Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS CURSO: Biomedicina DISCIPLINA: Genética e Citogenética Humana NOME DO ALUNO: Ivani Alves dos Santos R.A: 0430733 POLO: Ibitinga/SP DATA: 06/05/2022 1 INTRODUÇÃO A genética tem como princípio o estudo do DNA, observando como sua transmissão ocorre por gerações, sua expressão e possíveis alterações (SOUZA et al., 2015). Essa área da biologia possui três focos de estudos: a genética da transmissão, genética molecular do desenvolvimento e genética evolutiva de populações. Atualmente existem diversas ferramentas utilizadas para a análise genética. Através da utilização de enzimas DNA polimerases, nucleases e ligases são possíveis realizar ações como cortar, colar, copiar e transcrever o DNA. Outra possibilidade da genética é a realização da clonagem, que pode ser realizada através do isolamento de uma molécula de DNA e sua inserção em um organismo hospedeiro. Os cientistas também desenvolveram técnicas de transformação genética, deste modo, é possível transformar genes de uma espécie em outra. Técnicas de sequenciamento, hibridização e a genômica também ganharam espaço durante as décadas e possibilitaram vários avanços genéticos (GRIFFITHS et al., 2016). A citogenética é definida como a área da genética que estuda os cromossomos, deste modo, é possível observar suas funções e comportamento. Na citogenética clássica é possível estudar a divisão dos cromossomos em fase de metáfase da mitose. Na citogenética molecular utiliza-se de técnicas de citogenética-molecular como a hibridação in situ por fluorescência (FISH) para a análise de DNA (CHAUFFAILLE, 2005). Como base em conhecimentos prévios adquiridos na disciplina de genética e citogenética humana, realizamos aulas práticas em laboratório, onde foram abordados conteúdos que visavam à descoberta de genótipos, diferenças da sensibilidade da feniltiocarbamida (PTC), estudo da herança dos caracteres, herança poligênica, diferenciação da mitose e meiose, classificação dos cromossomos humanos, montagem de cariograma, preparação de esfregaço e identificação do corpúsculo de Barr. 2 Resultados e Discussão. Aula 01 - Roteiro 01: Homozigoto ou heterozigoto ? Gregor Johann Mendel foi um botânico, monge e professor pioneiro da genética. Mendel desenvolveu diversos experimentos com plantas, e foram esses experimentos que permitiram o estudo das heranças genéticas (SNUSTAD & SIMMONS, 2017). Seu estudo de sucesso foi realizado utilizando como material genético as ervilhas de jardim, Pisum sativum. Este modelo experimental permitiu o estudo de diversas características herdadas genéticamente como: textura de semente, cor da semente, forma e cor da vagem, cor e posição da flor. Através deste estudo, Mendel também observou a presença de duas cópias idênticas do gene (homozigotos) (ASTRAUSKAS et al., 2009). Segundo Souza et al. (2015), Mendel observou durante seus estudos que as características são herdadas, e que essas heranças só são possíveis através de regras definidas. A primeira lei de Mendel define que as características hereditárias são transmitidas pelo pai e mãe em mesma quantidade e, para produzirem gametas, fatores devem se dividir. Nesta aula prática observamos como foi realizada a descoberta do genótipo e do fenótipo dominante. Para essa experiência utilizamos um método adaptado do experimento das ervilhas de Mendel. Experimento: Realizamos o experimento utilizando feijão preto e marrom para representação dos experimentos de Mendel. Para isso, foram distribuídos os feijões em 4 potes da seguinte maneira: Tabela 1. Experimento dos feijões Potes Feijões (cores) Representação 1 20 marrom Homozigoto dominante (VV) 