Genética

Conceito Gerais� Gene: fragmento de DNA que pode ser transcrito na síntese de proteínas.

� Locus (Loco): local, no cromossomo, onde se encontra o gene.Locus (Loco): local, no cromossomo, onde se encontra o gene.

� Alelos: genes que ocupam o mesmo locus em cromossomos homólogos.

� Homólogos: cromossomos que possuem genes para as mesmas características.

Conceito Gerais� Genótipo: conjunto de genes de um indivíduo.

� Fenótipo: características observáveis de uma espécie, que são determinadas por genes e que podem observáveis de uma espécie, que são determinadas por genes e que podem ser alteradas pelo ambiente.

� Fenocópia: fenótipo modificado semelhante a um existente.

� Gene Letal: com efeito mortal.

Conceitos Gerais� Gene Dominante: aquele que sempre que está presente se manifesta.

� Gene Recessivo: aquele que só se manifesta na ausência do dominante.

Homozigoto ou Puro: indivíduo que � Homozigoto ou Puro: indivíduo que apresenta alelos iguais para um ou mais caracteres.

� Heterozigoto ou Híbrido: indivíduo que apresenta alelos diferentes para um ou mais caracteres.

Conceitos Gerais� Genes Codominantes: os dois genes do par manifestam seu caráter.

� Polialelia: mais de dois alelos para um mesmo caráter.Pleiotropia: um par de genes � Pleiotropia: um par de genes determina vários caracteres.

� Polimeria: vários pares de genes determinam um só caráter.

� Epistasia: interação em que genes inibem a ação de outros não alelos.

Genealogias ou Heredogramas

sexo masculino

sexo feminino

indivíduos que apresentam o caráter estudado

filhos ou

sexo desconhecido

casamento ou cruzamento

casamento ou cruzamento consangüíneo

filhos ou descendentes

gêmeos dizigóticos

gêmeos monozigóticos

Probabilidade em GenéticaProbabilidade é a relação entre um ou mais eventos

esperados e o número de eventos possíveis.

P =eventos esperados

eventos possíveis

Regra do “E”A probabilidade de dois ou mais eventos independentes ocorrerem simultaneamente é igual ao produto das probabilidades de ocorrerem separadamente.

Regra do “OU”A probabilidade de dois ou mais eventos mutuamente exclusivos ocorrerem é igual a soma das probabilidades de ocorrerem separadamente.

Genética Mendeliana

� Gregor Mendel (1822-1884), monge austríaco, é considerado o “pai da genética”.

� Desenvolveu seus trabalhos com plantas de ervilha (Pisun sativum) observando a transmissão hereditária de várias de ervilha (Pisun sativum) observando a transmissão hereditária de várias características.

� Em 1865 publicou o artigo "Experiments with Plant Hybrids" que foi ignorado.

� A partir de 1900 vários pesquisadores confirmaram seus resultados.

� Suas duas leis ainda hoje são base para os estudos genéticos.

Genética MendelianaPor que ervilhas?

� Fácil cultivo em canteiros.

� Várias características contrastantes e de fácil observação.e de fácil observação.

� Ciclo vital curto e grande número de descendentes (sementes).

� Predomina reprodução por autofecundação, portanto linhagens naturais são puras.

1a Lei de Mendel“Pureza dos Gametas”

“As características dosindivíduos são condicionadaspor pares de fatores (genes),por pares de fatores (genes),que se separam durante aformação dos gametas, indoapenas um fator do par paracada gameta”.

Monoibridismo com Dominância� Herança condicionada

por um par de alelos.� Dois fenótipos possíveis

em F2.

� Três genótipos possíveis

� Ex.: cor das sementes em ervilhas.

P amarelas x verdesVV vv

� Três genótipos possíveis em F2.

Proporção fenotípica

3:1Proporção genotípica

1:2:1

F1 100% amarelas

F1 amarelas x amarelas

F2 75% amarelas

25% verdes

Vv

Vv Vv

VvVV

vv

Monoibridismo sem Dominância

� Herança condicionada por um par de alelos.

� Três fenótipos possíveis em F2.Três genótipos possíveis

� Ex.: cor das flores em Maravilha.

P vermelhas x brancas

F1 100% rosas

VV BB� Três genótipos possíveis

em F2.

