Genética Professora Ana Carolina

O Mendelismo Gregor Johann Mendel . Monge austríaco - 8 anos de pesquisa. Descobriu os princípios básicos que regulam o mecanismo da herança. A distribuição dos caracteres na geração dos indivíduos cruzados obedecia certas leis que ele descobriu. “Leis de Mendel”.

Características Favoráveis ao Estudo da Genética Fecundação cruzada e autofecundação nas ervilhas. Estudou os caracteres abaixo, sendo que havia em todos eles duas modalidades.

Linhagens Puras e Híbridas Linhagem Pura: autofecundada produz uma geração homogênea e igual à parental. Linhagem Híbrida: a descendência apresentava indivíduos diferentes da parental. Ex: cor de sementes amarela: pura ou híbrida. Verde: sempre pura.

Análise de um Cruzamento Estudo: caráter cor das sementes. Conclusão: Amarelas F1: híbridas. Verdes: sempre puras.

A Interpretação dos Resultados A Primeira Lei de Mendel Cruzando indivíduos diferentes na primeira geração filial aparece só um caráter: dominante. Segunda geração: recessivo. Cada caráter determinado por um par de genes. Cada caráter é determinado por um par de genes que se separam na formação dos gametas – Lei da Segregação dos Fatores.

A Representação dos Resultados Cada gene – 1 letra do alfabeto. Gene dominante: letra maiúscula. Gene recessivo: letra minúscula. Gameta planta amarela pura: V Gameta planta verde pura: v União: Geração F1 (amarela híbrida Vv). Autofecundação híbrida.

A Meiose e a Primeira Lei de Mendel Cada caráter é determinado por um par de genes que se separam na formação dos gametas – Lei da Segregação dos Fatores.

A Nomenclatura Genética Alelos ou alelomorfos: dois genes determinantes de um caráter. Genótipo: constituição hereditária de um indivíduo. Homozigoto: caráter considerado é determinado por dois alelos iguais. Produção de gametas iguais. Heterozigoto: caráter considerado é determinado por dois alelos diferentes. Produção de gametas diferentes. Fenótipo: caráter exibido pelo indivíduo, como resultado do genótipo com o meio ambiente.

Mono-hibridismo Herança monofatorial – envolve apenas um caráter e, um único par de genes. Envolve seis tipos básicos de cruzamentos. Ex: cor da semente de ervilha. Fenótipos Genótipos Amarelo VV Vv Verde vv Número Pais Proporções Genótipos Proporções Fenótipos 1 VV x VV 1 VV 100% amarelo 2 vv x vv 1 vv 100% verde 3 VV x vv 1 Vv 4 VV x Vv ½ VV: ½ Vv 5 Vv x vv ½ Vv: ½ vv ½ amarelo: ½ verde 6 Vv x Vv ¼ VV: ½ Vv: ¼ vv ¾ amarelo: ¼ verde

O Cruzamento Teste (Test - cross) Determinação do genótipo de um caráter dominante. Cruza-se: indivíduo com genótipo desconhecido com um homozigoto recessivo. Ex: para determinar o genótipo de uma ervilha amarela, cruze-a com uma verde (vv).

Codominância ou Herança Intermediária Alelo não dominante em relação ao outro = híbrido. Ex: plantas de cor branca originam híbridos de cor rósea. O cruzamento entre duas róseas produz em F2: vermelhos, róseos e brancos, na proporção 1:2:1. Ex: galinhas andaluzas de plumagem azul são resultantes de pais de plumagem preta e branca.

Genes Letais AA: morte fase pré-natal ou pós-natal. Amarelo: heterozigotos. Pretos: aa – recessivos. Outro exemplo: Galinhas – NN é letal, Nn: asas e pernas curtas e nn: pernas normais.

Fenótipo e Fenocópia Fenótipo: conjunto de caracteres visíveisem um organismos, resultante da interação do genótipo com o meio ambiente. Fenocópia: cópia de uma condição hereditária produzida por influência do meio ambiente. Ex: surdo-mudez não hereditária: fenocópia da surdez de causa genética.

Análise de Genealogias Representação de indivíduos relacionados por descendência comum. Exemplo de Heredograma

Cálculo das Probabilidades A probabilidade em que um acontecimento A ocorra é igual ao quociente do número de casos favoráveis à ocorrência de A pelo número total de casos possíveis. P (A) = n/m A probabilidade de um evento acontecer não depende de sua ocorrência em tentativas anterior.