2 10 marrom e 10 pretos Heterozigoto (Vv) 3 20 pretos Homozigotos recessivos (vv) 4 20 pretos Homozigotos recessivos (vv) 3 Primeiramente foi retirao um feijão do pote 1 e um do pote 3, em seguida, foi retirado um feijão do pote 2 e um do pote 4, deste modo, foi possível a observação da relação dos feijões e fenótipos. Os seguintes dados foram obtidos: Tabela 2. Resultado do experimento das miçangas Potes Feijões Fenótipo Genótipo 1 e 3 Marrons e pretos Marrom Heterozigoto (Vv) 2 e 4 Marrons e pretos Marrom Heterozigotos ( Vv) 2 e 4 Pretos e pretos Preto Homozigotos recessivos (vv) - Sabendo-se que V é dominante em relação à v e que aos feijões representam as ervilhas estudadas por Mendel, qual será o fenótipo das ervilhas resultantes dos cruzamentos dos potes 1 x 3 e 2 x 4? Qual será o seu genótipo? Ao realizarmos o cruzamento das ervilhas resultantes dos potes 1x 3 obteremos o genótipo heterozigoto (Vv), pois as ervilhas amarelas são homozigotos dominantes (X) e as ervilhas verdes são homozigotos recessivos (vv), desta forma, o cruzamento de um gene recessivo e um dominante gera um genótipo heterozigoto. O mesmo acontece se cruzarmos ervilhas amarelas e verdes presentes no pote 2x4. O cruzamento de duas ervilhas verdes,homozigotos recessivos (vv), irão gerar um genótipo apenas homozigotos recessivos, pois não possui o gene dominante (VV). Caso Clínico: Aula 01 de Genética e Citogenética Humana Casal jovem, João com 36 anos de idade e Sara, com 25 anos de idade, procuraram Serviço de Aconselhamento Genético porque pretendem ter filhos. O casal apresenta a seguinte história familiar: Sara é filha de D. Laura (48 anos) e Sr. Moisés (56 anos). Sara tem dois irmãos: Pedro, com 18 anos de idade, que apresenta diagnóstico POSITIVO para Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) e Gustavo, com 22 anos de idade, com diagnóstico NEGATIVO para DMD. Ambos os irmãos de Sara são solteiros. D. Laura tem dois irmãos: Sr. Joaquim, falecido aos 29 anos, apresentava 4 DMD e Sra. Gleise, de 40 anos. A Sra. Gleise é casada com Lázaro, 39 anos, e tem dois filhos: Guilherme, de 14 anos, com diagnóstico NEGATIVO para DMD, e Pércio, falecido com 20 anos, com diagnóstico POSITIVO para DMD. D. Laura não apresenta histórico de abortamentos espontâneos. Sr. Moisés é filho único. Os avós maternos (Cláudio e Pilar) e paternos (Moisés e Clara) de Sara não são consanguíneos e todos já faleceram. João é filho de D. Ivone (57 anos de idade) e Sr. Carlos Eduardo (falecido aos 59 anos). João tem 2 irmãos: Paulo, com 35 anos e Plínio, com 27 anos. D. Ivone teve 1 aborto espontâneo, de 1º trimestre, na sua primeira gestação. D. Ivone tem um irmão, Sr. Arnaldo, com 54 anos. Sr. Arnaldo é casado com D. Ana, com 48 anos. Eles têm uma filha, Lucinda, de 26 anos. D. Ana e Sr. Arnaldo não tiveram mais filhos nem histórico de abortamentos. Paulo, irmão de João, é casado com Linda, 28 anos, e tem dois filhos (gêmeos monozigóticos -André e Josué, com 8 anos de idade). O irmão mais novo de João, Plínio, com 27 anos de idade, é casado com a sua prima, Lucinda. O casal tem um filho de 6 meses, Tiago, até o momento com desenvolvimento neuropsicomotor adequado. Sr. Carlos Eduardo era filho único e os avós paternos (Pedro e Joana) e maternos (Vitória e Rafael) de João são falecidos. Em ambas as famílias, não há mais relatos evidentes de outras doenças genéticas. Neste contexto, faça o heredograma desta família e avalie as possibilidades de nascimentos dos filhos(as) do casal João e Sara. Figura 1. Heredograma 5 Aula 01 - Roteiro 02: Determinação do limiar gustativo ao PTC (feniltiocarbamina) A feniltiocarbamina (PTC) é uma proteína, encontrada