Hereditariedade 20 Período - UCB.

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1 Hereditariedade 20 Período - UCB

2 Introdução A hereditariedade sempre despertou a curiosidade do homem comum, dos cientistas e pensadores O monge Gregor Mendel (1822 – 1884) realizou experimentações com ervilhas cultivadas em seu jardim (Pisum sativum), no mosteiro de Brunn, na Áustria A partir daí foram esclarecidos os modos em que os genes, como segmentos dos cromossomos, são transmitidos à prole e controlam as características.

3 Uma vez reconhecida essa correlação, os postulados de Mendel foram aceitos como base para o estudo do que é conhecido como a Genética da transmissão, isto é, como os genes são transmitidos dos genitores às proles (1865) Mendel estudou a hereditariedade em pés de ervilhas, pois: Planta anual que podia ser cultivada e cruzada facilmente eram organismos que cresciam facilmente, ocupando pouco espaço e em uma única estação era fácil controlar a ascendência a auto-polinização também era possível diversas características com variações facilmente observadas

4 Definições Genéticas Gene: uma partícula discreta de hereditariedade que controla uma característica (Ex.: formato ou aparência da ervilha) Característica: Caráter, traço Fenótipo: Aspecto da característica, que pode ser (ou não) visível É uma característica exibida por um alelo que distingue um indivíduo de outro (Ex.: redondo x rugoso; alto x baixo) Genótipo: Constituição genética correspondente a um determinado fenótipo É um par de alelos que um indivíduo específico possui (RR, Rr ou rr)

5 Definições Genéticas Alelos: Fatores alternativos que conferem as formas distintas de uma característica (é uma forma alternativa de um gene - R ou r) Homozigoto: indivíduo (ou genótipo) em que uma característica é conferida por 2 alelos similares (2 cópias do mesmo alelo - RR ou rr) Heterozigoto: indivíduo (ou genótipo) em que uma característica é conferida por 2 alelos distintos (Rr) Dominante (R) e Recessivo (r) : Fenótipos e Alelos

6 O trabalho prático

7 O cruzamento Os cruzamentos mais simples de Mendel envolveram somente 1 par de características contrastantes = Cruzamento mono-híbrido Consiste no cruzamento de indivíduos puros de 2 linhagens parentais, cada um mostrando uma das duas formas contrastantes da característica em estudo. Inicialmente analisa-se a 1ª geração de prole desse cruzamento e depois considera-se a prole resultante de selfing, isto é, de autofecundação de indivíduos dessa 1ª geração Os genitores originais constituem a P1 ou geração parental; sua prole é a F1 ou 1ª geração filial; os indivíduos resultantes da geração F1 autofecundada constituem a F2 ou 2ª geração filial, e assim por diante

8 O cruzamento O cruzamento entre as ervilhas-de jardim de linhagens puras com, por exemplo, caules altos e caules baixos é representativo dos cruzamentos mono-híbridos de Mendel Alto e Baixo são traços contrastantes da característica altura do caule A menos que as plantas altas e baixas se entrecruzem ou cruzem com outra linhagem, elas se autofecundarão e permanecerão puras, produzindo seus respectivos traços, geração após geração. No entanto, quando Mendel cruzou plantas altas com baixas, a geração F1 resultante consistiu unicamente em plantas altas

9 O cruzamento Quando os membros da geração F1 se autofecundaram, Mendel observou que 787 das 1064 plantas F2 eram altas, enquanto que 277 das mesmas 1064 eram baixas Obs.: Nesse cruzamento, o traço baixo desapareceu na geração F1 para reaparecer apenas na geração F2. Os dados genéticos geralmente são expressos e analisados como Proporções. Nesse exemplo, foram feitos muitos cruzamentos e foram produzidas muitas plantas F1 – Todas altas (100%) Das 1064 plantas da F2, 787 eram altas e 277 eram baixas, proporção de 787:277, aproximadamente 2,8:1,0 OU cerca de 3:1

10 Os caracteres (aspectos visíveis) estudados por Mendel

11 O cruzamento Em todos os experimentos Mendel obteve sempre os mesmos resultados na F2 Proporção de 3:1 se repetiu para cada par de características testadas Uma das características ficava totalmente ausente na F1, mas reaparecia na F2, na proporção de ¼ Dedução de Mendel: As plantas F1 receberam de seus genitores a capacidade de produzir ambas as características e que essa capacidade é transmitida para a geração seguinte. O fenótipo que não aparecia na F1, Mendel chamou de Recessivo, denominando o outro de Dominante

