INTRODUÇÃO À GENÉTICA

Profª Aline Pic-TaylorAula 1

O que é Genética?

A genética é o ramo da biologia que estuda a forma como se transmitem as características biológicas de geração para geração.

do grego, génesis: origem. Estudo dos genes, isto é, das estruturas que contêm e transmitem a hereditariedade.

Estudo do DNA e propriedades O DNA é o suporte químico da hereditariedade e

controlador dos processos vitais em todos os organismos, excepto para fagos e alguns vírus de RNA. 

Cromossomos = “novelos de DNA”

Características conjunto de qualidades que são marcas

essenciais de um grupo, família ou espécie em particular.

Fenótipo a forma apresentada, as características

observadas em um organismo como resultado da interação da informação genética daquele organismo e do meio no qual ele se apresenta.

Introdução à Genética:Conceitos Importantes

genótipo Corresponde a informação herdada,

codificada internamente e carregada por todos organismos vivos. Esta informação é usada como uma instrução para montar e manter um organismo vivo. Portanto é passada de uma geração para a próxima.

Introdução à Genética:Conceitos Importantes

Gene

Unidade de informação hereditária. É uma zona específica do DNA dos indivíduos que contém codificada a informação para a síntese de uma determinada proteína, que contribuirá para determinada característica daquele organismo.

Introdução à Genética:Conceitos Importantes

Haplóide (n=1) contém 1 cópia do material genético por

célula. (ex: gametas- 23 cromossomos)

Diplóide (n=2) contém 2 cópias do material genético por

célula. (ex: célula hepática- 46 cromossomos)

Introdução à Genética:Conceitos Importantes

Alelo cada uma das formas alternativas de um

gene. A representação normal é feita por meio de uma letra.

Loci (pl) Localização específica dos alelos num

cromossomo. Um par de alelos tem loci iguais.

Introdução à Genética:Conceitos Importantes

Alelo recessivo o indivíduo só apresenta as características

expressas em seu fenótipo, quando existem dois alelos para essa característica nos loci do mesmo gene.

Alelo dominante o indivíduo apresenta as caraterísticas

expressas em seu fenótipo mesmo quando um só um alelo está presente.

Introdução à GenéticaConceitos Importantes

Homozigoto a presença de dois alelos semelhantes

no loci correspondente do mesmo gene. (bb, BB)

Heterozigoto a presença de dois alelos diferentes nos

loci do mesmo gene. (Aa)

Introdução à Genética:Conceitos Importantes

Introdução à Genética:Conceitos Importantes

Aa

BB bb

Cruzamentos Cruzamento monohíbrido: cruzamento entre

indivíduos heterozigotos idênticos em um mesmo locus (Aa X Aa)

Cruzamento dihíbrido:cruzamento entre indivíduos heterozigotos idênticos em dois loci (AaBb X AaBb)

Introdução à Genética:Conceitos Importantes

E no princípio eram as ervilhas....

Gregor Mendel: o pai da genética

Gregor Mendel - 1822-1884 O pai da Genética

princípio da hereditariedade : cruzamento de ervilhas

”Em 1859 eu obtive uma ervilha descendente fértil com sementes grandes e saborosas de uma primeira geração híbrida. Desde o ano seguinte sua progênese reteve as características desejadas e eram uniformes. Esta variedade foi cultivada em nossa horta e muitas plantas cresceram até 1865" (Gregor Mendel para Carl Nägeli, abril 1867) http://www.mendelweb.org/Mendel.html

O experimento de Mendel

7 pares de características - 2 anos de cruzamento

Linhagem pura = auto-fertilização

Flores brancas (FB) ou Flores púrpuras (FP)

FB puras

FP (100%)

FB FP

FP puras

224 : 705

1 : 3

F1

F2

Auto-fertilização

x

Primeira Lei de Mendel

Segregação igual:

Os dois membros de um par de genes se segregam um do outro para os gametas, de modo que metade dos gametas tem um membro do par e a outra metade tem o outro par.

