Genética Resumo aula 1 a 5

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Genética 
Aula 1- Introdução à genética humana / Parte 1
Que é a ciência da Genética? 
Muito simplificadamente, é o estudo do dois tópicos principais:
 HERANÇA E VARIAÇÃO
A HERANÇA é a causa das semelhanças entre indivíduos. Esta é a razão pela qual os irmãos e irmãs com os mesmos pais assemelham-se uns aos outros. VARIAÇÃO é a causa das diferenças entre indivíduos. É por esses motivos que irmãos e irmãs apesar de parecerem uns aos outros ainda são indivíduos únicos. Além disso, a genética também abrange: a compreensão do desenvolvimento dos organismos; os aspectos médicos e as aplicações no novo campo da biotecnologia, dignosticando e tratendo doenças, entre tantas outras contribuições.
Sendo que a maior contribuição para a genética atual foi dada pelo monge austríaco Gregor Mendel (1822-1884) que é habitualmente considerado o “pai” da genética. Mendel propos que a transmissão dos caracteres hereditários era feita por meio de partículas ou FATORES que se encontravam nos gametas. Ele chegou as suas conclusões antes mesmo de saber o que são cromossomos e de se conhecerem os processos de divisão celular por mitose e meiose. Atualmente, os fatores mendelianos são denominados GENES.
PRIMEIRA LEI DE MENDEL:
 “Cada caráter é condicionado por dois genes, um deles proveniente do pai e o outro da mãe. Apenas um dos dois genes é fornecido a cada gameta produzido.”
Mendel considerou sete características, sendo que cada uma delas apresentava duas variedades distintas. Mendel levou a cabo experiências de monoibridismo, em que seguiu a transmissão de um único caráter hereditário.
Designou essa geração como GERAÇÃO PARENTAL (P)
Aos descendentes da geração parental chamou geração F1 ou híbridos da 1ª geração e chamou geração F2 ou híbridos da 2ª geração à resultante do autocruzamento dos indivíduos da geração F1.
Mendel chamou de variedade DOMINANTE aquela que se manifestava da geração F1, uma vez que, o caráter dominante pode se apresentar tanto em HOMOZIGOSE, quanto em HETEROZIGOSE. O indivíduo de FENÓTIPO RECESSIVO é com certeza HOMOZIGÓTICO, uma vez que o caráter recessivo apenas se manifesta quando estão presentes dois alelos idênticos.
Se a descendência apenas apresentar o FENÓTIPO DOMINANTE (100%), o progenitor com genótipo desconhecido é homozigoto; se ½ da descendência apresentar o FENÓTIPO RECESSIVO (50%) o progenitor, é heterozigótico. Estas conclusões apenas são válidas para um elevado número de descendentes.
Mendel continuou seus trabalhos analisando DOIS CARACTERES AO MESMO TEMPO e, o mesmo tipo de experimento foi realizado com os sete caracteres, tomados dois a dois. Todos os resultados obtidos foram semelhantes, confirmando a segregação independente dos genes para características diferentes. 
As conclusões assim obtidas são enunciadas como a: SEGUNDA LEI DE MENDEL, ou LEI DA SEGREGAÇÃO INDEPENDENTE.
SEGUNDA LEI DE MENDEL
“Os genes para dois ou mais caracteres são transmitidos aos gametas de forma totalmente independente, um em relação ao outro, formandos tantas combinações gaméticas quanto possível, com igual probabilidade.”
Com os novos conceitos, podemos dizer: “os pares de alelos localizados em cromossomos não homólogos separam-se independentemente na formação dos gametas”.
Sutton e Boveri lançaram as bases da Teoria Cromossômica da Hereditariedade, mais tarde confirmada e ampliada por Morgan. 
Segundo a Teoria Cromossômica da Hereditariedade: os FATORES HEREDITÁRIOS referidos por Mendel são os GENES localizados nos cromossomos; as versões alternativas do mesmo gene designam-se genes alelos e localizam-se no mesmo locus em cromossomos homólogos.
Durante a formação dos gametas, pelo processo de meiose, os genes alelos são separados como consequência da segregação dos cromossomos homólogos.