Proporção fenotípica

1:2:1Proporção genotípica

1:2:1

F1 100% rosas

F1 rosas x rosas

F2 25% vermelhas

50% rosas

25% brancas

VB

VB VB

VV

VBBB

Genes Letais� Provocam a morte ou não desenvolvimento do

embrião.� Determinam um desvio nas proporções fenotípicas

esperadas, geralmente 2:1.

Aa AaAa Aa

Aa Aa aaAA

Cruzamento-Teste

� Utilizado para se saber se um indivíduo comfenótipo dominante é homozigoto ou heterozigoto.

� Consiste em cruzar o indivíduo em questão com umindivíduo com fenótipo recessivo e analisar asproporções fenotípicas nos descendentes.proporções fenotípicas nos descendentes.

� Obtendo-se 100% de indivíduos dominantes, otestado é, com certeza, homozigoto.

� Obtendo-se 50% de dominantes e 50% derecessivos, então o testado é heterozigoto.

� Quando é utilizado o genitor recessivo para oteste o processo é chamado de retrocruzamentoou back-cross.

Alelos Múltiplos (Polialelia)� Herança determinada por 3 ou mais alelos que

condicionam um só caráter, obedecendo os padrõesmendelianos.

� Cada indivíduo tem, no genótipo, apenas dois alelos, umde origem paterna e outro de origem materna.Novos alelos surgem por mutações que provocam� Novos alelos surgem por mutações que provocamalterações na proteína original.

Alelos Múltiplos (Polialelia)

Ex.: Cor da pelagem em coelhos.

4 alelos

� C � selvagem (aguti). C _

cch _ch _

� C � selvagem (aguti).

� cch � chinchila.

� ch � himalaia.

� ca � albino.

C > cch > ch > ca

C _

caca

Grupos Sangüíneos� Determinado por proteínas presentes no plasma ou nas

hemácias.

� Conhecimento importante nas transfusões, medicina legal, estudos étnicos, etc.

� Transfusões baseadas nas relações antígeno/anticorpo.� Transfusões baseadas nas relações antígeno/anticorpo.A herança obedece os padrões mendelianos:

� Sistema ABO � Polialelia e codominância.

� Sistema Rh � Monoibridismo com dominância.

� Sistema MN � Monoibridismo sem dominância.

Sistema ABO

Grupo Sangüíneo Aglutinogênio nas hemácias

Aglutinina no plasma

A A Anti-B

B B Anti-AB B Anti-A

AB A e B -

O - Anti-A e Anti-BDoaçõesDoações

OA B

AB

Sistema ABOOs grupos do sistema ABO são determinados por uma série de 3 alelos, IA, IB e i onde:

� Gene IA determina a produção do aglutinogênio A.Gene IB determina a produção do aglutinogênio B.

IIAA = I= IBB > i> i

� Gene IB determina a produção do aglutinogênio B.� Gene i determina a não produção de aglutinogênios.

Fenótipos Genótipos

Grupo A IAIA ou IAi

Grupo B IBIB ou IBi

Grupo AB IAIB

Grupo O ii

Sistema RhFator RhFator Rh � Proteína encontrada nas hemácias que pode agir como antígeno se for inserida em indivíduos que não a possuam.

Rh+ � indivíduos que possuem a proteína.

Rh indivíduos que não possuem a proteína.Rh- � indivíduos que não possuem a proteína.

DoaçõesDoações

Rh- Rh+

Fenótipos Genótipos

Rh+ RR ou Rr

Rh- rr

Eritroblastose FetalDoença Hemolítica do Recém Nascido

Condições: Mãe: Rh-; Pai: Rh+; Criança: Rh+

Sistema MN

� Proteínas presentes nas hemácias que não são levadas em conta nas transfusões sangüíneas.

� Geneticamente é um caso de codominância.� Grupo M: produz a proteína M.

Grupo N: produz a proteína N.� Grupo N: produz a proteína N.� Grupo MN: produz as duas proteínas.

Fenótipos Genótipos

M LMLM

N LNLN

MN LMLN

DoaçõesDoações

M N

MN

Genética Relacionada ao Sexo� Heranças determinadas por genes localizados nos

cromossomos sexuais (alossomos) ou por genesautossômicos mas cujo efeito sofre influência doshormônios sexuais.

As principais são:As principais são:

� Herança ligada ao sexo: genes localizados na porçãonão homóloga do cromossomo X.

� Herança restrita ao sexo: localizada na porção nãohomóloga do cromossomo Y.

