biologia-gentica humana e das populaes

1FUNDAMENTOS DEGENTICA HUMANA EDAS POPULAES

2Fundamentos degentica humana

e das Populaes

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Samuel SoaresGermano Tabacof

Pedro Daltro Gusmo da Silva

3COMPREENSO DA GENTICA CLSSICA:SEUS CONCEITOS, SUA APLICABILIDADE E

REPRESENTAES GRFICAS

INTRODUO CINCIA DA GENTICA

O papel da gentica na contemporaneidade perspectivas histricas.

Reproduo como base da hereditariedade

Conceitos fundamentais da gentica uma viso geral

O DNA como estrutura molecular dos cromossomos

Mendelismo: o princpio bsico da herana

Princpio da segregao de um par de alelos 1 lei

Princpio da segregao independente dedois pares de alelos 2 lei

Probabilidade na herana mendeliana eanlise de heredogramas

SUMRIOSUMRIOSUMRIOSUMRIOSUMRIO

07

07

07

10

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31

31

ANLISE DA GENTICA CLSSICA

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33

21

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A GENTICA E SEUS AVANOS TRILHANDONOVOS CAMINHOS PARA O FUTURO 42

42 EXTENSES DO MENDELISMO: CARACTERIZAO

DAS HERANAS AUTOSSMICA E HETEROSSMICA


e das Populaes

Variaes nas propores mendelianas

Ao gnica: do gentipo ao fentipo.

Reconhecimento das mutaesgnicas e cromossmicas

Estudo da gentica de populaes

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Biotecnologia avanos no estudo da gentica

Mapeamento gnico e suas aplicabilidades

Contribuies da gentica para a melhoria daqualidade de vida.

Dilemas ticos na gentica moderna

Atividade Orientada

Glossrio

Referncias Bibliogrficas

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58

OS AVANOS DA GENTICA ESUAS CONTRIBUIES NA SOCIEDADE

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51

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5Caro aluno,

Para os amantes da Gentica, ela representa a perfeio que, acada dia, nos fascina e enlouquece com a capacidade que tem detransformar-se. Essa cincia deixou o rol das discusses acadmicas,passando a ser discutida no dia-a-dia graas ao seu amplo espectro deao e ao fato de seus avanos influenciarem na vida de todos ns.

Como as novidades na rea da Gentica so constantes, a propostadeste mdulo no a de ensinar o novo, haja vista que no possvel queum material impresso caminhe ao lado de cada descoberta. Pretende-se,sim, contribuir para que voc, futuro educador, a partir de discusses quecausem reflexo, desperte seu senso crtico e a capacidade de interferir nomundo, tenha mais um instrumento para compreender porqu oconhecimento dessa cincia to valorizado atualmente.

Alm do texto-base, h dedicao especial s atividades, que sodivididas em complementares, que visam fixao do contedo bordado,e orientadas, que objetivam a avaliao do seu conhecimento global sobreo que j foi estudado. Haver, ao final do perodo, uma prova que avaliarseu desempenho na disciplina. Espero que este mdulo atenda s suasexpectativas, contribuindo para o seu desempenho acadmico. Caso tenhacrticas e/ou sugestes, no hesite em entrar em contato.

Bom desempenho na matria! Prof. Graziela Santino

Apresentao da Disciplina


e das Populaes

7COMPREENSO DA GENTICA CLSSICA:SEUS CONCEITOS, SUA APLICABILIDADE

E REPRESENTAES GRFICAS

INTRODUO CINCIA DA GENTICA

O Papel da Gentica na Contemporaneidade Perspectivas Histricas

Experimentos com ervilhas

Embora existam pesquisas antecedendo os trabalhosmendelianos, atribui-se ao austraco Gregor Johann Mendel(1822 - 1884) o pioneirismo das pesquisas genticas. Mendelfora monge, passando um grande perodo de sua vida no mosteiroagostiniano de So Toms, na Repblica Tcheca, chamada Brnona poca. Nesse local, por volta de 1856 e 1865, ele realizouvrios experimentos com ervilhas Pisum sativum a fim decompreender os mecanismos da transmisso de caractersticas descendncia. Ele sugeriu que as clulas apresentavam paresde fatores da hereditariedade, sendo que cada par determinavauma caracterstica.

O tratamento estatstico que Mendel deu anlise da transmisso dos caracteres aolongo das geraes de ervilhas foi de suma importncia para que ele pudesse proporhipteses e propores esperadas nas caractersticas da descendncia. Mendel noconseguiu, entretanto, conceituar o mecanismo biolgico envolvido na transmisso dosfatores hereditrios.

Vale ressaltar que a escolha da espcie deervilha foi extremamente vantajosa aos estudosgenticos em funo de o cultivo ser bastante simples,da facilidade de distino entre as diferentesvariedades, da elevada taxa de fertilidade entre asmesmas e do ciclo de vida ser curto, favorecendo aobteno de numerosa descendncia.


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Redescoberta dos trabalhos de Mendel

Todo o trabalho de Mendel com as ervilhas, enunciando as leis dahereditariedade, foi apresentado Sociedade de Histria Natural de Brnnem 1865, e, embora publicado no ano seguinte, no teve sua importncianotada pela comunidade cientfica da poca.

As leis de Mendel s despertaram a ateno da cincia quando, em 1900, osbotnicos Hugo de Vries, Carl Correns e Eric Von Tschermak-Seysenegg descobriram,simultaneamente, a obra mendeliana embora se encontrassem trabalhando em diferenteslocalidades, respectivamente, Holanda, Alemanha e ustria. Conquanto essespesquisadores tenham testado o trabalho de Mendel em experimentos prprios eindependentes, fora unnime a referncia a Gregor Mendel em suas obras.

A partir da redescoberta dos experimentos mendelianos, as discusses sobre ahereditariedade tornam-se mais freqentes. Essa nova rea da cincia passa, ento, a serreconhecida pelo nome de gentica, como a denominou William Bateson em 1905.

O conceito de gene

Em seus experimentos com ervilhas, Mendel constatou que certas caractersticaspredominavam na descendncia, mas, ao mesmo tempo, parecia que cada uma delas eracontrolada por um fator hereditrio existente na forma dominante e na forma recessiva.

A viso mendeliana dos fatores pareados foi bastante difundida por Bateson, quepassou a denomin-los de alelomorfos. Graas a Wilhelm Johannsen, em 1909,modernamente, denominam-se alelos o que Mendel denominava de fatores de herana.

Em 1908, o ingls Archibald Garrot relacionou a relao entre o gene e a snteseprotica especfica. Esse mdico estudava a alcaptonria, doena em que os afetados noconseguem decompor a alcaptona, substncia que passa, ento a acumular-se nas fibrascartilaginosas e colgenas dos tecidos conjuntivos, provocando escurecimento do palato,da urina e dos olhos, bem como degenerao da coluna vertebral e nas regies articularesprincipais. A interpretao de Garrot foi a de que havia um erro inato no metabolismo dosafetados cuja causa seria a ausncia de certa enzima capaz de decompor a alcaptonria.

A partir dos trabalhos de Garrod, Beadle eTatum formularam a hiptese de um gene umaenzima, trabalhando com induo de mutaes nobolor do po (Neurospora crassa) atravs daexposio de seus esporos aos raios X.

9Estudos posteriores revelaram que as enzimas so protenas,mas, que, ao contrrio, nem toda protena enzima. Dessa forma,substituiu-se a hiptese um gene uma enzima por um gene,uma protena. Vale ressaltar que algumas protenas so constitudaspor mais do que uma cadeia polipeptdica, como a hemoglobina, oque permite concluir que essa hiptese tambm no se apresentousatisfatria.

A teoria cromossmica

Desde 1883, Wilhelm Roux afirmava que os fatores hereditrios se encontravam noncleo celular, mais precisamente contidos nos cromossomos. Morgan sugeriu que os fatoreshereditrios presentes nos cromossomos se encontravam alinhados. Experimentosposteriores revelaram que o gene parte do cromossomo.

Desde quando se confirmou que realmente os cromossomos continham os genes,as pesquisas foram encaminhadas descoberta da natureza qumica dos cromossomos e,conseqentemente, dos genes.

A natureza qumica do gene

Entre as pesquisas que objetivavam determinar a natureza qumica do materialgentico, tm destaque os trabalhos de Avery, MacLeod e McCarty com pneumococos e osde Hershey e Chase com bacterifagos. Avery e cols demonstraram que o cidodesoxirribonuclico era capaz de causar mutao em pneumococos; Hershey e Chase,que o mesmo cido, e no protenas, era capaz de transmitir hereditariedade em fagos.

As pesquisas com os cidos nuclicos (DNA e RNA) foram se tornando maisfreqentes at que, em 1953, a estrutura da molcula de DNA foi estabelecida por Watsone Crick.

Recentemente, o termo gene tem sidoempregado em referncia ao fragmento de material

gentico que capaz de transcrever uma molcula deRNA, podendo determinar a sntese de um polipeptdeoque controlar uma ou mais caractersticas.

Para refletir... e responder!Como se explica o fato de as pesquisas mendelianas terem ficado

esquecidas por cerca de 35 anos?

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Fundamentos degentica humana

e das Populaes Reproduo como Base da Hereditariedade

O ciclo celular

O ciclo celular corresponde ao perodo de vida de uma clula, que comea nomomento em que ela surge, por diviso de uma outra, e termina no momento em que sedivide em duas novas clulas. Considerando-se os eucariontes, o ciclo celular compreendeas etapas denominadas de interfase e de diviso celular.

A etapa interfsica, necessariamente, antecede adiviso celular e caracterizada por trs perodosdistintos, denominados: G1, que precede a duplicaodo DNA; S, que aquele em que ocorre a duplicao doDNA; e G2, o mais curto deles, que vai do fim daduplicao do DNA at o incio da diviso celular.

No perodo G1, que inicia o ciclo celular, ocorremaumento da massa celular e preparao do materialgentico para sofrer duplicao na fase seguinte. justamente a replicao do DNA que marca o perodo S,sendo seguido pelo perodo G2, onde novamente a clulapassa por um perodo de crescimento.

As clulas eucariticas podem dividir-se de duas maneiras: mitose ou meiose. Namitose, as clulas-filhas tm um nmero de cromossomos igual ao da clula-me. Na meiose,esse nmero reduzido metade em relao ao da clula que se dividiu. Portanto, a mitose uma diviso equacional e a meiose reducional.

A meiose um processo constitudo por duas divises consecutivas e faz parte domodo sexuado de reproduo. Nossos gametas so clulas haplides produzidas pormeiose. A reduo do nmero de cromossomos na meiose compensa a soma decromossomos do pai e da me, que ocorre durante a fecundao. por isso que se mantmconstante o nmero de cromossomos da espcie ao longo das geraes.

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I. MITOSE detalhes

Na interfase, o DNA se duplica epassa a ser constitudo por duas cromtides-irms, unidas pelo centrmero. Ocorre,tambm, a duplicao do centro celular.

