Genética

Conceitos Básicos

• A genética básica estuda os princípios da hereditariedade ou herança biológica.

• Gene = Segmento de DNA (informação genética)

• Locus gênico = local que o gene ocupa no cromossomo

• Genes Alelos = Genes com mesmas características (locus)

• Genoma = Conjunto de genes de uma espécie

• Genótipo = Conjunto de genes de um indivíduo (AA, aa ou Aa)

• Fenótipo = Genótipo + Meio

• Homozigoto / heterozigoto

• Dominância / recessividade

Herança Mendeliana

• Gregor Johann Mendel (1822 – 1884)

• Nascido na Austria.

• Estudou as ervilhas-de-jardim (Pisum sativum ou

ervilha-de-cheiro).

• Formação em ciências na universidade de viena.

• Local de trabalho era o jardim do monastério de Brunn.

O trabalho prático

Lei da Segregação

Primeira Lei de Mendel

• Eram chamadas puras as plantas que por

autofecundação só gerassem descendentes iguais a ela

mesmas.

• Mendel passou a efetuar fecundação cruzada entre

plantas de linhagens puras diferentes.

• Obteve os híbridos.

Experimentação de Mendel R= lisa

r = Rugosa rr RR

r R

Rr

Rr

Rr

R r

R

r

RR Rr

Rr rr

Geração parental ou P

Primeira geração ou F1: 100% lisa

Segunda geração ou F2

Genótipos: 1 : 2 : 1

Fenótipos: 3 : 1

Comentários da Experimentação

• Na F1 “desaparece” o fenótipo semente rugosa.

• Na F2 a variedade rugosa reaparece, em todos os

cruzamentos, na proporção 3:1, ou seja, 3 plantas de

fenótipo semente lisa para 1 planta de semente rugosa.

Conclusões de Mendel

• Um fator é recebido do indivíduo paterno e outro do

materno.

• Quando um organismo tem dois fatores diferentes pode

ocorrer que apenas uma das características se

manifeste (a dominante) e a outra não apareça

(recessiva).

• “Cada caráter é condicionado por um par de fatores que

se separam na formação dos gametas, nos quais

ocorrem em dose simples”.

Resultados de Mendel: explicação atual

• As células do corpo da maioria dos organismos é

diplóide 2n, ou seja, há dois cromossomos de cada tipo.

• Proporções Genotípicas x Proporções Fenotípicas

Meiose: separação dos pares de

comossomos

Cruzamento-teste

• Fenótipo dominante – Homozigoto dominante ou

heterozigoto?

• Cruzar esse indivíduo de genótipo desconhecido com

um recessivo.

• Retrocruzamento

Aa x aa

50% Aa – 50% aa

AA x aa

100% Aa

Pelo menos

um com

fenótipo recessivo!

Todos com

fenótipo dominante!

Ausência de dominância

Dominância incompleta ou

intermediária

• Ocorre na flor maravilha

(Mirabilis jalapa).

• Cruzando uma flor vermelha

com uma branca – Todos os

descendentes são rosas.

Herança Intermediária

Ex: Flor Maravilha

Brancas x Vermelhas

Rosas

BB VV

BV

Branco x Vermelho

Malhado

Codominância

Ex: Gado Shortorn

BB VV

BV

Ausência de dominância

Codominância

• Os dois alelos do par são

ativos, resultando em

fenótipos igualmente

intensos;

• Outro exemplo: anemia

falciforme em humanos.

Penetrância

Heredogramas ou Árvores genealógicas

Algumas características humanas que

obedecem a Primeira Lei de Mendel

• Forma do lobo da orelha

Lobo solto – Gene dominante.

Lobo Preso – Gene recessivo.

• Capacidade de enrolar a língua

Com capacidade – Gene dominante

Sem capacidade – Gene recessivo

Polidactilia

Presença de dedos extras nas mãos ou nos pés

(dominante).

