FUNDAMENTOS DE

GENTICA HUMANA E

DAS POPULAES

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SOMESBSociedade Mantenedora de Educao Superior da Bahia S/C Ltda. Fundamentos de

e das Populaes

gentica humana

Presidente Gervsio Meneses de Oliveira Vice-Presidente William Oliveira

Superintendente Administrativo e Financeiro Samuel Soares Superintendente de Ensino, Pesquisa e Extenso Germano Tabacof Superintendente de Desenvolvimento e>> Planejamento Acadmico Pedro Daltro Gusmo da Silva

FTC - EaD

Faculdade de Tecnologia e Cincias - Ensino a Distncia Coord. de Softwares e Sistemas Coord. de Telecomunicaes e Hardware Coord. de Produo de Material Didtico Diretor Geral Diretor Acadmico Diretor de Tecnologia Diretor Administrativo e Financeiro Gerente Acadmico Gerente de Ensino Gerente de Suporte Tecnolgico Waldeck Ornelas Roberto Frederico Merhy Reinaldo de Oliveira Borba Andr Portnoi Ronaldo Costa Jane Freire Jean Carlo Nerone Romulo Augusto Merhy Osmane Chaves Joo Jacomel

EQUIPE DE ELABORAO/PRODUO DE MATERIAL DIDTICO:

PRODUO

ACADMICA

Gerente de Ensino Jane Freire Coordenao de Curso Letcia Machado Autor (a) Graziela Santino Ribeiro Modesto Superviso Ana Paula Amorim Coordenao de Curso Letcia Machado PRODUOTCNICA

Reviso Final Carlos Magno Brito Almeida Santos Coordenao Joo Jacomel Equipe Ana Carolina Alves, Cefas Gomes, Delmara Brito, Fabio Gonalves, Francisco Frana Jnior, Israel Dantas, Lucas do Vale e Mariucha Ponte. Editorao Mariucha Silveira Ponte Imagens Corbis/Image100/Imagemsource Ilustraes Mariucha Silveira Pontecopyright FTC EaD Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei 9.610 de 19/02/98. proibida a reproduo total ou parcial, por quaisquer meios, sem autorizao prvia, por escrito, da FTC EaD - Faculdade de Tecnologia e Cincias - Ensino a Distncia. www.ftc.br/ead

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SUMRIO

EXTENSES DO MENDELISMO: CARACTERIZAO DAS HERANAS AUTOSSMICA E HETEROSSMICA

A GENTICA E SEUS AVANOS TRILHANDO NOVOS CAMINHOS PARA O FUTURO

Probabilidade na herana mendeliana e anlise de heredogramas

Princpio da segregao independente de dois pares de alelos 2 lei

Princpio da segregao de um par de alelos 1 lei

Mendelismo: o princpio bsico da herana

ANLISE DA GENTICA CLSSICA

O DNA como estrutura molecular dos cromossomos

Conceitos fundamentais da gentica uma viso geral

Reproduo como base da hereditariedade

O papel da gentica na contemporaneidade perspectivas histricas.

INTRODUO CINCIA DA GENTICA

COMPREENSO DA GENTICA CLSSICA: SEUS CONCEITOS, SUA APLICABILIDADE E REPRESENTAES GRFICAS

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Fundamentos de

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Referncias Bibliogrficas

Glossrio

Atividade Orientada

Dilemas ticos na gentica moderna

Contribuies da gentica para a melhoria da qualidade de vida.

Mapeamento gnico e suas aplicabilidades

Biotecnologia avanos no estudo da gentica

OS AVANOS DA GENTICA E SUAS CONTRIBUIES NA SOCIEDADE

Estudo da gentica de populaes

Reconhecimento das mutaes gnicas e cromossmicas

Ao gnica: do gentipo ao fentipo.

Variaes nas propores mendelianas

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Apresentao da DisciplinaCaro aluno,Para os amantes da Gentica, ela representa a perfeio que, a cada dia, nos fascina e enlouquece com a capacidade que tem de transformar-se. Essa cincia deixou o rol das discusses acadmicas, passando a ser discutida no dia-a-dia graas ao seu amplo espectro de ao e ao fato de seus avanos influenciarem na vida de todos ns. Como as novidades na rea da Gentica so constantes, a proposta deste mdulo no a de ensinar o novo, haja vista que no possvel que um material impresso caminhe ao lado de cada descoberta. Pretende-se, sim, contribuir para que voc, futuro educador, a partir de discusses que causem reflexo, desperte seu senso crtico e a capacidade de interferir no mundo, tenha mais um instrumento para compreender porqu o conhecimento dessa cincia to valorizado atualmente. Alm do texto-base, h dedicao especial s atividades, que so divididas em complementares, que visam fixao do contedo bordado, e orientadas, que objetivam a avaliao do seu conhecimento global sobre o que j foi estudado. Haver, ao final do perodo, uma prova que avaliar seu desempenho na disciplina. Espero que este mdulo atenda s suas expectativas, contribuindo para o seu desempenho acadmico. Caso tenha crticas e/ou sugestes, no hesite em entrar em contato. Bom desempenho na matria! Prof. Graziela Santino

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Fundamentos de

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COMPREENSO DA GENTICA CLSSICA: SEUS CONCEITOS, SUA APLICABILIDADE E REPRESENTAES GRFICASINTRODUO CINCIA DA GENTICAO Papel da Gentica na Contemporaneidade Perspectivas HistricasExperimentos com ervilhas Embora existam pesquisas antecedendo os trabalhos mendelianos, atribui-se ao austraco Gregor Johann Mendel (1822 - 1884) o pioneirismo das pesquisas genticas. Mendel fora monge, passando um grande perodo de sua vida no mosteiro agostiniano de So Toms, na Repblica Tcheca, chamada Brno na poca. Nesse local, por volta de 1856 e 1865, ele realizou vrios experimentos com ervilhas Pisum sativum a fim de compreender os mecanismos da transmisso de caractersticas descendncia. Ele sugeriu que as clulas apresentavam pares de fatores da hereditariedade, sendo que cada par determinava uma caracterstica.

Vale ressaltar que a escolha da espcie de ervilha foi extremamente vantajosa aos estudos genticos em funo de o cultivo ser bastante simples, da facilidade de distino entre as diferentes variedades, da elevada taxa de fertilidade entre as mesmas e do ciclo de vida ser curto, favorecendo a obteno de numerosa descendncia.

O tratamento estatstico que Mendel deu anlise da transmisso dos caracteres ao longo das geraes de ervilhas foi de suma importncia para que ele pudesse propor hipteses e propores esperadas nas caractersticas da descendncia. Mendel no conseguiu, entretanto, conceituar o mecanismo biolgico envolvido na transmisso dos fatores hereditrios.

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Redescoberta dos trabalhos de Mendel gentica humanaFundamentos de

e das Populaes hereditariedade, foi apresentado Sociedade de Histria Natural de Brnn

Todo o trabalho de Mendel com as ervilhas, enunciando as leis da

em 1865, e, embora publicado no ano seguinte, no teve sua importncia notada pela comunidade cientfica da poca. As leis de Mendel s despertaram a ateno da cincia quando, em 1900, os botnicos Hugo de Vries, Carl Correns e Eric Von Tschermak-Seysenegg descobriram, simultaneamente, a obra mendeliana embora se encontrassem trabalhando em diferentes localidades, respectivamente, Holanda, Alemanha e ustria. Conquanto esses pesquisadores tenham testado o trabalho de Mendel em experimentos prprios e independentes, fora unnime a referncia a Gregor Mendel em suas obras. A partir da redescoberta dos experimentos mendelianos, as discusses sobre a hereditariedade tornam-se mais freqentes. Essa nova rea da cincia passa, ento, a ser reconhecida pelo nome de gentica, como a denominou William Bateson em 1905.

