Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
BIOLOGIA CELULAR E GENÉTICA GRASIELA DIAS DE CAMPOS SEVERI-AGUIAR 1 UNIDADE 10 FUNDAMENTOS DA HEREDITARIEDADE 1. FUNDAMENTOS DA HEREDITARIEDADE Cada um de nós apresenta semelhanças com os nossos genitores. Há quem diga, por exemplo, que somos a cara do nosso pai ou da nossa mãe. Buscam até fotografias antigas dos nossos pais para apontar as semelhanças conosco. É certo que os descen- dentes apresentam características dos ascendentes ou, que a progênie tem semelhan- ças com os progenitores. Isso acontece com todos os seres vivos e é conhecida como herança genética. Quando portamos uma característica que nos deixa descontentes, geralmente comentamos que só herdamos coisas ruins, o que não é verdade. Embora a herança genética seja um fato, até o final do século XIX não se conhecia os mecanismos da herança e muitas teorias e suposições buscaram explicar como ocorria. Inicialmente foi proposta a teoria da mistura em que a herança atuava como uma mis- tura de líquidos, da mesma forma com o que ocorre quando são misturadas duas tintas de cor diferente e se forma uma nova cor. É o caso de se misturar tinta verde e tinta amarela e obter tinta azul. Assim, por exemplo, alguém de cabelos escuros que tivesse um filho com alguém de cabelos claros, esse teria cabelos castanhos claros. O monge austríaco Gregor Mendel, trabalhando com as espécies de plantas que exis- tiam no jardim do monastério onde vivia, realizou cruzamentos entre plantas de ervilhas cujas flores tinham cores diferentes. Ele cruzou variedades de flores roxas com flores brancas e observou que surgiram apenas flores roxas, o que o levou a negar a teoria da mistura. Teve a ideia de autopolinizar as flores obtidas desses cruzamentos e cultivar uma segunda geração da descendência. Ao observar a progênie ele identificou flores roxas e brancas numa proporção de 3:1. Mendel propôs que os fatores que controlam uma determinada característica não se com- portam como líquidos, mas como partículas, que não se misturam, ao contrário, se man- têm individualizadas, ao serem transmitidas de geração em geração. Essas partículas fo- ram depois nomeadas de genes. E Mendel foi além, ele propôs que as células do corpo das plantas tinham duas cópias dessas partículas e, que quando as plantas formavam suas células sexuais, estas possuiriam apenas uma cópia da partícula. Durante a reprodução, as duas partículas se uniam novamente para compor as células do corpo da nova planta. C O M PE TÊ N C IA S Analisar a influência da herança genética no contexto biológico 01. Conceitos importantes: Genótipo e fenótipo 02. Padrões de herança 03. Conceitualização da hereditariedade de características comuns e das doenças 2 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade SA IB A M A IS Ele também propôs que as características das flores eram condicionadas por variantes genéticas, chamadas de alelos. Uma determinada característica pode ser determinada por mais de um alelo. Por exemplo, a cor das flores é determinada por dois alelos. Um alelo determinaria a cor roxa, e o outro a cor branca. Quando a planta possui um alelo roxo e um branco ela expressa a cor roxa e, por isso, o alelo para a cor roxa foi chamado de dominante. Para a flor expressar a cor branca, tem que apresentar dois alelos bran- cos, tendo esse alelo sido chamado de recessivo. Utilizando essa linha de raciocínio, Mendel foi capaz de explicar a proporção de 3:1 de plantas com flores roxas e brancas da segunda geração de cruzamentos. A teoria de Mendel sobre a herança particulada foi publicada em 1866, porém, sua im- portância e implicação não foram reconhecidas por mais de 30 anos, quando suas leis foram redescobertas e, em 1905, William Bateson introduziu o termo genética como o estudo da herança. Mendel é considerado o pai da genética, pelos brilhantes conhecimentos que deixou sobre a herança dos caracteres que abriram caminhos para pesquisas em diversos campos e o avanço de diferentes subáreas da genética como a citogenética, a genética molecular, a genômica, a genética de populações, etc. As conclusões de Mendel de que os genes se comportam como partículas que não se misturam em conjunto e de que um alelo é dominante em relação ao outro permitiu que ele elaborasse duas leis que são, desde então, utilizadas nos estudos de genética, e que serão entendidas mais adiante. Nessa unidade conheceremos alguns conceitos básicos para o entendimento da gené- tica, os padrões de herança dos caracteres e como esses conhecimentos são aplicados no entendimento das doenças genéticas. SOBRE A VIDA DE MENDEL.... Acesse o link: https://www.youtube.com/watch?v=hkVcvk1tkfI . Acesso em: 30 de ju- nho de 2022. 