ROTEIRO DE ESTUDOS DE GENÉTICA BÁSICA

Prévia do material em texto

BACHARELADO EM MEDICINA VETERINÁRIA 
 
 
 
ANA PAULA GRENZI ANTONIO 
NICOLAS GOMES RODRIGUES 
 
 
 
 
ROTEIROS DE ESTUDO- 
PARTE 1: INTRODUÇÃO À GENÉTICA VETERINÁRIA 
PARTE 2: ESTRUTURA DO DNA 
 
 
 
 
 
 
 
ARAQUARI/SC 
2015 
 
ANA PAULA GRENZI ANTONIO 
NICOLAS GOMES RODRIGUES 
 
 
 
 
ROTEIROS DE ESTUDO- 
PARTE 1: INTRODUÇÃO À GENÉTICA VETERINÁRIA 
PARTE 2: ESTRUTURA DO DNA 
 
 
Projeto de trabalho apresentado 
ao Curso de Medicina Veterinária, 
do Instituto Federal Catarinense- 
Câmpus Araquari, como requisito 
parcial para conclusão da 
disciplina Genética Veterinária, 
sob orientação do professor Daniel 
Meneguello. 
 
 
 
 
ARAQUARI/SC 
2015 
ROTEIRO DE ESTUDOS – PARTE 1: 
 INTRODUÇÃO À GENÉTICA VETERINÁRIA 
 
1. Revise os termos a seguir: 
- Diplóide: Na maior parte das espécies, as células apresentam dois cromossomos 
de cada tipo, morfologicamente idênticos. Estas células são ditas diplóides 
(representadas por 2n), sendo que os dois cromossomos de cada tipo são ditos 
homólogos. Cada componente do par de homólogos é fornecido ao indivíduo por um 
dos pais. Por este motivo, os cromossomos homólogos são idênticos quanto à forma 
mas não necessariamente iguais quanto à constituição genética. 
-Haplóide: Quando a célula possui apenas um cromossomo de cada tipo, ela é dita 
haplóide e é representada por n. O exemplo clássico de célula haplóide é o gameta (a 
fusão de dois gametas reconstitui o número diplóide). Em outras palavras, o núcleo 
contém apenas um conjunto de cromossomos. 
-Célula Somática: É uma célula que não é destinada a tornar-se gameta; uma 
“célula do corpo”, responsável pela formação de tecidos e órgãos em organismos 
multicelulares. Esta classificação engloba todas as células diplóides do corpo humano 
(inclusive aquelas que não formam tecidos, como as células imunológicas). Portanto, 
células que não estão envolvidas diretamente na reprodução. 
-Célula Gamética: É uma célula que está relacionada aos processos reprodutivos, 
ou seja, para a formação de um novo indivíduo tem obrigatoriamente que ocorrer a 
formação de gametas (espermatozóides ou óvulos). 
-Cromatina: É o material genético que aparece no interior do núcleo como uma 
massa filamentosa, mais ou menos homogênea, no período de intérfase da célula. 
Essa massa é na realidade constituída por um emaranhado de filamentos 
individualizados. Algumas regiões do filamento de cromatina têm um certo grau de 
espiralação; sua maior parte, no entanto, está sob a forma de um fio fino, despiralado. 
-Cromossomo: É a mesma estrutura que a cromatina, porém muda-se o nome por 
convenção, dependendo do estágio em que a célula está: na intérfase são filamentos 
de cromatina; e quando a célula inicia o processo de divisão, os filamentos 
cromatínicos começam a se espiralar intensamente, ficando mais grossos e mais 
curtos, tornando-se cromossomo. 
-Intérfase, mitose e meiose: A mitose se inicia com uma célula diplóide (2n), ou 
seja, com o número total de cromossomos da espécie (que em humanos seria 46). Em 
seguida, há um período denominado intérfase, em que ocorre a duplicação do 
material genético, para depois começar a divisão propriamente dita. O processo de 
divisão é contínuo, mas costuma-se subdividi-la em fases, que são a prófase, 
metáfase, anáfase e telófase. Na prófase, há uma certa "desorganização", pois a 
cromatina (material genético) inicia sua espiralização, transformando-se em 
cromossomos (contendo duas cromátides-irmãs). Há o desaparecimento do nucléolo, 
o rompimento da carioteca (membrana nuclear) e os centríolos migram para os pólos 
da célula. Na metáfase ocorre a espiralização máxima e os cromossomos encontram-
se no centro da célula (plano equatorial), presos às fibras do fuso. Na anáfase, por sua 
vez, as cromátides-irmãs migram para os pólos opostos das células devido ao 
encurtamento das fibras do fuso.Finalmente, na telófase ocorre a formação de duas 
células - filhas idênticas à célula-mãe (que originou todo o processo). Termina aí a 
