UBA VII – Genética Molecular

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1 UBA VII – Genética Molecular
Teórica 11 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

2 Sumário: Capítulo X Variações no número e estrutura dos cromossomas
Técnicas citológicas Poliploidia Aneuploidia Rearranjos da estrutura cromossómica Capítulo XI Linkage, crossing-over e mapeamento cromossómico Linkage, recombinação e crossing-over Mapeamento cromossómico Análise de linkage em humanos Recombinação e evolução 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

3 VARIAÇÕES NO NÚMERO E ESTRUTURA DOS CROMOSSOMAS
Capítulo X VARIAÇÕES NO NÚMERO E ESTRUTURA DOS CROMOSSOMAS 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

4 Análise Citológica 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

5 Quinacrine Banding 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

6 Giemsa Banding 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

7 Pintura Cromossómica 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

8 Cariótipo Humano 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

9 Ideograma do Cromossoma Humano 5
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10 Variações Citológicas
Alterações em ploidia Euplóide tem conjuntos completos de cromossomas (diplóide = 2n; triplóide = 3n; tetraplóide = 4n) Aneuplóide sobre ou sub representação de cromossomas ou partes deles. Rearranjos alterações da estrutura dos cromossomas. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

11 Poliploidia Conjuntos extra de cromossomas afectam a aparência e fertilidade dos organismos. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

12 Poliplóides estéreis 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

13 Poliplóides Férteis 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

14 Allopoliplóides vs. Autopoliplóides
Allopoliplóides criados por hibridização entre espécies diferentes. Autopoliplóides criados por duplicações cromossómicas dentro da mesma espécie. Duplicação de cromossomas é evento chave na formação de poliplóides. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

15 Poliploidia específica de tecidos e politenia
Endomitoses  Células de fígado e rim células tetraplóides. Se os cromossomas depois de replicarem não se separarem, formam-se polítenos. Drosophila 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

16 Aneuploidia Hiperploidia Hipoploidia
Sobre ou sub representação de um cromossoma ou parte. Hiperploidia Trissomia Hipoploidia Monossomia 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

17 Trissomia em Datura stramonium
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18 Síndrome de Down 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

19 Causas possíveis de trissomia
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20 Não disjunção em humanos
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21 Turner Syndrome (XO) 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

22 Amniocentese 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

23 Deleções e Duplicações de Segmentos de Cromossomas
Cariótipo do Síndrome de Cri-du-chat Karyotype 46, XY (5p-) 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

24 Rearranjos da Estrutura Cromossómica
Modificação “interna” do cromossoma ou junção com parte de outro cromossoma. Inversões Translocações 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

25 Inversões 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

26 Inversões Pericentricas vs. Paracentricas
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27 Emparelhamento entre cromossomas normais e invertidos
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28 Translocações Translocação troca de partes de cromossomas entre pares não homólogos. Numa translocação recíproca não há perda de informação genética. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

29 Estrutura e emparelhamento de cromossomas com translocações
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30 Cromossomas compostos
Fusão: Homólogos Cromatídeos Ou segmentos de homólogos 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

31 Cromossomas compostos em Drosophila
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32 Translocações Robertsonianas
Formadas pela fusão de 2 não homólogos no centrómero. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

33 Linkage, Crossing Over e Mapeamento
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34 Segunda Lei de Mendel Um Mapa Cromossómico Segregação independente
de traços Segunda Lei de Mendel 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

35 Linkage, Recombinação, e Crossing Over
Genes no mesmo cromossoma são herdados em conjunto durante a meiose Linkage MAS… Alelos de genes ligados ao mesmo cromossoma podem recombinar-se por crossing-over. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

36 Linkage e recombinação
Crossing-over Chiasma (chiasmata) 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

37 Genes Ligados contrariam princípio da segregação independente
Que resultados esperariamos se a 2ª Lei de Mendel fosse observada? 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

38 Cálculo da frequência de Recombinação
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39 Crossing Over e Recombinação
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40 Não Produz recombinação!
Crossovers Múltiplos Não Produz recombinação! 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

