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Roteiros Genética e Citogenética Humana Orientações gerais sobre as aulas práticas/relatório e atividades obrigatórias � Leia atentamente todos os roteiros. � As normas para entrada nos laboratórios devem ser respeitadas, caso contrário o(a) aluno(a) não poderá participar das aulas (leia as orientações para aulas práticas da disciplina, disponíveis no AVA). � Para elaboração do relatório, leia com atenção o Manual de Orientações de Aulas Práticas disponível no AVA. � O relatório deve ser elaborado individualmente, segundo as normas da ABNT. � O prazo para postagem do relatório é de 7 dias a contar da última aula prática da disciplina, sendo realizada uma única postagem. � Observar se o arquivo do relatório foi corretamente anexado, se não está corrompido, em branco, se está disponível e se corresponde à disciplina correta. Relatórios com tais erros/falhas não serão considerados para a correção e será atribuída nota zero. � Do relatório fazem parte as atividades obrigatórias, que só poderão ser anexadas vistadas pelo(a) professor(a) responsável pela(s) aula(s) prática(s). � O(a) aluno(a) deve imprimir as folhas com as questões, responder no campo destinado e entregar ao(à) docente para vistar durante a aula prática. � O(a) professor(a) responsável pela prática deve vistar preferencialmente as atividades sempre após o final do período de aula correspondente. � O(a) professor(a) não assinará folhas em branco sob nenhuma circunstância. � Folhas com assinaturas do(a) docente rasuradas não serão aceitas. � Relatórios que não contarem com as atividades obrigatórias não serão validados. � O(a) aluno(a) deve anexar somente as atividades referentes às aulas práticas de que participou, da mesma forma que deve descrever no relatório somente os procedimentos de que participou. � O número de atividades obrigatórias varia de acordo com a carga horária de cada disciplina prática. � Serão confrontados o relatório e questões entregues com a frequência registrada em sistema. Por esse motivo, não deixar de registrar a frequência no polo. A nota é proporcional à frequência registrada em sistema. � O relatório deve ser confeccionado na seguinte ordem: 1. Capa; 2. Atividades obrigatórias; 3. Importância dos conteúdos práticos realizados e a aplicação para formação profissional; 4 Referências. � Para maiores informações/orientações consulte (AVA > disciplina > manual de orientações para a prática). Regras básicas de segurança no laboratório 1. Durante a aula prática, mantenha sempre atenção ao roteiro, tendo-o sempre próximo a você. Pode ser efetuada marcação com caneta sob cada item realizado do experimento de forma a não se perder durante a execução. 2. Leia sempre o roteiro antes de iniciar a prática e mesmo antes das explicações do(a) professor(a). 3. Observe a localização do material e dos equipamentos de emergência (chuveiro, lava- olhos etc.). 4. Não abra qualquer recipiente antes de reconhecer seu conteúdo pelo rótulo. 5. Não pipete líquidos diretamente com a boca, use pipetas adequadas. 6. Não tente identificar um produto químico pelo odor ou pelo sabor. 7. Não deixe de utilizar os equipamentos de proteção. 8. Não adicione água aos ácidos, mas os ácidos à água. 9. Não trabalhe com sandálias, chinelos ou sapatos abertos e com salto no laboratório. 10. Sempre identifique o conteúdo presente nos frascos ou nos tubos utilizados no experimento com caneta para vidros. Isso facilita seu descarte adequado por parte dos responsáveis pelo laboratório. 11. Mantenha os solventes em recipientes adequados e devidamente tampados, bem como materiais inflamáveis longe de fontes de calor (bico de Bunsen). 12. Utilize a capela sempre que manipular reagentes ou solventes que liberem vapores. 13. Conheça as propriedades tóxicas das substâncias químicas antes de empregá-las pela primeira vez no laboratório. Caso tenha dúvidas, consulte o(a) professor(a) ou o técnico a respeito. 14. Se tiver cabelo longo, prenda-o ao realizar qualquer experiência no laboratório. Não se alimente e nem ingira líquidos nos laboratórios. 15. O uso dos EPIs é obrigatório em qualquer laboratório e procedimento a ser realizado e é de responsabilidade do discente trazê-los consigo a cada aula prática a ser realizada. Instituto de Ciências da Saúde Disciplina: Genética e Citogenética Humana Título da Aula: Do genótipo ao fenótipo: o papel dos alelos na herança genética AULA 1 Objetivo: Compreender os conceitos de cromossomos homólogos, alelos e a diferenciação entre genótipos e fenótipos. Objetivos específicos: � Compreender o conceito de cruzamento genético e como diferentes combinações de alelos (dominantes e recessivos) podem influenciar os resultados observáveis (fenótipo). � Aplicar os conceitos de herança genética para prever as combinações de alelos nos descendentes, relacionando esses conhecimentos com o entendimento de como as características genéticas são transmitidas. � Identificar cromossomos homólogos a partir de sequências de DNA, compreendendo como os cromossomos de cada par têm a mesma estrutura, mas podem apresentar pequenas variações. � Distinguir entre homozigotos e heterozigotos ao comparar as sequências de DNA, observando a presença de alelos iguais ou diferentes em cromossomos homólogos. � Relacionar alelos dominantes e recessivos nas sequências de DNA e entender como eles determinam o genótipo de um organismo. Fundamento: Cada organismo possui um conjunto de cromossomos, que são estruturas formadas por longas moléculas de DNA associadas às proteínas. Cada conjunto haploide dos cromossomos é originado de um progenitor. Isso significa que, em cada célula, temos pares de cromossomos homólogos, ou seja, dois cromossomos de um determinado tipo, herdados de cada um dos pais. Cada cromossomo é formado por uma molécula de DNA, que é uma cadeia de nucleotídeos organizados em uma sequência específica. Essa sequência contém os genes, que são as unidades hereditárias responsáveis pela transmissão das características. O DNA de cromossomos homólogos – ou seja, os cromossomos que formam um par – são muito parecidos, pois carregam a mesma informação genética. Eles possuem a mesma estrutura e os mesmos genes, mas esses genes podem ter formas alternativas, chamadas de alelos, ou seja, diferentes versões de um mesmo gene. Os alelos ocupam a mesma posição nos cromossomos homólogos, mas podem ter sequências ligeiramente diferentes. Quando os alelos em um par de cromossomos homólogos são idênticos, ou seja, possuem a mesma sequência de DNA, o indivíduo é chamado de homozigoto para aquele gene. Isso significa que ele possui duas cópias do mesmo alelo, como VV ou vv, em seu genótipo. Se os alelos em um par de cromossomos forem diferentes, ou seja, a sequência de DNA de cada alelo for distinta, o indivíduo é heterozigoto para aquele gene. Um exemplo seria o genótipo Vv, onde um alelo é dominante (V) e o outro é recessivo (v). Por convenção, o alelo dominante é representado por letra maiúscula enquanto o alelo recessivo é representado por letra minúscula. Assim, os cromossomos homólogos são formados por moléculas de DNA semelhantes, mas com alelos que podem ser iguais ou diferentes. Quando os alelos são iguais, o indivíduo é homozigoto; quando são diferentes, ele é heterozigoto. Esse conceito é fundamental para entender a herança genética e como as características são transmitidas de uma geração para outra. Os experimentos de Gregor Mendel com sementes de ervilhas amarelas e verdes foram fundamentais para a compreensão da herança genética e das leis que governam a transmissão das características dos pais para os filhos. Mendel, um monge e botânico austríaco, conduziu experimentos entre 1856 e 1863, usando ervilhas para estudar como características específicas, como a cor da semente, são passadas de uma geração para outra. Vamos mimetizar alguns dessesde cópias de uma determinada região cromossômica. Algumas duplicações estão associadas a doenças genéticas raras. � Inversões: ocorrem quando um segmento de cromossomo é invertido, ou seja, a ordem de seus genes é trocada. Embora as inversões possam não causar doenças diretamente, elas podem afetar a segregação durante a meiose e aumentar o risco de transmissão de outras anomalias. Aplicações clínicas da cariotipagem A cariotipagem tem diversas aplicações clínicas importantes, entre as quais se destacam: � Diagnóstico pré-natal: a cariotipagem é frequentemente utilizada em exames de líquido amniótico ou amniocentese para detectar anomalias cromossômicas em fetos. � Diagnóstico de câncer: análises cariotípicas ajudam a identificar alterações cromossômicas em células tumorais, como translocações, que podem ser indicativas de tipos específicos de câncer, como leucemias e linfomas. � Estudos genéticos e aconselhamento genético: a cariotipagem é utilizada para identificar herança de anomalias cromossômicas em famílias e fornecer informações importantes para o aconselhamento genético. Assim, nos inteiramos do quanto a cariotipagem é uma ferramenta poderosa e essencial na detecção de anomalias cromossômicas numéricas e estruturais. Ela permite a identificação de condições genéticas, ajudando no diagnóstico de doenças como a síndrome de Down, a síndrome de Turner e vários tipos de câncer. Agora, chegou o momento de aplicarmos o que aprendemos e ajudar alguns casais que estão enfrentando dificuldades para ter filhos. Atividade O(A) professor(a) pode optar por dividir a turma em grupos e distribuir os casos clínicos, levando em consideração o tamanho da turma e a disponibilidade de tempo para cada aula. Não é obrigatório utilizar todos os casos clínicos apresentados. Caso o(a) professor(a) decida dividir a turma, cada grupo será responsável por analisar o caso clínico atribuído, utilizando as ferramentas de cariotipagem e as informações do heredograma familiar construído na aula 4. O ideal é que os(as) alunos(as) continuem analisando o mesmo caso clínico abordado anteriormente. Ao final da atividade, recomenda-se que cada grupo apresente seu caso clínico, destacando as principais descobertas, como anomalias cromossômicas, possíveis implicações clínicas e as conclusões obtidas a partir da análise. Além disso, os grupos devem explicar como essas anomalias podem estar relacionadas a dificuldades reprodutivas ou outras condições genéticas relevantes para o paciente. É importante levar cópias das metáfases para que os cromossomos possam ser recortados e colados. O(A) professor(a) pode sugerir que os cromossomos sejam previamente recortados pelos(as) alunos(as) antes da aula. Para evitar a perda ou a interpretação incorreta dos resultados, recomenda-se que os(as) alunos(as) guardem os cromossomos recortados em um envelope. Nesta aula prática, vamos analisar os cariogramas dos indivíduos apresentados nos casos clínicos da aula 4. Esses casos envolvem casais que enfrentam dificuldades reprodutivas, como infertilidade, abortos espontâneos recorrentes e outros problemas relacionados à reprodução. Sabemos que certas anomalias cromossômicas podem afetar a capacidade reprodutiva, dificultando a concepção ou a gestação, ou ainda gerando condições de saúde que