cariocinese (divisão do núcleo) e inicia a citocinese (distribuição equivalente do 
citoplasma). Nesta etapa, reaparecem a carioteca, os nucléolos e os cromossomos 
voltam a desespiralizar-se. 
Já a meiose ocorre com a finalidade específica de produzir as células sexuais ou 
gametas (espermatozóide e óvulo). A meiose também é dividida em etapas. Além 
disto, essa divisão é dupla. Na primeira divisão, ocorrem a prófase I, metáfase I, 
anáfase I e telófase I. Na segunda, a prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II. A 
grosso modo, o que difere a meiose da mitose, além da formação de células com 
metade do número de cromossomos (n = 23), é que na prófase I acontecem as 
seguintes subfases: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese. Elas são 
importantes, pois favorecem o "crossing-over", ou seja, a mistura do material genético, 
com a quebra e troca de pontas entre os cromossomos. Esse fato é importante para 
favorecer a variabilidade genética, o que garante a diversidade. É importante também 
que a meiose seja reducional, pois durante a fecundação (união do óvulo com o 
espermatozóide) forma-se um novo ser com 46 cromossomos, 23 vindos do pai e 23 
da mãe. Desse modo, fica garantida a perpetuação da espécie. 
2. O que é variação ou polimorfismo genético? Por que é importante para 
a genética a existência de variação? 
Dentro das espécies, existem diferenças de ocorrência natural entre membros 
individuais das populações. Esse polimorfismo genético é uma fonte rica de material 
para o estudo das bases da variação biológica entre indivíduos. As diferenças na 
forma e função entre as espécies, o resultado da divergência evolutiva, podem estar 
relacionados a diferenças nos genomas desses organismos pela técnica de 
sequenciamento de DNA. 
3. Explique por que a variação genética é herdável e a variação ambiental 
não é herdável. 
A variação genética vem dos cromossomos que são herdados dos progenitores, e 
podem ser ativados ou não. A variação ambiental é a influência que o meio tem sobre 
o organismo, como alimentação, temperatura, entre outros que determinam diferenças 
entre os organismos.Em outras palavras, à medida que um organismo se transforma 
desenvolvimentalmente de um estágio para outro, seus genes interagem com seu 
ambiente em cada momento de sua história de vida. A interação de genes e ambiente 
determina o que os organismos são. 
4. Uma vaca durante sua vida produziu 5 bezerras e 3 bezerros, e o peso 
dos animais no momento do nascimento foi diferente. Qual a natureza 
dessa variação? Qual seria a sua resposta se fosse considerada a 
variação no peso ao nascer dos 8 leitões de uma leitegada de uma porca? 
(Considere que a leitegada foi formada por poliembrionia). 
Em relação a vaca, pode haver influência de fatores tanto genéticos quanto 
ambientais. Como influência do meio, pode-se citar a alimentação, o lugar em que 
habita, a temperatura. E como influência genética, pode-se citar a idade (ela vai 
ficando mais velha a cada gestação), e o progenitor (pois cada animal pode ter um pai 
diferente, e por isso, cromossomos diferentes). Sobre a porca, seria uma variação 
genética ocorrida pela ativação de determinados genes, pois todos os leitões possuem 
os mesmos pais e foram desenvolvidos ao mesmo tempo no mesmo ambiente. 
5. Por que é importante para o médico veterinário saber genética? 
Argumente com exemplos. 
 
A relação entre genética e medicina veterinária é essencial, pois com o conhecimento 
aprofundado na área é possível: ampliar os horizontes em pesquisas (pois há muito o 
queexplorar, visto que se trata de uma área relativamente nova); trabalhar para a 
conservação de espécies e prevenir extinções; descobrir a causa e possíveis curas em 
relação à doenças, como diagnóstico molecular, por exemplo; lidar com a 
herdabilidade de características que agregam valor; trabalhar com genética forense, 
como crimes ambientais, provas de crimes, roubo de animais; e até mesmo trabalhar 
com clones. 
 
