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CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 3º PERÍODO GENÉTICA Patrícia de Abreu Moreira Valdeir Dias Gonçalves GENÉTICA Patrícia de Abreu Moreira Valdeir Dias Gonçalves Montes Claros - MG, 2010 2010 Proibida a reprodução total ou parcial. Os infratores serão processados na forma da lei. EDITORA UNIMONTES Campus Universitário Professor Darcy Ribeiro s/n - Vila Mauricéia - Montes Claros (MG) Caixa Postal: 126 - CEP: 39041-089 Correio eletrônico: editora@unimontes.br - Telefone: (38) 3229-8214 REITOR Paulo César Gonçalves de Almeida VICE-REITOR João dos Reis Canela DIRETOR DE DOCUMENTAÇÃO E INFORMAÇÕES Giulliano Vieira Mota Andréia Santos Dias Bárbara Cardoso Albuquerque Clésio Robert Almeida Caldeira Débora Tôrres Corrêa Lafetá de Almeida Diego Wander Pereira Nobre Gisele Lopes Soares REVISÃO DE LÍNGUA PORTUGUESA Jéssica Luiza de Albuquerque Maria Cristina Ruas Abreu Karina Carvalho de Almeida Rogério Santos Brant REVISÃO TÉCNICA Kátia Vanelli Leonardo Guedes Oliveira IMPRESSÃO, MONTAGEM E ACABAMENTO Gráfica Iago PROJETO GRÁFICO E CAPA Alcino Franco de Moura Júnior Andréia Santos Dias EDITORAÇÃO E PRODUÇÃO Alcino Franco de Moura Júnior - Coordenação CONSELHO EDITORIAL Maria Cleonice Souto de Freitas Rosivaldo Antônio Gonçalves Sílvio Fernando Guimarães de Carvalho Wanderlino Arruda Copyright ©: Universidade Estadual de Montes Claros Catalogação: Biblioteca Central Professor Antônio Jorge - Unimontes Ficha Catalográfica: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MONTES CLAROS - UNIMONTES Ministro da Educação Fernando Haddad Secretário de Educação a Distância Carlos Eduardo Bielschowsky Coordenador Geral da Universidade Aberta do Brasil Celso José da Costa Governador do Estado de Minas Gerais Antônio Augusto Junho Anastasia Secretário de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior Alberto Duque Portugal Reitor da Universidade Estadual de Montes Claros - Unimontes Paulo César Gonçalves de Almeida Vice-Reitor da Unimontes João dos Reis Canela Pró-Reitora de Ensino Maria Ivete Soares de Almeida Coordenadora da UAB/Unimontes Fábia Magali Santos Vieira Coordenadora Adjunta da UAB/Unimontes Betânia Maria Araújo Passos Diretor de Documentação e Informações Giulliano Vieira Mota Diretor do Centro de Ciências Biológicas e da Saúde - CCBS Maria das Mercês Borém Correa Machado Chefe do Departamento de Ciências Biológicas Marcílio Fagundes Coordenador do Curso de Ciências Biológicas a Distância Ronaldo Reis Júnior AUTORES Patrícia de Abreu Moreira Msc. Genética Evolutiva e de Populações. Atua na área da Genética da conservação. Professora da Universidade Estadual de Montes Claros - Unimontes. Doutoranda do curso de Pós-graduação em Genética da Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG. Valdeir Dias Gonçalves Msc. Genética e Melhoramento de Plantas. Atua na área de Genética, Melhoramento de Plantas e Cultura de Tecidos. Professor da Universidade Estadual de Montes Claros, Coordenador do Curso de Tecnologia em Agronegócio e Coordenador do Campus Unimontes - Paracatu. SUMÁRIO Apresentação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 07 Unidade I: Os trabalhos de Mendel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.1 O surgimento da genética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2 Plantas que diferem por mais de uma característica . . . . . . . 15 1.3 Interação dos alelos de um gene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.4. Efeito do ambiente na expressão gênica . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.5 Interações genótipo x ambiente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.6 Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Unidade II: Herança ligada ao sexo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.1 Cromossomos sexuais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2 Herança ligada ao sexo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3 Ligação fatorial (linkage) e permutação (crossing-over) . . . . . 27 2.4 Alelismo mútiplo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.5 Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Unidade III: Variação numérica e estrutural dos cromossomos . . . . . 33 3.1 Meiose. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2 Meiose I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3 Meiose II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.4. Tipos de meiose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.5 Variações nos números ou na estrutura dos cromossomos . . . 36 3.6 Aberrações cromossômicas em humanos. . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.7 Aberrações estruturais dos cromossomos . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.8 Distúrbios dos cromossomos autossômicos . . . . . . . . . . . . . . 44 3.9 Distúrbios dos cromossomos sexuais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.10 Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Unidade IV: Bases Moleculares da Herança . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.1 Ácidos Nucléicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.2 Estrutura do DNA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.3 Replicação do DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.4. Transcrição e Tradução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.5 Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Unidade V: Mutação Gênica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.1 Mutação somática e germinativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.2 Fontes de Variação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5.3 Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Unidade VI: Introdução à Genética de Populações . . . . . . . . . . . . . . 68 6.1 Polimorfismo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 6.2 Frequências Alélicas e Genotípicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 6.3 Equilíbrio de Hardy-Weinberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.4 Organização da variação genética nas populações. . . . . . . . . 73 6.5 Princípio de Wahlund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 6.6 Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Referências básica e complementar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Atividades de aprendizagem - AA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período APRESENTAÇÃO 07 Prezados acadêmicos Olá! Sejam bem-vindos ao conhecimento exposto na disciplina Genética, do curso de Licenciatura em Ciências Biológicas da Universidade Aberta do Brasil - UAB/Unimontes. A genética é a ciência que estuda dois fenômenos distintos que são a herdabilidade e a variação. A herdabilidade é a transmissão das características de geração a geração, explicada pelo fato de descendentes assemelharem com seus ascendentes e a variação são todas as diferenças ambientais e/ou genéticas entre organismos relacionados por descendência. A genética é um componente indispensável à maioria das pesquisas nas áreas biológicase na medicina. Pesquisas que investigam processos biológicos lançam mão da genética para explicar tais processos. De acordo com o interesse humano, a genética também ocupa posição de destaque. Foram desenvolvidos plantas, animais e micro- organismos especiais para servir como alimentos, drogas e outros. Daí a importância de todos os estudantes serem conhecedores da genética para poder compreender esse assunto e tomar decisões, mas com embasamento científico. Vamos agora conhecer os passos que nos levarão a uma viagem ao conhecimento, começando pela ementa dessa disciplina: Ÿ Os trabalhos desenvolvidos por Mendel; Ÿ Interação Genótipo Ambiente; Ÿ Herança relacionada ao sexo; Ÿ Ligação fatorial; Ÿ Alelos múltiplos; Ÿ Variação numérica e estrutural dos cromossomos; Ÿ Introdução a genética de populações; Ÿ Bases Químicas da herança; Ÿ As fontes da variabilidade; Ÿ A organização da variabilidade genética nas populações; Ÿ Diferenciação das populações. 08 A disciplina Genética tem como objetivo geral a capacitação dos alunos do curso de Ciências Biológicas quanto ao conhecimento dos genes, interação destes com o ambiente, as principais deformações genéticas, as doenças ligadas aos cromossomos sexuais, genética molecular, mutações e uma introdução à genética de populações. O aluno irá conhecer o material genético e suas características, mutações em nível cromossomal e molecular, aprenderá a calcular probabilidades quanto à reprodução, doenças, a analisar a genética de populações e mais análises que envolvem a genética. A disciplina Genética pretende ainda, proporcionar conhecimento desde os trabalhos de Gregor Mendel que deu início a estudos mais aprofundados da genética, mostrando as interações do genótipo com o ambiente. As heranças relacionadas com o sexo, aberrações cromossômicas devido às variações numéricas e estruturais dos mesmos, conhecer também as bases químicas que compõem os cromossomos. Estudar as variações genéticas e suas fontes para entender a organização delas nas populações com suas diferenciações. Para tanto, a disciplina foi dividida em Unidades e subunidades para melhor compreensão. O material contém seis unidades, atividades de aprendizagem e um caderno de resumos no final das atividades. Lembre-se sempre que a disciplina Genética é parceira da matemática, por isso, tenha sempre uma calculadora em mãos para auxiliar nos exercícios. Unidade 1: Os Trabalhos de Mendel Esta unidade tem como objetivo apresentar os trabalhos de Mendel. Você aprederá como surgiu a genética, como são as interações dos alelos de um gene, os efeitos do ambiente na expressão genica e as interações genótipo x ambiente. Unidade 2: Herança Ligada ao Sexo Esta unidade tem como objeto de estudo os cromossomos sexuais e os alelos múltiplos. Abordaremos as heranças ligadas ao sexo, ligação fatorial e permutação, e alelismo múltiplos. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período 09 Unidade 3: Variação Numérica e Estrutural dos Cromossomos Esta unidade tem como objetivo apresentar a divisão meiótica e os tipos de meiose para facilitar o entendimento das variações que acontecem nos números ou na estrutura dos cromossomos, as aberrações cromossomicas em humanos, as aberrações estruturais dos cromossomos, os distúrbios nos cromossomos autossomicos e os distúrbios nos cromossomos sexuais. Unidade 4: Bases Moleculares da Herança Esta unidade tem como objetivo apresentar o material genético. Você aprenderá o que são ácidos nucléicos, como o DNA se reproduz e, como, a partir de uma sequências de nucleotídeos, são formadas as proteínas. Unidade 5: Mutação Gênica Esta unidade tem como objetivo apresentar as alterações que ocorrem em nível molecular, as mutações do DNA. A unidade traz os diversos tipos de mutação e suas consequências moleculares. Unidade 6: Introdução a genética de população Esta unidade tem como objetivo introduzir a genética de populações aos acadêmicos. Nesta unidade será abordada as frequências alélicas, genotípicas e os princípios de Hardy-Weinberg e Wahlund. Tenha sempre em mãos uma calculadora ao estudar esta unidade. Genética UAB/Unimontes 11 1UNIDADE 1OS TRABALHOS DE MENDEL 1.1 O SURGIMENTO DA GENÉTICA Para darmos início a esta primeira unidade, vamos conhecer um pouco de Gregor Johann Mendel, hoje conhecido como o pai da genética. No entanto, não foi sempre assim, jovem Gregor Mendel nasceu na região da Morávia, na época parte do império Austro-Húngaro, vindo de famílias de humildes camponeses. Na infância revelou-se muito inteligente, ao terminar o colegial entrou para o mosteiro agostiniano de St. Thomas na cidade de Brunn, hoje Brno na República Tcheca. Seu mosteiro era dedicado ao ensino e a pesquisa das ciências naturais. Foi enviado a uma universidade em Viena para obter seus créditos de professor. Porém foi reprovado e voltou ao seu mosteiro onde desenvolveu trabalhos de pesquisas com hibridação de plantas. Figura 1 - Medel, Gregor 1822-1884 Fonte: http://pt.wikipedia.orgwiki/Gen%C3%A9tica. Acesso: 14/07/2010 12 Os estudos de Mendel constituíram um exemplo marcante das boas técnicas científicas. Mendel estudou ervilha de jardim (Pisum sativum), embasado em duas razões: possuía material disponível e com muitas variações e a ervilha de jardim é uma espécie que pode ser produzida por fecundação cruzada ou por autofecundação. Mendel escolheu sete características para serem estudadas em ervilhas: sementes maduras lisas ou rugosas; cor interna das sementes verdes ou amarelas; cor das pétalas púrpura ou branca; vagem madura inflada ou murcha; cor da vargem não madura verde ou amarela; flores axiais ou terminais; caule longo ou curto. Para cada característica escolhida por Mendel, foi feito o cultivo das plantas por dois anos para se ter certeza que era linhagem pura para aquela característica. Ele ainda estabeleceu um experimento controle. Uma linhagem era considerada pura para uma característica quando qualquer planta na linhagem, sendo autofecundada ou cruzada com outras da mesma linhagem, produzia seus descendentes com a mesma característica dos acendentes e assim por diante. Para que consigamos entender a resposta dos cruzamentos feitos por Mendel, precisamos entender alguns símbolos, linhagem pura usada como genitores paternos (P). Todas as plantas resultantes do cruzamento destes genitores serão conhecidos como primeira geração filial (F1) e as gerações seguintes produzidas por autofecundação são conhecidas por segunda geração filial (F2), terceira geração filial (F3) e assim por diante. O jardineiro experimentador Mendel para fazer a fecundação cruzada entre as ervilhas, que já eram conhecidas como plantas que se autofecundavam, emasculou as flores antes que se abrissem e o pólen fosse liberado das anteras. Veremos agora um de seus primeiros experimentos. Mendel polinizou uma planta de flor púrpura com o pólen de uma planta de uma flor branca e fez também o cruzamento recíproco. Os resultados obtidos tanto para o primeiro cruzamento como para o cruzamento recíproco foi o mesmo, todas as flores púrpuras da geração (F1). Então ele concluiu que não fazia diferença de que modo o cruzamento era feito, tanto faz o genitor usado como pai possuir flor púrpura e mãe flor branca, como o genitor usado como pai tivesse flor branca e mãe púrpura. A cor púrpura das flores na geração F1é idêntica a das plantas genitoras (P) púrpura. Neste caso, a cor púrpura era superior a cor branca. Depois, Mendel autofecundou plantas de (FI) só permitindo que o pólen de cada flor caísse em seu próprio estigma. Ele obteve 929sementes de ervilha desta autofecundação e as plantou (indivíduos F2). Então ele contou 705 plantas de flor púrpura e 224 plantas de flor branca. Ele notou que a cor branca tinha reaparecido na proporção de 705:224, quase exatamente uma proporção de 3:1. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período C F E A B G GLOSSÁRIO Uma linhagem pura é uma po- pulação que não apresenta variação da característica que está sendo estudada, isto é, toda a prole produzida por autofecundação ou cruzamento dentro da população é idêntica para esta característica. A emasculação é a remoção das anteras da flor de uma planta antes que elas se abram para liberar seu pólen. Este procedimento é feito para evitar a autofecundação. 13 Mendel, após ter obtido estes resultados no primeiro experimento, repetiu os mesmos procedimentos para mais seis outros pares de características em ervilhas, e obteve a mesma proporção de 3:1 como é mostrado no (Quadro 1). Em todos os casos estudados na época o fenótipo parental (P) desaparecia na (FI) e reaparecia na proporção de um quarto na (F2). Mendel denominou dominante para a característica predominante na (F1) e recessivo para a característica que só reaparecia na (F2) mas não conseguiu explicar o mecanismo. Mendel continuou seus experimentos após o cruzamento entre plantas de linhagens puras com sementes verdes e amarelas, obtendo em (F1) todas amarelas e em (F2) ¾ amarelas e ¼ verde. A partir de 519 sementes amarelas de (F2), ele as cultivou em seguida autofecundou-as individualmente, anotando dados, verificou que 166 plantas tinham só ervilhas amarelas e cada uma das 353 plantas restantes possuíam uma mistura de ervilhas amarelas e verdes na proporção 3:1. Da mesma maneira, as ervilhas verdes de (F2) foram cultivadas e autofecundadas e essas só originaram plantas de ervilhas verdes. Observando que das plantas amarelas 1/3 eram amarelas puras depois de autofecundadas, e 2/3 eram como as amarelas de (F1) que sempre produziam sementes amarelas e verdes na proporção 3:1. Concluindo assim que a proporção mais correta em (F2) seria 1:2:1. Veja o exemplo: Genética UAB/Unimontes Fenótipo parental (P ) Geração 1 (F1) Geração 2 (F2) Proporção na (F2) Pétalas púrpura X branca Todas púrpura 705 púrpura; 224 brancas 3,15: 1 Sementes lisa X rugosa Todas lisas 5.474 lisas; 1.850 rugosas 2,96:1 Sementes amarela X verde Todas amarelas 6.022 amarelas; 2.001 verdes 3,01 :1 Vagem inflada X murcha Todas infladas 882 infladas; 299 murchas 2,95:1 Vagem verde X amarela Todas verdes 428 verdes; 152 amarelas 2,82:1 Flores axiais X terminais Todas axiais 651 axiais; 207 terminais 3,14:1 Caules longo X curto Todos longos 787 longos; 277 curtos 2,84:1 Tabela 1: Resultados de todos os cruzamentos explorados por Mendel, nos quais os genitores diferenciam por uma característica. Fonte: Introdução à Genética, Griffitts, AJF et el, 2006. 