Aula 2 - Introdução à genética humana – Parte 2
Os Cromossomos Humanos	
Um cromossomo é uma longa sequência de DNA, Cada molécula de DNA associado a proteínas (histonas) constitui um cromossoma, que contém vários genes, e outras sequências de nucleotídeos com funções específicas nas células dos seres vivos.
Qual a diferença entre cromossomo e cromatina?
Diferentes níveis de condensação do DNA. 
Cadeia simples de DNA . 
Filamento de CROMATINA (DNA com histonas). 
CROMATINA condensada em interfase com centrômeros. 
(4) CROMATINA condensada em prófase. (Existem agora duas cópias da molécula de DNA)
CROMOSSOMA em metáfase
Atualmente conhecemos dois tipos de cromatina:
Eucromatina e Heterocromatina - Eucromatina: que consiste na cromatina que não está condensada durante a interfase e condensada durante a divisão nuclear, atingindo o máximo na metáfase. HETEROCROMATINA: que consiste na cromatina que está condensada. Durante a divisão celular a heterocromatina pode ocorrer na vizinhança dos centrômeros, nas extremidades dos “braços” (telomérica) ou em outras posições ao longo do cromossomo. 
 A heterocromatina pode ser CONSTITUTIVA ou FACULTATIVA.
HETEROCROMATINA CONSTITUTIVA, se apresenta permanen-temente condensado, geneticamente INATIVO.
HETEROCROMATINA FACULTATIVA por vezes, se expressa, ou seja, pode ser transcrita em RNA. É a parte da heterocromatina que, num organismo, pode estar condensada em algumas células e em outras não. Sendo assim, por vezes, é transcrita em outros tipos celulares, consequentemente a sua quantidade varia dependendo da atividade transcricional da célula.
CROMOSSOMOS SEXUAIS e CROMOSSOMOS AUTOSSOMOS 
Nos seres humanos, o total de cromossomos é de 23 pares, sendo 22 pares de autossomos e um par de cromossomos sexuais (XX ou XY). A maioria das plantas e animais são organismos diplóides (2n): possuem duas cópias de cada cromossomo, uma cópia vem do pai e a outra vem da mãe.
Nos núcleos das células, os cromossomos são encontrados em conjuntos de pares idênticos, excetuando-se um par de cromossomos. Os cromossomos pareados são chamados de AUTOSSOMOS. Os cromossomos não-pareados são chamados de CROMOSSOMOS SEXUAIS. O cromossomo sexual, na maioria dos organismos determina o sexo dos indivíduos.
CARIÓTIPO
O conjunto de cromossomas de uma célula que, pelo seu número, forma e tamanho caracteriza uma dada espécie designa-se por cariótipo.	O CARIÓTIPO HUMANO é constituído por 23 pares de cromossomas, tendo cada par uma determinada forma e tamanho. Por esta razão, todos os seres humanos apresentam um conjunto de caracteres específicos que os distinguem das outras espécies.
CICLO CELULAR E MEIOSE
A vida da maioria das células pode ser dividida em dois momentos: quando ela não está se dividindo e quando se desenrola o processo de divisão celular. A sucessão desses dois eventos nós chamamos de ciclo celular. O ciclo celular pode ser dividido em dois momentos:
INTERFASE e FASE M
Como ocorrem muitos eventos tanto na interfase quanto na fase M (mitose), as etapas são divididas em subfases.
INTERFASE – período compreendido entre o fim de uma divisão celular e o início da seguinte. A interfase é dividida em três fases:
Fase G1 – período entre o fim da mitose e o início da síntese de DNA. 
Fase S – autorreplicação do DNA. 
Fase G2 – decorre entre o final da síntese do DNA e o início da mitose. Dá-se a síntese de biomoléculas necessárias à divisão celular.
Fases da Mitose (Fase M)
Prófase: enrolamento dos cromossomos; formação do fuso acromático; no final da etapa, os nucléolos desaparecem e o invólucro nuclear desagrega-se.
Metáfase: máxima condensação dos cromossomos; os pares de centríolos atingem os polos da célula; os centrômeros dispõem-se no plano equatorial e formam a placa equatorial.