41 Em suma O linkage é detectado pelo desvio das proporções esperadas nos cruzamentos mendelianos. A frequência de recombinação mede a intensidade do linkage. Varia entre 0-0,5. A recombinação é causada pelo crossing-over (no início da profase) Apenas 2 dos cromatídeos de uma tétrada estão envolvidos. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

42 Mapeamento dos Cromossomas
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43 Mapeamento cromossómico
Baseado em distâncias genéticas: Frequência de recombinação A distância entre dois pontos do mapa genético corresponde à média do nº de crossing-overs entre esses dois pontos. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

44 Frequência de recombinação e distâncias nos mapas
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45 Em suma Os mapas genéticos são baseados na média de crossovers que ocorrem durante a meiose. As distâncias no mapa genético são estimadas calculando a frequência de recombinação entre os genes em cruzamentos experimentais. Para frequências de recombinação de 20% ou menos a distância pode ser definida directamente. Para frequências de recombinação > de 20% as distâncias no mapa são subestimadas uma vez que crossovers multiplos podem não resultar em cromossomas recombinantes. Há formas de manipulação laboratorial para melhorar esta técnica básica de mapeamento. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

46 Análise de linkage em Humanos
Em humanos não se podem fazer cruzamentos teste. É pela análise de pedigrees que se localizam os genes nos cromossomas humanos. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

47 Linkage entre os loci ABO e Nail-Patella Loci
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48 Eventos de recombinação
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49 Cálculo da frequência de recombinação
4/13 da descendência 31%) neste pedigree são recombinantes. Combinação dos dados de vários pedigrees as distância entre os loci ABO e NPS1 é 10 cM. Marcadores moleculares também podem ser usados. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

50 Em suma O linkage entre genes humanos podem ser detectados analizando pedigrees. A análise de pedigrees também fornece estimativas de frequências de recombinação para mapear genes em cromossomas humanos. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

51 Recombinação e Evolução
A recombinação genética é uma das fontes de variabilidade genética  evolução. A recombinação ocorre em espécies que se reproduzem sexualmente. A recombinação pode viabilizar a junção de alelos favoráveis de genes diferentes no mesmo indivíduo. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

52 Hereditariedade de características complexas
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53 Hereditariedade de características complexas
Características contínuas Influências genéticas e ambientais várias Análise fenotípica de características quantitativas pode ser feita com a medição em indivíduos de uma população e depois usando métodos estatísticos de análise. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

54 Herditariedade de traços contínuos
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55 Tamanho da corola em flores
Se for determinada: Por 1 gene qual a proporcção de F2 que deverá ter corlas grandes? Por 2 genes qual a proporcção de F2 que deverá ter corlas grandes? Verificou-se que deveria ser por 5 genes diferentes 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

56 Estudos genéticos destas características
As distribuições de frequência de caracteristicas quantitativas podem ser caracterizadas por estatistica descritiva. Amostra Distribuição de frequência Média Classe modal Variância e desvio padrão. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

57 Distribuição normal Neste tipo de distribuição a média e a classe modal estão no centro da distibuição. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

58 Variancia (s2) e Desvio padrão (s)
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59 Em suma A média e classe modal dão o centro da distribução de frequências. A variância e desvio padrão são estatisticas que indicam as variações em torno da média. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

60 Análise de características quantitativas
Variabilidade fenotípica é medida pela variância. A hipótese de factores múltiplos propõem que há características controladas por vários factores no ambiente e no genótipo. R.A. Fisher T = µ + g + e µ representa a média da população, g representa o desvio da média devido a factores genéticos e representa o desvio da média devido a factores ambientais 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

61 Fénotipos quantitativos e desvios da média
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62 Componentes da variação fenótipica
VT = Vg + Ve VT variação fenotípica total Vg variância de origem genética Ve variância de origem ambiental 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

63 Partição da variância da F2: Tempo de maturação dos grão.
VT = dias2 VT = Vg + Ve Ve pode ser estimado dos dados da geração parental e F1 (geneticamente idênticas entre si). Logo a variação é de origem ambiental. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

64 Estimativa de Ve Para estimar Ve, Média das variâncias das populações parentais e F1 : Ve = (VA + VB + VF1)/3 = (1.92 Dias Dias Dias2)/3 = 2.28 dias2 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

