1 Fundamentos da Genética

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Genética
Thamy Santos Ribeiro
thamysantos@yahoo.com.br
Avaliações
A1 e A2  10 pontos cada (peso 30%);
A3  Prova Athenas; 10 pontos (peso 15%);
A4  média das seguintes avaliações (peso 25%):
Portfólio individual sobre Genética a ser entregue nos dias das A1 e A2  10 pontos;
Seminários  10 pontos.
Cronograma
13/04  A1 e Entrega do Portfólio parcial;
06/06  Prova Athenas (segunda-feira);
15/06  A2 e Entrega do Portfólio final.
Livros:
Genética Médica  Thompson & Thompson;
Introdução à Genética  Griffiths
Genética Essencial  Pimentel
Ementa
Os fundamentos da genética;
Alterações cromossômicas numéricas e estruturais;
Hereditariedade e Ambiente; 
Genes  Recombinação e Elementos móveis; 
Mutações e mecanismos de reparo do DNA.
Fundamentos da Genética
Thamy S. Ribeiro
Zigotos contém informações para:
Diferenciação de tecidos;
Capacidade de replicação dos adultos;
Tradução. Ex.: 
Células glandulares produzem hormônios, e não as células neurais;
Glândulas mamárias produzem leite apenas ao fim da gravidez, e não em qualquer época.
Genética
Perguntas antigas:
Como os filhos são semelhantes aos pais?
Como ocorre a transmissão das características de um ser para outro?
Todas as características são herdáveis?
Genética (do grego geno; fazer nascer):
Tenta explicar o que são os genes e como eles trabalham; 
Ciência dos genes, da hereditariedade e da variação dos organismos;
Ramo da biologia que estuda a forma como se transmitem as características biológicas de geração para geração.
Genes  maneira pela qual os organismos vivos herdam características de seus ancestrais.
Thamy S. Ribeiro
Histórico
Na pré-história os agricultores utilizavam conhecimentos de genética para domesticação e cruzamento seletivo de animais e plantas para melhorar suas espécies;
Mendel (1866)  experimentos com cruzamento de ervilhas:
Ervilhas: fácil cultivo, várias sementes e ciclo reprodutivo curto;
Análise de sete características: o tamanho da planta, textura da semente, cor da semente, forma da vagem, cor da vagem, cor da flor e posição da flor;
Conclusões: cada organismo apresenta uma par de fatores para cada característica que se separa no momento da formação dos gametas. No momento da fecundação, os gametas do pai e da mãe juntam-se, levando consigo suas características.
Thamy S. Ribeiro
Correns, Tschesmak e De Vries (1990)  confirmaram os resultados de Mendel ao estudar plantas híbridas;
Mendel: pai da genética  apesar de ele nunca ter usado o termo “genética”  Bateson (1908);
Morgan: estudo de mutações em drosófilas  publica em 1926 “A teoria do gene”; 
Watson, Crick, Wilkins e Franklin 
 (1953): demonstram a estrutura de 
 dupla hélice do DNA.
Thamy S. Ribeiro
Dogma Central da Biologia Molecular: 
Crick (1958): o DNA seria responsável pela síntese de RNA e de que este, por sua vez, seria responsável pela produção de proteínas.
Avanço da Genética:
Criação de clones;
Alimentos transgênicos resistentes às pragas;
Testes de paternidade;
Solucionar crimes;
Mapear doenças;
Aconselhamento genético.
Thamy S. Ribeiro
Conceitos básicos
Cromossomo: cada um dos longos filamentos presentes no núcleo das células eucarióticas, constituídos basicamente por DNA e proteínas;
Cromossomos Homólogos: cada membro de um par de cromossomos geneticamente equivalentes, presentes em uma célula diploide, apresentando a mesma sequência de lócus gênico;
Haplóides e Diplóides: n e 2n.
Thamy S. Ribeiro
Estrutura cromossômica
Gametas  Células germinativas;
Todas as outras células do corpo: Células somáticas  46 cromossomos arranjados em 23 pares;
Destes 23 pares, 22 são iguais em homens e mulheres  autossomos;
O par restante compreende os cromossomos sexuais  2 cromossomos X nas mulheres e XY para os homens.
Transtornos cromossômicos
Quando o defeito se deve a um excesso ou deficiência dos genes contidos em cromossomos inteiros, ou em seus segmentos;
São comuns, ocorrendo em 7 a cada 1000 nascimentos  responsáveis pela metade dos abortos espontâneos que ocorrem no primeiro trimestre;
Exemplo: Síndrome de Down – cópia extra do cromossomo 21.
Genes: seguimento da molécula de DNA que contém uma instrução gênica codificada para a síntese de uma proteína específica;
Região codificadora.
Transtornos de um único gene: causados por um único gene individual.
Pode estar em apenas um dos cromossomos homólogos ou no par;
Os transtornos em si são raros  transtorno em algum gene é bem comum;
Exemplo: anemia falciforme, Síndrome de Marfan.
Cariótipo: conjunto de cromossomos de cada célula de um organismo  número e forma.
Lócus Gênico: Posição ocupada por um gene no cromossomo.
Homozigótico: Indivíduo em que os dois genes alelos são idênticos.
Heterozigóticos: Indivíduos em que os dois alelos de um gene são diferentes entre si.