Anáfase: o centrômero rompe-se; no final da etapa, cada polo da célula constitui um conjunto de cromossomas exatamente igual.
Telófase: inicia-se a organização dos núcleos-filho; forma-se o invólucro nuclear; inicia-se o processo de desenovelamento dos cromossomas; a mitose termina.
MEIOSE
A produção de gametas, células especializadas para a reprodução sexuada, temque ser diferente da mitose. Enquanto que a mitose produz células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe, a meiose tem que produzir células com a metade dos cromossomos. O número de cromossomos da espécie é restaurado com a união do gameta masculino com o feminino.
Fases da Meiose
 Meiose I ou Reducional: no final da meiose I as células serão haploides.
Prófase I - Os cromossomos tornam-se mais condensados. Ocorre o emparelhamento dos cromossomos homólogos –Sinapse. Durante a Sinapse, podem surgir pontos de cruzamento entre as cromátides dos cromossomos homólogos – Quiasmas, pode ocorrer quebra das cromátides, levando a trocas de segmentos – Crossing-over.  Esta fase é dividida em: 
leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese.
Metáfase I - Os bivalentes ligam-se aos microtúbulos do fuso acromático pelo centrômero, com os quiasmas no plano equatorial e os centríolos voltados para os polos opostos.
Anáfase I - Ocorre disjunção dos pares homólogos duplicados. Cada cromossomo, com suas cromátides-irmãs, migra para os polos.
Telófase I - Descondensação do nucléolo e formação de dois núcleos com metade do número de cromossomos.
Citocinese - formação de duas células haploides
Divisão II ou Divisão Equacional - Separação das cromátides.
Prófase II - Os cromossomos tornam-se mais condensados, desaparece a membrana nuclear e forma-se o fuso acromático.
Metáfase II - Os cromossomos ficam dispostos com os centrômeros no plano “equatorial”.
Anáfase II - formam dois cromossomos independentes e ascendem para os polos opostos. Ocorre a liberação das cromátides, que agora passam a ser denominadas cromossomos-filhos. Em seguida, as fibras cromossômicas encurtam, puxando os cromossomos para os polos do fuso.
Telófase II - Ao atingir os polos, os cromossomos descondensam-se e forma-se de novo um núcleo em torno de cada conjunto, formando quatro células haploides.
Citocinese - formam-se quatro células-filhas haploides denominadas de tétrades.
Aula 3- O Genoma Humano
Do DNA partem todos os comandos que regulam a natureza e o número de praticamente todas as moléculas celulares. A definição de um genoma está na determinação da sequencia de DNA de cada cromossomo. A primeira definição de gene como uma unidade funcional se seguiu à descoberta de que genes individuais eram responsáveis pela produção de proteínas específicas. Um GENE consiste em uma sequencia de DNA que é responsável pela codificação de uma determinada proteína. Os genes estão localizados nos cromossomo.
O DNA possui uma estrutura periódica que se repete a cada 10 nucleotídeos. As bases nitrogenadas das duas fitas estão voltadas para o interior da hélice e pareiam de forma complementar entre si, na qual Adenina se liga a Timina através de duas pontes de hidrogênio e Guanina se liga a Citosina por três pontes de hidrogênio. 
Cada nucleotídeo que constitui o DNA apresenta um açúcar desoxirribose, um grupo fosfato e bases nitrogenadas. As únicas diferenças entre os quatro nucleotídeos são as bases nitrogenadas purinas (Adenina- A e Guanina- G) e pirimidinas (Citosina- C e Timina- C).
O Dogma Central da Biologia Molecular
A informação genética armazenada na DNA flui por intermédio do RNA para proteína.
Diferenças entre DNA e RNA 
O açúcar do DNA é a desoxirribose enquanto que o do RNA é a ribose.
O DNA contém a timina e o RNA a uracil (uracila). 
c. O DNA é um filamento duplo e o RNA é um monofilamento. 
d. O DNA apresenta uma molécula longa e o RNA uma molécula curta.
Duplicação (Replicação)
A replicação é o processo pelo qual uma molécula de DNA se duplica dando origem a duas moléculas idênticas a molécula inicial e envolve um conjunto de proteínas.