14 1/4 amarelas puras 3/4 amarelas 2/4 amarelas 1/4 verdes 1/4 verdes Mendel então chegou às seguintes conclusões: Ÿ Existência de genes (chamados por ele na época de determinantes). Ÿ Os genes estão em pares e as formas diferentes do mesmo gene são chamadas de alelos. Ele explicou em seus experimentos a partir da autofecundação das plantas de (F1) como um alelo foi responsável pelo fenótipo dominante e como o outro pelo fenótipo recessivo. Ÿ O princípio da segregação: cada um dos alelos para uma característica separa igualmente para os gametas. Ÿ Conteúdo gamético, consequentemente, cada gameta leva apenas um alelo de cada par de genes. Ÿ Fertilização aleatória, os alelos se combinam independente para se formar um zigoto. O jardineiro para expressar os alelos de um gene, usou símbolos como os matemáticos usam para expressar entidades abstratas, recurso até hoje usado pelos geneticistas. Usa-se a letra da característica recessiva para expressar os alelos, sendo o recessivo, letra minúscula e o dominante a mesma letra maiúscula. Mendel fazendo cruzamentos de plantas (F1), que cresceram de sementes amarelas dominantes (V/v), com as plantas que cresceram de sementes verdes recessivas (v/v), previu a proporção 1:1 na geração seguinte. Neste experimento, Mendel obteve 58 (V/v) amarelas e 52 (v/v) verdes, uma grande aproximação da proporção prevista pelo jardineiro. Este conceito de segregação igual deu nome ao chamado de primeira lei de Mendel: também chamada de lei da segregação, os dois alelos de um gene se segregam um para um gameta e o outro para o outro gameta. Foram designados de heterozigoto os indivíduos representados por (V/v); já os indivíduos de linha pura, homozigotos dominantes (B/B) flor púrpura, homozigotos recessivos flor branca (b/b). Para melhor entendimento, vejamos agora o resumo operacional para o estabelecimento de herança Mendeliana simples. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período 15 Genética UAB/Unimontes Procedimento experimental 1. Escolha linhagem pura, homozigotos dominantes ( B/B ) flor púrpura, homozigotos recessivos flor branc a (b/b). 2. Cruze as linhagens (P) . 3. Autofecunde os indivíduos de (F1) . Resultado F1 são todas púrpuras; F2 são ¾ púrpuras e ¼ branca Deduções: 1. A diferença de característica é controlada p or um gene principal para cor flor. 2. O alel o dominante deste gene produz pétalas púrpura s: o alelo recessivo pétalas brancas. Característica Fenótipo Genótipo Alelo Gene Púrpura dominante C/C (homozigoto dominante) C (dominante) Cor da flor C/c (heterozigoto) c (recessivo) Gene da cor da flor Branca recessiva c/c (homozigoto recessivo) 1.2 PLANTAS QUE DIFEREM POR MAIS DE UMA CARACTERÍSTICA Até então só conhecemos duas linhagens parentais que se diferem por uma característica (monoíbrido) que produzem F1 heterozigoto. Agora, iremos conhecer os cruzamentos com duas características (diíbridos). Mendel cruzou duas linhagens puras, sendo um com sementes amarelas rugosas V/V.r/r e outra com sementes verdes lisas v/v.R/R, o que deu origem aos diíbridos V/v.R/r (amarelas lisas heterozigotas) na F1. Mendel observou que a dominância dos alelos não era afetada pela heterozigose. Então, Mendel cruzou os diíbridos V/v.R/r X V/v.R/r e depois, autofecundou-os para obter a geração F2, o que resultou em uma proporção 9:3:3:1. Repetindo o experimento com outras duas características, sempre encontrava a proporção 9:3:3:1 e estudando estas proporções descobriu que não passava de duas proporções 3:1 camuflada na proporção 9:3:3:1. A maneira que Mendel explicou estas proporções hoje é conhecida como a segunda lei de Mendel, ele explicou que pares diferentes de alelos segregam independentemente na formação dos gametas. Para melhor entendermos o cruzamento feito por Mendel, veja o quadro 4X4 conhecido como quadrado de Punnett. Fonte: Introdução à Genética, Griffitts, AJF et el, 2006. 16 Depois de ver os passos dados por Mendel em seus experimentos, vejamos agora o uso das propriedades genéticas para se fazer uma previsão dos tipos de prole que emergem de um cruzamento e calcular a probabilidade ou frequência esperada. Vejamos um exemplo de cálculo da frequênica em indivíduos monoíbridos(A/a). No cruzamento entre dois indivíduos A/a x A/a a probabilidade de termos um indivíduo a/a é sempre ¼. já em um cruzamento teste entre A/a X a/a, a probabilidade é de termos indivíduos a/a é de ½, como mostra a figura 2. Já para duas características A/a.B/b, a probabilidade de aparecer a/a.b/b é de 1/16, como mostra o quadro de Punnett. Agora, vamos calcular para um número maior de característica usando a regra do produto que afirma que a probabilidade de eventos independentes acontecerem é igual o produto das probabilidades individuais. Suponhamos que tenhamos duas plantas com os seguintes genótipos A/a; B/b; c/c; D/d; E/e com A/a; b/b; C/c; D/d; e/e, para fazer uma recuperação de uma prole a/a; b/b; c/c; d/d; e/e. Quantas plantas devemos cultivar? Resolvendo a probabilidade entre os pares de alelos independentes, o primeiro par de alelos A/a X A/a = ¼ a/a, o segundo B/b X b/b = ½ b/b, o terceiro C/c X C/c = ¼ c/c, o quarto D/d X D/d = ¼ d/d e o quinto E/e X e/e = ½ e/e. Então a probabilidade de recuperação da prole é ¼ x ½ x ¼ x ¼ x ½ = 1/256, ou seja, precisamos cultivar um mínimo de 256 plantas para recuperar uma planta teste totalmente recessiva. Já para recuperar uma prole recessiva de duas características do tipo a/a; b/b a partir de dois cruzamentos A/a; B/b, usamos a regra da soma que diz, a probabilidade de um entre dois eventos exclusivos ocorrer é a soma de duas probabilidades. Resolvendo, para cada cruzamento a frequência de aparecimento do genótipo recessivo é 1/16, então em dois eventos a soma é igual a dos dois 1/16 + 1/16 = 1/8, ou seja, a probabilidade de aparecimento do genótipo recessivo para duas característica em dois eventos iguais é uma em cada oito plantas cultivadas. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período G a m e t a s ♀ Gametas ♂ R;V ¼ R;v 1/4 r;v 1/4 r;V ¼ R;V 1/4 R/R;V/V 1/16 ○ R/R;V/v 1/16 ○ R/r;V/v 1/16 ○ R/r;V/V 1/16 ○ R;v 1/4 R/R;V/v 1/16 ○ R/R;v/v 1/16 ◙ R/r;v/v 1/16 ◙ R/r;V/v 1/16 ○ r;v 1/4 R/r;V/v 1/16 ○ R/r;v/v 1/16 ◙ r/r;v/v 1/16 ● r/r;V/v 1/16 ◘ r;V 1/4 R/r;V/V 1/16 ○ R/r;V/v 1/16 ○ r/r;V/v 1/16 ◘ r/r;V/V 1/16 ◘ 9 amarela, lisa ○ 3 amarela, rugosa ◘ 3 verde, lisa ◙ 1 verde, rugosa ● 17 1.3 INTERAÇÃO DOS ALELOS DE UM GENE Os alelos de um gene podem se interagir de diferentes maneiras em suas funções, resultando no tipo de dominância e em efeito fenotípico, acentuando diferenças em combinações alélicas. 1.3.1 Dominância Completa Na interação alélica conhecida como dominância completa o alelo dominante impede a expressão do alelo recessivo. Veja como aconteceu nos exemplos anteriores, na característica cor da semente da ervilha: o alelo que expressa a cor amarela é dominante sobre a cor verde. Então no cruzamento de plantas que produzem semente de cor amarela com plantas que produzem semente verde, expressará em sua prole, ou seja, na F1 todas as plantas de sementes amarelas. Por isso, o que foi relatado até agora se refere à dominância completa. A partir de agora vamos conhecer outras combinações alélicas. 1.3.2 Dominância incompleta A dominância incompleta mostra uma situação na qual os heterozigotos apresentam um fenótipo intermediário aos dois genes homozigotos em qualquer escala quantitativa. Um exemplo é a flor da planta conhecida como bonina quatro horas;, esse nome é característico devido a sua flor só se abrir à tarde. As flores com pétalas do tipo selvagem são vermelhas e existem linhagens puras com pétalas brancas, quando fazemos o cruzamento entre as duas. Toda prole na F1 apresenta-se na cor rosa. Caso façamos autofecundação da F1, teremos uma proporção na F2 de ¼ plantas com flores de pétalas vermelhas, ½ plantas com flores de pétalas rosa e ¼ plantas com flores de pétalas brancas. Genética UAB/Unimontes Figura 2 : Proporção em F1 e F2 para uma característica a partir de linhas puras e de F2 em cruzamento teste com monoíbrido e linha pura. Fonte: Introdução à genética, ed.7, 2002. C F E A B G GLOSSÁRIO Os alelos são formas alternativas de gene, situado em um mesmo loco em cromossomos homólogo. São responsáveis pelas manifestações das características. Loco: local no cromossomo onde se localiza um determinado gene. Genótipo é a constituição genética de um indivíduo. Fenótipo são formas alternativas de expressão de uma característica. Essa expressão é a interação do genótipo mais o ambiente. 18 Com essa proporção encontrada 1:2:1 na F2, nos confirma um padrão de herança de dois alelos. 1.3.3 Codominância É caracterizada pelo fenótipo do heterozigoto apresentar-se como uma mistura dos fenótipos de seus genitores homozigóticos. Na pelagem da raça bovina Shorthorn, quando cruzamos touro de pelagem vermelha (alelo R1) com vacas de pelagem branca (alelo R2), toda sua prole na F1 nasce com pelagem conhecida como ruão (alelos R1/R2). Essa é uma pelagem que expressa as duas cores, a cor vermelha e a branca ao mesmo tempo, na mesma proporção. Mostrando que os dois alelos se expressam de maneira igual, sem dominância de um sobre o outro, daí o nome codominância. Outro exemplo interessante são os tipos sanguíneos em humanos. Existem três alelos para tipos sanguíneos, seis genótipos e quatro fenótipos. 1.3.4 Genes Letais Genes letais são aqueles que, quando seu alelo apresenta-se em dose dupla (homozigose), causa a morte do seu portador. Os genes letais quase sempre são representados pelos alelos recessivos. Um dos exemplos mais conhecidos é o de camundongos, que o selvagem apresenta fenótipo y com pigmentação da pelagem escura e com alelo A , e seu mutante, o alelo A de pigmentação da pelagem amarela. Ao cruzar camundongos de pelagem escura com os de pelagem amarela obtêm-se segregação 1:1 na F1. Ao se fazer cruzamentos de camundongos amarelos entre si, obtêm-se uma segregação na prole de 2:1 amarelos e escuros respectivamente, não apresentando a proporção mendeliana de 3:1, nem toda prole amarela, para garantir que a característica fosse indicada por homozigoto. Estes y resultados sugerem que A é dominante sobre A, que todos os amarelos são heterozigotos para a pigmentação da pelagem e os homozigotos recessivos morem antes de nascer. