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Gregor Mendel, o Pai da Genética Profa. Martielly Santana Os princípios das Leis da Genética ou Leis Mendelianas Conteúdo programático 1- Fundamentos de genética Conceitos gerais 2- Lei da segregação ou Primeira Lei de Mendel A descoberta Noções de probabilidade aplicadas à Genética Herança de grupos sanguíneos - Sistema ABO 3-Lei da segregação independente ou Segunda Lei de Mendel A descoberta Interação gênica Herança ligada ao sexo 4-clonagem e transgenia O que é genética? • É o estudo dos genes e de sua transmissão para as gerações futuras. É dividida em: - Genética Clássica Mendel (1856 – 1865) - Genética Moderna Watson e Crick (1953). Hereditariedade Gene - Genética Clássica unidade fundamental da hereditariedade. - Genética Moderna pedaço de DNA que codifica uma proteína. Conceitos básicos de genética Um gene codifica uma proteína Conceitos básicos de genética Conceitos básicos de genética • Genes • Bases nitrogenadas - Pirimidinas ( A e G) -Purinas (C, T e U) • Cromossomo • Estrutura do DNA: nucleotídeos Nucleotídeo Pirimidinas Purinas Conceitos básicos de genética • Estrutura do DNA: nucleotídeos complementares Pontes de hidrogênio entre purinas e pirimidinas Conceitos básicos de genética Na fase S da intérfase, cada cromossomo é duplicado e apresenta duas cromátides Cromátides irmãs Cromátides homólogas Conceitos básicos de genética Conceitos básicos de genética Conceitos básicos de genética Cromossomos homólogos Genes alelos Genes que ocupam o mesmo locus (lugar) ou loci (lugares) em cromossomos homólogos. Genes alelos nem sempre são iguais. Eles podem diferir uns dos outros devido a processos mutacionais. http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/defini.htm Genótipos- constituição gênica do indivíduo. Refere- se tanto a um ou mais pares de alelos que estão sendo estudados quanto ao “pool” (conjunto) gênico do indivíduo. Fenótipos - São as características manifestadas por um indivíduo. Conceitos básicos de genética Fenótipo = genótipo + ambiente Um mesmo genótipo pode expressar diferentes fenótipos, dependendo de sua interação com o meio. (ENEM 2009) Em um experimento, preparou-se um conjunto de plantas por técnica de clonagem a partir de uma planta original que apresentava folhas verdes. Esse conjunto foi dividido em dois grupos, que foram tratados de maneira idêntica, com exceção das condições de iluminação, sendo um grupo exposto a ciclos de iluminação solar natural e outro mantido no escuro. Após alguns dias, observou-se que o grupo exposto à luz apresentava folhas verdes como a planta original e o grupo cultivado no escuro apresentava folhas amareladas. Ao final do experimento, os dois grupos de plantas apresentaram (A)os genótipos e os fenótipos idênticos. (B) os genótipos idênticos e os fenótipos diferentes. (C) diferenças nos genótipos e fenótipos. (D) o mesmo fenótipo e apenas dois genótipos diferentes. (E) o mesmo fenótipo e grande variedade de genótipos Dominância completa- mesmo em heterozigose o seu caráter se manifesta. Dominância incompleta: não existe dominância entre os alelos. Assim, o indivíduo heterozigoto apresenta uma manifestação intermediária entre os dois homozigotos. Conceitos básicos de genética Padrões de Herança Co-dominância: no indivíduo heterozigoto, os dois alelos manifestam suas ações. Sistema MN Flor boca-de-leão Tipo de relação Características Dominância completa Os indivíduos heterozigóticos apresentam o mesmo fenótipo que um dos homozigóticos. Dominância incompleta Os indivíduos heterozigóticos apresentam fenótipo intermediário entre os dos homozigóticos. Co-dominância Os indivíduos heterozigóticos apresentam