Exemplos Qual é a probabilidade de se obter a face 5 no lançamento de um dado? n = 1 e m = 6. logo, P(5) = 1/6 Ao lançarmos uma moeda num jogo de cara ou coroa, qual a probabilidade de se obter cara? n= 1 e m = 2. Logo, P(cara) = 1/2

As Leis das Probabilidades A regra da adição: regra do “e”: probabilidade de dois ou mais eventos independentes ocorrerem conjuntamente é igual ao produto das probabilidades de ocorrerem separadamente. - Logo, P (A1 A2) = P (A1). P (A2) A regra da multiplicação: regra do “ou”: ocorrência de dois eventos que se excluem mutuamente é igual à soma das probabilidades com que cada evento ocorre. - logo, P (A1 A2) = P (A1) + P (A2).

Di-hibridismo Simultaneamente herança de dois ou mais caracteres. Ex: semente amarela e lisa x verde e rugosa. Segregação independente de cada par de genes.

A Segunda Lei de Mendel Lei da Segregação Independente dos Fatores. Os genes que determinam caracteres diferentes distribuem-se independentemente nos gametas onde se recombinam ao acaso.

A Meiose na Segunda Lei de Mendel A distribuição independente só é válida para genes situados em cromossomos diferentes

Poli-hibridismo Cruzamentos que envolvem três ou mais caracteres que se segregam independentemente. Processo de análise de várias características ao mesmo tempo

Determinação do Número de Tipos de Gametas Número de gametas = 2 n N = número de hibridismos (pares heterozigotos) existente no genótipo. Indivíduos Número de Gametas Vv rr Cc tt Bb 2 n = 2 3 =8 Vv rr cc Tt bb 2 n = 2 2 = 4 vv RR cc TT BB 2 n = 2 0 = 1 Vv Rr Cc Tt Bb 2 n = 2 5 = 32

Determinação do Número de Genótipos Quantos genótipos são produzidos na geração resultante? AallCcTtbb x AaLlccTtBB Decompor o cruzamento. Ex: Multiplicar o número de genótipos encontrados. Cruzamentos Número de Genótipos Aa x Aa 3 (AA, Aa e aa) Ll x Ll 2 (ll, Ll)

Determinação do Número de Fenótipos Decompor o cruzamento. Multiplicar o número de fenótipos encontrados. Número total de fenótipos: 2 x 2 x 1 x 2 = 8. Cruzamentos Número de Fenótipos Aa x Aa 2 (amarela e verde) Ll x ll 2 (lisa e rugosa) TT x tt 1 (alta) rr x Rr 2 (axial e terminal)

Os Alelos Mútiplos Polialelia: série de três ou mais formas alternativas de um mesmo gene. A cor da pelagem em coelhos: 4 alelos múltiplos. O número de genótipos n: homozigotos e n (n + 1): heterozigotos 2 Genótipos Fenótipos CC – Ccch- Cch- Cca aguti Cchcch – cchch - cchca chinchila chch - chca himalaia CaCa albino

Imunologia O que é Imunologia? Antígeno: estimulam produção de anticorpos. Anticorpo: proteína. Produção de anticorpos. Reação antígeno-anticorpo.

Tipos de Imunização Ativa: produção de anticorpos pelo próprio indivíduo. Natural Artificial. Ex: vacina. Passiva: anticorpos produzidos por um outro organismos. Ex: soro terapêutico.

Respostas Primária e Secundária Resposta Primária: após uma semana, concentração sobe e decai. Resposta Secundária: rápida e alta concentração de anticorpos.

O Sistema ABO Classificação do Sistema ABO Determinação do Grupo Sanguíneo Grupo Sanguíneo Aglutinogênio (Hemácias) Aglutinina (Soro) A anti- A B Anti-B AB A e B - O anti-A e anti-B

Herança do Sistema ABO e Transfusões de Sangue A Herança do Sistema ABO As Transfusões de Sangue Grupo Sanguíneo (fenótipo) Genótipos Tipo A IAIA ou IAi Tipo B IBiB ou IBi Tipo AB IAIB Tipo O ii

Fator Rh Classificação e herança Transfusões - Rh- para Rh+ Fenótipo Reação com Anti-Rh Genótipos Rh+ Aglutina RR ou Rr Rh- Não aglutina rr

Eritroblastose Fetal Doença hemolítica do recém nascido. Solução: vacinação: imunoglobulina RhoGAM.

