Genética Conceitos Básicos

Cromossomos...

O DNA, constituinte fundamental é formado por bases nitrogenadas, entre elas as purinas, representadas pelas adenina e guaninas, e pelas pirimidinas, representadas pelas citosina e timina.

Tipos de cromossomos metacêntrico submetacêntrico acrocêntrico telocêntrico (não há em seres humanos)

O que é genética? É o estudo dos genes e de sua transmissão para as gerações futuras. É dividida em: Genética Clássica  Mendel (1856 – 1865) Genética Moderna  Watson e Crick (1953).

Gene Genética Clássica  unidade fundamental da hereditariedade. Genética Moderna  Fragmento de DNA que codifica uma proteína.

Genótipo Constituição gênica do indivíduo, isto é, são os genes que ele possui em suas células e que foram herdados dos seus pais.

Fenótipo São as características manifestadas por um indivíduo. São características morfológicas, fisiológicas ou comportamentais. É determinado pelo fenótipo, mas pode ser modificado pelo ambiente.

Fenótipo F = G + A (Fenótipo é igual ao genótipo do indivíduo mais a ação do ambiente). Ex.: cor de pele, textura do cabelo, tipo sangüíneo, etc.

Alterações do material genético

Introdução ● O alelo para a hemoglobina S (cadeia β ) é recessivo. ● Os indivíduos heterozigóticos (HbAHbS), portadores, são resistentes à malária.

Introdução

Introdução Agentes internos ou externos causam alterações nos genes ou nos cromossomas – MUTAÇÕES (ex: anemia falciforme, trissomia 21) Tecnologia permite alterar o genoma dos indivíduos – ENGENHARIA GENÉTICA (ex: gene da insulina é inserido em bactéria - OGM)

Mutações O que são? São alterações ou modificações súbitas, espontâneas, em genes ou cromossomas, podendo acarretar variação hereditária. As mutações podem ser gênicas quando alteram a estrutura do DNA, num determinado gene, ou cromossômicas quando alteram a estrutura ou o número de cromossomos.

Mutações O que são?  As mutações são espontâneas e podem ser silenciosas, ou seja, não alterar a proteína ou sua ação. Podem ainda ser letais, quando provocam a morte, ou ainda acarretar doenças ou anomalias.  As mutações também promovem a evolução já que determinam aumento na variabilidade genética.

Mutações Onde / Como ocorrem? Por erros na replicação de DNA que antecede uma divisão celular (mitose ou meiose). Por erros relacionados com a individualização dos cromossomas, por exemplo no crossing-over, na separação de cromossomas ou de cromatídeos, durante uma divisão celular (meiose ou mitose)

Onde ocorrem? Nas células somáticas (durante a mitose) refletindo-se nas células, desse indivíduo, descendentes da que sofreu a mutação (ex: tumores). Na formação dos gametas (meiose) - células da linhagem germinativa - e serão transmitidas hereditariamente.

Mutações gênicas  As mutações gênicas são responsáveis por alterações nos genes e consequentemente nas proteínas, determinando, muitas vezes, a formação de novas proteínas ou alterando a ação de enzimas importantes no metabolismo.

Mutações gênicas Alteram a sequência de nucleotídeos de um gene (alteram uma ou mais bases do DNA), o que afetará a leitura durante a replicação ou durante a transcrição. Constitui-se assim um alelo, uma nova versão, do gene alterado.

Mutações gênicas Substituição  ocorre a troca de um ou mais pares de bases.

Mutações gênicas Inserção e deleção  acontece quando uma ou mais bases são adicionadas ou removidas, respectivamente, ao DNA, modificando a sequência de leitura da molécula durante a replicação ou a transcrição.

Mutações cromossômicas Também chamadas de aberrações cromossômicas, são alterações na estrutura ou no número de cromossomos normal da espécie. Podem ocorrer nos autossomos ou em cromossomas sexuais. Podem provocar anomalias e mal formações no organismo ou até a inviabilidade dele.

Mutações cromossômicas Estruturais Provocam alterações na estrutura dos cromossomos, podendo ocasionar a perda de genes, a leitura duplicada ou erros na leitura de um ou mais genes. Podem acontecer por deleção, duplicação, translocação ou inversão de partes de cromossomos.

Mutações cromossômicas Estruturais Deleção / duplicação / inversão

Mutações cromossômicas Estruturais Translocação

Mutações cromossômicas Estruturais Síndrome do “Grito do gato” – exemplo de deleção

Mutações cromossômicas Numéricas Provocam alterações no número típico de cromossomos da espécie (cariótipo). Aneuploidias - os erros envolvem apenas determinado par de cromossomos. Formam-se indivíduos cujas células possuem: um cromossoma a menos (monossomia); um cromossoma a mais (trissomia), dois ou mais cromossomas a mais (polissomia) ou sem os dois cromossomas de um determinado par (nulissomia). Poliploidias – os erros multiplicam o conjunto de todos os cromossomas. Formam-se indivíduos cujas células possuem múltiplos de n cromossomas: 3n (triplóides), 4n (tetraplóides), (…).

Mutações cromossômicas Numéricas - Como se originam as aneuploidias?