em vegetais como o brócolis, couve, couve-de-bruxelas, couve flor e várias outras, que provoca gosto amargo na boca durante sua ingestão. A causa deste fenômeno é um gene hereditário conhecido como TAS2R38. Indivíduos com genótipo homozigotos recessivos possuem insensibilidade ao PTC (FREIRE & LIMA, 2009). O taste receptor fazparte da família de receptores acoplados à proteína G. Ao ser ativado, este receptor causa a liberação de cálcio, assim gerando sinais nervosos, provocando como resposta final o sabor amargo (CORREIA et al., 2018). Segundo Freire & Lima (2009) mudanças nas bases nitrogenadas do gene TAS2R38, em três aminoácidos, causam os efeitos de insensibilidade e sensibilidade ao PTC. Nesta aula prática realizamos um experimento visando à identificação de pessoas sensíveis e insensíveis a PTC. • Materiais utilizados: picetas, água destilada e solução de PTC (usamos o suco do couve). Experimento: Foram usadas duas picetas, uma contendo água e outra contendo a solução de PTC. Nós, os alunos, ingerimos uma pequena quantidade do conteúdo presente nas picetas, sem o conhecimento de qual piceta possuía a solução e qual possuía a água. Ao ingerirmos o conteúdo, avaliamos o sabor em amargo e não amargo. Deste modo, criamos uma tabela contendo os resultados apresentados e gráfico de frequência. 6 Tabela 3. Resultado PTC 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 IN Angélica X Marlene X Ivani X Ana Carol X Priscila X Amanda X Agatha X Catarina X Mariana X Profª Flávia X Geovana X Ana Denise X Tainá X Flávia X No teste dentre 12 padronizou entre 5, 6 e 7 o amargo da couve, sendo assim, 30% foram insensíveis ao gosto. Sensibilidade ao PTC 10 9 8 7 Indivíduos 3 2 7 Figura 2. Sensibilidade ao PTC Aula 02 – Roteiro 01: Herança poligênica ou herança dos caracteres quantitativos A herança poligênica é definida por Souza et al. (2015) como características condicionadas por mais de um gene, sendo que um gene é um fragmentado de material genético. Os poligenes possuem alelos que estão relacionados à variação continua de indivíduos, e estão distribuídos por todo o genoma, além disso, encontram-se presentes em diferentes cromossomos. Cientistas ainda buscam entender como os poligenes atuam e interagem, pois, é possível que doenças como a aterosclerose e hipertensão possuam componente poligênico (GRIFFITHS et al., 2016). Esta aula prática teve como objetivo propor o estudo da herança poligênica. • Materiais: fita métrica. Experimento: 8 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8 Altura dos alunos (gráfico em curvas) 14 13 12 11 10 9 8 7 6 altura 5 4 3 2 1 0 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8 Os alunos foram distribuídos em grupos, onde coletaram dados sobre altura, idade dos alunos presentes. Posteriormente os dados foram organizados em tabelas e classificados com base no sexo e idade dos alunos. Em cada tabela os alunos foram divididos em relação à altura. Um histograma foi criado, utilizando-se de classes de alunos e altura equivalente a cada classe apresentada. Foi traçado uma curva da frequência para observação. Para calcular a média do valor, foi necessário dividir a soma das alturas dos alunos pela quantidade de alunos. Ao traçar a curva do gráfico, foi possível observar os valores da média e moda. Figura 3. Tabela de altura dos alunos 14 Altura dos alunos (gráfico em barras) 13 12 11 10 9 8 7 6 altura 5 4 3 2 1 0 Figura 4. Altura dos alunos em curva Média=1,66 Moda=1,70 9 Aula 02- Roteiro 02: Mitose e Meiose A mitose é uma forma de divisão celular caracterizada pela divisão do material genético entre às duas células filhas de forma igual. Os cromossomos da célula-mãe