O Sistema MN Reconhecimento: sangue humano com anticorpos anti-M e anti-N. Ausência de anticorpos Anti-M e Anti-N em humanos: Não existem problemas de transfusão Grupo Genótipo Antígenos nas hemácias Anti-M Anti-N M LmLm ou MN + - N LnLn ou NN MN LmLn ou MN M e N

A Interação Gênica Expressão fenotípica é condicionada pela ação conjunta de dois ou mais mais pares de genes com segregação independente.

Herança do tipo Crista em Galinhas Crista: interação de dois pares de genes: Rr e Ee. Cruzamento: crista rosa X ervilha =crista noz. Cruzamento crista noz x crista noz.

A Cor das Flores em Ervilhas-De-Cheiro Ervilhas com ou sem pigmento. Interação de dois pares de genes: Cc e Pp. Cruzamentos: brancas (CCpp x ccPP) = púrpuras. Púrpura x púrpura =

A Forma do Fruto em Abóboras Três tipos de fruto: discoide, alongado e esférico. Dois pares de genes: Aa e Bb. Cruzamentos:

A Epistasia Gene epistático: um gene impede a manifestação do outro. Gene hipostático: gene de expressão impedida. Gene I (epistático) impede a manifestação da cor, determinada pelos genes C (hipostáticos).

Epistasia Dominante Gene I (epistático) impede a manifestação da cor, determinada pelos genes B e b(hipostáticos). Ex: cor do pêlo dos cães – genes: Bb e Ii. Cruzamento 

Epistasia Recessiva Gene recessivo reprime a ação do gene dominante. Ex: cor do pelo dos ratos -genes Pp e Aa.  O gene P determina a cor preta, e seu alelo recessivo p, quando se apresenta duplamente produz um indivíduo albino. O gene a não produz pigmento. 

A Herança Quantitativa Pigmentação da Pele Humana Dois pares de genes: A e a, B e b. A e B aumentam a intensidade da pigmentação.

Distribuição dos Fenótipos em Curva Normal ou de Gauss Branco: fenótipo “mínimo’’. Negro: fenótipo “máximo’’. Cada gene contribuinte acrescenta uma certa parcela ao fenótipo mínimo. Genes cumulativos ou aditivos.

Cálculos Genéticos Cálculo do número de genes, genótipos e fenótipos. Para determinar quanto cada gene aditivo acrescenta: dividir a diferença entre os tipos extremos pelo número de genes envolvidos. Ex: genótipo aabbccdd – orelhas 5 cm/ AABBCCDD – 10 cm Logo, cada alelo dominante acrescenta: 10-5 = 0,625 cm. 8 Número de pares de genes Proporção de classe em F2 Número de classes genotípicas Número de classes fenotípicas Proporção fenotípica em F2 n (1/4)2 3n 2n+1 (a+b)2n

Pleiotropia Efeito múltiplo de um só gene. Ex: Síndrome de Lawrence Moon – obesidade, polidactilia, hipogonadismo. Síndrome de Marfan – defeitos cardíacos, fragmentação do cristalino.

A teoria Cromossômica da Herança Genes nos cromossomos. Herança ligada ao sexo. Determinação do sexo por cromossomos sexuais. - Tipo XY. Tipo XO. Tipo ZW Tipo ZO.

Determinação do Sexo por Cromossomos Sexuais – Tipo XY Ex: homem, mamíferos e insetos dípteros. Autossomos = 44 Heterocromossomos: sexuais ou alossomos = 2 - XX= mulher (homogamético). XY= homem (heterogamético).

O Sistema XO, ZW e ZO Tipo ZO: Células do macho um cromossomo a menos. Ex: vermes, insetos baratas, gafanhotos. Fêmea: XX (homogamético)/ Macho: XO (heterogamético). Tipo ZW Ex: borboletas, mariposas, peixes, aves. - Fêmea: ZW (heterogamética)/ Macho: ZZ (homogamético). Tipo ZO Ex: galinhas domésticas e répteis. - Fêmea: Z (heterogamética)/ Macho: ZZ (homogaméticos.

Determinação Sexual pela Cromatina Sexual Corpúsculo de Barr – cromossomo X do sexo feminino. Igual número de cromossomos X menos 1. Célula de mucosa e Glóbulo branco tipo neutrófilo. Constituição Cromossômica Número de Cromatinas Sexuais 45, x 46, xy 46, xx 1 47, xxy 47, xxx 2 48, xxxx 3

A Determinação do Sexo por Haplodiploidismo Ex: abelhas, vespas, formigas. Determinação sexual não envolve cromossomos sexuais. - Óvulos fecundados: fêmeas 2N. - Óvulos não fecundados: machos N. Rainhas: Mel, pólen e geléia real. Obreiras: Mel e pólen.