6. Pesquise e responda qual é a diferença entre conservação genética in 
situ e ex situ. Use exemplos. 
A conservação ex situ é a conservação fora do habitat natural da espécie. A 
conservação in situ refere-se à conservação do ecossistema e do habitat natural e, no 
caso das espécies domesticadas, do local onde essas desenvolveram as suas 
características adaptativas. A in situ é geralmente vista como uma estratégia de 
conservação elementar, entretanto, sua implementação é, às vezes, impossível. Por 
exemplo, a destruição de habitats de espécies raras ou ameaçadas de extinção, 
algumas vezes, requer um esforço de conservação ex situ. Além disso, a 
conservação ex situ pode dar uma solução reserva para projetos de conservação in 
situ. Alguns acham que ambos os tipos são necessários para assegurar uma 
preservação apropriada. Um exemplo de esforço de conservação in situ é a 
construção de áreas de proteção. Um exemplo de conservação ex situ, ao contrário, 
seria a plantação de germoplasma em bancos de sementes. 
7. Para que servem e quando são utilizados os marcadores genéticos? 
Os marcadores genéticos são utilizados para estudar a variação genética e são o 
método mais amplo utilizado para detectar macromoléculas específicas em uma 
mistura. Eles se utilizam da especificidade da ligação intermolecular, indo ligar-se 
apenas a macromolécula procurada. 
8. Como podem ser diferenciados marcadores de DNA, morfológicos ou 
proteicos? Cite exemplos de cada um deles. 
Os marcadores morfológicos são utilizados para determinar a variação entre as 
características morfológicas entre os indivíduos (cor dos olhos ou tipo de pelagem). Os 
marcadores de DNA são utilizados em casos de análises entre as sequências de 
nucleotídeos de alguns genes (variação na sequencia dos nucleotídeos). Os 
marcadores protéicos determinam a variação entre o produto dos genes (semelhante 
ao do DNA, porém analisa as proteínas). 
 
9. Quais marcadores são utilizados em estudos de genética direta? 
Justifique. 
 
Na genética direta são utilizados marcadores com um fenótipo variante ou com uma 
variante anormal. No marcador fenótipo variante, detecta-se a variedade analisando os 
padrões de herança, até se identificar o gene. Então, é necessário investigar o gene 
para compreender como ele se expressa, contribuindo para as características do 
descendente. O marcador com variante anormal começa com essa variação numa 
característica comum, para que todos os descendentes tenham essa característica. 
Neste caso, as variantes são denominadas selvagens. As variações raras são 
chamadas mutantes. 
 
10. O que são e qual é a importância dos Organismos Modelo. 
Organismos modelo são representantes de espécies cujos mecanismos genéticos são 
comuns ou para todas as espécies, ou para um grande grupo de organismos 
correlatos. Eles são importantes para revelar características gerais da herança e 
desenvolvimento, e é necessário que sejam feitos experimentos em uma variedade de 
características herdadas em uma variedade de organismos-modelo com padrões 
muito diferentes de reprodução e desenvolvimento. A necessidade de estudar uma 
ampla gama de características biológicas e genéticas levou a uma gama de 
organismos-modelo para cada um dos grupos biológicos básicos. 
 
ROTEIRO DE ESTUDOS – PARTE 2: 
 ESTRUTURA DO DNA 
 
1. Descreva os tipos de ligação química na dupla-hélice de DNA. 
 
Os dois filamentos de nucleotídeos são mantidos juntos por pontes de hidrogênio entre 
as bases de cada filamento, formando uma estrutura como uma escada em espiral. O 
arcabouço de cada filamento é formado de unidades alternadas de fosfato e 
desoxirribose que são conectadas por ligações fosfodiéster. 
 
2. Que diferenças nas estruturas químicas do DNA e proteínas permitem 
que os cientistas marquem uma ou outra destas macromoléculas com um 
isótopo radioativo? 
 
O fósforo não é encontrado nas proteínas, mas é parte integral do DNA. 
Contrariamente, o enxofre está presente nas proteínas, mas nunca no DNA. 
 
3. Por que o trabalho de Griffith não é uma evidência do DNA como 
material genético, enquanto os experimentos de Avery e seus 
colaboradores deram uma prova direta de que o DNA leva a informação 
genética? 
 
Porque o experimento de Griffiths mostrava apenas que existia uma troca de materiais 
e que existe material genético transmitido. Porém proteínas também podem realizar 
isso. No experimento de Avery, foi possível provar que o material estava no DNA, visto 
que a mistura só perdia sua habilidade transformante quando era tratada pela enzima 
DNase. 
 
4. Por que na época dos experimentos de Griffth e Avery a molécula de 
proteína era tida como mais “inteligente”? 
 
Porque seguindo a lógica, uma proteína é formada por uma cadeia de 20 aminoácidos 
contra quatro bases nitrogenadas, então a chance de formar mais combinações era 
maior, aumentando a possibilidade de variação genética. 
 
5. Qual o objetivo do experimento feito por Hershey e Chase? Como o 
objetivo foi atingido? Qual é o significado do resultado desse 
experimento? 
 