O conceito de gene Em seus experimentos com ervilhas, Mendel constatou que certas caractersticas predominavam na descendncia, mas, ao mesmo tempo, parecia que cada uma delas era controlada por um fator hereditrio existente na forma dominante e na forma recessiva. A viso mendeliana dos fatores pareados foi bastante difundida por Bateson, que passou 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 sntese protica especfica. Esse mdico estudava a alcaptonria, doena em que os afetados no conseguem decompor a alcaptona, substncia que passa, ento a acumular-se nas fibras cartilaginosas e colgenas dos tecidos conjuntivos, provocando escurecimento do palato, da urina e dos olhos, bem como degenerao da coluna vertebral e nas regies articulares principais. A interpretao de Garrot foi a de que havia um erro inato no metabolismo dos afetados cuja causa seria a ausncia de certa enzima capaz de decompor a alcaptonria. A partir dos trabalhos de Garrod, Beadle e uma Tatum formularam a hiptese de um gene enzima, trabalhando com induo de mutaes no bolor do po (Neurospora crassa) atravs da exposio de seus esporos aos raios X.

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Estudos 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 constitudas por mais do que uma cadeia polipeptdica, como a hemoglobina, o que permite concluir que essa hiptese tambm no se apresentou satisfatria.

Recentemente, o termo gene tem sido empregado em referncia ao fragmento de material gentico que capaz de transcrever uma molcula de RNA, podendo determinar a sntese de um polipeptdeo que controlar uma ou mais caractersticas.

A teoria cromossmica Desde 1883, Wilhelm Roux afirmava que os fatores hereditrios se encontravam no ncleo celular, mais precisamente contidos nos cromossomos. Morgan sugeriu que os fatores hereditrios presentes nos cromossomos se encontravam alinhados. Experimentos posteriores 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 material gentico, tm destaque os trabalhos de Avery, MacLeod e McCarty com pneumococos e os de Hershey e Chase com bacterifagos. Avery e cols demonstraram que o cido desoxirribonuclico 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 mais freqentes at que, em 1953, a estrutura da molcula de DNA foi estabelecida por Watson e Crick.

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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gentica humana

Fundamentos de

Reproduo como Base da Hereditariedade

O ciclo celular O ciclo celular corresponde ao perodo de vida de uma clula, que comea no momento em que ela surge, por diviso de uma outra, e termina no momento em que se divide em duas novas clulas. Considerando-se os eucariontes, o ciclo celular compreende as etapas denominadas de interfase e de diviso celular. A etapa interfsica, necessariamente, antecede a diviso celular e caracterizada por trs perodos distintos, denominados: G1, que precede a duplicao do DNA; S, que aquele em que ocorre a duplicao do DNA; e G2, o mais curto deles, que vai do fim da duplicao do DNA at o incio da diviso celular. No perodo G1, que inicia o ciclo celular, ocorrem aumento da massa celular e preparao do material gentico para sofrer duplicao na fase seguinte. justamente a replicao do DNA que marca o perodo S, sendo seguido pelo perodo G2, onde novamente a clula passa por um perodo de crescimento. As clulas eucariticas podem dividir-se de duas maneiras: mitose ou meiose. Na mitose, 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 do modo sexuado de reproduo. Nossos gametas so clulas haplides produzidas por meiose. A reduo do nmero de cromossomos na meiose compensa a soma de cromossomos do pai e da me, que ocorre durante a fecundao. por isso que se mantm constante o nmero de cromossomos da espcie ao longo das geraes.

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I.

MITOSE detalhes

Na interfase, o DNA se duplica e passa a ser constitudo por duas cromtidesirms, unidas pelo centrmero. Ocorre, tambm, a duplicao do centro celular.

Etapas da diviso mittica animal PRFASE H condensao dos cromossomos, que comeam a se enrolar sobre si mesmos, sendo que cada um ficar constitudo por dois fios grossos unidos pelo centrmero. A condensao dos cromossomos leva inativao temporria dos genes. Conseqentemente, deixa de ser produzido o RNA que compe os ribossomos. Com isso, os nuclolos desaparecem progressivamente durante a prfase. No citoplasma das clulas eucariticas em diviso h dois centros celulares, resultantes da duplicao do centro celular original. Essas estruturas comeam a migrar em direes opostas e a organizar a fabricao de microtbulos entre eles. Quando tiverem atingido plos opostos na clula, os centros celulares tero organizado um conjunto de microtbulos dispostos de plo a plo, formando o fuso mittico. A carioteca desintegra-se em diversos pedaos e os cromossomos espalhamse no citoplasma. METFASE Os cromossomos se arranjam na regio equatorial da clula e, quando j esto bem condensados, ligam-se aos microtbulos do fuso mittico por meio de seus centrmeros. As cromtides de cada cromossomo ficam unidas a fibras provenientes de plos opostos do fuso. ANFASE Ocorre separao das cromtides-irms de cada cromossomo para plos opostos da clula. Para isso, ocorre encurtamento das fibras do fuso ligadas aos centrmeros. Obs.: Certas drogas, como a colchicina, podem impedir a formao do fuso mittico. Com isso, a mitose prossegue at a metfase, quando a diviso pra. Aps algum tempo, o ncleo reaparece, porm com o dobro do nmero de cromossomos existentes originalmente na clula. A propriedade de a colchicina paralisar a mitose tem sido aproveitada para estudar os cromossomos j que interrompe a diviso na metfase, facilitando a observao cromossmica.

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TELFASEFundamentos de

e das Populaes

gentica humana

Uma nova carioteca surge em torno da cada conjunto cromossmico presente nos plos da clula, resultando em dois novos ncleos. Os cromossomos se descondensam e, como conseqncia, os nuclolos reaparecem. Assim, os dois novos ncleos 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-la em duas. Por comear na periferia e avanar para o centro da clula, esse tipo de diviso citoplasmtica chamado de citocinese centrpeta.

II.

MEIOSE detalhes

A meiose reduz o nmero cromossmico porque compreende duas divises nucleares consecutivas, a meiose I e a meiose II, e uma nica duplicao cromossmica. Assim, no final do processo, formam-se quatro clulas-filhas, cada uma com metade do nmero cromossmico presente na clula-me. Tanto a meiose I quanto a meiose II so subdivididas em quatro fases, com os mesmos nomes que as fases da mitose. Etapas da diviso meitica animal

MEIOSE IPRFASE I longa e complexa, sendo subdividida em: - Leptteno Os cromossomos tornam-se visveis ao microscpio ptico como fios longos e finos. Apesar de cada cromossomo ser constitudo por duas cromtides-irms, ele aparece ao microscpio como um fio simples. O processo de condensao cromossmica tem incio em certos pontos chamados 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 se fossem as duas partes de um zper sendo fechado. O emparelhamento rigoroso permite que os cromossomos homlogos troquem pedaos equivalentes, fenmeno conhecido por permutao. A permutao permite reunir, no mesmo cromossomo, genes provenientes da me, presentes em 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, aparecendo nitidamente 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 paquteno ou 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 pelo menos um quiasma por par de cromossomos homlogos essencial para mant-los unidos at o incio da anfase I. Essa unio fundamental para que os cromossomos homlogos migrem corretamente para plos opostos. - Diacinese Os cromossomos homlogos continuam o movimento de separao iniciado no diplteno. Os homlogos permanecem unidos apenas pelos quiasmas, 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 pelos quiasmas, 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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Fundamentos de

ANFASE I Cada cromossomo de um par de homlogos puxado para um dos plos da clula. nesta fase que os quiasmas terminam de se desfazer. A principal diferena entre a anfase da mitose e a anfase I da meiose que e que, na mitose, separam-se as cromtides-irms e, na meiose I, separam-se os cromossomos homlogos constitudos por duas cromtides-irms.

TELFASE I O fuso se desfaz, os cromossomos em cada plo se descondensam, as membranas nucleares se reorganizam e os nuclolos reaparecem. Surgem dois novos ncleos, cada um com metade do nmero de cromossomos do ncleo original. Cada cromossomo, entretanto, est duplicado, sendo constitudo por duas cromtides. Em seguida, o citoplasma se divide.

MEIOSE IIMuito semelhante mitose: PRFASE II As duas clulas resultantes da diviso I entram em prfase. Os cromossomos, constitudos por duas cromtides, comeam a se condensar. Os nuclolos vo desaparecendo, os centros celulares recm-duplicados afastam-se e comeam a organizar os microtbulos do fuso. H fragmentao da carioteca. METFASE II Os cromossomos associam-se ao fuso, dispondo-se no plano equatorial da clula.

