Genética Básica II

Genética Relacionada ao Sexo Heranças determinadas por genes localizados nos cromossomos sexuais (alossomos) ou por genes autossômicos mas cujo efeito sofre influência dos hormônios sexuais. As principais são: Herança ligada ao sexo: genes localizados na porção não homóloga do cromossomo X. Herança restrita ao sexo: localizada na porção não homóloga do cromossomo Y. Herança influenciada pelo sexo: genes localizados em cromossomos autossomos que sofrem influência dos hormônios sexuais.

Determinação do Sexo em mamíferos A espécie humana apresenta 23 pares de cromossomos. 22 pares são autossomos e não tem relação direta com a determinação do sexo. Um par, chamado de alossomos (X e Y), são os cromossomos sexuais. A mulher apresenta dois alossomos X e é chamada de sexo homogamético, pois seus gametas sempre terão o cromossomo X. O homem apresenta um X e um Y e é o sexo heterogamético, pois seus gametas serão metade com cromossomo X e metade com cromossomo Y. Na mulher, um dos cromossomos X em cada célula permanece inativo e se constitui na cromatina sexual ou corpúsculo de Barr.

Determinação do sexo em mamíferos Em mamíferos, a definição primária do sexo é a determinação das gônadas. As fêmeas são geralmente XX e os machos XY. O cromossomo Y carrega os genes que codificam os fatores determinantes dos testículos. Assim, indivíduos XY ou XXY, terão características masculinas. O desenvolvimento das gônadas é um fenômeno especial do ponto de vista embriológico porque, diferentemente do que ocorre com os outros órgãos, a gônada primordial tem duas opções de desenvolvimento: ovário ou testículo. A opção feita pela gônada indiferenciada depende dos produtos gênicos presentes no momento da decisão.

Determinação do sexo nas aves Nas aves, a determinação do sexo é feita através do sistema ZW, sendo a fêmea heterogamética (ZW) e o macho homogamético (ZZ). Fisicamente, o cromossomo W é semelhante ao Y, pequeno, pobre em genes e heterocromático.     O estudo dos genes compartilhados por Z e W seria importante pelo fato de o papel do cromossomo W na determinação de sexo de aves ainda ser obscura. Não se sabe se ele é necessário para o desenvolvimento feminino ou se é o número de cromossomos Z que regula o desenvolvimento masculino.

Herança Ligada ao Sexo Genes localizados na porção não homóloga do cromossomo X. Quando dominantes, o caráter é transmitido pelas mães a todos os descendentes e pelos pais somente às filhas. Quando recessivos, o caráter é transmitido pelas mães aos filhos homens. As meninas só terão a característica se o pai também a tiver. Ex.: Daltonismo e Hemofilia.

Herança Ligada ao Sexo Daltonismo Anomalia visual recessiva em que o indivíduo tem deficiência na distinção das cores vermelha ou verde. Os homens daltônicos (8%) tem um gene Xd pois são hemizigotos e as mulheres daltônicas (0,64%) devem ser homozigotas recessivas. Fenótipo Genótipo Mulher normal XDXD Mulher portadora XDXd Mulher daltônica XdXd Homem normal XDY Homem daltônico XdY

Herança Ligada ao Sexo Hemofilia Anomalia que provoca a falta de coagulação do sangue. Homens hemofílicos são hemizigotos (1/10.000) e mulheres hemofílicas são homozigotas recessivas (1/100.000.000). Fenótipos Genótipos Mulher normal XHXH Mulher portadora XHXh Mulher hemofílica XhXh Homem normal XHY Homem hemofílico XhY

Genética Relacionada ao Sexo Herança Restrita ao Sexo Genes localizados na porção não homóloga do cromossomo Y. Genes Holândricos. Só ocorrem no sexo masculino. Ex.: Hipertricose auricular. Herança Limitada pelo Sexo Genes autossômicos cujo efeito sofre influência dos hormônios sexuais. Só se manifestam em um dos sexos. Ex.: Produção de leite em bovinos.