Hersey e Chase tinham como objetivo provar que não eram as proteínas que eram o 
material genético e sim o DNA. Então utilizaram o vírus Fago T2 e uma bactéria. A 
proposta era descobrir que material estava sendo injetado pelo Fago (na bactéria), 
determinando o material genéticos dos mesmos (Fagos). Através de marcadores 
radioisótopos, descobriram que as bactérias foram infectadas pelas moléculas de 
fósforo (P) que estão presentes no DNA, embora não tenham sido infectados pelo 
enxofre (S). Desta forma, tornou-se indiscutivel que era o DNA quem continha o 
material hereditário. 
 
6. Em quais evidências basearam-se Watson e Crick para proporem o 
modelo do DNA? 
 
Watson e Crick basearam-se em três estudos: na composição química do DNA de 
Linus Pauling pelas leis que regem as reações químicas; Proporção de 1:1 adenina-
timina e citosina-guanina descrito por Erwin Chargaff em 1950 e pela difração de raio-
X do DNA, proposto por M. Wilkins e R. Franklin. 
 
7. Se uma partícula viral contém DNA bifilamentar com 200.000 pares de 
bases, quantos nucleotídeos estariam presentes? Quantas espirais 
completas ocorreriam em cada filamento? Qual seria o tamanho dessa 
molécula? 
 
 
 
 
8. Considerando que o DNA humano de cada célula tem 5,81x109 pares de 
bases e que um corpo humano adulto possui cerca de 100 trilhões de 
células, qual seria a distância percorrida se colocássemos em linha reta, 
um após o outro, o DNA de todas as células do corpo humano? 
 
Cada célula tem aproximadamente 5.000.000.000 (5x109 ) (5 bilhões) de pares de base. 
Um adulto possui cerca de 100.000.000.000.000 (100 trilhões) de células. Então um adulto 
possui 500.000.000.000.000 pares de base. 
Em linha reta, o DNA teria 170.000 metros de comprimento, o equivalente à 170km. 
 
 
 
 
9. Se um filamento de DNA da dupla-hélice de Watson e Crick tem uma 
sequência de bases 5’- GTCATGAC-3’, qual a sequência de bases do 
filamento complementar? 
W. e C.-> 5’-GTCATGA-3’ 
Comp.-> 3’-CAGTACT-5’ 
 