ambos os fenótipos dos homozigóticos Quadro comparativo da relação de dominância entre alelos de um gene Polialelia ou alelos múltiplos : mais de dois alelos para um mesmo caráter. Pleiotropia: um par de genes determina vários caracteres. Conceitos básicos de genética Padrões de Herança Letais: Ao manifestarem sua ação, acarretam a morte do indivíduo ( fase embrionária ou após o nascimento) Genealogias ou Heredogramas sexo masculino sexo feminino sexo desconhecido casamento ou cruzamento casamento ou cruzamento consangüíneo indivíduos que apresentam o caráter estudado filhos ou descendentes gêmeos dizigóticos gêmeos monozigóticos Conceitos básicos de genética (ENEM 2014) No heredograma, os símbolos preenchidos representam pessoas portadoras de um tipo raro de doença genética. Os homens são representados pelos quadrados e as mulheres, pelos círculos. Qual é o padrão de herança observado para essa doença? A) Dominante autossômico, pois a doença aparece em ambos os sexos. B) Recessivo ligado ao sexo, pois não ocorre a transmissão do pai para os filhos. C) Recessivo ligado ao Y, pois a doença é transmitida dos pais heterozigotos para os filhos. D) Dominante ligado ao sexo, pois todas as filhas de homens afetados também apresentam a doença. E) Codominante autossômico, pois a doença é herdada pelos filhos de ambos os sexos, tanto do pai quanto da mãe. Os princípios das Leis da Genética ou Leis Mendelianas Gregor Johann Mendel (1822 – 1884) Monge austríaco Pesquisador, professor de Matemática, Latim e Grego e Botânico Desenvolveu seus trabalhos com plantas de ervilha (Pisum sativum) para observar a transmissão hereditária de várias características A partir de 1900 vários pesquisadores confirmaram seus resultados. As Leis de Mendel, o “pai da Genética”. Pisum sativum - ervilha Por que ervilhas? Fácil cultivo em canteiros Ciclo de vida curto e grande número de descendentes (sementes) Predomina reprodução por autofecundação - fácil de obter linhagens puras Várias características contrastantes e de fácil observação. Genética Mendeliana a) Forma da semente: lisa e rugosa b) Cor da semente: amarela e verde c) Cor das flores: púrpura e branca d) Forma da vagem: inflada e comprimida e) Cor da vagem: verde e amarela f) Posição das flores: axilar e terminal g) Altura da planta: alta e anã Genética Mendeliana Várias características contrastantes e de fácil observação. FUNDAMENTOS DA GENÉTICA I A geração F2 apresenta a proporção de 3:1 para a característica analisada. Representação sem escala Segregação doa fatores em uma planta híbrida (F1) 1º Lei de Mendel ou Lei da segregação Qual a proporção fenotípica ? Qual a proporção genotípica? Hipóteses de Mendel a) Cada característica hereditária é determinada por um par de fatores herdados em igual quantidade da mãe e do pai. b) Os fatores de cada par separam-se quando os indivíduos produzem gametas. c) Se o indivíduo é puro (homozigoto) ele produzirá apenas um tipo de gameta. d) Se o indivíduo é hibrido (heterozigoto) ele produzirá dois tipos diferentes de gametas. 1º Lei de Mendel ou Lei da segregação 1º Lei de Mendel ou Lei da segregação Como saber se um indivíduo que apresenta uma característica (fenótipo) dominante é homozigoto dominante ou heterozigoto? Se o indivíduo que está sendo testado for homozigoto dominante (RR) todos os descendentes (Rr) apresentarão a característica dominante (sementes lisas) Devemos realizar um cruzamento-teste Cruzando o indivíduo desconhecido com um indivíduo homozigoto recessivo (rr) Se o indivíduo que está sendo testado for heterozigoto (Rr), 50% da descendência será homozigoto recessivo (Rr) e apresentará fenótipo dominante e 50% será homozigoto recessivo (rr) e apresentará fenótiporecessivo ½ Rr (lisas) e ½ rr (rugosas) Enunciado da Primeira Lei de Mendel (Lei da segregação). “Cada característica é determinada por dois genes alelos (par de fatores) que se segregam (separam) na gametogênese ( formação dos gametas) passando apenas um gene (fator) para cada gameta”. 