sofrem duplicação antes da mitose se iniciar. Durante a intérfase não é possível identificar cromossomos individuais. Na prófase ocorre o início do fuso e a condensação dos cromossomos. A fase da metáfase é caracterizada pela fixação dos microtúbulos do fuso nos cinetócoros. Na anáfase acontece a separação das cromátides irmãs. Quando ocorre o encurtamento dos microtúbulos, as cromátides se separam, formando assim os cromossomos. Na telófase ocorre a descondensação dos cromossomos, além disso, as organelas internas são restauradas. O final da mitose forma duas células-filhas geneticamente idênticas (SNUSTAD & SIMMONS, 2017). A meiose é uma forma de divisão celular caracterizada pela diminuição do estado diploide para o haploide, deste modo, o número de cromossomos é reduzido pela metade. Durante a meiose ocorre a associação de cromossomos homólogos. Os eventos característicos da meiose são: duplicação cromossômica, divisão meiótica I e divisão meiótica II. A prófase I da meiose I possui cinco estágios: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese. Depois se seguem as fases da metáfase I, anáfase I e telófase I. Na meiose II ocorre à disjunção das cromátides, sendo assim, ela é comparada em semelhança com a mitose, porém ela gera produtos haploides e não geneticamente idênticas (SNUSTAD & SIMMONS, 2017). • Materiais utilizados: modelos didáticos e lâminas de raiz de cebola. Experimento: O objetivo desta aula foi proporcionar a diferenciação da mitose e meiose. Na primeira parte da aula prática observamos modelos de mitose apresentados pelo docente, assim buscando identificar e desenhar as diferentes fases e suas características. As fases da mitose observadas foram: Prófase, Metáfase, Anáfase, Telófase. Figura 5. Mitose 10 Em seguida, utilizamos o método anterior para identificar e desenhar as fases da meiose. Fases observadas: Prófase I, Metáfase I, Anáfase I, Telófase I, Prófase II, Metáfase II, Anáfase II, Telófase II. Na segunda fase observamos lâminas de raiz de cebola. Este procedimento teve como objetivo a observação de células em mitose. Em objetiva de 40x as lâminas foram observadas em microscópio. Um desenho foi realizado sobre cada fase. Figura 6. Meiose I 11 Figura 7. Meiose II Figura 8. Lâmina apresentando fases da mitose 12 Figura 9. Lâmina com fase telófase da mitose Figura 10. Fases anáfase e telófase da mitose Que fase(s) da mitose deveria(m) ser escolhida(s) caso se necessitasse determinar o número de cromossomos de uma dada espécie? 13 Metáfase, pois é a fase que os cromossomos encontram-se alinhados na célula. Além disso, torna-se mais fácil de estudá-lo, pois atingem alto grau de condensação. Qual é a diferença entre cromátides irmãs e não irmãs? Entre cromossomos homólogos e não homólogos? Cromátides irmãs: são exatamente iguais, ainda estão ligadas pelo centrômero e contém os mesmos alelos. Cromátides não irmãs: são diferentes e contém alelos diferentes. Cromossomos homólogos: são semelhantes, alelos diferentes ocupam o mesmo lócus e encontram-se lado a lado. Cromossomos não homólogos: possuem genes diferentes. - Observando-se o processo mitótico é possível afirmar que ambas células-filhas herdam a mesma quantidade e o mesmo tipo de informação genética que existia na célula mãe? Justifique sua resposta. Sim, pois herdam o mesmo número de cromossomos da célula mãe, sendo assim, formam células iguais. - Enumerar 5 diferenças existentes entre a mitose e a meiose. 