CariótipoO cariótipo (derivada da palavra Grega: karyon = para nó e typos = para forma), representa o conjunto diploide (2N) de cromossomos das células somáticas de um organismo.Um cariótipo pode ser representado por meio de imagem dos cromossomos (cariograma) ou pela ordenação de acordo com o tamanho dos cromossomos em esquema fotográfico (idiograma).Através da montagem de um cariótipo é possível determinar a normalidade ou anormalidade (síndromes cromossômicas), ocasionadas por alterações mutagênicas, polissomias ou monossomias.Na espécie humana, as células somáticas possuem 46 cromossomos (2N = 46), agrupados em 23 pares, sendo: 22 pares autossômicos e 1 par alossômico sexual, diferenciando o gênero de um organismo em masculino e feminino.Cariótipo normal masculino → 46, XYCariótipo normal feminino → 46, XX

Genes ligados

Etapas do crossing-over (permutação)

Quando duas características são controladas por genes localizados no mesmo cromossomo, dizemos que estes estão ligados e a denominação que se dá a este fenômeno é linkage ou ligação gênica.O diíbrido que apresenta dois genes dominantes ligados no mesmo cromossomo e dois genes recessivos ligados no cromossomo homólogo forma a posição cis, já o diíbrido que apresenta um gene dominante e um gene recessivo ligados ao mesmo cromossomo e outro dominante ligado ao outro recessivo no cromossomo homólogo, forma a posição trans.Genes ligados tendem a ir para o mesmo polo durante a meiose (ligação completa) e, para confirmar uma hipótese como esta, é necessário realizar um cruzamento-teste, que dará origem a uma geração F1 com apenas dois genótipos, iguais aos parentais - em genes independentes, a F1 terá 4 tipos diferentes: dois iguais aos parentais e dois diferentes, os recombinantes. Ou seja: neste cruzamento-teste, quando se trata de genes ligados, as classes de recombinação são ausentes.Como já foi dito, nem sempre os genes ligados caminham juntos para o mesmo gameta, uma vez que pode ocorrer crossing-over (permutação). Quando há uma troca de pares entre as cromátides homólogas, ocorre a separação dos genes outrora ligados. Assim, a meiose formará os gametas de recombinação, em razão de uma ligação parcial.Quanto mais distantes os genes ligados estiverem, maior a possibilidade de permutação. A distância entre eles pode ser calculada pela soma dos gametas de recombinação, denominada taxa de crossing (ou taxa de recombinação).Assim, o primeiro passo é identificar os indivíduos de recombinação (gametas obtidos por permutação, diferentes dos parentais) e, depois, soma-se seus valores, transformando-os em porcentagem.A unidade de medida é UR (unidade de recombinação) ou cM (centimorgans).

A 2ª Lei de Mendel é sempre obedecida?

A descoberta de que os genes estão situados nos cromossomos gerou um impasse no entendimento da 2º Lei de Mendel. Como vimos, segundo essa lei, dois ou mais genes não-alelos segregam-se independentemente, desde que estejam localizados em cromossomos diferentes. Surge, no entanto, um problema. Mendel afirmava que os genes relacionados a duas ou mais características sempre apresentavam segregação independente. Se essa premissa fosse verdadeira, então haveria um cromossomo para cada gene. Se considerarmos que existe uma infinidade de genes, haveria, então, uma quantidade assombrosa de cromossomos, dentro de uma célula, o que não é verdade. Logo, como existem relativamente poucos cromossomos no núcleo das células e inúmeros genes, é intuitivo concluir que, em cada cromossomo, existe uma infinidade de genes, responsáveis pelas inúmeras características típicas de cada espécie. Dizemos que esses genes presentes em um mesmo cromossomo estão ligados ou em linkage e caminham juntos para a formação dos gametas. 

Assim a 2ª lei de Mendel nem sempre é obedecida, bastando para isso que os genes estejam localizados no mesmo cromossomo, ou seja, estejam em linkage.  Linkage - Genes unidos no mesmo cromossomo 

 

T. H. Morgan e seus colaboradores trabalharam com a mosca da fruta, Drosophila melanogaster, e realizaram cruzamentos em que estudaram dois ou mais pares de genes, verificando que, realmente, nem sempre a 2ª Lei de Mendel era obedecida. Concluíram que esses genes não estavam em cromossomos diferentes, mas, sim, encontravam-se no mesmo cromossomo (em linkage).