A HELICASE quebra as ligações de hidrogênio entre os nucleotídeos complementares. Como as fitas encontram-se em formato de hélices com o desenrolamento das fitas, as regiões adjacentes sofrem um “superenrolamento”, o que dificultaria a continuação do processo. Outras enzimas entram em ação, as TOPOISOMERASES fazendo cortes em uma das fitas de DNA.
Enquanto as fitas vão se separando, novos nucleotídeos vão se pareando. Esse pareamento é realizado pela enzima DNA-polimerase. Contudo, a DNA-polimerase não pode sintetizar outra fita a partir de nucleotídeos livres, ela precisa de um PRIMER (ou iniciador), que é um pedaço de RNA sintetizado por uma RNA-polimerase especial chamada DNA-primase. 
Esse o processo é considerado semiconservativo, no final da replicação haverá duas moléculas de DNA onde, cada uma possuirá uma fita molde e uma fita nova.
Moléculas de RNA e Processamento do RNA
Os principais tipos de RNA são os RNAs mensageiros (RNAm), os transportadores (RNAt) e os ribossomais (RNAr). Os RNAs mensageiros são aqueles que codificam as proteínas e que devem ter seus códons lidos durante o processo de tradução. Os RNAs ribossomais fazem parte da estrutura do ribossomo, eles que catalisam a ligação entre dois aminoácidos na síntese de proteínas. Os RNAs transportadores são aqueles que fazem a conexão códon-aminoácido pois carregam um aminoácido específico de acordo com seu anticódon.
TRANSCRIÇÃO
A transcrição é um processo que se utiliza de uma fita molde de DNA para a formação de uma fita simples de RNA. O processo ocorre no núcleo celular (ou no citoplasma dos procariotos) e a enzima RNA-polimerase separa a dupla-fita na região específica para que haja a transcrição do gene específico, região chamada promotora, produzindo uma fita antiparalela. O transcrito primário, passa por um processamento pós-transcricional, no qual são retiradas as “partes” que não serão utilizadas na síntese proteica.
Essas partes são chamadas de íntrons, enquanto que as partes que serão utilizadas na síntese proteica são denominadas de éxons, formando o transcrito maduro. O transcrito maduro passa para o citoplasma da célula, onde poderá participar do processo de tradução.
O CÓDIGO GENÉTICO 
Código genético é o conjunto de todos os códons que podem ser formados através das combinações entre os nucleotídeos, além de definir quais são os respectivos aminoácidos adicionados pelos códons formados. Diz-se que o código genético é universal. Além disso, ele é degenerado, o que significa que existem aminoácidos que podem ser adicionados por mais de um tipo de códon (no total são apenas 20 tipos de aminoácidos para 64 códons). É degenerado, mas não é ambíguo!
TRADUÇÃO
É o processo que converte a informação na forma de códons em aminoácidos, que darão origem a uma proteína. A tradução ocorre nos ribossomo. O ribossomo possui dois sítios de entrada do RNAt, o sítio P (peptídeo) e o sítio A (aminoácido). O primeiro RNAt entra no sítio P e o segundo entra no A, Através de um processo chamado translocação o RNAt com um dipeptídeo se desloca de sítio A para o sítio P.
A tradução termina quando o ribossomo encontra um códon de terminação (stop códon), que não codifica nenhum aminoácido. Após a tradução as proteínas ainda têm que passar pelo processamento pós-traducional para que possam exercer adequadamente suas funções.
CONTROLE DA EXPRESSÃO GÊNICA: Nem todas as células do corpo expressam os mesmos genes. A expressão programada adequada de cada gene em cada célula é crucial para o crescimento e desenvolvimento normais das células, bem como do organismo como um todo. 
MUTAÇÃO : é defina como qualquer alteração permanente na sequencia do DNA genômico que seja transmitida para as próximas gerações, que não pode ser explicada por processos de recombinação e que pode resultar em perda ou ganho de funções pela célula.