interferem nesse processo. Nossa missão será montar os cariogramas dos probandos e compará-los com os cariogramas dos pais, com o objetivo de identificar as possíveis causas das dificuldades reprodutivas enfrentadas. A avaliação dos heredogramas previamente construídos ajudará a identificar padrões de herança genética e a entender como as anomalias cromossômicas podem ser transmitidas de pais para filhos. Esse conhecimento é fundamental para avaliar o risco de transmissão de doenças genéticas e suas implicações na fertilidade. Vamos começar? Passo 1: Formação de grupos Divisão dos(as) alunos(as) em grupos: a turma será dividida em grupos, e a cada grupo será atribuído o histórico de um caso clínico familiar, no qual foi solicitada a análise cromossômica do probando, seja pré-natal ou logo após o nascimento. Cada grupo trabalhará em conjunto durante toda a atividade para analisar as informações fornecidas e desenvolver as conclusões necessárias. Passo 2: Análise das metáfases cromossômicas Recebimento das metáfases: após receber as metáfases cromossômicas reler o caso associado. As metáfases foram coradas utilizando o bandamento Giemsa, facilitando a identificação dos cromossomos e das anomalias cromossômicas. Análise em grupo: os(as) alunos(as) deverão observar as metáfases, discutindo sobre os cromossomos presentes nas imagens. Eles podem tentar identificar os cromossomos de 1 a 22 (autossômicos) e os cromossomos sexuais (X e Y). Verificar a posição dos centrômeros, o padrão das bandas e procurar por alterações cromossômicas (anomalias numéricas ou estruturais). Passo 3: Montagem do cariograma Construção do cariograma em grupo: Com base na análise das metáfases, o grupo deverá organizar os cromossomos em ordem de acordo com o tamanho e a posição do centrômero (metacêntrico, submetacêntrico ou acrocêntrico), bem como as bandas observadas. Todos os membros do grupo devem participar ativamente da montagem do cariograma. Utilização da folha referência: utilize a folha referência para montar os cariogramas. Esta folha contém apenas um dos pares já organizados. Use os cromossomos fornecidos nas metáfases para identificar o padrão de cada cromossomo. Lembre-se de que, na metáfase fornecida, estarão presentes todos os cromossomos do indivíduo e não apenas um dos pares, o que ajudará na identificação e organização correta dos cromossomos. Identificação de possíveis alterações: Caso o grupo identifique anomalias cromossômicas (como trissomias, translocações etc.), eles devem discutir como essas alterações podem estar relacionadas com o caso clínico e o pedigree familiar fornecido. Passo 4: Discussão e consolidação do diagnóstico Preencher o formulário de avaliação genética: Cada grupo deverá preencher a Ficha Formulário de Avaliação Genética e Diagnóstico de Anomalias Cromossômicas e a Tabela “Informação sobre o Probando”. A coleta destas informações ajudará a organizar as descobertas sobre as anomalias cromossômicas, seu possível impacto na saúde reprodutiva e outras condições clínicas. Discussão em grupo: após a montagem do cariograma, o grupo deverá discutir e analisar as anomalias encontradas, se houver, e como essas anomalias podem estar relacionadas à condição do probando. Determinação das implicações clínicas: o grupo deve refletir sobre como as alterações cromossômicas observadas podem impactar a saúde do paciente, o risco de transmissão para as futuras gerações e as possíveis implicações no aconselhamento genético. Construção do cariograma consensual: após a discussão e análise, o grupo deverá montar um cariograma consensual, representando o padrão cromossômico da família de forma clara e precisa, considerando as anomalias encontradas. Passo 5: Apresentação para a classe Apresentação do caso clínico: cada grupo apresentará o seu caso clínico para a turma, explicando o cariograma montado, os padrões de herança identificados, e quaisquer anomalias cromossômicas observadas. Explicação das anomalias: o grupo deve explicar detalhadamente as anomalias cromossômicas encontradas e como elas podem estar relacionadas à doença genética no caso clínico. Discussão das implicações genéticas: durante a apresentação, o grupo deverá discutir as implicações genéticas dos achados, como o risco de transmissão para as futuras gerações e o impacto nas decisões clínicas e reprodutivas. Formulário de Avaliação Genética e Diagnóstico de Anomalias Cromossômicas Nome do paciente: _______________________________________________________________ A análise do pedigree revelou padrões de aborto espontâneoou doenças hereditárias na família do seu paciente? _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ Por que foi solicitada a análise cromossômica para o seu paciente? _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ Qual tecido foi utilizado para obter o cariótipo? _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ Qual é o complemento cromossômico do seu paciente? _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ Qual é o sexo do seu paciente? Como você sabe? _____________________________________ ______________________________________ ______________________________________ O cariótipo revelou alguma anomalia cromossômica? Explique usando o cariótipo do seu paciente. a. Se sim, como a anomalia ocorreu? Ela está presente nos cariótipos parentais? b. Se sim, há um fenótipo associado a essa anomalia? c. Se não, descreva o motivo. _____________________________________ ______________________________________ ______________________________________ _____________________________________ ______________________________________ Se o cariótipo do seu paciente não revelou nenhuma anomalia cromossômica, existem outras doenças hereditárias no pedigree da família que o paciente deve ser monitorado? _____________________________________ ______________________________________ Caso clínico 1: Casal Singh Cariograma da Sra. Singh: Cariograma do Sr. Singh Metáfase do probando da família do casal Singh Cariograma do probando da família do casal Singh: Informação sobre o probando da família do casal Singh Qual é o gênero do paciente? Cromossomos normais ou anormais? Qual é a razão para a (a)normalidade? Fenótipo normal ou anormal? Espera-se que seja saudável ou doente? Caso clínico 2: Casal Jackson Cariograma da Sra. Jackson: Cariograma do Sr. Jackson: Metáfase do probando da família do casal Jackson: Cariograma do probando da família do casal Jackson. Análises complementares revelaram a presença de alteração genética compatível com anemia falciforme. Informação sobre o probando da família do casal Jackson Qual é o gênero do paciente? Cromossomos normais ou anor- mais? Qual é a razão para a (a)normali- dade? Fenótipo normal ou anormal? Espera-se que seja saudável ou doente? Caso clínico 3: Casal Ramirez Cariograma da Sra. Ramirez: Cariograma do Sr. Ramirez: Metáfase do probando da família do casal Ramirez: Cariograma do probando da família do casal Ramirez: Informação sobre o probando da família do casal Ramirez Qual é o gênero do paciente? Cromossomos normais ou anormais? Qual é a razão para a (a)normalidade? Fenótipo normal ou anormal? Espera-se que seja saudável ou doente? Caso clínico 4: Casal Wolf Cariograma da Sra. Wolf: Cariograma do Sr. Wolf: 1 2 3 4 5 11 12109876 13 14 15 16 17 18 X Y22212019 Cariótipo do Sr. Wolf:______________ Metáfase do probando da família do casal Wolf: Cariograma do probando da família do casal Wolf: Informação sobre o probando da família do casal Wolf Qual é o gênero do paciente? Cromossomos normais ou anormais? Qual é a razão para a (a)normalidade? Fenótipo normal ou anormal? Espera-se que seja saudável ou doente? Caso clínico 5: Casal Doherty Cariograma da Sra. Doherty: Cariograma do Sr. Doherty: Metáfase do probando da família do casal Doherty: Cariograma do probando da família do casal Doherty. Análises complementares revelaram a presença de alteração genética compatível com fibrose cística. Informação sobre o probando da família do casal Doherty Qual é o gênero do paciente? Cromossomos normais ou anormais? Qual é a razão para a (a)normalidade? Fenótipo normal ou anormal? Espera-se que seja saudável ou doente? Caso clínico 6: Casal Greene Cariograma da Sra. Greene: Cariograma do Sr. Greene: Metáfase do probando da família do casal Greene: Cariograma do probando da família do casal Greene: Informação sobre o probando da família do casal Greene Qual é o gênero do paciente? Cromossomos normais ou anormais? Qual a razão para a (a)normalidade? Fenótipo normal ou anormal? Espera-se que seja saudável ou doente? Os casos clínicos usados nesta atividade foram adaptados de Adventures in Karyotyping, Marcy Demsky, Sachem North High School NY Theresa Mercado, State University of New York at Stony Brook, NY. � Como a translocação balanceada pode afetar a fertilidade, mesmo sem causar efeitos fenotípicos aparentes? � Quais são os principais desafios no diagnóstico de anomalias cromossômicas associadas à infertilidade? � Como a cariotipagem pré-natal pode ajudar na detecção de anomalias cromossômicas que afetam a fertilidade ou gestação? Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 1 Questão 1. Como as diferenças entre cromossomos homólogos podem afetar o genótipo e o fenótipo de um organismo? Como você acha que as sequências de alelos podem afetar as características observáveis do organismo? Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 2 Questão 1. Como você explicaria, usando o conceito de herança genética, por que algumas pessoas conseguem sentir o gosto do PTC, enquanto outras não (considere o padrão dominante e recessivo dos alelos)? Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 3 Questão 1. Como a segregação independente dos cromossomos durante a meiose contribui para a diversidade genética em uma população? Explique como os resultados da Atividade 2 ilustram a importância dessa lei de Mendel no processo evolutivo. Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 4 Questão 1. Calcule a probabilidade do primeiro filho do casal da Atividade 2, ao se casar com uma pessoa geneticamente normal da população, ter um filho afetado por fibrose cística ou hipercolesterolemia familiar. Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 5 Questão 1. Represente o heredograma “definitivo” do caso clínico avaliado. Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 6 Questão 1. Qual é o objetivo principal da realização de um cariótipo e quais informações um cariótipo pode fornecer sobre os cromossomos de um indivíduo? Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 7 Questão 1. No processo de cariotipagem por que é fundamental que as células sejam interrompidas na metáfase durante esse procedimento? Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 8 Questão1. Em um cariótipo humano, quantos pares de cromossomos homólogos você esperaria observar em uma mulher? E em um homem? Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 9 Questão 1. O número de varia muito dentre os diferentes organismos. Embora possa ser semelhante entre espécies evolutivamente relacionadas (como entre a espécie humana, o chimpanzé e o gorila), não é a única característica que deve ser considerada na análise comparativa entre diferentes organismos. A tabela abaixo mostra o número diploide de alguns organismos vegetais e animais. Observe que o cariótipo humano (2n=46) tem número diploide semelhante ao de chimpanzé e gorila (2n=48), espécies consideradas próximas à humana. No entanto, apresenta o mesmo número cromossômico de Myotis blythii, uma espécie de morcego. Número cromossômico diploide (2n) de diferentes organismos eucariótipos Organismos 2n Organismos 2n Centeio 14 Rato 44 Homem 46 Cavalo 64 Drosófila (mosca da fruta) 8 Cobaia 16 Chimpanzé 48 Myotis blythii (morcego) 46 Trigo 42 Coelho 44 Gorila 48 Porco 40 Podemos afirmar que há maior parentesco evolutivo entre o centeio e a cobaia do que entre o coelho e a cobaia? Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ Nome:______________________________________________RA:_____________ Data:______/_____/_____ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 10 Situação: Se comporte como o conselheiro genético que avaliou o caso clínico fornecido para você durante a aula. Sua tarefa consiste em Escrever/Completar uma carta para a família XXX (escolha um nome) explicando os resultados em termos que eles possam entender (sem usar terminologia genética!). Certifique-se de cobrir as seguintes informações em sua carta. Prezado Sr. e Sra. __________________________, Estou escrevendo para compartilhar os resultados dos testes genéticos realizados no seu bebê, conforme discutido durante nossa última reunião. O objetivo desta carta é explicar esses resultados de uma forma simples e compreensível, para que possam entender melhor o que foi descoberto e o impacto para a saúde de seu filho(a). Primeiramente, a análise cromossômica foi recomendada para o seu bebê devido a [A- inserir a razão específica, como preocupações com a saúde, histórico médico ou outras indicações]. Esse tipo de teste ajuda a identificar possíveis problemas nos cromossomos, que são as estruturas em nossas células que contêm os nossos genes e que podem influenciar o desenvolvimento e a saúde. A análise foi realizada da seguinte forma: primeiro, as células do seu bebê foram coletadas [geralmente através de amniocentese ou amostra de sangue, dependendo do caso]. Em seguida, as células foram analisadas em um laboratório, onde os cromossomos foram visualizados e organizados em um padrão chamado cariótipo. Isso nos permitiu observar se os cromossomos estavam presentes em número e estrutura normais. Em relação aos cromossomos dos pais, nós os analisamos para ver se eles ajudariam ou não a entender melhor a situação do seu bebê. No seu caso, os cromossomos dos pais não mostraram anomalias que pudessem ser responsáveis diretamente pelos resultados do teste do bebê. O cariótipo do seu bebê revelou que [B- os cromossomos estavam normais/abnormais, e se estavam numericamente ou estruturalmente normais ou não]. Caso os cromossomos estivessem anormais, isso pode indicar uma condição genética específica. [C- Se houver anomalias, explique de forma simples: “Por exemplo, seu bebê tem um cromossomo extra em uma das células (trissomia), o que pode causar uma condição como a Síndrome de Down.”] As implicações desses resultados para a saúde de seu bebê são as seguintes: [D- explique os possíveis problemas médicos associados à anomalia encontrada]. Esses problemas podem afetar E- [descreva como isso pode afetar o desenvolvimento, a saúde ou o bem-estar do bebê]. Além disso, gostaria de informar que, após a análise cromossômica, não foram encontrados outros problemas evidentes. No entanto, é possível que outros testes ou exames sejam recomendados, como ultrassons adicionais para observar mais detalhadamente a estrutura de órgãos, caso haja alguma preocupação adicional. Quanto à probabilidade de esse problema ocorrer em uma futura gravidez, o risco de recorrência depende de vários fatores. A partir da análise dos cromossomos, a probabilidade de recorrência é de [E- explique o risco e se ele é baixo ou alto, com base nas informações do caso]. Aconselho que você fique tranquilo, mas que se mantenha atento e converse conosco sobre quaisquer preocupações futuras. Se tiverem mais perguntas ou preocupações, estou à disposição para discutirmos mais detalhes. Por favor, não hesitem em entrar em contato. Atenciosamente, Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________ ATIVIDADE OBRIGATÓRIA 10 (continuação) 6A) 6B) 6C) 6D) 6E) Visto do(a) docente: (evitar rubricas e, se possível, adicione carimbo) _________________________cruzamentos? Atividade 1 Material: miçangas de cor amarela ou feijão preto, miçangas de cor verde ou feijão branco, potes plásticos ou copos, pires ou pratos descartáveis. Nesta atividade, você vai aprender como descobrir o genótipo de um indivíduo com fenótipo dominante utilizando o conceito de cruzamento teste. Vamos usar miçangas para representar alelos dominantes e recessivos e, a partir disso, determinar se o genótipo do indivíduo com fenótipo dominante é homozigoto dominante (VV) ou heterozigoto (Vv). Passo 1: Preparação dos Potes � Pote 1 (Homozigoto Dominante – VV): Coloque 20 miçangas amarelas neste pote. Essas miçangas representam um indivíduo homozigoto dominante (VV). � Pote 2 (Heterozigoto – Vv): Coloque 10 miçangas amarelas e 10 miçangas verdes neste pote. Essas miçangas representam um indivíduo heterozigoto (Vv). � Pote 3 (Homozigoto Recessivo – vv): Coloque 20 miçangas verdes neste pote. Essas miçangas representam um indivíduo homozigoto recessivo (vv). Passo 2: Definição do Cruzamento Teste � O cruzamento teste será realizado entre um indivíduo de fenótipo dominante (amarelo) e um indivíduo homozigoto recessivo (vv). � Qual é o objetivo deste cruzamento? O que você espera descobrir a partir dos resultados? Passo 3: Realizando o Cruzamento Teste Cruzamento entre VV (homozigoto dominante) e vv (homozigoto recessivo): � Antes de iniciar reflita: O que você espera que aconteça nesse cruzamento? Qual deve ser fenótipo e genótipo dos descendentes? Registre suas previsões. � Peça para um colega retirar uma miçanga do Pote 1 (VV) e uma miçanga do Pote 3 (vv) e colocá-las no Pires A. � Repita esse processo até que todas as miçangas dos Potes 1 e 3 sejam retiradas e colocadas no Pires A. Cruzamento entre Vv (heterozigoto) e vv (homozigoto recessivo): � Antes de iniciar reflita: O que você espera que aconteça nesse cruzamento? Qual deve ser fenótipo e genótipo dos descendentes? Registre suas previsões. � Peça a outro colega retirar uma miçanga do Pote 2 (Vv) e uma miçanga do Pote 3 (vv) e colocá-las no Pires B. � Repita o processo até que todas as miçangas dos Potes 2 e 3 sejam retiradas e colocadas no Pires B. Passo 4: Contagem e Análise das Miçangas Preencha a tabela abaixo com os resultados da contagem das miçangas em ambos os pires. Depois, compare as informações obtidas com as suas previsões. Cruzamento Pote 1 x Pote 3 Cruzamento Pote 2 x Pote 3 Descendentes Fenótipo Genótipo Descendentes Fenótipo Genótipo Indivíduo 1 Indivíduo 1 Indivíduo 2 Indivíduo 2 Indivíduo 3 Indivíduo 3 Indivíduo 4 Indivíduo 4 Indivíduo 5 Indivíduo 5 Indivíduo 6 Indivíduo 6 Indivíduo 7 Indivíduo 7 Indivíduo 8 Indivíduo 8 Indivíduo 9 Indivíduo 9 Indivíduo 10 Indivíduo 10 Proporções Fenotípicas Proporções Fenotípicas Proporções Genotípicas Proporções Genotípicas Passo 5: Interpretando os Resultados Após contar as miçangas e preencher a tabela, responda às seguintes perguntas para entender os resultados: � O que você aprendeu sobre o genótipo de um indivíduo com fenótipo dominante? O que isso nos diz sobre o cruzamento-teste e como ele pode ajudar a descobrir o genótipo de um indivíduo desconhecido? � Se você tivesse cruzado o indivíduo de fenótipo dominante (amarelo) com outro de fenótipo amarelo, mas com genótipo heterozigoto (Vv), quais seriam os resultados? Como isso compararia com o cruzamento teste feito nesta atividade? � De acordo com os resultados obtidos, como você pode concluir o genótipo do indivíduo com fenótipo dominante? Ele é homozigoto dominante (VV) ou heterozigoto (Vv)? Atividade 2 Material: tiras de papel representando sequências de DNA (disponíveis ao final da atividade), canetas coloridas (como vermelho e azul) para marcar origem materna ou paterna dos homólogos. Nesta atividade, vamos aprender a identificar cromossomos homólogos e diferenciar os alelos homozigotos e heterozigotos a partir de sequências de DNA. Passo a passo da atividade Passo 1: Formação dos grupos Cada grupo deverá recortar as 6 tiras de papel, representando 3 pares de cromossomos homólogos. Cada par de cromossomos homólogos terá 2 tiras, uma representando o cromossomo da mãe e outra representando o cromossomo do pai. Passo 2: Identificação dos cromossomos homólogos Organize as 6 tiras de papel recebidas, de modo que você tenha 3 pares de cromossomos homólogos. Para cada par de cromossomos homólogos, coloque lado a lado as tiras representando o cromossomo materno e o cromossomo paterno. Como você pode identificar que dois cromossomos são homólogos? O que eles têm em comum? Passo 3: Distinção entre cromossomos paternos e maternos Use as canetas coloridas para pintar cada cromossomo. Por que é importante distinguir entre cromossomos paternos e maternos? O que isso representa em termos de herança genética? Passo 4: Identificação das diferenças entre cromossomos homólogos Compare as sequências de DNA de cada par de cromossomos homólogos (um cromossomo materno e um cromossomo paterno). Identifique as diferenças entre os cromossomos de cada par e marque as diferenças. Se os cromossomos são homozigotos, os alelos serão iguais. Se os cromossomos são heterozigotos, os alelos serão diferentes. O que você percebe ao comparar as sequências de DNA? Quando há diferenças, o que isso indica sobre os cromossomos homólogos? Instituto de Ciências da Saúde Disciplina: Genética e Citogenética Humana Título da Aula: Sensibilidade ao PTC AULA 2 Objetivo: Verificar as diferenças na sensibilidade ao composto feniltiocarbamida (PTC) entre os(as) alunos(as) e tentar estabelecer os genótipos a partir do fenótipo. Objetivos específicos: � Identificar a sensibilidade ao PTC em cada aluno(a), separando-os em dois grupos: sensíveis e não sensíveis. � Avaliar a distribuição de sensibilidades (fraca, intensa ou ausente) entre os participantes, levando em consideração diferentes variáveis. � Analisar os dados obtidos, construindo gráficos de distribuição de frequência para visualizar a variação de sensibilidade ao PTC entre os participantes. � Observar a relação entre o genótipo (alelos dominantes e recessivos) e o fenótipo (sensibilidade ao PTC), com base nos resultados individuais. Fundamento: Desde 1931 sabe-se que algumas pessoas são incapazes de sentir o gosto do composto sintético feniltiocarbamida ou PTC, tido como sendo muito amargo, tal como o quinino. Demonstrou-se mais tarde que a capacidade de sentir o gosto dessa substância é governada por um alelo dominante “T” e a incapacidade de sentir o PTC é por um alelo recessivo “t”. Desse modo, indivíduos homozigotos dominantes ou heterozigotos são ditos sensíveis ao PTC, enquanto homozigotos recessivos são insensíveis. Muitos compostos