Mutações cromossômicas Numéricas Trissomia 21 (Síndroma de Down) – Aneuploidia autossómica É a mais comum entre os natos-vivos. síndrome: forma os olhos mto característica, baixa estatura, boca pequena, atraso mental c/ grau variável, malformações cardíacas, esterilidade habitual nos rapazes, …. Têm tb uma esperança de vida inferior ao normal.A ocorrência aumenta com a da idade da mãe: - 0,5 - 1 caso / 1000 nascimentos qdo a mãe tem entre 20-29 anos a 15 - 17,5 casos / 1000 nascimentos qdo a mãe tem 46 ou mais anos. 3737

Mutações cromossômicas Numéricas Outras Aneuploidias autossómicas: ● Trissomia 18 (47, XX +18 ou 47, XY +18) – Síndroma de Edwards - elevado nº de anomalias, morrendo, a maioria, antes do ano de vida; - ocorrência: 1 / 10.000 nascimentos ● Trissomia 13 (47, XX +13 ou 47, XY +13) – Síndroma de Patau - elevado nº de anomalias, morrendo, a maioria, antes do ano de vida; - ocorrência: 1 / 20.000 nascimentos 3838

Mutações cromossômicas Numéricas Síndrome de Klinefelter (47, XXY) – Aneuploidia (Trissomia) heterossômica Testiculos pouco desenvolvidos e com nenhuma ou reduzida produção de esperma. Estatura elevada, por vezes um ligeiro desenvolvimento dos seios e as ancas alargadas. Alguns apresentam ligeiro atraso mental.  Ocorrência : 1 / 1000 indivíduos do sexo masculino

Mutações cromossômicas Numéricas Síndroma de Turner (45,X0)– Aneuploidia (monossomia) heterossómica Desenvolvem características femininas apresentando contudo: - pequena estatura e reduzido desenvolvimento do pescoço; - caracteres sexuais pouco desenvolvidos e normalmente estéreis; - por vezes manifestam atraso mental.  Ocorrência: 1 / 10.000 indivíduos do sexo feminino

Mutações cromossômicas Numéricas Anomalias gaméticas que justificam algumas Aneuploidias heterossômicas

Mutações cromossómicas Numéricas  POLIPLOIDIA - Na espécie humana a poliploidia é letal. Nas plantas, não só é viável como pode conduzir a fenómenos de especiação. Como surge?

Causas ● As mutações podem ocorrer espontaneamente na Natureza ou serem induzidas por exposição a agentes físicos e químicos (agentes mutagénicos) Físicos - raios X, radiação alfa, beta e gama e raios ultravioleta Químicos - colquicina, gás mostarda, nitrosaminas, constituintes do fumo do tabaco, etc. ● Agentes mutagénicos ● As células possuem a capacidade de reparar muitos dos erros do DNA causados pelos agentes mutagénicos. Qdo o equilíbrio entre a mutagénese e a reparação se rompe surge a mutação.

Causas ● As mutações espontâneas ocorrem com frequencia muito reduzida ● Qdo a exposição é prolongada ou a intensidade dos agentes mutagénicos é elevada, aumenta a frequência das mutações. ● A exposição a agentes mutagénicos é, em alguns casos, natural e inevitável, como a exposição a fontes naturais de radiação solar, radioactividade de minerais, (…) mas, a intensidade com que atingem os organismos provoca baixo nº de mutações. ● A exposição a agentes mutagénicos pode ser deliberada: - para fins médicos (Ex: raios X); - por hábitos (alimentares ou outros); - com fins bélicos (Ex: gás mostarda, armas nucleares)

Cromossomos Homólogos São cromossomos que apresentam genes para as mesmas características para as mesmas posições. Um homólogo veio do pai e outro da mãe.

Espermatozóide  n Óvulo  n Zigoto  2n

Tamanho do Pé Tamanho do Pé Cor de Cabelo Cor de Cabelo Tipo Sanguíneo Tipo Sanguíneo Temperamento Temperamento

P P c C Genes alelos IA IB a a

Genes Alelos Genes presentes nos mesmos locais nos cromossomos homólogos.

Homozigose Seres diplóides apresentam duas cópias de cada gene  cada um em um cromossomo homólogo. O indivíduo homozigoto apresenta dois alelos de um gene iguais, sejam eles genes dominantes ou recessivos. Ex: AA, bb, ZZ, pp....

Heterozigose Indivíduos que apresentam dois alelos DIFERENTES de um gene são chamados heterozigotos. Ex.: Aa, Bb, Pp, IA IB, Zz......

Dominância Alelos que se expressam da mesma forma nas condições homozigótica e heterozigótica são chamados dominantes. Ex: Indivíduos RR e Rr para o fator Rh são Rh+.

Recessividade Alelos que não se expressam na condição heterozigótica são denominados recessivos. Ex: o alelo r, uma vez que um indivíduo rr é Rh-.

Que tipo de gametas os indivíduos abaixo podem produzir? AA Bb AABB aabb AAbb AaBb

Qual é a probabilidade de: Um indivíduo homozigoto dominante formar um gameta A? Um indivíduo heterozigoto formar um gameta A?