Etapas da diviso mittica animal

PRFASE

H condensao dos cromossomos, que comeam a seenrolar sobre si mesmos, sendo que cada um ficar constitudo por doisfios grossos unidos pelo centrmero.

A condensao dos cromossomos leva inativaotemporria dos genes. Conseqentemente, deixa de ser produzido o

RNA que compe os ribossomos. Com isso, os nuclolos desaparecem progressivamentedurante a prfase.

No citoplasma das clulas eucariticas em diviso h dois centros celulares,resultantes da duplicao do centro celular original. Essas estruturas comeam a migrarem direes opostas e a organizar a fabricao de microtbulos entre eles. Quando tiverematingido plos opostos na clula, os centros celulares tero organizado um conjunto demicrotbulos dispostos de plo a plo, formando o fuso mittico.

A carioteca desintegra-se em diversos pedaos e os cromossomos espalham-se no citoplasma.

METFASE

Os cromossomos se arranjam na regio equatorial da clulae, quando j esto bem condensados, ligam-se aos microtbulos dofuso mittico por meio de seus centrmeros.

As cromtides de cada cromossomo ficam unidas a fibrasprovenientes de plos opostos do fuso.

ANFASE

Ocorre separao das cromtides-irms de cada cromossomopara plos opostos da clula. Para isso, ocorre encurtamento das fibrasdo fuso ligadas aos centrmeros.

Obs.: Certas drogas, como a colchicina, podem impedir a formao dofuso mittico. Com isso, a mitose prossegue at a metfase, quando a divisopra. Aps algum tempo, o ncleo reaparece, porm com o dobro do nmero decromossomos existentes originalmente na clula.

A propriedade de a colchicina paralisar a mitose tem sido aproveitada paraestudar os cromossomos j que interrompe a diviso na metfase, facilitando aobservao cromossmica.

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e das Populaes

TELFASE

Uma nova carioteca surge em torno da cadaconjunto cromossmico presente nos plos da clula,resultando em dois novos ncleos. Os cromossomosse descondensam e, como conseqncia, osnuclolos reaparecem. Assim, os dois novosncleos se caracterizam como interfsicos.

Obs.: Em clulas animais e de alguns protozorios, ao final da telfase,ocorre estrangulamento na regio equatorial da clula, que termina por dividi-laem duas. Por comear na periferia e avanar para o centro da clula, esse tipo dediviso citoplasmtica chamado de citocinese centrpeta.

II. MEIOSE detalhes

A meiose reduz o nmero cromossmicoporque compreende duas divises nuclearesconsecutivas, a meiose I e a meiose II, e uma nicaduplicao cromossmica. Assim, no final doprocesso, formam-se quatro clulas-filhas, cada umacom metade do nmero cromossmico presente naclula-me.

Tanto a meiose I quanto a meiose II sosubdivididas em quatro fases, com os mesmos nomesque as fases da mitose.

Etapas da diviso meitica animal

MEIOSE I

PRFASE I longa e complexa, sendo subdividida em:

- LepttenoOs cromossomos tornam-se visveis ao microscpio ptico como

fios longos e finos. Apesar de cada cromossomo ser constitudo por duascromtides-irms, ele aparece ao microscpio como um fio simples. Oprocesso de condensao cromossmica tem incio em certos pontoschamados de crommeros.

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- Zigteno

Os cromossomos homlogos duplicados colocam-se lado a lado,emparelhando-se perfeitamente ao longo de seu comprimento, como sefossem as duas partes de um zper sendo fechado.

O emparelhamento rigoroso permite que os cromossomoshomlogos troquem pedaos equivalentes, fenmeno conhecido por permutao. Apermutao permite reunir, no mesmo cromossomo, genes provenientes da me, presentesem um dos homlogos, com genes provenientes do pai, presentes no outro homlogo.

- Paquteno

Cada par de cromossomos homlogos aparece como bivalente(referncia ao fato de haver dois cromossomos homlogos emparelhados)ou ttrade (referncia existncia de 4 cromtides).

- Diplteno

Incio da separao dos cromossomos homlogos, aparecendonitidamente as duas cromtides. Com essa separao dos cromossomos,percebe-se que suas cromtides cruzam-se em determinados pontos,originando figuras em forma de letra X, denominadas quiasmas.

Os quiasmas so a manifestao visvel da ocorrncia de permutao no paqutenoou mesmo no final do zigteno (ainda no h consenso). No ponto em que h permutao,as cromtides permutadas ficam cruzadas, originando o quiasma. A ocorrncia de pelomenos um quiasma por par de cromossomos homlogos essencial para mant-los unidosat o incio da anfase I. Essa unio fundamental para que os cromossomos homlogosmigrem corretamente para plos opostos.

- Diacinese

Os cromossomos homlogos continuam o movimento de separaoiniciado no diplteno. Os homlogos permanecem unidos apenas pelosquiasmas, os quais vo deslizando para as extremidades cromossmicas(terminalizao dos quiasmas). Os nuclolos desaparecem e a carioteca

se desintegra; com isso, os pares de cromossomos homlogos, ainda presos pelosquiasmas, espalham-se pelo citoplasma.

METAFASE I

Os pares de cromossomos homlogos prendem-se ao fuso,dispondo-se na regio equatorial da clula.

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e das Populaes

TELFASE I

O fuso se desfaz, os cromossomos em cada plo sedescondensam, as membranas nucleares se reorganizam e os nuclolosreaparecem.

Surgem dois novos ncleos, cada um com metade do nmero decromossomos do ncleo original. Cada cromossomo, entretanto, estduplicado, sendo constitudo por duas cromtides. Em seguida, ocitoplasma se divide.

MEIOSE IIMuito semelhante mitose:

PRFASE II

As duas clulas resultantes da diviso I entram em prfase. Oscromossomos, constitudos por duas cromtides, comeam a se condensar.Os nuclolos vo desaparecendo, os centros celulares recm-duplicadosafastam-se e comeam a organizar os microtbulos do fuso. Hfragmentao da carioteca.

METFASE II

Os cromossomos associam-se ao fuso, dispondo-se no planoequatorial da clula.

ANFASE I

Cada cromossomo de um par de homlogos puxado para umdos plos da clula. nesta fase que os quiasmas terminam de se desfazer.

A principal diferena entre a anfase da mitose e a anfase I dameiose que e que, na mitose, separam-se as cromtides-irms e, nameiose I, separam-se os cromossomos homlogos constitudos por duascromtides-irms.

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Considera-se que todas as clulas metabolicamente normais so capazesde se reproduzir. As clulas reprodutivas, sejam elas gametas (em animais) ouesporos (em vegetais), devem realizar sua multiplicao por meio da divisomeitica a fim de que o nmero cromossmico caracterstico da espciepermanea inalterado ao longo das geraes.

Em animais, a gametognese compreende no s a formao das clulashaplides que formaro os gametas como tambm sua diferenciao nosmesmos.

Formao de clulas reprodutivas em animais e vegetais.

Breve reviso da gametognese em animais

A reproduo sexuada comea com a formao dos gametas, processo denominadogametognese.

Como so dois os tipos de gametas, existem dois tipos de gametognese: aespermatognese, que o processo de formao dos espermatozides, e a ovognese(ovulognese ou oognese), que o processo de formao de vulos.

A gametognese nos animais ocorre nas gnadas (glndulas sexuais), rgosespecializados para essa funo.

ANFASE II

As cromtides-irms so separadas e levadas para plos opostosda clula, em decorrncia do encurtamento das fibras do fuso.

TELFASE II

Os cromossomos se descondensam, os nuclolos reaparecem e asmembranas nucleares se reorganizam, completando-se, assim, a meioseII. Em seguida, o citoplasma se divide, encerrando a meiose.

Obs.: A meiose determina a manuteno da carga cromossmica nosorganismos e contribui para a evoluo graas permutao, processo emque h recombinao dos genes.

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Ovognese

Fases:1. Perodo germinativo: divi-

ses mitticas que do origem a ovognias(clulas 2n).

2. Perodo de crescimento:sem divises celulares, sendo que cadaovognia aumenta de volume, originandoos ovcitos I.

3. Perodo de maturao: di-vises meiticas, sendo o ovcito I, aosofrer meiose I, que reducional, d origema um ovcito II e ao primeiro glbulo polar.Caso ocorra a fecundao, haver ameiose II, onde o ovcito II se dividir novulo e em mais trs glbulos polares, quenormalmente se degeneram.

Espermatognese

Fases:1. Perodo germinativo: divises

mitticas que do origem a esperma-tognias (clulas 2n).

2. Perodo de crescimento: semdivises celulares, sendo que cadaespermatognia aumenta de volume,originando os espermatcitos I (clulas 2n).

3. Perodo de maturao: divi-ses meiticas, sendo que cadaespermatcito I, ao sofrer meiose I, que reducional, d origem a dois esper-matcitos II, que sofrem meiose II e doorigem a quatro espermtides (clulas n).

4. Perodo de diferenciao ouespermiognese: sem divises celulares,sendo que cada espermtide sofrediferenciao, originando um esperma-tozide (clula n).

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Diferenas entre espermatognese e ovognese

I. Perodo germinativo:Na mulher: termina na vida intra-uterina.No homem: dura quase toda a vida, com produo permanente de novasespermatognias.

II. Perodo de crescimento:As ovognias aumentam muito de tamanho, originando ovcitos I bem maiores do

que os espermatcitos I. Nos ovcitos, esse crescimento devido ao acmulo de vitelo oudeutoplasma, substncia orgnica que ir nutrir o embrio.

III. Perodo de maturao:Na ovognese, tanto na meiose I como na meiose II, formam-se clulas de tamanhos

diferentes, o que no acontece na espermatognese. As clulas menores tm o nome deglbulos polares e no so funcionais, degenerando-se.

IV. Perodo de diferenciao:Na ovognese, ausente.

V. Na ovognese, cada ovognia d origem a um vulo e a trs glbulos polares(clulas no-funcionais), e, na espermatognese, cada espermatognia d origem a quatroespermatozides.

Os vegetais apresentam gametas e esporos com metade do nmero cromossmicocaracterstico da espcie; entretanto, h mitose para a gametognese e meiose para aesporognese. Conclui-se, portanto, que o ciclo de vida desses organismos mais complexo,caracterizado pela alternncia de geraes entre as fases haplide (n) e diplide (2n).

Encontrando-se na fase diplide (2n), o vegetal reconhecido como esporfito. Estesofrer meiose, produzindo esporos com n cromossomos. Os esporos assim formados sedesenvolvero em gametfitos, que representam o vegetal na fase haplide (n). O gametfito,por sua vez, produzem gametas com n cromossomos atravs de mitose. Por meio dafertilizao, os gametas haplides (n) se unem formando o zigoto e reestabelecendo o nmerodiplide (2n), completando o ciclo de vida da planta.