12 O cruzamento ¾ = LISA ¼ = RUGOSA R= lisa r = Rugosa LISA LISA RR rr R
Rr x Rr

13 Outra forma R= lisa r = Rugosa rr RR r R Rr Rr Rr R r R RR Rr r Rr rr

14 Cruzamento de amarelas com amarelas
X V = amarela v = verde P Genótipo: V V Gametas: V F1 V V Fenótipo: amarelas

15 Cruzamento de verdes com verdes
X V = amarela v = verde P vv Genótipo: Gametas: v F1 vv Fenótipo: verde

16 Cruzamento de amarela e verdes
V = amarela v = verde P VV vv Genótipo: Gametas: V v F1 Vv Genótipo: Fenótipo: amarelas Gametas : V v

17 F1 F2 Vv X Gametas: v V Vv vv VV Vv
Proporção genotípica: 1 VV : 2 Vv : 1 vv Proporção fenotípica: 3 amarelas : 1 verde

18 Os 3 primeiros postulados de Mendel
PARES DE FATORES UNITÁRIO As características genéticas são controladas por fatores unitários que existem aos pares nos organismos individuais No cruzamento mono-híbrido, existe um fator unitário específico para cada traço Todo indivíduo diplóide recebe um fator de cada genitor Uma vez que esses fatores ocorrem aos pares, são possíveis 3 combinações Ex.: 2 fatores para cor amarela (RR), 2 fatores para cor verde (rr), 1 fator para cada traço (Rr) Todo indivíduo possui uma dessas 3 combinações, a qual determina a cor da planta

19 Os 3 primeiros postulados de Mendel
2. DOMINÂNCIA / RECESSIVIDADE Quando 2 fatores unitários diferentes responsáveis por uma única característica estão presentes em um indivíduo particular, um dos fatores unitários é dominante sobre o outro, o qual é considerado recessivo Em cada cruzamento mono-híbrido, o traço expresso na geração F1 é controlado pelo fator unitário dominante O traço não expresso é controlado pelo fator unitário recessivo

20 Os 3 primeiros postulados de Mendel
3. SEGREGAÇÃO Durante a formação dos gametas, os fatores unitários pareados se separam, ou segregam, aleatoriamente, de modo que cada gameta recebe um fator ou o outro com igual probabilidade Se um indivíduo contiver 1 par de fatores unitários IGUAIS (RR), então todos os seus gametas receberão 1 fator unitário do mesmo tipo Caso um indivíduo contenha fatores unitários DIFERENTES (Rr), então cada gameta terá a probabilidade de 50% de receber o fator unitário de um tipo ou do outro

21 1ª LEI DE MENDEL Lei de Segregação
Os dois membros de um par de genes se separam durante a formação dos gametas

22 2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes
Os experimentos genéticos de Mendel incluíram o estudo de 2 ou mais características diferentes simultaneamente. Este tipo de cruzamento envolvendo 2 pares de traços contrastantes = Cruzamento di-híbrido Ele descobriu que as características por ele estudadas não afetavam uma a outra e que cada característica comportava-se da forma que ele havia previsto

23 2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes
Na geração parental, Mendel cruzou plantas puras de ervilhas com sementes amarelas e lisas e plantas puras com sementes verdes e rugosas. Na primeira geração filial, todas as plantas obtidas apresentavam sementes amarelas e lisas (100%). Isso não se constituiu, para Mendel, nenhuma novidade, pois em seus trabalhos com o monoibridismo ele já havia determinado que essas eram as variedades dominantes.

24 2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes
VVRR vvrr VvRr VvRr

25 2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes
Essa conclusão, de fato, pode explicar a proporção de 9:3:3:1 obtida na segunda geração filial. A planta pura com sementes amarelas e lisas tem genótipo VV RR, e todos os gametas que ela produz tem os genes VR.  A planta pura com sementes verdes e rugosas possui o genótipo vv rr. Os seus gametas têm os genes vr.  Assim, todas as plantas híbridas da geração F1 têm o genótipo Vv Rr.  Como esses dois pares de genes alelos se separam independentemente, as plantas híbridas produzem 4 tipos de gametas, nas mesmas quantidades: VR, Vr, vR, vr

26 2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes
Com a união desses tipos de gametas, a segunda geração filial irá apresentar os possíveis descendentes:

27 2ª Lei de Mendel: Distribuição Independente de Genes Diferentes
O que foi proposto por Mendel se tornou conhecido como a Segunda Lei de Mendel, que pode ser enunciada da seguinte forma:  "Na formação dos gametas, os diferentes pares de fatores se segregam independentemente, de tal maneira que cada gameta recebe apenas um fator de cada par. Todos os possíveis tipos de gametas serão produzidos nas mesmas proporções".