1.1. CONCEITOS IMPORTANTES: GENÓTIPO E FENÓTIPO Para a compreensão da herança dos caracteres, ou seja, da genética, é importante co- nhecer alguns conceitos básicos. No nosso genoma existem diversos genes. Os genes são segmentos de DNA responsáveis pela determinação de um caráter hereditário, de uma característica, ou seja, ele é uma unidade de transmissão hereditária. Os genes são constituídos de cromatina, DNA e proteínas, e quando a célula se divide, os genes ficam localizados nos cromossomos, em um local determinado, chamado de locus gênico. Sabe-se que, após a fecundação, é formado o zigoto 2n, pela fusão dos núcleos do espermatozoide e do óvulo. Cada núcleo do gameta possui um conjunto n de cromosso- mos. O zigoto humanook possui 46 cromossomos, 23 vindos da mãe e 23 vindos do pai. Esses 23 cromossomos são chamados homólogos porque apresentam os mesmos https://www.youtube.com/watch?v=hkVcvk1tkfI U10 3Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade genes, porém, embora os genes determinem as mesmas características ou caracteres, eles podem não ser iguais. Embora eles determinem o mesmo caráter e se localizem no mesmo loco do mesmo cromossomo, eles podem ser diferentes já que um é provenien- te da mãe e outro do pai. Essas variantes gênicas são chamadas de alelos. Por isso, para cada característica do nosso corpo, seja ela morfológica ou fisiológica, não existe apenas um tipo de alelo que a determine (Figura 01). Figura 01. Genes alelos em locus gênico de cromossomos homólogos. Legenda: Dois cromossomos homólogos mostrando os genes alelos localizados no mesmo locus gênico deter- minantes da cor do olho (eye color), tipo sanguíneo (blood type), cor do cabelo (hair color) e crescimento (growth). Os genes são nomeados por letras maiúsculas e minúsculas referentes às característi- cas que eles determinam. É o caso da cor do olho, por exemplo, que pode ser determi- nada por dois alelos, A ou a. Para essa característica o indivíduo pode ser homozigoto, quando os dois alelos são iguais (AA ou aa) e, heterozigoto, quando os dois alelos são diferentes (Aa). No caso dessa característica, a cor do olho, o alelo A é dominante sobre o alelo a. Isso significa, que sempre que ele estiver presente ele se expressará, sendo o indivíduo homozigoto (AA) ou heterozigoto (Aa). Já o alelo a é recessivo, ou seja, para que ele expresse a característica ele deve estar em dose dupla, ou em ho- mozigose, sendo o indivíduo aa (Figura 02). Fo nt e: 1 23 R F Cor do olho Cor do cabelo Crescimento Tipo sanguíneo 4 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade Figura 02. Cromossomos homólogos com genes em heterozigose e homozigose Legenda: AA; organismo homozigoto aa; Aa. Fo nt e: 1 23 R F. Em se tratando da cor dos olhos nos humanos, tanto os indivíduos AA e Aa terão olhos castanhos e apenas os indivíduos aa terão olhos azuis. O conjunto dos genes que um indivíduo possui, que ele recebe do seu pai e de sua mãe, constitui o seu genótipo. O genótipo do indivíduo determina as suas características físicas, ou seja, o seu fenótipo. Para a cor de olho, pode-se dizer que o fenótipo olho castanho é determinado pelos genótipos que apresentam os alelos AA e Aa e, o fenótipo olho azul, pelos genótiposonde estão presentes os alelos aa. Muitas características fenotípicas sofrem interferência do meio onde os indivíduos vi- vem, de forma que é consenso que o fenótipo resulta da somatória entre o genótipo e o ambiente. Imagine por exemplo, que dois gêmeos monozigóticos, que possuem o mesmo genótipo, sejam colocados para viver separadamente, com famílias diferentes. Ambos possuem genes que determinam que tenham estatura alta, porém, um deles vive em condições de subnutrição, ao contrário do outro que tem nutrição adequada. O primeiro, provavelmente apresentará estatura inferior