Albinismo

• Ausência de pigmento

• Determinado por um

gene recessivo

• AA – Normal

• Aa – Normal

• aa - Albino

Probabilidade de um evento ocorrer (P) =

Número de eventos desejados (A)

___________________________

Número total de eventos possíveis(S)

P=

A

S

Noções de Probabilidade

E x

OU + Probabilidade condicional:

Diminui-se o universo amostral (S)

Ex: gene letal em camundongos

Genes Letais

• Em 1905 o geneticista francês Cuénot observou que a cor da

pelagem em camundongos aparentemente não obdecia à primeira

lei de Mendel.

• Acondroplasia na espécie humana (dominante). Em homozigose é

letal ao embrião.

Qual a proporção

de adultos normais

filhos de pais

acondroplásicos?

O popular "Teste-do-pezinho" feito em recém-nascidos pode

detectar a doença fenilcetonúria. Tal doença deve-se à presença

de uma enzima defeituosa que não metaboliza corretamente o

aminoácido fenilalanina, cuja ingestão provoca retardamento

mental. Na genealogia a seguir, os indivíduos que apresentam

fenilcetonúria estão em negro. Sabendo-se que a determinação do

caráter se deve apenas a um par de genes autossômicos,

determine o cruzamento que permite diagnosticar a recessividade

do gene que condiciona a fenilcetonúria e a probabilidade de

nascer uma menina afetada a partir do cruzamento 12 X 9.

Treinando...

Diibridismo ou 2ª Lei de Mendel

“Os fatores (genes) para duas ou mais características

segregam-se no híbrido, distribuindo-se

independentemente para os gametos, onde se combinam

ao acaso.”

• Estudo de mais de uma característica simultaneamente,

determinadas por pares de genes diferentes, que se localizam

em cromossomos homólogos diferentes!

Diibridismo ou 2ª Lei de Mendel

Diibridismo ou 2ª Lei de Mendel

N. De gametos = 2n

Treinando...

E.24) Os genes para olhos castanhos (C), assim como para ser destro

(D) são dominantes respectivamente em seus alelos para olhos azuis (c)

e para ser canhoto (d). Do casamento de um homem destro e de olhos

castanho, cujos pais e irmãos eram destros, com uma mulher canhota e

de olhos azuis, nasceram 16 filhos: 8 destros de olhos castanhos e 8

destros de olhos azuis. Qual o provável genótipo dos pais?

Extra: Do cruzamento de um casal heterozigoto para as características

acima, qual a probabilidade de nascer uma menina destra e de olhos

azuis?

Polialelia Uma característica é condicionada por mais de 2 alelos

Ex: pelagem de coelhos Genes envolvidos: C > cch > ch > c

Genótipos e Fenótipos

CC, Ccch, Cch, Cc

Selvagem

cchcch, cchch, cchc

Chinchila chch, chc

Himalaia

cc

Albino

Treinando...

A cor da pelagem de coelhos é uma característica em polialelia. Do

cruzamento entre um macho selvagem com uma fêmea himalaia

nasceram descendentes selvagens e chinchilas numa proporção de

1:1. Responda:

Quais são os possíveis genótipos do macho e da fêmea?

Genética Dos Principais Grupos Sangüíneos

Humanos

Hemácias têm glicoproteínas de superfície

Sistema ABO

A B AB O

Aglutinação

hemácias A aglutininas anti A

Grupos Aglutinogênios Aglutininas Genótipo

A

B

AB

O

Genética ABO

3 alelos Ia: produção de aglutinogênio A

Ib: produção de aglutinogênio B

i: nenhum aglutinogênio

Ia e I b são codominantes e dominam i

Obs.: Exclusão de paternidade

A

B

A e B

nenhum

anti- B

anti-A

nenhum

anti A e anti-B

IaIa ou Iai

IbIb ou Ibi

IaIb

ii

Transfusão de Sangue

Pequeno Volume

Anticorpos do doador

são poucos e não

importam:

Hemácias do doador

não podem reagir

com anticorpos do

receptor

Grande volume

Anticorpos do doador

importam:

Hemácias e

anticorpos do doador

não podem reagir

com anticorpos e

hemácias do receptor

4. O heredograma abaixo representa

os tipos de grupos sangüíneos dos

indivíduos de uma família.