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período C F E A B G GLOSSÁRIO Homozigoto refere-se ao indivíduo que apresentam alelos iguais. Heterozigoto: indivíduo que apresenta alelos diferentes de um mesmo gene. Alelos Genótipo Tipo sanguíneo I A I A /I A , I A /i A I B I B /I B ,I B /i B i I A /I B AB i/i O Entre estes alelos IA e IB não possui nenhum tipo de dominância de um sobre o outro, expressando os dois tipos. 19 1.4 EFEITO DO AMBIENTE NA EXPRESSÃO GÊNICA Olha só pessoal, até então os exemplos apresentados foram considerados como se o genótipo fosse o único responsável pela produção de um gene. No entanto, a maioria das características expressas por um fenótipo é dependente do também do ambiente. A participação do genótipo na expressão fenotípica já é conhecida há muito, com diversas evidências, filhos de diferentes animais nascem com características distintas em cada espécie. Há também evidências da influência dos fatores ambientais na alteração do fenótipo. Veja só: setivéssemos duas sementes de feijão oriundas de autofecundação, o que faria com que elas fossem perfeitamente iguais, e cultivássemos em diferentes condições de luminosidade, elas apresentariam diferentes fenótipos. Então percebemos que indivíduos geneticamente diferentes se desenvolvem de maneira diferente no mesmo ambiente, assim como indivíduos geneticamente idênticos se desenvolvem diferentemente em diferentes ambientes. Sendo assim, podemos concluir que o que acontece na expressão fenotípica é uma ação conjunta do genótipo e do ambiente, (F=G+A). Veremos agora alguns exemplos do efeito da temperatura na manifestação fenotípica da cor da pelagem de coelhos. Os coelhos conhecidos como Himalaia possuem genótipo chch que codifica uma enzima que, em temperaturas inferiores a 150C, produzem melanina, fazendo com que esta espécie de coelho possua as extremidades escuras. Em temperaturas extremas para essa enzima, acima de 290C o alelo ch é inativado e todo corpo do animal fica branco, ou abaixo de 20C, o alelo ch quando em homozigose é totalmente ativado e produz tanta enzima que o animal torna-se totalmente pigmentado. Genética UAB/Unimontes Figura 3 : Efeito da temperatura na pigmentação da pelagem de coelhos. Fonte: Genética na agropecuária, ed.4, 2008. 20 Existe também uma planta denominada de Primula sinenses; o efeito da temperatura faz com que ela produza flores vermelhas quando cultivadas em temperaturas inferiores a 300C, e flores brancas em temperaturas superiores. Vejamos agora um exemplo de efeito da luz no fenótipo de plantas. Plantas que crescem na ausência de luz apresentam o fenótipo de uma planta albina por não produzir clorofila, pois esta só é produzida na presença de luz. A ausência de luz em animais produz deficiência de vitamina D, pois esta só é produzida quando o animal é exposto à presença direta da luz. A deficiência de vitamina D em humanos produz raquitismo, fenocópia de pessoa com deficiência de cálcio na dieta. Efeitos nutricionais produzem animais com fenótipos diferentes, principalmente em estatura. Imagine, se um suíno fosse criado em situação de estresse nutricional não desenvolveria em tamanho nem em gordura se comparado com um animal bem nutrido. A gordura em coelhos, pode-se apresentar amarelada ou branca, o alelo dominante A codifica uma proteína que atua sobre a xantofila, parte amarela encontrada junto com as partes verdes das plantas, transformando- as em substância incolor, enquanto a não codifica a enzima e a xantofila é depositada sobre a gordura do animal deixando amarelada. Mas, indivíduos aa, se receberem alimentação não verdes, apresentarão fenocópia, do genótipo do alelo A que apresenta gordura de cor branca. Plantas também apresentam deficiência de magnésio, coloração amarelada, mesmo que seu genótipo seja para expressar coloração verde intenso. Também efeitos hormonais causam diferenciação fenotípica. É o caso do nanismo em humanos, que é a deficiência do hormônio de crescimento, somatotrófico ou GH ("growth hormone"). O nanismo pode ser corrigido com doses hormonais de acordo com a necessidade. Em plantas, é muito conhecido o caso do milho, o nanismo 2 conhecido como braquítico, devido ao alelo br . Quando tratado com o hormônio giberelina, ele responde bem, crescendo normalmente. Em animais existem vários exemplos, um dos mais expressivos é o que obriga a reversão sexual em peixes, principalmente a Tilápia do Nilo. Os alevinos, quando tratados com hormônio, alteram a proporção sexual. A substância é muito usada devido a maior facilidade do peixe do sexo masculino engordar com maior precocidade. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período C F E A B G GLOSSÁRIO Raquitismo é uma doença decorrente da mineralização inadequada do osso em crescimento. 21 1.4.1 Penetrância É indicada pela porcentagem de indivíduos que expressa o fenótipo correspondente àquele genótipo. O namismo em humanos, já citado anteriormente é também um exemplo de penetrância. Ele é determinado por um alelo dominante D que mesmo em heterozigose, e, quando todos os portadores do gene teriam que ser anões, somente 80%. 1.4.2 Expressividade Refere-se ao modo como o alelo se expressa, que pode ser uniforme ou variável. Quando o alelo expressa um único tipo de fenótipo é denominado de expressividade uniforme. Exemplo de expressividade uniforme: rugosidade da semente da ervilha que quando o alelo rr apresenta-se em homozigose, todas as sementes são rugosas. Quando o alelo expressa diversos tipos de fenótipo, este é denominado de expressão variável. Um exemplo são as listas marrons na semente do feijão carioca, o gene L responsável pelas listas marrons no feijão possui semente de coloração creme. 5% das sementes dessa variedade não apresentam as listas marrons, mesmo possuindo genótipo homozigoto para o gene L, demonstrando que a penetração do alelo é de 95%, e o restante das sementes apresentam um padrão desuniforme de cores, sendo algumas com mais listas, outras com menos listas, caracterizando uma expressividade variável no gene L. 1.5 INTERAÇÕES GENÓTIPO X AMBIENTE O fenótipo é conhecido como efeito do genótipo + o ambiente, só que na maioria dos casos ainda existe um terceiro agravante que é a interação genótipo x ambiente (F=G+A+GA). Conhecido como o principal complicador dos trabalhos dos melhoristas, obrigando-os a desenvolverem seus trabalhos no local que será distribuído aquela variedade estudada no caso de plantas, ou aquela espécie animal. A resistência do feijoeiro, a antracnose, doença provocada por um patógeno denominado como Colletotrichum lindemuthianum, que possui diversas raças é um exemplo. Adoença é responsável por perdas expressivas na cultura do feijão. Veja o exemplo do comportamento do feijão Carioca- MG, resistente à raça 89 do patógeno e susceptível a raça 81; já com o feijão CI 140 ocorreu exatamente o contrário. Genética UAB/Unimontes 22 GRIFFITTS, A.J.F. et al. Introdução à genética. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006. 794 p. BROWN, T.A. Genética. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1998. GARDNER, E.J. Genética. Rio de Janeiro: Interamericana, 1991. Ramalho, M. A. P. Genética na agropecuária. Lavras: Ed. UFLA, 2008. 464p.:il. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Feijão Raças do patógeno 81 89 119 Carioca MG Susceptível Resistente Susceptível CI-140 Resistente Susceptível Susceptível Tabela 2: Comportamento do feijão Carioca MG e do CI-140 a duas raças do patógeno causador da antracnose. Fonte: Adaptada de genética na agropecuária, Ed. 4, 2008. REFERÊNCIAS 23 Muito bem pessoal, agora vamos para a segunda unidade, em que daremos início ao estudo da herança ligada ao sexo. 2.1 CROMOSSOMOS SEXUAIS A maioria dos animais e uma minoria de plantas apresentam dimorfismo sexual. Na maioria dos casos o sexo é determinado por um par de cromossomos, chamados de sexuais. Existem basicamente três sistemas de denominação: XY, X0 e ZW. A maior parte dos cromossomos de um genoma é autossômico e poucos são sexuais. No caso dos humanos são 46 cromossomos, sendo 22 pares de cromossomos homólogos, autossômicos e mais dois cromossomos sexuais, que podem ser XX em mulheres ou XY em homens. Cada cromossomo sexual em mulheres segrega na meiose um X para um óvulo e o outro X para o outro. Em homens a segregação consiste em um X para um espermatozóide e Y para o outro, daí a mulher ser denominada de homogamético e o homem heterogamético. As drosophilas são os insetos mais estudados em genética, também têm cromossomossexuais XX que indicam fêmea e XY que indicam macho. A diferença é que a proporção de cromossomos sexuais que aparece em humanos e indica sexo com anomalia, nas drosophilas indica outro sexo e indivíduos normais. Em aves ocorre a maioria do sistema ZW, de maneira que o macho é homogamético ZZ e a fêmea e heterogamética ZW. Um exemplo de planta é a dióica Melandrium album, que tem 20 cromossomos autossômicos, 2 sexuais XX nas fêmeas e XY nos machos. Veja o exemplo: 2.2 HERANÇA LIGADA AO SEXO Os cromossomos sexuais apresentam padrões distintos de morfologia, ou seja, os cromossomos XX são homólogos, apresentam a mesma morfologia; já entre XY, só parte dos cromossomos são homólogos, também chamados de hemizigóticos. 