conceituar o mecanismo biológico envolvido na transmissão dos fatores hereditários.
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Redescoberta dos trabalhos de Mendel Fundamentos de
genética humana
Todo o trabalho de Mendel com as ervilhas, enunciando as leis da
e das Populações hereditariedade, foi apresentado à Sociedade de História Natural de Brünn
em 1865, e, embora publicado no ano seguinte, não teve sua importância notada pela comunidade científica da época. As leis de Mendel só despertaram a atenção da ciência quando, em 1900, os botânicos Hugo de Vries, Carl Correns e Eric Von Tschermak-Seysenegg descobriram, simultaneamente, a obra mendeliana embora se encontrassem trabalhando em diferentes localidades, respectivamente, Holanda, Alemanha e Áustria. Conquanto esses pesquisadores tenham testado o trabalho de Mendel em experimentos próprios e independentes, fora unânime a referência a Gregor Mendel em suas obras. A partir da redescoberta dos experimentos mendelianos, as discussões sobre a hereditariedade tornam-se mais freqüentes. Essa nova área da ciência passa, então, a ser reconhecida pelo nome de genética, como a denominou William Bateson em 1905.
O conceito de gene Em seus experimentos com ervilhas, Mendel constatou que certas características predominavam na descendência, mas, ao mesmo tempo, parecia que cada uma delas era controlada por um fator hereditário existente na forma dominante e na forma recessiva. A visão mendeliana dos fatores pareados foi bastante difundida por Bateson, que passou a denominá-los de “alelomorfos”. Graças a Wilhelm Johannsen, em 1909, modernamente, denominam-se alelos o que Mendel denominava de fatores de herança. Em 1908, o inglês Archibald Garrot relacionou a relação entre o gene e a síntese protéica específica. Esse médico estudava a alcaptonúria, doença em que os afetados não conseguem decompor a alcaptona, substância que passa, então a acumular-se nas fibras cartilaginosas e colágenas dos tecidos conjuntivos, provocando escurecimento do palato, da urina e dos olhos, bem como degeneração da coluna vertebral e nas regiões articulares principais. A interpretação de Garrot foi a de que havia um erro inato no metabolismo dos afetados cuja causa seria a ausência de certa enzima capaz de decompor a alcaptonúria. A partir dos trabalhos de Garrod, Beadle e uma Tatum formularam a hipótese de “um gene enzima”, trabalhando com indução de mutações no bolor do pão (Neurospora crassa) através da exposição de seus esporos aos raios X.
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Estudos posteriores revelaram que as enzimas são proteínas, mas, que, ao contrário, nem toda proteína é enzima. Dessa forma, substituiu-se a hipótese “um gene uma enzima” por “um gene, uma proteína”. Vale ressaltar que algumas proteínas são constituídas por mais do que uma cadeia polipeptídica, como a hemoglobina, o que permite concluir que essa hipótese também não se apresentou satisfatória.
Recentemente, o termo gene tem sido empregado em referência ao fragmento de material genético que é capaz de transcrever uma molécula de RNA, podendo determinar a síntese de um polipeptídeo que controlará uma ou mais características.
A teoria cromossômica Desde 1883, Wilhelm Roux afirmava que os fatores hereditários se encontravam no núcleo celular, mais precisamente contidos nos cromossomos. Morgan sugeriu que os fatores hereditários presentes nos cromossomos se encontravam alinhados. Experimentos posteriores revelaram que o gene é parte do cromossomo. Desde quando se confirmou que realmente os cromossomos continham os genes, as pesquisas foram encaminhadas à descoberta da natureza química dos cromossomos e, conseqüentemente, dos genes. A natureza química do gene Entre as pesquisas que objetivavam determinar a natureza química do material genético, têm destaque os trabalhos de Avery, MacLeod e McCarty com pneumococos e os de Hershey e Chase com bacteriófagos. Avery e cols demonstraram que o ácido desoxirribonucléico era capaz de causar mutação em pneumococos; Hershey e Chase, que o mesmo ácido, e não proteínas, era capaz de transmitir hereditariedade em fagos. As pesquisas com os ácidos nucléicos (DNA e RNA) foram se tornando mais freqüentes até que, em 1953, a estrutura da molécula de DNA foi estabelecida por Watson e Crick.
Para refletir... e responder! Como se explica o fato de as pesquisas mendelianas terem ficado esquecidas por cerca de 35 anos?
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Reprodução como Base da Hereditariedade
O ciclo celular O ciclo celular corresponde ao período de vida de uma célula, que começa no momento em que ela surge, por divisão de uma outra, e termina no momento em que se divide em duas novas células. Considerando-se os eucariontes, o ciclo celular compreende as etapas denominadas de interfase e de divisão celular. A etapa interfásica, necessariamente, antecede a divisão celular e é caracterizada por três períodos distintos, denominados: G1, que precede a duplicação do DNA; S, que é aquele em que ocorre a duplicação do DNA; e G2, o mais curto deles, que vai do fim da duplicação do DNA até o início da divisão celular. No período G1, que inicia o ciclo celular, ocorrem aumento da massa celular e preparação do material genético para sofrer duplicação na fase seguinte. É justamente a replicação do DNA que marca o período S, sendo seguido pelo período G2, onde novamente a célula passa por um período de crescimento. As células eucarióticas podem dividir-se de duas maneiras: mitose ou meiose. Na mitose, as células-filhas têm um número de cromossomos igual ao da célula-mãe. Na meiose, esse número é reduzido à metade em relação ao da célula que se dividiu. Portanto, a mitose é uma divisão “equacional” e a meiose é “reducional”.
A meiose é um processo constituído por duas divisões consecutivas e faz parte do modo sexuado de reprodução. Nossos gametas são células haplóides produzidas por meiose. A redução do número de cromossomos na meiose compensa a “soma” de cromossomos do pai e da mãe, que ocorre durante a fecundação. É por isso que se mantém constante o número de cromossomos da espécie ao longo das gerações.
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I.
MITOSE – detalhes
Na interfase, o DNA se duplica e passa a ser constituído por duas cromátidesirmãs, unidas pelo centrômero. Ocorre, também, a duplicação do centro celular.
Etapas da divisão mitótica animal PRÓFASE Há condensação dos cromossomos, que começam a se enrolar sobre si mesmos, sendo que cada um ficará constituído por dois fios grossos unidos pelo centrômero. A condensação dos cromossomos leva à inativação temporária dos genes. Conseqüentemente, deixa de ser produzido o RNA que compõe os ribossomos. Com isso, os nucléolos desaparecem progressivamente durante a prófase. No citoplasma das células eucarióticas em divisão há dois centros celulares, resultantes da duplicação do centro celular original. Essas estruturas começam a migrar em direções opostas e a organizar a fabricação de microtúbulos entre eles. Quando tiverem atingido pólos opostos na célula, os centros celulares terão organizado um conjunto de microtúbulos dispostos de pólo a pólo, formando o fuso mitótico. A carioteca desintegra-se em diversos pedaços e os cromossomos espalhamse no citoplasma. METÁFASE Os cromossomos se arranjam na região equatorial da célula e, quando já estão bem condensados, ligam-se aos microtúbulos do fuso mitótico por meio de seus centrômeros. As cromátides de cada cromossomo ficam unidas a fibras provenientes de pólos opostos do fuso. ANÁFASE Ocorre separação das cromátides-irmãs de cada cromossomo para pólos opostos da célula. Para isso, ocorre encurtamento das fibras do fuso ligadas aos centrômeros. Obs.: Certas drogas, como a colchicina, podem impedir a formação do fuso mitótico. Com isso, a mitose prossegue até a metáfase, quando a divisão pára. Após algum tempo, o núcleo reaparece, porém com o dobro do número de cromossomos existentes originalmente na célula. A propriedade de a colchicina paralisar a mitose tem sido aproveitada para estudar os cromossomos já que interrompe a divisão na metáfase, facilitando a observação cromossômica.
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TELÓFASE Uma nova carioteca surge em torno da cada conjunto cromossômico presente nos pólos da célula, resultando em dois novos núcleos. Os cromossomos se descondensam e, como conseqüência, os nucléolos reaparecem. Assim, os dois novos núcleos se caracterizam como interfásicos.
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Obs.: Em células animais e de alguns protozoários, ao final da telófase, ocorre estrangulamento na região equatorial da célula, que termina por dividi-la em duas. Por começar na periferia e avançar para o centro da célula, esse tipo de divisão citoplasmática é chamado de citocinese centrípeta.
II.
MEIOSE – detalhes
A meiose reduz o número cromossômico porque compreende duas divisões nucleares consecutivas, a meiose I e a meiose II, e uma única duplicação cromossômica. Assim, no final do processo, formam-se quatro células-filhas, cada uma com metade do número cromossômico presente na célula-mãe. Tanto a meiose I quanto a meiose II são subdivididas em quatro fases, com os mesmos nomes que as fases da mitose. Etapas da divisão meiótica animal
MEIOSE I PRÓFASE I É longa e complexa, sendo subdividida em: - Leptóteno Os cromossomos tornam-se visíveis ao microscópio óptico como fios longos e finos. Apesar de cada cromossomo ser constituído por duas cromátides-irmãs, ele aparece ao microscópio como um fio simples. O processo de condensação cromossômica tem início em certos pontos chamados de cromômeros.
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- Zigóteno Os cromossomos homólogos duplicados colocam-se lado a lado, emparelhando-se perfeitamente ao longo de seu comprimento, como se fossem as duas partes de um “zíper” sendo fechado. O emparelhamento rigoroso permite que os cromossomos homólogos troquem pedaços equivalentes, fenômeno conhecido por permutação. A permutação permite reunir, no mesmo cromossomo, genes provenientes da mãe, presentes em um dos homólogos, com genes provenientes do pai, presentes no outro homólogo. - Paquíteno Cada par de cromossomos homólogos aparece como bivalente (referência ao fato de haver dois cromossomos homólogos emparelhados) ou tétrade (referência à existência de 4 cromátides). - Diplóteno Início da separação dos cromossomos homólogos, aparecendo nitidamente as duas cromátides. Com essa separação dos cromossomos, percebe-se que suas cromátides cruzam-se em determinados pontos, originando figuras em forma de letra X, denominadas quiasmas. Os quiasmas são a manifestação visível da ocorrência de permutação no paquíteno ou mesmo no final do zigóteno (ainda não há consenso). No ponto em que há permutação, as cromátides permutadas ficam cruzadas, originando o quiasma. A ocorrência de pelo menos um quiasma por par de cromossomos homólogos é essencial para mantê-los unidos até o início da anáfase I. Essa união é fundamental para que os cromossomos homólogos migrem corretamente para pólos opostos. - Diacinese Os cromossomos homólogos continuam o movimento de separação iniciado no diplóteno. Os homólogos permanecem unidos apenas pelos quiasmas, os quais vão deslizando para as extremidades cromossômicas (terminalização dos quiasmas). Os nucléolos desaparecem e a carioteca se desintegra; com isso, os pares de cromossomos homólogos, ainda presos pelos quiasmas, espalham-se pelo citoplasma. METAFASE I Os pares de cromossomos homólogos prendem-se ao fuso, dispondo-se na região equatorial da célula.
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genética humana
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ANÁFASE I Cada cromossomo de um par de homólogos é puxado para um dos pólos da célula. É nesta fase que os quiasmas terminam de se desfazer. A principal diferença entre a anáfase da mitose e a anáfase I da meiose é que e que, na mitose, separam-se as cromátides-irmãs e, na meiose I, separam-se os cromossomos homólogos constituídos por duas cromátides-irmãs.
TELÓFASE I O fuso se desfaz, os cromossomos em cada pólo se descondensam, as membranas nucleares se reorganizam e os nucléolos reaparecem. Surgem dois novos núcleos, cada um com metade do número de cromossomos do núcleo original. Cada cromossomo, entretanto, está duplicado, sendo constituído por duas cromátides. Em seguida, o citoplasma se divide.
MEIOSE II Muito semelhante à mitose: PRÓFASE II As duas células resultantes da divisão I entram em prófase. Os cromossomos, constituídos por duas cromátides, começam a se condensar. Os nucléolos vão desaparecendo, os centros celulares recém-duplicados afastam-se e começam a organizar os microtúbulos do fuso. Há fragmentação da carioteca. METÁFASE II Os cromossomos associam-se ao fuso, dispondo-se no plano equatorial da célula.
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ANÁFASE II As cromátides-irmãs são separadas e levadas para pólos opostos da célula, em decorrência do encurtamento das fibras do fuso.
TELÓFASE II Os cromossomos se descondensam, os nucléolos reaparecem e as membranas nucleares se reorganizam, completando-se, assim, a meiose II. Em seguida, o citoplasma se divide, encerrando a meiose. Obs.: A meiose determina a manutenção da carga cromossômica nos organismos e contribui para a evolução graças à permutação, processo em que há recombinação dos genes.
Formação de células reprodutivas em animais e vegetais. Considera-se que todas as células metabolicamente normais são capazes de se reproduzir. As células reprodutivas, sejam elas gametas (em animais) ou esporos (em vegetais), devem realizar sua multiplicação por meio da divisão meiótica a fim de que o número cromossômico característico da espécie permaneça inalterado ao longo das gerações. Em animais, a gametogênese compreende não só a formação das células haplóides que formarão os gametas como também sua diferenciação nos mesmos.
Breve revisão da gametogênese em animais A reprodução sexuada começa com a formação dos gametas, processo denominado gametogênese. Como são dois os tipos de gametas, existem dois tipos de gametogênese: a espermatogênese, que é o processo de formação dos espermatozóides, e a ovogênese (ovulogênese ou oogênese), que é o processo de formação de óvulos. A gametogênese nos animais ocorre nas gônadas (glândulas sexuais), órgãos especializados para essa função.