Obs.: O mecanismo biolgico envolvido na transmisso dos caractereshereditrios, que fundamenta as leis mendelianas de segregao e distribuioindependente, baseado nos mecanismos biolgicos verificados durante a divisomeitica. Mendel no conseguiu explicar tal relao, pois seu trabalho foraapresentado em 1865 e somente em 1902 Sutton estudou o comportamentocromossmico durante a meiose, relacionando-o aos trabalhos mendelianos.Indubitavelmente, Mendel foi um homem frente de seu tempo!

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e das Populaes

Conceitos Fundamentais da Gentica Uma Viso Geral

Desde a infncia, percebemos caractersticas que nos assemelham de outras pessoase aquelas que somente ns possumos em relao, por exemplo, a nossos irmos biolgicos.Muitas vezes, no entendemos por que uma criana tem uma certa doena hereditria seos pais no a apresentam. De modo geral, aprendemos que temos olhos claros ou escuros,cabelos lisos ou crespos, porque puxamos a um de nossos parentais ou a outros parentesprximos. justamente a expresso puxar a que a Gentica nos esclarece.

Como qualquer rea de pesquisa, a Gentica apresenta vocbulos e expressesparticulares. Sendo assim, fundamental que voc se familiarize com os mesmos a fim demelhor compreender essa cincia.

Doenas congnitas, hereditrias e adquiridas

Comumente, so feitas referncias a certas caractersticas como congnitas,hereditrias e adquiridas, como, por exemplo, no caso da surdez: h pessoas que nascemsurdas e h aquelas que se tornam surdas. Qualquer caracterstica que se manifeste desdeo nascimento do indivduo denominada de congnita; ento, quem nasceu surdo temsurdez congnita. Agora, se o indivduo nasceu surdo porque possui o gene da surdez, essacaracterstica tambm hereditria; mas, se a me adquiriu rubola durante o perodogestacional, trata-se de uma surdez adquirida, ou seja, que o indivduo afetado no transmitiraos seus descendentes. Caso o indivduo tenha nascido com audio normal, mas quetenha sido submetido a algum fator que tenha danificado permanentemente sua audio,sua surdez tambm ser adquirida.

Vale ressaltar que nem sempre uma caracterstica hereditria congnita. Pessoascom coria de Huntington possuem o gene para essa doena; entretanto, somente por voltados quarenta anos de idade que haver manifestao da sintomatologia da doena, que neurodegenerativa progressiva.

Para refletir... e responder!O que so os pontos de checagem (check points) e qual

sua importncia para o ciclo celular?

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Material gentico objeto de estudo da Gentica

Em eucariontes, material gentico se apresenta comoconstitudo de cido desoxirribonuclico (DNA) associado a protenas.Durante a interfase, quando a clula se encontra em intensa atividademetablica pr-perodo de diviso celular, esse material gentico seapresenta distendido e filamentar, sendo reconhecido comocromatina. Lembre-se de que, no perodo S da interfase, hduplicao do DNA, onde cada filamento de cromatina origina outroidntico, que se unem pelo centrmero.

Durante o perodo de diviso celular, os filamentos de cromatinavo sendo condensados, constituindo os cromossomos. Em cadauma destas estruturas, cada segmento de DNA capaz de realizartranscrever RNA reconhecido como gene ou cstron.

Lembre-se de que o cromossomo basicamente uma seqncia linear de genes.Cada local que um certo gene ocupa no cromossomo denominado locus gnico,representando, portanto, o endereo do gene. Vale enfatizar que todas as nossas clulas,exceto as hemcias, que so anucleadas, apresentam o mesmo conjunto gnico. O geneque determina o tipo de seu cabelo (se liso, crespo ou cacheado), por exemplo, est presenteem suas clulas musculares, em seus hepatcitos e nas clulas da ris do olho. O que ocorre que, durante o perodo de diferenciao celular, na embriognese, as clulas tm certosgenes ativados e outros genes desligados, a depender do tipo celular em que est sendoespecializada.

Considerando-se que em nossas clulas somticas, ou seja, aquelas diplidesque no fazem parte da linhagem reprodutiva (por meiose, formaro os gametas), os 46cromossomos se encontram pareados, formando os cromossomos homlogos, cadacromossomo do par possui genes em seu lugar determinado, o locus gnico e,considerando-se o par de homlogos, h dois loci (plural de locus ou locos). Cada locuspode apresentar um alelo, ou seja uma forma alternativa do gene, como, por exemplo,nomesmo par de cromossomos homlogos, um cromossomo desse par possui um alelodominante para certa caracterstica e o alelo correspondente no outro cromossomo podeser recessivo. Sendo assim, cabe a classificao do indivduo como heterozigoto, quandopossui um alelo de cada tipo (um recessivo e outro dominante nos loci correspondentesentre os homlogos), ou como homozigoto, quando o indivduo possui ambos os alelosdominantes nos loci correspondentes ou ambos recessivos.

As caractersticas externas, como cor dos olhos; e as internas, como o tipo de sangue,que so detectveis (mesmo que a deteco s ocorra por meio de exames laboratoriais)representam o fentipo do indivduo. Denomina-se gentipo o patrimnio gentico doindivduo, que, para manifestar-se geralmente sofre influncia dos fatores ambientais.

Pode ocorrer de o indivduo no apresentar o gene para uma determinadacaracterstica e, contudo, express-la. Essas manifestaes assemelham-se ao fentipo,mas devem ser denominadas de fenocpias. Considere, por exemplo, um indivduo que diabtico insulino-dependente. Ao fazer uso da injeo de insulina, a caracterstica normal

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e das Populaes

apresentada por esse indivduo uma fenocpia, pois no h o fentiporesultante da expresso do gene para a condio de normalidade glicmica.

O material gentico pode, ainda, sofrer modificaes, que sodenominadas mutaes, sendo que, somente sero transmitidas prole casocomprometam as clulas da linhagem germinativa.

Dominncia e recessividade dos caracteres

J foi visto, no tpico anterior, que, quando uma caracterstica apresenta duas oumais variedades fenotpicas em uma mesma espcie, correto concluir que o locus gnicocorrespondente pode ser ocupado de diferentes maneiras, isto , existem diferentes alelospara esse gene.

Consideremos como exemplo a forma do lobo da orelha em nossa espcie. O locuscontrolador desta caracterstica pode apresentar um alelo dominante, que determina o loboda orelha solto ou um alelo recessivo, que determina o lobo da orelha preso ou aderente.Em nossas clulas, h, portanto, dois loci para essa condio, sendo que cada um podeser ocupado por duas formas allicas diferentes, resultando em trs possveis gentipos:humanos que possuem ambos os alelos para lobo solto; os que tm um alelo para lobosolto e um alelo para lobo preso e aqueles com ambos os alelos para lobo preso.

lobo preso lobo solto

Seres humanos homozigotos queapresentam ambos os alelos para lobo da orelhasolto, tm lobo solto; e aqueles que apresentamambas as formas allicas para lobo preso, tmlobo preso. Entretanto, os heterozigotos, aquelesque tm um alelo de cada tipo exibem o lobo solto.Dessa forma, percebe-se que o alelo dominante aquele que est determinando a caractersticalobo da orelha solto, pois condiciona o fentipoquando o indivduo possui o alelo em questo emdose dupla (homozigose) ou em dose simples(heterozigose). O alelo recessivo, por conse-guinte, ser aquele que apenas se expressa emdose dupla.

O alelo dominante no inibe a expresso doalelo recessivo! O alelo dominante pode estar, por

exemplo, determinando a produo de uma enzima; eo recessivo, a formao dessa enzima alterada ouinativa ou at mesmo a no formao enzimtica.

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Para refletir... e responder!O que significa afirmar que o fentipo resulta da interao

entre o gentipo e o meio?

O DNA como Estrutura Molecular dos Cromossomos

Estrutura do DNA

H pouco mais que meio sculo, foi identificadaa constituio bioqumica da informao gentica.Antes disso, Friederich Miescher descobriu os cidosnuclicos em suas pesquisas com leuccitos, dando-lhes a denominao de nuclena em funo de seencontrarem presentes no ncleo celular. Houve vriaspesquisas subseqentes at que, em 1953, JamesWatson e Francis Crick postularam um modelo espacialpara a estrutura da dupla hlice do DNA, recebendo oprmio Nobel para Medicina ou Fisiologia em 1962.

A partir do reconhecimento do DNA como a molcula principal na transmisso dascaractersticas hereditrias, as pesquisas foram direcionadas para a elucidao do cdigogentico.

H dois tipos de cidos nuclicos, DNA (cido desoxirribonuclico) e RNA (cidoribonuclico). Embora ambos sejam estruturas polinucleotdicas, diferem em certos aspectos.

Estrutura de um nucleotdeo

Cada nucleotdeo apresenta:o grupo fosfato derivado do cido fosfrico;o pentose (acar com 5 carbonos), que pode

ser ribose ou desoxirribose;o base nitrogenada, que pode ser classificada

como prica (guanina ou adenina) ou pirimdica (citosina,timina ou uracila).

Watson e Crick

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e das Populaes

Estrutura do DNA

O cido desoxirribonuclico apresenta-se como uma dupla hlice, ou seja, constitudo por dois filamentos enrolados entre si de forma helicoidal. Esse dois filamentosso polinucleotdicos e mantm-se unidos por meio de pontes de hidrognio entre as basesnitrogenadas, ocorrendo entre pares especficos: AT (com duas pontes de hidrognio) eCG (com trs pontes de hidrognio). Sendo assim, as fitas que compem o DNA socomplementares.

Estrutura do RNA

Ao contrrio do DNA, o RNA tem a ribose como acar, possui uracila (U) em lugarda base timina (T) e apresenta-se constituda por apenas um filamento polinucleotdico.

Para refletir... e responder!Podem existir dois indivduos da mesma espcie como o DNA idntico?

Justifique.

Fundamentos da expresso gnica

Os cidos nuclicos expressam a informao gentica por meio deprotenas, necessitando da leitura do cdigo gentico. A fim de compreenderesse aspecto, sero descritos a seguir os processos de autoduplicao, transcrioe traduo do material gentico.

Autoduplicao(replicao do DNA)

O modelo para a molcula do DNA,apresentado por Watson e Crick, alm de explicarsuas propriedades fsico-qumicas, tambmesclarece sobre ao modo de replicao da molcula.

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De acordo com o modelo supracitado, para ser replicada a molcula de DNA, seusdois filamentos constituintes so separados e haver a produo de uma seqnciacomplementar para cada um deles. Como cada uma das molculas de DNA produzidas irapresentar um filamento da molcula original, esse processo reconhecido comosemiconservativo.

Enquanto as pontes de hidrognio existentes entre as fitas da molcula original soquebradas por ao enzimtica, nucleotdeos presentes na clula se associam a cada umdos filamentos, obedecendo ao pareamento especfico de bases nitrogenadas (A-T; C-G).As molculas-filhas sero, dessa forma, idnticas molcula que serviu de modelo para areplicao.

