Genética aula 7

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Raphael Simões Vieira – Medicina Veterinária 4º período
Primeira lei de Mendel
Mendel é considerado o pai da genética. Naquela época ele concluiu que as características hereditárias são condicionadas por fatores hereditários e repassadas de geração para geração. Atualmente sabe-se que os genes são as unidades fundamentais da hereditariedade. 
Os genes são formados por ácidos nucléicos, principalmente DNA. Eles influenciam as características biológicas pelo fato de influenciarem a síntese protéica. Os genes estão presentes nos cromossomos. Como estão nos cromossomos, eles são repassados durante o processo de divisão celular. 
Característica ou caráter = qualquer peculiaridade expressa por um organismo (como a cor da pelagem, presença ou ausência de chifres). Cada uma dessas características são controladas por lócus distintos.
Lócus: posição que um gene ocupa no cromossomo. Plural: loci. 
Gene: um trecho da molécula de DNA que pode ser transcrito em uma molécula de RNA. 
Genes alelos: formas alternativas de um mesmo gene. Garantem a variabilidade genética. Estão presentes nos cromossomos homólogos. Podem ser iguais nos cromossomos homólogos = genes homozigotos. Podem ser diferentes = heterozigotos. 
Cromossomos homólogos: são aqueles cromossomos que carregam os mesmos lócus, mas não necessariamente os mesmos alelos. 
Mendel estudava as ervilhas pela facilidade de cultivo, variedades facilmente identificáveis (sementes amarelas, verdes, flores de diferentes cores), ciclo de vida curto (várias gerações em um curto espaço de tempo), alto índice de fertilidade (grande quantidade de sementes), polinização é fácil de ser controlada. 
Mendel estudou 7 características: cor (amarelas ou verdes), forma da semente (lisa ou rugosa), cor da vagem, cor da flor, posição das flores, forma da vagem, altura das plantas. Essas características têm traços marcantes, e não sofrem alterações decorrentes de fatores ambientais. Não há fenótipos intermediários entre essas características.
A anatomia das flores permitem dois tipos de polinização: autopolinização ou polinização cruzada. São flores hermafroditas. O sistema reprodutor masculino contém o pólem (antera). O formato das pétalas facilita a autofecundação, o pólen consegue se depositar no estigma (estrutura feminina) da mesma flor. Mendel utilizava os dois tipos de fecundação. 
Para garantir que as flores estavam fazendo reprodução cruzada, ele cortava as anteras, tirava o sistema reprodutor masculino. Quando a planta se amadurecia, ele mesmo fazia a fecundação cruzada, ele controlava a fecundação cruzada. 
Antes de Mendel iniciar a fecundação cruzada, ele queria garantir que a linhagem parental era pura. Ele fazia alta fecundação. Linhagem pura = organismos homozigotos, produz apenas um tipo de gameta, os descendentes são iguais. Se ocorresse alguma mudança nos descendentes, significava que a linhagem não estava pura, era uma linhagem híbrida, ele não utilizava essa linhagem. Mendel fez autofecundação por 7 gerações, para garantir que as características não sofriam mudanças.
Mendel realizou uma fecundação cruzada. Ele analisou as 7 características, mas vamos focar na cor das sementes. Após ter certeza que as linhagens eram puras, ele cruzou amarelas com verdes, e observou a sua descendência. Cruzou sementes amarelas masculinas, com verdes femininas, e vice-versa. Todos os descendentes foram amarelos, em ambos os cruzamentos. A geração pura = geração parental = P. As sementes filhas = primeira geração filial = F1. 
Após isso, ele fez autofecundação nas sementes F1. Ele observou que o resultado dessa autofecundação, ele obtinha sementes amarelas e verdes. A proporção era próxima a 3 sementes amarelas para 1 verde. Os mesmos experimentos foram feitos com as outras características, ele cruzou plantas altas com anãs, nasceram só plantas altas, fez autofecundação, nasceram 3 altas e uma anã. Fez isso para todas as características. 
Mendel chegou à conclusão de que: as características hereditárias são condicionadas por um par de fatores hereditários que são repassados de geração por geração. 
Por que o fator que condiciona a cor verde não se manifesta durante a geração F1? Entramos nos conceitos de dominância e recessão. O gene que condiciona cor amarela domina sobre aquele gene que condiciona o verde. O alelo para a cor amarela é dominante, enquanto o de cor verde é recessivo. O alelo para cor amarela manifesta em dose simples, ou seja, esse alelo se manifesta em heterozigose e homozigose. Já o alelo de cor verde, manifesta somente em dose dupla (homozigose = aa). A presença do alelo dominante reprime a expressão do alelo recessivo. 
