Introdução e conceitos básicos de genética

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Genética nas Ciências da Saúde:
Introdução e Conceitos Básicos
➢ CONCEITOS - GENÉTICA
➢ Genética: área da biologia que trata do estudo dos genes.
--- Essa definição que apesar de ser bastante simples, traz como consequência o
fato de que a genética é a ciência que estuda como as características (físicas,
morfológicas, bioquímicas, celulares, comportamentais, etc.) apresentadas pelos
diferentes organismos são determinadas, no caso em que os genes têm uma
participação muito grande no aparecimento/surgimento dessas características ou
como elas são influenciadas pelos genes; então tem algumas características que o
ambiente tem um papel mais forte do que os genes, então os genes só influenciam
aquelas características. Além disso, a genética também trata do estudo da
transmissão dessa informação, como nós passamos as nossas informações
genéticas para nossos filhos, netos e gerações seguintes, entre as gerações, então
esse é o aspecto/elemento que diz respeito à hereditariedade e dos padrões de
variabilidade genética entre os indivíduos de uma mesma espécie.
--- Então além de estudar a relação entre genes e as características externas, a
genética também estuda como essa informação genética é transmitida de uma
geração para outra e também estuda a diversidade/variabilidade que existe entre os
indivíduos de uma mesma espécie.
--- Pq nós somos tão diferentes uns dos outros mesmo todos nós pertencendo à
mesma espécie, que é a espécie humana? Se olharmos cada um de nós, temos
particularidades com relação ao tipo físico, questões bioquímicas, tudo é diferente
de um indivíduo para outro, inclusive as características comportamentais.
➢ Gene: O conceito de gene se baseia em quatro elementos principais:
--- 1°: gene corresponde a uma unidade física, ou seja, tem que ter ‘alguma’ coisa
física/palpável onde o gene está incluso;
--- 2°: gene é uma partícula de herança, então ele tem que ser passível de ser
transmitido de uma geração para outra, na relação de ancestralidade e
descendência (hereditariedade);
--- 3°: o gene tem que ter alguma informação dentro dele, então é uma unidade
básica de informação e essa informação leva a execução de uma função dentro da
célula, o gene nada mais é que uma sequência de dna que leva a produção de uma
proteína ou RNA e essa proteína ou RNA é que vão exercer alguma função dentro
de uma célula, (mas é o gene, o DNA que tem a informação para produzir aquela
proteína ou RNA);
--- 4°: o gene também é uma unidade básica de mudança, ou seja, ele pode
sofrer mutação; quando falamos do gene nós temos que também ter na definição a
ideia de que o gene não é imutável, não é estático, não é sempre do mesmo jeito, a
informação que está ali dentro pode sofrer mudanças que é o que chamamos de
mutação.
--- Juntando as 4 definições temos esse conceito de gene:
“Unidade física e funcional fundamental da hereditariedade, que carreia a informação de
uma geração até a próxima; um segmento de DNA composto por uma região transcrita
e uma sequência reguladora que torna a transcrição possível;”
➢ De modo simplificado:
--- “O gene é a unidade hereditária. Em termos moleculares é uma sequência do
DNA cromossômico necessária para produzir um produto funcional”
--- Em relativo ao conceito de gene tem o conceito de genoma.
➢Genoma: É a sequência de toda a informação genética contida no DNA de um
gameta, um indivíduo, uma população ou uma espécie.
--- Ele nada mais é do que um conjunto de todo DNA que está contido dentro de
uma célula, como todas as nossas células têm a mesma sequência de DNA esse
conceito vale também para um indivíduo e como todos os indivíduos de uma
população ou de uma espécie tem os mesmos elementos dentro de suas células,
eles podem variar de sequência, mas todos nós temos os mesmos genes.
--- Esse conceito de genoma não se refere única exclusivamente a genes, ele
também inclui outros tipos de DNA 's que nós temos dentro de nossas células que
não são genes.
--- Se o gene corresponde a uma unidade
física e eles são definidos como um
pedaço/segmento de DNA, nós temos que
saber onde o DNA se encontra no nosso
corpo.