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

TELFASE II Os cromossomos se descondensam, os nuclolos reaparecem e as membranas nucleares se reorganizam, completando-se, assim, a meiose II. Em seguida, o citoplasma se divide, encerrando a meiose. Obs.: A meiose determina a manuteno da carga cromossmica nos organismos e contribui para a evoluo graas permutao, processo em que h recombinao dos genes.

Formao de clulas reprodutivas em animais e vegetais. Considera-se que todas as clulas metabolicamente normais so capazes de se reproduzir. As clulas reprodutivas, sejam elas gametas (em animais) ou esporos (em vegetais), devem realizar sua multiplicao por meio da diviso meitica a fim de que o nmero cromossmico caracterstico da espcie permanea inalterado ao longo das geraes. Em animais, a gametognese compreende no s a formao das clulas haplides que formaro os gametas como tambm sua diferenciao nos mesmos.

Breve reviso da gametognese em animais A reproduo sexuada comea com a formao dos gametas, processo denominado gametognese. Como so dois os tipos de gametas, existem dois tipos de gametognese: a espermatognese, 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), rgos especializados para essa funo.

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Fundamentos de

Espermatognese

Fases: 1. Perodo germinativo: divises mitticas que do origem a espermatognias (clulas 2n). 2. Perodo de crescimento: sem divises celulares, sendo que cada espermatognia aumenta de volume, originando os espermatcitos I (clulas 2n). 3. Perodo de maturao: divises meiticas, sendo que cada espermatcito I, ao sofrer meiose I, que reducional, d origem a dois espermatcitos II, que sofrem meiose II e do origem a quatro espermtides (clulas n). 4. Perodo de diferenciao ou espermiognese: sem divises celulares, sendo que cada espermtide sofre diferenciao, originando um espermatozide (clula n).

Ovognese Fases: 1. Perodo germinativo: divises mitticas que do origem a ovognias (clulas 2n). 2. Perodo de crescimento: sem divises celulares, sendo que cada ovognia aumenta de volume, originando os ovcitos I. 3. Perodo de maturao: divises meiticas, sendo o ovcito I, ao sofrer meiose I, que reducional, d origem a um ovcito II e ao primeiro glbulo polar. Caso ocorra a fecundao, haver a meiose II, onde o ovcito II se dividir no vulo e em mais trs glbulos polares, que normalmente se degeneram.

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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 novas espermatognias. 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 ou deutoplasma, 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 de glbulos 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 quatro espermatozides.

Os vegetais apresentam gametas e esporos com metade do nmero cromossmico caracterstico da espcie; entretanto, h mitose para a gametognese e meiose para a esporognese. 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. Este sofrer meiose, produzindo esporos com n cromossomos. Os esporos assim formados se desenvolvero 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 da fertilizao, os gametas haplides (n) se unem formando o zigoto e reestabelecendo o nmero diplide (2n), completando o ciclo de vida da planta.

Obs.: O mecanismo biolgico envolvido na transmisso dos caracteres hereditrios, que fundamenta as leis mendelianas de segregao e distribuio independente, baseado nos mecanismos biolgicos verificados durante a diviso meitica. Mendel no conseguiu explicar tal relao, pois seu trabalho fora apresentado em 1865 e somente em 1902 Sutton estudou o comportamento cromossmico durante a meiose, relacionando-o aos trabalhos mendelianos. Indubitavelmente, Mendel foi um homem frente de seu tempo!

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Para refletir... e responder!e das Populaesgentica humanaFundamentos de

O que so os pontos de checagem (check points) e qual sua importncia para o ciclo celular?

Conceitos Fundamentais da Gentica Uma Viso GeralDesde a infncia, percebemos caractersticas que nos assemelham de outras pessoas e 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 se os 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 parentes prximos. justamente a expresso puxar a que a Gentica nos esclarece. Como qualquer rea de pesquisa, a Gentica apresenta vocbulos e expresses particulares. Sendo assim, fundamental que voc se familiarize com os mesmos a fim de melhor 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 nascem surdas e h aquelas que se tornam surdas. Qualquer caracterstica que se manifeste desde o nascimento do indivduo denominada de congnita; ento, quem nasceu surdo tem surdez congnita. Agora, se o indivduo nasceu surdo porque possui o gene da surdez, essa caracterstica tambm hereditria; mas, se a me adquiriu rubola durante o perodo gestacional, trata-se de uma surdez adquirida, ou seja, que o indivduo afetado no transmitir aos seus descendentes. Caso o indivduo tenha nascido com audio normal, mas que tenha 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. Pessoas com coria de Huntington possuem o gene para essa doena; entretanto, somente por volta dos quarenta anos de idade que haver manifestao da sintomatologia da doena, que neurodegenerativa progressiva.

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Material gentico objeto de estudo da Gentica Em eucariontes, material gentico se apresenta como constitudo de cido desoxirribonuclico (DNA) associado a protenas. Durante a interfase, quando a clula se encontra em intensa atividade metablica pr-perodo de diviso celular, esse material gentico se apresenta distendido e filamentar, sendo reconhecido como cromatina. Lembre-se de que, no perodo S da interfase, h duplicao do DNA, onde cada filamento de cromatina origina outro idntico, que se unem pelo centrmero. Durante o perodo de diviso celular, os filamentos de cromatina vo sendo condensados, constituindo os cromossomos. Em cada uma destas estruturas, cada segmento de DNA capaz de realizar transcrever 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 gene que determina o tipo de seu cabelo (se liso, crespo ou cacheado), por exemplo, est presente em 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 certos genes ativados e outros genes desligados, a depender do tipo celular em que est sendo especializada. Considerando-se que em nossas clulas somticas, ou seja, aquelas diplides que no fazem parte da linhagem reprodutiva (por meiose, formaro os gametas), os 46 cromossomos se encontram pareados, formando os cromossomos homlogos, cada cromossomo 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 locus pode apresentar um alelo, ou seja uma forma alternativa do gene, como, por exemplo,no mesmo par de cromossomos homlogos, um cromossomo desse par possui um alelo dominante para certa caracterstica e o alelo correspondente no outro cromossomo pode ser recessivo. Sendo assim, cabe a classificao do indivduo como heterozigoto, quando possui um alelo de cada tipo (um recessivo e outro dominante nos loci correspondentes entre os homlogos), ou como homozigoto, quando o indivduo possui ambos os alelos dominantes 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 do indivduo, que, para manifestar-se geralmente sofre influncia dos fatores ambientais. Pode ocorrer de o indivduo no apresentar o gene para uma determinada caracterstica 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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apresentada por esse indivduo uma fenocpia, pois no h o fentipo Fundamentos de resultante da expresso do gene para a condio de normalidade glicmica. O material gentico pode, ainda, sofrer modificaes, que so gentica humana e das Populaes denominadas mutaes, sendo que, somente sero transmitidas prole caso comprometam as clulas da linhagem germinativa.

Dominncia e recessividade dos caracteres J foi visto, no tpico anterior, que, quando uma caracterstica apresenta duas ou mais variedades fenotpicas em uma mesma espcie, correto concluir que o locus gnico correspondente pode ser ocupado de diferentes maneiras, isto , existem diferentes alelos para esse gene. Consideremos como exemplo a forma do lobo da orelha em nossa espcie. O locus controlador desta caracterstica pode apresentar um alelo dominante, que determina o lobo da 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 pode ser 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 lobo solto e um alelo para lobo preso e aqueles com ambos os alelos para lobo preso. Seres humanos homozigotos que apresentam ambos os alelos para lobo da orelha solto, tm lobo solto; e aqueles que apresentam ambas as formas allicas para lobo preso, tm lobo preso. Entretanto, os heterozigotos, aqueles que tm um alelo de cada tipo exibem o lobo solto. Dessa forma, percebe-se que o alelo dominante aquele que est determinando a caracterstica lobo da orelha solto, pois condiciona o fentipo quando o indivduo possui o alelo em questo em dose dupla (homozigose) ou em dose simples (heterozigose). O alelo recessivo, por conseguinte, ser aquele que apenas se expressa em dose dupla.

lobo preso

lobo solto

O alelo dominante no inibe a expresso do alelo recessivo! O alelo dominante pode estar, por exemplo, determinando a produo de uma enzima; e o recessivo, a formao dessa enzima alterada ou inativa 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 CromossomosEstrutura do DNA H pouco mais que meio sculo, foi identificada a constituio bioqumica da informao gentica. Antes disso, Friederich Miescher descobriu os cidos nuclicos em suas pesquisas com leuccitos, dandolhes a denominao de nuclena em funo de se encontrarem presentes no ncleo celular. Houve vrias pesquisas subseqentes at que, em 1953, James Watson e Francis Crick postularam um modelo espacial para a estrutura da dupla hlice do DNA, recebendo o prmio Nobel para Medicina ou Fisiologia em 1962.Watson e Crick

A partir do reconhecimento do DNA como a molcula principal na transmisso das caractersticas hereditrias, as pesquisas foram direcionadas para a elucidao do cdigo gentico. H dois tipos de cidos nuclicos, DNA (cido desoxirribonuclico) e RNA (cido ribonuclico). 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).