H a necessidade de uma srie de enzimas para que a autoduplicao ocorra:

DNA-helicase - abre a cadeia nucleotdica; DNA-topo-isomerase - desenrola a hlice; DNA-primase - forma o primer (uma seqncia de RNA que inicia a

formao do novo DNA); DNA-polimerase III - associa os novos nucleotdeos com aqueles

preexistentes por meio do pareamento de bases; DNA-polimerase I - remove o primer; DNA-ligase - une os novos nucleotdeos entre si.

Em 1968, Huberman e Riggs demonstraram que a replicao tem incioindependentemente em mltiplos pontos da molcula de DNA. Esses vrios segmentosque iniciam a replicao so conhecidos como replicons e tm replicao bidirecional. Ascpias sempre so feitas na direo 5 3. Assim, enquanto a fita 3 5 lida de modocontnuo, a fita 5 3 copiada de modo descontnuo. Os fragmentos que so produzidos,chamados de fragmentos de Okasaki, posteriormente so reunidos.

Transcrio

O RNA tem o DNA como molcula-molde, diferindo da autoduplicao por usarribonucleotdeos e porque apenas um filamento do DNA atua no processo. Para isso, asduas fitas de DNA se separam e uma delas serve de modelo ao RNA enquanto a outrapermanece inativa. No final do processo, o DNA voltar a apresentar o aspecto bifilamentar.

Durante sntese de RNA, h pareamento especfico entre as bases nitrogenadasA U e C G.

Vale ressaltar que uma das fitas do DNA (53) ser transcrita formando um longofilamento de RNA, denominado RNA heterogneo, no qual existem seqncias do tipo xonse ntrons. Estas ltimas, que no iro codificar nenhuma cadeia polipepetdica, seroposteriormente removidas e os xons unidos entre si (splicing), formando assim o RNAmensageiro.

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e das Populaes

Vrias enzimas participam do processo de transcrio, sendoas RNA-polimerases as mais importantes.

Vide ilustrao abaixo, com o processo simplificado.

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Traduo

Esse processo representa a sntese de protenas, que consiste na unio entreaminocidos especficos de acordo com a seqncia de cdons do RNA mensageiro. Comoessa seqncia determinada pelas bases do DNA (gene) que serviu de modelo ao RNAm,a sntese protica representa, portanto, a traduo da informao gentica.

Nesse processo, h participao, principalmente, de ribossomos, vrios RNA detransporte, aminocidos e de um conjunto enzimtico. A princpio, o ribossomo se encaixaem uma das extremidades do RNAm e o percorre at a outra extremidade. medida queesse deslocamento ocorre, os RNAt vo encaixando os aminocidos na seqncia definidapela ordem dos cdons do RNAm.

Etapas:

H associao entre um ribossomo, um RNAm e um RNAt especial (comanticdon UAC), que transporta o aminocido metionina.

Ocorre encaixe entre o anticdon UAC e o cdon UAG (cdon de incio datraduo) presente no RNAm.

A seguir, cada RNAt carregar um aminocido at o stio A do ribossomo,sendo que somente ser incorporado protena que ser formada seexistir uma trinca complementar para ele no RNAm, em seqncia.

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e das Populaes

Para refletir... e responder! O que significa dizer que o cdigo gentico

universal e degenerado?

Material gentico

A depender da etapa do ciclo celular em que a clula se encontra, o material genticopode apresentar-se como cromatina ou como cromossomo.

Cromatina

Quando a clula no esta em diviso, os cromossomos apresentam-se como fiosmuito finos, dispersos no nucleoplasma, recebendo o nome de cromatina. Aparece no ncleointerfsico como uma rede de filamentos longos e finos chamados cromonemas queapresentam regies condensadas (espiraladas) - as heterocromatinas, inativas natranscrio em RNA, e regies distendidas - as eucromatinas, regies ativas.

Obs.:Denomina-se heteropicnose a diferena de colorabilidade entre os tipos de

cromatina. A cromatina s se torna visvel na medida em que sofre condensao,formando os cromossomos. Isso ocorre durante a diviso celular.

Cromossomo

Cada cromossomo formado por uma nica e longa molcula de DNA, associada avrias molculas de histona (protena bsica, a intervalos regulares, formando osnucleossomos). Denomina-se cromonema o filamento de DNA com os nucleossomosenrolados helicoidalmente. O cromonema apresenta, ao longo de seu comprimento, regiesenoveladas chamadas crommeros, que se coram mais intensamente.

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Durante a condensao cromossmica, as regieseucromticas se enrolam mais frouxamente do que asheterocromticas.

No cromossomo condensado, as heterocro-matinas, regies que se apresentam condensadas desdea interfase, aparecem como regies estranguladas dobasto cromossmico, chamadas constrices.

Estrutura cromossmica

Cromtides: cada um dos filamentos idnticos de DNA que se encontram unidospelo centrmero no cromossomo duplicado.

Cinetcoro: complexo protico que atua na movimentao cromossmica durantea diviso celular.

Telmero: estrutura mpar presente na regio terminal dos cromossomos deeucariontes.

Centrmero: regio em que as duas cromtides do cromossomo duplicado seunem. Corresponde constrico primria.

Classificao dos cromossomos quanto posio do centrmero:

I. Metacntrico: quando o centrmero se localiza centralizadono cromossomo, dividindo-o em braos de mesmo tamanho.

II. Submetacntrico: quando o centrmero se localizalevemente deslocado da regio cromossmica mediana,dividindo o cromossomo em braos com tamanhosdiscretamente distintos.

III. Acrocntrico: quando o centrmero est nitidamentedeslocado da regio cromossmica mediana, dividindo ocromossomo em braos com tamanhos nitidamente distintos.

IV. Telocntrico: quando o centrmero est localizado naregio cromossmica terminal, o que resulta em um cromossomoque possui somente um brao. Este tipo no ocorre em nossaespcie.

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e das Populaes

Os cromossomos humanos e o caritipo

Os cromossomos pertencentes s clulas de indivduos da mesmaespcie apresentam forma, tamanho e nmero constantes, porm variam deespcie para espcie. Enquanto, por exemplo, o homem possui (2n) 46cromossomos, o boi possui (2n) 60, e o milho (2n) 20. O conjunto de dadossobre forma, tamanho e nmero de cromossomos de uma determinadaespcie denominado caritipo.

O caritipo de uma espcie pode ser representado por um cariograma ou idiograma,que corresponde a um arranjo dos cromossomos separados aos pares e em ordemdecrescente de tamanho. Na espcie humana, as clulas gamticas possuem um lotehaplide de 23 cromossomos (n), denominado genoma. As clulas somticas apresentamum lote diplide de 46 cromossomos. Os cromossomos sexuais, X e Y, so chamados deheterossomos e os demais, autossomos.

Observe abaixo caritipos masculino e feminino normais

Nos mamferos do sexo feminino, o cromossomo X condensado observado no interior do ncleo ou associado ao envoltrio nuclear, comouma partcula esfrica que se cora fortemente, qual se d o nome decromatina sexual (ou corpsculo de Barr), sendo somente um doscromossomos X ativo. A presena ou no de cromatina sexual permite, pois,o diagnstico citolgico do sexo.

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H indivduos com alteraes na forma(mutaes estruturais) ou no nmero (mutaesnumricas) de cromossomos, sendo as seguintes asprincipais:

Sndrome de Down: 47, XX (ou XY) + 21; Sndrome de Turner: 45, X; Sndrome de Klinefelter: 47, XXY (geralmente).

Para refletir... e responder!Existe relao entre a no-disjuno entre os cromossomos durante a

meiose e descendncia com alteraes cromossmicas?

Estrutura e organizao do gene

Cromossomo a estrutura da clula na qual os genes esto contidos. Cadacromossomo constitudo por apenas uma molcula de DNA. Lembre-se de que humanosnormais tm 46 cromossomos nas clulas somticas, o que significa reconhecer que estaspossuem 46 molculas de DNA. Os genes so, a grosso modo, pedaos dessa molculade DNA.

Em eucariontes, os genes so separados entre si por extensas regies do DNA queno sofrem transcrio em molculas de RNA, no sendo codificantes, portanto. Ocromossomo apresenta uma seqncia alternada entre DNA-codificante (exon) e DNA-no-codificante (intron). Atualmente, considera-se que aproximadamente 97% do DNA deeucariontes seja no-codificante. Embora esse DNA tenha sido chamado de DNA-lixo porque,aparentemente, no tem funo, pesquisas recentes o tm relacionado com participante daestruturao cromossmica; pode revelar aspectos evolutivos, e forma o centrmero.

O nmero de corpsculos de Barr corresponde ao nmero decromossomos x menos 1. A identificao da cromatina sexual tem amplaaplicao clnica, principalmente no que se refere a anomalias sexuaishumanas.

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e das Populaes

AtividadesAtividadesAtividadesAtividadesAtividadesComplementaresComplementaresComplementaresComplementaresComplementares

1.....Todas as nossas clulas resultam de cpias do material gentico presente em nossaprimeira clula, o zigoto. Sendo assim, como se explica o fato de que somente determinadasclulas presentes no pncreas sintetizem o hormnio insulina e as outras no?

Orientao: Relembrar as primeiras clivagens do ovo e como se d a ativaognica durante a especializao celular. Em caso de dvidas, releia o tpico 3 (Materialgentico objeto de estudo da Gentica) do tema que acabamos de estudar.

2.....Se os filhos gestados por mulheres aidticas podem ter AIDS, por que essa doenano se classifica como hereditria, j que transmitida de me para filho?

Orientao: importante revisar o significado dos termos hereditrio, congnito eadquirido. Lembre-se de que, no necessariamente, o que herdado definido pelos genes.Voc far uma reviso sobre esse tema caso se reporte ao tpico 3.1. Doenascongnitas, hereditrias e adquiridas.

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ANLISE DA GENTICA CLSSICA

Mendelismo: O Princpio Bsico Da Herana

Experincias de Mendel

Embora Mendel tenha realizado experimentos com vegetais de diferentes espciese com abelhas, seu maior sucesso foi com as ervilhas da espcie Pisum sativum. O fato deter considerado uma caracterstica por vez, como altura da planta ou forma das sementes,condicionou o seu xito.

Antes de iniciar os cruzamentos entre organismos de P. sativum, Mendel selecionouplantas de linhagens puras. Ele acreditava que uma planta pura, quando autofecundada oucruzada com outra idntica, somente poderia dar origens a descendentes com a mesmacaracterstica. Se estivesse realizando, por exemplo, o cruzamento entre duas plantas purasaltas, toda a descendncia seria constituda por plantas altas.