2UNIDADE 2HERANÇA LIGADA AO SEXO Cromossomos sexuais Espécie XX XY XXY X0 Drosophila ♀ ♂ ♀ ♂ Humano ♀ normal ♂ normal ♂ anormal ♀ anormal Planta ♀ ♂ Aves ZZ ♂ ZW ♀ Dióica é a espécie em que o indivíduo possui um único sexo. Monóica é espécie que possui órgãos feminino e masculino no mesmo individuo C F E A B G GLOSSÁRIO 24 Heranças relacionadas aos cromossomos sexuais são normalmente apresentadas como herança ligada ao sexo, mas quando a herança está relacionada com a parte não homóloga do Y, ela é chamada ligação ao Y, da mesma maneira ligação ao X quando ela se apresenta ligada a parte não homóloga do X., Já quando se apresenta nos genes da parte homóloga ligada aos dois é chamada de ligação XY. Um aspecto importante a ser discutido, é que apesar da determinação do sexo ser controlada por cromossomos sexuais, as evidências mostram que em muitas espécies existem genes masculinizantes e feminilizantes localizados nos cromossomos autossômicos. Um exemplo é que ocorre em caprinos, nos quais a determinação sexual é do tipo XY. A espécie possui um gene autossômico P dominante que confere a ausência de chifres, ainda possui efeito masculinizante em fêmeas quando aparece em homozigose PP. Os olhos de drosóphilas do tipo selvagem são vermelhos. Existem também linhagens puras com olhos brancos;, essa herança é causada por dois alelos de um gene situado na região diferencial do cromossomo X do tipo selvagem. A partir de diversos cruzamentos ficou definido que a cor dos olhos não tem relação com a determinação do sexo de drosophila. Isto também acontece com humanos, em que alguns genes ligados ao cromossomo X não determinam características sexuais. 2.2.1 Distúrbios recessivos ligados ao X Muito mais homens que mulheres apresentam esse fenótipo em estudo. Isso porque a mulher só pode apresentar o fenótipo caso tanto o pai quanto a mãe forem portadores do alelo que causa o distúrbio. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 4: Demonstração das partes homologa e diferencial dos cromossomos sexuais X e Y. Fonte: Introdução à Genética, Griffitts, AJF et el, 2006. Leia no livro Introdução à genética, herança ligada ao sexo para melhor entender a herança ligada ao X que não determina características sexuais. DICAS 25 Já o homem basta que a mãe seja portadora para que apareça o fenótipo., Em casos de alelos raros, percebe-se basicamente o fenótipo, mesmo que em sua prole não apareça nenhum afetado, todas as filhas são portadoras. Veja a figura 5 que ilustra esses fatos. Um exemplo bem conhecido é o daltonismo (verde-vermelho). Pessoas com esse distúrbio são incapazes de distinguir o verde do vermelho. Os determinantes genéticos que formam as células cone, verdes e vermelhas na retina responsáveis pela visão colorida estão localizados no cromossomo X, por isso existem muito mais homens que mulheres com o fenótipo. Outro exemplo é a hemofilia, distúrbio ligado ao cromossomo X. O tipo mais comum é causado pela falta de uma proteína conhecida pela medicina como fator VIII, que causa falha na coagulação sanguínea, o que pode levar o portador ao óbito. O gene ligado ao cromossomo X que codifica a proteína muscular distrofina, causando a perda e atrofia dos músculos, aparece no paciente por volta dos seis anos e leva-o à cadeira de rodas por volta dos doze anos, chegando ao óbito próximo dos vinte anos e é conhecida como distrofia muscular Duchenne. A síndrome da feminização testicular afeta as pessoas que são cromossomicamente homens, com 44 cromossomos autossômicos e 2 sexuais, um X e outro Y, porém se desenvolvem como mulheres. É um fenótipo recessivo raro e ligado ao cromossomo X. Todos os indivíduos desenvolvem genitália externa feminina, mas são estéreis. Genética UAB/Unimontes Figura 5 : Heredograma mostrando a herdabilidade dos distúrbios ligados ao cromossomo X Fonte: Introdução à Genética, Griffitts, AJF et el, 2006. 26 2.2.2 Distúrbios dominantes ligados ao X São distúrbios que o indivíduo afetado passa para toda sua prole feminina, já que a prole masculina só recebe do pai o cromossomo Y. As mulheres afetadas passam a anomalia para a metade de sua prole independente se masculina ou feminina. Um exemplo que podemos citar é a hipofosfatemia, caracterizada pela redução dos fosfatos séricos. As manifestações incluem hemólise, lassidão, fraqueza e convulsões. 2.2.3 A inativação do cromossomo X Isso acontece com as fêmeas de mamíferos no início de seu desenvolvimento que tem um dos cromossomos X inativado, formando um ponto de coloração escura devido ao seu alto nível de condensação. Este ponto é conhecido como Corpúsculo de Barr. Esse fenômeno atua aleatoriamente em um dos cromossomos X de todas as células diplóides, persiste por toda sua vida e como as células diplóides dos tecidos de organismo se desenvolvem a kkpartir de mitose, os tecidos dos organismos femininos ficam como um mosaico. O padrão de pelagem dos gatos tortoise-shell mostra muito bem esse mosaico. Os gatos heterozigoto para o alelo O, que codifica para cor do pelo laranja, e o, que codifica para cor preta, sempre quando um expressa inativa o outro deixa a pelagem com manchas amarelas e pretas. Displasia ectodérmica anidrótica em humanos é, outro exemplo de herança ligada a inativação do cromossomo X neste caso o alelo responsável é conhecido, e, quando aparece no homem, faz com que ele não tenha glândulas sudoríparas. Já uma mulher heterozigota para o alelo D/d possui diversos setores de D (pele com glândulas sudoríparas) d (pele sem glândulas sudoríparas). Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 6: Padrão de pelagem em gatos tortoise-shell Fonte: Introdução à Genética, Griffitts, AJF et el, 2006. 27 2.2.4 Herança ligada ao Y O gene da região não homóloga do cromossomo Y é herdado apenas pelo homem. O caso mais conhecido é o do portador do gene TDF, que codifica um fator determinante de testículo. Hipertricose auricular, cabelos nas orelhas é também um fenômeno conhecido ligado ao cromossomo Y. É raro e acontece com mais frequência na Índia. 2.3 LIGAÇÃO FATORIAL (LINKAGE) E PERMUTAÇÃO (CROSSING-OVER) A Ligação fatorial (linkage) indica que dois genes estão localizados em um mesmo cromossomo, ou seja, estão ligados (ligação fatorial), o que sugere o nome. Genética UAB/Unimontes Figura 7: Padrão de mosaicismo em mulheres portadoras de displasia ectodérmica anidrótica. Os pontos escuros são as partes desprovidas de glândulas sudorípara. Fonte: Introdução à Genética, Griffitts, AJF et el, 2006. Figura 8 : Padrão de orelhas com cabelo devido a um alelo raro ligado ao cromossomo sexual Y. Fonte: Introdução à Genética, Griffitts, AJF et el, 2006. 28 Estes não se segregam de forma independente, sendo,na maioria das vezes, herdados juntos. Dessa forma, as proporções mendelianas não acontecem, aparecendo uma maior frequência dos fenótipos parentais. Genótipo pode ser representado da seguinte maneira, quando existe ligação gênica: AB/ab. Em caso de ocorrerencia de uma ligação absoluta, caso muito raro, a segregação independente das características só ocorreria em loci de cromossomos diferentes. Os cromossomos podem ser quebráveis, então existe possibilidade de ocorrer recombinação dos genes, em loci diferente e no mesmo cromossomo separarando-se durante a meiose. Na Prófase I da meiose, mais especificamente no paquiteno, pode ocorrer permuta gênica ou crossing-over entre os dois cromossomas homólogos. Essas regiões do cromossomo podem ser trocadas reciprocamente, tornando-se recombinantes. Desta maneira, nem todos da prole irão portar os fenótipos parentais, surgindo assim fenótipos recombinantes. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 9: Segregação de alelos ligados. Fonte: www.revisaovirtual.com/.../Artigos_194_Ligacao_ Fatorial_e_Permutacao_.htm Acesso: 14/07/2010 Figura 10: Segregação de alelos ligados após a permuta. Fonte: www.revisaovirtual.com/.../Artigos_194_Ligacao_ Fatorial_ (Linkage)_e_Permutacao_(Crossing-over).htm) Acesso: 14/07/2010 29 As frequências de recombinação são aumentadas quanto mais afastados estiverem os dois loci (a frequência é diretamente proporcional a distância entre loci), facilitando a separação para a recombinação durante a meiose. Um diíbrido quando apresenta dois genes dominantes, ligados no cromossomo homólogo, a formação é denominada de posição CIS. Quando o diíbrido apresenta um gene dominante e um outro recessivo ligado no mesmo cromossomo e um dominante ligado ao outro recessivo, no cromossomo homólogo, forma a posição TRANS. 