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Fundamentos de

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 filamentos so polinucleotdicos e mantm-se unidos por meio de pontes de hidrognio entre as bases nitrogenadas, ocorrendo entre pares especficos: AT (com duas pontes de hidrognio) e CG (com trs pontes de hidrognio). Sendo assim, as fitas que compem o DNA so complementares. Estrutura do RNA Ao contrrio do DNA, o RNA tem a ribose como acar, possui uracila (U) em lugar da 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 de protenas, necessitando da leitura do cdigo gentico. A fim de compreender esse aspecto, sero descritos a seguir os processos de autoduplicao, transcrio e traduo do material gentico. Autoduplicao (replicao do DNA) O modelo para a molcula do DNA, apresentado por Watson e Crick, alm de explicar suas propriedades fsico-qumicas, tambm esclarece sobre ao modo de replicao da molcula.

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De acordo com o modelo supracitado, para ser replicada a molcula de DNA, seus dois filamentos constituintes so separados e haver a produo de uma seqncia complementar para cada um deles. Como cada uma das molculas de DNA produzidas ir apresentar um filamento da molcula original, esse processo reconhecido como semiconservativo. Enquanto as pontes de hidrognio existentes entre as fitas da molcula original so quebradas por ao enzimtica, nucleotdeos presentes na clula se associam a cada um dos 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 a replicao.

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 incio independentemente em mltiplos pontos da molcula de DNA. Esses vrios segmentos que iniciam a replicao so conhecidos como replicons e tm replicao bidirecional. As cpias sempre so feitas na direo 5 3. Assim, enquanto a fita 3 5 lida de modo contnuo, 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 usar ribonucleotdeos e porque apenas um filamento do DNA atua no processo. Para isso, as duas fitas de DNA se separam e uma delas serve de modelo ao RNA enquanto a outra permanece inativa. No final do processo, o DNA voltar a apresentar o aspecto bifilamentar. Durante sntese de RNA, h pareamento especfico entre as bases nitrogenadas A U e C G. Vale ressaltar que uma das fitas do DNA (53) ser transcrita formando um longo filamento de RNA, denominado RNA heterogneo, no qual existem seqncias do tipo xons e ntrons. Estas ltimas, que no iro codificar nenhuma cadeia polipepetdica, sero posteriormente removidas e os xons unidos entre si (splicing), formando assim o RNA mensageiro.23

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Fundamentos de

Vrias enzimas participam do processo de transcrio, sendo as 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 entre aminocidos especficos de acordo com a seqncia de cdons do RNA mensageiro. Como essa 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 de transporte, aminocidos e de um conjunto enzimtico. A princpio, o ribossomo se encaixa em uma das extremidades do RNAm e o percorre at a outra extremidade. medida que esse deslocamento ocorre, os RNAt vo encaixando os aminocidos na seqncia definida pela ordem dos cdons do RNAm.

Etapas: H associao entre um ribossomo, um RNAm e um RNAt especial (com anticdon UAC), que transporta o aminocido metionina. Ocorre encaixe entre o anticdon UAC e o cdon UAG (cdon de incio da traduo) 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 se existir uma trinca complementar para ele no RNAm, em seqncia.

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Para refletir... e responder!e das Populaesgentica humanaFundamentos de

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 gentico pode apresentar-se como cromatina ou como cromossomo. Cromatina Quando a clula no esta em diviso, os cromossomos apresentam-se como fios muito finos, dispersos no nucleoplasma, recebendo o nome de cromatina. Aparece no ncleo interfsico como uma rede de filamentos longos e finos chamados cromonemas que apresentam regies condensadas (espiraladas) - as heterocromatinas, inativas na transcrio 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 a vrias molculas de histona (protena bsica, a intervalos regulares, formando os nucleossomos). Denomina-se cromonema o filamento de DNA com os nucleossomos enrolados helicoidalmente. O cromonema apresenta, ao longo de seu comprimento, regies enoveladas chamadas crommeros, que se coram mais intensamente.

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Durante a condensao cromossmica, as regies eucromticas se enrolam mais frouxamente do que as heterocromticas. No cromossomo condensado, as heterocromatinas, regies que se apresentam condensadas desde a interfase, aparecem como regies estranguladas do basto cromossmico, chamadas constrices.

Estrutura cromossmica Cromtides: cada um dos filamentos idnticos de DNA que se encontram unidos pelo centrmero no cromossomo duplicado. Cinetcoro: complexo protico que atua na movimentao cromossmica durante a diviso celular. Telmero: estrutura mpar presente na regio terminal dos cromossomos de eucariontes. Centrmero: regio em que as duas cromtides do cromossomo duplicado se unem. Corresponde constrico primria. Classificao dos cromossomos quanto posio do centrmero: I. Metacntrico: quando o centrmero se localiza centralizado no cromossomo, dividindo-o em braos de mesmo tamanho. II. Submetacntrico: quando o centrmero se localiza levemente deslocado da regio cromossmica mediana, dividindo o cromossomo em braos com tamanhos discretamente distintos. III. Acrocntrico: quando o centrmero est nitidamente deslocado da regio cromossmica mediana, dividindo o cromossomo em braos com tamanhos nitidamente distintos. IV. Telocntrico: quando o centrmero est localizado na regio cromossmica terminal, o que resulta em um cromossomo que possui somente um brao. Este tipo no ocorre em nossa espcie.

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Os cromossomos humanos e o caritipo Os cromossomos pertencentes s clulas de indivduos da mesma e das Populaes espcie apresentam forma, tamanho e nmero constantes, porm variam de espcie para espcie. Enquanto, por exemplo, o homem possui (2n) 46 cromossomos, o boi possui (2n) 60, e o milho (2n) 20. O conjunto de dados sobre forma, tamanho e nmero de cromossomos de uma determinada espcie denominado caritipo. gentica humana 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 ordem decrescente de tamanho. Na espcie humana, as clulas gamticas possuem um lote haplide de 23 cromossomos (n), denominado genoma. As clulas somticas apresentam um lote diplide de 46 cromossomos. Os cromossomos sexuais, X e Y, so chamados de heterossomos e os demais, autossomos. Observe abaixo caritipos masculino e feminino normaisFundamentos de

Nos mamferos do sexo feminino, o cromossomo X condensado observado no interior do ncleo ou associado ao envoltrio nuclear, como uma partcula esfrica que se cora fortemente, qual se d o nome de cromatina sexual (ou corpsculo de Barr), sendo somente um dos cromossomos 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 (mutaes numricas) de cromossomos, sendo as seguintes as principais: 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. Cada cromossomo constitudo por apenas uma molcula de DNA. Lembre-se de que humanos normais tm 46 cromossomos nas clulas somticas, o que significa reconhecer que estas possuem 46 molculas de DNA. Os genes so, a grosso modo, pedaos dessa molcula de DNA. Em eucariontes, os genes so separados entre si por extensas regies do DNA que no sofrem transcrio em molculas de RNA, no sendo codificantes, portanto. O cromossomo apresenta uma seqncia alternada entre DNA-codificante (exon) e DNA-nocodificante (intron). Atualmente, considera-se que aproximadamente 97% do DNA de eucariontes seja no-codificante. Embora esse DNA tenha sido chamado de DNA-lixo porque, aparentemente, no tem funo, pesquisas recentes o tm relacionado com participante da estruturao cromossmica; pode revelar aspectos evolutivos, e forma o centrmero.