Aps esse perodo de obteno de linhagens verdadeiramente puras, ele realizou ocruzamento entre plantas puras de variedades alternantes (planta pura alta com planta purabaixa, por exemplo) em uma mesma caracterstica. Esta gerao de plantas era chamadade gerao parental (gerao P). O resultado desse cruzamento, que era sempre igual aum dos parentais, foi denominado por Mendel de primeira gerao hbrida (F1). Quandoessa gerao hbrida era autofecundada, obtinha-se a segunda gerao hbrida (F2), queexibia ambos os traos verificados na gerao que deu origem a F1. Ele concluiu que otrao de um dos pais permanecia encoberto em F1, mas reaparecia e F2, sendo denominadorecessivo enquanto aquele que se manifestava em toda a F1, dominante.

Como as flores da espcie estudada so cleistogmicas, naturalmente ocorriaautofecundao. Sendo assim, Mendel teve que remover as anteras de algumas flores afim de impedir esse processo. De outras flores, ele retirava o plen fazendo uso de umpincel e o levava at aquelas cujas anteras foram removidas. Desse modo, ele promovia afecundao cruzada. Depois, havia necessidade de recobrir as flores fecundadas para queno fossem polinizadas sem que ele tivesse conhecimento do doador do plen.

Smbolos

H uma conveno que facilita a representao do gentipo de um organismo: cadagene deve ser identificado por uma letra, que corresponde inicial da variedade recessivageralmente. No caso da caracterstica altura da planta, sendo alta - determinada pelo alelodominante - e baixa - pelo recessivo - a representao genotpica :

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e das Populaes

planta alta: BB (quando pura ou homozigota) e Bb (quando heterozigota);

planta baixa: bb (necessariamente homozigota, pois o alelo recessivos se manifesta em dose dupla).

Traduzindo uma das experincias mendelianas com ervilhas para a linguagemgentica simblica:

O quadrado de Punnet

Para a representao dos resultados esperados noscruzamentos genticos, a montagem do quadrado de Punnettem-se mostrado satisfatria. Esse mtodo, cuja deno-minao uma homenagem ao geneticista R. Punnet,consiste na representao abaixo, onde I e II devemrepresentar, cada um, 50% dos gametas (de um dosparentais) portadores de certo tipo de alelo, III e IV devemrepresentar, cada um, 50% dos gametas (do outro parental)portadores de certo tipo de alelo e as letras a, b, c, d devemrepresentar a combinao entre um alelo paterno e outromaterno, oferecendo uma modo direto de se prever resultadosesperados para certo cruzamento.

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Princpio da Segregao de Um Par de Alelos 1 Lei

Princpio da segregao

Em suas concluses sobre seus experimentos com ervilhas, Mendel deu tratamentoestatstico aos resultados, conseguindo estabelecer um padro esperado para determinadostraos das caractersticas por ele estudadas, conforme ser apresentado posteriormente.Acompanhando as geraes obtidas nessas experincias, Mendel deduziu que aquilo quedenominou de fatores de hereditariedade deveria estar pareado nas clulas no-sexuais,mas que, durante a formao dos gametas, ocorria segregao (separao) entre osmembros de cada par de fatores, sendo que cada gameta somente recebia um fator decada par. A partir da, tem-se o enunciado da chamada Primeira Lei de Mendel:

Cada carter determinado por um par de fatores que se separamna formao dos gametas, indo um fator do par para cada gameta,sendo este, portanto, puro.

Usando uma linguagem moderna, essa lei de Mendel pode ser assim traduzida: opar de alelos de um mesmo gene sofre separao um do outro, sendo distribudos paradiferentes clulas sexuais.

A meiose e as Leis de Mendel

Conforme j foi discutido no tema I, a meiose, diviso celular verificada nagametognese de animais, resulta em quatro clulas-filhas haplides (n) a partir de umaclula inicial diplide (2n).

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e das Populaes

J foi visto, tambm, que os cromossomos ocorrem aos pares nasclulas diplides (2n), constituindo os cromossomos homlogos. Durante adiviso meitica, os cromossomos homlogos se separam, indo um delespara um gameta, que tem carga n (2n). Os homlogos apresentam os mesmosgenes e, portanto, os mesmos loci; entretanto, os alelos no necessariamenteso idnticos. Quando os alelos de um par so iguais, denomina-se a condiode homozigtica, que Mendel chamava de pura e, quando os alelos sodiferentes, heterozigtica, a qual era denominada de hbrida por Mendel.

A diviso meitica caracterizada por duas fases consecutivas: a meiose I e ameiose II, como j foi discutido. Na meiose I, h pareamento dos cromossomos homlogos,que sofrem separao (diviso reducional), sendo encaminhados para clulas distintas,haplides. Na meiose II, Cada cromossomo duplicado sofre, ento, separao dascromtides (diviso equacional), sendo encaminhadas para diferentes clulas-filhas tambmhaplides.

Mendel, sem ter conhecimento da existncia de genes, nem alelos,cromossomos e meiose, fez uma anlise interpretativa de riquezaincomparvel sobre o comportamento do que ele chamava de fatores dehereditariedade durante a formao das clulas reprodutivas.

A Segunda Lei de Mendel no to geral quanto a primeira, pois limita-se apenasaos pares de alelos que se localizam em cromossomos no-homlogos. A Gentica maisrecente reconhece que, nessa situao, estando os pares de alelos para diferentescaractersticas situados no mesmo cromossomo, o caso no mais de Segunda Lei, e simde genes ligados, tema que ser mais tarde discutido.

Cruzamentos e propores monohbridas

Os cruzamentos monobridos so fundamentais para a compreenso da genticaclssica ou mendeliana. Vale ressaltar que h relao de dominncia e recessividade entreambos os alelos que podem ocupar o mesmo locus para determinada caracterstica.

Considerando-se os cruzamentos que envolvem somente um par de alelos, seguem,no quadro abaixo, as freqncias genotpica e fenotpica esperadas na descendncia paracada combinao entre gentipos especfico na gerao parental.

Vale ressaltar que, quando a gerao parental apresenta gentipos em homozigose(AA x AA;aa x aa), a prole ser em 100% idntica aos parentais.

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Para refletir... e responder!Como possvel determinar o gentipo de um indivduo quando o seu

fentipo condicionado pelo alelo dominante do gene?

Princpio da Segregao Independente de Dois Pares de Alelos -2 Lei

Em sua pesquisa sobre a transmisso da hereditariedade usando ervilhas comomodelo, Mendel tambm trabalhou com a anlise concomitante de dois caracteres, isto ,com dois pares de alelos, sendo cada um responsvel por uma determinada caracterstica.

Consideremos a anlise, ao mesmo tempo, das seguintes caractersticas em ervilhas:altura da planta e cor da semente. As plantas de ervilhas podem ser altas (fentipo dominante)ou baixas (fentipo recessivo) e suas sementes podem amarelas (fentipo dominante) ouverdes (fentipo recessivo). Acompanhe os esquemas abaixo.

A proporo esperada nesse cruzamento de 9:3:3:1. Mendel concluiu, ento, que ofato de a planta ser alta ou baixa independe de ela ser, ao mesmo tempo, amarela ou verde.Analisando de dois em dois os sete caracteres por ele estudados com a Pisum sativum,encontrou sempre essa independncia na transmisso hereditria considerando-se maisdo que uma caracterstica.

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e das Populaes

Vale salientar que, considerando-se caractersticas independentes,como altura da planta e cor da semente, uma no depende daprobabilidade da outra; contudo, para calcular a probabilidade deocorrncia de duas caracterstica s ocorrerem juntas, h necessidade demultiplicar cada uma das probabilidades para cada um desses eventos.Por exemplo, se a probabilidade esperada para planta alta de e aprobabilidade esperada para semente verde de , basta multiplicar essaprobabilidades: x = 3/16

A partir de tais estudos, tem-se o enunciado da chamada Segunda Lei de Mendel:

Na formao dos gametas, o par de fatores responsvel poruma certa caracterstica separa-se independentemente de outro parde fatores responsvel por outra caracterstica.

Usando uma linguagem moderna, essa lei de Mendel pode ser assim traduzida: opar de alelos com loci m um par de cromossomos homlogos sofre separaoindependentemente de outro par de alelos localizado em outro par de cromossomoshomlogos.

Cruzamentos e propores dibridas

A Segunda Lei de Mendel, alm de estudar dois caracteres, tambm aplicvel anlise de trs ou mais caracteres, cabendo, portanto, o uso dos termos diibridismo,triibidismo ou poliibridismo conforme o caso.

Como a Segunda Lei de Mendel trabalha com anlise de duas caractersticas, sendoque a transmisso de uma delas independe da transmisso da outra, pela teoria dasprobabilidades, essa herana trabalha com eventos independentes e simultneos. Dessemodo, fcil entender como se obtm a proporo esperada fenotpica de 9:3:3:1 na geraoF2.

Obs.: A Segunda Lei de Mendel no temvalidade quando ambos os pares de alelos para as duascaractersticas tm loci no mesmo par de homlogos(genes ligados).

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Exemplificando:Considere duas caractersticas cujos genes se situam em cromossomos no-

homlogos, como forma do lobo da orelha e pigmentao da pele.

Forma do lobo da orelha: solto (PP ou Pp) ou preso (pp) Pigmentao da pele: normal (AA ou Aa) ou albinismo (aa).

Considerando que a ocorrncia de uma dessas caractersticas no impede aocorrncia da outra, para saber a probabilidade de ambas as caractersticas ocorreremjuntas, h necessidade de se multiplicar as probabilidades de ocorrncia de cada um desseseventos em separado. Acompanhe abaixo:

Qual a probabilidade de que um homem com lobo da orelha solto e no albino e umamulher de mesmo fentipo, sendo ambos heterozigotos, tenham filhos com lobo preso ealbinos?

Obs.: Usando a mesma metodologia, as demais combinaestambm podem ser calculadas:

Filhos com lobo solto e pigmentao normal da pele: x = 9/16Filhos com lobo solto e albinismo: x = 3/16Filhos com lobo preso e pigmentao normal da pele: x = 3/16

Para refletir... e responder!Qual a relao entre a segregao independente dos cromossomos

homlogos na meiose e a segregao independente dos genes?

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e das Populaes

Probabilidade Na Herana MendelianaE Anlise De Heredogramas

Noes bsicas de probabilidade e grau de adequao dos resultados

inegvel que um dos motivos do sucesso das experincias de Mendel com ervilhasfoi o tratamento estatstico que ele deu anlise dos resultados.

Em estatstica, a teoria das probabilidades possibilita a estimar os resultadosesperados para a ocorrncia de eventos que ocorrem ao acaso. A possibilidade de umevento ocorrer dada pela razo entre o nmero de eventos desejados e o nmero total deeventos possveis (espao amostral).

Obs.: Os elementos que compem o espao amostral so equiprovveis, isto ,tm a mesma chance de ocorrncia.

A Estatstica nos ensina que, quanto maior for o nmero de repeties dos eventos,mais acertada ser a previso dos resultados. Isso justifica a escolha de organismos comelevada taxa reprodutiva como modelos para os estudos genticos.