� Herança influenciada pelo sexo: genes localizados emcromossomos autossomos que sofrem influência doshormônios sexuais.

Determinação do Sexona Espécie Humana

� A espécie humana apresenta 23 pares decromossomos. 22 pares são autossomos enão tem relação direta com a determinaçãodo sexo. Um par, chamado de alossomos (X eY), são os cromossomos sexuais.

� A mulher apresenta dois alossomos X e échamada de sexo homogamético, pois seusA mulher apresenta dois alossomos X e échamada de sexo homogamético, pois seusgametas sempre terão o cromossomo X.

� O homem apresenta um X e um Y e é o sexoheterogamético, pois seus gametas serãometade com cromossomo X e metade comcromossomo Y.

� Na mulher, um dos cromossomos X em cadacélula permanece inativo e se constitui nacromatina sexual ou corpúsculo de Barr.

Herança Ligada ao Sexo� Genes localizados na porção

não homóloga do cromossomoX.

� Quando dominantes, o caráteré transmitido pelas mães atodos os descendentes e pelostodos os descendentes e pelospais somente às filhas.

� Quando recessivos, o caráteré transmitido pelas mães aosfilhos homens. As meninas sóterão a característica se o paitambém a tiver.

� Ex.: Daltonismo e Hemofilia.

Herança Ligada ao SexoDaltonismo

� Anomalia visual recessiva em que o indivíduo temdeficiência na distinção das cores vermelha ou verde.

� Os homens daltônicos (8%) tem um gene Xd pois sãohemizigotos e as mulheres daltônicas (0,64%) devem serhomozigotas recessivas.hemizigotos e as mulheres daltônicas (0,64%) devem serhomozigotas recessivas.

Fenótipo Genótipo

Mulher normal XDXD

Mulher portadora XDXd

Mulher daltônica XdXd

Homem normal XDY

Homem daltônico XdY

Herança Ligada ao SexoHemofilia

� Anomalia que provoca a falta de coagulação do sangue.

� Homens hemofílicos são hemizigotos (1/10.000) emulheres hemofílicas são homozigotas recessivas(1/100.000.000).

Fenótipos GenótiposFenótipos Genótipos

Mulher normal XHXH

Mulher portadora XHXh

Mulher hemofílica XhXh

Homem normal XHY

Homem hemofílico XhY

Genética Relacionada ao Sexo

Herança Restrita ao Sexo

� Genes localizados na porção não homóloga do cromossomo Y.

Herança Limitada pelo Sexo

� Genes autossômicos cujo efeito sofre influência dos

porção não homóloga do cromossomo Y.

� Genes Holândricos.� Só ocorrem no sexo masculino.

� Ex.: Hipertricose auricular.

cujo efeito sofre influência dos hormônios sexuais.

� Só se manifestam em um dos sexos.

� Ex.: Produção de leite em bovinos.

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).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

Prováveis Tipos de Herança

Autossômica recessiva Autossômica dominante

Ligada ao Y (holândrica)

Prováveis Tipos de Herança

Ligada ao X recessiva

Ligada ao X dominante

2a Lei de Mendel“Segregação Independente”“Na herança de duas ou mais características, os fatores,

segregados na formação dos gametas, não se fundem nohíbrido, mas se distribuem independentemente nosgametas segundo todas as combinações possíveis”.

Diibridismo� Herança determinada por dois pares de alelos independentes

que condicionam duas características.

� Quatro fenótipos diferentes são encontrados em F2, combinando os caracteres dominantes e recessivos.

� A proporção fenotípica clássica em F2 é 9:3:3:1.A proporção fenotípica clássica em F2 é 9:3:3:1.

� Ex.: cruzamento de sementes de ervilhas amarelas/lisas (puras) com verdes/rugosas (puras).

P amarelas/lisas x verdes/rugosas

F1 100% amarelas/lisas (híbridas)

F1 amarelas/lisas x amarelas/lisas

VVRR vvrr

VvRr

VvRr VvRr

DiibridismoGametas da F1

VR Vr vR vr

VR VVRR VVRr VvRR VvRr

Vr VVRr VVrr VvRr Vvrr

vR VvRR VvRr vvRR vvRr

amarelas/lisas verdes/lisas

amarelas/rugosas verdes/rugosas

vR VvRR VvRr vvRR vvRr

vr VvRr Vvrr vvRr vvrr

Proporção Fenotípica em F2

16

9

16

316

3

16

1

Poliibridismo

� Quando são analisados mais de dois pares de alelos que condicionam mais de duas características, temos o triibridismo, tetraibridismo, etc, que constituem o poliibridismo.