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Fundamentos de
genética humana
Espermatogênese
e das Populações
Fases: 1. Período germinativo: divisões mitóticas que dão origem a espermatogônias (células 2n). 2. Período de crescimento: sem divisões celulares, sendo que cada espermatogônia aumenta de volume, originando os espermatócitos I (células 2n). 3. Período de maturação: divisões meióticas, sendo que cada espermatócito I, ao sofrer meiose I, que é reducional, dá origem a dois espermatócitos II, que sofrem meiose II e dão origem a quatro espermátides (células n). 4. Período de diferenciação ou espermiogênese: sem divisões celulares, sendo que cada espermátide sofre diferenciação, originando um espermatozóide (célula n).
Ovogênese Fases: 1. Período germinativo: divisões mitóticas que dão origem a ovogônias (células 2n). 2. Período de crescimento: sem divisões celulares, sendo que cada ovogônia aumenta de volume, originando os ovócitos I. 3. Período de maturação: divisões meióticas, sendo o ovócito I, ao sofrer meiose I, que é reducional, dá origem a um ovócito II e ao primeiro glóbulo polar. Caso ocorra a fecundação, haverá a meiose II, onde o ovócito II se dividirá no óvulo e em mais três glóbulos polares, que normalmente se degeneram.
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Diferenças entre espermatogênese e ovogênese I. Período germinativo: Na mulher: termina na vida intra-uterina. No homem: dura quase toda a vida, com produção permanente de novas espermatogônias. II. Período de crescimento: As ovogônias aumentam muito de tamanho, originando ovócitos I bem maiores do que os espermatócitos I. Nos ovócitos, esse crescimento é devido ao acúmulo de vitelo ou deutoplasma, substância orgânica que irá nutrir o embrião. III. Período de maturação: Na ovogênese, tanto na meiose I como na meiose II, formam-se células de tamanhos diferentes, o que não acontece na espermatogênese. As células menores têm o nome de glóbulos polares e não são funcionais, degenerando-se. IV. Período de diferenciação: Na ovogênese, é ausente. V. Na ovogênese, cada ovogônia dá origem a um óvulo e a três glóbulos polares (células não-funcionais), e, na espermatogênese, cada espermatogônia dá origem a quatro espermatozóides.
Os vegetais apresentam gametas e esporos com metade do número cromossômico característico da espécie; entretanto, há mitose para a gametogênese e meiose para a esporogênese. Conclui-se, portanto, que o ciclo de vida desses organismos é mais complexo, caracterizado pela alternância de gerações entre as fases haplóide (n) e diplóide (2n). Encontrando-se na fase diplóide (2n), o vegetal é reconhecido como esporófito. Este sofrerá meiose, produzindo esporos com n cromossomos. Os esporos assim formados se desenvolverão em gametófitos, que representam o vegetal na fase haplóide (n). O gametófito, por sua vez, produzem gametas com n cromossomos através de mitose. Por meio da fertilização, os gametas haplóides (n) se unem formando o zigoto e reestabelecendo o número diplóide (2n), completando o ciclo de vida da planta.
Obs.: O mecanismo biológico envolvido na transmissão dos caracteres hereditários, que fundamenta as leis mendelianas de segregação e distribuição independente, é baseado nos mecanismos biológicos verificados durante a divisão meiótica. Mendel não conseguiu explicar tal relação, pois seu trabalho fora apresentado em 1865 e somente em 1902 Sutton estudou o comportamento cromossômico durante a meiose, relacionando-o aos trabalhos mendelianos. Indubitavelmente, Mendel foi um homem à frente de seu tempo!
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Para refletir... e responder! Fundamentos de
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O que são os pontos de checagem (check points) e qual sua importância para o ciclo celular?
Conceitos Fundamentais da Genética – Uma Visão Geral Desde a infância, percebemos características que nos assemelham de outras pessoas e aquelas que somente nós possuímos em relação, por exemplo, a nossos irmãos biológicos. Muitas vezes, não entendemos por que uma criança tem uma certa doença “hereditária” se os pais não a apresentam. De modo geral, aprendemos que temos olhos claros ou escuros, cabelos lisos ou crespos, porque “puxamos” a um de nossos parentais ou a outros parentes próximos. É justamente a expressão “puxar a” que a Genética nos esclarece. Como qualquer área de pesquisa, a Genética apresenta vocábulos e expressões particulares. Sendo assim, é fundamental que você se familiarize com os mesmos a fim de melhor compreender essa ciência. Doenças congênitas, hereditárias e adquiridas Comumente, são feitas referências a certas características como congênitas, hereditárias e adquiridas, como, por exemplo, no caso da surdez: há pessoas que nascem surdas e há aquelas que se tornam surdas. Qualquer característica que se manifeste desde o nascimento do indivíduo é denominada de congênita; então, quem nasceu surdo tem surdez congênita. Agora, se o indivíduo nasceu surdo porque possui o gene da surdez, essa característica é também hereditária; mas, se a mãe adquiriu rubéola durante o período gestacional, trata-se de uma surdez adquirida, ou seja, que o indivíduo afetado não transmitirá aos seus descendentes. Caso o indivíduo tenha nascido com audição normal, mas que tenha sido submetido a algum fator que tenha danificado permanentemente sua audição, sua surdez também será adquirida. Vale ressaltar que nem sempre uma característica hereditária é congênita. Pessoas com coréia de Huntington possuem o gene para essa doença; entretanto, somente por volta dos quarenta anos de idade é que haverá manifestação da sintomatologia da doença, que é neurodegenerativa progressiva.
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Material genético – objeto de estudo da Genética Em eucariontes, material genético se apresenta como constituído de ácido desoxirribonucléico (DNA) associado a proteínas. Durante a interfase, quando a célula se encontra em intensa atividade metabólica pré-período de divisão celular, esse material genético se apresenta distendido e filamentar, sendo reconhecido como cromatina. Lembre-se de que, no período S da interfase, há duplicação do DNA, onde cada filamento de cromatina origina outro idêntico, que se unem pelo centrômero. Durante o período de divisão celular, os filamentos de cromatina vão sendo condensados, constituindo os cromossomos. Em cada uma destas estruturas, cada segmento de DNA capaz de realizar transcrever RNA é reconhecido como gene ou cístron. Lembre-se de que o cromossomo é basicamente uma seqüência linear de genes. Cada local que um certo gene ocupa no cromossomo é denominado locus gênico, representando, portanto, o “endereço” do gene. Vale enfatizar que todas as nossas células, exceto as hemácias, que são anucleadas, apresentam o mesmo conjunto gênico. O gene que determina o tipo de seu cabelo (se liso, crespo ou cacheado), por exemplo, está presente em suas células musculares, em seus hepatócitos e nas células da íris do olho. O que ocorre é que, durante o período de diferenciação celular, na embriogênese, as células têm certos genes ativados e outros genes desligados, a depender do tipo celular em que está sendo especializada. Considerando-se que em nossas células somáticas, ou seja, aquelas diplóides que não fazem parte da linhagem reprodutiva (por meiose, formarão os gametas), os 46 cromossomos se encontram pareados, formando os cromossomos homólogos, cada cromossomo do par possui genes em seu lugar determinado, o locus gênico e, considerando-se o par de homólogos, há dois loci (plural de locus ou locos). Cada locus pode apresentar um alelo, ou seja uma forma alternativa do gene, como, por exemplo,no mesmo par de cromossomos homólogos, um cromossomo desse par possui um alelo dominante para certa característica e o alelo correspondente no outro cromossomo pode ser recessivo. Sendo assim, cabe a classificação do indivíduo como heterozigoto, quando possui um alelo de cada tipo (um recessivo e outro dominante nos loci correspondentes entre os homólogos), ou como homozigoto, quando o indivíduo possui ambos os alelos dominantes nos loci correspondentes ou ambos recessivos. As características externas, como cor dos olhos; e as internas, como o tipo de sangue, que são detectáveis (mesmo que a detecção só ocorra por meio de exames laboratoriais) representam o fenótipo do indivíduo. Denomina-se genótipo o patrimônio genético do indivíduo, que, para manifestar-se geralmente sofre influência dos fatores ambientais. Pode ocorrer de o indivíduo não apresentar o gene para uma determinada característica e, contudo, expressá-la. Essas manifestações assemelham-se ao fenótipo, mas devem ser denominadas de fenocópias. Considere, por exemplo, um indivíduo que é diabético insulino-dependente. Ao fazer uso da injeção de insulina, a característica “normal”
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apresentada por esse indivíduo é uma fenocópia, pois não há o fenótipo Fundamentos de resultante da expressão do gene para a condição de normalidade glicêmica. O material genético pode, ainda, sofrer modificações, que são genética humana e das Populações denominadas mutações, sendo que, somente serão transmitidas à prole caso comprometam as células da linhagem germinativa.
Dominância e recessividade dos caracteres Já foi visto, no tópico anterior, que, quando uma característica apresenta duas ou mais variedades fenotípicas em uma mesma espécie, é correto concluir que o locus gênico correspondente pode ser ocupado de diferentes maneiras, isto é, existem diferentes alelos para esse gene. Consideremos como exemplo a forma do lobo da orelha em nossa espécie. O locus controlador desta característica pode apresentar um alelo dominante, que determina o lobo da orelha solto ou um alelo recessivo, que determina o lobo da orelha preso ou aderente. Em nossas células, há, portanto, dois loci para essa condição, sendo que cada um pode ser ocupado por duas formas alélicas diferentes, resultando em três possíveis genótipos: humanos que possuem ambos os alelos para lobo solto; os que têm um alelo para lobo solto e um alelo para lobo preso e aqueles com ambos os alelos para lobo preso. Seres humanos homozigotos que apresentam ambos os alelos para lobo da orelha solto, têm lobo solto; e aqueles que apresentam ambas as formas alélicas para lobo preso, têm lobo preso. Entretanto, os heterozigotos, aqueles que têm um alelo de cada tipo exibem o lobo solto. Dessa forma, percebe-se que o alelo dominante é aquele que está determinando a característica lobo da orelha solto, pois condiciona o fenótipo quando o indivíduo possui o alelo em questão em dose dupla (homozigose) ou em dose simples (heterozigose). O alelo recessivo, por conseguinte, será aquele que apenas se expressa em dose dupla.
lobo preso
lobo solto
O alelo dominante não inibe a expressão do alelo recessivo! O alelo dominante pode estar, por exemplo, determinando a produção de uma enzima; e o recessivo, a formação dessa enzima alterada ou inativa ou até mesmo a não formação enzimática.
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Para refletir... e responder! O que significa afirmar que “o fenótipo resulta da interação entre o genótipo e o meio”?
O DNA como Estrutura Molecular dos Cromossomos Estrutura do DNA Há pouco mais que meio século, foi identificada a constituição bioquímica da informação genética. Antes disso, Friederich Miescher descobriu os ácidos nucléicos em suas pesquisas com leucócitos, dandolhes a denominação de nucleína em função de se encontrarem presentes no núcleo celular. Houve várias pesquisas subseqüentes até que, em 1953, James Watson e Francis Crick postularam um modelo espacial para a estrutura da dupla hélice do DNA, recebendo o prêmio Nobel para Medicina ou Fisiologia em 1962. Watson e Crick
A partir do reconhecimento do DNA como a molécula principal na transmissão das características hereditárias, as pesquisas foram direcionadas para a elucidação do código genético. Há dois tipos de ácidos nucléicos, DNA (ácido desoxirribonucléico) e RNA (ácido ribonucléico). Embora ambos sejam estruturas polinucleotídicas, diferem em certos aspectos.
Estrutura de um nucleotídeo Cada nucleotídeo apresenta: o grupo fosfato derivado do ácido fosfórico; o pentose (açúcar com 5 carbonos), que pode ser ribose ou desoxirribose; o base nitrogenada, que pode ser classificada como púrica (guanina ou adenina) ou pirimídica (citosina, timina ou uracila).
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Estrutura do DNA O ácido desoxirribonucléico apresenta-se como uma dupla hélice, ou seja, é constituído por dois filamentos enrolados entre si de forma helicoidal. Esse dois filamentos são polinucleotídicos e mantêm-se unidos por meio de pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas, ocorrendo entre pares específicos: AT (com duas pontes de hidrogênio) e CG (com três pontes de hidrogênio). Sendo assim, as fitas que compõem o DNA são complementares. Estrutura do RNA Ao contrário do DNA, o RNA tem a ribose como açúcar, possui uracila (U) em lugar da base timina (T) e apresenta-se constituída por apenas um filamento polinucleotídico.
Para refletir... e responder! Podem existir dois indivíduos da mesma espécie como o DNA idêntico? Justifique.
Fundamentos da expressão gênica Os ácidos nucléicos expressam a informação genética por meio de proteínas, necessitando da “leitura” do código genético. A fim de compreender esse aspecto, serão descritos a seguir os processos de autoduplicação, transcrição e tradução do material genético. Autoduplicação (replicação do DNA) O modelo para a molécula do DNA, apresentado por Watson e Crick, além de explicar suas propriedades físico-químicas, também esclarece sobre ao modo de replicação da molécula.
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De acordo com o modelo supracitado, para ser replicada a molécula de DNA, seus dois filamentos constituintes são separados e haverá a produção de uma seqüência complementar para cada um deles. Como cada uma das moléculas de DNA produzidas irá apresentar um filamento da molécula original, esse processo é reconhecido como semiconservativo. Enquanto as pontes de hidrogênio existentes entre as fitas da molécula original são quebradas por ação enzimática, nucleotídeos presentes na célula se associam a cada um dos filamentos, obedecendo ao pareamento específico de bases nitrogenadas (A-T; C-G). As moléculas-filhas serão, dessa forma, idênticas à molécula que serviu de modelo para a replicação.