quimicamente relacionados ao feniltiocarbamida revelam bimodalidade de paladar, embora o PTC proporcione a separação mais ampla dos dois fenótipos. Parece que a configuração seguinte é essencial: Compostos similares ao PTC podem ser encontrados em alguns vegetais, como couve, repolho e outros vegetais do grupo das crucíferas. Originalmente, essa prática é composta por um teste em que se detecta o limiar de sensibilidade do(a) aluno(a) ao PTC, sendo necessária a utilização de 14 diferentes soluções com diferentes concentrações. A maioria das pessoas pode sentir o gosto com concentrações bem fracas do composto, mas cerca de uma em três pessoas só pode sentir o gosto em concentrações muito mais altas. Atividade a. Devem ser utilizadas duas picetas: uma contendo apenas água natural e a outra, a solução de PTC. Somente o(a) professor(a) deve saber identificar as picetas. No teste, cada aluno(a) deve ingerir, aproximadamente, 2 mL do conteúdo de cada piceta, alternando a ordem de aplicação das soluções de aluno(a) para aluno(a). Esse cuidado deve ser tomado no sentido de impedir que os(as) alunos(as) reconheçam o conteúdo das picetas. b. O(a) aluno(a) deverá ingerir o conteúdo de umadas picetas e informar ao(à) professor(a) se sentiu ou não o gosto amargo. Na hipótese de o(a) aluno(a) dizer sentir o gosto amargo na piceta com água, o(a) professor(a) deverá repetir o teste, alterando as picetas, até que o(a) aluno(a) tenha segurança na resposta. c. Os dados obtidos de todos os(as) alunos(as) da sala deverão ser tabulados na lousa. Resultados a. Com os dados coletados nos grupos, preencher a tabela a seguir. b. Com base nos dados desta tabela, construir um gráfico de distribuição de frequência (de colunas ou de linhas) apontando as diversas sensibilidades (sensibilidade fraca, intenso ou não sensível) e, se houver participantes com identidades de gêneros distintas, buscar acrescentar se possível essa variável relacionando-a com os limiares de sensibilidade anteriores. Identidade de gênero Total de sensíveis Sensibilidade fraca Sensibilidade forte Insensíveis Homens Mulheres Total Materiais Quantidade por grupo Solução de PTC, com concentração de 1,3 g de PTC por litro de água Água natural Descarte do material utilizado conforme Normas Internacionais de Segurança. Instituto de Ciências da Saúde Disciplina: Genética e Citogenética Humana Título da Aula: Teoria Cromossômica da Herança: Relacionando Divisão Celular com as leis de Mendel AULA 3 Objetivo: Compreender os princípios da mitose, da meiose, da formação dos gametas e como os alelos dos genes podem ser herdados. Objetivos específicos: � Identificar e distinguir as diferentes fases da mitose por meio da observação de células no microscópio óptica, compreendendo as características morfológicas de cada fase. � Analisar a formação dos gametas a partir dos cromossomos fornecidos e dos alelos dos genes F (fibrose cística) e H (hipercolesterolemia familiar). � Simular a meiose para observar a segregação dos cromossomos e a troca de material genético (permuta). � Compreender e aplicar a Segunda Lei de Mendel (segregação independente dos genes). � Estudar as implicações da herança genética e como diferentes combinações de alelos podem gerar diversos tipos de gametas. � Simular fecundações entre os gametas masculinos e femininos e analisar os genótipos e fenótipos dos filhos resultantes. � Refletir sobre a variação genética e a probabilidade de ocorrência de doenças genéticas, como fibrose cística e hipercolesterolemia familiar, em futuras gerações. � Compreender a herança genética de doenças como fibrose cística e hipercolesterolemia familiar. Fundamento: O ciclo celular é o processo contínuo em que as células crescem, duplicam seu material genético e se dividem para formar novas células. Esse ciclo é dividido em duas grandes fases: intérfase e divisão celular. A divisão celular pode ser mitose ou meiose, e o ciclo celular é essencial para o crescimento, regeneração e manutenção da vida. A intérfase é a fase do ciclo celular onde a célula se prepara para a divisão. Ela é subdividida em três fases principais. Na fase G1, que é a primeira fase da intérfase, a célula cresce e realiza suas funções normais, como a produção de proteínas e organelas, preparando-se para a próxima fase. Em seguida, na fase S, ocorre a duplicação do DNA, ou seja, cada cromossomo é copiado, formando duas cromátides-irmãs unidas pelo centrômero. Essa fase é crucial, pois garante que cada célula filha receba uma cópia completa do material genético após a divisão celular. Após a fase S, a célula entra na fase G2, onde continua seu crescimento e realiza a preparação final para a divisão. Durante essa fase, a célula verifica se a duplicação do DNA foi bem-sucedida e organiza os componentes necessários para a mitose. Após a interfase, ocorre a mitose, um processo de divisão celular no qual uma célula- mãe se divide para formar duas células-filhas idênticas. A mitose é dividida em várias fases, começando com a prófase, onde os cromossomos, que estavam descondensados na interfase, começam a se condensar, tornando-se visíveis ao microscópio. A membrana nuclear começa a se desintegrar, e os centríolos se movem para os polos da célula, formando o fuso mitótico, que é uma estrutura formada por microtúbulos. Em seguida, na metáfase, os cromossomos se alinham no centro da célula, na chamada “placa metafásica”, e cada cromossomo é ligado aos microtúbulos do fuso mitótico através do cinetócoro, que está localizado no centrômero de cada cromossomo. Durante a anáfase, as cromátides-irmãs de cada cromossomo se separam e são puxadas para os polos opostos da célula, devido à contração dos microtúbulos do fuso, garantindo que cada célula filha receba uma cópia idêntica de cada cromossomo. Na telófase, os cromossomos começam a se descondensar, e a membrana nuclear se reforma ao redor de cada conjunto de cromossomos, formando dois núcleos filhos. O fuso mitótico também se desintegra. A divisão do citoplasma ocorre após a mitose, no processo chamado citocinese, completando a divisão celular. A análise do processo de mitose em células vivas não é simples, pois o núcleo e seus componentes são normalmente incolores. Por isso, utilizam-se fixadores que matam as células e corantes específicos que destacam suas estruturas. Em vegetais, os melhores materiais para observar a mitose são os tecidos em fase de crescimento, como as extremidades das plantas – os meristemas apicais – e os brotos das folhas. Nesse sentido, as pontas das raízes de cebola (Allium cepa) são um excelente material para a observação e identificação das fases da mitose. A meiose (do grego meiosis = divisão ao meio) é um processo de divisão celular no qual organismos de reprodução sexuada formam seus gametas. A meiose ocorre em duas etapas sucessivas, resultando na formação de quatro células haploides geneticamente distintas a partir de uma célula diploide. Esse processo é fundamental para a manutenção do número cromossômico, pois os gametas possuem metade do número de cromossomos das células somáticas. Durante a meiose, ocorrem fenômenos de grande importância genética, como: Sinapse: o pareamento dos cromossomos homólogos. Permuta: a troca de segmentos entre cromossomos homólogos. Segregação: a distribuição aleatória dos cromossomos maternos e paternos para os polos da célula. Para fins didáticos, a meiose é dividida em duas fases principais: meiose I (divisão reducional) e meiose II (divisão equacional). A meiose I consiste nas seguintes etapas: 1. Prófase I (subdividida em leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese); 2. Metáfase I; 3. Anáfase I; 4. Telófase I; Já a meiose II inclui: 1. Prófase II; 2. Metáfase II; 3. Anáfase II; 4. Telófase II; Este processo é essencial para a variabilidade genética dos organismos sexuados, garantindo que as células-filhas possuam combinações únicas de material genético. Atividade 1 Material: lâminas de raiz de cebola previamente preparadas. Observar uma lâmina preparada de raiz de cebola, identificando células que estejam em processo de divisão celular (mitose). Após localizar essas células, posicione a lâmina na objetiva de 40x (aumento de 400x) e procure identificar as células nas diferentes fases do ciclo celular, observando as características específicas de cada fase. Atividade 2 Material: Massa de modelar de duas cores diferentes (cromossomos); etiquetas adesivas de 2 a 3 cm de comprimento (região dos genes); barbante ou linha (fibras cromossômicas do fuso e membrana celular); botões (cinetócoros e centríolos). Nesta atividade vamos analisar a formação dos gametas e a fecundação em um casal, considerando dois genes para os quais o homem é sabidamente heterozigótico e a mulher homozigótica para o alelo normal. Cada grupo deverá representar uma célula germinativa do testículo do homem heterozigótico durante a meiose. Para simplificar, apenas os cromossomos portadores dos genes em questão serão representados. Ou seja, dos 22 pares de cromossomos autossômicos deuma célula humana, representaremos o cromossomo 7, que é grande e submetacêntrico, e o cromossomo 19, que é bem menor e metacêntrico. Cada um dos homólogos de um par deve ser modelado com cor diferente, representando sua origem materna ou paterna. Você vai iniciar essa atividade representando os cromossomos no período G1 da intérfase. Note que, embora nessa fase do ciclo celular os cromossomos estejam descondensados e não seja possível identificá-los, estamos construindo um modelo e, com fins didáticos, representaremos os cromossomos já como bastões visíveis nessa fase. Após a montagem dos cromossomos, você vai colocar os pares de alelos dos dois genes (descritos a seguir) nos cromossomos autossômicos em questão. Para isso, utilize as etiquetas adesivas, representando os alelos. Lembre-se que homem em questão é heterozigótico para estes dois genes (FfHh), isto é, não apresenta fibrose cística, porém apresenta hipercolesterolemia familiar. Sabe-se que seu primo materno possui fibrose cística e seu pai hipercolesterolemia familiar. Use estas informações para distribuir os alelos nos cromossomos homólogos de cada um dos pares. O gene F – gene que condiciona a fibrose cística, doença caracterizada por uma disfunção pancreática e pulmonar, que normalmente leva o indivíduo à morte nas primeiras décadas de vida. Está localizado no braço longo do cromossomo 7. O alelo recessivo (f) condiciona a doença, e o dominante (F) dá a condição normal. Gene H – gene que condiciona a hipercolesterolemia familiar, doença caracterizada pelos elevados níveis de colesterol no organismo. Está localizado no cromossomo 19. O alelo dominante (H) condiciona a doença, e o recessivo (h) dá a condição normal. Passo a passo da atividade: Formação de Grupos: forme grupos de, no máximo, quatro alunos(as). Cada grupo receberá bastões de massa de modelar de duas cores diferentes para representar os cromossomos. Construção dos cromossomos: cada grupo deve construir os cromossomos representando os cromossomos 7 (grande e submetacêntrico) e 19 (menor e metacêntrico), utilizando os bastões de massa de modelar. Utilize cores diferentes para representar os