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Determinação do sexo e herança ligada ao sexo Determinação do Sexo • Ambiental Temperatura – Tartarugas e crocodilos Posição – Crepidula fornicata Determinação do Sexo • Genética - Genes espalhados pelos cromossomos do complemento. Ex: plantas e protozoários - Genes concentrados em cromossomos específicos: cromossomos sexuais. Ex: Aves e mamíferos - Diferenças de ploidia entre os sexos. Ex: Abelhas Determinação cromossômica do sexo • XX:XY – heterogametia masculina (machos formam dois tipos de gametas na meiose, portadores de um cromossomo X ou de um cromossomo Y. As fêmeas só produzem gametas com cromossomo X. Ex: mamíferos, muitas espécies de insetos, algumas espécies de anfíbios e lagartos Proechmys (Roedor) Determinação cromossômica do sexo • XX:XO – variação do sistema XX:XY, onde os machos apresentam número diplóide distinto das fêmeas, já que não possuem o cromossomo Y. Ex: Gafanhotos. Dichroplus punctulatus (Orthoptera) A) macho. B) fêmea. • ZZ:ZW – heterogametia feminina (fêmeas formam dois tipos de gameta, um portador de cromossomo Z e outro portador de cromossomo W). Os machos só produzem gametas com cromossomo Z. Ex: Aves, mariposas e borboletas, algumas espécies de anfíbios e lagartos Determinação cromossômica do sexo Pristimantis shrevei (Anura). A) Macho. B) Fêmea. • Sistemas múltiplos – vários cromossomos envolvidos na determinação do sexo. São geralmente derivados dos mecanismos simples, devido à ocorrência de translocações entre cromossomos sexuais e autossomos. Eurotettix (Orthoptera). A) macho. B) fêmea Artibeus lituratus (Chiroptera). A) Macho. B) Fêmea. Determinação cromossômica do sexo • Haplodiploidia – número de lotes haplóides determina o sexo. Ex: Abelhas: os machos são haplóides (n) e as fêmeas são diplóides (2n). Os machos se desenvolvem a partir de óvulos não fecundados, enquanto que as fêmeas são formadas a partir da fertilização de um óvulo (n) e um espermatozóide (n). Determinação cromossômica do sexo Determinação do sexo em Drosophila • Apesar de apresentar cromossomos sexuais diferenciados, em Drosophila, a determinação do sexo é determinada pela razão de cromossomos X com relação ao número de lotes haplóides. Em Drosophila, o cromossomo Y é responsável pela fertilidade dos machos. Fêmeas: 2 cromossomos X para 2 lotes haplóides (razão=1) Machos: 1 cromossomo X para 2 lotes haplóides (razão=0,5) Determinação do sexo em humanos • Os cromossomos sexuais humanos são bem diferenciados, sendo o X um cromossomo submetacêntrico de tamanho mediano, enquanto que o Y é um pequeno acrocêntrico. • Apesar de serem bastante diferenciados, os cromossomos X e Y possuem regiões homólogas (regiões pseudoautossômicas), que permitem o pareamento dessas regiões durante a meiose, garantindo a segregação correta desses cromossomos. • O cromossomo Y dos homens contém um gene (SRY) que é o responsável pela diferenciação das gônadas em testículos durante a fase embrionária. Determinação do sexo em humanos • Esse gene foi detectado devido a presença de mulheres XY (Y com uma deleção na região do SRY) e homens XX (translocação da região do SRY para um dos cromossomos X) Determinação do sexo em humanos • A alteração no número de cromossomos sexuais leva ao aparecimento de síndromes como a Síndrome de Turner (45, X), Síndrome de Klinefelter (47, XXY; 48, XXXY; 48, XXYY). • Presença do número correto de cromossomos sexuais é fundamental para o desenvolvimento correto do indivíduo Determinação do sexo em humanos Compensação de dose • Cerca de 1100 genes mapeados no cromossomo X, enquanto que o cromossomo Y apresenta menos de 300 genes – diferença de produtos gênicos entre os sexos. • Diferentes mecanismos para garantir que a quantidade de produtos gênicos seja similar entre os dois sexos. • Observado em mamíferos • Um dos cromossomos X das fêmeas é inativado • Primeiras observações: Murray Barr (1949) identificou uma região que se corava intensamente próxima ao envoltório nuclear somente nas células femininas • 1959: Ohno sugere que o corpúsculo de Barr corresponde a um dos cromossomos X das fêmeas Compensação de dose - Inativação • Estudos de pacientes com síndromes que envolvem cromossomos sexuais: independentemente do número de cromossomos X na célula, apenas um permanece ativo e os restantes são inativados e podem ser visualizados na intérfase na forma de corpúsculo de Barr. Compensação de dose - Inativação • 1961: Mary Lyon e Liane Russel - Um dos cromossomos X das fêmeas de mamíferos é inativado ao acaso, em uma fase inicial do desenvolvimento, e em todas linhagens celulares derivadas desta onde ocorreu a inativação, sempre o mesmo cromossomo X será inativado. - Observação feita inicialmente em fêmeas de camundongos heterozigotas para um gene ligado ao X que determina a coloração da pelagem. Compensação de dose - Inativação • Hipótese de Lyon: 1) Os dois cromossomos X das fêmeas estão ativos no início do desenvolvimento. 2) Cromossomos X materno e paterno são inativados ao acaso. 