Há a necessidade de uma série de enzimas para que a autoduplicação ocorra: · DNA-helicase - abre a cadeia nucleotídica; · DNA-topo-isomerase - desenrola a hélice; · DNA-primase - forma o primer (uma seqüência de RNA que inicia a formação do novo DNA); · DNA-polimerase III - associa os novos nucleotídeos com aqueles preexistentes por meio do pareamento de bases; · DNA-polimerase I - remove o primer; · DNA-ligase - une os novos nucleotídeos entre si.
Em 1968, Huberman e Riggs demonstraram que a replicação tem início independentemente em múltiplos pontos da molécula de DNA. Esses vários segmentos que iniciam a replicação são conhecidos como replicons e têm replicação bidirecional. As cópias sempre são feitas na direção 5’ 3’. Assim, enquanto a fita 3’ 5’ é lida de modo contínuo, a fita 5’ 3’ é copiada de modo descontínuo. Os fragmentos que são produzidos, chamados de fragmentos de Okasaki, posteriormente são reunidos. Transcrição O RNA tem o DNA como molécula-molde, diferindo da autoduplicação por usar ribonucleotídeos e porque apenas um filamento do DNA atua no processo. Para isso, as duas fitas de DNA se separam e uma delas serve de modelo ao RNA enquanto a outra permanece inativa. No final do processo, o DNA voltará a apresentar o aspecto bifilamentar. Durante síntese de RNA, há pareamento específico entre as bases nitrogenadas A – U e C – G. Vale ressaltar que uma das fitas do DNA (5’3’) será transcrita formando um longo filamento de RNA, denominado RNA heterogêneo, no qual existem seqüências do tipo éxons e íntrons. Estas últimas, que não irão codificar nenhuma cadeia polipepetídica, serão posteriormente removidas e os éxons unidos entre si (splicing), formando assim o RNA mensageiro. 23
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Várias enzimas participam do processo de transcrição, sendo as RNA-polimerases as mais importantes. Vide ilustração abaixo, com o processo simplificado.
Tradução Esse processo representa a síntese de proteínas, que consiste na união entre aminoácidos específicos de acordo com a seqüência de códons do RNA mensageiro. Como essa seqüência é determinada pelas bases do DNA (gene) que serviu de modelo ao RNAm, a síntese protéica representa, portanto, a tradução da informação genética. Nesse processo, há participação, principalmente, de ribossomos, vários RNA de transporte, aminoácidos e de um conjunto enzimático. A princípio, o ribossomo se encaixa em uma das extremidades do RNAm e o percorre até a outra extremidade. À medida que esse deslocamento ocorre, os RNAt vão encaixando os aminoácidos na seqüência definida pela ordem dos códons do RNAm.
Etapas: · Há associação entre um ribossomo, um RNAm e um RNAt especial (com anticódon UAC), que transporta o aminoácido metionina. · Ocorre encaixe entre o anticódon UAC e o códon UAG (códon de início da tradução) presente no RNAm. · A seguir, cada RNAt carregará um aminoácido até o sítio A do ribossomo, sendo que somente será incorporado à proteína que será formada se existir uma trinca complementar para ele no RNAm, em seqüência.
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Para refletir... e responder! Fundamentos de
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O que significa dizer que o código genético é universal e degenerado?
Material genético A depender da etapa do ciclo celular em que a célula se encontra, o material genético pode apresentar-se como cromatina ou como cromossomo. Cromatina Quando a célula não esta em divisão, os cromossomos apresentam-se como fios muito finos, dispersos no nucleoplasma, recebendo o nome de cromatina. Aparece no núcleo interfásico como uma rede de filamentos longos e finos chamados cromonemas que apresentam regiões condensadas (espiraladas) - as heterocromatinas, inativas na transcrição em RNA, e regiões distendidas - as eucromatinas, regiões ativas.
Obs.: Denomina-se heteropicnose a diferença de colorabilidade entre os tipos de cromatina. A cromatina só se torna visível na medida em que sofre condensação, formando os cromossomos. Isso ocorre durante a divisão celular. Cromossomo Cada cromossomo é formado por uma única e longa molécula de DNA, associada a várias moléculas de histona (proteína básica, a intervalos regulares, formando os nucleossomos). Denomina-se cromonema o filamento de DNA com os nucleossomos enrolados helicoidalmente. O cromonema apresenta, ao longo de seu comprimento, regiões enoveladas chamadas cromômeros, que se coram mais intensamente.
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Durante a condensação cromossômica, as regiões eucromáticas se enrolam mais frouxamente do que as heterocromáticas. No cromossomo condensado, as heterocromatinas, regiões que se apresentam condensadas desde a interfase, aparecem como regiões “estranguladas” do bastão cromossômico, chamadas constricções.
Estrutura cromossômica Cromátides: cada um dos filamentos idênticos de DNA que se encontram unidos pelo centrômero no cromossomo duplicado. Cinetócoro: complexo protéico que atua na movimentação cromossômica durante a divisão celular. Telômero: estrutura ímpar presente na região terminal dos cromossomos de eucariontes. Centrômero: região em que as duas cromátides do cromossomo duplicado se unem. Corresponde à constricção primária. Classificação dos cromossomos quanto à posição do centrômero: I. Metacêntrico: quando o centrômero se localiza centralizado no cromossomo, dividindo-o em braços de mesmo tamanho. II. Submetacêntrico: quando o centrômero se localiza levemente deslocado da região cromossômica mediana, dividindo o cromossomo em braços com tamanhos discretamente distintos. III. Acrocêntrico: quando o centrômero está nitidamente deslocado da região cromossômica mediana, dividindo o cromossomo em braços com tamanhos nitidamente distintos. IV. Telocêntrico: quando o centrômero está localizado na região cromossômica terminal, o que resulta em um cromossomo que possui somente um braço. Este tipo não ocorre em nossa espécie.
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Os cromossomos humanos e o cariótipo Fundamentos de
Os cromossomos pertencentes às células de indivíduos da mesma e das Populações espécie apresentam forma, tamanho e número constantes, porém variam de espécie para espécie. Enquanto, por exemplo, o homem possui (2n) 46 cromossomos, o boi possui (2n) 60, e o milho (2n) 20. O conjunto de dados sobre forma, tamanho e número de cromossomos de uma determinada espécie é denominado cariótipo. genética humana
O cariótipo de uma espécie pode ser representado por um cariograma ou idiograma, que corresponde a um arranjo dos cromossomos separados aos pares e em ordem decrescente de tamanho. Na espécie humana, as células gaméticas possuem um lote haplóide de 23 cromossomos (n), denominado genoma. As células somáticas apresentam um lote diplóide de 46 cromossomos. Os cromossomos sexuais, X e Y, são chamados de heterossomos e os demais, autossomos. Observe abaixo cariótipos masculino e feminino normais
Nos mamíferos do sexo feminino, o cromossomo X condensado é observado no interior do núcleo ou associado ao envoltório nuclear, como uma partícula esférica que se cora fortemente, à qual se dá o nome de cromatina sexual (ou corpúsculo de Barr), sendo somente um dos cromossomos X ativo. A presença ou não de cromatina sexual permite, pois, o diagnóstico citológico do sexo.
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Há indivíduos com alterações na forma (mutações estruturais) ou no número (mutações numéricas) de cromossomos, sendo as seguintes as principais: · Síndrome de Down: 47, XX (ou XY) + 21; · Síndrome de Turner: 45, X; · Síndrome de Klinefelter: 47, XXY (geralmente).
Para refletir... e responder! Existe relação entre a não-disjunção entre os cromossomos durante a meiose e descendência com alterações cromossômicas?
Estrutura e organização do gene Cromossomo é a estrutura da célula na qual os genes estão contidos. Cada cromossomo é constituído por apenas uma molécula de DNA. Lembre-se de que humanos normais têm 46 cromossomos nas células somáticas, o que significa reconhecer que estas possuem 46 moléculas de DNA. Os genes são, a grosso modo, pedaços dessa molécula de DNA. Em eucariontes, os genes são separados entre si por extensas regiões do DNA que não sofrem transcrição em moléculas de RNA, não sendo codificantes, portanto. O cromossomo apresenta uma seqüência alternada entre DNA-codificante (exon) e DNA-nãocodificante (intron). Atualmente, considera-se que aproximadamente 97% do DNA de eucariontes seja não-codificante. Embora esse DNA tenha sido chamado de DNA-lixo porque, aparentemente, não tem função, pesquisas recentes o têm relacionado com participante da estruturação cromossômica; pode revelar aspectos evolutivos, e forma o centrômero.
O número de corpúsculos de Barr corresponde ao número de cromossomos x menos 1. A identificação da cromatina sexual tem ampla aplicação clínica, principalmente no que se refere a anomalias sexuais humanas.
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Atividades
Complementares
1.
Todas as nossas células resultam de cópias do material genético presente em nossa primeira célula, o zigoto. Sendo assim, como se explica o fato de que somente determinadas células presentes no pâncreas sintetizem o hormônio insulina e as outras não? Orientação: Relembrar as primeiras clivagens do ovo e como se dá a ativação gênica durante a especialização celular. Em caso de dúvidas, releia o tópico 3 (Material genético – objeto de estudo da Genética) do tema que acabamos de estudar.
2.
Se os filhos gestados por mulheres aidéticas podem ter AIDS, por que essa doença não se classifica como hereditária, já que é transmitida de mãe para filho? Orientação: É importante revisar o significado dos termos hereditário, congênito e adquirido. Lembre-se de que, não necessariamente, o que é herdado é definido pelos genes. Você fará uma revisão sobre esse tema caso se reporte ao tópico 3.1. Doenças congênitas, hereditárias e adquiridas.
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ANÁLISE DA GENÉTICA CLÁSSICA Mendelismo: O Princípio Básico Da Herança Experiências de Mendel Embora Mendel tenha realizado experimentos com vegetais de diferentes espécies e com abelhas, seu maior sucesso foi com as ervilhas da espécie Pisum sativum. O fato de ter considerado uma característica por vez, como altura da planta ou forma das sementes, condicionou o seu êxito. Antes de iniciar os cruzamentos entre organismos de P. sativum, Mendel selecionou plantas de linhagens puras. Ele acreditava que uma planta pura, quando autofecundada ou cruzada com outra idêntica, somente poderia dar origens a descendentes com a mesma característica. Se estivesse realizando, por exemplo, o cruzamento entre duas plantas puras altas, toda a descendência seria constituída por plantas altas. Após esse período de obtenção de linhagens verdadeiramente puras, ele realizou o cruzamento entre plantas puras de variedades alternantes (planta pura alta com planta pura baixa, por exemplo) em uma mesma característica. Esta geração de plantas era chamada de geração parental (geração P). O resultado desse cruzamento, que era sempre igual a um dos parentais, foi denominado por Mendel de primeira geração híbrida (F1). Quando essa geração híbrida era autofecundada, obtinha-se a segunda geração híbrida (F2), que exibia ambos os traços verificados na geração que deu origem a F1. Ele concluiu que o traço de um dos pais permanecia encoberto em F1, mas reaparecia e F2, sendo denominado recessivo enquanto aquele que se manifestava em toda a F1, dominante. Como as flores da espécie estudada são cleistogâmicas, naturalmente ocorria autofecundação. Sendo assim, Mendel teve que remover as anteras de algumas flores a fim de impedir esse processo. De outras flores, ele retirava o pólen fazendo uso de um pincel e o levava até aquelas cujas anteras foram removidas. Desse modo, ele promovia a fecundação cruzada. Depois, havia necessidade de recobrir as flores fecundadas para que não fossem polinizadas sem que ele tivesse conhecimento do doador do pólen.
Símbolos Há uma convenção que facilita a representação do genótipo de um organismo: cada gene deve ser identificado por uma letra, que corresponde à inicial da variedade recessiva geralmente. No caso da característica altura da planta, sendo alta - determinada pelo alelo dominante - e baixa - pelo recessivo - a representação genotípica é:
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planta alta: BB (quando pura ou homozigota) e Bb (quando heterozigota); Fundamentos de
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planta baixa: bb (necessariamente homozigota, pois o alelo recessivo só se manifesta em dose dupla).
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Traduzindo uma das experiências mendelianas com ervilhas para a linguagem genética simbólica:
O quadrado de Punnet Para a representação dos resultados esperados nos cruzamentos genéticos, a montagem do quadrado de Punnet tem-se mostrado satisfatória. Esse método, cuja denominação é uma homenagem ao geneticista R. Punnet, consiste na representação abaixo, onde I e II devem representar, cada um, 50% dos gametas (de um dos parentais) portadores de certo tipo de alelo, III e IV devem representar, cada um, 50% dos gametas (do outro parental) portadores de certo tipo de alelo e as letras a, b, c, d devem representar a combinação entre um alelo paterno e outro materno, oferecendo uma modo direto de se prever resultados esperados para certo cruzamento.
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Princípio da Segregação de Um Par de Alelos – 1ª Lei
Princípio da segregação Em suas conclusões sobre seus experimentos com ervilhas, Mendel deu tratamento estatístico aos resultados, conseguindo estabelecer um padrão esperado para determinados traços das características por ele estudadas, conforme será apresentado posteriormente. Acompanhando as gerações obtidas nessas experiências, Mendel deduziu que aquilo que denominou de “fatores de hereditariedade” deveria estar pareado nas células não-sexuais, mas que, durante a formação dos gametas, ocorria segregação (separação) entre os membros de cada par de fatores, sendo que cada gameta somente recebia um fator de cada par. A partir daí, tem-se o enunciado da chamada Primeira Lei de Mendel:
“Cada caráter é determinado por um par de fatores que se separam na formação dos gametas, indo um fator do par para cada gameta, sendo este, portanto, puro”. Usando uma linguagem moderna, essa lei de Mendel pode ser assim traduzida: o par de alelos de um mesmo gene sofre separação um do outro, sendo distribuídos para diferentes células sexuais.