 Um dos cruzamentos efetuados por Morgan

Em um dos seus experimentos, Morgan cruzou moscas selvagens de corpo cinza e asas longas com mutantes de corpo preto e asas curtas (chamadas de asas vestigiais). Todos os descendentes de F1apresentavam corpo cinza e asas longas, atestando que o gene que condiciona corpo cinza (P) domina o que determina corpo preto (p), assim como o gene para asas longas (V) é dominante sobre o (v) que condiciona surgimento de asas vestigiais.

A seguir Morgan cruzou descendentes de F1 com duplo-recessivos (ou seja, realizou cruzamentos testes). Para Morgan, os resultados dos cruzamentos-teste revelariam se os genes estavam localizados em cromossomos diferentes (segregação-independente) ou em um mesmo cromossomo (linkage).Surpreendentemente, porém, nenhum dos resultados esperados foi obtido. A separação e a contagem dos descendentes de F2 revelou o seguinte resultado:

41,5% de moscas com o corpo cinza e asas longas;

41,5% de moscas com o corpo preto e asas vestigiais;

8,5% de moscas com o corpo preto e asas longas;

8,5% de moscas com o corpo cinza e asas vestigiais.

Ao analisar esse resultado, Morgan convenceu-se de que os genes P e V localizavam-se no mesmo cromossomo. Se estivessem localizados em cromossomos diferentes, a proporção esperada seria outra (1: 1: 1: 1). No entanto, restava a dúvida: como explicar a ocorrência dos fenótipos corpo cinza/asas vestigiais e corpo preto/asas longas?A resposta não foi difícil de ser obtida. Por essa época já estava razoavelmente esclarecido o processo da meiose. Em 1909, o citologista F. A. Janssens (1863-1964) descreveu o fenômeno cromossômico conhecido como permutação ou crossing over, que ocorre durante a prófase I da meiose e consiste na troca de fragmentos entre cromossomos homólogos.

 

Em 1911, Morgan usou essa observação para concluir que os fenótipos corpo cinza/asas vestigiais e corpo preto/asas longas eram recombinantes e devido a ocorrência de crossing-over.

Mapas GenéticosMapa genético ou mapa de ligação é o mapa dos cromossomos de uma espécie onde é revelada a posição relativa dos genes dentro de um intervalo da sequencia de nucleotídeos que compõem uma molécula de DNA. Um mapa genético é semelhante a um mapa de uma cidade com informações específicas como: bairro, rua, casa, etc. É

muito importante termos um mapa do genoma humano, para que possamos conhecer, especificamente, cada segmento de um cromossomo. Para se obter um mapa genético é preciso levar em consideração dois fatores: Se os genes estão localizados nos cromossomos de posição linear e que quanto maior for a taxa de recombinação gênica, maior será a distância entre os genes e vice-versa. Atualmente, com a possibilidade do uso de marcadores polimórficos se tornou relativamente simples localizar genes. O mapeamento é de grande importância, pois permite a identificação de novos genes e mais do que isso, nos leva a um caminho que possibilita a descoberta de suas funções.

Mapa genético, mapa cromossômico ou mapa de ligação é uma representação gráfica das distâncias entre genes e de suas posições relativas em um cromossomo. Essa distância é calculada a partir da porcentagem de permutações (porcentagens de genes recombinantes produzidos em cruzamentos) – ou taxa de crossing-over entre eles. A unidade de medida utilizada é chamada de “morganídeo”.Para se obter um mapa genético é preciso levar em consideração que quanto maior for a taxa de recombinação gênica, maior será a distância entre os genes e vice-versa. Vale lembrar que, quanto maior a distância entre os genes, maior a possibilidade de haver crossing-over.Ex:Porcentagem de recombinação entre genes A e B: 19%Porcentagem de recombinação entre A e C: 2%Porcentagem de recombinação entre B e C: 17%

A distância entre A e B será de 19 morganídeos; A e C, de 2 morganídeos e B e C, de 17 morganídeos:

Um mapa genético é semelhante a um mapa de uma cidade com informações específicas como: bairro, rua, casa, etc. É muito importante ter um mapa do genoma humano, para que possamos conhecer, especificamente, cada segmento de um cromossomo. 