O experimento de Mendel

7 pares de características - 2 anos de cruzamento Linhagem pura

Sementes amarelas, verdes, lisas e rugosas

(Mendel considerou apenas 1 característica)

Sementes amarelas (YY) X Sementes verdes (yy)

F2 = 3 amarelos (YY) (Yy) : 1 verde (yy)

Sementes lisas (RR) X Sementes rugosas (rr)

F2 = 3 lisas (RR) (Rr) : 1 rugosa (rr)

CRUZAMENTOS MONOHÍBRIDOS

F1 = Sementes amarela lisa (YyRr)

AmarelaLisa Verde Lisa Amarela Rug. Verde Rug.

315 108 101 32

9 3 3 1

Sementes amarela rugosa X Sementes verde lisa

YYrr yyRR

F2 =

Segunda Lei de Mendel

Segregação independente:

Durante a formação de gametas, a segregação dos alelos de um gene é independente da segregação dos alelos de um outro gene.

O PAPEL DA GENÉTICA NA MEDICINA

HISTÓRICO

I- Histórico: Genética Moderna - Os fatos

1865: genes são partículas ou fatores

1903: cromossomos são unidades hereditárias

1910: genes estão nos cromossomos

1913: Genes são organizados de maneira linear nos cromossomos

1927: Mutações são mudanças físicas nos genes

1931: Recombinação é causado por crossing over

1944: DNA é o material genético

1945: um gene codifica uma proteína

1953: O DNA é uma dupla hélice

1958: Replicação do DNA é semiconservativa

1961: O código genético é formado de tripletes

1977: O DNA pode ser seqüenciado

1997: Genomas podem ser seqüenciados

A descoberta do DNA – Friedrich Miescher (1844 -1995)

Nacionalidade: Suíça

1868-1869: descreveu a nucleína, extraída de pus de curativos cirúrgicos da clínica de Tübingen.

Estoque de fósforo da célula.

A composição do DNA

Richard Altman – isolamento do ácido nucléico

Albrecht Kossel – purinas e pirimidinas

Phoebus Levene – Ribose e desoxirribose

A cristalografia de raios X

Lawrence Bragg (1890-1971)

Willian Bragg (1862-1942)

Max von Laue (1879-1960)

Genes e cromossomos

Thomas Hunt Morgan (1866-1945)

1907-1915: Na “sala das moscas” descobriu que os genes estão nos cromossomos

Genes e cromossomos

O princípio transformante – Frederick Griffith (1881-1941)

Nacionalidade: Inglaterra

1927: famoso experimento de Griffith

O experimento de Griffith

O princípio transformante é o DNA

Oswald Theodore Avery (1877-1955)

1930-1943: Junto com MacLeod e McCarty demonstraram que o DNA é o princípio transformante

Avery e McCarty – Primeira precipitação de DNA de bacteria, publicado em 1944.

O princípio transformante é o DNA

O DNA como material hereditário

Alfred Day Hershey (1908-1997)

Martha Chase (1928-2003)

1952: com o experimento do liquidificador confirmaram ser o DNA o material hereditário

O experimento do liquidificador

Purinas e pirimidinas

Erwin Chargaff (1905-2002)

1949: A proporção de purinas e pirimidinas é 1.

A dupla hélice desvendada

James Dewey Watson (1928-)

Francis Harry Compton Crick (1916-2004)

Maurice Hugh Frederick Wilkins (1916-2004)

Rosalind Elsie Franklin (1920-1958)

O pioneiro Wilkins

Físico que após ler What is Life? Decidiu desvendar o DNA.

Diretor da Unidade de Biofísica do King’s College

Chefe de Franklin, amigo de Crick

Rosalind Franklin – Fotos do DNA

Contratada como pos-doc por John Randall

Falecida antes do prêmio Nobel de 1962

Produziu os principais dados experimentais de cristalografia

Rosalind Franklin – Fotos do DNA

O velho doutorando Crick

Doutorando no laboratório Cavendish, chefiado por Lawrence Bragg

Físico

O jovem americano Watson

Biólogo americanoPós-doutorando no

Laboratório Cavendish

Franklin→Wilkins→Crick

Franklin e Wilkins não se entendiam bem

Franklin deliberadamente escondeu dados, e acabou demitida.