O nmero de corpsculos de Barr corresponde ao nmero de cromossomos x menos 1. A identificao da cromatina sexual tem ampla aplicao clnica, principalmente no que se refere a anomalias sexuais humanas.

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Fundamentos de

Complementares

Atividades

Todas as nossas clulas resultam de cpias do material gentico presente em nossa primeira clula, o zigoto. Sendo assim, como se explica o fato de que somente determinadas clulas presentes no pncreas sintetizem o hormnio insulina e as outras no? Orientao: Relembrar as primeiras clivagens do ovo e como se d a ativao gnica durante a especializao celular. Em caso de dvidas, releia o tpico 3 (Material gentico objeto de estudo da Gentica) do tema que acabamos de estudar.

1.

2.

Se os filhos gestados por mulheres aidticas podem ter AIDS, por que essa doena no se classifica como hereditria, j que transmitida de me para filho? Orientao: importante revisar o significado dos termos hereditrio, congnito e adquirido. 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. Doenas congnitas, hereditrias e adquiridas.

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ANLISE DA GENTICA CLSSICAMendelismo: O Princpio Bsico Da HeranaExperincias de Mendel Embora Mendel tenha realizado experimentos com vegetais de diferentes espcies e com abelhas, seu maior sucesso foi com as ervilhas da espcie Pisum sativum. O fato de ter 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 selecionou plantas de linhagens puras. Ele acreditava que uma planta pura, quando autofecundada ou cruzada com outra idntica, somente poderia dar origens a descendentes com a mesma caracterstica. Se estivesse realizando, por exemplo, o cruzamento entre duas plantas puras altas, toda a descendncia seria constituda por plantas altas. Aps esse perodo de obteno de linhagens verdadeiramente puras, ele realizou o cruzamento entre plantas puras de variedades alternantes (planta pura alta com planta pura baixa, por exemplo) em uma mesma caracterstica. Esta gerao de plantas era chamada de gerao parental (gerao P). O resultado desse cruzamento, que era sempre igual a um dos parentais, foi denominado por Mendel de primeira gerao hbrida (F1). Quando essa gerao hbrida era autofecundada, obtinha-se a segunda gerao hbrida (F2), que exibia ambos os traos verificados na gerao que deu origem a F1. Ele concluiu que o trao de um dos pais permanecia encoberto em F1, mas reaparecia e F2, sendo denominado recessivo enquanto aquele que se manifestava em toda a F1, dominante. Como as flores da espcie estudada so cleistogmicas, naturalmente ocorria autofecundao. Sendo assim, Mendel teve que remover as anteras de algumas flores a fim de impedir esse processo. De outras flores, ele retirava o plen fazendo uso de um pincel e o levava at aquelas cujas anteras foram removidas. Desse modo, ele promovia a fecundao cruzada. Depois, havia necessidade de recobrir as flores fecundadas para que no fossem polinizadas sem que ele tivesse conhecimento do doador do plen.

Smbolos H uma conveno que facilita a representao do gentipo de um organismo: cada gene deve ser identificado por uma letra, que corresponde inicial da variedade recessiva geralmente. No caso da caracterstica altura da planta, sendo alta - determinada pelo alelo dominante - e baixa - pelo recessivo - a representao genotpica :

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

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

Traduzindo uma das experincias mendelianas com ervilhas para a linguagem gentica simblica:

O quadrado de Punnet Para a representao dos resultados esperados nos cruzamentos genticos, a montagem do quadrado de Punnet tem-se mostrado satisfatria. Esse mtodo, cuja denominao uma homenagem ao geneticista R. Punnet, consiste na representao abaixo, onde I e II devem representar, cada um, 50% dos gametas (de um dos parentais) portadores de certo tipo de alelo, III e IV devem representar, cada um, 50% dos gametas (do outro parental) portadores de certo tipo de alelo e as letras a, b, c, d devem representar a combinao entre um alelo paterno e outro materno, oferecendo uma modo direto de se prever resultados esperados 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 tratamento estatstico aos resultados, conseguindo estabelecer um padro esperado para determinados traos das caractersticas por ele estudadas, conforme ser apresentado posteriormente. Acompanhando as geraes obtidas nessas experincias, Mendel deduziu que aquilo que denominou de fatores de hereditariedade deveria estar pareado nas clulas no-sexuais, mas que, durante a formao dos gametas, ocorria segregao (separao) entre os membros de cada par de fatores, sendo que cada gameta somente recebia um fator de cada par. A partir da, tem-se o enunciado da chamada Primeira Lei de Mendel:

Cada carter determinado por um par de fatores que se separam na 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: o par de alelos de um mesmo gene sofre separao um do outro, sendo distribudos para diferentes clulas sexuais.

A meiose e as Leis de Mendel Conforme j foi discutido no tema I, a meiose, diviso celular verificada na gametognese de animais, resulta em quatro clulas-filhas haplides (n) a partir de uma clula inicial diplide (2n).

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J foi visto, tambm, que os cromossomos ocorrem aos pares nas clulas diplides (2n), constituindo os cromossomos homlogos. Durante a diviso meitica, os cromossomos homlogos se separam, indo um deles Fundamentos de para um gameta, que tem carga n (2n). Os homlogos apresentam os mesmos gentica humana genes e, portanto, os mesmos loci; entretanto, os alelos no necessariamente e das Populaes so idnticos. Quando os alelos de um par so iguais, denomina-se a condio de homozigtica, que Mendel chamava de pura e, quando os alelos so diferentes, heterozigtica, a qual era denominada de hbrida por Mendel. A diviso meitica caracterizada por duas fases consecutivas: a meiose I e a meiose 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 das cromtides (diviso equacional), sendo encaminhadas para diferentes clulas-filhas tambm haplides.

Mendel, sem ter conhecimento da existncia de genes, nem alelos, cromossomos e meiose, fez uma anlise interpretativa de riqueza incomparvel sobre o comportamento do que ele chamava de fatores de hereditariedade durante a formao das clulas reprodutivas.A Segunda Lei de Mendel no to geral quanto a primeira, pois limita-se apenas aos pares de alelos que se localizam em cromossomos no-homlogos. A Gentica mais recente reconhece que, nessa situao, estando os pares de alelos para diferentes caractersticas situados no mesmo cromossomo, o caso no mais de Segunda Lei, e sim de genes ligados, tema que ser mais tarde discutido.

Cruzamentos e propores monohbridas Os cruzamentos monobridos so fundamentais para a compreenso da gentica clssica ou mendeliana. Vale ressaltar que h relao de dominncia e recessividade entre ambos 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 para cada 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 LeiEm sua pesquisa sobre a transmisso da hereditariedade usando ervilhas como modelo, 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) ou verdes (fentipo recessivo). Acompanhe os esquemas abaixo.

A proporo esperada nesse cruzamento de 9:3:3:1. Mendel concluiu, ento, que o fato 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 mais do que uma caracterstica.

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Vale salientar que, considerando-se caractersticas independentes, como altura da planta e cor da semente, uma no depende da probabilidade da outra; contudo, para calcular a probabilidade de ocorrncia de duas caracterstica s ocorrerem juntas, h necessidade de multiplicar cada uma das probabilidades para cada um desses eventos. Por exemplo, se a probabilidade esperada para planta alta de e a probabilidade esperada para semente verde de , basta multiplicar essa probabilidades: 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 por uma certa caracterstica separa-se independentemente de outro par de fatores responsvel por outra caracterstica.

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

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

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, sendo que a transmisso de uma delas independe da transmisso da outra, pela teoria das probabilidades, essa herana trabalha com eventos independentes e simultneos. Desse modo, fcil entender como se obtm a proporo esperada fenotpica de 9:3:3:1 na gerao F2.

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Exemplificando: Considere duas caractersticas cujos genes se situam em cromossomos nohomlogos, 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 a ocorrncia da outra, para saber a probabilidade de ambas as caractersticas ocorrerem juntas, h necessidade de se multiplicar as probabilidades de ocorrncia de cada um desses eventos em separado. Acompanhe abaixo: Qual a probabilidade de que um homem com lobo da orelha solto e no albino e uma mulher de mesmo fentipo, sendo ambos heterozigotos, tenham filhos com lobo preso e albinos?