--- Então o DNA está dentro das nossas
células, nosso corpo é composto por
sistemas, que é composto por órgãos, que
é composto por tecidos e os tecidos são
compostos por células.
--- Dentro da células tem vários
compartimentos divididos, definidos por
membranas, que chamamos de organela, tem o complexo de golgi e todos os outros
compartimentos indicados na imagem, demarcado por uma membrana temos o
núcleo e aí dentro do núcleo é onde estão nossos cromossomos, então quando a
gente quer definir/mostrar onde estão fisicamente nossos genes = eles estão no
DNA que está dentro do núcleo das nossas células.
--- Além do núcleo das nossas células, tem um outro lugar da célula que também
tem DNA que é as mitocôndrias e esse DNA nas mitocôndrias também tem gene.
Então quando falamos do genoma humano, nós estamos falando tanto do genoma
nuclear, quanto genoma mitocondrial e esses genomas são complementares, o
genoma mitocondrial tem genes que não estão presentes no nuclear, enquanto que
o nuclear tem genes que não estão presentes no mitocondrial; o genoma humano é
composto pelo DNA do núcleo e mitocôndria e também podemos usar o termo
genoma para o DNA do núcleo e da mitocôndria.
--- O genoma nuclear é muito maior que o genoma mitocondrial; na organização
também há diferenças, o genoma nuclear é organizado em cromossomos, estruturas
filamentares, enquanto que no genoma mitocondrial o DNA se encontra numa
molécula circular.
➢ Quando olhamos para o DNA e pensamos na função que ele desempenha,
pode-se dividir o segmento todo em que um A corresponde a um gene em
unidades funcionais. Essas unidades variam muito de gene para gene e de
organismo para organismo, mas a gente costuma trabalhar com modelos
generalizados desses genes.
➢Os genes costumam ter módulos de informações, que são domínios que
correspondem a alguma função que o gene vai ter quando da sua expressão.
➢ Na imagem mostra o gene
eucariótico e ele tem regiões
reguladoras (chamada de promotor),
regiões codificantes. Dentro da
região codificante a gente se refere a
alguns pedaços como sendo exon,
outros intron, tem regiões
terminadoras. Então o gene não é
uma coisa homogênea ao longo de
toda sua extensão, tem elementos
diferentes na sua composição.
➢ Todos os genes humanos têm na sua essência a composição mostrada na
imagem acima.
➢Nosso núcleo tem vários cromossomos, mais especificamente são 46
cromossomos (então o genoma nuclear humano é composto por 46 moléculas de
DNA distintas, que seria cada cromossomo; cada cromossomo é uma única
molécula de DNA que está associada a proteínas.
➢Essas 46 moléculas não são totalmente diferentes, na verdade os cromossomos
se apresentam em pares, então toda molécula de DNA que corresponde a um
cromossomo tem uma outra molécula que tem o mesmo conteúdo de genes,
esses genes eles podem não ser iguais na sua sequência, mas eles têm a
mesma informação de modo geral, então para um determinado cromossomo nós
temos duas cópias daquele DNA e uma cópia nós empreitamos dos nossos pais
(do progenitor masculino) e a outra cópia é herdado das nossas mães (do
progenitor feminino). Então são 46 cromossomos dentro das nossas células, 23
recebemos dos nossos pais e 23 das nossas mães, essa transmissão de 23 de
um para outro (do pai ou mãe para o filho) vem através da produção de gametas.
➢Esses cromossomos não são todos iguais, têm cromossomos que os pares são
sempre iguais, que são os cromossomos chamados de autossomos que é do 1
ao 22 e tem um par que é chamado de cromossomos sexuais que eles podem ser
iguais ou diferentes entre si; os cromossomos sexuais podem ser X X ou X Y.
➢Quando falamos de um organismo que tem 2 conjuntos cromossômicos dentro de
suas células, um conjunto que veio do pai e um conjunto que veio da mãe, esse
organismo é chamado de diploide.
➢Diploide (2n): Célula que apresenta dois conjuntos cromossômicos ou organismo
que apresenta dois conjuntos cromossômicos em cada umade suas células.