ao segundo, em decorrência da falta de nutrientes e o comprometimento do crescimento ósseo. Esse tipo de herança, em que o meio modifica a expressão dos genes, é chamada de multifatorial. Mendel realizou vários experimentos chamados de cruzamentos mono-híbridos, em que ele estudou uma característica de cada vez. Ele estudou várias características das ervi- lhas: altura das plantas, rugosidade das sementes, cor da semente, cor das flores, tipo de vagem, cor da vagem e localização das flores nos ramos. Mendel desenvolveu uma simbologia bastante interessante para descrever os experimentos e seus resultados. A geração parental P é constituída das duas variedades que darão origem à geração filial 1, a F1. O caráter estudado nas duas variedades era nomeado por letras. Quando Organismo homozigoto Organismo homozigoto Organismo heterozigoto A A Aa a a U10 5Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade representantes da F1 eram intercruzados, formava-se uma nova geração filial, a F2. Em cada geração eram contados o número de representantes que apresentavam as características dos parentais. Os dados eram anotados e as porcentagens eram calcu- ladas para cada uma das variedades. Vejamos como ele realizou o cruzamento entre variedades altas e anãs (Figura 03). Figura 03. Cruzamento das variedades com fenótipos alta e anã de ervilha realizado por Mendel Fo nt e: S nu ta d e S im m on s (2 01 7, p . 7 1)Receptora de pólen (emasculada) Doadora de pólen Pólen Estigma Pistilo Ovário Fertilização cruzada das variedades alta e anã. Toda a prole híbrida é alta. A prole híbrida é autofertilizada. As plantas altas e anãs aparecem na prole das plantas híbri- das em razão aproximada de 3 altas: 1 anã. 787 altas 277 anãs Alta Alta Alta Anã Alta 6 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade A geração P de plantas altas foi cruzada e os híbridos de F1 eram todos altos. Alguns representantes de F1 foram cruzados entre si formando uma F2 com variedades altas e anãs, na proporção fenotípica de 3:1. As plantas altas apresentam o alelo D e as plantas anãs possuem o alelo d. Conven- cionou-se utilizar a primeira letra da palavra que dá nome ao caráter recessivo para nomear o gene. Nesse caso da altura das plantas, o nome é derivado de dwarfness = nanismo. Os genótipos possíveis são DD, Dd e dd. Dessa forma, o cruzamento pode ser transcrito de acordo com a figura 04. Figura 04. Simbolismo do cruzamento entre ervilhas de fenótipos altas e anãs e seus respectivos genótipos Fonte: Snutad e Simmons (2017, p. 73) As conclusões dos cruzamentos mono-híbridos de Mendel permitiram enunciar dois princípios: ` Da dominância: em que um dos alelos quando presentes, mesmo com uma única cópia, é suficiente para expressar o fenótipo. ` Da segregação: para a formação dos gametas, os alelos segregam ou separam um do outro. ET APA Cada homozigoto parental produz um tipo de gameta. Autofertilização Alta Alta Alta Alta Alta Alta DD DD D D D D d d d d DD Dd 1 3 1 1 2Dd Dd dD dd dd dd Anâ Anâ Anâ Os heterozigotos da F1 produzem dois tipos de gametas em iguais proporções. A autofertilização dos heterozigotos da F1 produz prole alta e anã em razão 3:1. Fenótipos Genótipos Razão genotípica Gametas Gametas F2 F2 F1 P Razão fenotípica ET APA ET APA 1 2 3 U10 7Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade Isso posto, resultou a 1ª Lei de Mendel ou Lei da Segregação dos Fatores ou Monohibri- dismo: “Cada caráter é determinado por um par de fatores que se separam na formação dos gametas, indo um fator do par para cada gameta, que é, portanto, puro”. Porém, Mendel passou a realizar cruzamentos considerando dois fatores ao mesmo tempo, os cruzamentos di-híbridos, como por exemplo, o de sementes amarelas e lisas com sementes verdes e rugosas (Figura 05 e 06). Figura 05. Cruzamentos di-híbridos entre sementes com fenótipos amarelas lisas com sementes verdes rugosas realizados por Mendel Fonte: Snutad e Simmons (2017, p. 74) Amarela, lisa Amarela, lisa xP F1 F2 Amarela, lisa Amarela, rufosa Autofertilização Verde, rugosa Verde, rugosaVerde, lisa 315 108 101 32 Razão aproximada de 9:3:3:1 8 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade Figura 06. Representação simbólica do cruzamento di-híbrido de Mendel, mostrando