Situaes mais comuns solicitadas em problemas genticos:

I. Probabilidade de ocorrncia de um OU outro evento:Corresponde ao estudo da probabilidade de ocorrncia de um entre

dois eventos que so mutuamente exclusivos.A probabilidade, nesse caso, ser dada pela soma das probabilidades

isoladas de cada um dos eventos considerados.

II. Probabilidade de ocorrncia de um E outro evento:Corresponde ao estudo da probabilidade de ocorrncia dois entre dois

eventos que so independentes.A probabilidade, nesse caso, ser dada pela multiplicao das

probabilidades isoladas de cada um dos eventos considerados.

Probabilidade de um evento ocorrer =

n de eventos desejados n total de eventos possveis

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Obs.: Se h necessidade de uma ordem de ocorrncia para o clculo daprobabilidade de ocorrncia de dois eventos independentes, basta que seja efetuadaa multiplicao das probabilidades isoladas de cada evento; mas, no sendo essaordem de ocorrncia importante, deve-se multiplicar a probabilidade de ocorrnciado 1 evento pela probabilidade de ocorrncia do 2 evento e somar este resultadoao produto entre a probabilidade de ocorrncia do 2 evento pela do 1 evento.

Resumindo:Deseja-se o mesmo evento: A e A, B e B etc.

P (A e A) = P (A) x P (A)

Desejam-se eventos diferentes:I. Quando a ordem dos eventos importante:P (1 A e 2 B) = P (A) x P (B)

II. Quando a ordem dos eventos no importante:(1 A e 2 B) ou (1 B e 2 A)P1 (A e B) ou (B e A)[P (A) x P (B)] + [P (B) x P (A)]

Probabilidade na anlise de heredogramas

Heredogramas, genealogias, rvores genealgicas, mapas familiares ou pedigreesso representaes grficas do estudo da herana de uma ou mais caractersticas em umafamlia.

A fim de interpretar corretamente a anlise de um heredograma, voc precisafamiliarizar-se com a simbologia abaixo:

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e das Populaes

Anlise de heredogramas

Geralmente, os indivduos so indicados por numerao arbica e asgeraes por numerao romana, da esquerda para a direita; mas, podeocorrer de somente os indivduos estarem indicados por numerao. Nestecaso, utilizam-se os nmeros arbicos, tambm da esquerda para a direita,em ordem crescente, comeando com o primeiro indivduo da 1 gerao ato ltimo, na ltima gerao representada.

O indivduo que motivou a elaborao do heredograma, por apresentar determinadotrao gentico, denominado probando ou caso-ndex e pode ser identificado estandoassinalado por uma seta no mapa familiar.

Para a elaborao correta do heredograma, todos osindivduos da famlia devem ser representados, mesmoaqueles abortados ou natimortos. A prole de um casal deveser representada, em ordem de nascimento, da esquerda paraa direita. A fim de facilitar a interpretao de um heredograma,h necessidade de se obedecer a certas etapas:

I. Identificar casal (ou casais) representados com o mesmo fentipo (ambos normaisou ambos afetados) e que apresentam, pelo menos, um filho com fentipo distinto do deles;reconhecendo a heterozigose dos pais e homozigose recessiva do(s) filho(s) diferente(s);

II. Sabendo quais so os caracteres dominante e recessivo, deve-se identificar todosos indivduos recessivos;

III. Sabendo que os homozigotos recessivos s transmitem o alelo recessivo aosseus descendentes e que recebem um alelo recessivo da cada um de seus parentais,determinar os demais gentipos possveis na genealogia.

Obs.: Caso no seja possvel afirmar com certeza o gentipo de umindivduo com fentipo dominante, deve-se representar a letra correspondentea do alelo dominante e um trao acompanhando-a. Ex: A_, pois fica claro quepode ser AA ou Aa.

Para refletir... e responder!Qual a vantagem do uso de mapas familiares?

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1.....Uma mulher tem uma rara anomalia dominante das plpebras, que impede a aberturatotal dos olhos (ptose). O pai dessa mulher tem ptose, mas sua me tem plpebras normais.Sua av paterna tambm apresentava plpebras normais.

a) Identifique os gentipos da mulher e de seus pais.b) Qual o percentual de filhos esperados com ptose na unio entre essa mulher e

um homem com plpebras normais?

Orientao: Revise como ocorre a transmisso de caractersticas que tmdominncia completa e os fundamentos em que se apiam o Mendelismo Clssico. Vocpode optar por tentar montar o mapa familiar, embora a questo no o solicite, mas facilitaa identificao dos gentipos de muitos indivduos; caso contrrio, identifique a os gentiposda gerao parental da mulher e distribua esses dados no quadrado de Punnet. Depois,faa o mesmo para responder letra b.

2.....O heredograma ao lado apresenta umafamlia com indivduos portadores defibromatose gengival (aumento da gengivadevido a um tumor).

a) Essa doena hereditria condicionada por alelo dominante ou recessivo? Justifique.b) Identifique os gentipos possveis dos indivduos dessa famlia.

Orientao: fundamental que voc domine o conhecimento visto no tpico 4.3.(Anlise de heredogramas) a fim de conseguir identificar os gentipos possveis dosindivduos e a dominncia ou recessividade do alelo em questo. No se esquea daimportncia de iniciar a anlise por um casal que tenha o mesmo fentipo; no caso, amboscom fibromatose ou ambos sem essa caracterstica.

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A GENTICA E SEUS AVANOSTRILHANDO NOVOS CAMINHOS

PARA O FUTURO

EXTENSES DO MENDELISMO: CARACTERIZAODAS HERANAS AUTOSSMICA E HETEROSSMICA

Variaes Nas Propores Mendelianas

Depois da redescoberta dos trabalhos de Mendel, vrios experimentos sobrehereditariedade foram realizados. Alguns pesquisadores verificaram que as proporesfenotpicas mendelianas esperadas nem sempre eram obtidas quando trabalhavam comcaracteres determinados por um par de alelos, ao contrrio das propores esperadasgenotpicas. Partiremos agora para o estudo de tais casos, que no invalidam nem diminuemos princpios mendelianos, mas que os ampliam.

Variaes do Monoibridismo clssico

Herana sem dominncia completa.

No mendelismo clssico, ocorre relao de dominncia completa entre os alelos deum gene responsvel por uma caracterstica, e o indivduo heterozigoto exibe o fentipodominante. Na ausncia de dominncia completa, ambos os alelos se manifestam noheterozigoto, resultando em duas situaes, a depender da herana:

Sendo os alelos semidominantes entre si, o hbrido ter um fentipo intermedirio; Sendo os alelos co-dominantes entre si, o hbrido expressar ambos os tipos de

fentipo ao mesmo tempo.

Exemplo de semidominncia:A cor das flores em boca-de-leo, Antirrhinum majus, pode ser branca, ou vermelha,

quando so heterozigotas para alelos diferentes, mas, sendo heterozigota, a flor ser rosa.

Exemplo de co-dominncia: Em nossa espcie, se um dos parentais homozigoto para o tipo sangneo A e o outro, para o tipo B, a descendnciaheterozigota resultante ter tipo sangneo AB para o sistema ABO.

Em ambos os tipos de alelos supracitados, o resultado esperado nocruzamento entre heterozigotos, ou seja, a gerao F2, apresentar aspropores fenotpica e genotpica esperadas como 1:2:1.

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Alelos letais

Os genomas das diferentes espcies apresentam alelos que determinam oaparecimento de caractersticas prejudiciais ao metabolismo, resultando em doenas e/ouanomalias.

O pesquisador francs Cunot foi quem descobriu os alelos letais, em 1905,estudando a herana da cor da pelagem em camundongos. Ele verificou que todos oscamundongos amarelos eram heterozigotos e os agutis, selvagens com pele acinzentada,eram homozigticos recessivos, no existindo camundongos marelos homozigticos.

Realizando cruzamento entre camundongos amarelos entre si, Cunot sempre obtinhaa proporo fenotpica esperada de 2:1. A fim de esclarecer porque no se verificava aproporo mendeliana de 3:1, ele sugeriu que no havia fuso entre os gametas portadoresdo alelo dominante. Mais tarde, verificou-se que essa fecundao ocorria, mas o indivduomorria na vida embrionria; dessa forma, percebeu-se que, para essa caracterstica, ahomozigose dominante era letal.

Os alelos recessivos, de modo geral, podem ser recessivos ou dominantes.

Expressividade e penetrncia

Nem sempre indivduos que apresentam o mesmo tipo de alelo dominante, expressammesmo fentipo. Alguns podem exibir fentipos mais ou menos acentuados, dependendodas condies ambientais a que esto submetidos e / ou de seu gentipo total. Genes cujaexpresso varia apresentam expressividade varivel. Ex.: Entre os indivduos polidctilos(portadores de dedos supranumerrios), h aqueles com mos e ps comprometidos,aqueles com somente nmero anormal em uma das mos, aqueles com somente os psapresentando a caracetrstica, mas com o dedo anormal muito reduzido etc.

Mesmo quando um indivduo recebe um alelo dominante para determinadacaracterstica, ele pode no express-la, o que significa, ento, que o gentipo tempenetrncia incompleta. Se 100% dos indivduos de determinado gentipo manifestam ofentipo esperado, fala-se em penetrncia completa. Ainda usando a polidactilia comoexemplo, embora esse carter seja dominante, 15% daqueles que portam o alelo exibem ofentipo normal.

Para refletir... e responder!Por que a descobertas dos alelos semidominantes, co-dominantes e

letais no invalidou os princpios mendelianos?

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Herana dos grupos sangneos humanos

Sistema ABO

Embora existam quatro grupos sangneos do sistema ABO, h trsalelos envolvidos no processo e oito gentipos possveis. Trata-se de umaherana do tipo polialelia, onde, nas clulas diplides, o locus para a

caracterstica em questo ocupado por uma das trs formas alternativas do gene. Comonessa condio os cromossomos tm seu par, constituindo os pares de homlogos, o outrocromossomo tambm apresentar, no locus correspondente, uma dessas formas allicas.

Os quatro grupos sangneos para esse sistema so: A, B, AB e O. os alelosenvolvidos so: IA , IB e i. O alelo i recessivo em relao aos alelos IA, e IB , sendo que estes,necessariamente so dominantes em relao ao alelo i. Os alelos IA e IB , por sua vez, soco-dominantes entre si. Sendo assim, acompanhe a relao entre gentipos e fentipopara esse sistema na tabela abaixo:

Exemplificando uma situao hipottica de cruzamento:

Sabendo que um homem do grupo sangneo A e sua esposa do grupo sangneoB, sendo ambos heterozigticos, desejam ter filhos, quais os tipos sangneos esperadospara o sistema ABO e em quais percentuais?

P: homem x mulher IA, i IB, i

F1:

Determinao dos grupos sangneos do sistema ABO:

Assim como os demais sistemas sangneos que estudaremos, o sistemaABO identificado pelos tipos de protenas presentes nos glbulos vermelhos eque atuam como antgenos, que so chamados de aglutinognios. No caso dessesistema, as referidas protenas so denominadas de A e B.