Os Genes dos Cromossomos Sexuais X e Y Segmento homólogo: genes alelos. Segmento não homólogo: não alelos.

Herança Ligada ao Sexo Genes exclusivamente no Cromossomo X. Genes ligados ao sexo ou genes ligados ao X. Fêmeas XX (genes em dose dupla). Machos XY (dose simples). Ex: cor dos olhos em drosófilas, daltonismo e hemofilia no homem.

Cor dos Olhos em Drosófilas Fêmeas homozigotas: XB XB ou XB Xb. Macho hemizigoto: apenas um gene. Vermelho: dominante: B Branco: recessivo: b

Daltonismo Gene recessivo (d) ligado ao sexo. Visão deficiente para vermelho e verde. Genótipos Fenótipos XD XD Fêmea normal XD Xd Fêmea normal portadora Xd Xd Fêmea daltônica XD Y Macho normal Xd Y Macho daltônico

Hemofilia Ausência de fator de coagulação no sangue. Gene recessivo (h) ligado ao X. Genótipos Fenótipos XH XH Mulher normal XH Xh Mulher normal portadora Xh Xh Mulher hemofílica XH Y Homem normal Xh Y Homem hemofilico

Herança Holândrica ou Restrita ao Sexo Genes exclusivos do cromossomo Y. Nunca são dominantes ou recessivos. Ex: hipertricose auricular - pelos longos na orelha

Herança Influenciada pelo Sexo Gene dominante em um sexo e recessivo em outro. Localizados nos autossomos. Ex: calvície Genótipos Fenótipos Homem Fenótipos Mulher CC Calvo Calva cc Normal Cc

A Segregação Independente Genes não alelos, em cromossomos diferentes, distribuem-se nos gametas independentemente. Di-híbrido: AaBb = AB, Ab, aB e ab.

Ligação Fatorial (linkage) Dois ou mais genes estão localizados no mesmo cromossomo. Não sofrem segregação independente. Ex: di-híbrido

Arranjo cis/trans Cis: dois dominantes no mesmo cromosssmo e dois recessivos no homólogo. Trans: um gene dominante e um recessivo no mesmo cromossomo e o mesmo no homólogo.

Crossing-Over Troca de segmentos entre duas cromátides homólogas. Freqüência de permuta: Varia de 0% a 50% = porcentagem de gametas recombinantes. Freqüência de gametas com permuta = metade da freqüência de células que sofrem permuta.

Determinação da Freqüência ou Taxa de Permutação É determinada através dos resultados obtidos de um cruzamento teste (AB/ab x ab/ab). Freq. permutação = Número de recombinantes x 100 Número total = 98 + 102 x 100 = 10% 2000 Cruzamento Fenótipos AB/ab x ab/ab AB/ab = 903 Ab/ab = 98 aB/ab = 102 Ab/ab = 897

Construção de Mapas Genéticos Posição relativa dos genes no cromossomo. A freqüência de permuta entre dois genes é igual à distância que os separa no cromossomo. Ex: permuta de 10% = 10 unidades no mapa genético. Genes Freqüência de permuta A e B 19% B e C 17% A e C 2%

A Lei de Hardy-Weinberg Em uma população em equilíbrio genético, as freqüências gênicas e genotípicas permanecem constantes ao longo das gerações. Tamanho: numerosos indivíduos. Sexo: reprodução sexuada. Pan-mixia: cruzamentos ao acaso. Ausência de fatores evolutivos: mutação, seleção natural e migrações.

O Teorema de Hardy-Weinberg Ex: dois alelos possíveis: A e a. p = frequência do alelo A. q = frequência do alelo a. p + q =1 Frequência de gametas: Gametas Frequências Espermatozóides A p Espermatozóides a q Óvulos A Óvulos a Combinações ao acaso. Classe Frequência AA p 2 Aa 2 p q aa q 2 Óvulos Espermatozóides p (A) Espermatozóides q (a) p (A) p 2 (AA) p q (Aa) q (a) q 2 (aa) Resumindo, temos:

Exemplo Sabendo-se que em determinada população, mantida em equilíbrio genético, a freqüência de indivíduos Rh negativo (rr) é cerca de 16%, teremos: Freqüência de rr: 16% = 0,16 Freqüência de r: √0,16 = 0,4 Freqüência de R: 1 – r = 0,6 Freqüência de RR: 0,6 2 = 0,36 = 36% Freqüência de Rr: 2. 0,6. 0,4 = 0,48 = 48%.

Fim!