3 sementes lisas 1 semente rugosa Proporção 3:1 1º Lei de Mendel ou Lei da segregação A relação entre a 1ª Lei de Mendel e a Meiose O local onde se encontram os genes r e R nos cromossomos denomina-se locus. Antes da Meiose I cada um dos cromossomos homólogos se duplica. No final da meiose I, os dois alelos são segregados em duas células filhas separadas. No final da meiose II cada gameta contém um único alelo: R ou r. “A separação do par de alelos ocorre em função da separação dos cromossomos homólogos durante a meiose.” 1º Lei de Mendel ou Lei da segregação Tomando-se um grupo de plantas cujas flores são vermelhas, como distinguir aquelas que são VV das que são Vv? (A) Cruzando-as entre si, é possível identificar as plantas que têm o fator v na sua composição pela análise de características exteriores dos gametas masculinos, os grãos de pólen. (B) Cruzando-as entre si, é possível que surjam plantas de flores brancas. As plantas Vv cruzadas com outras Vv produzirão apenas descendentes vermelhas, portanto as demais serão VV. (C) Cruzando-as com plantas de flores vermelhas da geração P. Os cruzamentos com plantas Vv produzirão descendentes de flores brancas. D) Cruzando-as com plantas recessivas, de flores brancas. As plantas VV produzirão apenas descendentes de flores vermelhas, enquanto as plantas Vv podem produzir descendentes de flores brancas. (E) Cruzando-as com plantas recessivas e analisando as características do ambiente onde se dão os cruzamentos, é possível identificar aquelas que possuem apenas fatores V. (ENEM 2009) Mendel cruzou plantas puras de ervilha com flores vermelhas e plantas puras com flores brancas, e observou que todos os descendentes tinham flores vermelhas. Nesse caso, Mendel chamou a cor vermelha de dominante e a cor branca de recessiva. A explicação oferecida por ele para esses resultados era a de que as plantas de flores vermelhas da geração inicial (P) possuíam dois fatores dominantes iguais para essa característica (VV), e as plantas de flores brancas possuíam dois fatores recessivos iguais (vv). Todos os descendentes desse cruzamento, a primeira geração de filhos (F1), tinham um fator de cada progenitor e eram Vv, combinação que assegura a cor vermelha nas flores 1º Lei de Mendel ou Lei da segregação Noções de Probabilidade aplicadas a genética Conceituando probabilidade A teoria da probabilidade é utilizada para estimar, matematicamente, resultados de eventos que ocorrem “ao acaso”. A previsão de resultados é feita com base em grande Nº de repetições dos eventos. Podemos conceituar probabilidade ( P ) como sendo o resultado da divisão do número de vezes em que um determinado evento pode ocorrer ( r ) pelo nº total de resultados possíveis (n) : O dado tem 6 faces, portanto, o número total de resultado possíveis n é 6. O evento desejado r é o nº par, existem 3 números pares, (2), (4) e (6), portanto, 3 números. (2);(4);(6) (1);(2);(3);(4);(5);(6) = 1/2 ou 50% : No lançamento de um dado, qual a probabilidade de obter uma face de número par no 1º lançamento? Situação -problema P = r ÷ n Regra da adição ou do “ou”: quando dois eventos simultâneos se excluem Quando os eventos são mutuamente exclusivos, a probabilidade de que um ou outro ocorra é a soma das probabilidades de cada um isoladamente. Situação-problema: Qual a probabilidade de um casal, heterozigoto para determinada característica, ter