cromossomos materno e paterno de cada par. Representação dos alelos nos cromossomos: nos cromossomos 7 e 19, aplique as etiquetas adesivas representando os alelos dos dois genes estudados: Gene F (fibrose cística): Alelo dominante (F) para o normal e recessivo (f) para a doença. Gene H (hipercolesterolemia familiar): Alelo dominante (H) para a doença e recessivo (h) para o normal. Lembre-se que o homem é heterozigótico (FfHh) e a mulher é homozigótica para o alelo normal (FFhh). Represente isso corretamente nos cromossomos. Simulação da meiose – Período S da Intérfase: simule a duplicação dos cromossomos na fase S da intérfase. Embora os cromossomos estejam descondensados na realidade, modele-os como bastões visíveis para representar a célula pronta para entrar em divisão. Use uma folha em branco para posicionar o seu modelo. Agora, pense: quantos tipos de gametas este indivíduo deverá formar? Quais? Anote sua primeira idéia. Simulação das fases da meiose: Inicie a simulação das fases da meiose, representando os centríolos nos polos da célula e as fibras cromossômicas do fuso acromático. Realize a permuta entre as cromátides não-irmãs entre os cromossomos homólogos. Considere sempre, nesta atividade, que a permuta entre as cromátides não-irmãs ocorra entre o gene considerado e o telômero, para os dois pares de homólogos. Interrompa a simulação na metáfase I, aguardando a avaliação professor(a) para continuar. Após a avaliação siga com as fases subsequentes da divisão até a formação dos gametas. Análise dos tipos de gametas: Quantos tipos de gametas a célula que você simulou formou? Quais? Compare seus resultados com os dos demais grupos. Observe as proporções obtidas. Discussão sobre a segunda Lei de Mendel: Compare seus resultados com os dos outros grupos e observe as proporções obtidas. Explique como, em um indivíduo duplo- heterozigótico, a meiose forma quatro tipos de gametas (FH, Fh, fH, fh), e como isso está relacionado à segregação independente dos cromossomos, de acordo com a Segunda Lei de Mendel. Simulação de fecundações: Simule cinco fecundações entre os gametas masculinos e femininos do casal. Determine os genótipos e fenótipos dos cinco filhos resultantes dessas fecundações. Para cada fecundação, determine as combinações possíveis de alelos e os fenótipos esperados, com base na combinação dos gametas. Indivíduo Genótipo Fenótipo 1 2 3 4 5 Conclusão e reflexão: Após a análise dos gametas e simulações de fecundação, reflita sobre a importância de compreender como os genes são herdados e como isso pode afetar a saúde dos filhos, como no caso da fibrose cística e hipercolesterolemia familiar. Discuta com seus colegas os impactos das anomalias genéticas e as possibilidades de herança nas futuras gerações. Instituto de Ciências da Saúde Disciplina: Genética e Citogenética Humana Título da Aula: Teoria Cromossômica da Herança: Relacionando Divisão Celular com as Aneuploidias AULA 4 Objetivo: Entender como a não-disjunção cromossômica durante a mitose e meioso pode levar a alterações cromossômicas numéricas. Objetivos específicos: Estabelecer as principais consequencias da não disjunção dos cromossommos homólogos e das cromátides irmãs. Fundamento: Alterações cromossômicas numéricas envolvem mudanças no número de cromossomos de uma célula. As duas anomalias mais comuns desse tipo são as monossomias e trissomias. Na monossomia, um cromossomo está ausente, enquanto na trissomia há a presença de um cromossomo extra. Exemplos típicos incluem a síndrome de Turner, que é uma monossomia do cromossomo X, e a síndrome de Down, uma trissomia do cromossomo 21. Essas condições estão frequentemente associadas a anomalias no desenvolvimento físico e cognitivo. Já as anomalias cromossômicas estruturais envolvem alterações na estrutura dos cromossomos, como translocações, deleções, duplicações e inversões. As translocações ocorrem quando fragmentos de cromossomos se deslocam de um cromossomo para outro, o que pode resultar em desequilíbrios genéticos. Tais alterações podem ser balanceadas, quando não há perda ou ganho de material genético, ou desbalanceadas, quando há perda ou ganho de segmentos cromossômicos, o que pode levar a doenças genéticas. Atividade Nesta atividade, vamos estudar as alterações cromossômicas numéricas, como monossomias (ausência de um cromossomo) e trissomias (presença de um cromossomo extra), e entender como essas alterações podem ocorrer durante as divisões da meiose. Lembre-se de que os centrômeros são a região central do cromossomo, onde as cromátides- irmãs se conectam. A meiose é um processo de divisão celular que reduz o número de cromossomos pela metade, formando gametas (óvulos e espermatozoides). � Meiose I (primeira divisão): ocorre a separação dos cromossomos homólogos. � Meiose II (segunda divisão): ocorre a separação das cromátides-irmãs. Procedimento: Nesta atividade, você irá criar um esquema ilustrando os erros que podem ocorrer durante as divisões da meiose I e meiose II. Para simplificar, utilizaremos apenas os cromossomos 21 e 22 de uma célula humana, como se estivéssemos observando esses cromossomos durante a divisão celular. Baseando-se na tabela fornecida, crie suas representações dos erros que podem ocorrer em cada uma das divisões. Se optar por ilustrar um erro na meiose I, ele deverá ser a não disjunção dos cromossomos homólogos, onde os cromossomos homólogos não se separam corretamente. Este erro deve ocorrer com o cromossomo 21. Se preferir representar o erro na meiose II, ele deverá ser a não disjunção das cromátides- irmãs, onde as cromátides-irmãs de um cromossomo não se separam adequadamente. Para este erro, também utilize o cromossomo 21.Após ilustrar os erros, represente os gametas formados e simule as fecundações desses gametas com gametas normais. Lembre-se de que, no esquema de divisão correta, estamos trabalhando com três cromossomos, mas para facilitar o processo, trabalharemos apenas com os cromossomos 21 e 22 neste exercício. Diagrama Fase Cromossomos Ploidia Intérfase G1 6 cromossomos não duplicados 3 pares de homólogos Diploide Intérfase S/G2 (duplicação do DNA) 6 cromossomos duplicados 3 pares de homólogos Diploide Início da Prófase I (pareamento dos homólogos, crossing-over) 6 cromossomos duplicados 3 pares de homólogos Diploide Prófase tardia (montagem das fibras do fuso e ancoramento nos cromossomos) 6 cromossomos duplicados 3 pares de homólogos Diploide Metáfase I 6 cromossomos duplicados 3 pares de homólogos Diploide Anáfase I (separação de homólogos) 6 cromossomos duplicados 3 pares de homólogos se separando Diploide* Telófase I (formação de duas células) Transição de 6 para 3 cromossomos Transição de diploide para haploide Início da Prófase II 3 cromossomos replicados por céluas Não existe mais o par Haploide Prófase II Tardia 3 cromossomos replicados por célula Haploide Metáfase II (cromossomos alinhados no centro) 3 cromossomos replicados por célula Haploide Anáfase II (separação das cromátides irmãs) Transição entre cromossomo duplicado e não duplicado Haploide Telófase II (novas células se formando) Gametas finais 3 cromossomos por célula Haploide Instituto de Ciências da Saúde Disciplina: Genética e Citogenética Humana Título da Aula: Conectando Gerações: a Arte de Montar Heredogramas AULA 5 Objetivo geral: Desenvolver a habilidade de interpretar e construir heredogramas, utilizando a análise genética para identificar padrões de doenças e características herdadas, com base em informações familiares e histórico clínico. Objetivos específicos: � Aprender como construir heredogramas a partir de casos clínicos familiares. � Habituar-se com as simbologias usadas na construção de heredogramas. � Identificar e classificar os padrões de herança (autossômicas dominantes e recessivas, ligada ao sexo) a partir dos dados familiares. � Interpretar padrões de doenças genéticas a partir de heredogramas, relacionando a transmissão de características com a genética mendeliana. Fundamento: O heredograma é uma representação gráfica de como as características ou doenças genéticas são transmitidas de uma geração para outra dentro de uma família. Ele é usado para entender a herança de doenças, como doenças autossômicas dominantes, recessivas ou ligadas ao sexo. A construção de um heredograma envolve identificar as relações familiares, como pais e filhos, irmãos, avós, tios e primos, e marcar a presença de características específicas ou doenças, permitindo a visualização do padrão de herança. Existem diferentes tipos de padrões de herança que podem ser observados em um heredograma, tais como: � Herança autossômica dominante: a doença é transmitida por um único gene dominante, localizado em um dos 22 pares de cromossomos autossomos. Apenas um alelo mutante é suficiente para que a característica ou doença se manifeste. � Herança autossômica recessiva: a doença se manifesta apenas quando o indivíduo herda dois alelos recessivos, um de cada pai. � Herança ligada ao sexo: a característica ou doença está associada a genes localizados no cromossomo sexual, geralmente no cromossomo X. Os heredogramas são ferramentas poderosas para os conselheiros genéticos identificarem o risco de doenças em futuras gerações e para aconselhar sobre a probabilidade de transmissão de características específicas. Sendo assim, a construção de um heredograma não é apenas um exercício acadêmico, mas uma habilidade essencial para profissionais que se dedicarão à área de genética médica. Como conselheiro genético, o biomédico pode usar um heredograma para identificar riscos genéticos e orientar famílias sobre a probabilidade de herdar doenças genéticas em futuras gerações. Os conselheiros genéticos têm o papel de fornecer informações claras sobre os riscos de doenças genéticas e ajudar os indivíduos a tomar decisões informadas sobre saúde reprodutiva e tratamentos médicos. Eles também desempenham um papel crucial em orientar pacientes e familiares sobre o manejo de condições genéticas, o que pode incluir decisões sobre exames genéticos, opções de tratamento ou modificações no estilo de vida. A genética médica é uma área em constante evolução, e a interpretação de heredogramas exige não apenas conhecimento sobre os padrões de herança, mas também sobre como essas informações podem ser usadas para melhorar a saúde e o bem-estar dos pacientes. Simbologia dos heredogramas Para construir um heredograma, utilizamos uma simbologia padrão que facilita a representação das relações familiares e a transmissão das características ou doenças. Essa simbologia é fundamental para que os heredogramas sejam compreensíveis e eficazes na análise genética. Abaixo, apresentamos a simbologia frequentemente usada para a construção do heredograma. Lembramos que esta simbologia não contempla todas as formas utilizadas pelos geneticistas. Assim, caso seja necessária a identificação de algum padrão diferente, pode consultar os guidelines internacionais de heredogramas. Fonte: https://www2.icb.ufmg.br/grad/genetica/heredogramas.htm Atividade O(A) professor(a) pode optar por dividir os(as) alunos(as) em grupos e distribuir os casos clínicos, considerando o tamanho da turma e a disponibilidade