Pleiotropia - Um par de genes, várias características

Pleiotropia (do grego, pleion = mais numeroso e tropos = afinidade) é o fenômeno em que um par de genes alelos condiciona o aparecimento de várias características no mesmo organismo. A pleiotropia mostra que a ideia mendeliana, de que cada gene afeta apenas uma característica, nem sempre é valida. Por exemplo, certos ratos nascem com costelas espessadas, traqueia estreitada, pulmões com elasticidade diminuída e narinas bloqueadas, o que fatalmente os levará a morte. Todas essas características são devidas à ação de apenas um par de genes, portanto, um caso de pleiotropia.Em 1905 Bateson e Punnett descobriram um caso clássico de dois genes que interagem para determinar o mesmo caráter, a forma da crista de galinhas. Cada

variedade de galinha possui um tipo de crista característico: na linhagem Wyandotte aparece a crista "rosa"; na variedade Brahma ocorre a crista "ervilha"; as Leghorn apresentam crista "simples". Cada um destes tipos pode ser obtido puro.

PenetrânciaVimos que, em alguns casos, os genes se manifestam com fenótipos bem distintos. Por exemplo, os genes para a cor das sementes em ervilhas manifestam-se com fenótipos bem definidos, sendo encontradas sementes amarelas ou verdes. A essa manifestação

gênica bem determinada chamamos de variação gênica descontínua, pois não há fenótipos intermediários.Há herança de características, no entanto, cuja manifestação do gene (também chamada de expressividade) não determina fenótipos tão definidos, mas sim uma gradação de fenótipos. A essa gradação da expressividade do gene, variando desde um fenótipo que mostra leve expressão da característica até sua expressão total, chamamos de norma de reação ou expressividade variável. Por exemplo, os portadores dos genes para braquidactilia (dedos curto) podem apresentar fenótipos variando de dedos levemente mais curtos até a total falta deles.Alguns genes sempre que estão presentes se manifestam, dizemos que são altamente penetrantes. Outros possuem uma penetrância incompleta, ou seja, apenas uma parcela dos portadores do genótipo apresenta o fenótipo correspondente.Observe que o conceito de penetrância está relacionado à expressividade do gene em um conjunto de indivíduos, sendo apresentado em termos percentuais. Assim, por exemplo, podemos falar que a penetrância para o gene para a doença de Huntington é de 100%, o que quer dizer que 100% dos portadores desse gene apresentam (expressam) o fenótipo correspondente.

Diferentes graus de braquidactilia pela expressão variável do genótipo.

ExpressividadeEntre aquelas pessoas, nas quais o gene teve seu produto expresso, ocorre uma graduação do fenótipo, diferentes intensidades de apresentações clínicas – isso é a expressividade. A expressividade depende do grau do defeito exercido pelo gene, do grau de manifestação clínica e da natureza e da gravidade do fenótipo em si.A expressividade pode ser variável: as manifestações de um fenótipo diferem em pessoas que apresentam o mesmo genótipo. Essas variações são interfamiliares e intrafamiliares. Entre famílias diversas, a expressividade variável pode ser explicada pela heterogeneidade do locus: cada tipo de mutação afeta o fenótipo de modo diferente. Mas entre afetados da mesma família, nos quais o defeito genético é o mesmo, ainda não há como explicar a expressividade variável.Por exemplo, na Síndrome de Waardenburg, doença autossômica dominante, há alterações da pigmentação (heterocromia de íris, íris azul brilhante típica, mecha branca no cabelo, cabelo grisalho desde a infância) e alterações da audição (nenhuma, moderada, perda total). Entre os indivíduos afetados por essa síndrome, as manifestações combinam-se das formas mais variadas, e, em alguns deles, a doença passa despercebida, até que, em seus descendentes, nasça um com surdez total, alteração mais grave, e a síndrome seja diagnosticada.Penetrância e Expressividade são conceitos distintos, que se complementam. A penetrância incompleta e a expressividade variável são características das doenças autossômicas dominantes; agem como fatores, que mantêm essas doenças em

frequências mais altas na população do que o esperado. Mas não devem ser a única justificativa para isso, levando à ideia de monogenia e simplificação, devem-se procurar outras possibilidades como:- poligenia: vários genes envolvidos em uma doença.- fatores ambientais: podem influenciar as manifestações clínicas de doenças genéticas.- mutações novas: ocorrem em certa porcentagem dos pacientes com doenças autossômicas dominantes.