A meiose e as Leis de Mendel Conforme já foi discutido no tema I, a meiose, divisão celular verificada na gametogênese de animais, resulta em quatro células-filhas haplóides (n) a partir de uma célula inicial diplóide (2n).
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Já foi visto, também, que os cromossomos ocorrem aos pares nas células diplóides (2n), constituindo os cromossomos homólogos. Durante a divisão meiótica, os cromossomos homólogos se separam, indo um deles Fundamentos de para um gameta, que tem carga n (2n). Os homólogos apresentam os mesmos genética humana genes e, portanto, os mesmos loci; entretanto, os alelos não necessariamente e das Populações são idênticos. Quando os alelos de um par são iguais, denomina-se a condição de homozigótica, que Mendel chamava de pura e, quando os alelos são diferentes, heterozigótica, a qual era denominada de híbrida por Mendel. A divisão meiótica é caracterizada por duas fases consecutivas: a meiose I e a meiose II, como já foi discutido. Na meiose I, há pareamento dos cromossomos homólogos, que sofrem separação (divisão reducional), sendo encaminhados para células distintas, haplóides. Na meiose II, Cada cromossomo duplicado sofre, então, separação das cromátides (divisão equacional), sendo encaminhadas para diferentes células-filhas também haplóides.
Mendel, sem ter conhecimento da existência de genes, nem alelos, cromossomos e meiose, fez uma análise interpretativa de riqueza incomparável sobre o comportamento do que ele chamava de “fatores de hereditariedade” durante a formação das células reprodutivas. A Segunda Lei de Mendel não é tão geral quanto a primeira, pois limita-se apenas aos pares de alelos que se localizam em cromossomos não-homólogos. A Genética mais recente reconhece que, nessa situação, estando os pares de alelos para diferentes características situados no mesmo cromossomo, o caso não é mais de Segunda Lei, e sim de genes ligados, tema que será mais tarde discutido.
Cruzamentos e proporções monohíbridas Os cruzamentos monoíbridos são fundamentais para a compreensão da genética clássica ou mendeliana. Vale ressaltar que há relação de dominância e recessividade entre ambos os alelos que podem ocupar o mesmo locus para determinada característica. Considerando-se os cruzamentos que envolvem somente um par de alelos, seguem, no quadro abaixo, as freqüências genotípica e fenotípica esperadas na descendência para cada combinação entre genótipos específico na geração parental.
Vale ressaltar que, quando a geração parental apresenta genótipos em homozigose (AA x AA;aa x aa), a prole será em 100% idêntica aos parentais.
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Para refletir... e responder! Como é possível determinar o genótipo de um indivíduo quando o seu fenótipo é condicionado pelo alelo dominante do gene?
Princípio da Segregação Independente de Dois Pares de Alelos 2ª Lei Em sua pesquisa sobre a transmissão da hereditariedade usando ervilhas como modelo, Mendel também trabalhou com a análise concomitante de dois caracteres, isto é, com dois pares de alelos, sendo cada um responsável por uma determinada característica. Consideremos a análise, ao mesmo tempo, das seguintes características em ervilhas: altura da planta e cor da semente. As plantas de ervilhas podem ser altas (fenótipo dominante) ou baixas (fenótipo recessivo) e suas sementes podem amarelas (fenótipo dominante) ou verdes (fenótipo recessivo). Acompanhe os esquemas abaixo.
A proporção esperada nesse cruzamento é de 9:3:3:1. Mendel concluiu, então, que o fato de a planta ser alta ou baixa independe de ela ser, ao mesmo tempo, amarela ou verde. Analisando de dois em dois os sete caracteres por ele estudados com a Pisum sativum, encontrou sempre essa independência na transmissão hereditária considerando-se mais do que uma característica.
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Vale salientar que, considerando-se características independentes, como altura da planta e cor da semente, uma não depende da probabilidade da outra; contudo, para calcular a probabilidade de ocorrência de duas característica s ocorrerem juntas, há necessidade de multiplicar cada uma das probabilidades para cada um desses eventos. Por exemplo, se a probabilidade esperada para planta alta é de ¾ e a probabilidade esperada para semente verde é de ¼, basta multiplicar essa probabilidades: ¾ x ¼ = 3/16
A partir de tais estudos, tem-se o enunciado da chamada Segunda Lei de Mendel:
“Na formação dos gametas, o par de fatores responsável por uma certa característica separa-se independentemente de outro par de fatores responsável por outra característica”.
Usando uma linguagem moderna, essa lei de Mendel pode ser assim traduzida: o par de alelos com loci m um par de cromossomos homólogos sofre separação independentemente de outro par de alelos localizado em outro par de cromossomos homólogos.
Obs.: A Segunda Lei de Mendel não tem validade quando ambos os pares de alelos para as duas características têm loci no mesmo par de homólogos (genes ligados).
Cruzamentos e proporções diíbridas A Segunda Lei de Mendel, além de estudar dois caracteres, também é aplicável à análise de três ou mais caracteres, cabendo, portanto, o uso dos termos diibridismo, triibidismo ou poliibridismo conforme o caso. Como a Segunda Lei de Mendel trabalha com análise de duas características, sendo que a transmissão de uma delas independe da transmissão da outra, pela teoria das probabilidades, essa herança trabalha com eventos independentes e simultâneos. Desse modo, é fácil entender como se obtém a proporção esperada fenotípica de 9:3:3:1 na geração F2.
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Exemplificando: Considere duas características cujos genes se situam em cromossomos nãohomólogos, como forma do lobo da orelha e pigmentação da pele. · Forma do lobo da orelha: solto (PP ou Pp) ou preso (pp) · Pigmentação da pele: normal (AA ou Aa) ou albinismo (aa). Considerando que a ocorrência de uma dessas características não impede a ocorrência da outra, para saber a probabilidade de ambas as características ocorrerem juntas, há necessidade de se multiplicar as probabilidades de ocorrência de cada um desses eventos em separado. Acompanhe abaixo: Qual a probabilidade de que um homem com lobo da orelha solto e não albino e uma mulher de mesmo fenótipo, sendo ambos heterozigotos, tenham filhos com lobo preso e albinos?
Obs.: Usando a mesma metodologia, as demais combinações também podem ser calculadas: Filhos com lobo solto e pigmentação normal da pele: Filhos com lobo solto e albinismo: Filhos com lobo preso e pigmentação normal da pele:
¾ x ¾ = 9/16 ¾ x ¼ = 3/16 ¼ x ¾ = 3/16
Para refletir... e responder! Qual é a relação entre a segregação independente dos cromossomos homólogos na meiose e a segregação independente dos genes?
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Probabilidade Na Herança Mendeliana E Análise De Heredogramas
Noções básicas de probabilidade e grau de adequação dos resultados É inegável que um dos motivos do sucesso das experiências de Mendel com ervilhas foi o tratamento estatístico que ele deu à análise dos resultados. Em estatística, a teoria das probabilidades possibilita a estimar os resultados esperados para a ocorrência de eventos que ocorrem ao acaso. A possibilidade de um evento ocorrer é dada pela razão entre o número de eventos desejados e o número total de eventos possíveis (espaço amostral).
Probabilidade de um evento ocorrer = nº de eventos desejados nº total de eventos possíveis
Obs.: Os elementos que compõem o espaço amostral são equiprováveis, isto é, têm a mesma chance de ocorrência. A Estatística nos ensina que, quanto maior for o número de repetições dos eventos, mais acertada será a previsão dos resultados. Isso justifica a escolha de organismos com elevada taxa reprodutiva como modelos para os estudos genéticos.
Situações mais comuns solicitadas em problemas genéticos: I. Probabilidade de ocorrência de um OU outro evento: Corresponde ao estudo da probabilidade de ocorrência de um entre dois eventos que são mutuamente exclusivos. A probabilidade, nesse caso, será dada pela soma das probabilidades isoladas de cada um dos eventos considerados. II. Probabilidade de ocorrência de um E outro evento: Corresponde ao estudo da probabilidade de ocorrência dois entre dois eventos que são independentes. A probabilidade, nesse caso, será dada pela multiplicação das probabilidades isoladas de cada um dos eventos considerados.
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Obs.: Se há necessidade de uma ordem de ocorrência para o cálculo da probabilidade de ocorrência de dois eventos independentes, basta que seja efetuada a multiplicação das probabilidades isoladas de cada evento; mas, não sendo essa ordem de ocorrência importante, deve-se multiplicar a probabilidade de ocorrência do 1º evento pela probabilidade de ocorrência do 2º evento e somar este resultado ao produto entre a probabilidade de ocorrência do 2º evento pela do 1º evento. Resumindo: Deseja-se o mesmo evento: A e A, B e B etc. P (A e A) = P (A) x P (A) Desejam-se eventos diferentes: I. Quando a ordem dos eventos é importante: P (1º A e 2º B) = P (A) x P (B) II. Quando a ordem dos eventos não é importante: (1º A e 2º B) ou (1º B e 2 º A) P1 (A e B) ou (B e A) [P (A) x P (B)] + [P (B) x P (A)]
Probabilidade na análise de heredogramas Heredogramas, genealogias, árvores genealógicas, mapas familiares ou pedigrees são representações gráficas do estudo da herança de uma ou mais características em uma família. A fim de interpretar corretamente a análise de um heredograma, você precisa familiarizar-se com a simbologia abaixo:
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Análise de heredogramas Geralmente, os indivíduos são indicados por numeração arábica e as Fundamentos de genética humana gerações por numeração romana, da esquerda para a direita; mas, pode e das Populações ocorrer de somente os indivíduos estarem indicados por numeração. Neste caso, utilizam-se os números arábicos, também da esquerda para a direita, em ordem crescente, começando com o primeiro indivíduo da 1º geração até o último, na última geração representada. O indivíduo que motivou a elaboração do heredograma, por apresentar determinado traço genético, é denominado probando ou caso-índex e pode ser identificado estando assinalado por uma seta no mapa familiar. Para a elaboração correta do heredograma, todos os indivíduos da família devem ser representados, mesmo aqueles abortados ou natimortos. A prole de um casal deve ser representada, em ordem de nascimento, da esquerda para a direita. A fim de facilitar a interpretação de um heredograma, há necessidade de se obedecer a certas etapas: I. Identificar casal (ou casais) representados com o mesmo fenótipo (ambos normais ou ambos afetados) e que apresentam, pelo menos, um filho com fenótipo distinto do deles; reconhecendo a heterozigose dos pais e homozigose recessiva do(s) filho(s) diferente(s); II. Sabendo quais são os caracteres dominante e recessivo, deve-se identificar todos os indivíduos recessivos; III. Sabendo que os homozigotos recessivos só transmitem o alelo recessivo aos seus descendentes e que recebem um alelo recessivo da cada um de seus parentais, determinar os demais genótipos possíveis na genealogia.
Obs.: Caso não seja possível afirmar com certeza o genótipo de um indivíduo com fenótipo dominante, deve-se representar a letra correspondente a do alelo dominante e um traço acompanhando-a. Ex: A_, pois fica claro que pode ser AA ou Aa.
Para refletir... e responder! Qual a vantagem do uso de mapas familiares?
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Atividades
Complementares
1.
Uma mulher tem uma rara anomalia dominante das pálpebras, que impede a abertura total dos olhos (ptose). O pai dessa mulher tem ptose, mas sua mãe tem pálpebras normais. Sua avó paterna também apresentava pálpebras normais. a) Identifique os genótipos da mulher e de seus pais. b) Qual o percentual de filhos esperados com ptose na união entre essa mulher e um homem com pálpebras normais? Orientação: Revise como ocorre a transmissão de características que têm dominância completa e os fundamentos em que se apóiam o Mendelismo Clássico. Você pode optar por tentar montar o mapa familiar, embora a questão não o solicite, mas facilita a identificação dos genótipos de muitos indivíduos; caso contrário, identifique a os genótipos da geração parental da mulher e distribua esses dados no quadrado de Punnet. Depois, faça o mesmo para responder à letra “b”.
2.
O heredograma ao lado apresenta uma família com indivíduos portadores de fibromatose gengival (aumento da gengiva devido a um tumor). a) Essa doença hereditária é condicionada por alelo dominante ou recessivo? Justifique. b) Identifique os genótipos possíveis dos indivíduos dessa família.
Orientação: É fundamental que você domine o conhecimento visto no tópico 4.3. (Análise de heredogramas) a fim de conseguir identificar os genótipos possíveis dos indivíduos e a dominância ou recessividade do alelo em questão. Não se esqueça da importância de iniciar a análise por um casal que tenha o mesmo fenótipo; no caso, ambos com fibromatose ou ambos sem essa característica.