Thamy S. Ribeiro
Herança Biológica (hereditariedade): transmissão das informações genéticas de pais para filhos durante a reprodução
Segregação dos Alelos: Separação dos alelos de cada gene que ocorre com a separação dos cromossomos homólogos durante a meiose.
Dominância: Propriedade de um alelo (dominante) de produzir o mesmo fenótipo tanto em condição homozigótica quanto heterozigótica;
Codominância: Propriedade do alelo de um gene expressar-se sem encobrir ou mesmo mesclar sua expressão com a de seu outro alelo, em indivíduos heterozigóticos.
Thamy S. Ribeiro
Interação Gênica: Ação combinada de dois ou mais genes na produção de uma mesma característica.
Herança Quantitativa (Poligênica/Multifatorial): Tipo de herança biológica em que uma característica é codificada por dois ou mais genes, cujos alelos exercem efeitos cumulativos sobre a intensidade da característica (peso, altura, pigmentação da pele).
Herança multifatorial pode causar diversas síndromes: quando um, dois ou mais genes diferentes geram ou predispõem um defeito grave, geralmente combinado com condições ambientais.
Exemplos: Síndrome do Lábio Leporino, Alzheimer, Diabetes, Câncer.
Genótipo: constituição genética de um indivíduo;
Fenótipo: características ou conjunto de características físicas, fisiológicas ou comportamentais de um ser vivo. Genótipo + Ambiente.
Thamy S. Ribeiro
Conceitos básicos
Thamy S. Ribeiro
Ciclo celular
Intérfase
G1  Intérfase.
Cromatina: 
Heterocromatina  condensada
Eucromatina  não condensada.
Constrições cromossômicas  Durante a condensação cromossômica, as regiões eucromáticas se enrolam mais frouxamente do que as heterocromáticas.
O material genético
Eucariotos e Procariotos  DNA no núcleo;
Mitocôndrias e Cloroplastos  DNA no núcleo;
Alguns vírus  RNA;
Ácidos nucléicos ou nucleotídeos: peças dos genes.
Açúcar
DNA
RNA
Thamy S. Ribeiro
DNA ou RNA?
RNA
Nucleosídeo  parte do nucleotídeo que é responsável pela sua ´identidade´;
Açúcar + Base nitrogenada. 
Como contar os carbonos?
Não participa das ligações entre os nucleotídeos do mesmo segmento
Thamy S. Ribeiro
Ligações entre nucleotídeos que unem as duas fitas  pontes de hidrogênio;
Ligações que unem nucleotídeos da mesma fita  fosfodiéster (muito mais forte). 
O que quebra as ligações fosfodiéster?
Especificidade da base nitrogenada  Olhando uma fita, é possível conhecer a fita complementar;
Quantidade de adeninas é igual a de timinas – quantidade de guanina é igual a de citosinas.
Regras de Chargaff na composição de bases:
Número de A=T, C=G;
A quantidade de bases pirimídicas (T + C) = quantidade de bases purínicas (A + G). 
Organização da informação
Thamy S. Ribeiro
DNA repetitivo
Cerca de 50% do DNA humano  cópia única;
Outra metade  repetitivo, não decodificante;
DNA altamente repetitivo: 5% do DNA humano. Representado pelo DNA satélite alfa, ou alfóide  diversas repetições próximas ao centrômeros  importantes na separação dos cromossomos.
DNA moderadamente repetitivo:
Minissatélites: longas seções em tandem;
Microssatélites: curtas seções em tandem;
Elementos de transposição.
VNTR (minissatélites) e STR (microssatélites)  alta variação entre os indivíduos  marcadores moleculares;
Moral da história: apenas 2% do DNA humano codifica proteínas.
O mesmo gene pode codificar diversas proteínas.
Íntrons e Éxons.
Duplicação do DNA
Thamy S. Ribeiro
Ensino médio
Ciclo celular
Replicação do DNA nas bactérias é um processo mais rápido:
DNA curto;
DNA circular, e não organizado em cromatina.
Promove quebras transitórias do DNA
Desenrola e separa as fitas do DNA
Proteína SSB: Estabiliza as fitas  evita a helicoidização
Duplicação semiconservativa
5´
3´
3´
5´
Primer: RNA iniciador  fornece a extremidade 3´livre.
Primase: enzima que sintetiza o Primer.
Fragmentos de Okazaki: replicação descontínua da fita tardia de DNA;
Termina quando encontra o primer do próximo fragmento;
Ao término, os primers são removidos e a DNA ligase preenche a lacuna.
Encurtamento dos telômeros
Células somáticas produzem pouca ou nenhuma telomerase;
Encurtamento da telômeros  relacionado ao envelhecimento celular;
Células somáticas têm número limitado de reprodução  quando não há mais telômero, apoptose.
Progéria  doenças que envolvem o envelhecimento precoce
Síndrome de Werner, Disqueratose congênita, Síndrome de Hutchinson;
Morte na adolescência.
Observações finais
Ao final da replicação, DNA polimerases β, ζ e η revisam e corrigem as falhas do DNA;
A DNA polimerase não produz uma fita de DNA do nada  necessidade do primer iniciador, que se encaixa na extremidade 3´;
Duplicação semiconservativa;
Duplicação semicontínua;
Síntese no sentido 5´ 3´;
Fragmentos de Okazaki;
Problema na fita descontínua  encurtamento dos telômeros.