genótipos e fenótipos Cada homozigoto parental produz um tipo de gameta Os heterezigotos de F1, produzem quatro tipos de gametas em iguais proporções A autofertilização dos heterozigo- tos de F1 produz quatro fenótipos em proporção de 9:3:3:1. Fenótipos Genótipos Razão genotípica Razão fenotípica Gametas Autofertilização Gametas Amarela, lisa Amarela, lisa Gg G W G w G w G w G W G W G W GG GG GG GG GG GG GG Gg Gg GgGg Gg Gg Gg Gg Gg gg gg gg Gg Gg gg gg gg gg WW WW WW 1 1 1 3 3 9 1 1 2 2 2 2 4 WW WW WW WW Ww Ww Ww Ww Ww Ww Ww Ww Ww ww ww ww Ww Ww ww wwww ww GG WW g w g w g w g w g W g W g W gg ww Ww Amarela, lisa P F1 F2 F2 Verde, rugosa x Amarela, rugosa Verde, lisa Verde, rugosa ET APA ET APA ET APA 3 2 1 Fonte: Snutad e Simmons (2017, p. 76) Esses experimentos permitiram que Mendel observasse mais um princípio: ` Da distribuição independente: a separação ou segregação dos alelos é feita de maneira independente. Eles se separam um do outro de forma independente, embora existam alguns que se comportam de maneira diferente. Desse princípio derivou a 2ª Lei de Mendel ou Lei da Segregação Independente dos Genes ou Diibridismo: “As diferenças de uma característica são herdadas independen- temente das diferenças em outras características”. U10 9Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade Por isso, sementes amarelas nem sempre serão lisas, podendo ser rugosas, assim como sementes verdes podem ser também lisas. As leis postuladas por Mendel ajuda- ram a entender a forma de transmissão dos caracteres ao longo das gerações. 1.2. PADRÕES DE HERANÇA É comum construir árvores genealógicas (Figura 07) para conhecer e registrar os antepassados, dentre os nossos familiares, verificando as relações de parentesco. De modo similar na genética, são construídos os heredogramas, para entender como os caracteres são herdados, ou transmitidos de geração a geração, facilitando analisar as famílias. Por meio de símbolos é possível acompanhar a forma como um determinado caráter é transmitido ao longo das gerações (Figura 08). Figura 07. Diagrama de uma árvore genealógica representando as descendências Fo nt e: 1 23 R F Fo nt e: 1 23 R F Figura 08. Diagrama ilustrativo de um heredograma mostrando a transmissão de um caráter Legenda: círculos brancos=>mulheres normais; círculos pretos=>mulheres afetadas por uma anomalia; qua- drados brancos=>homens normais; quadrados pretos=>homens afetados por uma anomalia. 10 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade O heredograma acima nos conta uma história de como um determinado caráter é trans- mitido na família apresentada e nos fornece informações da forma como essa transmis- são acontece. Um homem e uma mulher normais têm quatro filhos: uma mulher afeta- da, dois homens normais e uma filha normal. A filha afetada se casa com um homem normale tem três filhos: uma menina normal, um menino normal e uma menina afetada. A outra filha do casal inicial, que é normal, se casa com um homem normal e tem três filhos: dois meninos normais e uma menina afetada. A partir dessas informações, é possível inferir qual é o tipo de herança desse caráter e qual seria a probabilidade de algum dos descendentes apresentarem a mesma doen- ça que é recorrente na família. Isso é possível devido às leis postuladas por Mendel, resultantes dos seus experimentos, que permitem prever os padrões de herança nas famílias. Observe a figura 09 para compreender melhor um heredograma. Figura 09. Simbologia utilizada em heredogramas humanos Fo nt e: G riffi th s et a l. (2 01 6, p . 1 65 ) Símbolos de heredogramas Homem Mulher Cruzamento Pais e filhos: 1 menino; 1 menina (em ordem de nascimento) Quantidade de filhos do sexo indicado 2 2 2 1 1 3 3 Indivíduos afetados Heterozigotos para autossômico recessivo Aborto ou natimorto (sexo não especificado) Método de identificação de pessoas em um heredograma: aqui o probando é o filho 2 na geração II, ou II-2 Probando Casamento consanguíneo Morte Dizigóticos (gêmeos não idênticos) Monozigóticos (gêmeos idênticos) Sexo não especificado U10 11Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade Vamos estudar as heranças monogênicas, ou seja, aquelas que são determinadas por ale- los que ficam num mesmo loco gênico. Quando o loco gênico está