Professor: Giorgini Augusto Venturieri – PhD Genética geral – BEG 5438 Professor: Giorgini Augusto Venturieri – PhD 0xx48-3721-9887 giorgini@ccb.ufsc.br

Regras para a disciplina: Local das aulas: Teóricas MIP 6 (as quintas das 7:30 as 10:00 turmas A,B e C) Práticas BEG III (as sextas 8:20 “A”, 10:00 “B” e 13:30 “C”) Freqüência: 75% (comprovada pela assinatura) Recuperação: Não tem Provas: Em dois horários: 7:30 a 8:40 e das 8:45 as 10. Pode trazer uma folha A4, manuscrita, com as informações das aulas Tudo sobre o curso: Plano de ensino, aulas dadas, roteiros das práticas, textos, links, divulgação das notas, exercícios e etc. no site www.ccb.ufsc.br/~giorgini

O que é genética ? Ramo da Biologia que estuda as leis da transmissão dos caracteres hereditários nos indivíduos, e as propriedades das partículas que asseguram essa transmissão (dicionário Aurélio).

Hereditariedade O processo da hereditariedade, ao mesmo tempo em que mantém semelhanças, também originam mudanças. Indivíduos de uma espécie são “semelhantes” com “diferenças” entre si também por causas genéticas (olhem para os colegas, são semelhantes, mas não há ninguém igual).

Fenótipo = genótipo + ambiente e o que se colhe é fenótipo ! Genética e Agronomia Os avanços da revolução verde (produção é fenótipo) não se devem apenas à genética (genótipo), mas também à mecanização, fertilização, uso dos “cidas”, irrigação, nutrição animal, sanidade, etc.(ambiente). Fenótipo = genótipo + ambiente e o que se colhe é fenótipo !

A população mundial x produtividade Estima-se que a terra atinja a sua capacidade de suporte máximo nos idos de 2025/2050. Em 2025/2050 ter-se-á a mesma disponibilidade de energia que em 1965 porém o dobro da população mundial. As nações menos desenvolvidas duplicarão a sua população em 30 anos. As mais desenvolvidas em 137 anos. Povos menos educados produzem menos calorias por habitantes. O maior incremento populacional esta sendo com pessoas pouco educadas. Embora a produtividade continue aumentando, os ganhos não tem sido conseguidos em bases auto-sustentáveis. Na atualidade um bilhão de pessoas (1/6 da população mundial), passa fome.

Qual o papel do agrônomo frente a um caos anunciado ? Aumentar a produtividade, diminuir as perdas, reciclagem orgânica resolveriam ? Desenvolver sistemas agronômicos independentes do petróleo ? Atuar politicamente ? Este curso tem a intenção de trazer informações científicas para ajudar na discussão destes questionamentos, mas decisão sobre o que fazer é exclusivamente nossa.

HISTÓRIA: Genética no contexto pré-histórico e antes da descoberta do microscópio pode ser acessada pelos produtos domesticados, valores, tabus , textos antigos e bíblicos.

Textos antigos Genesis 38 No Mishnah (200 DC) é relatada a decisão do Patriarca Rabbi-Judah que isenta o terceiro filho de uma mulher de ser circuncidado, quando os seus dois primeiros filhos morreram de hemorragia depois da circuncisão. Os rabinos constataram que tais hemorragias ocorriam unicamente em certas famílias.

Antes de 1860 O período que souberam que as “células vinham de células” e da descoberta do núcleo A descoberta da célula (30 x) 1665 – Robert Hook A descoberta do microscópio óptico (200 x) 1680 – Anton van Leeuwenhock. Analisando gotas de chuva descobriram protozoas e bactérias A descoberta do núcleo 1833 – Robert Brown Descrição da mitose 1835 a 1839 - Hugo von Mohl A queda da teoria da “Geração expontânea” 1858 (término da era) Rudolf Wirchow “omnis cellula e cellula” idem Pasteur A publicação do livro “Origem das Espécies” 1859 – Charles Darwin

1860 – 1900 A publicação do trabalho de Mendel à descoberta dos cromossomos e seu comportamento É publicado o trabalho "Experimentos em Hibridação de Plantas”. 1865 (distribuído em 1866) - Gregor Mendel A fusão do esperma e do ovo e a formação do zigoto é descrita 1879 a 1885 - O. Hertwig É descrito o corpúsculo cromossomo (W. Flemming) notados por C. com Nägeli em 1842 Os corpúsculos (cromossomos) dentro do núcleo eram os portadores dos fatores hereditários 1883 - Wilhelm Roux

1860 – 1900 (cont.) Haviam estruturas individuais (cromossomos) que são passados de uma geração para outra a despeito do seu "desaparecimento" entre a divisão celulares 1880s - Theodor Boveri, K. Rabl e E. van Breden “A hereditariedade está baseada exclusivamente no núcleo". Em 1887 previu a ocorrência da divisão reducional, hoje chamada de "meiose“ 1885 - August Weismann Foi usado o termo "cromossomo" 1888 - W. Waldeyer Foi descrito o processo de meiose 1890 - O. Hertwig e T. Boveri