de tempo para cada aula. Não é obrigatório o uso de todos os casos clínicos apresentados. Caso o(a) professor(a) opte por dividir a turma, cada grupo deverá ser responsável por analisar o caso clínico atribuído e construir, a partir dele, o heredograma da família. Passo 1: Formação de grupos � Divisão dos(as) alunos(as) em grupos: a turma será dividida em grupos, e a cada grupo será atribuído o histórico de um caso clínico de uma família, no qual o médico solicitou a análise cromossômica do probando, seja pré-natal ou logo após o nascimento. Após receberem o caso clínico, os(as) alunos(as) trabalharão individualmente, analisando as informações de forma independente. Passo 2: Construção do heredograma � Leitura do caso clínico: cada aluno(a) lerá cuidadosamente o caso clínico atribuído e analisará as informações sobre a saúde dos membros da família, como doenças genéticas, características físicas ou condições hereditárias observadas. � Construção do heredograma individualmente: com base nas informações fornecidas, o(a) aluno(a) construirá o seu próprio heredograma para representar graficamente a transmissão das doenças ou características na família. Use a simbologia padronizada. Inclua todos os membros da família e suas relações (pais, filhos, irmãos, avós). Passo 3: Discussão em grupo e consenso � Discussão em grupo: Após construir o heredograma individualmente, os(as) alunos(as) se reunirão nos grupos previamente montados para comparar seus resultados e discutir as possíveis variações no padrão de herança (dominante, recessiva, ligada ao sexo). � Identificar padrões de doenças ou características no heredograma: quais características são de fato herdadas geneticamente? Quais membros da família têm a doença? Como a doença é transmitida? � Determinar o tipo de herança: a partir do padrão observado, tente determinar se a característica ou doença segue uma herança autossômica dominante, recessiva ou ligada ao sexo. � Construção do heredograma consensual: após a discussão, o grupo deverá construir um heredograma consensual, com base nas informações discutidas, para representar de forma clara e precisa o padrão de herança da família. Passo 4: Apresentação para a classe � Apresentação do caso clínico: cada grupodeverá apresentar o seu caso clínico para a classe, explicando o heredograma, os padrões de herança identificados e qualquer anomalia ou característica genética observada. � Explicar o padrão de herança: apresente os argumentos que levaram à determinação de como a característica ou doença foi transmitida. � Discutir as implicações genéticas: o que os resultados do heredograma sugerem sobre o risco de transmissão para as futuras gerações? Caso clínico 1 – A FAMÍLIA SINGH Neela e Samir Singh são um casal saudável, não consanguíneo, de origem indiana. A Sra. Singh tem 30 anos e esta é sua primeira gravidez. Ela está atualmente com 10 semanas de gestação. Dado o histórico familiar de abortos espontâneos recorrentes no primeiro trimestre, bem como a presença de filhos com múltiplas anomalias e severo atraso no desenvolvimento que morreram logo após o nascimento, o médico da Sra. Singh recomendou que fosse realizado o teste de amostragem de vilosidades coriônicas para descartar anomalias cromossômicas estruturais. O Sr. Singh tem 28 anos e, segundo relatos, está com boa saúde. Ele tem três irmãos, com idades de 26, 31 e 35 anos. O irmão de 26 anos é saudável e tem uma filha saudável de 3 anos. O irmão de 31 anos é saudável e tem dois filhos, de 7 e 5 anos. O irmão de 35 anos está com boa saúde. Seu filho de 11 anos foi diagnosticado com déficit intelectual leve, e ele tem uma filha saudável de 8 anos. A mãe do Sr. Singh tem 54 anos e foi diagnosticada com degeneração macular, que pode levar à perda severa de visão e até cegueira. Ela tem três irmãs, que estão na faixa etária dos 50 aos 60 anos e estão com boa saúde para a idade. Cada uma tem quatro filhos saudáveis – dois meninos e duas meninas. O pai do Sr. Singh tem 55 anos e está com boa saúde. Ele tem um irmão, de 60 anos. O irmão de 60 anos tem uma filha de 30 anos que é saudável (ela tem gêmeos de 5 anos – um menino e uma menina, ambos saudáveis) e um filho de 35 anos, que não tem filhos. Caso clínico 2 – A FAMÍLIA JACKSON Calvin e Cherise Jackson são um casal saudável, não consanguíneo, de ascendência afro- americana. A Sra. Jackson tem 33 anos e está atualmente com 9 semanas de gravidez. Dado o histórico de suas gravidezes anteriores, eles estão muito preocupados com a saúde do feto. Eles solicitaram que fosse realizado o teste de amostragem de vilosidades coriônicas para descartar qualquer anomalia cromossômica fetal. A Sra. Jackson tem 33 anos e sofre de asma, para a qual necessita de medicação e um inalador. A Sra. Jackson relata que foi adotada e não tem informações sobre seus pais biológicos. Esta é a quarta gravidez do casal juntos – eles têm uma filha de 3 anos, que nasceu com fenda labial, a qual foi corrigida cirurgicamente. O Sr. e a Sra. Jackson também tiveram dois abortos espontâneos no primeiro trimestre. O Sr. Jackson é um homem saudável, de 35 anos, e tem uma filha saudável de 10 anos de um casamento anterior. O Sr. Jackson tem irmãos gêmeos idênticos de 32 anos. Um dos irmãos tem dois filhos – um filho saudável de 4 anos e uma filha de 2 anos que foi diagnosticada com anemia falciforme. O outro irmão e sua esposa estão aguardando o primeiro filho. A mãe do Sr. Jackson tem 67 anos e sofre de diabetes. Ela tem dois irmãos. Os dois irmãos dela (de 70 e 72 anos) também têm diabetes. O irmão mais velho tem duas filhas saudáveis, na faixa dos 50 anos. O outro irmão teve um filho que tinha anemia falciforme e morreu devido a complicações da doença quando tinha 14 anos. Ele também tem uma filha saudável que está na casa dos 40 anos e está com boa saúde. O pai do Sr. Jackson faleceu – ele morreu de complicações de um acidente vascular cerebral massivo quando tinha 66 anos. Ele era filho único. Caso clínico 3 – A FAMÍLIA RAMIREZ Rosa e Juan Ramirez são um casal saudável, não consanguíneo, do Equador. A Sra. Ramirez tem 23 anos e está atualmente com 20 semanas (5 meses) de gestação. Há algumas semanas, quando estava com 15 semanas de gravidez, a Sra. Ramirez optou por realizar um teste de triagem pré-natal em seu sangue. Esse teste de triagem não é diagnóstico – ele pode apenas sugerir uma possibilidade estatística de que um problema possa existir. Os resultados do teste de triagem da Sra. Ramirez indicaram uma chance aumentada de que o feto possa ter uma anomalia cromossômica. Foi realizado um ultrassom para medir o feto e descartar quaisquer anomalias estruturais. O ultrassom revelou que o feto apresenta: � ossos femorais (da coxa) encurtados; � cabeça aumentada; e � um defeito cardíaco grave. Esses resultados anormais de ultrassom, juntamente com os resultados anormais do teste de triagem sanguínea, levaram o Sr. e a Sra. Ramirez a realizar a amniocentese. O obstetra do casal espera obter informações sobre os cromossomos fetais e determinar se os achados anormais do ultrassom são resultado de algum problema cromossômico. A Sra. Ramirez tem uma irmã e quatro irmãos. Esta é a terceira gravidez do casal juntos – eles têm uma filha saudável de 2 anos e já passaram por um aborto espontâneo no primeiro trimestre. Sua irmã de 25 anos foi diagnosticada com diabetes juvenil quando criança. Ela tem gêmeas não idênticas saudáveis de 2 anos. Seu irmão de 21 anos é saudável e está esperando seu primeiro filho. Os três irmãos mais novos ainda estão no Equador e têm menos de 17 anos (sem filhos). A mãe da Sra. Ramirez tem 56 anos e realizou uma histerectomia no ano passado (retirada do útero) devido ao câncer uterino. Ela tem três irmãs mais velhas, todas com mais de 60 anos. Elas têm filhos que são relatados como estando com boa saúde. A Sra. Ramirez não tem muitas informações sobre o histórico familiar de sua mãe. O pai da Sra. Ramirez faleceu em um acidente quando tinha 53 anos. Ele teve vários irmãos e irmãs, mas a Sra. Ramirez não tem informações sobre eles ou seus filhos. Ela não sabe de defeitos de nascimento ou atrasos no desenvolvimento na família dele. O Sr. Ramirez é um homem saudável de 25 anos, diagnosticado com asma. Ele tem duas irmãs mais velhas (com idades de 27 e 29 anos) que ambas sofreram abortos espontâneos no primeiro trimestre. Sua irmã de 27 anos teve dois abortos espontâneos e não tem filhos vivos, enquanto sua irmã de 29 anos teve três abortos e tem um filho saudável de 5 anos com síndrome de Down. O Sr. Ramirez relata que seu pai é filho único. Seus pais (os avós do Sr. Ramirez) sofreram cinco abortos espontâneos no primeiro trimestre, e ele teve uma irmã que nasceu com múltiplos defeitos de nascimento. Ela morreu quando tinha 2 anos. A mãe do Sr. Ramirez está saudável e tem quase 60 anos. Ambos os pais do Sr. Ramirez vivem no Equador, e ele não tem a oportunidade de vê-los com a frequência que gostaria. Caso clínico 4 – A FAMÍLIA WOLF Jill e Mitchell Wolf são um casal saudável, não consanguíneo, de ascendência franco- canadense e judaica do leste europeu. A Sra. Wolf tem 31 anos e esta é sua terceira gravidez. Um ultrassom de rotina de 20 semanas para observar a anatomia fetal revelou múltiplas anomalias: � estreitamento da aorta, a principal artéria do coração; � um grande rim único que se estende por toda a região abdominal, conhecido como rim em ferradura; e � uma acumulação de líquido na base do pescoço fetal. O Sr. e a Sra. Wolf optaram por realizar a amniocentese para determinar se o padrão observado de anomalias representa um distúrbio cromossômico. A Sra. Wolf é natural de Montreal, Canadá. Ela tem: um filho saudável de 9 anos de um casamento anterior, uma filha saudável de 5 anos com o Sr. Wolf, um irmão mais velho, que tem uma filha saudável de 16 anos e um filho de 13 anos, que nasceu com um defeito cardíaco que foi reparado após o nascimento. A mãe da Sra. Wolf tem 53 anos e foi diagnosticada com câncer de mama. Ela está atualmente recebendo terapia de radiação. Ela tem uma irmã de 60 anos que foi diagnosticada comcâncer de pele por volta dos 50 anos. Ela tem três filhos saudáveis, todos na faixa dos 30 anos, e cada um tem filhos saudáveis. O pai da Sra. Wolf tem 66 anos e sofre de hipertensão. Ele tem um irmão mais novo de 52 anos que tem uma filha adotada da Coreia quando ela era um bebê. O Sr. Wolf tem 40 anos e tem um filho saudável de 11 anos de um casamento anterior. A mãe do Sr. Wolf tem 70 e poucos anos e tem mostrado sinais precoces de doença de Parkinson. Ela tem dois irmãos na faixa dos 60 anos. Um deles teve um infarto do miocárdio no ano passado. Ele tem duas filhas, e cada uma delas tem um filho e uma filha. O pai do Sr. Wolf tem meados dos 70 anos. Ele sofreu um acidente vascular cerebral leve há 3 anos e tem feito fisioterapia desde então. Ele teve uma irmã que morreu em um acidente de carro aos 68 anos. Ela teve três filhos – duas filhas e um filho. Eles estão vivos e bem atualmente. Cada um tem um filho. Caso clínico 5 – A FAMÍLIA DOHERTY Sean e Karen Doherty são um casal saudável, não consanguíneo, de ascendência caucasiana. O Sr. Doherty informa que sua família tem