Por que quando a geração F1 se autofecunda, produz tanto sementes amarelas e verdes sempre na proporção 3:1? Mendel concluiu que os fatores de cada par se segregam no momento em que os indivíduos produzem gametas, e se juntam de forma aleatória durante a fecundação. Durante o processo de produção dos gametas, esses fatores se segregam. Durante a fecundação, eles se juntam de forma aleatória. Por isso é que a geração F2 há formação de sementes híbridas e de sementes puras. Da geração F1 há quatro tipos de encontros de gametas, com a mesma probabilidade de ocorrência: ¼ AA, ¼ Aa, ¼ Aa e outro ¼ aa. Com isso, chega-se a uma proporção genotípica que é 1:2:1, ou seja 1 AA, 2 Aa para 1 aa. E a proporção fenotípica é aquela já citada, 3:1.
Wlater sutton observou uma relação entre a segregação dos cromossomos homólogos durante meiose e a segregação dos fatores hereditários. Ele concluiu que os fatores hereditários estão localizados nos cromossomos homólogos. Esses fatores se separam durante a meiose.
Hoje sabemos que os fatores hereditários são os gens, e estão localizados nos cromossomos. Cada característica possui um par de alelos. Esses alelos estão presentes nos cromossomos homólogos. Eles se separam durante a formação dos gametas, vão se unir novamente durante o processo de fecundação para formar o zigoto. Eles se unem de forma aleatória. 
As características hereditárias são determinadas por um par de fatores hereditários herdados dos pais e das mães na mesma proporção. Tais fatores se segregam na formação dos gametas, de modo que cada gameta tem apenas um ator hereditário de cada característica. Indivíduos de linhagens puras possuem todos seus gametas iguais, ao passo que híbridos produzirão dois tipos distintos também na mesma proporção. Resumindo: as características hereditárias de um individuo são determinadas por um par de fatores que se segregam durante a formação dos gametas, sendo que, assim,pai e mãe transmitem apenas um gene para seus descendentes. A fertilização que ocorre de forma aleatória, restaura o número duplo de genes.
Quadrado de Punnet: como exemplo, cruza-se duas sementes amarelas heterozigotas. Vão ser formados gametas carregando o A e gametas carregando o a, na mesma proporção. Os gametas se unem de forma aleatória, e a probabilidade de junção é sempre a mesma: 25% AA, Aa, Aa, aa. Proporção genotípica 1:2:1. Proporção fenotípica: 3:1. 
Genótipo = constituição genética do indivíduo. Significa dizer se o individuo é homozigoto ou heterozigoto. 
Fenótipo = são todas as características apresentadas pelo individuo. Características morfológicas, fisiológicas, comportamentais, microscópicas e bioquímicas. O genótipo é o fator determinante para o fenótipo. Diferentes genótipos podem ter mesmo fenótipo, diferentes fenótipos podem ter o mesmo genótipo (como exemplo irmãos gêmeos idênticos, podem ter diferenças de acordo com o ambiente). O meio ambiente é capaz de influenciar o fenótipo, mas o genótipo apresenta uma força muito maior na expressão fenotípica. O genótipo é essencialmente fixo (exceto em mutações) e o fenótipo muda continuamente. 
Determinando o genótipo: observação do fenótipo; análise dos pais, filhos e parentes; seqüenciamento do genoma. Há o cruzamento teste: cruzamento de um individuo com genótipo dominante desconhecido com um individuo com genótipo recessivo. 
Interação alélica
Dominânciacompleta: o alelo da cor amarela é dominante, se manifesta tanto em homozigose quanto em heterozigose. Nesse caso, o homozigoto dominante não se distingue do heterozigoto, não vai ter fenótipo intermediário entre o homozigoto dominante e o heterozigoto. Um exemplo é o albinismo. O individuo normal heterozigoto, cruzando com um outro individuo normal heterozigoto, há aquela proporção de 3 indivíduos normais para um albino (aa). O alelo defeituoso é o recessivo, no caso do albinismo. Esse alelo recessivo produz uma enzima (tirosinase) inativa, que não consegue converter a tirosina em melanina. Um homozigoto dominante, não quer dizer que vai ser mais escuro que um heterozigoto. 
Dominância incompleta: o heterozigoto vai possuir um fenótipo intermediário. Em uma determinada espécie de flor, ao cruzar duas homozigotas dominantes, produz uma filha com cor intermediária. Nesse caso, a dominância é ausente, os dois alelos são representados por letras maiúsculas. 