uma criança de genótipo AA ou aa? 1º Lei de Mendel ou Lei da segregação Noções de Probabilidade aplicadas a genética A a A a AA aA aA aa Montando o cruzamento, teremos : G am et as m as cu lin o s Q u ad rad o d e P u n n ett AaA a aA aAX Gametas femininos Regra da multiplicação ou do “E”: ocorrência simultânea de dois eventos independentes (probabilidade de ocorrer um e outro evento) A probabilidade de um evento ocorrer não afeta a probabilidade do outro evento. Situação-problema: Qual a probabilidade de um casal, heterozigoto para uma determinada característica, ter uma criança de genótipo AA e Aa? 1º Lei de Mendel ou Lei da segregação Noções de Probabilidade aplicadas a genética AaA aaA aAX A a A aMontando o cruzamento, teremos : Gametas femininos G am et as m as cu lin o s Q u ad rad o d e P u n n ett AA aA aA aa Gregor Mendel, o Pai da Genética Profa. Martielly Santana Sistema ABO e a 1º Lei de Mendel Descoberto em 1900 pelo médico austríaco Karl Landsteiner As membranas das hemácias podem apresentar, dois tipos de aglutinogênios, A e B, os quais definem quatro tipos ou grupos sanguíneos. O sistema ABO 1º Lei de Mendel ou Lei da segregação Antígeno A Antígeno B Antígenos A e B Sem antígenos Sangue tipo A Sangue tipo B Sangue tipo AB Sangue tipo O Os antígenos (aglutinogênios) do sistema ABO A O AB A O AB DOADOR UNIVERSAL RECEPTOR UNIVERSAL BB Sistema ABO: transfusões sanguíneas Três alelos, o que caracteriza o sistema ABO como um caso de polialelia IA. Determina a produção do antígeno A IB. Determina a produção do antígeno B i. não condiciona produção de antígeno Relação entre os alelos IA = IB > i O que determina a produção desses antígenos (aglutinogênios) ? Fenótipo Genótipo Antígeno ou aglutinogênio (nas hemácias) Anticorpo ou aglutinina (no plasma) Grupo A IAIA ou IAi Antígeno A Anti-B Grupo B IBIB ou IBi Antígeno B Anti-A Grupo AB IAIB Antígenos A e B Sem anticorpos Grupo O ii Sem antígenos Anti-A e Anti-B Fenótipos e genótipos do sistema ABO O sistema Rh dos grupos sanguíneos • 1940: Landsteiner e Wiener descobrem novo antígeno através de pesquisas com macaco do gênero Rhesus. Determinação da presença do fator Rh na espécie humana Rh+ Rh+ Rh- Rh- Rh+ SÓ DOA PARA PODE DOAR Rh+ Rh- SENSIBILIZAÇÃO Sistema Rh: transfusões O que é? Incompatibilidade materno-fetal, do fator Rh, caracterizado por destruição de hemácias do feto por anticorpos materno Eritroblastose fetal ou doença hemolítica do recém- nascido Quais as condições para a ocorrência da Eritroblastose fetal? Anemia hemolítica Hepatoesplenomegalia Aumento da bilirrubina no sangue Bilirrubina conjugada = icterícia Bilirrubina livre = Kernicterus (lesões do SNC) Sintomas da Eritroblastose fetal Tratamento e Prevenção Administração de gamoglobulina anti-Rh GENES ANTÍGENO FENÓTIPOS GENÓTIPOS R ou D Fator Rh Rh+ RR ou Rr r ou d ---------- Rh- rr A genética do sistema Rh O fator Rh é encontrado nas hemácias, obedece às leis da hereditariedade, sendo o Rh+ um fator dominante em relação ao Rh-. (ENEM -2014 ) Antes de técnicas modernas de determinação de paternidade por exame de DNA, o sistema de determinação por exame de DNA, o sistema de determinação sanguínea ABO foi amplamente utilizado como ferramenta para excluir possíveis pais. Embora restrito à análise fenotípica, era possível concluir a exclusão de genótipo também. Considere que uma mulher teve um filho cuja paternidade estava sendo contestada. A análise do sangue revelou que ele era tipo sanguíneo AB e o filho, tipo sanguíneo B O genótipo do homem, pelo sistema ABO, que exclui a possibilidade de paternidade desse filho é a) IAIA.b) IAi. c) IBIB d) IBi. e) ii.
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