1- Mitose resulta em 2 células filhas; 2- Meiose resulta em 4 células filhas; 3- Mitose ocorre em células somáticas; 4- Mitose é responsável pela formação de orgãos; 5- Meiose é característica de células germinativas. - Por que a primeira divisão meiótica é chamada reducional? Existe alguma evidência no material estudado que possa embasar essa afirmativa? Qual(ais)? É denominada reducional, pois ao final da meioseI o número de cromossomos é reduzido pela metade. As evidências são as divisões que podem ser observadas nas fases da meiose I nos modelos didáticos observados. 14 - Por que a segunda divisão meiótica é chamada de equacional? Qual(ais) evidência(s) observada(s) no material estudado dá(ão) embasamento a essa afirmação? Ela é denominada equacional, pois na meiose II mesmo com o material genético sendo dividido em duas células, esse material mantém o mesmo número cromossômico. O material estudado mostra as fases da meiose II e como o material genético mantém a mesma quantidade de cromossomos. Aula 03 – Roteiro 01: Observação de cromossomos e montagem de cariótipo humano Segundo Snustad & Simmons (2017), os componentes característicos de um cromossomo são uma molécula bifilamentar de DNA e proteínas. Células eucarióticas têm diversos cromossomos, além disso, possuem duas cópias de cada um desses cromossomos (diploide), portanto, esta é uma característica das células somáticas. Os gametas possuem apenas uma cópia de cromossomos (haploide). Cromossomos eucarióticos podem ser observados em microscópio óptico, podendo ser de melhor visualização durante a etapa de divisão celular. O cariótipo é a informação ou descrição de cromossomos de uma espécie, sendo que cada espécie tem um cariótipo característico daquela espécie. Além disso, o cariótipo pode ser utilizado para identificar alterações e anormalidades cromossômicas (SOUZA et al.; 2015; SNUSTAD & SIMMONS, 2017). Snustad & Simmons (2017, n.p) descrevem o cariótipo humano como: O maior autossomo é o número 1, e o menor é o número 21. (Por motivos históricos, o segundo menor cromossomo foi designado número 22.) O cromossomo X tem tamanho intermediário, e o cromossomo Y tem aproximadamente o mesmo tamanho do cromossomo 22. Esse quadro de cromossomos é denominado cariótipo (termo originado do grego que significa “núcleo”, em referência ao conteúdo do núcleo). Esta aula prática abordou possíveis alterações cromossômicas e análise do cariótipo. • Materiais utilizados: folhas com metáfases humanas, papel-sulfite, tesoura e cola. 15 Experimento: Na aula prática realizamos a classificação de cromossomos apresentados em imagens. Primeiramente identificamos os cromossomos e quantificamos os mesmos. Em seguida, em uma folha de sulfite, montamos um cariograma, colando os grupos em seus locais correspondentes. a) Quantos cromossomos foram identificados em cada grupo nessa(s) metáfase(s)? Grupo A: 3 pares Grupo B: 2 pares Grupo C: 7 pares Grupo D: 3 pares Grupo E: 3 pares Grupo F: 2 pares Grupo G: 2 pares e monossomia do cromossomo X b) O cariótipo montado corresponde ao indivíduo do sexo masculino ou feminino? Feminino c) Como você chegou a essa conclusão? Devido à monossomia do cromossomo causador de síndrome em mulheres. d) Qual o diagnóstico para o cariótipo montado? Síndrome de Turner 16 Figura 11. Cariótipo homem normal - Discuta qual a maior dificuldade encontrada na classificação dos cromossomos. - Qual a importância das modernas técnicas de identificação dos cromossomos? A importância das técnicas modernas é o rastreamento e detecção de doenças genéticas precocemente. 17 Figura 12. Catiótipo Síndrome de Turner Aula 04 - Roteiro 01: Estudo da cromatina sexual O corpúsculo de Barr é definido por Fraga ( 2012, p.6) como “um cromossomo X geneticamente inativado em todas as células somáticas das fêmeas de mamíferos”. Essa inativação pretende equalizar a expressão gênica entre os sexos. O cromossomo X a ser inativado é escolhido ao acaso. O centro de inativação do cromossomo X é o local que age para a inativação do cromossomo em questão (FERREIRA & FRANCO, 2011). 