Wilkins mostrou resultados de Franklin a Crick, que publicou a estrutura do DNA

Watson & Crick

Watson via em Crick o professor ideal

Crick via em Watson alguém com quem discutir idéias

1953 – A Dupla Hélice

Modelos de metal e papelão

Dados de cristalografia

O Nobel de 1962

Wilkins, Perutz, Crick, Steinbeck, Watson, Kendrew

O Dogma Central da Biologia Molecular

Francis Crick - 1958

Completando o DogmaFrancis CrickSidney Brenner

(1927-) : RNAMarshall W.

Nirenberg (1927-) : O código genético

Severo Ochoa (1905-1993) e Arthur Kornberg (1918-): Síntese de DNA e RNA

Sequenciamento de DNA

Walter Gilbert (1932-) : Sequenciamento químico

Frederick Sanger (1918-) : Sequenciamento com ddNTPs

Engenharia Genética

Paul Berg (1926-)1972: Primeira

molécula de DNA recombinante

PCR

Kary B. Mullis (1944-)

1981: a reação em cadeia da polimerase durante a viagem de carro.

"I do my best thinking while driving," the scientist with the tanned face and bleached hair once explained. For this brilliant idea born at the speed of 50 m.p.h., he received a $10,000 bonus from Cetus, with whom he eventually parted ways. (Cetus later sold the technolgy to LaRoche for $300,000,000.)

About PCR.....

"Beginning with a single molecule of the genetic material DNA, the PCR can generate 100 billion similar molecules in an afternoon. The reaction is easy to execute. It requires no more than a test tube, a few simple reagents and a source of heat. The DNA sample that one wishes to copy can be pure, or it can be a minute part of an extremely complex mixture of biological materials. The DNA may come from a hospital tissue specimen, from a single human hair, from a drop of dried blood at the scene of a crime, from the tissues of a mummified brain or from a 40,000-year-old wooly mammoth frozen in a glacier."

O Projeto Genoma Humano

J. Craig Venter & Celera X Francis Collins & HUGO

O papel da genética na medicina

Genética Humana Ciência da variação e da hereditariedade dos seres humanos

Genética Médica Especialidade que lida com o diagnóstico, o tratamento e o

controle dos distúrbios hereditários

Projeto do Genoma Humano Identificação de TODOS os genes humanos Determinação de como as variações nestes genes contribuem

Saúde / Doença Desenvolvimento de melhores meios de diagnóstico, medidas

preventivas e métodos terapêuticos Reconhecimento do papel que os fatores genéticos

desempenham na etiologia das doenças

Fatores genéticos

Fatores ambientaisDoença

Genética na Medicina

Doença genes / ambiente Monogênicos

Genes mutantes individuais

CromossômicosCromossomos inteiros

MultifatoriaisCombinações de pequenas variações nos

genes; juntas produzem ou predispõem a um grave defeito associadas a fatores ambientais

Genética na Medicina

“Precisaremos de médicos que conheçam a anatomia molecular e a fisiologia dos cromossomos e genes, como o cirurgião cardíaco conhece o funcionamento do coração”.

Paul Berg (Prêmio Nobel)

CAMPOS DE INTERESSE GENÉTICA HUMANA E MÉDICA

Citogenética Cromossomos

Genética Molecular e Bioquímica Estrutura e função de

genes

Genômica Organização e

funcionamento do genoma

Genética de Populações Variações genéticas nas

pop. Humanas e fatores que determinam as freqüências alélicas

Genética do Desenvolvimento Controle genético do

desenvolvimento

Genética Clínica Diagnóstico e cuidados

dos pacientes

Aconselhamento genético

Diagnóstico pré natal Fornecimento de

informação sobre o risco Suporte psicológico e

educacional

Uso da genética na MedicinaProgressos da biotecnologia

Desenvolvimento de: Vacinas Tratamentos Suplementos Kits de diagnostico

Pela tecnologia do DNA recombinante