Obs.: Usando a mesma metodologia, as demais combinaes tambm podem ser calculadas: Filhos com lobo solto e pigmentao normal da pele: Filhos com lobo solto e albinismo: Filhos com lobo preso e pigmentao normal da pele: x = 9/16 x = 3/16 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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gentica humana

Fundamentos de

Probabilidade Na Herana Mendeliana E 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 ervilhas foi o tratamento estatstico que ele deu anlise dos resultados. Em estatstica, a teoria das probabilidades possibilita a estimar os resultados esperados para a ocorrncia de eventos que ocorrem ao acaso. A possibilidade de um evento ocorrer dada pela razo entre o nmero de eventos desejados e o nmero total de eventos possveis (espao amostral).

Probabilidade de um evento ocorrer = n de eventos desejados n total de eventos possveis

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 com elevada 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.

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Obs.: Se h necessidade de uma ordem de ocorrncia para o clculo da probabilidade de ocorrncia de dois eventos independentes, basta que seja efetuada a multiplicao das probabilidades isoladas de cada evento; mas, no sendo essa ordem de ocorrncia importante, deve-se multiplicar a probabilidade de ocorrncia do 1 evento pela probabilidade de ocorrncia do 2 evento e somar este resultado ao 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 pedigrees so representaes grficas do estudo da herana de uma ou mais caractersticas em uma famlia. A fim de interpretar corretamente a anlise de um heredograma, voc precisa familiarizar-se com a simbologia abaixo:

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Anlise de heredogramas Geralmente, os indivduos so indicados por numerao arbica e as Fundamentos de gentica humana geraes por numerao romana, da esquerda para a direita; mas, pode e das Populaes ocorrer de somente os indivduos estarem indicados por numerao. Neste caso, utilizam-se os nmeros arbicos, tambm da esquerda para a direita, em ordem crescente, comeando com o primeiro indivduo da 1 gerao at o ltimo, na ltima gerao representada. O indivduo que motivou a elaborao do heredograma, por apresentar determinado trao gentico, denominado probando ou caso-ndex e pode ser identificado estando assinalado por uma seta no mapa familiar. Para a elaborao correta do heredograma, todos os indivduos da famlia devem ser representados, mesmo aqueles abortados ou natimortos. A prole de um casal deve ser representada, em ordem de nascimento, da esquerda para a 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 normais ou 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 todos os indivduos recessivos; III. Sabendo que os homozigotos recessivos s transmitem o alelo recessivo aos seus 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 um indivduo com fentipo dominante, deve-se representar a letra correspondente a do alelo dominante e um trao acompanhando-a. Ex: A_, pois fica claro que pode ser AA ou Aa.

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

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Complementares

Atividades

1.

Uma mulher tem uma rara anomalia dominante das plpebras, que impede a abertura total 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 tm dominncia completa e os fundamentos em que se apiam o Mendelismo Clssico. Voc pode optar por tentar montar o mapa familiar, embora a questo no o solicite, mas facilita a identificao dos gentipos de muitos indivduos; caso contrrio, identifique a os gentipos da 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 uma famlia com indivduos portadores de fibromatose gengival (aumento da gengiva devido 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 dos indivduos e a dominncia ou recessividade do alelo em questo. No se esquea da importncia de iniciar a anlise por um casal que tenha o mesmo fentipo; no caso, ambos com fibromatose ou ambos sem essa caracterstica.

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Fundamentos de

A GENTICA E SEUS AVANOS TRILHANDO NOVOS CAMINHOS PARA O FUTUROEXTENSES DO MENDELISMO: CARACTERIZAO DAS HERANAS AUTOSSMICA E HETEROSSMICA

Variaes Nas Propores MendelianasDepois da redescoberta dos trabalhos de Mendel, vrios experimentos sobre hereditariedade foram realizados. Alguns pesquisadores verificaram que as propores fenotpicas mendelianas esperadas nem sempre eram obtidas quando trabalhavam com caracteres determinados por um par de alelos, ao contrrio das propores esperadas genotpicas. Partiremos agora para o estudo de tais casos, que no invalidam nem diminuem os 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 de um gene responsvel por uma caracterstica, e o indivduo heterozigoto exibe o fentipo dominante. Na ausncia de dominncia completa, ambos os alelos se manifestam no heterozigoto, 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 descendncia heterozigota resultante ter tipo sangneo AB para o sistema ABO.

Em ambos os tipos de alelos supracitados, o resultado esperado no cruzamento entre heterozigotos, ou seja, a gerao F2, apresentar as propores fenotpica e genotpica esperadas como 1:2:1.

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Alelos letais Os genomas das diferentes espcies apresentam alelos que determinam o aparecimento de caractersticas prejudiciais ao metabolismo, resultando em doenas e/ou anomalias. 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 os camundongos 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 obtinha a proporo fenotpica esperada de 2:1. A fim de esclarecer porque no se verificava a proporo mendeliana de 3:1, ele sugeriu que no havia fuso entre os gametas portadores do alelo dominante. Mais tarde, verificou-se que essa fecundao ocorria, mas o indivduo morria na vida embrionria; dessa forma, percebeu-se que, para essa caracterstica, a homozigose dominante era letal. Os alelos recessivos, de modo geral, podem ser recessivos ou dominantes.

Para refletir... e responder!Por que a descobertas dos alelos semidominantes, co-dominantes e letais no invalidou os princpios mendelianos?

Expressividade e penetrncia Nem sempre indivduos que apresentam o mesmo tipo de alelo dominante, expressam mesmo fentipo. Alguns podem exibir fentipos mais ou menos acentuados, dependendo das condies ambientais a que esto submetidos e / ou de seu gentipo total. Genes cuja expresso 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 ps apresentando a caracetrstica, mas com o dedo anormal muito reduzido etc. Mesmo quando um indivduo recebe um alelo dominante para determinada caracterstica, ele pode no express-la, o que significa, ento, que o gentipo tem penetrncia incompleta. Se 100% dos indivduos de determinado gentipo manifestam o fentipo esperado, fala-se em penetrncia completa. Ainda usando a polidactilia como exemplo, embora esse carter seja dominante, 15% daqueles que portam o alelo exibem o fentipo normal.

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Herana dos grupos sangneos humanos Sistema ABO

e das Populaes alelos envolvidos no processo e oito gentipos possveis. Trata-se de uma

gentica humana

Fundamentos de

Embora existam quatro grupos sangneos do sistema ABO, h trs

herana do tipo polialelia, onde, nas clulas diplides, o locus para a caracterstica em questo ocupado por uma das trs formas alternativas do gene. Como nessa condio os cromossomos tm seu par, constituindo os pares de homlogos, o outro cromossomo tambm apresentar, no locus correspondente, uma dessas formas allicas. Os quatro grupos sangneos para esse sistema so: A, B, AB e O. os alelos envolvidos 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, so co-dominantes entre si. Sendo assim, acompanhe a relao entre gentipos e fentipo para esse sistema na tabela abaixo:

Exemplificando uma situao hipottica de cruzamento: Sabendo que um homem do grupo sangneo A e sua esposa do grupo sangneo B, sendo ambos heterozigticos, desejam ter filhos, quais os tipos sangneos esperados para o sistema ABO e em quais percentuais? P: homem x mulher IA, i IB, i F1: Os filhos podero ser dos grupos sangneos A, B, AB e O, em iguais percentuais (25%).

Determinao dos grupos sangneos do sistema ABO: Assim como os demais sistemas sangneos que estudaremos, o sistema ABO identificado pelos tipos de protenas presentes nos glbulos vermelhos e que atuam como antgenos, que so chamados de aglutinognios. No caso desse sistema, as referidas protenas so denominadas de A e B. A presena do alelo IA determina a presena do aglutinognio A; o alelo IB determina a presena do aglutinognio B e o alelo i no determina a presena de aglutinognio algum. O plasma sangneo apresenta duas protenas especficas, que atuam como anticorpos para os antgenos do sistema ABO, que so chamadas de aglutininas. Estas so chamadas de anti-A e anti-B.

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Denomina-se aglutinao sangnea justamente o resultado da reao especfica antgeno-anticorpo, que resulta em grumos no sangue (hemcias aglutinadas). Segue, abaixo, um quadro relacionando cada grupo sangneo com o gentipo e seu aglutinognio e sua aglutinina especfica.

