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Introdução à Genética Bases Genéticas da Hereditariedade Genes e Cromossomos Ana Paula Carneiro Salgado UFMG- ICB Departamento de Biologia Geral Disciplina: Genética 2˚semestre-2011 Histórico 1900- descoberta do grupo sanguíneo ABO (Lansteiner) 1944- descoberta que os genes são compostos de DNA (Avery) Base para conhecimento da genética molecular Genética Clássica Mendel (1856 – 1865) Genética Moderna Watson e Crick (1953) 1953- descoberta da estrutura do DNA (Watson e Crick) transmissão dos caracteres hereditários fatores encontrados nos gametas (fatores mendelianos – hoje conhecidos como GENES) Histórico 1956- 46 cromossomos em cada cel. somática 1990-2003- Projeto genoma humano -Associação defeitos moleculares a doenças genéticas -Determinação de como as variações nos genes contribuem para saúde e a doença = Caminho para tratamentos efetivos e cura 2n=46 Tjio e Levan, 1956 Genética (grego:genetikós = capaz de procriar) É o estudo dos genes e de sua transmissão para as gerações futuras, bem como os fatores que permitem essa transmissão. Genética Humana = ciência da variação da hereditariedade dos seres humanos. Genética médica = lida com o diagnóstico, o tratamento e o controle dos distúrbios hereditários. Atualmente tenta compreender o papel do gene nos processos básicos da vida. Relevância da genética para área da saúde O diagnostico de uma condição hereditária permite que o risco seja avaliado para os outros membros da família. Prevenção de possíveis distúrbios Tratamento mais efetivo da doença Campos da Genética Humana e Médica Citogenética - estudo dos cromossomos e suas alterações Genética molecular e bioquímica - identificação e análises dos genes Genômica - estudo do genoma, sua organização e funcionamento Genética de populações - freqüência dos genes nas populações, forças evolutivas Genética do desenvolvimento – controle genético do desenvolvimento Genética clínica – aplicação da genética ao diagnóstico e aos cuidados do paciente. Distúrbios monogênicos ou condições mendelianas: causados por genes mutantes individuais. -Apenas 1 cromossomo -Erro na informação genética levada por apenas 1 gene. ex.:anemia falciforme Distúrbios cromossômico: excesso de erros ou deficiência dos genes contidos em cromossomos inteiros ou segmentos cromossômicos. ex.: Síndrome de Down (1 cópia extra do cromossomo 21) Distúrbios multifatoriais: Combinação de pequenas variações nos genes que juntas podem produzir ou predispor a um grave defeito. Em geral em conjunto com fatores ambientais ex.: diabetes, Alzheimer Classificação dos distúrbios genéticos Genoma Humano Grandes quantidades de DNA Contem informação genética para especificar todos os aspectos da embriogênese, do desenvolvimento, do crescimento, do metabolismo e da reprodução. Ou seja: Carrega todos os aspectos que tornam o ser humano um organismo funcional Genoma Humano Gene O que são genes alelos? O que e um locus? Fragmento de DNA capaz de codificar uma proteína Heterozigoto: alelos diferentes Cromossomo Waldeyer, 1888 - O que é? Fita DNA dupla hélice associada a proteínas cariótipo =conjunto completo de cromossomos de uma célula; É espécie específico; Mais facilmente observados na metáfase (atingem a condensação máxima) O cariótipo normal : Os cromossomos humanos são numerados de 1 a 22 de acordo com o tamanho Os cromossomos de similaridade mofológica são agrupados de A a G; Cariótipo Pares de cromossomos homólogos Ser humano=diplóide (2n) 2 cópias de cada cromossomo; Produzem gametas haplóides (n) que fundem-se formando um zigoto (2n); O homem possui 23 pares de cromossomos; Cada membro do par é herdado de um dos pais; Cromossomos Humano Autossômos Sexuais Fitas DNA dupla hélice associadas a proteínas Células masculinas X femininas = conjuntos distintos de cromossomos, devido aos cromossomos sexuais O sexo feminino tem um par que equivalente (XX); O sexo masculino tem um par não equivalente (XY); Organização dos cromossomos em humanos Cada cromossomo é constituído de uma única dupla hélice de DNA DNA do cromossomo é constituído de histonas e proteínas que não são histonas Parecem ser cruciais para garantir comportamento normal dos cromossomos e a expressão apropriada dos genes Organização dos cromossomos em humanos Histonas Abundantes nas células O DNA se enrola sobre as histonas produzindo os nucleossomos (=unidade estrutural básica da cromatina) Conjunto: DNA+proteínas = cromatina A cromatina está arranjada com contas de colar (ME) Nucleossomos em série; Compactação da cromatina As proteínas histonas são