origem na Irlanda e na Escócia, enquanto a família da Sra. Doherty é de ascendência totalmente sueca. A Sra. Doherty é uma mulher saudável de 42 anos, atualmente com 16 semanas (4 meses) de gestação. Esta é a terceira gravidez do casal – eles têm dois filhos saudáveis, com idades de 5 e 8 anos. O obstetra da Sra. Doherty recomendou que ela realizasse amniocentese, pois ela é AMA (avançada idade materna). A Sra. Doherty tem uma irmã de 38 anos, saudável, com duas filhas saudáveis de 4 e 3 anos. O pai da Sra. Doherty tem 79 anos e sofreu um infarto do miocárdio no ano passado. Ele tem uma irmã saudável de 80 anos, que tem dois filhos (58 e 53 anos) que estão com boa saúde para a idade. A mãe da Sra. Doherty tem 75 anos e está em boa saúde. Ela teve um irmão que morreu aos 76 anos devido a um acidente vascular cerebral. Esse irmão tinha uma filha que morreu aos 13 anos devido a um “problema respiratório”. A Sra. Doherty não tem mais informações sobre esse parente. O Sr. Doherty é um homem de 45 anos, saudável. Ele tem uma irmã adotiva de 40 anos, que tem três filhas, todas saudáveis. A mãe do Sr. Doherty tem 75 anos e tem diabetes. Ela é filha única O pai do Sr. Doherty tem 76 anos e teve duas irmãs. Uma irmã nasceu com Trissomia 21 e morreu aos 20 anos devido a problemas cardíacos. A outra irmã, com 70 anos, está com boa saúde para a idade e nunca teve filhos. Caso clínico 6 – A FAMÍLIA GREENE Tina Greene é uma mulher de 26 anos, de ascendência escocesa, alemã e francesa, que deu à luz seu terceiro filho na manhã de ontem. Ela e seu marido Carl, de 24 anos, de ascendência alemã e irlandesa, têm gêmeos fraternos saudáveis de 18 meses. A equipe médica na maternidade observou que o recém-nascido: � é menor do que o esperado; � tem tônus muscular fraco (um “bebê molenga”); e � apresenta um espaço maior do que o normal entre o dedão e o segundo dedo dos pés em ambos os pés. O médico responsável pela Sra. Greene solicitou a análise cromossômica no sangue do recém-nascido para descartar qualquer anomalia cromossômica. A Sra. Greene tem um irmão e uma irmã. Seu irmão tem 30 anos e não tem filhos. Sua irmã tem 35 anos e tem um filho saudável de 5 anos. A mãe da Sra. Greene tem 54 anos e sofre de problemas nas costas. Ela tem um irmão de 58 anos, que tem câncer de próstata. Ele tem uma filha de 36 anos, que é obesa. Ela tem um filho de 3 anos, que tem problemas auditivos, uma filha de 6 anos, que está com boa saúde. Um irmão que morreu quando tinha 25 anos na guerra do Vietnã. Uma irmã de 66 anos, que está começando a mostrar sinais de demência. Ela tem uma filha saudável de 30 anos, que espera seu primeiro filho em junho. O pai da Sra. Greene tem 58 anos e é alcoólatra. Ele não tem contato com a família e deixou a casa há 3 anos. Ele tem uma irmã de 62 anos, que é freira na Irlanda, uma irmã de 55 anos que está com boa saúde e tem três filhos saudáveis. O Sr. Greene tem um irmão de 28 anos com atraso no desenvolvimento causado pela exposição ao álcool durante a gestação (síndrome do alcoolismo fetal, FAS). A mãe do Sr. Greene tem 58 anos e foi recentemente diagnosticada com câncer de pulmão devido ao tabagismo. Ela não está com boa saúde atualmente. Ela tem uma irmã saudável de 63 anos, que tem dois filhos saudáveis – e esses filhos também têm filhos saudáveis. O pai do Sr. Greene tem 60 anos, é filho único e tem diabetes tipo 1 (dependente de insulina). Os casos clínicos usados nesta atividade foram adaptados de Adventures in Karyotyping, Marcy Demsky, Sachem North High School NY Theresa Mercado, State University of New York at Stony Brook, NY. Instituto de Ciências da Saúde Disciplina: Genética e Citogenética Humana Título da Aula: Cromossomos em Foco: da Classificação à Interpretação de Cariogramas AULA 6 Objetivo geral: Aprender os fundamentos da cariotipagem. Objetivos específicos: � Compreender a classificação cromossômica com base no tamanho, posição do centrômero e organização nos grupos A-G. � Desenvolver a habiliade de interpretar e organizar cariogramas. Fundamento: O cariótipo é a descrição detalhada e precisa do conjunto cromossômico de uma espécie. Ele é essencial para estudos de ligação dos genes e mapeamento genético, na análise das patologias associadas a alterações numéricas e estruturais dos cromossomos, no diagnóstico pré-natal e na citogenética do câncer. Além disso, esta técnica é fundamental quando se deseja elucidar as diferenças existentes no material genético das espécies e para examinar a variação genética entre indivíduos da mesma espécie, tanto nos estudos evolutivos como para uso no melhoramento animal e vegetal. Os cromossomos metafásicos são os mais adequados para os estudos cariotípicos, devido ao alto grau de condensação que atingem nessa fase, facilitando a observação tanto das cromátides-irmãs quanto da posição dos centrômeros. Para realizar um estudo cariotípico de uma espécie, é necessário obter tecidos com um alto índice mitótico, para garantir a presença de um bom número de metáfases. O teste de cariótipo pode ser realizado a partir de células coletadas do sangue periférico, do líquido amniótico ou da medula óssea, que são posteriormente estimuladas a se dividir em cultura celular, frequentemente com o uso de fitohemaglutinina. A representação de um cariótipo pode ser feita de duas formas: cariograma e idiograma. O cariograma é construído a partir de fotografias ou desenhos detalhados de metáfases, onde todos os cromossomos estão bem corados e individualizados. Esses cromossomos são então recortados, e os cromossomos homólogos são emparelhados e numerados de acordo com uma ordem estabelecida. Já o idiograma é uma representação esquemática do cariótipo, utilizando valores médios da posição do centrômero e do tamanho de cada cromossomo do conjunto haploide de uma determinada espécie. Na caracterização cromossômica, as propriedades mais evidentes são a posição do centrômero, o número e o tamanho dos cromossomos. O número cromossômico de uma espécie é geralmente constante, com algumas exceções. Entre espécies diferentes, pode haver uma variação considerável no número cromossômico. No entanto, é possível que espécies diferentes apresentem o mesmo número cromossômico. O tamanho dos cromossomos na metáfase varia de, aproximadamente, 0,5 μm em muitas espécies de fungos e em alguns organismos superiores, até cerca de 36 mm em uma monocotiledônea do gênero Trilliun. O tamanho médio na maioria das espécies é de, aproximadamente, 5 a 6 μm. O tamanho cromossômico pode ser caracterizado pela porcentagem de cada cromossomo em relação à extensão total do conjunto haploide. De acordo com a posição do centrômero, os cromossomos podem ser classificados em: metacêntrico, submetacêntrico, acrocêntrico e telocêntrico.Essa posição pode ser definida numericamente pela razão de braços (R) e do índice centromérico (IC), calculado conforme mostrado abaixo: onde q representa o comprimento do braço longo e p representa o comprimento do braço curto. Desse modo, os cromossomos seriam agrupados em: Índice Metacêntrico Submetacêntrico Acrocêntrico Telocêntrico R 1 a 1,49 1,5 a 2,99 3,00 a ∞ ∞ IC 50 a 40,1 40 a 25,1 25 a 0,01 0 Classificação dos cromossomos humanos Com o avanço nos estudos dos cromossomos humanos e com o acúmulo de novos dados, surgiu a necessidade de padronizar a representação cariotípica humana. Vários congressos foram realizados com esse objetivo. No I Congresso Internacional de Genética Humana, realizado em Denver (1960), os cromossomos autossômicos foram classificados em ordem decrescente de tamanho, sendo numerados do par 1 ao par 22. O par 23 foi utilizado para representar os cromossomos sexuais: XX nas mulheres e XY nos homens. Além disso, a posição do centrômero e os padrões de bandas, obtidos a partir de colorações específicas, também foram considerados para caracterizar os cromossomos. Assim, eles foram divididos em sete grupos, de A a G, conforme especificado abaixo (a tabela a seguir indica como os cromossomos devem ser organizados no cariograma, quando estes não apresentam padrão de bandamento): Grupo Características A (1 a 3) Cromossomos grandes (par 1 a 3 metacêntricos; par 2 submetacêntrico), facilmente distinguíveis uns dos outros pelas técnicas convencionais de coloração, podendo ser emparelhados em pares de homólogos. B (4 e 5) Cromossomos grandes, com centrômeros submetacêntricos. Os quatro cromossomos do grupo B oferecem dificuldade para sua separação em dois pares de homólogos, porque mostra grande similaridade entre si. Preferível distribuir os quatro cromossomos desse grupo em intervalos iguais na região do cariograma correspondente. C (6 a 12 + X) O número de cromossomos pertencentes ao grupo C varia segundo o sexo nos indivíduos normais. No cariograma representativo do cariótipo feminino normal pode-se constatar a existência de 16 cromossomos submetacêntricos de tamanho médio, e naquele que representa o cariótipo masculino normal, verifica-se a presença de 15 cromossomos com essas características. Os cromossomos X e o par 6 são os maiores cromossomos desse grupo. Esse grupo apresenta grande dificuldade de identificação individual dos cromossomos segundo critérios clássicos. Nesse caso na montagem do cariótipo são distribuídos na região do cariograma correspondente ao grupo C, segundo tamanho, a intervalos regulares. D (13 a 15) Cromossomos de tamanho médio acrocêntricos com os braços curtos satelitados. Nas preparações clássicas é muito difícil fazer a distinção dos pares que constituem o grupo D. E (16 a 18) Cromossomos pequenos, sendo os do par 16 quase metacêntricos e os maiores do grupo. Os do par 17 possuem tamanho intermediário aos de número 16 e 18, sendo submetacêntricos. Os cromossomos do par número 18 são frequentemente submetacêntricos. Entretanto, por causa da grande variabilidade da forma que apresentam, podem mostrar-se quase acrocêntricos. F (19 e 20) Cromossomos pequenos e metacêntricos. A distinção entre os pares 19 e 20 é extremamente difícil nas preparações clássicas. Em vista disso, é preferível que os cromossomos do grupo F não sejam emparelhados, mas simplesmente distribuídos a intervalos iguais na região do cariótipo correspondente ao grupo. G (21 e 22 + Y) No grupo G, como no grupo C, o número de cromossomos varia segundo o sexo. Nos cariogramas representativos do cariótipo feminino normal, os cromossomos do grupo G apresentam dois pares homólogos (21 e 22), enquanto naqueles que representam o cariótipo masculino normal, os cromossomos do grupo G mostram, além desses dois pares, um cromossomo sem homólogo (Y). Os cromossomos do grupo G são bastante pequenos, acrocêntricos e satelitados (com exceção do Y). Nas preparações clássicas, a distinção entre os cromossomos 21 e 22 é quase impossível. O cromossomo Y é mais facilmente distinguível entre os do grupo G porque é, geralmente, mais acrocêntrico, não apresenta satélites e as cromátides de seu braço maior se apresentam pouco afastadas. Atividade 1. Para compreender como se realiza a montagem de um cariograma, começaremos com um organismo que possui um número de cromossomos inferior ao da espécie humana. Essa abordagem facilita o aprendizado dos fundamentos da técnica, tornando o processo mais acessível. Com isso, será possível aplicar os mesmos conceitos na montagem de um cariograma humano posteriormente. Vamos começar? Nesta atividade você fará a análise do cariótipo de Allium cepa. Para isso, vamos seguir as seguintes etapas: 1. Medida dos braços dos cromossomos em microfotografias de metáfases tratadas com colchicina. 