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

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

Sistema MN Landsteiner e Levine, em 1927, identificaram dois aglutinognios em hemcias, reconhecidos como M e N. A identificao da presena dessas protenas constitui a classificao do indivduo quanto ao sistema MN. Entre os alelos do sistema MN, h ausncia de dominncia. A seguir, acompanhe na tabela abaixo, a relao entre gentipos e fentipos para esse sistema.

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

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

Eritroblastose fetal: A DHRN (doena hemoltica do recm-nascido) caracteriza-se principalmente pela hemlise intensa e pela presena de eritroblastos jovens na circulao sangnea do recm-nascido.

A predisposio essa doena verificada quando a mulher Rh- est gestando um feto Rh+, que a sensibiliza com protena Rh presente em suas hemcias. Mesmo em pequenas quantidades, as hemcias fetais contendo a protena Rh so reconhecidas pelo sistema imune materno, que passa a produzir anticorpos anti-Rh. Esse feto no apresentar problema algum relacionado com esse caso, mas ocasiona uma situao indesejvel para os prximos fetos com Rh+.

possvel minimizar as chances de a me Rh- vir a ser sensibilizada aps o nascimento do filho Rh+ por meio da injeo de anticorpos anti-Rh em at 72 horas aps o parto. O tratamento da criana com DHRN consiste em fototerapia ou na troca de seu sangue (exsangneo-transfuso).

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 somente um 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 uma caracterstica. Na espcie humana, h um gene pleiotrpico que causa, simultaneamente, fragilidade ssea, surdez congnita e esclertica azulada. Esse gene, alm de ter expressividade varivel, apresenta penetrncia incompleta: apenas 40% das pessoas que o possuem apresentam 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 de Bateson e Punnet, logo aps a redescoberta da obra mendeliana, estudando a forma da crista em galinhas, demonstraram que combinaes diferentes desses dois genes resultam em fentipos diferentes, provavelmente, devido interao entre seus produtos em nvel bioqumico 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 de 9:3:3:1. Nesta herana, so considerados dois caracteres. Perceba que, na interao gnica, s h um carter, que apresenta diferentes fentipos a depender da interao verificada entre os alelos envolvidos. A proporo genotpica, contudo, a mesma em ambos os tipos de herana.

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Epistasia

e das Populaes 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 proporo de 9:3:3:1 estabelecida por Mendel. Isso ocorre devido ao efeito inibidor do alelo de um gene localizado em cromossomo no-homlogo sobre outro gene, que, em conjunto, determinam a mesma caracterstica. O gene episttico no exerce dominncia sobre o outro gene. Ilustremos essa herana com o seu exemplo clssico: a cor das flores (prpura ou branca) na ervilha Lathyrus odoratus. Neste trabalho, Bateson e Punnet cruzaram duas variedades diferentes com flores brancas, obtendo F1 com flores prpura e a F2 com 9 prpura e 7 brancas (9:7). Eles concluram que os dois genes segregram independentemente e que esto envolvidos na sntese do pigmento antocianina, mas que cada gene tem um alelo recessivo que inibe a ao desse pigmento.

gentica humana

Fundamentos de

Herana em que dois ou mais genes influenciam uma caracterstica,

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, herana polignica e poligenia, tem a particularidade de expressar as classes fenotpicas de forma contnua. Ronald Fisher props que as caractersticas de variao contnua so influenciadas por vrios genes de pequeno efeito e com segregao independente e que sofrem grande influncia dos fatores ambientais. Como exemplos de caractersticas humanas que obedecem a essa herana tem-se: altura, peso, cor da pele, cor dos olhos etc. Atualmente, os alelos relacionados com herana quantitativa so chamados de poligenes e estes podem ser efetivos (quando contribuem com uma mesma parcela para a modificao do fentipo) e no-efetivos (aqueles que no exercem modificao no fentipo). Respectivamente, os alelos efetivos e no-efetivos so representados por letras maisculas e minsculas.48

Exemplificaremos essa herana com a caracterstica cor da pele em humanos. Segundo o modelo proposto por Davenport, h dois pares de alelos envolvidos na determinao dessa caracterstica. Sero usadas as letras maisculas B e N como representando alelos efetivos para a presena de melanina na pele e as letras minsculas b e n, para aqueles no-efetivos.

F2: Pelo quadrado de Punnet:

Resultados:

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

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Para refletir... e responder!e das Populaesgentica humanaFundamentos de

Como se determina o nmero de pares de genes relacionados com determinada caracterstica quantitativa?

Herana de alelos localizados nos heterossomos Quando estudamos o ciclo celular, vimos que os cromossomos se apresentam, na condio diplide como pares de homlogos, sendo claro que, em um mesmo par de homlogos, a seqncia dos loci a mesma. importante ressaltar que isso vlido para os autossomos, ou seja, os cromossomos que so comuns aos indivduos de ambos os sexos, 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 regies no-homlogas esto presentes em homozigose nas mulheres, pois tm heterossomos do tipo XX, mas em hemizigose nos homens, pois so XY. Isso significa reconhecer que um alelo 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 cromossomos sexuais: Herana ligada ao X Tambm conhecida como herana ligada ao sexo, apresenta genes localizados na regio no-homloga do cromossomo X. As mulheres podem ser homozigotas (dominantes ou recessivas) ou heterozigotas e os homens sempre so hemizigotos, porque tm o cromossomo X em dose simples. Por isso, 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 certas cores), hemofilia (incapacidade de coagulao sangnea) e calvcie. Herana ligada ao Y Tambm conhecida como herana restrita ao sexo, apresenta genes localizados na regio no-homloga do cromossomo Y, ocorrendo somente em indivduos do sexo masculino. 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.

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Herana limitada ao sexo Trata-se da herana cujos genes esto presentes nos autossomos, mas que, em um deles 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 de dominncia e recessividade diferente em homens e mulheres devido grande influncia que 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. Ambas expressaro o fentipo da doena? Justifique.

Ao Gnica: Do Gentipo ao FentipoMesmo quando no se existiam as tcnicas que nos permitem estudar a organizao estrutural e funcional gnica, os geneticistas faziam dedues sobre os genes a partir do estudo de suas expresses fenotpicas. Logo, percebeu-se que os genes no poderiam estar atuando isoladamente, modificando-se a depender do ambiente ao qual se submetiam. Quando os genes saram de seu ambiente biolgico, passando ao ambiente fsico dos laboratrios, contatou-se que determinados fatores, como, por exemplo, variaes na luminosidade e na temperatura, poderiam, inclusive, condicionar a no-funcionalidade do gene. Essas observaes confirmaram, ento, que os fatores ambientais exercem influncia, sim, sobre o material gentico. Como prova disso, podem ser citadas a influncia do tabagismo atuando em conjunto com a suscetibilidade gentica ao cncer e a expresso diferencial da calvcie em homens e mulheres, em funo da prevalncia de um ou outro tipo de hormnio sexual.51

e das Populaes

A expresso gnica pode ser entendida, de modo geral, como resultado da interao entre o gene e o meio ambiente. Vale ratificar que nem sempre a Fundamentos de relao entre gentipo e fentipo direta, pois depende de sua interao gentica humana com 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 tem penetrncia incompleta. O exemplo mais comum de penetrncia incompleta em humanos a polidactilia. Em uma famlia que apresente esse carter, possvel que indivduos com gentipo para polidactilia em homo ou heterozigose tenham nmero normal de dedos nas mos e nos ps.

Na anlise de heredogramas, a penetrncia incompleta de um gene condiciona uma interpretao errnea sobre os gentipos dos indivduos em estudo. Penetrncia: refere-se proporo de gentipos em uma populao que expressa o fentipo correspondente. Pode ser completa ou incompleta. Expressividade: refere-se ao grau de expresso de determinado gentipo no indivduo. Pode ser completa ou varivel.