65 Estimativa de Vg Se VT e Ve são conhecidos .
Vg é estimado por subtração de Ve a partir de VT. Vg = VT – Ve = dias2 – 2.28 dias2 = dias2 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

66 Variação fenotípica total
VT = Vg + Ve 14.26 dias2 = dias dias2 Neste exemplo a maior parte da variação no tempo de maturação em F2 é devida a diferenças genéticas entre individuos. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

67 Heritabilidade senso lato
H2 = Vg /VT H2 = Vg /(Vg + Ve) Varia entre 0 e 1 H2 perto de 0, pouca da variabilidade é devida a factores genéticos. H2 perto de 1, maior parte da variabilidade é devida a factores genéticos. É específica para uma população 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

68 Heritabilidade senso lato
Os efeitos genéticos podem advir de: Efeitos dos alelos individuais Relações de dominância entre alelos Interações epistáticas entre diferentes genes. Estas componentes podem ser separadas Analisando a componente que envolve o efeito dos alelos individuais podemos prever o fenótipo da descendência sabendo o dos progenitores. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

69 Previsão dos fenótipos a partir dos Genótipos
A dominância limita a capacidade de fazer estas previsões. Exemplo: grupo sanguíneo ABO. Ou seja para o tipo sanguíneo A há mais que um genótipo possível. Codominância permite que a previsão seja mais precisa. Exemplo: cor da flor em bocas de lobo 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

70 Componentes da Variabilidade genética
Va, variância genética aditiva, representa a variância devida a alelos que actuam aditivamente pigmento na cor das flores. Vd, variância de dominância, representa variância devida a dominância grupo sanguíneo ABO. Vi, variância epistática, representa variância devida a interações epistáticas entre alelos de diferentes genes. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

71 A Variância Genética Vg = Va + Vd + Vi
A variância total fenotípica pode ser expressa como: VT = Va + Vd + Vi + Ve Apenas a variância aditiva é útil na previsão dos fenótipos dos descendentes apartir dos fenótipos dos progenitores. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

72 Heritabilidade senso estreito
h2 = Va /VT h2 varia entre 0 e 1 h2 se é perto de 1, a maior parte da variância fenotípica é devida variância genética aditiva. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

73 h2 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

74 Previsão de Fenótipos IQ
Michael (M) e Frances (F) IQ de 110 e 120, respectivamente. Média da população 100. Filho Oswald (O) Factores ambientais de previsão de IQ não pode ser previsto. Se QI não tem componentes genéticas, os valores de QI dos pais não têm valor preditivo. Mas para QI h2 = 0.4 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

75 Previsão do QI do Oswald é TO = µ + h2 [(TM + TF)/2 – µ]
SubstituindoTP for [(TM + TF)/2, TO = µ + h2 [TP – µ] Substituindo pelos valores conhecidos TO = (0.4)[115 – 100] TO = 106 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

76 Previsão de Fenótipos H2 indica a diferença entre a média da população e um valor que pode ser usado para prever o fenótipo da descendência. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

77 Selecção Artificial 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

78 Loci de traços quantitativos
LTQ Técnicas molecular permitem mapear os LTQ. Marcadores moleculares associados a polimorfismos que por sua vez estão associados a características desejáveis. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

79 RFLP Loci LTQ do peso de tomates
3/abril/2013 UBA VII GM MJC

80 Patologias Cardiovasculares Associação de RFLPs e factores de risco
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81 CORRELAÇÃO ENTRE FAMILIARES
Formas de estimar H2 e h2 CORRELAÇÃO ENTRE FAMILIARES 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

82 Altura gémeos monozigóticos
Coeficiente de correlação -1 a 1 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

83 Dados não correlacionados
coeficiente de correlação? 3/abril/2013 UBA VII GM MJC

84 Valores teóricos de correlação
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85 Coeficientes de correlção entre gémeos: QI
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86 Coeficientes de correlação entre gémeos: Personalidade
3/abril/2013 UBA VII GM MJC

87 Recursos Capítulo 22 do Snustad 6ª Edição. 3/abril/2013 UBA VII GM MJC