Herança Influenciada pelo Sexo Genes autossômicos cujo efeito sofre influência dos hormônios sexuais. Comportamento diferente em cada sexo, agindo como dominante em um e como recessivo em outro (variação de dominância). Ex.: Calvície (alopecia). Genótipos Fenótipos CC Homem calvo Mulher calva Cc Mulher não-calva cc Homem não-calvo

Mochos Chifre Carneiros ovelhas Chifre mocho

Prováveis Tipos de Herança Autossômica dominante Autossômica recessiva Ligada ao Y (holândrica)

2a Lei de Mendel “Segregação Independente” “Na herança de duas ou mais características, os fatores, segregados na formação dos gametas, não se fundem no híbrido, mas se distribuem independentemente nos gametas segundo todas as combinações possíveis”.

ACASALAMENTOS DIHÍBRIDOS

ACASALAMENTOS DIHÍBRIDOS GAMETAS QUE FORMARÃO O INDIVÍDUO

Poliibridismo Quando são analisados mais de dois pares de alelos que condicionam mais de duas características, temos o triibridismo, tetraibridismo, etc, que constituem o poliibridismo. Para se calcular o número de gametas diferentes produzidos por um poliíbrido se utiliza a fórmula 2n, onde n é o número de pares de genes heterozigotos (híbridos).

Ex.: Quantos gametas diferentes forma o genótipo AaBBCcddEe Número de híbridos: 3 Número de gametas = 23 = 8 gametas diferentes

Genética Moderna (Pós-Mendeliana) Heranças que se afastam, pouco ou muito, dos processos descritos por Mendel em seus trabalhos. As proporções fenotípicas podem variar em relação às proporções clássicas da genética mendeliana. Herança Qualitativa: O fenótipo depende de quais genes estão presentes no genótipo. Herança Quantitativa: O fenótipo depende de quantos genes estão presentes no genótipo.

Tipos de interações alélicas 1. Dominância Se manifesta quando, em condição  heterozigótica, um alelo se impõe, impedindo  a ação do outro. Do ponto de vista bioquímico, se considera dominante o alelo que codifica una enzima funcional, tanto que um alelo recessivo pode dever-se a uma mutação que não produz enzima alguma, ou a uma mutação que produz uma enzima não funcional ou que funciona com defeito, sendo menos eficiente que a enzima produzida pelo alelo dominante. Como resultado da presença do alelo defeituoso na condição homozigótica, a via metabólica é interrompida ou a quantidade do produto final é diminuída

2. Dominância incompleta Condição heterozigótica se expressa na forma quantitativa entre os dois homozigotos. Em termos bioquímicos, esta interação têm a seguinte explicação: o alelo dominante produz uma enzima funcional porém ineficiente, de modo que a quantidade de enzima que codifica um só alelo é capaz de produzir uma quantidade limitada de produto final. Dois alelos são capazes de codificar em  dobro a enzima, que  permite que a via metabólica elabore mais quantidade do produto final. O alelo recessivo é inoperante e não gera produto. 

3. Codominância Desde os experimentos de Mendel que se têm observado numerosos casos em que ambos alelos de um locus heterozigoto se expressam no fenótipo. Esses casos se denominam de codominância. Os alelos codominantes são ambos ativos e independentes. Em términos bioquímicos, cada alelo do heterozigoto condiciona a formação de uma proteína ou enzima funcional. Em outras palavras, existe ausência total de dominância.

4. Sobredominância Existe evidência que indica que em alguns loci a condição heterozigótica, medida quantitativamente, pode produzir um fenótipo superior ao fenótipo do homozigoto de maior valor.  Por exemplo:  Aa > AA ou aa. Em Drosophila, por exemplo, o alelo responsável pelo fenótipo de olhos bancos, quando se encontra em condição heterozigótica, condiciona a produção de certos pigmentos fluorescentes em maior quantidade que em qualquer dos homozigotos.

5. Aditiva Modo de ação relacionado às características quantitativas. Cada alelo acrescenta pouco ao fenótipo final. O termo acrescentar pode significar um valor negativo. Se existirem muitos genes envolvidos na determinação do genótipo final, então o valor aditivo de todos os alelos individualmente é que determina o valor fenotípico total.