2.4 ALELISMO MÚLTIPLO Indivíduos diplóides podem possuir no máximo dois genes alelos diferentes para uma mesma característica. No entanto, um gene pode possuir vários alelos e esses podem ser chamados de série alélica. As diferentes alternativas de um caráter se expressar devido à série alélica é conhecida de alelismo múltiplo. Os diferentes alelos de uma série surgem devido à ocorrência de mutação. Os múltiplos alelos são representados pela mesma letra e para serem diferenciados devemos usar expoentes diferentes. Um exemplo é o sistema sanguíneo ABO em humanos. Composto por quatro grupos sanguíneos, A, B, AB, O e expresso pela letra I, usa como expoente as letras A e B. Existem nesses tipos sanguíneos duas substâncias codificadas por alelos distintos situados no cromossomo 9, uma chamada de aglutinogênio (antígeno) do tipo A e B e outra aglutinina, do tipo anti-A e anti-B. A presença ou ausência de aglutinogênios no sangue das pessoas é A B A B determinada pelos genes I , I ou i. Os genes I e I são dominantes sobre o A gene i. O gene I , por exemplo, determina a produção de uma enzima que sintetiza o aglutinogênio A. Algo semelhante ocorre no caso de pessoas de A B tipo sanguíneo B. Mas as pessoas de tipo AB possuem genótipo I I , existem co-dominância entre esses dois genes. Já, uma pessoa do tipo O possui genótipo ii, ou seja, não possui as enzimas necessárias para a fabricação de nenhum dos dois aglutinogênios. Observe os casos na tabela 3: Genética UAB/Unimontes Figura 11: Segregação de alelos ligados Cis e Trans. Fonte: www.revisaovirtual.com/.../Artigos_194_Ligacao_Fatorial _(Linkage)_e_Permutacao_(Crossing-over).htm) 14/07/2010 30 As aglutininas existentes no plasma e os antígenos nas hemácias produzem possíveis restrições às transfusões sanguíneas, que podem levar o paciente receptor a desenvolver desde aglomerados desde aglomerados de hemácias, que obstruem os pequenos vasos sanguíneos e produzem reações alérgicas, até lesões renais graves, que podem levar ao óbito. Veja no esquema as possíveis transfusões e as restrições sanguíneas entre humanos. Outro exemplo bem interessante é a determinação da pelagem em coelhos, que possui uma série alélica de quatro genes, que determina quatro diferentes pelagens. O primeiro, determinado pela letra C, que expressa a cor Agute ou Selvagem; o segundo cch, para a cor Chinchila; o terceiro ch para a cor Himalaia; e a cor Albina, representada pela letra c. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Genótipo Fenótipos (tipo sanguíneo) Aglutinogênios (nas hemácias) Aglutininas (no plasma) I A I A ou I A i A A anti-B I B I B ou I B i B A anti-A I A I B AB A e B nenhum Ii O nenhum anti-A e B Tabela 3 : Tabela mostrando os possíveis genótipos e fenótipos dos tipos sanguíneos humanos as substâncias por eles produzidas. Figura 12: Antígenos A e B em volta das hemácias sanguíneas e as possíveis transfusões sanguíneas considerando o sistema ABO. Fonte: http://educacao.uol.com.br/biologia/grupos-sanguineos.jhtm) 14/07/2010 31 ch A dominância dos genes nessa série alélica é C que é dominante c , h que por sua vez domina c , que domina c. Vejam como ficam os fenótipos a partir de cada combinação de alelo. Vale a pena estudar um exemplo de alelismo múltiplo em plantas, uma vez que, até agora só estudamos exemplos de animais. Em uma série de quatro alelos que controla a cor da semente de soja e possui a seguinte a b ordem de dominância I>i >i >i, veja as possibilidades de genótipo e fenótipos a partir das diversas combinações. Genética UAB/Unimontes Figura 13: Fenótipos dos coelhos Agute C, Chinchila cch, Himalaia ch, Albino ca. Fonte: www.sobiologia.com.br/.../alelosmultiplos.jpg) Acesso: 14/07/2010 Genótipo Fenótipo CC, Cc ch , Cc h , Cc Selvagem ou Agute c ch c ch , c ch c h , c ch c Chinchila c h c h , c h c Himalaia cc Albino Genótipos Fenótipos II, Ii a , Ii b , Ii Hilo e tegumento amarelos . i a i a , i a i b , i a i Hilo escuro e tegumento amarelo . i b i b , i b i Hilo e parte do tegumento que circundam escuros, enquanto o restante do t egumento é amarelo . ii Hilo e tegumento escuro . 32 GRIFFITTS, A.J.F. et al. Introdução à genética. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006. 794 p. BROWN, T.A. Genética. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1998. GARDNER, E.J. Genética. Rio de Janeiro: Interamericana, 1991. Ramalho, M. A. P. Genética na agropecuária. Lavras: Ed. UFLA, 2008. 464p.:il Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período REFERÊNCIAS 33 Olha só pessoal, vamos agora para a terceira unidade. Aqui, falaremos de variação numérica e estrutural dos cromossomos. Nessas variações, veremos muitas anomalias que acometem o ser humano. Mas para entendermos, devemos relembrar como acontece uma meiose normal. 3.1 MEIOSE Reprodução dos seres vivos. É um processo para a perpetuação das espécies, fator essencial à existência da vida na terra. A meiose permite a redução do número de cromossomos nos gametas. Se não houvesse essa redução, os gametas seriam 2n e a cada geração o número de cromossomos duplicaria nas células somáticas. A meiose é um processo típico da gametogênese, no entanto, ocorre em vegetais, na formação de esporos, micrósporos e megasporos. A meiose se divide em MEIOSE I, fase reducional, e MEIOSE II, fase equacional. 3.2 MEIOSE I Dividida em Prófase I (Leptóteno, Zigóteno, Paquíteno, Diplóteno e Diacinese); Metáfase I; Anáfase I; Telófase I. 3UNIDADE 3VARIAÇÃO NUMÉRICA E ESTRUTURAL DOS CROMOSSOMOS Figura14: Fases da meiose. Fonte: http://www.brasilescola.com/biologia/meiose.htm) Acesso: 14/07/2010 34 3.2.1 Prófase I A prófase I é de longa duração e é complexa. Os cromossomos homólogos associam-se, formando pares e permitindo a ocorrência da permuta gênica (crossing-over) entre eles. Vários estágios são definidos durante esta fase: Leptóteno, Zigóteno, Paquíteno, Diplóteno e Diacinese. 3.2.1.1 Leptóteno Cromossomos finos e longos cuja duplicação acontece em (S) da interfase. 3.2.1.2 Zigóteno Cromossomos que encurtam e espessam, começam a emparelhar com os homólogos e a sinapse ocorre ponto a ponto. 3.2.1.3 Paquíteno Nesta fase ocorre a permutação ou crossing-over. 3.2.1.4 Diplóteno Separação dos homólogos, menos nos pontos onde ocorrem os quiasmas. 3.2.1.5 Diacinese Os quiasmas gradualmente se terminalizam; o núcleo desaparece a membrana nuclear degenera-se e forma-se o fuso. 3.2.2 Metáfase Os cromossomos homólogos se distribuem aleatoriamente na linha do equador. Não ocorre divisão do centrômero. 3.2.3 Anáfase I Ocorre disjunção dos homólogos, indo cada par para um dos polos da célula, alterando de diplóide para monoplóide. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período 35 3.2.4 Telófase I Chegada dos cromossomos nos polos da célula. O nucléolo e a membrana nuclear se reconstituem e ocorre a diacinese. 3.3 MEIOSE II Dividida em: Prófase II; Metáfase II; Anáfase II e Telófase II. 3.3.1 Prófase II Divisão equacional. Os cromossomos duplicados desde antes da primeira divisão iniciam uma condensação homogênea e os nucléolos vão, progressivamente, desaparecendo. 3.3.2 Metáfase II O número de cromossomos duplicados está disposto no equador do fuso. Esta fase termina quando os centrômeros se dividem e as cromátides-irmãs começam a migrar para os polos. 3.3.3 Anáfase II Os centrômeros se separam e as cromátides-irmãs migram para os pólos onde são denominados de cromossomos filhos. 3.3.4 Telófase II Os cromossomos chegam aos polos onde ocorre desespiralização e reconstituição da membrana nuclear e do nucléolo. Ocorre a citocinese. 3.4 TIPOS DE MEIOSE Ÿ Zigótica: Ocorre no zigoto e origina 4 células haplóides. Ÿ Meiose espórica: Ocorre nos vegetais formando os esporos. Ÿ Meiose gamética: Ocorre nos animais, originando gametas Genética UAB/Unimontes 36 3.5 VARIAÇÕES NOS NÚMEROS OU NA ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS A mudança na estrutura dos cromossomos é devida a mutações denominadas de mutações cromossômicas, isto é, um processo de rearranjo dos cromossomos e pode ser numéricas ou estruturais, pode envolver tanto os cromossomos autossômicos como os sexuais ou ambos. Diversas mutações cromossômicas levam a anormalidade no funcionamento de células ou mesmo do organismo. As mutações cromossômicas numéricas podem ser denominadas de aberrações dos cromossomos e existem dois grupos. 3.5.1 Aneuploidia Conhecida pelo aumento ou diminuição em um ou mais pares de cromossomos, o que não ocorre em todos os cromossomos. Em humanos acontece que a maioria dos aneuplóides apresenta trissomia, três cromossomos no lugar do normal que é um par de cromossomos. Acontece também com menor frequência a monossomia, apenas um cromossomo no qual seria ocupado por um par de cromossomos homólogos. Um dos casos mais conhecidos de aneuploidia é devido a não separação dos cromossomos homólogos na meiose. Veja só quando o erro ocorre na Meiose I, os gametas apresentam ambos os membros do par de cromossomos ou a perda total de um cromossomo. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 15: Disjunção dos cromossomos na meiose I e na meiose II. Fonte: Genetics in medicine. 1991 37 Já quando o erro ocorre na Meiose II, os gametas anormais contêm réplica duplicada de um só cromossomo parental e nenhuma réplica do outro ou não possuem um cromossomo. Veja só a diferença quando essa anomalia ocorre na Meiose II. Na maioria dos casos, as aneuploidias são decorrentes de erros nas divisões meióticas. Existem também casos em animais da não separação das cromátides ou pela perda cromossômica durante a primeira divisão Mitótica do zigoto. 