3) Uma vez que ocorre a inativação, todas as células derivadas terão o mesmo X inativo. Compensação de dose - Inativação • Consequências da Hipótese de Lyon: 1) Compensação de dose. 2) Variabilidade da expressão de genes ligados ao X em fêmeas heterozigotas. 3) Mosaicismo celular. Mecanismo da inativação: dividido em 4 fases 1) “Counting” • Bloqueio do XIC no cromossomo X que permanecerá ativo 2) Início da inativação • Expressão do XIST (somente no X inativo) 3) Propagação e estabelecimento da inativação • Associação do RNA produzido pelo XIST ao X inativo • Expressão do XIST alterando a conformação da cromatina • Hipoacetilação da histona H4 4) Manutenção • Metilação das ilhas CpG Centro de inativação do X: XIC Compensação de dose - Inativação • Observado em Drosophila • O cromossomo X dos machos apresenta um aumento da sua transcrição Compensação de dose - Hiperativação Complexo multiproteico Associação ao X dos machos Aumento da transcrição • Observado em Caenorhabditis elegans • Os dois cromossomos X dos hermafroditas são hipoativados, ou seja, ocorre uma diminuição da transcrição dos genes que estão ligados a estes cromossomos. Compensação de dose - Hipoativação Complexo multiproteico Associação ao X dos hermafroditas Diminuição da transcrição Padrões de Herança ligados ao Sexo Padrões de Herança ligados ao Sexo Herança recessiva ligada ao X • Expressa-se em mulheres homozigotas recessivas e nos homens portadores do alelo mutante. Critérios da Herança Recessiva Ligada ao X 1. A incidência do fenótipo é muito mais alta em homens do que em mulheres. 2. O gene responsável pela afecção é transmitido de um homem afetado para todas as suas filhas. 3. O gene jamais se transmite diretamente do pai para o filho, mas sim de um homem afetado para todas as suas filhas. 4. As mulheres heterozigóticas geralmente não são afetadas, mas algumas expressam a afecção com intensidade variável. Herança recessiva ligada ao X • Hemofilia A - distúrbio da coagulação caracterizado por tempo de sangramento prolongado. Causado por mutações no gene que codifica o fator VIII, componente da cascata da coagulação. A deficiência do fator VIII resulta numa formação defeituosa de fibrina, comprometendo a capacidade de coagulação. • Distrofia Muscular de Duchene - fraqueza muscular progressiva. O defeito básico é uma anormalidade do gene estrutural da proteína distrofina causando níveis nulos ou bastante reduzidos de distrofina no músculo. Normalmente, a distrofina é ligada à membrana muscular e ajuda a manter a integridadeda fibra muscular; na ausência da distrofina, a fibra muscular degenera. Herança recessiva ligada ao X • Daltonismo – falha na produção de pigmentos verdes e vermelhos Herança recessiva ligada ao X Padrões de Herança ligados ao Sexo Herança dominante ligada ao X • Um fenótipo ligado ao X é descrito como dominante se ele se expressar regularmente em heterozigotos. • Todas as filhas e nenhum filho de homens afetados são afetados. • Mulheres heterozigotas afetadas podem transmitir o alelo dominante tanto para seus filhos como para suas filhas Critérios da Herança Dominante Ligada ao X 1. Os homens afetados com casados com mulheres normais não têm nenhum filho afetado e nenhuma filha normal. 2. Os filhos de ambos os sexos de portadores possuem um risco de 50% de herdar o fenótipo. Exemplos: • Raquitismo Hipofosfatêmico - caracteriza-se por capacidade reduzida de reabsorção tubular renal do fosfato filtrado. • Síndrome de Rett - caracterizado por uma síndrome de retardamento mental acentuado. Herança ligada ao Y • Homens afetados transmitem a característica para todos os filhos e para nenhuma das filhas. Ex. Presença de pelos nas orelhas Padrões de Herança ligados ao Sexo Probabilidades Cálculo de probabilidades (frequências esperadas) de genótipos ou fenótipos Regra do produto: a probabilidade de eventos independentes ocorrerem simultaneamente é o produto das probabilidades dos eventos individuais (A e B) Ex: Jogar dois dados e tirar dois 6 P(face 6) =1/6 P(duas faces 6) 1/6 x 1/6= 1/36 Regra da soma: a probabilidade de eventos mutuamente exclusivos ocorrerem é a soma de suas probabilidades individuais (A ou B) Ex: Jogar dois dados e tirar dois 5 ou dois 4 P(duas faces 4) =1/6 x 1/6= 1/36 P(duas faces 5) = 1/6 x 1/6= 1/36 P(duas faces 4 ou duas faces 5) = 1/36 + 1/36 = 1/18 Exercícios 1. Um homem afetado por certa doença casa-se com uma mulher normal. Eles tem oito filhos (quatro meninas e quatro meninos); todas as meninas tem a doença do pai, mas nenhum dos meninos a tem. Qual é a herança sugerida? 2. Um gene recessivo ligado ao sexo c produz daltonismo para verde e vermelho em seres humanos. Uma mulher normal cujo pai era daltônico casa-se com um homem daltônico. a) Quais os genótipos possíveis para a mãe do daltônico? b) Quais são as chances de que o primeiro filho do casal seja um menino daltônico? c) Das meninas produzidas por esses pais, qual porcentagem se pode esperar que seja daltônica? d) De todos os filhos (sexo não especificado), qual proporção pode-se esperar que tenha visão normal para cores? 3. O caráter W, encontrado nos indivíduos representados pelos símbolos cheios, é raro na população geral. Qual é o padrão de transmissão de W?
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