2. Cálculo da relação de braços de cada cromossomo. 3. Identificação dos cromossomos homólogos. 4. Elaboração do cariograma da espécie. Proceda da seguinte maneira: a) Meça com o auxílio de uma régua o comprimento dos braços dos cromossomos, anotando as medições ao lado dos cromossomos. b) Calcule a relação de braços* e o comprimento total** de cada cromossomo. Anote os dados ao lado do respectivo cromossomo. Identifique os homólogos, a partir desses dados. c) Classifique os cromossomos de acordo com tipo (use a tabela abaixo como referência para a classificação dos cromossomos da cebola). Tipo Relação dos braços Metacêntrico Entre 1,0 e 1,7 Submetacêntrico Entre 1,7 e 3,0 Acrocêntrico Maior que 3,0 Seguem a imagem da metáfase da cebola e uma tabela com espaços que deverão ser preenchidos: Levar cópia desta metáfase da cebola para que os cromossomos possam ser recortados e colados. Cromossomo Braço longo (Bl) Braço curto (Bc) *Relação de braços (Bl/Bc) **Comprimento (Bl+Bc) Tipo A B C D E F G H I J K L M N O P A partir dos dados coletados, tente preencher a tabela abaixo, encontrando os pares dos homólogos: Homólogos Média dos valores coletadas entre os cromossomos homólogos Braço longo (Bl) Braço curto (Bc) *Relação de braços (Bl/Bc) **Comprimento (Bl+Bc) Tipo 1. o maior 2. 3. 4. 5. 6. 7. o menor Represente o ideograma (disposição dos cromossomos pela ordem de tamanho, mantendo os centrômeros no centro do gráfico). Disponha os cromossomos com o braço curto na parte superior do gráfico. Muitas vezes, é difícil definir o cariótipo de uma espécie utilizando apenas dados sobre o tamanho dos braços dos cromossomos. Para ajudar na identificação, os cromossomos podem passar por processos de coloração específicos. Observe a imagem abaixo, que foi obtida a partir de células de Heteranthelium piliferum (uma espécie de planta asiática da família das gramíneas) tratadas com colchicina. A figura à esquerda foi obtida pela técnica de bandamento C, utilizando o corante Giemsa. Os cromossomos adquiriram um padrão de bandas. Você consegue identificar essas bandas? Elas representam regiões mais claras e regiões mais escuras no cromossomo. Essas bandas facilitam a identificação dos pares de cromossomos homólogos, uma vez que apresentam padrões similares. Com essa ajuda, fica mais fácil montar o cariograma, não acha? Exemplo comparativo dos cariogramas da imagem acima. Fonte das imagens acima: Asghari-Zakaria R, 2007. Pakistan Journal of Biological Sciences | Volume: 10 | Issue: 22 | Page N.: 4160-4163 DOI: 10.3923/pjbs.2007.4160.4163 Coloração dos cromossomos e técnicas de bandamento A coloração dos cromossomos é uma etapa fundamental para a visualização detalhada dos mesmos, permitindo a diferenciação entre eles e facilitando a análise de suas características. A coloração é geralmente realizada após a preparação das lâminas de metáfase, utilizando corantes que se ligam a regiões específicas do DNA, resultando em padrões visíveis sob o microscópio. Técnicasde bandamento cromossômico são usadas para criar padrões de bandas nos cromossomos, que facilitam a identificação e o estudo das características dos cromossomos, como a localização do centrômero, os braços e as regiões específicas de interesse. Existem diferentes tipos de bandamento, e cada um tem uma aplicação específica, dependendo do que se quer investigar. O bandamento com o corante Giemsa, bandamento G, é uma das técnicas mais comuns. Ele gera um padrão de bandas claras e escuras nos cromossomos, permitindo a visualização de regiões ricas em AT (adenina e timina) ou GC (guanina e citosina) no DNA. As bandas escuras indicam regiões mais densamente compactadas, geralmente ricas em AT, enquanto as bandas claras correspondem a regiões mais abertas e ativas do DNA, ricas em GC. Esse tipo de bandamento é amplamente utilizado para a análise de cariótipos, especialmente em estudos de anomalias cromossômicas, como translocações, inversões e deleções. Ideograma mostrando os padrões de bandamento G (coloração Giemsa) dos cromossomos humanos na metáfase de um homem normal, 46,XY. Os cromossomos são identificados pelos números 1 a 22, X e Y em azul. Os centrômeros são indicados pelas regiões cinza-escuras com um traço separando os braços curtos (P) dos braços longos (q). As bandas e sub-bandas estão numeradas à esquerda, em preto. Fonte: Shen Gu et al., Chapter 2 – Basic Principles of Genetics and Genomics, Genomics in the Clinic, Academic Press, 2024, Pages 5-28. Já o bandamento C é uma técnica de coloração que utiliza corantes específicos para destacar as regiões heterocromáticas dos cromossomos, especialmente as regiões centroméricas. Essas regiões heterocromáticas são altamente repetitivas e podem ser visualizadas com maior clareza através dessa técnica, que cora preferencialmente essas áreas. O bandamento C ajuda, portanto, a destacar a área do centrômero, permitindo o estudo detalhado das estruturas centroméricas. Além disso, essa técnica é particularmente útil para diferenciar tipos de cromossomos com base na posição do centrômero, como cromossomos metacêntricos (centrômero central), submetacêntricos (centrômero ligeiramente deslocado) e acrocêntricos (centrômero bem deslocado). O bandamento C é amplamente utilizado na análise de cariótipos e pode ser útil também na detecção de anomalias cromossômicas relacionadas ao centrômero e à estrutura dos cromossomos. Agora que já montamos o cariótipo da cebola, e já entendemos como o bandamento pode nos auxiliar, que tal tentarmos organizar o cariótipo da nossa espécie? Atividade 2. Nossa tarefa é completar um cariótipo parcial, recortando os cromossomos restantes de uma lâmina hipotética e fazendo a correspondência com seus cromossomos homólogos. Lembre-se de que os cromossomos humans são organizados em sete grupos com base no tamanho, na localização do centrômero e no padrão de bandas. Proceda da seguinte maneira: a) Use a imagem de uma lâmina de metáfase e um cariótipo parcialmente completo (fornecidos abaixo). b) Corte individualmente cada cromossomo restante na lâmina. c) Faça a correspondência dos cromossomos com seus cromossomos homólogos no cariótipo. Por exemplo, o cromossomo #1 é o maior. O cromossomo correspondente deve ter o mesmo tamanho, o mesmo padrão de bandas e a mesma localização do centrômero. d) Usando fita dupla face, ou cola, fixe os pares de cromossomos na folha do cariótipo. e) Determine o cariótipo e escreva-o no cariótipo montado. Levar uma cópia da metáfase para que os cromossomos possam ser recortados e colados. O(A) professor(a) também pode sugerir que o(a) aluno(a) leve os cromossomos previamente recortados para a aula. É recomendável que o(a) aluno(a) guarde os cromossomos em um envelope para evitar perda e interpretação errada dos resultados. Atividade 3. Observar ao microscópio a lâmina contendo a preparação de cromossomos humanos. Procure identificar os cromossomos quanto à posição do centrômero (metacênrico, submetacêntrico, acrocêntrico e telocêntrico. Obs.: na espécie humana não há cromossomos telocêntricos). Instituto de Ciências da Saúde Disciplina: Genética e Citogenética Humana Título da aula: Cariotipagem Aplicada: Detectando Anomalias Genéticas Aula 7 Objetivo geral: Detectar alterações cromossômicas numéricas e estruturais a partir da aplicação dos fundamentos da cariotipagem aprendidos na aula anterior. Objetivos específicos: � Analisar cromossomos a partir de metáfases fornecidas, utilizando as ferramentas de cariotipagem. � Utilizar os casos familiares apresentados na Aula 4 para identificar anomalias cromossômicas e associar com informações dos heredogramas. � Aplicar os conceitos aprendidos para interpretar resultados de cariótipos e relacioná-los à condições clínicas. � Avaliar as possíveis relações entre anomalias cromossômicas e dificuldades reprodutivas, como infertilidade ou abortos espontâneos. � Identificar e classificar anomalias cromossômicas numéricas, como monossomias e trissomias, utilizando a técnica de cariotipagem. � Identificar e classificar anomalias cromossômicas estruturais, translocações, utilizando a técnica de cariotipagem. Fundamento: Na aula passada aprendemos que a cariotipagem é uma ferramenta essencial na citogenética, utilizada para estudar a estrutura e número dos cromossomos de um indivíduo de uma determinada espécie. Esta técnica permite a visualização de alterações cromossômicas, tanto numéricas quanto estruturais, que podem estar associadas a diversas condições clínicas. A compreensão e aplicação dos fundamentos da cariotipagem são cruciais no diagnóstico de doenças genéticas e no entendimento de anomalias cromossômicas. Alterações cromossômicas numéricas As anomalias numéricas ocorrem quando há alterações no número de cromossomos de uma célula, o que pode resultar em condições genéticas com impactos significativos na saúde. As principais alterações numéricas incluem: � Monossomia: Ocorre quando um cromossomo está ausente, o que resulta em 45 cromossomos no total (em vez de 46, que é o número normal de cromossomos para o ser humano). Um exemplo clássico de monossomia é a síndrome de Turner, em que a paciente possui apenas um cromossomo X (46, X). � Trissomia: Ocorre quando há um cromossomo extra, resultando em 47 cromossomos. A síndrome de Down é um exemplo de trissomia, em que a principal causa é a presença de um cromossomo 21 extra (cariotipo 47, XX/XY, +21). Outras trissomias incluem a síndrome de Patau (trissomia do cromossomo 13, cariótipo 47, XX/XY +13) e a síndrome de Edwards (trissomia do cromossomo 18, cariótipo 47, XX/XY +18). Essas alterações podem ser identificadas através da análise do número de cromossomos e da presença de cromossomos extras ou ausentes. Alterações cromossômicas estruturais As anomalias estruturais envolvem alterações na estrutura dos cromossomos, como translocações, deleções, duplicações e inversões. Essas alterações podem ter um impacto significativo no funcionamento celular e são frequentemente associadas a doenças genéticas ou cânceres. As principais anomalias estruturais incluem: � Translocações: ocorrem quando um fragmento de cromossomo é transferido para outro cromossomo não homólogo. A translocação pode ser balanceada (onde não há perda ou ganho de material genético) ou desbalanceada (onde há perda ou ganho de material genético). A leucemia mieloide crônica é um exemplo de câncer associado à translocação entre os cromossomos 9 e 22 [cromossomo Filadélfia, cariótipo 46, XX/XY, t (9;22) (q34; q11.2)]. � Deleções: a deleção ocorre quando um segmento de cromossomo é perdido, o que pode levar a doenças como a síndrome de Cri-du-chat, causada por uma deleção no braço curto do cromossomo 5 (cariótipo 46, XX/XY, 5p-). � Duplicações: ocorrem quando uma parte do cromossomo é duplicada, o que pode resultar em um número excessivo