3.5.2 Euploidias aberrantes O número de cromossomos básico de uma espécie é denominado de número monoplóide, esse número básico também é conhecido como genoma da espécie e é simbolizado por (x). Os organismos que possuem múltiplos exatos do número monoplóide são chamados de euplóides. São conhecidos também como haplóides aquele organismo que possui um só genoma, ou seja, tem o número básico de cromossomos da sua espécie. Temos como exemplos de haplóides bactérias e as células germinativas humanas. Já os diplóides são aqueles que possuem dois genomas (2n), exemplos: a maioria dos animais e plantas desenvolvidas. Os haplóides e diplóides são considerados como euploidia normal. Os organismos que possuem mais que dois conjuntos cromossômicos são chamados de poliplóides. Os poliplóides são denominados de acordo com o múltiplo de haplóide ou genoma. Triplóides (3n), tetraplóide (4n), pentaplóide (5n) e assim por diante. Os exemplos mais conhecidos de triplódes e tetraplódes são as bananas comestíveis Musa spp. Para hibridação em diplóide com intuito de formar triplóides ou tetraplóides, o homem usa um composto chamado colchicina, esta impede a formação das fibras do fuso acromático na divisão meiótica, de modo que são produzidas células com dois conjuntos cromossômicos, que ao cruzar com célula germinativa normal forma triplóde, ou duas dessas formam tetraplódes. 3.6 ABERRAÇÕES CROMOSSÔMICAS EM HUMANOS Existem muitos exemplos de poliploidia em plantas. Entretanto, há um maior interesse no estudo dessas alterações em humanos, o que pode ser chamado de aberrações cromossômicas. Para isso, temos que relembrar que o genoma normal de humano possui 23 cromossomos, sendo 22 autossômicos e um sexual y nos homens e x nas mulheres. É sabido que todo ser humano é diplóide (2n=46 ou n=23), então todas as células do seu corpo chamadas de somáticas possuem 23 pares de cromossomos, sendo 22 cromossomos autossômicos mais x da mãe e 22 cromossomos autossômicos mais y do pai. Genética UAB/Unimontes 38 Nas aberrações cromossômicas, um indivíduo totalmente euplóide, ou seja, sem os cromossomos sexuais, não sobrevive, já os casos de triploidia (3n) ou de tetraploidia (4n) só foram observados em casos de má formação, o que causou abortos espontâneos. Os triplóides provavelmente resultam de falha em uma das divisões, maturação no ovócito ou no espermatozóide. Os tetraplóides sempre aparecerão com o número de cromossomos igual a 92 + XXXX ou 92 + XXYY, resultantes em geral de uma falha da conclusão de uma divisão por clivagem inicial do zigoto. 3.7 ABERRAÇÕES ESTRUTURAIS DOS CROMOSSOMOS No período de preparação da célula denominado de intérfase quando os cromossomos não estão condensados e multiplicando seu material genético, eles ficam mais vulneráveis a variação ambiental. Esta vulnerabilidade pode às vezes provocar rupturas de sua estrutura. Então, as aberrações estruturais dos cromossomos resultam da quebra cromossômica seguida de reconstituição em uma combinação anormal. Os rearranjos das estruturas cromossômicas ocorrem de duas maneiras conhecidas como não-equilibrados e equilibrados. 3.7.1 Rearranjos não-equilibrados Os rearranjos denominados não-equilibrados acontecem quando o par cromossômico possui informações a mais ou a menos. Veja quais são os principais tipos de alterações: Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 16: Deleções, uma terminal e outra intersticial.Fonte: Genetics in medicine, 1991. 39 3.7.1.1 Deleção A deleção ou deficiência é resultada da simples perda de um seguimento cromossômico, deixando-o em desequilíbrio cromossômico. As deleções podem ser terminal, o que em princípio pode ser originada de uma ún i c a queb r a do c r o m o s s o m o , o u in ter s t ic ia l que a princípio indica dois tipos de quebra. As deleções, como já explicado, po- dem ter sido originadas da quebra cromossô- mica e a perda de um pequeno fragmento da parte acêntrico do cro- mossomo. Em alguns casos, as deleções ocor- rem a partir do crossing -over desigual entre cromossomos homó-logos ou em cromáti-des-irmãs desalinhadas. 3.7.1.2 Duplicação Ocorre nos casos em que acontece a presença de duas cópias de uma região cromossômica. A s d u p l i c a ç õ e s podem ser originadas de crossing-over desigual ou por segregação anormal na meiose e podem ser uma translocação que é a troca de partes não homólogas ou inversão, que é um giro de 1800 de um seguimento ao se reunir novamente. Genética UAB/Unimontes Figura 17: Deleção do tipo Cri-du-chat que forma a Síndrome do Miado do gato em humanos. Fonte: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/ genesnaoalelos10.php) Acesso: 10/07/2010 Figura 18: Duplicação de um lócus no cromossomo. Fonte: www.sobiologia.com.br/.../duplicacao.gif Acesso: 10/07/2010 40 3.7.1.3 Cromossomos em anel Um cromossomo pode originar um cromossomo em anel, quando as deleções terminais acontecem nos dois braços do mesmo, e as extremidades em que aconteceu as deleções se ligam e cicatrizam. Os cromossomos quando estão em anel não impedem que aconteçam as divisões normais durante a mitose ou meiose, mas estes nas divisões, ficam sujeitos à degeneração. 3.7.1.4 Isocromossomos São cromossomos que se apresentam com deficiência total de um dos braços e duplicação completa do outro. Para formação do isocromossomo, a hipótese mais aceita considera a possibilidade de um cromossomo sofrer uma quebra na base do centrômero, pouco antes da anáfase mitótica ou da meiose II. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 19: Degeneração no cromossomo transformando em anel. Fonte: Genetics in medicine. 1991 Figura 20: Degeneração no cromossomo transformando em isocromossomos. Fonte: Genetics in medicine. 199.1 41 3.7.1.5 Cromossomos dicêntricos São aqueles que possuem dois centrômeros no mesmo cromossomo, o que caracteriza o nome cromossomos dicêntricos. Esses possuem tendência de quebra na anáfase das divisões celulares, caso os dois centrômeros estejam próximos, uma vez que quando um centrômero é inativado, o cromossomo dicêntrico pode permanecer estável. 3.7.1.6 Translocação Dois cromossomos não homólogos sofrem rupturas e depois reúnem-se novamente, só que com partes trocadas, sendo segmento cromossômico a uma região fraturada no outro cromossomo. Existem dois tipos principais: 3.7.1.7 Translocações recíprocas É o resultado da troca recíproca de segmentos em cromossomos não homólogos, advindos da quebra dos mesmos. Os cromossomos de uma translocação recíproca balanceada, quando se pareiam para a divisão meiótica, formam uma figura quadrirradial (em forma de cruz). Na fase de anáfase na divisão celular, os cromossomos se segregam a partir desta configuração de três diferentes maneiras: Genética UAB/Unimontes Centrômero: é uma constrição primária que divide o cromossomo em dois braços e influi no movimento durante a divisão celular. Comumente há um centrômero por cromossomo, mas existem organismos dicêntricos ou policêntricos. C F E A B G GLOSSÁRIO Figura 21: Degeneração do tipo translocação. Fonte: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/genesna oalelos10.php) Acesso: 10/07/2010 42 3.7.1.8 Translocações robertsonianas Essa translocação envolve dois cromossomos acrocêntricos, que se soldam próximos à região do centrômero com perda dos braços curtos. O material genético nos braços curtos não deve ser essencial, pois sua perda não influencia no fenótipo do portador. O portador da translocação robertsoniana, mesmo possuindo o fenótipo de uma pessoa normal, corre grandes riscos de produzir gametas não-balanceados e, por conseguinte, prole não-balanceada. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 22: Cromossomos pareando na meiose formando uma figura quadrireal. Fonte: Genetics in medicine. 1999 Metacêntrico: cromossomo com centrômero situado exatamente no meio. Os dois braços têm o mesmo tamanho. Acrocêntrico: Centrômero próximo de um dos extremos do cromossomo. Telocêntrico: Centrômero situado na parte terminal do cromossomo. O cromossomo tem um único braço. Sub-metacêntrico: Cromossomo em que o centrômero está levemente deslocado do centro. C F E A B G GLOSSÁRIO Figura 23: Cromossomos e as possibilidades de gametas que podem ser produzidos por um portador de uma translocação robertsoniana, t (14q21q). Fonte: Genetics in medicine. 1991 43 3.7.2 Rearranjos equilibrados Quando o cromossômico possui o complemento normal de informações, todas as informações genéticas estão presentes nos cromossomos, mas acondicionadas de maneira diferente. 3.7.2.1 Inversão É a ocorrência de duas rupturas em um cromossomo de um único filamento durante a interfase, fazendo um giro de 180 graus e a fusão em posição invertida do fragmento ao restante do cromossomo. A inversão é conhecida como paracêntrica se o centrômero estiver fora da inversão, e é denominada pericêntrica se o fragmento cromossômico que faz a inversão incluir o centrômero. Em caso de ocorrência de uma permuta gênica no local de uma inversão paracêntrica, em cada bivalente dois cromossomos gaméticos anormais (um dicêntrico e outro acêntrico), um normal e outro com a mesma inversão original. A ocorrência de permuta em uma inversão pericêntrica fará com que um bivalente dê origem a dois cromossomos anormais (ambos com uma deficiência e uma duplicação), um cromossomo normal e outro com a inversão original. A inversão normalmente não causa anomalia no fenótipo dos portadores. Entretanto, é um risco para as progênies, pois o risco de ocorrer gametas anormais é muito grande, podendo levar a uma prole não- balanceada. 