� Para se calcular o número de gametas diferentes � Para se calcular o número de gametas diferentes produzidos por um poliíbrido se utiliza a fórmula 2n, onde né o número de pares de genes heterozigotos (híbridos).Ex.: Quantos gametas diferentes forma o genótipo

AaBBCcddEe Número de híbridos: 3

Número de gametas = 23 = 8 gametas diferentes

Genética Moderna(Pós-Mendeliana)

� Heranças que se afastam, pouco ou muito, dos processosdescritos por Mendel em seus trabalhos.

� As proporções fenotípicas podem variar em relação àsproporções clássicas da genética mendeliana.proporções clássicas da genética mendeliana.

� Herança Qualitativa: O fenótipo depende de quais genesestão presentes no genótipo. Ex.: interações gênicas (genescomplementares e epistasia) e pleiotropia.

� Herança Quantitativa: O fenótipo depende de quantosgenes dominantes estão presentes no genótipo. Ex.:polimeria.

Interações GênicasGenes complementares

� Genes com segregação independente que agem em conjunto para determinar um fenótipo.

Ex.: forma das cristas em � Ex.: forma das cristas em galináceos.

Fenótipos Genótipos

crista noz R_E_

crista rosa R_ee

crista ervilha rrE_

crista simples rree

Interações Gênicas

Epistasia

� Interação em que um par de genes inibe que outro par, não alelo, manifeste seu caráter.

� Ex.: Cor da penas em galináceos.

� Gene C � penas coloridas.

� Gene c � penas brancas.

� Gene I � epistático não alelo, manifeste seu caráter.

� A epistasia pode ser dominante ou recessiva.

� O gene inibidor é chamado de epistático e o inibido é o hipostático.

� Gene I � epistático sobre gene C.

Fenótipos Genótipos

Penas coloridas

C_ii

Penas cc_ _

brancas C_I_

Pleiotropia

� Herança em que um único par de genes condiciona váriascaracterísticas simultaneamente.

� Efeito múltiplo de um gene.Exemplos:

Síndrome de Lawrence-Moon: obesidade, oligofrenia,� Síndrome de Lawrence-Moon: obesidade, oligofrenia,polidactilia e hipogonadismo.

� Síndrome de Marfan: defeitos cardíacos, problemasvisuais, aracnodactilia.

� Fenilcetonúria: deficiência mental, convulsões, icterícia,queda de cabelo, urina muito concentrada.

Polimeria� Herança Quantitativa onde 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.distribuição.

� Ex.: altura, peso, cor da pele, cor dos olhos, 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

Herança QuantitativaCor da Pele em Humanos

Fenótipos Genótipos

Negro SSTT

Mulato EscuroSsTT

SSTt

3

NegroMulato Escuro

SSTt

Mulato Médio

SsTt

SStt

ssTT

Mulato ClaroSstt

ssTt

Branco sstt

1

2 2

1

Negro

Mulato Escuro

Mulato Médio

Mulato Claro

Branco

Genética de Populações

� Estuda, matematicamente, as freqüênciasdos genes em uma população e as forçasevolutivas que as modificam.

� Pool Gênico: genes comuns a uma mesmapopulação, acervo genético ou gene pool.

� Pool Gênico: genes comuns a uma mesmapopulação, acervo genético ou gene pool.

� Uma população estará em equilíbrio genéticoquando seu pool gênico se mantiverinalterado por gerações sucessivas.

� Havendo alterações no acervo gênico, se dizque a população está evoluindo.

Genética de Populações

Teorema de Hardy-WeinbergEm populações infinitamente grandes, com

cruzamentos ao acaso (panmítica), que nãoestiverem sofrendo influência dos fatorescruzamentos ao acaso (panmítica), que nãoestiverem sofrendo influência dos fatoresevolutivos (mutações, seleção natural,migrações, etc...), não haverá alteração dopool gênico, isto é, as freqüências gênicas egenotípicas se manterão constantes.

O Teorema de Hardy-Weinberg

� Numa população em equilíbrio, para uma determinadacaracterística existem dois genes, o dominante (A) e orecessivo (a).