num cromossomo autos- somo, ou seja, em um dos 22 pares que não o par sexual, a herança é autossômica. Além disso deve ser considerado se o fenótipo determinado pelo alelo é dominante ou recessivo, ou se não existe relação de dominância entre eles, configurando codominância. Herança autossômica A - Herança autossômica dominante Abaixo é apresentado um heredograma de uma característica dominante (Figura 10), determinado por um alelo A. Figura 10. Heredograma de um fenótipo dominante Herança de um distúrbio autossômico dominante I II III 1 a/a a/a a/a a/a a/a a/a a/a 7654321 1 2 a/a a/a a/a A/a A/a A/a A/a a/a A/a a/a a/a a/a A/a a/a A/a 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Observe algumas características marcantes desse tipo de herança: ` Aparece igualmente entre homens e mulheres; ` Pode ser transmitida de homem p/ homem; ` Não há saltos de gerações; ` Somente casais afetados, quando ambos são heterozigotos, podem ter filhos afetados (75%) e filhos normais (25%); São causadas por esse tipo de herança a Acondroplasia, Polidactilia, Dentinogênese Imperfeita, Polipose Múltipla do Cólon e Prognatismo Mandibular. Fonte: Griffiths et al. (2016, p. 174) 12 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade SA IB A M A IS SOBRE A ACONDROPLASIA.... Acesse o link: https://www.youtube.com/watch?v=tstBEvOD1fw. Acesso em: 30 de ju- nho de 2022. B - Herança autossômica recessiva Abaixo é apresentado um heredograma de uma característica recessiva (Figura 11) determinada pelo alelo a. Embora não seja comum, os genótipos foram inseridos nesse heredograma para facilitar o entendimento. Figura 11. Heredograma de um fenótipo recessivo raro Observe algumas características marcantes desse tipo de herança: ` Aparece igualmente entre homens e mulheres; ` Pode ser transmitida de homem p/ homem; ` Há saltos de gerações; ` Casais normais, quando ambos são heterozigotos, podem ter filhos afetados (25%); ` Pais podem ser consanguíneos. Esse tipo de herança está presente no Albinismo, Fibrose Cística e na Fenilcetonúria (PKU). Homozigotos recessivos de endocruzamento I 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 7 um umA/a; A/a; A/a; A/a; a/a a/a A/aA/ A/A A/A A/- A/- A/- A/- A/- A/- A/- A/- A/A II III IV Fonte: Griffiths et al. (2016, p. 167) https://www.youtube.com/watch?v=tstBEvOD1fw U10 13Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade C - Codominância Há casos em que não se observa relação de dominância entre os alelos de forma que cada um pode exercer um efeito diferente no fenótipo. É o que se conhece por codomi- nância.Para entender o que seja a codominância observe a figura 12. SA IB A M A IS SOBRE O ALBINISMO.... Acesse o link: https://www.youtube.com/watch?v=1dUGOkeUWPQ. Acesso em: 30 de junho de 2022. Figura 12. Herança codominante para a cor da pelagem de bovinos Legenda: codominância=> branca homozigota RwRw cruza com vermelha homozigota RrRr gerando o hete- rozigoto malhado RrRw. No caso do gene determinante da cor da pelagem em bovinos correm dois alelos. Rw determina cor branca e Rr determina cor marrom. O heterozigoto (RwRr) resultante do cruzamento de monozigotos (RwRw X RrRr) para esses dois alelos expressará ambos os genes, apresentando-se malhado de branco e marrom. Isso porque não existe relação de dominância entre eles. Os alelos são codominantes. Em humanos, o sistema sanguíneo ABO ilustra uma situação de codominância. Três alelos estão podem estar presentes, i, IA e IB. Eles interagem para formar os quatro tipos sanguíneos, A, B, AB e O. Os fenótipos e genótipos possíveis são mostrados abaixo. Fo nt e: 1 23 R F https://www.youtube.com/watch?v=1dUGOkeUWPQ 14 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade Tipo sanguíneo A: IA/IA, IA/i Tipo sanguíneo B: IB/IB, IB/i Tipo sanguíneo AB: IA/ IB Tipo sanguíneo O: i/i Nos testes de fenotipagem utilizados em laboratório o sangue do indivíduo é colocado em contato com plasma de dois tipos o anti-A e o anti-B. No sangue do indivíduo são en- contradas as hemácias que apresentam antígenos (aglutinogênios) em sua superfície e, no plasma que é utilizado, existem os anticorpos (aglutininas). Quando os anticorpos re- conhecem os seus antígenos específicos ocorre uma reação de aglutinação e é possível identificar