➢Na hora de produzir os nossos gametas, nós geramos uma célula (que é o
espermatozóide ou óvulo) que tem só um desses dois conjuntos cromossômicos,
então o total diplóide é 46, um conjunto cromossômico a metade disso é 23, esse
número é chamado de haploide.
➢Haplóide (n): Célula que apresenta apenas um conjunto cromossômico ou
organismo que apresenta apenas um conjunto cromossômico em cada uma de
suas células, (esse não é o caso da espécie humana).
➢ Na espécie humana propriamente dita, um conjunto cromossômico é composto
de 22 cromossomos autossômicos + 1 cromossomo sexual, logo o número de
cromossomos nas células diplóides (células do nosso corpo; todas as células
somáticas) é igual a 2n ou 46 e o número de cromossomos nas células haplóides
(gametas) é n = 23.
➢Cromossomo: Estrutura composta de
DNA e proteínas, que apresenta um
arranjo linear, de uma extremidade à
outra, de genes e outros tipos de DNA. O
DNA de um cromossomo é uma molécula
única, há um único filamento de DNA de
uma ponta a outra.
➢O cromossomo em geral tem formato de
bastão, mas muitas vezes representamos ele no formato de X, dois bastões
cruzados, esse formato do cromossomo em X ele só aparece nas células depois
que o DNA foi replicado, em geral nas nossas células que não estão se dividindo
os cromossomos estão retos sem se cruzar e quando a célula vai se dividir o
cromossomo fica no formato de X; em cada cromossomo a gente consegue
estabelecer um locus.
➢ Locus gênico: Local específico em um cromossomo no qual um gene está
localizado (plural loci).
➢Como se apresentam os genes? Se os genes são segmentos/pedaços do DNA
o gene ele necessariamente tem que corresponder a algo dentro da estrutura do
DNA, quando o DNA é composto por nucleotídeos que é representado
normalmente por letras A T C e G, os genes necessariamente se apresentam
como um conjunto/sequência dessas letras e como essas sequências podem ter
pequenas variações de uma pessoa para outra, para um mesmo gene pode ter
várias sequências diferentes.
➢Na representação esquemática o gene seria
a sequência que está delimitada em
vermelho na figura e cada pessoa pode ter pequenas variações na sequência de
nucleotídeos desse gene. Então podemos ter uma sequência que tem um citosina
que é o C, enquanto que uma outra tem uma timina que é o T, uma outra pessoa
pode ter uma adenina que é o A em uma posição em que as outras pessoas tem
uma gonina que é o G, então a sequência de nucleotídeos em uma mesma região
do DNA pode ser diferente de uma pessoa para outra. Os genes se apresentam
na sequência de nucleotídeos/sequência de letras do DNA que está presente em
uma determinada região dos nossos cromossomos ou do DNA mitocondrial.
➢Cada uma dessas sequência diferentes que cada pessoa pode ter é chamado de
alelo.
➢Alelo: Uma das diferentes formas de um gene que pode existir em um único
locus; (O termo alelo pode ser associado ao Azão e azinho = A x a. O A x a nada
mais é do que alelos diferentes do mesmo gene, o “A” é uma sequência de DNA
com uma determinado conjunto específico de nucleotídeos e o “a” é uma outra
sequência da mesma região do DNA com conjuntos diferentes de nucleotídeos ou
de letras nesse mesmo segmento).
➢Alelo selvagem: Alelo observado na natureza que é tido (ou definido) como
padrão em relação a um determinado organismo. Essa denominação é bastante
antiga e é quando se entendia que o alelo de referência era aquele que era
encontrado na natureza e as variações dos genes eram encontrados em
laboratório só depois que esses organismos eram trazidos para o laboratório,
então a genética começou basicamente com o estudo de animais modelos como
camundongos, moscas e quando os cientistas/pesquisadores iam na natureza e
coletavam essas moscas, as variantes dos genes que eles encontravam nessas
moscas da natureza era denominada de selvagem.
➢Alelo mutante: Aquele que difere do tipo selvagem por um (ou mais) eventos de
mutação.
➢Genótipo: Composição alélica de um indivíduo ou de uma célula; seja do
genoma inteiro ou, mais comumente, de um determinado gene ou conjunto de
genes.