� A soma das freqüências dos dois genes (freqüênciagênica) na população é 100%.gênica) na população é 100%.

f(A) + f(a) = 100%

� Sendo, f(A) = p e f(a) = q, então:

p + q = 1

O Teorema de Hardy-Weinberg

� Na mesma população existem 3 genótipos possíveis:homozigoto dominante (AA), heterozigoto (Aa) ehomozigoto recessivo (aa).

� A soma das freqüências do 3 genótipos (freqüênciagenotípica) na população é 100%.genotípica) na população é 100%.

f(AA) + f(Aa) + f(aa) = 100%

� Sendo, f(AA) = p2, f(Aa) = 2pq e f(aa) = q2, então:

p2 + 2pq + q2 = 1

O Teorema de Hardy-WeinbergAplicação

� Uma população em equilíbrio está assimdistribuída para um determinado par de alelos:

AA 640 indivíduos

Aa 320 indivíduos

� Quais as freqüências gênicas e genotípicas?

Aa 320 indivíduos

aa 40 indivíduos

Total 1.000 indivíduos

O Teorema de Hardy-WeinbergAplicação

Freqüências Gênicas:Número total de genes = 2.000

Número de genes A = 1.280 + 320 = 1.600Número de genes a = 80 + 320 = 400Número de genes a = 80 + 320 = 400

f(A) = p = 1.600/2.000 = 0,8 ou 80%

f(a) = q = 400/2.000 = 0,2 ou 20%

O Teorema de Hardy-WeinbergAplicação

Freqüências Genotípicasf(A) = p = 0,8f(a) = q = 0,2

f(AA) = p2 = (0,8)2 = 0,64 ou 64%

f(Aa) = 2pq = 2(0,8x0,2) = 0,32 ou 32%

f(aa) = q2 = (0,2)2 = 0,04 ou 4%

Genes Ligados - Linkage� Quando dois ou mais genes,

responsáveis por diferentes características, estão localizados em um mesmo cromossomo, a herança é chamada de Vinculação Gênica.

� Nestes casos a quantidade de gametas e portanto a freqüência da Nestes casos a quantidade de gametas e portanto a freqüência da descendência apresentarão diferenças em relação ao diibridismo já que a incidência do crossing-over será fundamental.

� Crossing-Over ou permuta é a troca de partes entre cromossomos homólogos durante a meiose e é um dos principais fatores para a variabilidade genética.

Comparação Diibridismo/Linkage

Diibridismo (AaBb)

A a B b

Gametas

A B A b a B a b

25% 25% 25% 25%

Comparação Diibridismo/Linkage

Linkage (AaBb)

A

B

a

bB b

Gametas

A

B

a

b

A

b

a

B

Parentais Recombinantes

Genes Ligados - Linkage

� Na herança dos genes ligados, a freqüência dos gametas de um heterozigoto depende da taxa de crossing-over ou taxa de recombinação que ocorre entre os cromossomos homólogos.

� Os Gametas Parentais são formados mesmo que não haja � Os Gametas Parentais são formados mesmo que não haja recombinação e aparecem em maior quantidade.

� Os Gametas Recombinantes são formados apenas se houver permuta e aparecem em menor quantidade.

� A Taxa de Crossing é expressa em porcentagem e corresponde a freqüência de gametas recombinantes formados na gametogênese.

Genes Ligados - Linkage

� Na vinculação gênica a posição dos genes no heterozigoto (AaBb) pode ser Cis ou Trans.

� Estas posições também podem ser utilizadas para se definir quem são os gametas parentais e os definir quem são os gametas parentais e os recombinantes.

A B

a b

Posição CIS

A b

a B

Posição TRANS

Mapeamento Genético� Mapa genético ou cromossômico é a representação da

posição dos genes no cromossomo.

� Está diretamente relacionada a taxa de crossing.

� Unidades de Recombinação (U.R.) ou Morganídeos (M) são as unidades usadas para determinar a posição dos são as unidades usadas para determinar a posição dos genes no cromossomo e correspondem a taxa de crossing.

� Exemplo: Em um cromossomo há a seguinte freqüência de recombinação entre os genes A,B,C e D:

A-B � 45% A-C � 20% C-B � 25%

B-D � 5% C-D � 20% A-D � 40%

Qual a posição dos genes no cromossomo?

Mapeamento Genético

A C D B

20M 20M 5M

45M

40M