o tipo sanguíneo do indivíduo. Quando o anticorpo anti-A induz a aglutinação das hemáceas, o indivíduo é do tipo B; quando o anticorpo anti-B induz a aglutinação, o indivíduo é do tipo A; se ambos provocarem aglutinação, o indivíduo é do tipo AB e, se não houver qualquer aglutinação, o indivíduo é do tipo O, como mostrado na Figura 13. Figura 13. Diagrama representativo da reação de aglutinação provocada pelo antígeno do sangue doador no sangue do receptor Legenda: tipo sanguíneo do doador=> O, A, B, AB; tipo sanguíneo do receptor=> O, A, B, AB. Observando a figura pode ser concluído que uma pessoa com sangue do tipo A pode receber sangue dos tipos A e O, pois com os tipos B e AB ocorre aglutinação. Alguém do tipo B recebe dos tipos B e O e não pode receber dos tipos A e AB, pois ocorre aglutina- ção. O tipo AB pode receber sangue de qualquer outro tipo sanguíneo, sendo chamado de receptor universal, não ocorrendo reação de aglutinação. As pessoas tipo O, só podem receber de O, mas podem doar para todos, sendo considerados doadores universais. Fo nt e: 1 23 R F DOADOR Tipo sanguíneo RE CE PT O R Ti po s an gu ín eo U10 15Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade Para entender como a expressão de mais de um alelo pode atuar na determinação de diferentes fenótipos, a partir dos tipos sanguíneos dos pais, vários fenótipos podem ser esperados para os filhos. O primeiro diagrama (Figura 14) mostra os possíveis fenótipos dos tipos sanguíneos do sistema ABO, resultado dos diferentes cruzamentos parentais. O segundo diagrama (Figura 15) mostra os possíveis fenótipos dos tipos sanguíneos do sis- tema ABO, resultado do cruzamento entre indivíduo tipo A e tipo B, ambos heterozigotos. Figura 14. Diagrama dos possíveis fenótipos dos tipos sanguíneos do sistema ABO TIPO SANGUÍNEO BEBÊ TIPO SANGUÍNEO DO PAI TI PO S AN G UÍ NE O D A M ÃE Fo nt e: 1 23 R F Figura 15. Diagrama dos possíveis fenótipos dos tipos sanguíneos do sistema ABO Tipo sanguíneo A Tipo sanguíneo B CODOMINÂNCIA Alelo Alelo Alelo RECESSIVO Legenda: codominância de tipos sanguíneos=>sangue tipo A; sangue tipo B; codominantes AB, A e O; recessivo O. Fo nt e: 1 23 R F 16 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade Herança ligada ao sexo Quando os genes estão localizados nos cromossomos sexuais, e não nos autossomos, dizemos que se trata de herança ligada ao sexo. Durante a gametogênese, ocorre a separação dos cromossomos homólogos e depois das cromátides irmãs e são forma- dos os gametas que carregam os cromossomos sexuais. Na fecundação ocorrerá a de- terminação do sexo genético do embrião, de forma que XX determinará sexo feminino e XY determinará sexo masculino (Figura 16). Figura 16. Combinações dos cromossomos sexuais na determinação sexual pela fecundação Se existir um gene portador de alguma mutação nos cromossomos sexuais, essa al- teração poderá ser herdada pelos descendentes, como no exemplo mostrado abaixo (Figura 17). Isso vai depender do tipo de herança que o caráter apresenta. Fo nt e: 1 23 R F Fo nt e: 1 23 R F Pai Mãe Figura 17. Modo de transmissão de um gene alterado no cromossomo X Pais: Pais: Geração Herança dominante ligada ao X Geração de mulheres recebe o gene anormal Geração de homens não recebe o gene anormal. Pai com gene anormal no cromossomo sexual X Mãe como cromossomo sexual X normal U10 17Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade Para entender os tipos de herança ligada ao sexo é importante conhecer duas situações: 1 - cromossomos sexuais X e Y apresentam regiões de pareamento, em que compartilham os mesmos genes e que são chamadas de pseudoautossômicas porque os genes são transmi- tidos como nos cromossomos autossomos e, regiões distintas, chamadas diferenciais, onde estão localizados genes diferentes entre um e outro, como mostrado na figura 18. Figura 18. Representação esquemáticas dos cromossomos sexuais X e Y humanos Fonte: Griffitths et al. (2016, p. 158) 2 - a maior parte dos genes encontrados no cromossomo Y, nas regiões diferenciais, apresentam uma única cópia, pois não estão presentes no cromossomo X. Dessa for- ma, esses genes são encontrados nos homens em hemizigose. Os genes das regiões diferenciais do cromossomo X, pelo fato de estarem em dose dupla nas