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

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Reconhecimento das Mutaes Gnicas e CromossmicasAlteraes no material gentico, quer ocorram comprometendo a seqncia de bases nitrogenadas, estrutura ou quantidade de cromossomos presentes na clula, so reconhecidas como mutaes. Quando a mutao ocorre em clulas somticas, no ser transmitida aos descendentes, comprometendo somente o indivduo afetado, causando alguns tipos de cncer, por exemplo. Quando compromete a linhagem germinativa, ento, a mutao poder ser transmitida prole pelos gametas. Estas ltimas tm importncia evolutiva. As mutaes podem ser gnicas ou cromossmicas. Quando comprometem uma leitura correta das trincas de bases do cdigo gentico, classificam-se como gnicas (pontuais) e acabam sendo responsveis pelo aparecimento de novos alelos. As mutaes cromossmicas podem estar representadas por alteraes na estrutura cromossmica normal ou ento porque o nmero total normal de cromossomos caracterstico de certa espcie 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 do cromossomo (deleo), adio de genes ao cromossomo, ampliando seu tamanho (duplicao), alterao na posio do lcus gnico, comprometendo o pareamento correto entre os cromossomos homlogos (inverso) ou troca de fragmentos entre cromossomos no homlogos (translocao). Estas quatro situaes caracterizam as mutaes cromossmicas estruturais. Numricas As clulas portadoras dessas aberraes possuem quantidade de cromossomos diferente da normal para a espcie, sendo reconhecidas como euploidias quando determinam a presena ou ausncia de lotes inteiros de cromossomos, e aneuploidias quando um ou poucos pares de cromossomos so afetados. Nas euploidias, os casos em que a quantidade de cromossomos de trs ou mais vezes o conjunto cromossmico completo so chamados de poliploidias. Quando h erros na separao de cromossomos na meiose, durante a formao dos gametas, com a fuso de gametas anormais (com um cromossomo a mais ou a menos), tm origem as aneuploidias. As trissomias, como a trissomia do 21 ou sndrome de Down, a mais comumente verificada.

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Agentes mutagnicos: As mutaes ocorrem por acaso e no so eventos verificados com gentica humana alta freqncia. Existem certos fatores que podem, contudo, elevar essa e das Populaes incidncia. Esses agentes mutagnicos podem ser fsicos, como radiaes, raios X, calor e radiao UV, ou qumicos, como o gs mostarda e alguns componentes da fumaa do cigarro.Fundamentos de

Embora estejamos sujeitos a esses fatores mutagnicos com freqncia, a taxa de mutao no ocorre de forma elevada graas existncia de um grupo de enzimas de reparo, capazes de consertar erros detectados no 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 da variabilidade 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 so determinadas por unidades de hereditariedade transmitidas descendncia em clulas reprodutivas produzidas pelos pais. Em 1930, o estudo experimental da transmisso gentica em cruzamentos e genealogias passou a ser feito com populaes inteiras, resultando na disciplina chamada gentica de populaes. O objetivo dessa disciplina justamente estudar como as foras evolutivas condicionam a variabilidade em uma populao. Modernamente, a evoluo reconhecida como um processo no qual a variao gentica de uma populao modificada com o tempo.

O equilbrio de Hardy-Weinberg Com o crescente estudo de populaes sob o ponto de vista do darwinismo combinado gentica, houve necessidade de se estabelecer um modelo para o comportamento dos genes. Partindo desse princpio, em 1908, Godfrey Hardy e Wilhelm Weinberg desenvolveram um teorema com o seguinte enunciado:

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

De acordo com esse teorema, uma populao caracterizada como estando em equilbrio gentico somente se for numerosa, panmtica (com cruzamentos ao acaso) e isenta de fatores evolutivos (como mutao, seleo natural e migrao). Sendo assim, ao se aplicar esse teorema a uma populao, obtendo resultados significativamente diferentes daqueles obtidos pela aplicao do teorema de Hardy-Weinberg, conclui-se que a populao est evoluindo, caso contrrio, a populao no est em equilbrio gentico, ou seja, no est evoluindo. A fim de demonstrar o teorema de Hardy-Weinberg, consideremos uma populao hipottica, onde atuam os alelos A e a. Chamaremos de p a freqncia de gametas portadores 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 do equilbrio gnico estabelece que, para um determinado par de alelos com freqncias p e q, em uma populao mendeliana em equilbrio, a freqncia dos diferentes gentipos em cada 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) e q (freqncia dos gametas com a) em uma populao;

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e das Populaes

gentica humana

Fundamentos de

p2 ser a probabilidade de um espermatozide portador do alelo A fecundar um vulo portador do alelo A, pois p x p = p2.; 2pq ser a probabilidade de um espermatozide portador do alelo A fecundar um vulo portador do alelo a, ou seja, p x q, mais a probabilidade de um espermatozide portador do alelo a fecundar um vulo portador do alelo A, ou seja, p x q, resultando em 2pq; q2 ser a probabilidade de um espermatozide portador do alelo a fecundar um vulo portador do alelo a, pois q x q = q2.

Desse modo, a frmula para a frmula do equilbrio gentico de Hardy-Weinberg pode ser expressa como: p2 + 2pq + q2 = 1 ou p + q = 1 Como exemplo, considere uma populao apresentando as seguntes freqncias gnicas: 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 principais que, em uma populao, atuam em conjunto, impedindo seu equilbrio gnico: a mutao, a recombinao 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 filho desaparecido. Os casais e a criana foram submetidos a exames de tipagem sangnea. Os resultados foram os seguintes: Criana: O, MN, RhCasal 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 o filho desaparecido do casal I ou do casal II. Orientao: Como h trs caracteres em questo, importante identificar as possibilidades que cada casal apresenta de ter filho(s) com as caractersticas que foram dadas para a criana. Lembre-se de que o sistema ABO obedece herana poliallica enquanto os demais, ao mendelismo clssico. Alm disso, atente-se ao fato da confiabilidade de aceitao / excluso de paternidade que os sistemas sangneos apresentam. Caso queira revisar o padro de herana para cada sistema em questo, releia o tpico 1.2. Herana dos grupos sangneos humanos.

1.

Complementares

Atividades

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 pares de alelos envolvidos. Os indivduos com o fentipo residual tm gentipo aabbccdd e aqueles mais altos tm gentipo AABBCCDD. Quais sero a altura e o gentipo da descendncia do cruzamento entre as classes fenotpicas extremas? Orientao: A questo j oferece os gentipos e fentipos das classes extremas, que so homozigotas, favorecendo a interpretao do gentipo da gerao filial. Para o fentipo, importante estabelecer qual a diferena, em centmetros, entre as classes fenotpicas extremas. A partir da, essa diferena deve ser dividida entre o nmero de alelos efetivos da classe com fentipo mais alto com a finalidade de que voc consiga perceber qual a real contribuio de cada alelo efetivo, em centmetros, para o fentipo. Desse modo, sabendo qual a altura do fentipo residual (fentipo mnimo), basta somar a contribuio de cada alelo efetivo para altura de um certo indivduo tantas vezes quanto ele apresentar alelos aditivos em seu gentipo.

2.

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e das Populaes

gentica humana

Fundamentos de

OS AVANOS DA GENTICA E SUAS CONTRIBUIES NA SOCIEDADEBiotecnologia Avanos No Estudo Da GenticaAo longo do tempo, nossa espcie tem-se aprimorado em tcnicas que possibilitam o uso de outros organismos para interesse prprio, como, por exemplo, na fabricao de po, laticnios ou antibiticos. Denomina-se biotecnologia o conjunto de dessas tcnicas. O desenvolvimento da Biologia Molecular culminou com o aparecimento da Engenharia Gentica, ramificao da biotecnologia. A Engenharia Gentica ou tecnologia do DNA recombinante ocupa-se da manipulao de molculas do DNA, favorecendo uma srie de estudos com o material gentico como as seguintes: clonagem de genes (isolamento de molculas de DNA e sua posterior multiplicao); identificao de pessoas fingerprint (identificao de pessoas com base no DNA); geneterapia (substituio ou adio de uma cpia correta do gene alterado em indivduo afetado); aconselhamento gentico; diagnstico pr-natal; triagem populacional de doenas genticas; clonagem; transgenia (transferncia de genes de um organismo para outro); vacinas gnicas; recuperao de espcies em extino.

Mapeamento Gnico e suas AplicabilidadesOs mapas genticos so fundamentais para se estabelecer a seqncia gnica dos loci presentes em um mesmo cromossomo bem como suas respectivas distncias. Os primeiros mapas genticos foram realizados a partir dos estudos feitos por Morg