A presena do alelo IA determina a presena do aglutinognio A; o alelo IBdetermina a presena do aglutinognio B e o alelo i no determina a presena deaglutinognio algum.

O plasma sangneo apresenta duas protenas especficas, que atuam comoanticorpos para os antgenos do sistema ABO, que so chamadas de aglutininas.Estas so chamadas de anti-A e anti-B.

Os filhos podero ser dosgrupos sangneos A, B, AB e O, emiguais percentuais (25%).

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Denomina-se aglutinao sangnea justamente o resultado da reaoespecfica antgeno-anticorpo, que resulta em grumos no sangue (hemciasaglutinadas).

Segue, abaixo, um quadro relacionando cada grupo sangneo com o gentipoe seu aglutinognio e sua aglutinina especfica.

Obs.: A compatibilidade entre o aglutinognio do doador de sangue aaglutinina do receptor desse sangue fundamental para que a transfuso seja bem-sucedida. Sendo assim, os indivduos do grupo O so doadores universais e aquelesdo grupo AB so receptores universais.

Sistema MN

Landsteiner e Levine, em 1927, identificaram dois aglutinognios em hemcias,reconhecidos como M e N. A identificao da presena dessas protenas constitui aclassificao do indivduo quanto ao sistema MN.

Entre os alelos do sistema MN, h ausncia de dominncia. A seguir, acompanhe natabela abaixo, a relao entre gentipos e fentipos para esse sistema.

Sistema Rh

Em 1940, Landsteiner e Weiner descobriram o sistema Rh sangneos no sanguede macacos Rhesus e, posteriormente, constataram que as protenas desse sistema tambmse encontravam presentes nas hemcias da maioria dos humanos testados. Aqueles queapresentam a protena Rh so classificados como Rh+, em oposio queles que nopossuem esse tipo de protenas, classificados como Rh-.

Para refletir... e responder!Por que uma pessoa do grupo A no pode doar sangue para outra do grupo O?

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O anticorpo anti-Rh s formado quando uma pessoa Rh- recebesangue do tipo Rh+. Considera-se, de forma simplificada, que a herana parao sistema Rh obedece ao mendelismo clssico com dominncia completa,onde o alelo dominante R condiciona a presena da protena nas hemcias.Dessa forma, indivduos Rh+ podem ter gentipos RR ou Rr e aqueles Rh- spodem ser rr.

Eritroblastose fetal:

A DHRN (doena hemoltica do recm-nascido) caracteriza-se principalmentepela hemlise intensa e pela presena de eritroblastos jovens na circulaosangnea do recm-nascido.

possvel minimizar as chances de a me Rh- vir a ser sensibilizada aps onascimento do filho Rh+ por meio da injeo de anticorpos anti-Rh em at 72 horasaps o parto.

O tratamento da criana com DHRN consiste em fototerapia ou na troca deseu sangue (exsangneo-transfuso).

A predisposio essa doena verificada quandoa mulher Rh- est gestando um feto Rh+, que a sensibiliza comprotena Rh presente em suas hemcias. Mesmo em pequenasquantidades, as hemcias fetais contendo a protena Rh soreconhecidas pelo sistema imune materno, que passa aproduzir anticorpos anti-Rh. Esse feto no apresentar problemaalgum relacionado com esse caso, mas ocasiona uma situaoindesejvel para os prximos fetos com Rh+.

Para refletir... e responder!Por que a ocorrncia de eritroblastose fetal menor que a esperada?

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Pleiotropia, interao gnica, epistasia e herana quantitativa

Pleiotropia

No mendelismo clssico, vimos que um genes condiciona o aparecimento de somenteum fentipo, como por exemplo, gene para altura da planta ou tipo de cabelo em humanos.A pleiotropia, entretanto, uma herana em que um nico gene afeta mais de umacaracterstica.

Na espcie humana, h um gene pleiotrpico que causa, simultaneamente, fragilidadessea, surdez congnita e esclertica azulada. Esse gene, alm de ter expressividadevarivel, apresenta penetrncia incompleta: apenas 40% das pessoas que o possuemapresentam as trs caractersticas simultaneamente.

Interao gnica

Herana em que dois ou mais pares de alelos, que se segregam independentemente,interagem, controlando o aparecimento de somente uma caracterstica. As experincias deBateson e Punnet, logo aps a redescoberta da obra mendeliana, estudando a forma dacrista em galinhas, demonstraram que combinaes diferentes desses dois genes resultamem fentipos diferentes, provavelmente, devido interao entre seus produtos em nvelbioqumico ou celular.

As diferentes linhagens de galinhas tm cristas de vrias formas. Acompanhe o quadro abaixo.

Dessa forma, fcil concluir que os gentipos possveis so:R_ee: condicionando o fentipo crista rosa.rrE_: condicionando o fentipo crista ervilha.Rree: condicionando o fentipo crista simples.R_E_: condicionando o fentipo crista noz.

Na Segunda Lei de Mendel, a F2 a proporo fenotpica esperada de9:3:3:1. Nesta herana, so considerados dois caracteres. Perceba que, nainterao gnica, s h um carter, que apresenta diferentes fentipos adepender da interao verificada entre os alelos envolvidos. A proporogenotpica, contudo, a mesma em ambos os tipos de herana.

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Epistasia

Herana em que dois ou mais genes influenciam uma caracterstica,sendo que um dos alelos envolvido tem efeito bloqueador no fentipo. Estealelo bloqueador chamado de episttico.

Nessa herana, h reduo do nmero de classes fenotpicas, alterando a proporode 9:3:3:1 estabelecida por Mendel. Isso ocorre devido ao efeito inibidor do alelo de umgene localizado em cromossomo no-homlogo sobre outro gene, que, em conjunto,determinam a mesma caracterstica. O gene episttico no exerce dominncia sobre ooutro gene.

Ilustremos essa herana com o seu exemplo clssico: a cor das flores (prpura oubranca) na ervilha Lathyrus odoratus. Neste trabalho, Bateson e Punnet cruzaram duasvariedades diferentes com flores brancas, obtendo F1 com flores prpura e a F2 com 9prpura e 7 brancas (9:7). Eles concluram que os dois genes segregram independentementee que esto envolvidos na sntese do pigmento antocianina, mas que cada gene tem umalelo recessivo que inibe a ao desse pigmento.

Como bb e pp tm efeito episttico, a proporo fenotpica de 9:7.Pelo quadrado de Punnet:

Herana quantitativa

Essa herana, que tambm pode ser chamada de herana multifatorial, heranapolignica e poligenia, tem a particularidade de expressar as classes fenotpicas de formacontnua. Ronald Fisher props que as caractersticas de variao contnua so influenciadaspor vrios genes de pequeno efeito e com segregao independente e que sofrem grandeinfluncia dos fatores ambientais. Como exemplos de caractersticas humanas queobedecem a essa herana tem-se: altura, peso, cor da pele, cor dos olhos etc.

Atualmente, os alelos relacionados com herana quantitativa so chamados depoligenes e estes podem ser efetivos (quando contribuem com uma mesma parcela paraa modificao do fentipo) e no-efetivos (aqueles que no exercem modificao nofentipo). Respectivamente, os alelos efetivos e no-efetivos so representados por letrasmaisculas e minsculas.

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Exemplificaremos essa herana com a caracterstica cor da pele em humanos.

Segundo o modelo proposto por Davenport, h dois pares de alelos envolvidos nadeterminao dessa caracterstica. Sero usadas as letras maisculas B e N comorepresentando alelos efetivos para a presena de melanina na pele e as letras minsculas be n, para aqueles no-efetivos.

Obs.: Perceba que, na herana quantitativa, a representao grfica da gerao F2(n de indivduos x variao fenotpica) revela uma curva de distribuio normal.

F2:Pelo quadrado de Punnet:

Resultados:

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Herana de alelos localizados nos heterossomos

Quando estudamos o ciclo celular, vimos que os cromossomos se apresentam, nacondio diplide como pares de homlogos, sendo claro que, em um mesmo par dehomlogos, a seqncia dos loci a mesma. importante ressaltar que isso vlido paraos autossomos, ou seja, os cromossomos que so comuns aos indivduos de ambos ossexos, mas no aos heterossomos (cromossomos X e Y).

Entre os cromossomos sexuais, h poucos genes que possuem os mesmos loci.Isso se verifica nas regies homlogas entre os cromossomos X e Y. Os loci das regiesno-homlogas esto presentes em homozigose nas mulheres, pois tm heterossomos dotipo XX, mas em hemizigose nos homens, pois so XY. Isso significa reconhecer que umalelo recessivo presente em somente um cromossomo X de uma mulher no se manifesta,mas, no caso de homens, sim.

Distingue-se quatro tipos de heranas cujos genes se verificam nos cromossomossexuais:

Herana ligada ao X

Tambm conhecida como herana ligada ao sexo, apresenta genes localizados naregio no-homloga do cromossomo X.

As mulheres podem ser homozigotas (dominantes ou recessivas) ou heterozigotas eos homens sempre so hemizigotos, porque tm o cromossomo X em dose simples. Porisso, a freqncia das caractersticas com herana ligada ao X maior em homens, como,por exemplo, daltonismo (doena em que o indivduo possui cegueira especfica para certascores), hemofilia (incapacidade de coagulao sangnea) e calvcie.

Herana ligada ao Y

Tambm conhecida como herana restrita ao sexo, apresenta genes localizados naregio no-homloga do cromossomo Y, ocorrendo somente em indivduos do sexomasculino. Perceba que aqui tambm cabe a utilizao do termo hemozigose.

H poucos genes relacionados com essa herana, chamados de holndricos,geralmente relacionados com a origem e fisiologia testicular.

Para refletir... e responder! Como se determina o nmero de pares de genes

relacionados com determinada caracterstica quantitativa?

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Herana limitada ao sexo

Trata-se da herana cujos genes esto presentes nos autossomos, mas que, em umdeles a penetrncia desse gene nula. Como exemplo, a produo de leite materno.

Herana influenciada pelo sexo

Corresponde a uma herana em que os genes esto presentes em ambos os sexos,pois os seus loci gnicos tambm se encontram nos autossomos; entretanto, a relao dedominncia e recessividade diferente em homens e mulheres devido grande influnciaque os hormnios sexuais exercem. A calvcie em humanos obedece a esse tipo de herana,sendo uma caracterstica dominante nos homens e recessiva nas mulheres.

Para refletir... e responder!A distrofia muscular Duchenne (DMD) um distrbio em que o indivduo

afetado exibe um progressivo desgaste muscular. O gene responsvel letal,recessivo e ligado ao X. Considerando-se duas meninas que herdaram um X

materno com DMD, sendo que uma tem sndrome de Turner. Ambasexpressaro o fentipo da doena? Justifique.