 10. O que é o “Dogma Central da Biologia”? 
O Dogma Central da Biologia foi proposto por Francis Crick em 1958 (publicado em 
1970 na revistacientífica Nature), e consiste simplesmente na afirmação que o DNA 
codifica a produção de RNA por transcrição, o RNA codifica a produção de proteínas 
por tradução e as proteínas não codificam a produção nem de proteínas nem de RNA 
nem de DNA. Crick afirmou que uma vez que a informação tenha passado para a 
proteína já não torna a sair. Novas descobertas alteraram o Dogma Central e hoje 
sabe-se que por transcrição reversa a informação passa do RNA para o DNA (nos 
retrovírus) e que o DNA pode ser traduzido diretamente em proteínas (em sistemas in 
vitro usando ribossomas de E. coli). 
11. Diferencie a replicação conservativa, semiconservativa e dispersiva. 
Na replicação semiconservativa, a dupla hélice de cada molécula-filha de DNA contém 
um filamento da molécula original de DNA e um filamento recém-sintetizado. 
Entretanto, na replicação conservativa, a molécula parental de DNA é conservada, e 
uma única dupla hélice-filha é produzida, consistindo em dois filamentos recém-
sintetizados. Na replicação dispersiva, as moléculas-filhas consistem em filamentos, 
cada um contendo segmentos de ambos, DNA parentais e DNA recém-sintetizados. 
12. O que é e para que servem primers? 
Um oligonucleotídeo de RNA ou DNA que pode servir como um molde para a síntese 
de DNA pela DNA primase quando helicoizado a uma molécula maior de DNA. 
13. O que são helicases e topoisomerases? 
São respectivamente as enzimas que abrem a hélice e impedem a maior 
helicoidização. As helicases rompem as pontes de hidrogênio que mantêm os dois 
filamentos da dupla hélice juntos. O desenrolamento causado pelas helicases acabam 
ocasionando a formação de super-hélices, que são formadas ou relaxadas pelas 
enzimas topoisomerases. 
14. Por que a síntese de DNA é descontínua em um filamento e contínua 
em outro? 
À medida que a DNA polimerase III avança, a dupla hélice é continuamente 
desenrolada na frente da encima para expor mais os filamentos únicos de DNA que 
atuarão como moldes. A DNA Polimerase III atua na forquilha de replicação, a zona 
onde a dupla hélice está se desenrolando. Entretanto, como a DNA polimerase 
sempre adiciona nucleotídeos na ponta 3 crescente, apenas um dos filamentos de 
polaridade inversa pode servir como molde para a replicação no sentido da forquilha 
de replicação. Para esse filamento, a síntese pode ocorrer de modo contínuo no 
sentido da forquilha; o novo filamento sintetizado nesse molde é chamado de filamento 
contínuo. 
A síntese do outro filamento também ocorre nas pontas crescentes 3`, mas essa 
síntese está no sentido “errado”, pois, para esse filamento, a síntese a direção 5`-
3`está distante da forquilha de replicação, portanto a síntese que se move afastando-
se da forquilha não pode se manter por muito tempo. Então esse lado de filamento é 
chamado descontínuo. 
15. Se as helicases faltassem durante o processo de replicação, o que 
ocorreria? 
Não haveria o rompimento das ligações de hidrogênio, logo não seria possível haver a 
deselicoização. 
16. Como os fragmentos de Okazaki se unem? 
Os fragmentos são ligados em quatro etapas: Primeiro a primase sintetiza 
oligonucleotídeos curtos de RNA (primer) copiados do DNA; Segundo a DNA 
polimerase III alonga os primers com novo DNA ; terceiro a DNA polimerase I remove 
o RNA na ponta 5`do fragmento vizinho e preenche o espaço; e por ultimo a DNA 
ligase conecta os fragmentos adjacentes. 
17. O que é o replissomo? Quais enzimas estão no replissomo? 
Replissomo é a máquina molecular na forquilha de replicação que coordena as várias 
reações necessárias para a replicação rápida e precisa do DNA. Estão presentes a 
DNA polimerase, helicases , topoisomerases, enzimas distributivas e enzimas 
processivas. 
18. Qual é o problema da replicação nos telômeros? Como esse problema 
é resolvido? Qual é a consequência disso? 
A síntese do filamento descontínuo na replicação requer primes à frente do processo; 
logo, quando o último prímer é removido, resta uma ponta unifilamentar em uma 
molécula-filha de DNA. Se o cromossomo-filho com essa molécula de DNA fosse 
replicado novamente, o filamento faltando sequências na ponta seria uma molécula 
bifilamentar encurtada após a replicação. A cada ciclo subsequente de replicação, o 
telômero continuaria a se encurtar, até que informações codificantes essenciais 
fossem perdidas. Para resolver isso há um sistema especializado nas células de 
adicionar múltiplas copias de uma sequência simples não codificante ao DNA, Com 
ajuda da telomerase, uma enzima que adiciona repetições curtas às pontas 3`. 
19. Por que a replicação dos eucariotos é rápida se a velocidade de 
deposição de bases é baixa? 
Porque nos eucariotos existem várias origens de replicação, o que permite que a 
duplicação do DNA ocorra de maneira simultânea em vários locais dos cromossomos. 
20. Descreva o funcionamento das proteínas ORC? 
As proteínas de reconhecimento ligam-se à origem, onde separam os dois filamentos 
da dupla hélice e recrutam componentes do replissomo nas duas forquilhas de 
replicação. A replicação é ligada ao ciclo celular pela disponibilidade das duas 
proteínas Cdc6 e Cdt1. 
21. Desenhe um gráfico mostrando o conteúdo de DNA contra do tempo 
em uma célula que sofre mitose, e então uma célula que sofre meiose. 
Suponha uma célula diploide. 
 
 
22. Se o conteúdo CG de uma célula é 48%, quais as porcentagens das 
quatro bases? 
Se o conteúdo de CG é de 48%, então, como C = G, o conteúdo de C é de 24%, e o 
conteúdo de G é de 24%. O conteúdo de AT é 100-48 = 52%. Como A = T, o conteúdo 
de A é de 26% e conteúdo de T é de 26%. 
23. Uma molécula com a composição 
5`- AAAAAAAAAAAAAAA - 3` 
3`- TTTTTTTTTTTTTTTTT - 5` 
é replicada em uma solução do trifosfato do nucleosídeo adenina com 
todos seus átomos de fósforo na forma do isótopo radioativo 32P. Ambas 
as moléculas filhas serão radioativas? Explique. E se a molécula for 
5`- ATATATATATATATAT - 3` 
3`- TATATATATATATATA – 5’ ? 
 
A molécula filha da faixa 5’-AAAAAAAAAAAAAAA-3’ terá radioatividade. Isso ocorre 
porque são os fósforos presentes na adenina que entram em contato com a radiação. 
Na segunda molécula, ambas fitas apresentarão radioatividade, visto que ambas 
apresentam moléculas de adenina.