Co-dominância: o heterozigoto vai possuir os dois fenótipos simultaneamente. BB = cor branca. VV = avermelhado. O heterozigoto, vai ter manchas brancas e manchas vermelhas. Os dois alelos se manifestam de forma completa. É diferente da dominância incompleta, pois lá há formação de alelos intermediários. Aqui, eles se expressam completamente. C^V C^V = homozigoto, é a forma mais correta de representar, para dominância incompleta também, ao invés de CV. 
No sistema ABO, há quatro tipos sanguíneos, que são representados por três tipos de alelos: I^A (aglutinogênio A), I^B (aglutinogênio B) e i (ausência de aglutinogênio).
Alelos múltiplos
Até agora vimos dois alelos para cada característica. Em alguns casos, existem mais de dois tipos de alelos para uma característica = alelos múltiplos ou polialelia. Apesar de existir mais de dois alelos para um caráter, um individuo diplóide apresenta apenas um par de alelos para a determinação dessa característica. 
Há uma fórmula: 
Como exemplo de aplicação da fórmula: pelagem de coelhos. Há 4 cores, aguti, chinchila, himalai e albina. Cada pelagem é determinada por um alelo (C, c^ch, c^h, c^a), por ordem de dominância, C é o mais dominante. Na fórmula, existem 4 tipos de alelo, encontram-se 10 possíveis genótipos formados. 
A existência de alelos múltiplos é interessante para as espécies, pois garante a variabilidade genética. 
O sistema ABO também é uma forma de alelos múltiplos. Aqui, jogando na fórmula, há 6 genótipos possíveis. 
Tipagem saguínea: sistema ABO, Rh, e NN. 
Sistema MN: é um exemplo de co-dominânica. No heterozigoto, os dois alelos se expressam simultaneamente. L^M = presença de antígeno M na superfície das hemácias. L^N: antígeno N. L^ML^N = tanto N quanto M.
Sistema Rh: herança simples, é determinado só por 2 alelos (D e d). D = presença de antígeno Rh. d = ausência de antígeno Rh. DD ou Dd = Rh+. dd= Rh-. 
Genes letais
Resultado de mutações genéticas que podem levar à morte do portador antes do nascimento ou após maturidade sexual. Podem só reduzir a viabilidade, fertilidade ou capacidade de adaptação. 
Dominante completo: é letal com apenas uma cópia.
Dominante incompleto: é letal com duas copias do alelo dominante.
Recessivo: é letal com duas copias do alelo recessivo
Letal obrigatório: causa a morte antes ou logo após o nascimento.
Sub-letal: não leva a morte, acarreta em conseqüências.
Alelo para acondroplasia: é um tipo de nanismo humano. É uma doneça autossômica dominante = presente nos cromossomos que não são sexuais, dominante. O cruzamento de dois indivíduos com nanismo, há uma proporção 2:1, dois anãs para um normal. Esse alelo, quando presente em homozigose, ele é letal para o individuo. É um alelo letal obrigatório, dominante incompleto. 
Alelo para albinismo em milho: quando os milhos são albinos, eles morrem logo após o nascimento, não apresentam clorofila, não realizam fotossíntese. É um alelo letal obrigatório, recessivo. 
Alelo para gatos Manx: são gatos sem cauda. C: ausência de cauda. c = gatos com cauda normal. O cruzamento de dois heterozigotos, proporção 2:1. Os gatos cc são normais, Cc são gatos Manx, CC não viáveis, morte prematura. 
Fenilcetonúria: é uma doença causada por uma alelo recessivo (a), que causa ausência da enzima felilalanina hidroxilase. Assim, fenilalanina não se converte em tirosina, que não se converte em melanina. Fenilalanina converte em ácido fenilpirúvico, causando retardo mental. Apenas um par de genes atua em dois caracteres diferentes. Causa pouca pigmentação na pele.
Expressividade: mede o grau de expressão dos alelos, mede a intensidade do fenótipo. Pode ser bem determinada / uniforme, até variável. Bem determinada: há ausência de fenótipos intermediários. Variável: fenótipos intermediários. Um mesmo alelo pode se expressar de diferentes formas. 
Polidactilia (mais dedos), braquidactilia (falta de dedos). Também há expressividade variável. Pode variar desde dedos funcionais, no caso da polidactilia, até somente um tecido mole. Já na braquidactilia, pode ter ausência total de um dedo, ou pode ser só mais curto. 
Penetrância: porcentagem de indivíduos com determinado genótipo que expressa o fenótipo correspondente. Penetrancia completa: genes são sempre expressos. Penetrância incompleta: apenas uma porcentagem dos portadores expressam os genes (a polidactilia é um exemplo). 
Tanto a penetrancia incompleta quanto a expressividade variável dificulta a nalise dos padrões de herança de algumas doenças. Está presente em alta freqüência no genótipo humano. Ocorre por influencia do ambiente, ou influencia de outro genes.