– Os indivíduos I.1 e I.2

apresentam grupos

sangüíneos diferentes

e apenas um tipo de

aglutinógeno.

– O indivíduo II.1 pode

receber sangue de todos os

tipos

sangüíneos.

– Os indivíduos II.2 e III.1 têm

fenótipo igual ao de I.2 e

apenas aglutinina anti-A.

– Os indivíduos II.3, II.4 e III.2

têm genótipo igual ao de I.1.

– O indivíduo IV.1 tem

fenótipo diferente de todos os

indivíduos

citados.

Treinando...

Grupos Aglutinogênios Aglutininas Genótipo

M

MN

N

Genética MN

2 alelos M: produção de aglutinogênio M

N: produção de aglutinogênio N

M e N são codominantes

M

M e N

N

anti-N

nenhum

anti -M

MM

MN

NN

Sistema MN Presença ou não do aglutinogênio M, N ou MN

Sistema Rh Presença ou não do fator Rh

Grupo Fator Rh Anti-Rh Genótipo

Rh +

Rh -

presente

ausente

nunca tem

pode ter

DD ou Dd

dd

Desde que tenha

contato com sangue

Rh positivo (sensibilização)

Como é que fica a transfusão nesse caso?

Como é feita a tipagem de sangue?

soro anti-a soro anti-b soro anti-Rh

+ - + aglutinação

A Rh +

Amostra aglutina

com anti-a

aglutina

com anti-b

aglutina

com anti-Rh

Tipo de

sangue

1 + + -

2 - - +

3 + + +

4 - + -

5 - + +

6 - - -

7 + - -

Doença hemolítica do Recém Nascido

Eritroblastose Fetal

DHRN

Rh+

Rh- Rh+

Rh+

sensibilizada

mistura de

sangue no

parto

anti-Rh

O que fazer?

* Imunização Natural

* Soro anti-Rh

* Troca completa

de sangue

Determinação Genética de Sexo

Cromossomos autossômicos: iguais em machos e fêmeas

Cromossomos sexuais: diferentes em machos e fêmeas

No Homem: Machos 44 autossômicos + XY

Fêmeas 44 autossômicos + XX

Sistema XY (mamíferos)

Machos: (2n-2) A + XY = 2n

Fêmeas: (2n-2) A + XX = 2n

Qual é o sexo heterogamético?

Sistema ZW (aves)

Machos: (2n-2) A + ZZ = 2n

Fêmeas: (2n-2) A + ZW = 2n

Sistema X0 (insetos)

Machos: (2n-2) A + X0 = 2n - 1

Fêmeas: (2n-2) A + XX = 2n

Sistema macho haplóide (abelhas)

Machos: (n-1) A + X0 = n

Fêmeas: (2n-2) A + XX = 2n

Anomalias Cromossômicas

Indivíduos com Cromossomos a mais ou a menos

Causa: erro de

disjunção na

mitose ou meiose

(mais comum)

Heranças Sexuais na Espécie Humana

Herança Restrita ao Sexo

• Genes localizados na

porção não homóloga do

cromossomo Y.

• Genes Holândricos.

• Só ocorrem no sexo

masculino.

• Ex.: Hipertricose auricular.

Herança Parcialmente

ligada ao Sexo

• Genes na parte homóloga

entre X e Y.

• Comporta-se como

herança autossômica.

• Ex.: Cegueira Noturna

Herança Influenciada pelo Sexo

• Genes autossômicos cujo efeito sofre influência dos

hormônios sexuais.

• Comportamento diferente em cada sexo, agindo como

dominante em um e como recessivo em outro (variação de

dominância).

• Ex.: Calvície (alopecia).

Genótipos Fenótipos

CC Homem calvo Mulher calva

Cc Homem calvo Mulher não-calva

cc Homem não-

calvo

Mulher não-calva

Heranças Ligadas ao Sexo

• Genes localizados na porção não homóloga do cromossomo X.

• Quando dominantes, o caráter é transmitido pelas mães a todos os descendentes e pelos pais somente às filhas.

• Quando recessivos, o caráter é transmitido pelas mães aos filhos homens. As meninas só terão a característica se o pai também a tiver.