Ao Gnica: Do Gentipo ao Fentipo

Mesmo quando no se existiam as tcnicas que nos permitem estudar a organizaoestrutural e funcional gnica, os geneticistas faziam dedues sobre os genes a partir doestudo de suas expresses fenotpicas. Logo, percebeu-se que os genes no poderiamestar atuando isoladamente, modificando-se a depender do ambiente ao qual se submetiam.

Quando os genes saram de seu ambientebiolgico, passando ao ambiente fsico doslaboratrios, contatou-se que determinados fatores,como, por exemplo, variaes na luminosidade ena temperatura, poderiam, inclusive, condicionar ano-funcionalidade do gene. Essas observaesconfirmaram, ento, que os fatores ambientaisexercem influncia, sim, sobre o material gentico.Como prova disso, podem ser citadas a influnciado tabagismo atuando em conjunto com asuscetibilidade gentica ao cncer e a expressodiferencial da calvcie em homens e mulheres, emfuno da prevalncia de um ou outro tipo dehormnio sexual.

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A expresso gnica pode ser entendida, de modo geral, como resultadoda interao entre o gene e o meio ambiente. Vale ratificar que nem sempre arelao entre gentipo e fentipo direta, pois depende de sua interaocom o meio ambiente.

fentipo = gentipo + interao ambiental

Existem indivduos portadores de alelos dominantes para um certo gene, mas que,mesmo assim, no exibem o fentipo correspondente. Neste caso, diz-se que o gene tempenetrncia incompleta.

O exemplo mais comum de penetrncia incompleta em humanos a polidactilia. Emuma famlia que apresente esse carter, possvel que indivduos com gentipo parapolidactilia em homo ou heterozigose tenham nmero normal de dedos nas mos e nosps.

Ainda com relao ao exemplo da polidactilia, possvel que, em uma famlia comessa caracterstica, um dos indivduos tenha somente uma protuberncia em um dos ps, ooutro tenha um sexto dedo na mo direita, com tamanho em harmonia com os demais dedose outro filho apresente um sexto dedo pequeno e recurvado em ambas as mos. Percebaque, nesse caso, houve expressividade varivel na manifestao do fentipo.

Na anlise de heredogramas, a penetrnciaincompleta de um gene condiciona uma interpretao errneasobre os gentipos dos indivduos em estudo.

Penetrncia: refere-se proporo de gentipos em umapopulao que expressa o fentipo correspondente. Podeser completa ou incompleta.

Expressividade: refere-se ao grau de expresso dedeterminado gentipo no indivduo. Pode ser completa ouvarivel.

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Reconhecimento das Mutaes Gnicas e Cromossmicas

Alteraes no material gentico, quer ocorram comprometendo a seqncia de basesnitrogenadas, estrutura ou quantidade de cromossomos presentes na clula, soreconhecidas como mutaes. Quando a mutao ocorre em clulas somticas, no sertransmitida aos descendentes, comprometendo somente o indivduo afetado, causandoalguns tipos de cncer, por exemplo. Quando compromete a linhagem germinativa, ento, amutao poder ser transmitida prole pelos gametas. Estas ltimas tm importnciaevolutiva.

As mutaes podem ser gnicas ou cromossmicas. Quando comprometem umaleitura correta das trincas de bases do cdigo gentico, classificam-se como gnicas(pontuais) e acabam sendo responsveis pelo aparecimento de novos alelos. As mutaescromossmicas podem estar representadas por alteraes na estrutura cromossmicanormal ou ento porque o nmero total normal de cromossomos caracterstico de certaespcie se encontra reduzido ou aumentado em clulas de um indivduo que a ela pertence.Sendo assim, as mutaes cromossmicas podem ser estruturais ou numricas.

Classificao das mutaes cromossmicas:

Estruturais

Muitas vezes, a alterao cromossmica ocorre porque houve perda de parte docromossomo (deleo), adio de genes ao cromossomo, ampliando seu tamanho(duplicao), alterao na posio do lcus gnico, comprometendo o pareamento corretoentre os cromossomos homlogos (inverso) ou troca de fragmentos entre cromossomosno homlogos (translocao). Estas quatro situaes caracterizam as mutaescromossmicas estruturais.

Numricas

As clulas portadoras dessas aberraes possuem quantidade de cromossomosdiferente da normal para a espcie, sendo reconhecidas como euploidias quandodeterminam a presena ou ausncia de lotes inteiros de cromossomos, e aneuploidiasquando um ou poucos pares de cromossomos so afetados.

Nas euploidias, os casos em que a quantidade de cromossomos de trs ou maisvezes o conjunto cromossmico completo so chamados de poliploidias. Quando h errosna separao de cromossomos na meiose, durante a formao dos gametas, com a fusode gametas anormais (com um cromossomo a mais ou a menos), tm origem asaneuploidias. As trissomias, como a trissomia do 21 ou sndrome de Down, a maiscomumente verificada.

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Agentes mutagnicos:

As mutaes ocorrem por acaso e no so eventos verificados comalta freqncia. Existem certos fatores que podem, contudo, elevar essaincidncia. Esses agentes mutagnicos podem ser fsicos, como radiaes,raios X, calor e radiao UV, ou qumicos, como o gs mostarda e algunscomponentes da fumaa do cigarro.

Embora estejamos sujeitos a esses fatoresmutagnicos com freqncia, a taxa de mutao no ocorrede forma elevada graas existncia de um grupo deenzimas de reparo, capazes de consertar erros detectadosno material gentico.

Para refletir... e responder!Necessariamente, as mutaes prejudicam os indivduos que

as apresentam? Justifique.

Estudo da Gentica de Populaes

inegvel a influncia que o Darwinismo exerceu em diversas reas do conhecimento,atravs do conceito de seleo natural. Porm, Darwin no conseguiu explicar a origem davariabilidade verificada entre as populaes e nem como certas variantes so herdadas.Por volta de quarenta anos depois de Darwin ter desenvolvido a teoria da seleo natural, a

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redescoberta dos trabalhos de Mendel em 1900 esclareceu que as caractersticas sodeterminadas por unidades de hereditariedade transmitidas descendncia em clulasreprodutivas produzidas pelos pais. Em 1930, o estudo experimental da transmisso genticaem cruzamentos e genealogias passou a ser feito com populaes inteiras, resultando nadisciplina chamada gentica de populaes. O objetivo dessa disciplina justamente estudarcomo as foras evolutivas condicionam a variabilidade em uma populao.

Modernamente, a evoluo reconhecida como um processo no qual a variaogentica de uma populao modificada com o tempo.

O equilbrio de Hardy-Weinberg

Com o crescente estudo de populaes sob o ponto de vista do darwinismocombinado gentica, houve necessidade de se estabelecer um modelo para ocomportamento dos genes. Partindo desse princpio, em 1908, Godfrey Hardy e WilhelmWeinberg desenvolveram um teorema com o seguinte enunciado:

Em uma populao infinitamente grande, em que os cruzamentos ocorremao acaso e sobre a qual no h atuao de fatores evolutivos, as freqnciasgnicas e genotpicas permanecem constantes ao longo das geraes.

De acordo com esse teorema, uma populao caracterizada como estando emequilbrio gentico somente se for numerosa, panmtica (com cruzamentos ao acaso) e isentade fatores evolutivos (como mutao, seleo natural e migrao). Sendo assim, ao seaplicar esse teorema a uma populao, obtendo resultados significativamente diferentesdaqueles obtidos pela aplicao do teorema de Hardy-Weinberg, conclui-se que a populaoest evoluindo, caso contrrio, a populao no est em equilbrio gentico, ou seja, noest evoluindo.

A fim de demonstrar o teorema de Hardy-Weinberg, consideremos uma populaohipottica, onde atuam os alelos A e a. Chamaremos de p a freqncia de gametasportadores do alelo A e de q a freqncia de gametas portadores do alelo a. Sendo assim,os gentipos esperados so AA, Aa e aa. O princpio de Hardy-Weinberg ou princpio doequilbrio gnico estabelece que, para um determinado par de alelos com freqncias p eq, em uma populao mendeliana em equilbrio, a freqncia dos diferentes gentipos emcada gerao estar de acordo com a expresso p2 + 2pq + q2 = 1.

Acompanhe o esclarecimento sobre a expresso acima:

Considerando-se a influncia de p (freqncia de gametas portadores do alelo A) eq (freqncia dos gametas com a) em uma populao;

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p2 ser a probabilidade de um espermatozide portador do alelo Afecundar um vulo portador do alelo A, pois p x p = p2.;

2pq ser a probabilidade de um espermatozide portador do aleloA fecundar um vulo portador do alelo a, ou seja, p x q, mais a probabilidadede um espermatozide portador do alelo a fecundar um vulo portador doalelo A, ou seja, p x q, resultando em 2pq;

q2 ser a probabilidade de um espermatozide portador do alelo afecundar um vulo portador do alelo a, pois q x q = q2.

Desse modo, a frmula para a frmula do equilbrio gentico de Hardy-Weinbergpode ser expressa como:

p2 + 2pq + q2 = 1 ou p + q = 1

Como exemplo, considere uma populao apresentando as seguntes freqnciasgnicas: p = 0,9 e q = 0,1. Utilizando-se a frmula dada:

Os fatores evolutivos

A teoria moderna ou sinttica da evoluo considera trs fatores evolutivos principaisque, em uma populao, atuam em conjunto, impedindo seu equilbrio gnico: a mutao, arecombinao gnica (que ocorre durante o crossing over) e a seleo natural.

Para refletir... e responder!Qual o papel da seleo natural na evoluo das espcies?

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Dois casais afirmam que determinada criana achada pela polcia seu filhodesaparecido. Os casais e a criana foram submetidos a exames de tipagem sangnea.Os resultados foram os seguintes:

Criana: O, MN, Rh-Casal I: mulher: O, MN, Rh-; homem: AB, M, Rh +Casal II: mulher: A, N, Rh*; homem: B, M, Rh+

Explique como esses resultados excluem ou no a possibilidade de a criana ser ofilho desaparecido do casal I ou do casal II.

Orientao: Como h trs caracteres em questo, importante identificar aspossibilidades que cada casal apresenta de ter filho(s) com as caractersticas que foramdadas para a criana. Lembre-se de que o sistema ABO obedece herana poliallicaenquanto os demais, ao mendelismo clssico. Alm disso, atente-se ao fato da confiabilidadede aceitao / excluso de paternidade que os sistemas sangneos apresentam. Casoqueira revisar o padro de herana para cada sistema em questo, releia o tpico 1.2.Herana dos grupos sangneos humanos.


1.....

2.....Considere uma determinada espcie vegetal cuja altura varie de 100 cm at 260 cm,sendo que esta caracterstica obedece ao padro da herana quantitativa e h quatro paresde alelos envolvidos. Os indivduos com o fentipo residual tm gentipo aabbccdd e aquelesmais altos tm gentipo AABBCCDD. Quais sero a altura e o gentipo da descendnciado cruzamento entre as classes fenotpica

biologia-gentica humana e das populaes

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