hereditariedade 2 0 período - ucb. introdução a hereditariedade sempre despertou a curiosidade do...

Hereditariedade

20 Período - UCB

Introdução A hereditariedade sempre despertou a

curiosidade do homem comum, dos cientistas e pensadores

O monge Gregor Mendel (1822 – 1884) realizou experimentações com ervilhas cultivadas em seu jardim (Pisum sativum), no mosteiro de Brunn, na Áustria

A partir daí foram esclarecidos os modos em que os genes, como segmentos dos cromossomos, são transmitidos à prole e controlam as características.

Uma vez reconhecida essa correlação, os postulados de Mendel foram aceitos como base para o estudo do que é conhecido como a Genética da transmissão, isto é, como os genes são transmitidos dos genitores às proles

(1865) Mendel estudou a hereditariedade em pés de ervilhas, pois: Planta anual que podia ser cultivada e cruzada

facilmente eram organismos que cresciam facilmente, ocupando

pouco espaço e em uma única estação era fácil controlar a ascendência a auto-polinização também era possível diversas características com variações facilmente

observadas

Definições Genéticas Gene: uma partícula discreta de hereditariedade que

controla uma característica (Ex.: formato ou aparência da ervilha)

Característica: Caráter, traço

Fenótipo: Aspecto da característica, que pode ser (ou não) visívelÉ uma característica exibida por um alelo que distingue um indivíduo de outro (Ex.: redondo x rugoso; alto x baixo)

Genótipo: Constituição genética correspondente a um determinado fenótipo É um par de alelos que um indivíduo específico possui (RR, Rr ou rr)

Definições Genéticas

Alelos: Fatores alternativos que conferem as formas distintas de uma característica (é uma forma alternativa de um gene - R ou r)

Homozigoto: indivíduo (ou genótipo) em que uma característica é conferida por 2 alelos similares (2 cópias do mesmo alelo - RR ou rr)Heterozigoto: indivíduo (ou genótipo) em que uma característica é conferida por 2 alelos distintos (Rr)

Dominante (R) e Recessivo (r) : Fenótipos e Alelos

O trabalho prático

O cruzamento Os cruzamentos mais simples de Mendel envolveram somente 1 par de características contrastantes = Cruzamento mono-híbrido

Consiste no cruzamento de indivíduos puros de 2 linhagens parentais, cada um mostrando uma das duas formas contrastantes da característica em estudo.

Inicialmente analisa-se a 1ª geração de prole desse cruzamento e depois considera-se a prole resultante de selfing, isto é, de autofecundação de indivíduos dessa 1ª geração Os genitores originais constituem a P1 ou geração parental; sua prole é a F1 ou 1ª geração filial; os indivíduos resultantes da geração F1 autofecundada constituem a F2 ou 2ª geração filial, e assim por diante

O cruzamento O cruzamento entre as ervilhas-de jardim de linhagens puras com, por exemplo, caules altos e caules baixos é representativo dos cruzamentos mono-híbridos de Mendel

Alto e Baixo são traços contrastantes da característica altura do caule

A menos que as plantas altas e baixas se entrecruzem ou cruzem com outra linhagem, elas se autofecundarão e permanecerão puras, produzindo seus respectivos traços, geração após geração.

No entanto, quando Mendel cruzou plantas altas com baixas, a geração F1 resultante consistiu unicamente em plantas altas

O cruzamento Quando os membros da geração F1 se autofecundaram, Mendel observou que 787 das 1064 plantas F2 eram altas, enquanto que 277 das mesmas 1064 eram baixas

Obs.: Nesse cruzamento, o traço baixo desapareceu na geração F1 para reaparecer apenas na geração F2.

Os dados genéticos geralmente são expressos e analisados como Proporções.

Nesse exemplo, foram feitos muitos cruzamentos e foram produzidas muitas plantas F1 – Todas altas (100%)

Das 1064 plantas da F2, 787 eram altas e 277 eram baixas, proporção de 787:277, aproximadamente 2,8:1,0 OU cerca de 3:1

Os caracteres (aspectos visíveis) estudados por Mendel

O cruzamento Em todos os experimentos Mendel obteve sempre os mesmos resultados na F2

Proporção de 3:1 se repetiu para cada par de características testadas

Uma das características ficava totalmente ausente na F1, mas reaparecia na F2, na proporção de ¼

Dedução de Mendel:As plantas F1 receberam de seus genitores a

capacidade de produzir ambas as características e que essa capacidade é transmitida para a geração seguinte.