• Ex.: Daltonismo e Hemofilia.

Herança Ligada ao Sexo

Daltonismo

• Anomalia visual recessiva em que o indivíduo tem deficiência

na distinção das cores vermelha ou verde.

• Os homens daltônicos (8%) tem um gene Xd pois são

hemizigotos e as mulheres daltônicas (0,64%) devem ser

homozigotas recessivas.

Fenótipo Genótipo

Mulher normal XDXD

Mulher portadora XDXd

Mulher daltônica XdXd

Homem normal XDY

Homem daltônico XdY

Treinando...

1. Uma mulher, filha de um homem normal, tem, com um homem normal,

uma criança hemofílica. Qual o sexo da criança?

2. Se a criança mais tarde se casar com uma mulher normal, cujo pai era

hemofílico, qual a chance de vir a ter uma criança hemofílica?

Hipótese de Lyon (lyonização): A compensação de dose e

Cromatina sexual

zigoto

XAXa

pêlo preto

pêlo amarelo

esta célula inativou o Xa,

está com o gene para

pêlo preto ativo

esta célula

inativou o XA,

está com o

gene para pêlo

amarelo ativo

a partir daí cada célula

filha de cada um destes

blastômeros inativará o

mesmo X que eles,

criando....

um padrão em mosaico

Linkage ou Ligação Fatorial

2ª Lei de Mendel x Linkage (s/ crossing-over)

A a

B b

C c

D d

Gametas

AB – 25%

Ab – 25%

aB – 25%

Ab – 25%

Gametas CD – 50%

cd – 50%

• Genes não alelos localizados no mesmo cromossomo.

Linkage ou Ligação Fatorial

Linkage com crossing-over

C c

D d

S C c

D d

c

d

C

D

70% s/ crossing

30% c/ crossing

C

D

C

D

c

d

c

d Gametas

CD – 35% cd – 35%

C c

D d d D

C c

Gametas

CD – 7,5% Cd – 7,5% cD – 7,5% cd – 7,5%

Total de Gametas

CD – 42,5% cd – 42,5%

Parentais cD – 7,5% Cd – 7,5%

Recombinantes

Proporção dos

gametas formados

não obedece à 2ª

Lei de mendel!!

Por que mesmo com ocorrência de crossing, formam-se gametas parentais?

A quantidade máxima de gametas recombinantes será de 50%, quando todas as

células sofrerem crossing. E quando nenhuma sofrer crossing?

Linkage ou Ligação Fatorial

Soma das Frequências dos Gametas Recombinantes =

Taxa de Crossing-over (7,5 + 7,5 = 15 %) =

Metade da Frequência de Ocorrência de Crossing-over = 15%

Distância entre os Genes (em unidades de recombinação) = 15 u.r.

Os genes A e B não são alelos, encontram-se num mesmo cromossomo e a

taxa de recombinação entre eles é de 10%. Um indivíduo AB/ab formará

um maior número de gametas com constituição:

a) Aa ou Bb d) aa ou bb

b) AA ou BB e) Ab ou aB

c) AB ou ab

Em determinada espécie, os locos dos genes A e B situam-se no mesmo

cromossomo. Na meiose de um indivíduo duplo-heterozigoto AB/ab ocorre

permutação entre esses locos em 80% das células. A porcentagem

esperada de gametas Ab que o indivíduo formará é:

a) 10% b) 20% c) 30% d) 40% e) 80%

Os genes a e b encontram-se num mesmo cromossomo, sendo a distância

entre eles de 17 unidades. A frequência de gametas AB formados por um

indivíduo Ab/aB é de:

a) 8,5% b) 17% c) 34% d) 41,5 e) 85%

Treinando...

Um indivíduo de genótipo desconhecido foi cruzado com um birrecessivo ab/ab,

produzindo os seguintes descendentes:

5% AB 45% Ab

ab ab

5% ab 45% aB

ab ab

a) Qual é o genótipo do indivíduo teste?

b) Que tipos de gametas ele formou e em que percentagens?

c) Quais os gametas que sofreram recombinação?

d) Qual a distância entre os genes em questão, em unidades de recombinação?