MECANISMOS DE REPARO: Apesar de mutações genéticas serem de extrema importância para a evolução de uma espécie, a sobrevivência do indivíduo depende da estabilidade do seu genoma. A estabilidade resulta não só de um acurado mecanismo de replicação, mas também de mecanismos que reparem os danos que ocorrem continuadamente no DNA.
Aula 4 – Padrões de Herança Monogênica / Parte 1
HERANÇA MONOGÊNICANormalmente, os distúrbios de um único gene são frequentemente considerados como sendo primariamente, mas de modo algum exclusivamente, distúrbios da faixa de idade pediátrica. Assim, menos de 10% se manifestam após a puberdade e somente 1% ocorre após o término do período reprodutivo.
Os DISTÚRBIOS MONOGÊNICOS são caracterizados por seu padrão de transmissão nas famílias. Para estabelecer o padrão de transmissão, em geral a primeira etapa é obter informações sobre a história familiar do paciente e resumir os detalhes sob a forma de um HEREDOGRAMA. Os padrões apresentados pelos distúrbios monogênicos nos heredogramas dependem principalmente de dois fatores:
o local cromossômico do gene, que pode ser autossômico ou ligado ao X e, se o fenótipo é dominante ou recessivo.
As doenças mendelianas, por serem monogênicas, podem ter seu padrão de herança definido pela análise do heredograma de famílias afetadas ou pela avaliação de várias famílias em estudos de segregação. Dois princípios centrais surgiram do trabalho de Mendel: princípio de segregação e princípio da distribuição independente. Assim, existem quatro padrões básicos de herança monogênica:
Distúrbios genéticos com herança mendeliana clássica
Padrões de herança autossômica dominante: As características dominantes são expressas tanto no estado heterozigoto quanto homozigoto. Muitos distúrbios dominantes humanos não são dominantes “puros”. Os homozigotos podem ser mais gravemente afetados e podem até não sobreviver; logo, os indivíduos clinicamente afetados serão heterozigotos. 
Nos casamentos que produzem filhos com uma doença autossômica dominante, um genitor geralmente é heterozigótico para a mutação e o outro genitor é homozigótico para o alelo normal. Pode-se escrever os genótipos dos pais como:
Critérios da Herança Autossômica Dominante
O fenótipo aparece em todas as gerações, e toda pessoa afetada tem um genitor afetado.
Qualquer filho de genitor afetado tem um risco de 50% de herdar o fenótipo.
Familiares fenotipicamente normais não transmitem o fenótipo para seus filhos.
Homens e Mulheres têm a mesma probabilidade de transmitir o fenótipo aos filhos de ambos os sexos.
“A herança autossômica dominante é caracterizada por transmissão vertical do fenótipo da doença, ausência de salto de gerações e números aproximadamente iguais de homens e mulheres afetados. A transmissão pai-filho pode ser observada.” (Lynn et al., 2004)
2-	Padrões de herança autossômica recessiva
Os genitores, como um casal, têm uma chance de um quarto de cada um transmitir cópias mutadas para qualquer prole. Provavelmente a característica está na família há gerações, com muitos indivíduos sendo portadores heterozigotos, mas apenas nos casos em que a característica fica junta no estado homozigoto é que o distúrbio se manifesta. 
Quando os genitores de uma pessoa afetada são heterozigotos (portadores), o risco de seus filhos receberem um alelo recessivo é de 1/2 de cada genitor e, portanto, a probabilidade de herdar dois alelos recessivos, e consequentemente ser afetado, é de 1/2 X 1/2, ou de 1 em 4.
“A herança autossômica recessiva é caracterizada pelo agrupamento do fenótipo da doença entre irmãos, mas a doença não é vista usualmente entre os pais ou outros ancestrais. Um número igual de homens e mulheres afetados é normalmente visto e a consanguinidade pode estar presente.” (Lynn et al., 2004)
Aula 5 – Padrões de Herança Monogênica / Parte 2
Padrões de herança ligada ao X 
O cromossomo X humano é um cromossomo grande, contendo cerca de 5% do DNA genômico, localizado no núcleo da célula.