O fenótipo que não aparecia na F1, Mendel chamou de Recessivo, denominando o outro de Dominante

O cruzamentoR= lisa

r = Rugosa

RR rr

R r

Rr

Rr x Rr

Rr LISA

¾ = LISA

¼ = RUGOSA

LISA

Outra forma

R= lisa

r = Rugosa

rr RR

r R

Rr

Rr

Rr

R r

R

r

RR Rr

Rr rr

P

Fenótipo: amarelas

Gametas: V V

Genótipo: V V V V

F1

V V

XV = amarela

v = verde

Cruzamento de amarelas com amarelas

XP

F1

vv

vv vvGenótipo:

Gametas: v v

Fenótipo: verde

Cruzamento de verdes com verdesV = amarela

v = verde

Cruzamento de amarela e verdes

P

F1

VV vvGenótipo:

Gametas: V v

VvGenótipo:

Fenótipo: amarelas

Gametas : V v

V = amarela

v = verde

F2

Proporção genotípica: 1 VV : 2 Vv : 1 vv

Proporção fenotípica: 3 amarelas : 1 verde

Gametas: vvV V

Vv Vv

F1X

VV Vv Vv vv

Os 3 primeiros postulados de Mendel

1. PARES DE FATORES UNITÁRIOAs características genéticas são controladas por fatores unitários que existem aos pares nos organismos individuais

No cruzamento mono-híbrido, existe um fator unitário específico para cada traço

Todo indivíduo diplóide recebe um fator de cada genitor Uma vez que esses fatores ocorrem aos pares, são

possíveis 3 combinaçõesEx.: 2 fatores para cor amarela (RR), 2 fatores para

cor verde (rr), 1 fator para cada traço (Rr)Todo indivíduo possui uma dessas 3 combinações, a qual determina a cor da planta

Os 3 primeiros postulados de Mendel

2. DOMINÂNCIA / RECESSIVIDADE Quando 2 fatores unitários diferentes responsáveis por uma única característica estão presentes em um indivíduo particular, um dos fatores unitários é dominante sobre o outro, o qual é considerado recessivo

Em cada cruzamento mono-híbrido, o traço expresso na geração F1 é controlado pelo fator unitário dominante

O traço não expresso é controlado pelo fator unitário recessivo

Os 3 primeiros postulados de Mendel

3. SEGREGAÇÃO Durante a formação dos gametas, os fatores unitários pareados se separam, ou segregam, aleatoriamente, de modo que cada gameta recebe um fator ou o outro com igual probabilidade

Se um indivíduo contiver 1 par de fatores unitários IGUAIS (RR), então todos os seus gametas receberão 1 fator unitário do mesmo tipo

Caso um indivíduo contenha fatores unitários DIFERENTES (Rr), então cada gameta terá a probabilidade de 50% de receber o fator unitário de um tipo ou do outro

1ª LEI DE MENDELLei de Segregação

Os dois membros de um par de genes se separam durante a

formação dos gametas

2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes

Os experimentos genéticos de Mendel incluíram o estudo de 2 ou mais características diferentes simultaneamente.

Este tipo de cruzamento envolvendo 2 pares de traços contrastantes = Cruzamento di-híbrido

Ele descobriu que as características por ele estudadas não afetavam uma a outra e que cada característica comportava-se da forma que ele havia previsto

2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes

Na geração parental, Mendel cruzou plantas puras de ervilhas com sementes amarelas e lisas e plantas puras com sementes verdes e rugosas.

Na primeira geração filial, todas as plantas obtidas apresentavam sementes amarelas e lisas (100%).

Isso não se constituiu, para Mendel, nenhuma novidade, pois em seus trabalhos com o monoibridismo ele já havia determinado que essas eram as variedades dominantes.

2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes

VVRR vvrr

VvRr VvRr

2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes

Essa conclusão, de fato, pode explicar a proporção de 9:3:3:1 obtida na segunda geração filial. A planta pura com sementes amarelas e lisas tem genótipo VV RR, e todos os gametas que ela produz tem os genes VR.  A planta pura com sementes verdes e rugosas possui o genótipo vv rr. Os seus gametas têm os genes vr.  Assim, todas as plantas híbridas da geração F1 têm o genótipo Vv Rr.  Como esses dois pares de genes alelos se separam independentemente, as plantas híbridas produzem 4 tipos de gametas, nas mesmas quantidades: VR, Vr, vR, vr

2ª Lei de Mendel: Segregação Independente de Genes Diferentes

Com a união desses tipos de gametas, a segunda geração filial irá apresentar os possíveis descendentes:

O que foi proposto por Mendel se tornou conhecido como a Segunda Lei de Mendel, que pode ser enunciada da seguinte forma: 

"Na formação dos gametas, os diferentes pares de fatores se segregam

independentemente, de tal maneira que cada gameta recebe apenas um fator de cada par. Todos os possíveis tipos de gametas serão

produzidos nas mesmas proporções".