Treinando...

Mapas gênicos

• Os genes se dispõe linearmente ao longo do cromossomo;

• Quanto maior a distância entre os genes ligados, maior a probabilidade

de ocorrer crossing entre eles;

Treinando...

Monte o mapa gênico dos genes ligados abaixo de acordo com a taxa de

crossing existente entre eles:

• Entre os loci A e B, a taxa de crossing é de 3%;

• Entre os loci B e C é de 17%;

• Entre os loci A e C é de 20%;

Disposição Cis x Trans

Outros Tipos de Herança

Pleiotropia

• Ação de um par de genes que atua em várias características

simultaneamente

• Ex: Albinismo, aracnodactilia, fibrose cística, fenilcetonúria.

nutriente

precursor A

adrenalina

acetil-colina

dopamina

Vantagem: Um relativo menor nº de genes determinar um maior nº de características

Desvantagem: Mutações nesses genes fazem grandes aberrações fenotípicas.

Interação Gênica

• Características condicionadas por mais de um par de genes, que

interagem entre si.

Interação Gênica Simples

ou não epistática

ex: cor de periquito

Determine a probabilidade de nascimento

de um periquito amarelo no cruzamento

de dois animais verde heterozigotos para

alelos diferentes.

A_B_ aaB_ A_bb aabb

A determina pigmento amarelo e B

pigmento azul. a e b, recessivos,

não determinam pigmento

Epistasia

• Um gene inibe a ação de

outro não alelo.

a) Recessiva

B dominante determina pêlo preto e

b marrom. E dominante determina

cor no pêlo e e impede a cor

(epistático)

_ _ ee bbE _ B_E _

b) Dominante

Em galinhas, a cor da pena é determinada por um alelo

C, já o alelo recessivo c determina plumagem branca.

O gene I inibe a manifestação da cor e i permite.

Determine a probabilidade de surgimento de galinhas coloridas e

brancas no cruzamento abaixo:

CcIi x CcIi

Epistasia no sistema ABO – Falso O

O gene H determina a produção do antígeno H, que por sua vez é

convertido em aglutinogênio A ou B.

Herança quantitativa ou Poligênica

• Ocorre efeito cumulativo na ação de vários pares de genes.

• Há uma variação fenotípica gradual e contínua entre um valor mínimo e um valor máximo, devida a adição de genes dominantes no genótipo, seguindo uma curva normal de distribuição.

• Ex.: altura, peso, cor da pele, grau de inteligência, altura de plantas, produção de leite em bovinos, comprimento de pelos, etc.

• Para se saber o número de fenótipos ou quantos pares de genes estão envolvidos são utilizados modelos matemáticos.

número de poligenes = número de fenótipos - 1

número de fenótipos = número de poligenes + 1

Fenótipos Genótipos

Negro AABB

Mulato Escuro AaBB

AABb

Mulato Médio

AaBb

AAbb

aaBB

Mulato Claro Aabb

aaBb

Branco aabb

1

2

3

2

1

Negro

Mulato Escuro

Mulato Médio

Mulato Claro

Branco

Herança Quantitativa Cor da Pele em Humanos

Herança Quantitativa

Cor da Pele em Humanos

De um cruzamento de dois di-híbridos (mulatos médios), qual a

proporção fenotípica da prole?

P: AaBb x AaBb

F1: 6 mulatos médios (A_B_ ; AAbb; aaBB)

4 mulatos claros (Aabb ; aaBb)

4 mulatos escuros (AABb ; AaBB)

1 negro (AABB)

1 branco (aabb)

No cruzamento de híbridos, prevalece o fenótipo intermediário!

Uma planta com 1,60m de altura foi cruzada com outra de 1,00m de altura e

todos os descendentes resultaram com 1,30m de altura. Feita a

autofecundação desses últimos, resultaram 5 classes fenotípicas.

a) Qual a porcentagem de indivíduos com 1,60m nessa prole?

b) Quantos cm de altura cada gene dominante adiciona à descendência? E o

recessivo?

c) Quanto mede uma planta de genótipo igual a AABb ou AaBB?

Treinando...