As doenças relacionadas com genes do cromossomo X são classificadas como doenças ligadas ao X. A grande maioria das doenças ligadas ao X é recessiva, contudo existem algumas poucas que são dominantes. Um homem não transmite para seus filhos (homens) genes ligados ao sexo. Por outro lado, as meninas herdam de seu pai um cromossomo X e de sua mãe o outro cromossomo X.
No que se refere a esses caracteres ligados ao sexo, as mulheres podem ser homozigota ou heterozigota. Sendo assim, as mulheres só manifestarão uma doença ligada ao X em algumas condições, que são:
a)	Se for uma herança dominante ligada ao X. 
b)	Se na herança recessiva ligada ao X ela herdar tanto do pai como da mãe os genes para a doença (se ela for homozigota).
Por outro lado, nos homens, tanto na herança dominante como na recessiva, a doença se manifestará.
Inativação do X
A relevância clínica da inativação do X é profunda. Ela faz com que as mulheres possuam duas populações celulares, uma em que um dos cromossomos X se encontra ativo e outra em que o outro cromossomo X é que está ativo. Dependendo do padrão de inativação aleatória do X dos dois cromossomos X, duas mulheres heterozigotas para uma doença ligada ao X podem apresentar quadros clínicos muito diferentes, uma vez que diferem na proporção de células que possuem o alelo mutante ativo (sendo expresso) em um tecido relevante.
Herança recessiva ligada ao X 
Uma mutação recessiva ligada ao X é tipicamente expressa no fenótipo de todos os homens que a receberam, mas só em mulheres homozigotas. A herança de fenótipos recessivos ligados ao X segue um padrão bem definido e facilmente identificável. Várias doenças e características bem conhecidas são causadas por genes recessivos ligados ao X. Os padrões de herança e os riscos de recorrência para doenças recessivas ligadas ao X diferem consideravelmente daquelas para doenças causadas por genes autossômicos.
Herança dominante ligada ao X 
Exibem padrões característicos de herança e são cerca de duas vezes mais comuns nas mulheres do que nos homens. Nessas doenças, salto de gerações são incomuns e não é vista transmissão pai-filho. A doença dominante ligada ao X pode ser imediatamente distinguida da herança autossômica dominante pela ausência de transmissão homem a homem, o que é impossível para a herança ligada ao X, uma vez que os homens transmitem o cromossomo Y, não o X, para os seus filhos.
Assim, em um heredograma dominante ligado ao X podemos observar que todas as mulheres são afetadas e nenhum dos filhos dos homens afetados são afetados; se qualquer das filhas não for afetada ou qualquer filho estiver afetado, a doença deverá ser autossômica,e não ligada ao sexo.
Padrões de Herança pseudoautossômica
O termo herança pseudoautossômica descreve o padrão de herança observado em genes na região pseudoautossômica dos cromossomos X e Y que podem ser permutados regularmente entre os dois cromossomos sexuais. Os alelos para genes localizados na região pseudoautossômica podem ser transmitidos homem a homem e, dessa forma mimetizam a herança autossômica, porque podem fazer crossing-over do X para o Y.
Padrões Atípicos de Herança
Os padrões atípicos de herança podem ser classificados da seguinte forma:
 Herança Mitocondrial 
 Segregação Replicativa 
 Homoplasmia e Heteroplasmia 
 Herança Materna do mtDNA
Herança Mitocondrial
Distúrbios provocados por mutações do genoma mitocondrial demonstraram uma série de características incomuns que resultam das características singulares da biologia e da função mitocondrial. As mitocôndrias possuem seu próprio DNA (mtDNA) que contém 37 genes cuja taxa de mutação é cerca de 10 vezes maior do que as encontradas no material nuclear. Isso é causado por uma ausência de mecanismos de reparo do mtDNA.
Herança Materna do mtDNA
A característica determinante definitiva da genética do mtDNA é a herança que é quase exclusivamente materna. O mtDNA não está sujeito a mudanças atribuídas à recombinação genética e as únicas mudanças que carrega são as de mutações ocorridas nos indivíduos. Sendo assim, todos os filhos de uma mulher que seja homoplasmática para uma mutação no mtDNA herdarão essa mutação, enquanto que nenhum dos descendentes de um homem portador da mesma mutação herdará o DNA defeituoso.