1900 – 1944 O florescimento da genética 1900 – 1944 O florescimento da genética. O desenvolvimento da teoria cromossômica. Foram cunhadas as bases da teoria da evolução e da genética molecular Redescoberta dos trabalhos de Gregor Mendel 1900 – (publicado em 1866), por Hugo de Vries, Carl Corens e Erich von Tschermak Descrição do comportamento dos cromossomos durante a meiose 1903 – Walter Sutton justifica as “Leis de Mendel” e daí para a descoberta de que os genes estão nos cromossomos. Cunhada a palavra “genética” 1905 – William Bateson A lei de Hardy & Weinberg 1908 - Godfrey Harold Hardy (1877 – 1947) e Wilhelm Weinberg (1862 – 1937), mas houveram outros Criação do primeiro “mapa gênico” 1913 – Alfred Sturtevant estudando drosófilas

1900 – 1944 (cont.) Cunhada a palavra “gene” W. L. Johansen (1857 – 1927): um elemento físico (partícula), que determinava o desenvolvimento de uma característica específica, que os indivíduos possuem aos pares (um herdado do pai e outro da mãe) e os transmitem aos seus filhos. Mutação induzida 1927 – L. Stadler e H.J. Müller “Os genes podem ser mutados artificialmente usando-se raios X” Métodos quantitativos aplicados à genética 1930 – 1932 R.A. Fisher; S. Wright e J.B.S. Haldane: desenvolveram as bases algébricas para a nossa compreensão de como ocorre o processo evolutivo Bactérias como objetos de estudo 1943 – S. Luria e M. Delbrück demonstraram que bactérias seguem padrões normais em termos genéticos

1944 – Presente É a era da “genética molecular” 1944 – Presente É a era da “genética molecular”. A demonstração de que o DNA era o mat. genético, culminando com a explosão do conhecimento devido a “tecnologia do DNA recombinante” O DNA como material genético 1944 – O. T. Avery, C.M. McLeod e M. McCarty. Demonstraram que o componente transformante das Bactérias Diplococcus pneumoniae era o DNA Definição da estrutura do DNA 1953 – James Watson e Francis Crick Descrição da endonucleases 1968 – 1973 W. Arbert, H. Smith, D. Nathans e colaboradores descreveram “as enzimas que abriram as portas para a manipulação do DNA” que levou a tecnologia do DNA recombinante. Formação do primeiro DNA recombinante 1972 – Paul Berg

AS ÁREAS DA GENÉTICA Clássica Molecular Evolutiva -Os Princípios de Mendel -Meiose e Mitose -Determinação do Sexo -Herança Ligada ao Sexo -Mapeamento Cromossômico -Citogenética (mudanças cromossômicas) -Estrutura do DNA -Química do DNA -Transcrição -Tradução -Clonagem do DNA -Controle da Expressão Gênica -Mutação do DNA e Reparo -Heranças Extracromossômica -Genética Quantitativa -O equilíbrio de Hardy & Weinberg -Pressuposições para o Equilíbrio de H&W -Evolução -Especiação

As áreas de estudo Hoje em dia, os limites entre estas 3 áreas estão sendo permeabilizados pelas técnicas de genética molecular Clássica Molecular Evolutiva Relativa a teoria cromossômica da hereditariedade. O conceito de que genes estão alocados em forma linear nos cromossomos e que a sua posição relativa pode ser avaliada em função da sua frequência nas progênies. É o estudo do material genético em si, sua estrutura, replicação e expressão. Também aborda os estudos emanados da tecnologia do DNA recombinante (eng. Genética). É o estudo dos mecanismos de evolução. Os mecanismos das mudanças de frequências nas populações.

Como gerir as novas conquistas da genética ? Bioética: bios (vida) + ethos (relativo à ética) O progresso técnico deve ser controlado segundo a consciência da humanidade para que as novas descobertas e suas aplicações não tenham efeitos desastrosos no mundo, na sociedade ou sejam postos a serviço de interesse escusos.

Organismos modelo usado em estudos de genética Mais usados Arabidopsis thaliana Drosofila melanogaster Escherichia coli Vírus Retrovírus Milho Leveduras Outros Porquinhos-da-índia Gatos Galinhas Guppy (Poecilia reticulata) Peixes elétricos Ervilhas

População mundial www.flickr.com/photos/arenamontanus/375127836/

A população no mundo

População mundial distribuída por região 1800–2050 Source: United Nations Population Division, Briefing Packet, 1998 Revision of World Population Prospects.

Produção mundial de petróleo Fonte: Energy Watch Group

Predições de um blackout mundial

A “petroagricultura” e um caos anunciado Gastam-se de 7 a 10 calorias de combustível fóssil para produzir 1 caloria de alimento ingerido.

A espécie humana abrirá mão do seu bem estar?

Com tanto carbono no ar não ira faltar oxigênio ?

Cultivares antigas domesticadas

O ritual da circuncisão

O primeiro microscópio

Robert Brown observa o núcleo

A diversidade humana

Drosofila melanogaster

Escherichia coli

Guppy (Poecilia reticulata)

Arabidopsis thaliana