➢Homozigoto: Indivíduo que possui dois alelos idênticos em uma determinado
locus. Os indivíduos que são “A” “A” e “a” “a” são homozigotos.
➢Heterozigoto: Indivíduo que possui alelos diferentes em um determinado locus.
Os indivíduos que são “A” “a” são heterozigotos.
➢Como os genes se expressam? O genótipo diz respeito a algo que tem dentro
das nossas células, núcleo, DNA ou compondo o DNA, essa informação que está
lá dentro das nossas células vai se exteriorizar gerando algo que chamamos de
fenótipo, que é algo que é visível, seja características morfológicas, anatômicas,
fisiológicas, bioquímicas ou comportamentais. Em muitos casos o fenótipo é
diretamente determinado pelos genes, então o indivíduo tem uma informação no
seu DNA e essa informação é transposta diretamente para seus
traços/características, mas para a grande maioria das características acaba tendo
uma importância muito grande dos fatores ambientais, então nesses casos
dizemos que os genes influenciam as características mas não determinam elas,
isso porque existe ali a contribuição dos fatores ambientais. “ O fenótipo é igual o
genótipo mais os fatores ambientais”.
➢Os mecanismo que estão relacionados a expressão gênica apresenta processos
que são gerais chamados de bases moleculares para a expressão gênica. De
modo mais preciso falamos mais da transcrição que é quando uma molécula de
DNA é utilizada como molde para produzir um RNA e também falamos da
tradução que é quando uma molécula de RNA é utilizada para a produção de
uma proteína. A expressão gênica representa o caminho do DNA para RNA e
RNA para proteínas. O DNA é uma molécula de informação e o RNA e as
proteínas são moléculas de função.
➢Expressão gênica: Processo por meio do qual a sequência de DNA de um gene
é transcrita em RNA e, para os genes que codificam as proteínas, posteriormente
traduzidos em um polipeptídeo (proteínas).
➢Quando falamos de fenótipo estamos falando de características.
➢Características (que podem ser tratadas como sinônimo de traço): Mais ou
menos o mesmo que fenótipo, normalmente referindo-se à uma de suas unidades
(partes).
➢ Fenótipo: (1) Forma assumida por uma característica (ou um grupo de
características) em um indivíduo; (2) Manifestações externas detectáveis de um
genótipo específico.
➢Quando falamos de expressão gênica os alelos podem ter efeitos diferentes,
então alguns alelos sempre se manifestam no fenótipo, enquanto que outros não.
➢Alelo dominante: Alelo que sempre expressa seu efeito fenotípico até mesmo
quando heterozigoto com um alelo recessivo; portanto, se “A” for dominante sobre
“a”, então A/A e A/a apresenta o mesmo fenótipo.
➢Alelo recessivo: Alelo cujo efeito fenotípico não é expresso em um heterozigoto,
no caso o “a” ele só se manifestava no fenótipo quando o indivíduo era
heterozigoto a/a.
➢Por que estudar genética? A genética é uma ciência básica;
---Entender as bases genéticas e moleculares subjacentes à determinação ou
influência na expressão de uma determinada característica;
---Nas ciências da saúde, se a característica for associada a uma condição
patológica, entender suas bases determinantes e buscar por soluções para cura
ou alternativas terapêuticas para mitigar (amenizar) a condição do paciente e
contribuir com a qualidade de vida;
---Entender as bases subjacentes a diversidade e variabilidade entre os
indivíduos, no que concerne a expressão das características apresentam; -Nas
ciências da saúde, na prática clínica, entender as similaridades e diferenças na
condição de diferentes pacientes apresentado a mesma patologia e compreender
as diferenças intrínsecas na progressão da doença ou na resposta ao tratamento
para cada indivíduo.
---Entender as bases da transmissão dos determinantes genéticos entre as
gerações, bem como o grau de compartilhamento de fatores genéticos entre
indivíduos de uma mesma família.
---Nas ciências da saúde, no aconselhamento ao paciente, compreenderqual o
risco de parentes de indivíduos afetados por uma determinada condição
patológica desenvolver a mesma doença, incluindo filhos advindos de gestações
futuras planejadas pelo(s) consulente(s).