de 5 tipos: H2A H2B H3 H4 H1- ligada ao nucleossomo. É responsável pela compactação da cromatina (= complexo DNA + proteínas); A interação de H1 com histonas em sequência leva a formação da fita de 11 nm; Estrutura dos cromossomos Cada cromossomo tem uma região estreita, designada centrômero, que tem uma posição constante para cada cromossomo. O centrômero divide cada cromossomo nos braços curtos (p) e braços longos (q). A extremidade de cada braço é designada telômero. Braço curto (p) Braço longo (q) telômeros Telômeros (do grego telos= final e meros= parte) São complexos DNA-Proteína que formam as extremidades dos cromossomos conferindo individualidade a estes. São constituídos por DNA não codificante e têm como principal função manter a estabilidade estrutural do cromossomo. Os telômeros estão presentes principalmente em células eucarióticas, visto que o DNA das células procarióticas formam cadeias circulares, logo não têm locais de terminação, embora existam exceções: existem bactérias com DNA linear e que possuem telômeros (Streptomyces e Borrelia). . Papel tb na organização dos cromossomos dentro do núcleo interfásico e profásico Classificação dos cromossomos Com relação ao centrômero Centrômero – é uma constrição no DNA ao qual se ligam as fibras cromossômicas do fuso, e cuja posição determina o comprimento dos braços de um cromossomo. METACÊNTRICO SUBMETACÊNTRICO ACROCÊNTRICO TELOCÊNTRICO Centrômero aproximadamente central produzindo dois braços iguais; Centrômero posicionado de forma que um dos braços é maior que o outro; Centrômero posicionado próximo a uma extremidade levando à formação de um grande braço e uma bolha na extremidade oposta (satélite); Centrômero posicionado na extremidade havendo apenas um braço cromossômico; Cromossomos Humano O homem não possui cromossômos telocêntricos Alguns autores denominam os cromossomos acrocêntricos extremos (21, 22 e Y) de telocêntricos; Cromossomos humanos acrocêntricos : 13, 14, 15, 21 e 22. Núcleo Eucariótico Centro de controle de todas as atividades celulares ; Ao microscópio óptico = contorno nítido, e no seu interior distinguem-se: 1) Nucléolo formando uma estrutura enovelada (coordenação do processo reprodutivo da cel). 2) Cromatina: = complexo de DNA em dupla hélice + proteínas. Eletromicrografia de núcleo (célula eucariótica) com a descrição de suas estruturas. Padrões de heterocromatina e eucromatina Há regiões nos cromossomos que diferem quanto ao grau de compactação ou helicoidização do DNA que podem ser distinguidas após coloração específica. As regiões densamente coradas são chamadas de heterocromatina e podem ser constitutivas ou facultativas; regiões pouco coradas são chamadas de eucromatina. Pouca ou nenhuma atividade transcricional Maior partedos genes transcritos Mitocôndrias: produtoras de energia das células DNA próprio Reproduzem-se por divisão binária Pequenas diferenças no código genético Não tem íntrons nem nucleossomos Taxa de mutação muito maior que no DNA nuclear Muitas proteínas usadas dentro da mitocôndria são codificadas pelo DNA nuclear Genoma Mitocondrial Cromossomo Mitocondrial Herança extra nuclear; Molécula circular de 16,5Kb (menos de 0,03% do menor cromossomo nuclear); Herança exclusivamente materna; O DNA mitocondrial é transmitido através do ovócito materno (citoplasma) = herança é uniparental Citoplasma do ovócito = muitas mitocôndrias Citoplasma do espermatozóide = poucas mitocôndrias não persistem nos descendentes Cromossomo Mitocondrial Células humanas possuem centenas de mitocôndrias, cada uma com várias copias dessa molécula circular. O DNAmt é responsável por somente 15% da síntese de proteínas da cadeia respiratória. As demais proteínas da cadeia respiratória são sintetizadas pelo DNA nuclear Bandeamento cromossômico Ajuda na detecção de deleções, duplicações, outras anomalias estruturais e na identificação de cromossomos individuais. Gerados por procedimentos especiais de coloração. Padrão de Bandas G: mais usado, corante Giemsa Padrão de Bandas Q: coloração pela mostarda de quinacrina, microscopia de fluorescência. Padrão de Bandas R: variação da coloração com Giemsa, bandeamento reverso ao G e Q (útil para extremidades). Padrão de Bandas C: outra variação da técnica de Giemsa. Cora especificamente os centrômeros. Bandeamento G Ideograma mostrando padrão de bandeamento G para cromossomos humanos na metáfase. As cromátides irmãs estão tão juntas que elas Não são reconhecidas como estruturas distintas. Ideograma=representação gráfica do cariótipo (cariograma)
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