mulheres, po- dem ser encontrados em homozigose e em heterozigose. Já nos homens, por possuí- rem apenas um cromossomo X, eles estão sempre em hemizigose. A seguir, são apresentados tipos mais comuns de herança ligada ao sexo. A - Herança ligada ao X dominante O heredograma abaixo apresenta o padrão de herança ligada ao X dominante (Figura 19). Cromossomos sexuais humanos Região diferencial do X (genes ligados ao X) Região pseudoautossômica 1 Região pseudoautossômica 2X Y Gene SRY da masculinidade Centrômero Região diferencial do Y (genes ligados ao Y) 18 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade Figura 19. Heredograma do padrão de herança ligada ao X dominante Herança de um distúrbio dominante ligado ao X I Xa/Xa Xa/Xa Xa/Y Xa/Y Xa/Y Xa/Y Xa/Y XA/Y XA/Y XA/Xa XA/Xa II III Fonte: Griffiths et al. (2016, p. 185) Nesse padrão de herança podem ser identificadas as características abaixo: ` Não se distribui igualmente em homens e mulheres; ` Não há transmissão direta de homem p/ homem; ` Manifesta em homozigose ou heterozigose nas mulheres e em hemizigose, nos homens; ` Há mais mulheres afetadas; ` Todas as filhas de um homem afetado, serão afetadas. B - Herança ligada ao X recessiva A figura 20 apresenta a herança de um caráter recessivo ligado ao cromossomo X Figura 20. Herança de um caráter recessivo ligado ao cromossomo Herança de um distúrbio recessivo ligado ao X I 1 1 1 2 2 2 3 3 4 II III XA/XA XaY XAY XAY XAY XAY XAXa XAXAXAXa Fonte: Griffiths et al. (2016, p. 180) U10 19Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade Observe a presença de algumas das características abaixo no heredograma: ` Não se distribui igualmente em homens e mulheres; ` Não há transmissão de pai para filho; ` Há mais homens afetados do que mulheres afetadas; ` Manifesta em homozigose nas mulheres e em hemizigose, nos homens; ` Todas as filhas de um homem afetado, serão no mínimo portadoras. Esse tipo de herança caracteriza a forma de transmissão da Hemofilia, do Daltonismo e da Síndrome de Feminização Testicular. Para facilitar o entendimento do modo de transmissão observe a figura 21. Figura 21. Diagrama do padrão de herança recessiva Legenda: herança recessiva ligada ao X. Cruzamento à esquerda=> mãe portadora de mutação no cromos- somo X e pai normal; fenótipos possíveis na progênie=> filha portadora, filho afetado, filha normal e filho normal. Cruzamento à direita=> mãe normal e pai afetado; fenótipos possíveis na progênie=> filha portadora, filho normal, filha portadora e filho normal. O diagrama ilustra o padrão de herança recessiva ligada ao X em duas situações: quan- do a mãe carrega a mutação, mas é normal (heterozigota) e quando o pai carrega a mutação (homozigoto) e tem a doença. Quando a mãe é saudável, mas é portadora da mutação e se casa com um homem normal, eles apresentam a probabilidade de 25% (1/4) de ter uma filha portadora da mutação, 25% (1/4) de ter um filho afetado pela do- ença, 25% (1/4) de ter uma filha normal e 25% (1/4) de ter um filho normal. Se a mãe é normal e casa com um homem afetado pela doença em questão, 50% (1/2) da progênie poderá ser normal, os filhos no caso e, os outros 50% (1/2) portarão a mutação, que serão as mulheres. Fo nt e: 1 23 R F Mãe portadora Filha portadora Filha portadora Filha portadora Filha não afetada Filho não afetado Filho não afetado Filho não afetado Filho afetado Pai não afetado Pai afetado Mãe não afetada 20 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade Atividade 1. SA IB A M A IS SOBRE A HEMOFILIA.... Acesse o link: https://www.youtube.com/watch?v=-6RGz1YM11o. Acesso em: 30 de junho de 2022. B - Herança ligada ao cromossomo Y Os homens recebem de seus pais os genes localizados na região diferencial do cro- mossomo Y, onde está localizado o gene SRY. Ele codifica a produção do fator deter- minante testicular que induz a diferenciação da gônada primitiva em testículo e, à mas- culinização, sendo transmitido de homem para homem. Mutações nesse gene geram distúrbios na determinação sexual masculina. C - Herança influenciada pelo sexo É determinada por genes localizados nos cromossomos autossomos cuja expressão é influenciada por hormônios sexuais. Como exemplo encontramos a calvície e hipertricose auricular (aumento de pelos nas orelhas). D - Herança parcialmente ligada ao sexo ou pseudoautossômica É condicionada por genes localizados na região homóloga entre os cromossomos X e Y, não tendo diferença entre homens e mulheres. Posteriormente trataremos sobre aconselhamento genético e, a partir de heredogramas que demonstram o histórico de famílias onde uma doença é recorrente, colocaremos os conhecimentos aqui abordados em prática, para calcular as probabilidades de recorrên- cia dessas doenças nas descendências. 