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Fundamentos de
genética humana
e das Populações
A GENÉTICA E SEUS AVANÇOS TRILHANDO NOVOS CAMINHOS PARA O FUTURO EXTENSÕES DO MENDELISMO: CARACTERIZAÇÃO DAS HERANÇAS AUTOSSÔMICA E HETEROSSÔMICA
Variações Nas Proporções Mendelianas Depois da redescoberta dos trabalhos de Mendel, vários experimentos sobre hereditariedade foram realizados. Alguns pesquisadores verificaram que as proporções fenotípicas mendelianas esperadas nem sempre eram obtidas quando trabalhavam com caracteres determinados por um par de alelos, ao contrário das proporções esperadas genotípicas. Partiremos agora para o estudo de tais casos, que não invalidam nem diminuem os princípios mendelianos, mas que os ampliam. Variações do Monoibridismo clássico Herança sem dominância completa. No mendelismo clássico, ocorre relação de dominância completa entre os alelos de um gene responsável por uma característica, e o indivíduo heterozigoto exibe o fenótipo dominante. Na ausência de dominância completa, ambos os alelos se manifestam no heterozigoto, resultando em duas situações, a depender da herança: · Sendo os alelos semidominantes entre si, o híbrido terá um fenótipo intermediário; · Sendo os alelos co-dominantes entre si, o híbrido expressará ambos os tipos de fenótipo ao mesmo tempo. Exemplo de semidominância: A cor das flores em boca-de-leão, Antirrhinum majus, pode ser branca, ou vermelha, quando são heterozigotas para alelos diferentes, mas, sendo heterozigota, a flor será rosa. Exemplo de co-dominância: Em nossa espécie, se um dos parentais é homozigoto para o tipo sangüíneo A e o outro, para o tipo B, a descendência heterozigota resultante terá tipo sangüíneo AB para o sistema ABO.
Em ambos os tipos de alelos supracitados, o resultado esperado no cruzamento entre heterozigotos, ou seja, a geração F2, apresentará as proporções fenotípica e genotípica esperadas como 1:2:1.
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Alelos letais Os genomas das diferentes espécies apresentam alelos que determinam o aparecimento de características prejudiciais ao metabolismo, resultando em doenças e/ou anomalias. O pesquisador francês Cuènot foi quem descobriu os alelos letais, em 1905, estudando a herança da cor da pelagem em camundongos. Ele verificou que todos os camundongos amarelos eram heterozigotos e os agutis, selvagens com pele acinzentada, eram homozigóticos recessivos, não existindo camundongos marelos homozigóticos. Realizando cruzamento entre camundongos amarelos entre si, Cuènot sempre obtinha a proporção fenotípica esperada de 2:1. A fim de esclarecer porque não se verificava a proporção mendeliana de 3:1, ele sugeriu que não havia fusão entre os gametas portadores do alelo dominante. Mais tarde, verificou-se que essa fecundação ocorria, mas o indivíduo morria na vida embrionária; dessa forma, percebeu-se que, para essa característica, a homozigose dominante era letal. Os alelos recessivos, de modo geral, podem ser recessivos ou dominantes.
Para refletir... e responder! Por que a descobertas dos alelos semidominantes, co-dominantes e letais não invalidou os princípios mendelianos?
Expressividade e penetrância Nem sempre indivíduos que apresentam o mesmo tipo de alelo dominante, expressam mesmo fenótipo. Alguns podem exibir fenótipos mais ou menos acentuados, dependendo das condições ambientais a que estão submetidos e / ou de seu genótipo total. Genes cuja expressão varia apresentam expressividade variável. Ex.: Entre os indivíduos polidáctilos (portadores de dedos supranumerários), há aqueles com mãos e pés comprometidos, aqueles com somente número anormal em uma das mãos, aqueles com somente os pés apresentando a caracetrística, mas com o dedo anormal muito reduzido etc. Mesmo quando um indivíduo recebe um alelo dominante para determinada característica, ele pode não expressá-la, o que significa, então, que o genótipo tem penetrância incompleta. Se 100% dos indivíduos de determinado genótipo manifestam o fenótipo esperado, fala-se em penetrância completa. Ainda usando a polidactilia como exemplo, embora esse caráter seja dominante, 15% daqueles que portam o alelo exibem o fenótipo normal.
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Herança dos grupos sangüíneos humanos Sistema ABO Fundamentos de
genética humana
Embora existam quatro grupos sangüíneos do sistema ABO, há três
e das Populações alelos envolvidos no processo e oito genótipos possíveis. Trata-se de uma
herança do tipo polialelia, onde, nas células diplóides, o locus para a característica em questão é ocupado por uma das três formas alternativas do gene. Como nessa condição os cromossomos têm seu par, constituindo os pares de homólogos, o outro cromossomo também apresentará, no locus correspondente, uma dessas formas alélicas. Os quatro grupos sangüíneos para esse sistema são: A, B, AB e O. os alelos envolvidos são: IA , IB e i. O alelo i é recessivo em relação aos alelos IA, e IB , sendo que estes, necessariamente são dominantes em relação ao alelo i. Os alelos IA e IB , por sua vez, são co-dominantes entre si. Sendo assim, acompanhe a relação entre genótipos e fenótipo para esse sistema na tabela abaixo:
Exemplificando uma situação hipotética de cruzamento: Sabendo que um homem do grupo sangüíneo “A” e sua esposa do grupo sangüíneo “B”, sendo ambos heterozigóticos, desejam ter filhos, quais os tipos sangüíneos esperados para o sistema ABO e em quais percentuais? P: homem x mulher IA, i IB, i F1:
Os filhos poderão ser dos grupos sangüíneos A, B, AB e O, em iguais percentuais (25%).
Determinação dos grupos sangüíneos do sistema ABO: Assim como os demais sistemas sangüíneos que estudaremos, o sistema ABO é identificado pelos tipos de proteínas presentes nos glóbulos vermelhos e que atuam como antígenos, que são chamados de aglutinogênios. No caso desse sistema, as referidas proteínas são denominadas de A e B. A presença do alelo IA determina a presença do aglutinogênio A; o alelo IB determina a presença do aglutinogênio B e o alelo i não determina a presença de aglutinogênio algum. O plasma sangüíneo apresenta duas proteínas específicas, que atuam como anticorpos para os antígenos do sistema ABO, que são chamadas de aglutininas. Estas são chamadas de anti-A e anti-B.
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Denomina-se aglutinação sangüínea justamente o resultado da reação específica antígeno-anticorpo, que resulta em grumos no sangue (hemácias aglutinadas). Segue, abaixo, um quadro relacionando cada grupo sangüíneo com o genótipo e seu aglutinogênio e sua aglutinina específica.
Obs.: A compatibilidade entre o aglutinogênio do doador de sangue a aglutinina do receptor desse sangue é fundamental para que a transfusão seja bemsucedida. Sendo assim, os indivíduos do grupo O são doadores universais e aqueles do grupo AB são receptores universais.
Para refletir... e responder! Por que uma pessoa do grupo A não pode doar sangue para outra do grupo O?
Sistema MN Landsteiner e Levine, em 1927, identificaram dois aglutinogênios em hemácias, reconhecidos como M e N. A identificação da presença dessas proteínas constitui a classificação do indivíduo quanto ao sistema MN. Entre os alelos do sistema MN, há ausência de dominância. A seguir, acompanhe na tabela abaixo, a relação entre genótipos e fenótipos para esse sistema.
Sistema Rh Em 1940, Landsteiner e Weiner descobriram o sistema Rh sangüíneos no sangue de macacos Rhesus e, posteriormente, constataram que as proteínas desse sistema também se encontravam presentes nas hemácias da maioria dos humanos testados. Aqueles que apresentam a proteína Rh são classificados como Rh+, em oposição à queles que não possuem esse tipo de proteínas, classificados como Rh-.
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O anticorpo anti-Rh só é formado quando uma pessoa Rh- recebe sangue do tipo Rh+. Considera-se, de forma simplificada, que a herança para o sistema Rh obedece ao mendelismo clássico com dominância completa, Fundamentos de onde o alelo dominante R condiciona a presença da proteína nas hemácias. genética humana Dessa forma, indivíduos Rh+ podem ter genótipos RR ou Rr e aqueles Rh- só e das Populações podem ser rr.
Eritroblastose fetal: A DHRN (doença hemolítica do recém-nascido) caracteriza-se principalmente pela hemólise intensa e pela presença de eritroblastos jovens na circulação sangüínea do recém-nascido.
A predisposição à essa doença é verificada quando a mulher Rh- está gestando um feto Rh+, que a sensibiliza com proteína Rh presente em suas hemácias. Mesmo em pequenas quantidades, as hemácias fetais contendo a proteína Rh são reconhecidas pelo sistema imune materno, que passa a produzir anticorpos anti-Rh. Esse feto não apresentará problema algum relacionado com esse caso, mas ocasiona uma situação indesejável para os próximos fetos com Rh+.
É possível minimizar as chances de a mãe Rh- vir a ser sensibilizada após o nascimento do filho Rh+ por meio da injeção de anticorpos anti-Rh em até 72 horas após o parto. O tratamento da criança com DHRN consiste em fototerapia ou na troca de seu sangue (exsangüíneo-transfusão).
Para refletir... e responder! Por que a ocorrência de eritroblastose fetal é menor que a esperada?
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Pleiotropia, interação gênica, epistasia e herança quantitativa Pleiotropia No mendelismo clássico, vimos que um genes condiciona o aparecimento de somente um fenótipo, como por exemplo, gene para altura da planta ou tipo de cabelo em humanos. A pleiotropia, entretanto, é uma herança em que um único gene afeta mais de uma característica. Na espécie humana, há um gene pleiotrópico que causa, simultaneamente, fragilidade óssea, surdez congênita e esclerótica azulada. Esse gene, além de ter expressividade variável, apresenta penetrância incompleta: apenas 40% das pessoas que o possuem apresentam as três características simultaneamente. Interação gênica Herança em que dois ou mais pares de alelos, que se segregam independentemente, interagem, controlando o aparecimento de somente uma característica. As experiências de Bateson e Punnet, logo após a redescoberta da obra mendeliana, estudando a forma da crista em galinhas, demonstraram que combinações diferentes desses dois genes resultam em fenótipos diferentes, provavelmente, devido à interação entre seus produtos em nível bioquímico ou celular. As diferentes linhagens de galinhas têm cristas de várias formas. Acompanhe o quadro abaixo.
Dessa forma, é fácil concluir que os genótipos possíveis são: R_ee: condicionando o fenótipo crista rosa. rrE_: condicionando o fenótipo crista ervilha. Rree: condicionando o fenótipo crista simples. R_E_: condicionando o fenótipo crista noz.
Na Segunda Lei de Mendel, a F2 a proporção fenotípica esperada de 9:3:3:1. Nesta herança, são considerados dois caracteres. Perceba que, na interação gênica, só há um caráter, que apresenta diferentes fenótipos a depender da interação verificada entre os alelos envolvidos. A proporção genotípica, contudo, é a mesma em ambos os tipos de herança.
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Epistasia Fundamentos de
genética humana
Herança em que dois ou mais genes influenciam uma característica,
e das Populações sendo que um dos alelos envolvido tem efeito bloqueador no fenótipo. Este alelo “bloqueador” é chamado de epistático.
Nessa herança, há redução do número de classes fenotípicas, alterando a proporção de 9:3:3:1 estabelecida por Mendel. Isso ocorre devido ao efeito inibidor do alelo de um gene localizado em cromossomo não-homólogo sobre outro gene, que, em conjunto, determinam a mesma característica. O gene epistático não exerce dominância sobre o outro gene. Ilustremos essa herança com o seu exemplo clássico: a cor das flores (púrpura ou branca) na ervilha Lathyrus odoratus. Neste trabalho, Bateson e Punnet cruzaram duas variedades diferentes com flores brancas, obtendo F1 com flores púrpura e a F2 com 9 púrpura e 7 brancas (9:7). Eles concluíram que os dois genes segregram independentemente e que estão envolvidos na síntese do pigmento antocianina, mas que cada gene tem um alelo recessivo que inibe a ação desse pigmento.
Como bb e pp têm efeito epistático, a proporção fenotípica é de 9:7. Pelo quadrado de Punnet:
Herança quantitativa Essa herança, que também pode ser chamada de herança multifatorial, herança poligênica e poligenia, tem a particularidade de expressar as classes fenotípicas de forma contínua. Ronald Fisher propôs que as características de variação contínua são influenciadas por vários genes de pequeno efeito e com segregação independente e que sofrem grande influência dos fatores ambientais. Como exemplos de características humanas que obedecem a essa herança tem-se: altura, peso, cor da pele, cor dos olhos etc. Atualmente, os alelos relacionados com herança quantitativa são chamados de poligenes e estes podem ser efetivos (quando contribuem com uma mesma parcela para a modificação do fenótipo) e não-efetivos (aqueles que não exercem modificação no fenótipo). Respectivamente, os alelos efetivos e não-efetivos são representados por letras maiúsculas e minúsculas. 48
Exemplificaremos essa herança com a característica cor da pele em humanos. Segundo o modelo proposto por Davenport, há dois pares de alelos envolvidos na determinação dessa característica. Serão usadas as letras maiúsculas B e N como representando alelos efetivos para a presença de melanina na pele e as letras minúsculas b e n, para aqueles não-efetivos.
F2: Pelo quadrado de Punnet:
Resultados:
Obs.: Perceba que, na herança quantitativa, a representação gráfica da geração F2 (nº de indivíduos x variação fenotípica) revela uma curva de distribuição normal.
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Para refletir... e responder! Fundamentos de
genética humana
e das Populações
Como se determina o número de pares de genes relacionados com determinada característica quantitativa?