18 A visualização do corpúsculo de Barr é realizada através da observação do núcleo, pois este possui condensação e forte coloração. O cromossomo X inativado possui marcas epigenéticas relacionadas à heterocromatina. Consequentemente partes inativadas do gene do cromossomo continuarão inativas nas células descendentes (GRIFFITHS et al., 2016). Nesta prática foram desenvolvidas técnicas de preparação e coloração de lâminas, observação microscópica e identificação do corpúsculo de Barr. • Materiais utilizados: Corante fucsina, Fenol 5%, Ácido acético glacial, Formaldeído 70%, Álcool absoluto, Álcool 95%, Álcool 70%, Água destilada, Lâminas, Espátulas de madeira. Experimento: Primeiramente foi preparada solução estoque através da dissolução de 3 g de fucsina básica em 100 mL de álcool etílico 70%, em seguida, foram separados 10 mL dessa solução estoque, posteriormente, foram acrescentados 90 mL de fenol a 5%, 10 mL de ácido acético glacial e 10 mL de formaldeído a 37%. Essa solução ficou em repouso para a utilização em coloração das lâminas. Com o auxílio de uma espátula ocorreu à raspagem da bochecha de um aluno voluntário, a primeira raspagem foi desprezada. Novamente realizou-se a raspagem e, deste modo, foi espalhada na lâmina. Esperou-se a secagem da lâmina com a amostra e prosseguimos com o experimento que precisou ser hidratado com álcool 70% por 5 minutos e, posteriormente com água destilada por 8 minutos. Em seguida, a lâmina foi corada com a solução preparada e desidratada com álcool 95% e álcool absoluto. A lâmina foi observada no microscópio óptico e realizamos um esquema de uma célula de mucosa oral com cromatina sexual. 1. Qual o significado genético do corpúsculo de Barr? É um cromossomo inativado e um exemplo de herança epigenética presente no núcleo das células de fêmeas de mamíferos. 2. O que você pode concluir com os seguintes dados: a) Indivíduos com 47 cromossomos e que não apresentam corpúsculo de Barr. Indivíduos do sexo masculino. Figura 13. Corpúsculo de Barr 19 c) Indivíduos com 47 cromossomos e que apresentam corpúsculo de Barr. Indivíduos do sexo feminino. Referências bibliográficas ASTRAUSKAS, J.P.; NAGASHIMA, J.C.; SACCO, S.R.; ZAPPA, V. As leis da herança por Gregor Johann Mendel, uma revolução genética. Revista científica eletrônica de medicina veterinária, v. 12, n. 13, 2009. CHAUFFAILLE, M.L.L.F. Citogenética e biologia molecular em leucemia linfocítica crônica. Rev. Bras. Hematol. Hemoter., v.27, n. 4, p. 247 – 252, 2005. CORREIA, L.A.B.; CAIXETA, F.G.; SILVA, F.M.; DINIZ, F.L.; ROCHA, P.V.; SOUSA, P.C.S.; MELO, H.C.S. Sensibilidade humana à feniltiocarbamida e sua relação com o comportamento alimentar, Jorn. Inter. Bioc., v.3, n.2, p. 1 – 6, 2018. FERREIRA, A.R.; FRANCO, M.M. Inativação do cromossomo X em mamíferos. Rev. Bras. Reprod. Anim., v.35, n.3, p. 341 – 346, 2011. FREIRE, I. S.; LIMA, F.C.V. O teste de sensibilidade à feniltiocarbamida (PTC) usado como prática lúcida no ensino de genética. Universitas: Ciências da Saúde, v.7, n.1, p. 45 – 56, 2009. 20 GRIFFITHS, A.J.F.; WESSLER, S.R.; CARROL, S.B.; DOEBLEY, J. Indrodução a genética. 11º edição. Rio de Janeiro: Guanabara koogan, 2016. SNUSTAD, D.P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de genética. 7º edição. Rio de Janeiro: Guanabara koogan, 2017. SOUZA, P.R.E.; SILVA, H.D.A.; LEITE, F.C.B.; MAIA, M.M.D.; GARCIA, A.C.L.; MONTES, M. A. Genética geral para universitários. 1º edição. Recife: EDUFRPE, 2015.
Compartilhar