28 Constituição Genética:
Um ser humano é formado por cerca de pares de genes, genes presentes no espermatozóide e genes presentes no óvulo. Cada característica do organismo, tanto a sua aparência como o seu funcionamento interno, o metabolismo, é determinada sempre por um par de genes, um herdado do pai e outro herdado da mãe.

29 Constituição Genética:
Acredita-se que cada ser humano carrega cerca de 10 genes alterados, que não funcionam direito, mas como é necessário um par de genes para determinar uma característica, se temos um gene normal e um com defeito para aquele determinado aspecto somos normais. Através das enzimas, proteínas, é que o metabolismo funciona e mantém a vida. A informação para determinar como será a estrutura dessas enzimas, para que haja uma função normal, está contida nos genes. 

30 Padrões de Herança As características do organismo, tanto a aparência quanto o funcionamento e o metabolismo, é determinada sempre por um par de genes, um herdado do pai e outro da mãe. Herança Autossômica Recessiva Herança ligada ao X Herança Autossômica Dominante Herança Mitocondrial

31 Herança Autossômica Recessiva
São necessários dois genes com defeito, um do pai e um da mãe para que a pessoa tenha a doença, como ilustrada abaixo. 

32 Herança Autossômica Recessiva
A maioria das doenças metabólicas hereditárias - Erros inatos de metabolismo - é herdada desta forma, ou seja, é necessário que o pai e a mãe carreguem o mesmo gene com defeito, por esta razão os casamentos entre parentes têm uma maior chance de ter filhos ou filhas com doenças recessivas.  O risco de ter um filho ou filha com uma doença recessiva é de 25%, uma chance em quatro, à cada gestação desse casal.

33 Herança Autossômica Recessiva
Se um indivíduo (homem ou mulher) portador de uma doença recessiva (aa), como a Doença de Gaucher tiver filhos com uma pessoa que não tem nenhum gene para a doença (AA) todos os filhos e filhas serão normais(Aa). Obs.: A doença de Gaucher é uma doença genética relacionada com o metabolismo dos lípidos. É causada por uma deficiência na enzima beta-glicosidase, cuja função é fazer a digestão do lipidio dentro da celula Porém, se a pessoa afetada (aa) tiver filhos com uma pessoa que é normal, mais carrega o gene da doença (Aa), os dois tem um risco de 50% a cada gestação de ter filhos ou filhas com a doença.

34 Herança Autossômica Recessiva
Por esta razão, é importante evitar casamento consangüíneo (entre parentes) e entre portadores da mesma doença. É aconselhável fazer um estudo da mutação da doença (análise DNA) antes de um afetado ter filhos com uma pessoa normal.

35 Herança ligada ao X Ligada ao X recessiva:
O gene alterado está no cromossomo X. Tipo de herança recessiva ou dominante. Ligada ao X recessiva: Neste caso as manifestações vão estar presentes nos homens porque eles têm apenas um cromossomo X, ou seja, não têm nenhum gene normal para aquela característica. Nas mulheres, quando existe alguma manifestação clínica, em geral, é mais leve.

36 Herança ligada ao X (cont)
Ligada ao X dominante: Neste caso, um gene alterado é suficiente para determinar a doença, em geral as mulheres são gravemente afetadas e para os homens a doença pode ser letal, pela ausência de um gene normal daquele par. O risco de um filho ser afetado quando sua mãe carrega um gene alterado em um de seus cromossomos X é de 50% e das filhas é também 50% de serem portadoras do gene com defeito e, consequentemente, passar a seus filhos e filhas. 

37 Herança ligada ao X

38 Herança Dominante Quando a presença de um gene do par alterado é suficiente para expressar a doença O risco da prole ser afetada se um dos pais carregar um gene dominante é de 50% a cada gestação

39 Herança Mitocondrial Se existe um gene deficiente no DNA mitocondrial, a mãe terá o risco de praticamente 100% a cada gestação de ter um filho ou filha com a doença A mãe transmite seu DNA mitocondrial a toda prole. Suas filhas, por sua vez, o transmitem, mas seus filhos não As doenças associadas à herança mitocondrial são raras e geralmente afetam o sistema neuromuscular, como o mal de Alzheimer, Diabetes e a Neuropatia Óptica Hereditária de Líber que provoca cegueira permanente ou temporária decorrente de lesões no nervo óptico.