Herança de alelos localizados nos heterossomos Quando estudamos o ciclo celular, vimos que os cromossomos se apresentam, na condição diplóide como pares de homólogos, sendo claro que, em um mesmo par de homólogos, a seqüência dos loci é a mesma. É importante ressaltar que isso é válido para os autossomos, ou seja, os cromossomos que são comuns aos indivíduos de ambos os sexos, mas não aos heterossomos (cromossomos X e Y). Entre os cromossomos sexuais, há poucos genes que possuem os mesmos loci. Isso se verifica nas regiões homólogas entre os cromossomos X e Y. Os loci das regiões não-homólogas estão presentes em homozigose nas mulheres, pois têm heterossomos do tipo XX, mas em hemizigose nos homens, pois são XY. Isso significa reconhecer que um alelo recessivo presente em somente um cromossomo X de uma mulher não se manifesta, mas, no caso de homens, sim. Distingue-se quatro tipos de heranças cujos genes se verificam nos cromossomos sexuais: Herança ligada ao X Também conhecida como herança ligada ao sexo, apresenta genes localizados na região não-homóloga do cromossomo X. As mulheres podem ser homozigotas (dominantes ou recessivas) ou heterozigotas e os homens sempre são hemizigotos, porque têm o cromossomo X em dose simples. Por isso, a freqüência das características com herança ligada ao X é maior em homens, como, por exemplo, daltonismo (doença em que o indivíduo possui cegueira específica para certas cores), hemofilia (incapacidade de coagulação sangüínea) e calvície. Herança ligada ao Y Também conhecida como herança restrita ao sexo, apresenta genes localizados na região não-homóloga do cromossomo Y, ocorrendo somente em indivíduos do sexo masculino. Perceba que aqui também cabe a utilização do termo hemozigose. Há poucos genes relacionados com essa herança, chamados de holândricos, geralmente relacionados com a origem e fisiologia testicular.
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Herança limitada ao sexo Trata-se da herança cujos genes estão presentes nos autossomos, mas que, em um deles a penetrância desse gene é nula. Como exemplo, a produção de leite materno. Herança influenciada pelo sexo Corresponde a uma herança em que os genes estão presentes em ambos os sexos, pois os seus loci gênicos também se encontram nos autossomos; entretanto, a relação de dominância e recessividade é diferente em homens e mulheres devido à grande influência que os hormônios sexuais exercem. A calvície em humanos obedece a esse tipo de herança, sendo uma característica dominante nos homens e recessiva nas mulheres.
Para refletir... e responder! A distrofia muscular Duchenne (DMD) é um distúrbio em que o indivíduo afetado exibe um progressivo desgaste muscular. O gene responsável é letal, recessivo e ligado ao X. Considerando-se duas meninas que herdaram um X materno com DMD, sendo que uma tem síndrome de Turner. Ambas expressarão o fenótipo da doença? Justifique.
Ação Gênica: Do Genótipo ao Fenótipo Mesmo quando não se existiam as técnicas que nos permitem estudar a organização estrutural e funcional gênica, os geneticistas faziam deduções sobre os genes a partir do estudo de suas expressões fenotípicas. Logo, percebeu-se que os genes não poderiam estar atuando isoladamente, modificando-se a depender do ambiente ao qual se submetiam. Quando os genes saíram de seu ambiente biológico, passando ao ambiente físico dos laboratórios, contatou-se que determinados fatores, como, por exemplo, variações na luminosidade e na temperatura, poderiam, inclusive, condicionar a não-funcionalidade do gene. Essas observações confirmaram, então, que os fatores ambientais exercem influência, sim, sobre o material genético. Como prova disso, podem ser citadas a influência do tabagismo atuando em conjunto com a suscetibilidade genética ao câncer e a expressão diferencial da calvície em homens e mulheres, em função da prevalência de um ou outro tipo de hormônio sexual. 51
A expressão gênica pode ser entendida, de modo geral, como resultado da interação entre o gene e o meio ambiente. Vale ratificar que nem sempre a Fundamentos de relação entre genótipo e fenótipo é direta, pois depende de sua interação genética humana com o meio ambiente.
e das Populações
fenótipo = genótipo + interação ambiental Existem indivíduos portadores de alelos dominantes para um certo gene, mas que, mesmo assim, não exibem o fenótipo correspondente. Neste caso, diz-se que o gene tem penetrância incompleta. O exemplo mais comum de penetrância incompleta em humanos é a polidactilia. Em uma família que apresente esse caráter, é possível que indivíduos com genótipo para polidactilia em homo ou heterozigose tenham número normal de dedos nas mãos e nos pés.
Na análise de heredogramas, a penetrância incompleta de um gene condiciona uma interpretação errônea sobre os genótipos dos indivíduos em estudo. ·Penetrância: refere-se à proporção de genótipos em uma população que expressa o fenótipo correspondente. Pode ser completa ou incompleta. ·Expressividade: refere-se ao grau de expressão de determinado genótipo no indivíduo. Pode ser completa ou variável.
Ainda com relação ao exemplo da polidactilia, é possível que, em uma família com essa característica, um dos indivíduos tenha somente uma protuberância em um dos pés, o outro tenha um sexto dedo na mão direita, com tamanho em harmonia com os demais dedos e outro filho apresente um sexto dedo pequeno e recurvado em ambas as mãos. Perceba que, nesse caso, houve expressividade variável na manifestação do fenótipo.
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Reconhecimento das Mutações Gênicas e Cromossômicas Alterações no material genético, quer ocorram comprometendo a seqüência de bases nitrogenadas, estrutura ou quantidade de cromossomos presentes na célula, são reconhecidas como mutações. Quando a mutação ocorre em células somáticas, não será transmitida aos descendentes, comprometendo somente o indivíduo afetado, causando alguns tipos de câncer, por exemplo. Quando compromete a linhagem germinativa, então, a mutação poderá ser transmitida à prole pelos gametas. Estas últimas têm importância evolutiva. As mutações podem ser gênicas ou cromossômicas. Quando comprometem uma leitura correta das trincas de bases do código genético, classificam-se como gênicas (pontuais) e acabam sendo responsáveis pelo aparecimento de novos alelos. As mutações cromossômicas podem estar representadas por alterações na estrutura cromossômica normal ou então porque o número total normal de cromossomos característico de certa espécie se encontra reduzido ou aumentado em células de um indivíduo que a ela pertence. Sendo assim, as mutações cromossômicas podem ser estruturais ou numéricas.
Classificação das mutações cromossômicas: Estruturais Muitas vezes, a alteração cromossômica ocorre porque houve perda de parte do cromossomo (deleção), adição de genes ao cromossomo, ampliando seu tamanho (duplicação), alteração na posição do lócus gênico, comprometendo o pareamento correto entre os cromossomos homólogos (inversão) ou troca de fragmentos entre cromossomos não homólogos (translocação). Estas quatro situações caracterizam as mutações cromossômicas estruturais. Numéricas As células portadoras dessas aberrações possuem quantidade de cromossomos diferente da normal para a espécie, sendo reconhecidas como euploidias quando determinam a presença ou ausência de lotes inteiros de cromossomos, e aneuploidias quando um ou poucos pares de cromossomos são afetados. Nas euploidias, os casos em que a quantidade de cromossomos é de três ou mais vezes o conjunto cromossômico completo são chamados de poliploidias. Quando há erros na separação de cromossomos na meiose, durante a formação dos gametas, com a fusão de gametas anormais (com um cromossomo a mais ou a menos), têm origem as aneuploidias. As trissomias, como a trissomia do 21 ou síndrome de Down, é a mais comumente verificada.
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Agentes mutagênicos: As mutações ocorrem por acaso e não são eventos verificados com genética humana alta freqüência. Existem certos fatores que podem, contudo, elevar essa e das Populações incidência. Esses agentes mutagênicos podem ser físicos, como radiações, raios X, calor e radiação UV, ou químicos, como o gás mostarda e alguns componentes da fumaça do cigarro. Fundamentos de
Embora estejamos sujeitos a esses fatores mutagênicos com freqüência, a taxa de mutação não ocorre de forma elevada graças à existência de um grupo de enzimas de reparo, capazes de consertar erros detectados no material genético.
Para refletir... e responder! Necessariamente, as mutações prejudicam os indivíduos que as apresentam? Justifique.
Estudo da Genética de Populações É inegável a influência que o Darwinismo exerceu em diversas áreas do conhecimento, através do conceito de seleção natural. Porém, Darwin não conseguiu explicar a origem da variabilidade verificada entre as populações e nem como certas variantes são herdadas. Por volta de quarenta anos depois de Darwin ter desenvolvido a teoria da seleção natural, a
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redescoberta dos trabalhos de Mendel em 1900 esclareceu que as características são determinadas por unidades de hereditariedade transmitidas à descendência em células reprodutivas produzidas pelos pais. Em 1930, o estudo experimental da transmissão genética em cruzamentos e genealogias passou a ser feito com populações inteiras, resultando na disciplina chamada genética de populações. O objetivo dessa disciplina é justamente estudar como as forças evolutivas condicionam a variabilidade em uma população. Modernamente, a evolução é reconhecida como um processo no qual a variação genética de uma população é modificada com o tempo.
O equilíbrio de Hardy-Weinberg Com o crescente estudo de populações sob o ponto de vista do darwinismo combinado à genética, houve necessidade de se estabelecer um modelo para o comportamento dos genes. Partindo desse princípio, em 1908, Godfrey Hardy e Wilhelm Weinberg desenvolveram um teorema com o seguinte enunciado:
“Em uma população infinitamente grande, em que os cruzamentos ocorrem ao acaso e sobre a qual não há atuação de fatores evolutivos, as freqüências gênicas e genotípicas permanecem constantes ao longo das gerações”.
De acordo com esse teorema, uma população é caracterizada como estando em equilíbrio genético somente se for numerosa, panmítica (com cruzamentos ao acaso) e isenta de fatores evolutivos (como mutação, seleção natural e migração). Sendo assim, ao se aplicar esse teorema a uma população, obtendo resultados significativamente diferentes daqueles obtidos pela aplicação do teorema de Hardy-Weinberg, conclui-se que a população está evoluindo, caso contrário, a população não está em equilíbrio genético, ou seja, não está evoluindo. A fim de demonstrar o teorema de Hardy-Weinberg, consideremos uma população hipotética, onde atuam os alelos A e a. Chamaremos de p a freqüência de gametas portadores do alelo A e de q a freqüência de gametas portadores do alelo a. Sendo assim, os genótipos esperados são AA, Aa e aa. O princípio de Hardy-Weinberg ou princípio do equilíbrio gênico estabelece que, para um determinado par de alelos com freqüências p e q, em uma população mendeliana em equilíbrio, a freqüência dos diferentes genótipos em cada geração estará de acordo com a expressão p2 + 2pq + q2 = 1. Acompanhe o esclarecimento sobre a expressão acima: Considerando-se a influência de p (freqüência de gametas portadores do alelo A) e q (freqüência dos gametas com a) em uma população;
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Fundamentos de
genética humana
e das Populações
· p2 será a probabilidade de um espermatozóide portador do alelo A fecundar um óvulo portador do alelo A, pois p x p = p2.; · 2pq será a probabilidade de um espermatozóide portador do alelo A fecundar um óvulo portador do alelo a, ou seja, p x q, mais a probabilidade de um espermatozóide portador do alelo a fecundar um óvulo portador do alelo A, ou seja, p x q, resultando em 2pq; · q2 será a probabilidade de um espermatozóide portador do alelo a fecundar um óvulo portador do alelo a, pois q x q = q2.
Desse modo, a fórmula para a fórmula do equilíbrio genético de Hardy-Weinberg pode ser expressa como: p2 + 2pq + q2 = 1 ou p + q = 1 Como exemplo, considere uma população apresentando as seguntes freqüências gênicas: p = 0,9 e q = 0,1. Utilizando-se a fórmula dada:
Os fatores evolutivos A teoria moderna ou sintética da evolução considera três fatores evolutivos principais que, em uma população, atuam em conjunto, impedindo seu equilíbrio gênico: a mutação, a recombinação gênica (que ocorre durante o crossing over) e a seleção natural.
Para refletir... e responder! Qual o papel da seleção natural na evolução das espécies?
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Atividades
1.
Complementares
Dois casais afirmam que determinada criança achada pela polícia é seu filho desaparecido. Os casais e a criança foram submetidos a exames de tipagem sangüínea. Os resultados foram os seguintes: Criança: O, MN, RhCasal I: mulher: O, MN, Rh-; homem: AB, M, Rh + Casal II: mulher: A, N, Rh*; homem: B, M, Rh+ Explique como esses resultados excluem ou não a possibilidade de a criança ser o filho desaparecido do casal I ou do casal II. Orientação: Como há três caracteres em questão, é importante identificar as possibilidades que cada casal apresenta de ter filho(s) com as características que foram dadas para a criança. Lembre-se de que o sistema ABO obedece à herança polialélica enquanto os demais, ao mendelismo clássico. Além disso, atente-se ao fato da confiabilidade de aceitação / exclusão de paternidade que os sistemas sangüíneos apresentam. Caso queira revisar o padrão de herança para cada sistema em questão, releia o tópico 1.2. Herança dos grupos sangüíneos humanos.
2.
Considere uma determinada espécie vegetal cuja altura varie de 100 cm até 260 cm, sendo que esta característica obedece ao padrão da herança quantitativa e há quatro pares de alelos envolvidos. Os indivíduos com o fenótipo residual têm genótipo aabbccdd e aqueles mais altos têm genótipo AABBCCDD. Quais serão a altura e o genótipo da descendência do cruzamento entre as classes fenotípicas extremas? Orientação: A questão já oferece os genótipos e fenótipos das classes extremas, que são homozigotas, favorecendo a interpretação do genótipo da geração filial. Para o fenótipo, é importante estabelecer qual a diferença, em centímetros, entre as classes fenotípicas extremas. A partir daí, essa diferença deve ser dividida entre o número de alelos efetivos da classe com fenótipo mais alto com a finalidade de que você consiga perceber qual a real contribuição de cada alelo efetivo, em centímetros, para o fenótipo. Desse modo, sabendo qual é a altura do fenótipo residual (fenótipo mínimo), basta somar a contribuição de cada alelo efetivo para altura de um certo indivíduo tantas vezes quanto ele apresentar alelos aditivos em seu genótipo.