2ª Lei de Mendel: Distribuição Independente de Genes Diferentes

Constituição Genética:

Um ser humano é formado por cerca de 30.000 pares de genes, 15.000 genes presentes no espermatozóide e 15.000 genes presentes no óvulo.

Cada característica do organismo, tanto a sua aparência como o seu funcionamento interno, o metabolismo, é determinada sempre por um par de genes, um herdado do pai e outro herdado da mãe.

Constituição Genética:

Acredita-se que cada ser humano carrega cerca de 10 genes alterados, que não funcionam direito, mas como é necessário um par de genes para determinar uma característica, se temos um gene normal e um com defeito para aquele determinado aspecto somos normais.

Através das enzimas, proteínas, é que o metabolismo funciona e mantém a vida. A informação para determinar como será a estrutura dessas enzimas, para que haja uma função normal, está contida nos genes. 

Padrões de Herança As características do organismo, tanto a

aparência quanto o funcionamento e o metabolismo, é determinada sempre por um par de genes, um herdado do pai e outro da mãe.

Herança Autossômica Recessiva Herança ligada ao X Herança Autossômica Dominante Herança Mitocondrial

Herança Autossômica Recessiva São necessários dois genes com defeito, um do pai e um

da mãe para que a pessoa tenha a doença, como ilustrada abaixo. 

Herança Autossômica Recessiva

A maioria das doenças metabólicas hereditárias - Erros inatos de metabolismo - é herdada desta forma, ou seja, é necessário que o pai e a mãe carreguem o mesmo gene com defeito, por esta razão os casamentos entre parentes têm uma maior chance de ter filhos ou filhas com doenças recessivas. 

O risco de ter um filho ou filha com uma doença recessiva é de 25%, uma chance em quatro, à cada gestação desse casal.

Herança Autossômica Recessiva Se um indivíduo (homem ou mulher) portador de uma doença recessiva (aa), como a Doença de Gaucher tiver filhos com uma pessoa que não tem nenhum gene para a doença (AA) todos os filhos e filhas serão normais(Aa).

Obs.: A doença de Gaucher é uma doença genética relacionada com o metabolismo dos lípidos. É causada por uma deficiência na enzima beta-glicosidase, cuja função é fazer a digestão do lipidio dentro da celula

Porém, se a pessoa afetada (aa) tiver filhos com uma pessoa que é normal, mais carrega o gene da doença (Aa), os dois tem um risco de 50% a cada gestação de ter filhos ou filhas com a doença.

Herança Autossômica Recessiva Por esta razão, é importante evitar casamento consangüíneo (entre parentes) e entre portadores da mesma doença. É aconselhável fazer um estudo da mutação da doença (análise DNA) antes de um afetado ter filhos com uma pessoa normal.

Herança ligada ao X O gene alterado está no cromossomo X.

Tipo de herança recessiva ou dominante.

Ligada ao X recessiva:

Neste caso as manifestações vão estar presentes nos homens porque eles têm apenas um cromossomo X, ou seja, não têm nenhum gene normal para aquela característica. Nas mulheres, quando existe alguma manifestação clínica, em geral, é mais leve.

Herança ligada ao X (cont) Ligada ao X dominante:

Neste caso, um gene alterado é suficiente para determinar a doença, em geral as mulheres são gravemente afetadas e para os homens a doença pode ser letal, pela ausência de um gene normal daquele par.

O risco de um filho ser afetado quando sua mãe carrega um gene alterado em um de seus cromossomos X é de 50% e das filhas é também 50% de serem portadoras do gene com defeito e, consequentemente, passar a seus filhos e filhas. 

Herança ligada ao X

Herança Dominante Quando a presença de um gene do par alterado

é suficiente para expressar a doença O risco da prole ser afetada se um dos pais

carregar um gene dominante é de 50% a cada gestação

Se existe um gene deficiente no DNA mitocondrial, a mãe terá o risco de praticamente 100% a cada gestação de ter um filho ou filha com a doença

A mãe transmite seu DNA mitocondrial a toda prole. Suas filhas, por sua vez, o transmitem, mas seus filhos não

As doenças associadas à herança mitocondrial são raras e geralmente afetam o sistema neuromuscular, como o mal de Alzheimer, Diabetes e a Neuropatia Óptica Hereditária de Líber que provoca cegueira permanente ou temporária decorrente de lesões no nervo óptico.

Herança Mitocondrial