Dominância Codominância Sobredominância

Controladas por poucos genes de grande impacto CARACTERÍSTICAS QUALITATIVAS Controladas por poucos genes de grande impacto Mudanças no ambiente não alteraram a expressão da característica

CARACTERÍSTICAS QUANTITATIVAS Controladas por muitos genes de pequeno impacto Mudanças no ambiente podem alterar a expressão da característica Podem ser melhoradas pela seleção artificial

Interações Gênicas Genes complementares Genes com segregação independente que agem em conjunto para determinar um fenótipo. Ex.: forma das cristas em galináceos. Fenótipos Genótipos crista noz R_E_ crista rosa R_ee crista ervilha rrE_ crista simples rree

Interações Gênicas Epistasia Interação em que um par de genes inibe que outro par, não alelo, manifeste seu caráter. A epistasia pode ser dominante ou recessiva. O gene inibidor é chamado de epistático e o inibido é o hipostático. Ex.: Cor da penas em galináceos. Gene C  penas coloridas. Gene c  penas brancas. Gene I  epistático sobre gene C. Fenótipos Genótipos Penas coloridas C_ii Penas cc_ _ brancas C_I_

Pleiotropia Herança em que um único par de genes condiciona várias características simultaneamente. Efeito múltiplo de um gene. Exemplos: Síndrome de Lawrence-Moon: obesidade, oligofrenia, polidactilia e hipogonadismo. Síndrome de Marfan: defeitos cardíacos, problemas visuais, aracnodactilia. Fenilcetonúria: deficiência mental, convulsões, icterícia, queda de cabelo, urina muito concentrada.

Polimeria número de poligenes = número de fenótipos - 1 Herança Quantitativa onde ocorre efeito cumulativo na ação de vários pares de genes. Há uma variação fenotípica gradual e contínua entre um valor mínimo e um valor máximo, devida a adição de genes dominantes no genótipo, seguindo uma curva normal de distribuição. Ex.: altura, peso, cor da pele, cor dos olhos, grau de inteligência, altura de plantas, produção de leite em bovinos, comprimento de pelos, etc. Para se saber o número de fenótipos ou quantos pares de genes estão envolvidos são utilizados modelos matemáticos. número de poligenes = número de fenótipos - 1 número de fenótipos = número de poligenes + 1

Herança Quantitativa Cor da Pele em Humanos Fenótipos Genótipos Negro SSTT Mulato Escuro SsTT SSTt Mulato Médio SsTt SStt ssTT Mulato Claro Sstt ssTt Branco sstt

Genes Ligados - Linkage Quando dois ou mais genes, responsáveis por diferentes características, estão localizados em um mesmo cromossomo, a herança é chamada de Vinculação Gênica. Nestes casos a quantidade de gametas e portanto a freqüência da descendência apresentarão diferenças em relação ao diibridismo já que a incidência do crossing-over será fundamental. Crossing-Over ou permuta é a troca de partes entre cromossomos homólogos durante a meiose e é um dos principais fatores para a variabilidade genética.

Comparação Diibridismo/Linkage Diibridismo (AaBb) A a B b Gametas A B A b a B a b 25% 25% 25% 25%

Comparação Diibridismo/Linkage Linkage (AaBb) A a B b Gametas A a A a B b b B Parentais Recombinantes

Genes Ligados - Linkage Na herança dos genes ligados, a freqüência dos gametas de um heterozigoto depende da taxa de crossing-over ou taxa de recombinação que ocorre entre os cromossomos homólogos. Os Gametas Parentais são formados mesmo que não haja recombinação e aparecem em maior quantidade. Os Gametas Recombinantes são formados apenas se houver permuta e aparecem em menor quantidade. A Taxa de Crossing é expressa em porcentagem e corresponde a freqüência de gametas recombinantes formados na gametogênese.

Genes Ligados - Linkage Na vinculação gênica a posição dos genes no heterozigoto (AaBb) pode ser Cis ou Trans. Estas posições também podem ser utilizadas para se definir quem são os gametas parentais e os recombinantes. A B A b a b a B Posição CIS Posição TRANS

Mapeamento Genético Mapa genético ou cromossômico é a representação da posição dos genes no cromossomo. Está diretamente relacionada a taxa de crossing. Unidades de Recombinação (U.R.) ou Morganídeos (M) são as unidades usadas para determinar a posição dos genes no cromossomo e correspondem a taxa de crossing. Exemplo: Em um cromossomo há a seguinte freqüência de recombinação entre os genes A,B,C e D: A-B  45% A-C  20% C-B  25% B-D  5% C-D  20% A-D  40% Qual a posição dos genes no cromossomo?

Mapeamento Genético 20M 20M 5M A C D B 40M 45M