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Fundamentos de
genética humana
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OS AVANÇOS DA GENÉTICA E SUAS CONTRIBUIÇÕES NA SOCIEDADE Biotecnologia – Avanços No Estudo Da Genética Ao longo do tempo, nossa espécie tem-se aprimorado em técnicas que possibilitam o uso de outros organismos para interesse próprio, como, por exemplo, na fabricação de pão, laticínios ou antibióticos. Denomina-se biotecnologia o conjunto de dessas técnicas. O desenvolvimento da Biologia Molecular culminou com o aparecimento da Engenharia Genética, ramificação da biotecnologia. A Engenharia Genética ou tecnologia do DNA recombinante ocupa-se da manipulação de moléculas do DNA, favorecendo uma série de estudos com o material genético como as seguintes: · clonagem de genes (isolamento de moléculas de DNA e sua posterior multiplicação); · identificação de pessoas – fingerprint (identificação de pessoas com base no DNA); · geneterapia (substituição ou adição de uma cópia correta do gene alterado em indivíduo afetado); · aconselhamento genético; · diagnóstico pré-natal; · triagem populacional de doenças genéticas; · clonagem; · transgenia (transferência de genes de um organismo para outro); · vacinas gênicas; · recuperação de espécies em extinção.
Mapeamento Gênico e suas Aplicabilidades Os mapas genéticos são fundamentais para se estabelecer a seqüência gênica dos loci presentes em um mesmo cromossomo bem como suas respectivas distâncias. Os primeiros mapas genéticos foram realizados a partir dos estudos feitos por Morgan com o gene para cor de olhos brancos em Drosophyla no início do século XX. A elaboração desses mapas ratificou a idéia de que o cromossomo representava uma seqüência linear de genes.
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A fim de compreendermos como ocorre a elaboração de um mapa gênico, devemos compreender a herança dos chamados genes ligados.
Ligação gênica, crossing over e mapeamento cromossômico Um cromossomo é constituído por vários loci e, conseqüentemente, por vários genes. Os genes situados em um mesmo cromossomo tendem a permanecer juntos durante a divisão meiótica, sendo encaminhados juntos para o mesmo gameta, o que justifica o uso da expressão genes ligados (linkage). Sendo assim, considerando-se duas características quaisquer estudadas em conjunto, sendo determinadas por genes ligados, levando-se em conta um indivíduo de genótipo AaBb, conclui-se que ele somente poderia produzir dois tipos diferentes de gametas: AB e ab. Há, contudo, a possibilidade de que ele produza quatro tipos diferentes de gametas, AB, Ab, aB, ab. É fundamental que recordemos da informação fornecida quando do estudo da Segunda Lei de Mendel, onde aprendemos que esta lei só tem validade quando os genes estudados têm loci em cromossomos não-homólogos. Lembre-se de que, no diibridismo, um indivíduo duplo heterozigoto ou diíbrido, AaBb, formará os gametas AB, Ab, aB, ab, assim como o diíbrido Aabb, apresentando os genes em questão ligados. Não se verificam no linkage, contudo, as mesmas freqüências esperadas na distribuição entre os alelos nos gametas. Esclarecendo: Heterozigoto AaBb com genes com segregação independente: (quando a Segunda Lei é válida) Gametas: ¼ ou 25% AB: ¼ ou 25% Ab: ¼ ou 25% aB: ¼ ou 25% ab Heterozigoto AaBb com genes ligados: (quando não há validade para a Segunda Lei) Sendo a herança do tipo linkage, há duas possibilidades de combinações nos alelos nos tipos de gametas: I. Quando ocorre permutação: Gametas: ½ ou 50% AB: ½ ou 50% ab II. Quando não ocorre permutação: Gametas: quatro tipos diferentes, AB, Ab, aB, ab, mas com freqüências distintas daquelas esperadas pela Segunda Lei, por exemplo, 40% AB: 10% Ab, 10% aB, 40% ab.
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Genes ligados ou linkage são, portanto, aqueles que se encontram em um mesmo cromossomo e, se não ocorrer permutação, os genes não serão separados na meiose. Fundamentos de
genética humana
Lembre-se de que, quando estudamos divisão celular, após a
e das Populações duplicação na interfase e o pareamento dos homólogos durante a meiose,
pode ocorrer uma quebra em duas cromátides homólogas na mesma altura, sendo acompanhada da troca de suas partes. É justamente essa troca de segmentos que amplia a variabilidade genética na prole e o processo recebe a denominação de crossing over ou permutação.
A permutação não ocorre exatamente no mesmo local dos cromossomos em todas as células da linhagem germinativa que vão sofrer meiose, mas em pequeno número delas. Sendo assim, os tipos de gametas surgem em proporções diferentes, porque a proporção de gametas que apresentam novas combinações gênicas resultantes da permutação (gametas recombinantes) é menor do que a de gametas que apresentam as combinações gênicas não resultantes da permutação (gametas parentais). Exemplificando: Considere que 100 células se multipliquem através de divisão meiótica e que apresentem genótipo duplo heterozigoto AaBb. Caso não tenha ocorrido permutação, quantos e quais serão os gametas formados por essas 100 células? Como cada célula forma 4 gametas na meiose, as 100 células formarão 400 gametas. Se a ocorrência da permutação, serão esperados 200 gametas AB e 200 gametas ab. Caso 20 dessas células tenham sofrido permutação, quantos e quais serão os gametas formados por essas 100 células? Das 20 células que sofreram permutação, serão formados: 20 gametas AB (parentais) 20 gametas Ab (recombinantes) 20 gametas aB (recombinantes) 20 gametas ab (parentais) Das 80 células que não sofreram permutação, serão formados: 80 gametas AB (parentais) 80 gametas Ab (parentais) 80 gametas aB (parentais) 80 gametas ab (parentais) Das 100 células iniciais, haverá: 180 gametas AB 20 gametas Ab 20 gametas aB 180 gametas aa 60
Importante: Nos heterozigotos para dois ou mais caracteres com genes ligados, podem ocorrer duas possibilidades quanto à disposição dos alelos dominantes e recessivos de cada par: a posição cis (alelos dominantes em um mesmo cromossomo e alelos recessivos no cromossomo homólogo) e trans (alelo dominante de um par e o alelo recessivo de outro par estão ligados ao mesmo cromossomo e os seus alelos correspondentes estão no cromossomo homólogo).
Mapeamento cromossômico É certo que os gametas recombinantes surgem por recombinação e que, para dois genes ligados, a freqüência de gametas recombinantes é constante. A probabilidade de ocorrência de permutação em qualquer ponto do cromossomo é a mesma; no entanto, quanto mais distantes estiverem dois genes em um cromossomo, maior será o número de pontos entre eles que poderão sofrer permutação. A freqüência de recombinação entre dois genes é diretamente proporcional à distância entre eles no cromossomo. Dessa forma, se dois genes distam entre si por 6 morganídeos (unidade de recombinação), isso significa que a porcentagem de ocorrência de permutação entre eles é de 6%. Constate que, tendo a distância entre os genes em um mesmo cromossomo, a construção do mapa genético é possível. Exemplificando: Considere que entre dois loci gênicos (C e D) de um mesmo cromossomo a porcentagem de recombinação seja de 30%. Responda: Qual a distância aproximada entre os loci C e D? 30 morganídeos ou unidades de recombinação. Quais são os tipos de gametas produzidos por um heterozigoto cis e quais as proporções esperadas? Parentais: 70%, sendo 35% AB e 35% ab. Recombinantes: 30%, sendo 15% Ab e 15% aB. Quais são os tipos de gametas produzidos por um heterozigoto trans e quais as proporções esperadas? Parentais: 70%, sendo 35% Ab e 35% aB. Recombinantes: 30%, sendo 15% AB e 15% ab.
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Para refletir... e responder! Fundamentos de
genética humana
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Qual a importância do Projeto Genoma Humano para a sociedade?
Contribuições da Genética Para a Melhoria da Qualidade de Vida O conhecimento sobre o material genético bem como sua aplicabilidade cresceram significativamente desde os estudos mendelianos com a hereditariedade em ervilhas até os dias atuais. Modernamente, as aplicações dos conhecimentos dessa ciência são verificados em nosso cotidiano, seja com a produção de alimentos com maior qualidade nutricional e resistentes a pragas até a produção de medicamentos.
A genética médica tem por objetivo aprimorar a saúde e o bem-estar das pessoas e, conseqüentemente, de suas famílias e da sociedade como um todo. Sendo assim, essa área da genética promove, além do alívio do sofrimento de um indivíduo acometido por certo transtorno metabólico, o aumento da dignidade do ser humano. Na tentativa de encontrar a cura de diversas doenças, inclusive daquelas que acometem outros grupos de seres vivos, como os vegetais, os geneticistas, através da biotecnologia, cultivam vários microorganismos. Com a aplicação dos conhecimentos da genética às áreas de pecuária e agricultura, o homem tem lucrado, por exemplo, com gado mais resistente a doenças e capaz de maior produção de leite e de seus derivados, sementes e frutos de maior qualidade nutricional e que demoram mais tempo para entrar em decomposição e aves que põem ovos com teor reduzido de colesterol.
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A compreensão da estrutura do ácido desoxirribonucléico, o DNA, tem possibilitado pesquisas, por exemplo, sobre a alteração do material genético das pessoas com finalidade de tratamento e / ou estética e, inclusive, há pesquisas que se propõem a identificar qual(is) os gene(s) que controlam o envelhecimento a fim de aumentar a expectativa de vida do homem. É importante salientar, contudo, que a manipulação e a alteração do código genético também tem seu lado negativo. Torna-se imprescindível a reflexão sobre a interferência dos avanços de todos esses conhecimentos genéticos sobre os direitos dos cidadãos e a soberania de determinadas nações, conforme será discutido no próximo item.
Dilemas Éticos Na Genética Moderna Eugenia e Disgenia – conseqüências Desde épocas muito antigas, mesmo antes das leis mendelianas, o homem tem selecionado as melhores plantas e os melhores animais como reprodutores com a finalidade de obtenção de uma descendência mais apropriada a apresentar qualidades para certa característica desejável, aumentando seu lucro, principalmente. Em 1883, Francis Galton denominou essa prática de eugenia e passou a promover a idéia de que a espécie humana também deveria se submeter a cruzamentos seletivos a fim de ser aprimorada. O início do século XX é, então, marcado por sentimentos anti-raciais, acirrando as leis restritivas antiimigração em vários países. O movimento eugenista tomou uma proporção tal que chegou a justificar o absurdo dos casos de esterilizações involuntárias e até genocídios, como no caso da Alemanha nazista. É importante ratificar que a maioria das características genéticas de nossa espécie é de herança multifatorial, sendo intensamente influenciadas pelos fatores ambientais. Sendo assim, o primeiro obstáculo na implantação de um programa eugênico é justamente determinar precisamente quanto de “hereditariedade” há em uma certa característica. Além disso, como estabelecer quem será o “juiz” e quais serão os critérios adotados a fim de se determinar se uma característica é mais desejável do que outra? Mais um problema em questão é anular a autonomia de escolha do indivíduo justificando este feito para que o pool gênico da espécie humana seja aprimorado. Em oposição à eugenia, tem-se a disgenia, que promove a manutenção de genes deletérios na população através de diferentes meios, como, por exemplo, o uso de um medicamento e / ou substância que simule o fenótipo normal do indivíduo, como a insulina, garantindo que o diabético chegue a idade reprodutiva e possa transmitir esse distúrbio metabólica à prole ou então a prática de cirurgias plásticas que geram fenocópias de normalidade. É inegável que o PGH (Projeto Genoma Humano) resultou m uma série de informações acerca da nossa espécie. Tais informações só contribuirão para a nossa melhoria de vida caso sejam usadas com sabedoria; contudo, vale ressaltar que a disponibilidade dessas informações vem atrelada a uma série de questões de cunho principalmente ético, além de moral e legal.
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Aspectos éticos da Genética Médica. Fundamentos de
genética humana
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É certo supor que o resultado do mapeamento de nosso genoma irá contribuir para a melhoria de nossa qualidade de vida, desde quando promoverá melhores diagnóticos e tratamentos adequados a nossas doenças. Para tal, é mister a aplicação dos três princípios fundamentais sobre os aspectos éticos médicos, a saber: Princípio da benevolência (fazer o bem ao paciente); Princípio do respeito da autonomia individual (assegurar os direitos do indivíduo em controlar seus cuidados médicos sem que haja coação); Princípio da justiça (tratamento igualitário e justo a todos). A linha divisória entre esses princípios não é tão bem marcada quanto parece. É conflitante respeitar a autonomia em uma decisão dos pais na interrupção de uma gestação, por exemplo.
Atividades
Complementares
1.
Coloque-se na posição de um casal que, ao fazer os exames pré-natais, constata que o feto é portador da síndrome de Down. O que você faria, considerando seus valores religiosos, éticos e morais? Se em vez da síndrome de Down, fosse constatado que o feto é portador de distrofia muscular progressiva, doença letal que provoca a morte ainda na infância, o que você faria?
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2.
“A bioética não é apenas uma disciplina que reflete sobre a ética da vida; ela precisa ser transformada em fórum de articulação política, laico, popular e democrático”. Escreva o que você pensa a respeito dessa idéia.
Orientação: Embora a resposta seja pessoal, lembre-se de que você está se preparando para ser um educador e, em função disso, a forma como você expressa suas idéias, na sala de aula, deve ser ponderada, pois, nessa profissão, o compromisso é com o avanço do ensino e do conhecimento, contribuindo para o desenvolvimento do educando enquanto indivíduo e cidadão. A sala de aula não deve ser um palanque para que o professor defenda suas idéias, seus preconceitos ou sua religião.
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Atividade
Orientada
Fundamentos de
genética humana
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A presente atividade, que é obrigatória, tem por objetivo acompanhar progressivamente o seu crescimento ao longo do curso de Genética. Para isso, a mesma consta de três etapas, que serão desenvolvidas, respectivamente, nas 2ª, 3ª e 4ª semanas de aula, sob a supervisão da tutoria.