3.8 DISTÚRBIOS DOS CROMOSSOMOS AUTOSSÔMICOS Estes distúrbios acontecem nos cromossomos autossômicos e não sexuais, o que não impede danos aos órgãos sexuais. Genética UAB/Unimontes Figura 24: Inversão cromossômica pericêntrica. Fonte: http://www.sobiolog ia.com.br/conteudos/Gene tica/genesnaoalelos10.php Acesso: 10/07/2010 44 3.8.1 Síndrome de Down ou Trissomia do 21 A Síndrome de Down ou Trissomia do 21 é um dos distúrbios mais comuns em humanos devido à problemas na divisão meiótica para formação da célula germinativa da mãe (óvulo).O cromossomo de número 21 não se separa, e ao juntar ao cromossomo homólogo do pai, o que devia ser um par de número 21 passa a ser um trio de número 21, daí o nome característico. Essa síndrome é a mais comum forma de deficiência mental congênita e está relacionada com a idade da mãe. Quanto maior a idade da mãe, maior o risco de gerar filhos com síndrome de Down. Por este motivo a análise do cromossomo fetal hoje é recomendada em mulheres com idade avançada. O diagnóstico da síndrome geralmente era feito após o nascimento ou logo depois por suas características dismórficas, pois variam de pessoas para pessoas,mas produzem um fenótipo distinto. Os portadores dessa síndrome possuem expectativa de vida em torno de 17 anos, retardo mental, com QI que varia entre 20 e 50, olhos com pregas epicânticas, baixa estatura, e o crânio apresenta braquicefalia com o occipital achatado. O pavilhão das orelhas é pequeno e dismórfico. Mãos curtas e largas, frequentemente, com uma única prega palmar transversa. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 25: Genótipo de um portador da Sindrome de Down. Fonte: http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/abenu.htm Acesso: 10/07/2010 45 Ainda em relação a esse portador, sua face é achatada e arredondada, exibem manchas de Brushfield ao redor da margem da íris. A boca fica entreaberta muitas vezes mostrando a língua que é grande e sulcada. Os pés também mostram um espaço maior entre o primeiro e o segundo dedo. As mulheres podem ser férteis e gerar prole normal ou com a mesma trissomia, os homens são sempre inférteis. Seu cariótipo 47, XX ou XY, + 21. 3.8.2 Trissomia do 18 Também conhecida como Síndrome de Edwardes, causada devido a não disjunção do cromossomo 18 na divisão meiótica para formação da célula germinativa. Com a fusão dos gametas, o cromossomo 18 forma, uma tríade, caracterizando o nome da síndrome. Os portadores trissomia do cromossomo 18 se apresentam com trissomia regular sem mosaicismo, isto é, cariótipo 47, XX ou XY, +18. Entre outros que apresentam trissomias, cerca de 50% têm uma constituição com casos de mosaicismo e outra parte constituída por situações mais complexas, como é o caso das aneuploidias duplas e as translocações. Genética UAB/Unimontes Figura 26: Mão de um portador da Sindrome de Down. Fonte: Genetics in medicine, 1991 46 A expectativa de vida dos portadores dessa síndrome é por volta de 130 dias. Os portadores apresentam-se sempre com retardamento mental, atraso do crescimento, orelhas pontiagudas (orelhas de fauno), às vezes malformações cardiovasculares. O crânio é excessivamente alongado e maxilar pequeno. O pavilhão das orelhas é dismórfico, com poucos sulcos. Possui boca pequena, pescoço curto, afastamento dos mamilos. O quadril estreito, genitais externos apresentam anomalias e apresentando também anomalias nos dedos, sendo o indicador maior do que os outros, e os pés são arqueados, em forma de cadeira de balanço. 3.8.3 Trissomia do 13 Conhecida como Síndrome de Patau, é também causada devido a não disjunção do cromossomo 13 na divisão meiótica, mais específico na meiose I da mãe. Em torno de 20% dos casos resultam em um caso de translocação não-balanceada na formação da célula germinativa e, com a fusão dos gametas, o cromossomo 13 forma uma tríade, caracterizando o nome da síndrome. O portador da trissomia do cromossomo 13 possui cariótipo 47, XX ou XY, +13. A trissomia do 13 é clinicamente grave e letal. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 27: Genótipo de um portador da Sindrome de Down. Fonte: (http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/abenu.htm) Acesso: 10/07/2010 47 A expectativa de vida dos portadores dessa síndrome é de aproximadamente seis meses. Quase metade vai ao óbito no primeiro mês de vida. O portador inclui anomalias graves do sistema nervoso central como arrinencefalia e a holoprosencefalia. Um retardamento mental acentuado está presente. Em geral há crescimento intrauterino severamente retardado, defeitos cardíacos congênitos e defeitos urogenitais. Com frequência, encontram-se fendas labial e palatina, anormalidades oculares, polidactilia, punhos cerrados e as plantas dos pés arqueadas em forma de cadeira de balanço. 3.8.4 Síndrome do Miado do Gato A síndrome também conhecida por Síndrome Cri-Du-Chat é caracterizada pelo choro típico do portador desta síndrome, que se assimila muito ao miado dos gatos. É causada pela deleção parcial do braço curto no cromossomo de número 5, causando uma anomalia no portador desse cromossomo defeituoso. Apresenta um cariótipo 46, XX, 5p- e 46, XY, 5p-. Devido a este cariótipo também pode ser conhecida como Síndrome 5 p - (menos). Genética UAB/Unimontes Figura 28: Genótipo de um portador da Trissomia do 13. Fonte: (http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/abenu.htm) Acesso: 10/07/2010 48 Os portadores apresentam-se com hipotonia muscular, microcefalia, pavilhão das orelhas dismórficos, pregas epicântricas, malformações dos membros. 3.9 DISTÚRBIOS DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS Estes distúrbios acontecem nos cromossomos sexuais causando anomalias desde mosaicos sexuais até anomalias muito expressivas. As mutações cromossômicas em geral levam a pré-disposição genética para pouca saúde em humanos. 3.9.1 Síndrome de Klinefelter A Síndrome de Klinefelter é causada por uma variação cromossômica envolvendo o cromossomo sexual extra (X). Causa uma mudança característica nos meninos. Todos os homens possuem um cromossomo X e um Y em suas células somáticas, mas ocasionalmente uma variação irá resultar em um homem com um X a mais. Os portadores desta síndrome possuem cariótipo 47 XXY. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 29: Genótipo de um portador da Síndrome de Miado do Gato . Fonte: http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/abenu.htm Acesso: 10/07/2010 49 Os portadores dessa síndrome são homens frequentemente mais altos, do que a população em geral. Eles são bastante fortes, a maioria não possui retardo mental e são férteis. Essa síndrome foi por muitos associados à violência. Até hoje não foi provado esse comportamento mais usado por advogados para absolvição em crimes de violência causados por portadores deste fenótipo. 3.9.2 Síndrome 47, XYY A síndrome também conhecida por Síndrome polissomia do Y é caracterizada por ter um cromossomo sexual Y a mais. Os portadores desta síndrome possuem cariótipo 47, XYY. É curiosa a frequência dos portadores dessa síndrome em presídios de segurança máxima, o que despertou grande interesse dos pesquisadores. Genética UAB/Unimontes Figura 30: Genótipo de um portador da Sindrome de Klinefelter. Fonte: http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/abenu.htm Acesso: 10/07/2010 50 Os portadores dessa síndrome são homens frequentemente mais altos, do que a população em geral. Eles são bastante fortes, a maioria não possui retardo mental e são férteis. Essa síndrome foi por muitos associados à violência. Até hoje não foi provado esse comportamento mais usado por advogados para absolvição em crimes de violência causados por portadores deste fenótipo. 3.9.3 Síndrome 47, XXX A síndrome também conhecida por Trissomia do X é caracterizada por ter um cromossomo sexual X a mais. Os portadores desta síndrome possuem cariótipo 47, XXX. Portadoras da Trissomia do X são fenotipicamente normais. Nas células 47, XXX, dois dos cromossomos X são inativados aparecendo em cada célula somática dois Corpúsculos de Barr. Na meiose materna a replicação é tardia e quase sempre resulta em erros das células germinativas. Ciências Biológicas Caderno Didático - 3º Período Figura 31: Genótipo de um portador da Sindrome 47, XYY. Fonte: http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/abenu.htm Acesso: 10/07/2010 51 Mulheres com trissomia do X apresentam-se inférteis e algumas com retardo mental, são identificadas em clínicas para tratamento de infertilidade, outras em instituições para retardados mentais, mas provavelmente existem muitas que permanecem sem diagnóstico. 3.9.4 Síndrome de Turner A síndrome também conhecida por Síndrome do XO é caracterizada pela falta parcial ou total de um cromossomo sexual.
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