2. ATIVIDADES PROPOSTAS Enunciado Construa um heredograma com base nas informações contidas no texto abaixo, sobre a his- tória familial de um caráter ao longo das gerações. Utilize a simbologia pertinente. “Um homem normal casa-se com uma mulher afetada por uma doença, e tem 4 filhos: duas mulheres normais e um homem e uma mulher afetados pela doença. Uma das filhas normais se casa com um homem normal e tem 3 filhos: duas mulheres e um homem. A outra filha normal se casa com um homem normal e tem duas filhas. A terceira filha do casal inicial, afetada pela doença, se casa com um homem normal e tem 3 filhos: dois homens, um normal e um afetado, e uma mulher afetada. O homem afetado, filho desse último cruzamento, se casa com uma mulher normal e tem 3 filhos: duas meninas, uma afetada e uma normal, e um menino normal.” https://www.youtube.com/watch?v=-6RGz1YM11oU10 21Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade Atividade 2. Enunciado Observe o heredograma abaixo e responda o que se pede. Figura 22. Heredograma (1) Fonte: https://brainly.com.br/tarefa/26533579. Acesso 07-07-2022 Supondo que o gene que condiciona a doença tenha os alelos A e a, e que se trata de uma herança autossômica recessiva, pode-se afirmar que os genótipos de 1, 2 e 4 são, respecti- vamente, a. AA, AA, Aa. b. AA, AA, AA. c. Aa, Aa, Aa. d. Aa, Aa, aa. e. Aa, Aa, AA. Enunciado Analise o heredograma abaixo e assinale a alternativa que melhor se aplica a herança apresentada. Figura 23. Heredograma (2) Fonte: https://djalmasantos.wordpress.com/2013/02/23/testes-de-heranca-ligada-ao-sexo-22/. Acesso em 07-07-2022 Atividade 3. NORMAIS AFETADOS https://brainly.com.br/tarefa/26533579 https://djalmasantos.wordpress.com/2013/02/23/testes-de-heranca-ligada-ao-sexo-22/ 22 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade Atividade 4. Enunciado O heredograma abaixo mostra a herança dos tipos sanguíneos do sistema ABO. Fonte: https://brainly.com.br/tarefa/31163352. Acesso 07-07-2022. Com relação aos genótipos dos indivíduos é possível afirmar que: a. I-3 e I-4 são obrigatoriamente heterozigotos IAi e IBi. b. I-3 e I-4 são obrigatoriamente homozigotos IAIA e IBIB. c. III-1 é certamente IAIB. d. III-1 é certamente IAi. e. III-1 é certamente IBi. Figura 24. Heredograma (3) Sabendo-se que a condição apresentada é condicionada pelos alelos A e a, qual é o padrão da herança dessa condição e o genótipo da menina número 7? a. ligada ao X dominante; XAXA. b. ligada ao X dominante; XAXa. c. ligada ao X recessiva; XAXa. d. ligada ao X recessiva; XaXa. e. ligada ao Y; XAXa. https://brainly.com.br/tarefa/31163352 U10 23Biologia Celular e Genética Fundamentos da Hereditariedade Atividade 5. Enunciado Sabe-se que a condição apresentada no heredograma abaixo é recessiva ligada ao sexo, condicionada pelos alelos H e h. Figura 25. Heredograma (4) Fonte: https://www.infoescola.com/genetica/heredograma/exercicios/. Acesso 07-07-2022 Com relação aos genótipos dos indivíduos, pode afirmar que: a. todos os homens afetados são XhYh. b. todos os homens afetados são XhY. c. os parentais da geração I são XHXH e XhY. d. os parentais da geração I são XHXH e XHY. e. todas as mulheres, por serem normais, são obrigatoriamente XHXh. https://www.infoescola.com/genetica/heredograma/exercicios/ 24 Biologia Celular e Genética U10 Fundamentos da Hereditariedade REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GRIFFITHS, A. J. F., WESSLER, S. R., CARROLL, S. B., DOEBLEY, J. Introdução à Genética. 11.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016, p. 40-51; 108-175; 547,548. SNUSTAD, Peter D.; SIMMONS, Michael J. Fundamentos de Genética. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017, 68-89; 103-128; 140-164. EDUCANDO PARA A PAZ
Compartilhar