Etapa
1
Nesse primeiro contato com a Genética, é importante que você se familiarize com os conceitos básicos e que consiga perceber que o seu mundo particular é um ambiente propício à aplicação do conteúdo estudado nessa fascinante disciplina. Faça uma pesquisa sobre algumas características humanas que obedecem à Primeira Lei de Mendel e escolha uma que ocorre em seu núcleo familiar. Monte um mapa familiar com, pelo menos, três gerações de sua família, utilizando a simbologia adequada. A seguir, identifique o caráter dominante e o recessivo considerados e estabeleça os genótipos possíveis. Para a apresentação dessa etapa, você deve obedecer aos seguintes critérios: Capa: Elemento identificador do trabalho, deve apresentar informações ordenadas. Para estabelecermos um padrão, trabalharemos com o seguinte ordenamento dos elementos identificadores de sua pesquisa: 1. Nome da FTC (Faculdade de Tecnologia e Ciências) Deve constar da margem superior, escrito em negrito, com fonte 16, com letras maiúsculas e centralizado. 2. Identificação do curso Deve ser escrito abaixo do nome da faculdade, sendo apresentado também com letras maiúsculas, centralizado, em negrito e com fonte 16. 3. Título do trabalho Deve ser apresentado cinco espaços abaixo da identificação do curso a fim de ter destaque. Também deve ser apresentado com letras maiúsculas, centralizado, em negrito e com fonte 16. 4. Nome do aluno Deve ser apresentado 4 espaços abaixo do título do trabalho, em letras maiúsculas, centralizado, em negrito e com fonte 14.
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5. Local e ano Devem ser escritos nas duas linhas finais da folha, estando centralizado, com letras maiúsculas, em negrito e com fonte 12. Corpo da atividade I. Introdução O título “introdução” deve ser escrito na margem esquerda, sem alínea, com letras maiúsculas, em negrito e com fonte 14. A introdução deve apresentar a atividade em questão, principalmente apresentando, objetivos e justificativa da mesma. II. Desenvolvimento O título “desenvolvimento” deve ser escrito na margem esquerda, sem alínea, com letras maiúsculas, em negrito e com fonte 14. Nessa parte, você deve apresentar os dados e a análise dos mesmos. Cabe, nessa parte, uma breve abordagem sobre a Primeira Lei de Mendel e a caracterização da característica por você escolhida para ilustrar sua genealogia. A discussão sobre a interpretação de seu mapa familiar deve ser realizada também nessa fase do trabalho. III. Conclusão O título “conclusão” deve ser escrito na margem esquerda, sem alínea, com letras maiúsculas, em negrito e com fonte 14. Aqui devem ser apresentadas as considerações finais referentes aos dados encontrados. Cabe, então, uma síntese sobre o padrão de herança e a forma de transmissão dessa característica. IV. Referências Independente da(s) fonte(s) consultada(s), se bibliográfica ou eletrônica, todas devem ser apresentadas, estando relacionadas em ordem alfabética e de acordo com as normas da ABNT. O título “referências” deve ser escrito centralizado, com letras maiúsculas, em negrito e com fonte 14. Inicie a relação das referências consultadas três espaços abaixo desse título.
Etapa
2
Analisando parte do heredograma feito na 1ª etapa, tome conhecimento sobre os tipos sangüíneos de seus pais e seus irmãos. Estabeleça, em uma tabela à parte, quem pode ser doador de sangue para outro(s) familiar(es). Levando-se em conta a característica que você escolheu para responder à 1ª etapa desta atividade, considerando o estudo conjunto da hereditariedade entre ela e a característica do tipo de sangue para o sistema ABO, obedecer-se-ia à Segunda Lei de Mendel ou à herança dos genes ligados? Justifique.
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Para a apresentação dessa etapa, obedeça aos seguintes critérios: Fundamentos de
genética humana
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Capa: Vide informações dadas para a 1ª etapa.
Corpo da atividade. I. Introdução: Vide informações dadas para a 1ª etapa. II. Desenvolvimento: Vide informações técnicas dadas para a 1ª etapa. Cabe, nessa parte, uma breve abordagem sobre a herança do sistema ABO e a caracterização genotípica e fenotípica dos indivíduos específicos de seu mapa familiar. A discussão sobre o tipo de herança em que duas características são estudadas ao mesmo tempo (2ª Lei de Mendel ou genes ligados) deve ser realizada também nessa fase do trabalho. III. Conclusão: Vide informações técnicas dadas para a 1ª etapa. Aqui devem ser apresentadas as considerações finais referentes aos dados encontrados. Cabe, então, uma síntese sobre o padrão de herança do sistema ABO e a breves considerações sobre o estudo dessa característica em seu mapa familiar. IV. Referências: Vide informações dadas para a 1ª etapa.
Etapa
3
Ao longo desse semestre, estudamos vários aspectos da Genética, enfatizando que, como qualquer conhecimento, pode ser usado para o bem ou não. O texto abaixo foi extraído da introdução do livro Engenharia Genética – o sétimo dia da criação, da médica Fátima Oliveira. Leia-o atentamente e elabore uma resenha sobre o mesmo. A resenha não corresponde a um simples resumo. A resenha ultrapassa o limite de somente resumir uma obra, pois é capaz de questioná-la, apresentando seus pontos positivos e negativos. A fim de fundamentar a criticidade na resenha, seu autor pode buscar evidências na própria obra em questão ou buscá-la em outras. Além de obedecer a uma boa apresentação na capa, conforme já foi feito para as etapas anteriores, a resenha deve incluir os seguintes aspectos: · resumo da obra ou síntese do conteúdo; · destaque às idéias principais presentes na obra, apresentando o objetivo do autor; · análise crítica da obra em si, e, se possível, comparando-a com a de outros autores; · referência bibliográfica da obra. Obs.: A resenha deve ser apresentada em tamanho 12 e fonte estilo Arial.
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Texto a ser analisado para a elaboração da resenha:
A engenharia genética se estabeleceu e abre caminhos desconhecidos para a história da humanidade. Trata-se de um tema polêmico. Tudo indica que será o fio condutor da economia do século XXI. Essas constatações geram inúmeras indagações. Toda e qualquer especulação a respeito direcionará nosso pensamento para discussões sobre conhecimento e poder, questões historicamente nas mãos das classes dominantes. (...) A humanidade se defronta, hoje, com muitos desafios e dificuldades para criar um mundo sem exploração, sem opressão, e uma sociedade superior. Mas os principais entraves não se encontram apenas no passado e nos escombros. Dizem respeito fundamentalmente ao futuro, mais precisamente a essa forma de dominação sutil e sofisticada que se gesta nos marcos do biopoder, do poder aprsentado pela engenharia genética sob o comando dos países ricos. A análise crítica do que esses saberes tão inquietantes encerram, de esperança e de ameaça, para os povos é uma exigência que está na ordem do dia. (...) Eis um assunto assustador e cheio de contradições. Para que precisamos “saber fazer” gente em laboratório? Quem não quer, ou não precisa mais, ou não está satisfeito com a forma de a natureza fazer as pessoas? Não será um desperdício de tempo e de dinheiro querer produzir pessoas com o selo de “controle de qualidade” laboratorial, quando dizem que há gente demais? Que benefícios ou malefícios trará para a humanidade saber a localização e o funcionamento do conjunto dos genes humanos (genoma)? Perguntas como essas demosntram que o mapeamento gênico coloca questões novas e instigantes no debate sobre o futuro, a evolução, e, sobretudo, explicita que o controle da evolução da nossa espécie, se ainda não existem, está próximo. Sem dúvidas, os conhecimentos oriundos do Projeto Genoma Humano poderão ser utilizados para prevenir e curar inúmeras doenças, mas também poderão ser empregados para aumentar ou eternizar a opressão da mulher e a opressão racial / étnica, para acabar com a privacidade das pessoas e cercear ou abolir qualquer aspiração de liberdade.
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É importante alertar que um teste genético para determinar a maternidade ou a paternidade – como a impressão digital em DNA – se presta como uma tecnologia policial apuradíssima! A Inglaterra já o usa rotineiramente para catalogar imigrantes dos países pobres. Com certeza, em breve, os Estados Unidos e a Europa passarão a exigi-lo como documento para acesso aos seus territórios. Está criada a carteira de identidade genética! Então, o “certificado” de predisposição para doenças, obtido via testes genéticos, poderá se tornar uma exigência em seleções de empregos, para a aprovação de seguros de saúde e de vida e até nas tentativas de se descobrirem gênios nas escolas. É inegável o potencial de tudo isso como instrumento de discriminação para sempre.
Cotidianamente, os jornais e as revistas de circulação nacional anunciam o ritmo das pesquisas. É raro que uma novidade não apareça no mesmo dia em todos os jornais e até na televisão. Mas pouco se discute a diferença considerável entre saber fazer uma proteína ou transplantar um gene para curar uma doença e salvar vidas e fabricar uma proteína ou alterar um organismo para utilizá-los como armas de guerras, extermínio e genocídio. É de importância crucial que saibamos distinguir essas duas faces opostas da engenharia genética. Isso constitui uma tarefa muito difícil, já que a mídia costuma envolver o tema em uma auréola de oitava maravilha do mundo, priorizando o tratamento sensacionalista e só apresentando o seu lado bom. Informações existem em profusão. Faltam mais abordagens sensacionalistas, orientadoras e até incitadoras de reflexões mais críticas, uma vez que tais questões dizem respeito a nossa vida. Socializar e popularizar ao máximo o saber científico e tecnológico, colocando em debate as potencialidades saudáveis ou deletérias, pacíficas ou bélicas dessas “coisas novas” representa uma parte substancial e indispensável da luta por um sistema social que busque relações de mutualidade entre as pessoas e destas com o seu habitat. OLIVEIRA, Fátima. Engenharia genética – o sétimo dia da criação. São Paulo: Editora Moderna Ltda, 2000. 9ª impressão.
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Glossário Aconselhamento genético: serviço que estima a probabilidade de algum traço genético se manifestar em indivíduos de uma família; geralmente, atende casais preocupados com a possibilidade de gerar descendência com algum problema de origem genética. Alelo letal: alelo incompatível com a sobrevivência; quando recessivo, só manifesta sua letalidade em homozigose; quando dominante é letal em homozigose ou heterozigose. Caracteres qualitativos: característica que apresenta duas ou três modalidades contrastantes, não apresentando formas intermediárias, como é o caso da altura das ervilhas estudadas por Mendel (alta ou baixa), e não o da altura em humanos (fenótipo gradativo). Caracteres quantitativos: característica que apresenta variação contínua, como a altura e a cor dos olhos em humanos. Cariótipo: pode representar os cromossomos organizados em ordem de tamanho e de acordo com a posição do centrômero ou a fórmula abreviada da constituição cromossômica de uma célula ou do indivíduo. os cromossomos sexuais e se há mutações cromossômicas. Código genético: o conjunto de 64 trincas de nucleotídeos que especificam os 20 aminoácidos das cadeias polipeptídicas. Diíbrido: um indivíduo que é heterozigoto para dois pares de alelos (duploheterozigoto); a descendência de um cruzamento entre parenatis homozigotos que diferem em dois aspectos. Espécie: intercruzamento entre indivíduos de populações naturais que são reprodutivamente isolados de outros grupos. Éxon: uma região transcrita de um gene que está presente em um RNA mensageiro final. Fenocópia: uma imitação de um fenótipo que geralmente é determinado por genótipo específico, produzida pela interação de algum fator ambiental com um genótipo normal. Genoma: a seqüência completa de DNA, contendo toda a informação genética de um gameta, de um indivíduo, de uma espécie ou de uma população. Íntron: segmento de um gene que é inicialmente transcrito, mas é então removido de dentro do RNA primário transcrito, havendo a recomposição dos éxons em ambos os lados dele.
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Ligação: uma relação entre genes que tendem a ser herdados juntos porque seus loci se encontram no mesmo cromossomo ou o processo de Fundamentos de união entre duas moléculas d DNA a fim de formarem uma molécula de DNA genética humana rcombinante.
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Monoíbrido: o descendente de dois genitores homozigotos que diferem um do outro pelos alelos presentes em um locus gênico. Mutagênico: qualquer agente capaz de causar mutação, geralmente, um tipo de energia, como a radiação UV e os raios X.
Penetrância: a fração de indivíduos com um genótipo conhecido como causador de uma doença que tem alguns sinais ou sintomas da doença. Polimorfismo: a ocorrência conjunta de dois ou mais genótipos alternativos em uma população. Segregação: a disjunção dos cromossomos homólogos na meiose. Taxa de mutação: a freqüência de mutação em um determinado locus.
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Referências
Bibliográficas
GARDNER, E. J. ; SNUST, D. P. Genética. Trad. Cláudia Nunes Duarte dos Santos et al. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1986. 7ª edição. MOREIRA, L. M. A.; CASTRO, J.; SANT’ANA, M. D. M. Diversidade na escola: estudos sobre: aspectos genéticos e considerações psicopedagógicas. Ilhéus: Editora da UESC, 2003. v.3. NUSSBAUM, R. L. et al. Thompson & Thompson: Genética médica. Trad. Paulo Armando Motta. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002. 6ª edição. OLIVEIRA, Fátima. Engenharia genética – o sétimo dia da criação. São Paulo: Editora Moderna Ltda, 2000. 9ª impressão. SNUSTAD, D. P.; SIMMONS, M. J. Fundamentos de Genética. Tradução Paulo Armando Motta. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001.
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Anotações
Anotações
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FTC - EaD Faculdade de Tecnologia e Ciências - Educação a Distância Democratizando a Educação.
www.ftc.br/ead
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