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1 SINOPSE * Assunto: Genética. * Pré-requisito: Noções básicas de Genética. * Objetivo: Aplicar os princípios da primeira e segunda leis de Mendel. * Bibliografia: 1 – VOGEL. Genética humana. 2 – PIERCE. Genética. Um enfoque conceitual. 3 – WATSON. Biologia Molecular do gene. 4 – GRIFFITHS. Genética moderna. GENÉTICA Paulo Roberto Queiroz Dr. Biologia Animal * Alelos = Formas distintas de um gene ou de uma sequência de DNA. R = Rh+ (Rh positivo) r = Rh- (Rh negativo) * Polimorfismo èDiferentes versões de uma seqüência de DNA. èQuando uma variante genética alcança uma frequência de 1%. Ex: Sistema ABO (3 alelos): IA = Tipo A. IB = Tipo B. i = Tipo O. Ex: Sistema Rh (2 alelos) Rh+ = R. Rh- = r. * Locus gênico = Posição do gene ou de uma sequência de DNA no cromossomo. * Genótipo = Constituição genética de um indivíduo. Refere-se a um gene ou um conjunto de genes. * Fenótipo = São as características de um indivíduo. Podem ser morfológicas, fisiológicas, bioquímicas ou comportamentais. 2 * Homozigoto = Alelos iguais de um mesmo gene. Ex: RR ou rr; * Heterozigoto = Alelos diferentes de um mesmo gene. Ex: Rr. * Dominante = Alelos que se expressam tanto em homozigose quanto em heterozigose. * Recessivo = Alelos que se expressam apenas em homozigose. Fenilcetonúria Hipercolesterolemia Genes e Divisão Celular Célula Somática - Mitose Célula Germinativa - Meiose Aa Aa Aa Aa A aA a A a Cruzamento monoíbrido: Aquele no qual apenas um caráter está sendo considerado. I) Dominância completa: Situação na qual um dos alelos de um gene se expressa totalmente em relação ao outro alelo também presente. Ao realizar o cruzamento monoíbrido entre dois indivíduos homozigotos, um verde e outro amarelo, todos os filhos nascem amarelos, como um dos genitores. O caráter expresso é denominado dominante e o outro, recessivo. Fenilcetonúria: - Proporção fenotípica: 3:1 - Proporção genotípica: 1:2:1 II) Dominância incompleta: Situação na qual um dos alelos de um gene se expressa parcialmente em relação ao outro alelo também presente. Ocorre em indivíduos heterozigóticos que apresentam fenótipos intermediários entre os seus progenitores de linhagens puras. Isto acontece porque uma única cópia do gene funcional não é suficiente para assegurar o fenótipo. Ou seja, a expressão gênica de um único gene não é suficiente para produzir uma quantidade mínima de enzima, por exemplo. Cor das pétalas da flor "maravilha": - Proporção fenotípica: 1:2:1 - Proporção genotípica: 1:2:1 III) Codominância: Condição de heterozigotos na qual os dois membros de um par de alelos contribuem para o fenótipo, o qual é então uma mistura das características fenotípicas produzidas por ambas as condições homozigotas. O indivíduo heterozigoto que apresenta dois genes funcionais, produz os dois fenótipos, isto é, ambos os alelos do gene em um indivíduo diplóide se expressam, produzindo proteínas distintas, que são detectadas isoladamente. Nessa interação entre alelos de um gene não há relação de dominância. Cor da pelagem de bovinos: - Proporção fenotípica: 1:2:1 - Proporção genotípica: 1:2:1 3 Primeira lei de Mendel (Monoibridismo) ou Princípio da Segregação ou Lei da pureza dos gametas: Definição: Quando da formação dos gametas os dois membros de um par de genes se segregam, ou se separam; portanto, cada gameta carrega um único membro daquele par de genes. Fenótipo ¾ Semente lisa (75%) ¼ Semente rugosa (25%) 3:1 Genótipo ¼ LL (25%) ½ Lr (50%) ¼ rr (25%) 1:2:1 Genes da hemoglobina Expressão gênica das cadeias de hemoglobina Genética da anemia falciforme HbA / HbA HbA / HbS HbS / HbS HbA / HbS HbA / HbS Fenótipo Genótipo HbA / HbA Normal HbA / HbS Traço Falcêmico HbS / HbS Anemia Falciforme GENES LETAIS São genes que determinam a morte do indivíduo no estado embrionário ou após o nascimento, quando em homozigose. Podem ser dominantes ou recessivos. São letais os genes para a cor amarela em ratos, a Talassemia ou anemia de Cooley, a coréia de Huntington, a idiotia amaurótica infantil, entre outros. 4 Exemplo: nos ratos, o gene A é letal em homozigose (AA), enquanto em heterozigose (Aa) condiciona a cor do pêlo amarelo. O alelo a condiciona pêlo preto. O cruzamento entre ratos amarelos (Aa x Aa) produz uma geração na qual 2/3 dos descendentes têm pêlo amarelo e 1/3 têm pêlo preto. GENES LETAIS Fenótipo 2/3 Pêlo amarelo (67%) 1/3 Pêlo preto (33%) Letalidade 2:1 Genótipo 2/3 Heterozigoto Aa (67%) 1/3 Homozigoto aa (33%) Letalidade = Homozigoto AA 2:1 Aa Aa Aa AaAA aa Monoibridismo sem Dominância • Herança condicionada por um par de alelos. • Três fenótipos possíveis em F2. • Três genótipos possíveis em F2. Proporção fenotípica 1:2:1 Proporção genotípica 1:2:1 Fenótipo ¼ Flor vermelha (25%) ½ Flor rosa (50%) ¼ Flor branca (25%) 1:2:1 Genótipo ¼ Homozigoto MV MV (25%) ½ Heterozigoto MV MB (50%) ¼ Homozigoto MB MB (25%) 1:2:1 Sistema ABO Sistema de glicoconjugados presente na superfície das hemácias. ABO Substâncias % Pode receber de Tipos Aglutinogênio Aglutinina Frequência A+ B+ AB+ 0+ A- B- AB- O- AB+ A e B Não Contém 3% X X X X X X X X A+ A Anti-B 34% X X X X B+ B Anti-A 9% X X X X O+ Não Contém Anti-A e Anti-B 38% X X AB- Ae B Não Contém 1% X X X X A- A Anti-B 6% X X B- B Anti-A 2% X X O- Não Contém Anti-A e Anti-B 7% X 5 Genética do Sistema ABO A produção de aglutinogênios A e B são determinadas pelos genes IA e IB (glicosiltransferase). Um terceiro gene, chamado i, condiciona a não produção de aglutinogênios. Fenótipos Genótipos A I AI A ou I Ai B I BI B ou I Bi AB I AI B O ii Trata-se de um caso de alelos múltiplos. Entre os genes IA e IB há co-dominância (IA = IB), mas cada um deles domina o gene i (IA = IB > i ). EXERCÍCIO RESOLVIDO Considere o casal: Homem = Grupo B, filho de pai grupo O e mãe AB. Mulher = Grupo A, filha de pai grupo B e mãe AB. Este casal poderá ter um filho do grupo O? Qual é a probabilidade? IB i IA IA IB IA i i IB i ii Grupo O ii = ¼ ou 0,25 ou 25% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Utilizando-se dos conhecimentos a respeito dos grupos sangüíneos, observe a árvore genealógica e determine os genótipos de todos os indivíduos. IAIB IAIB IAi IBi IBIB ii ii IAIB IAi IBi IBi IBi ii IB i IB IB IB IB i i IB i ii Fenótipo B = ¾ ou 0,75 ou 75% O = ¼ ou 0,25 ou 25% Genótipo IB IB = ¼ ou 0,25 ou 25% IB i = ¼ ou 0,25 ou 25% ii = ¼ ou 0,25 ou 25% 6 Sistema Rh Fator Rh è Proteína encontrada nas hemácias que pode agir como antígeno quando em contato com indivíduos que não a possuam. Rh+ è indivíduos que possuem a proteína. Rh- è indivíduos que não possuem a proteína. Doações Rh- Rh+ Fenótipos Genótipos Rh+ RR ou Rr Rh- rr Eritroblastose Fetal • É uma doença do feto e do recém-nascido, caracterizada pela destruição progressiva de seu sangue. • Condição para que ocorra: Mãe Rh Negativo. Pai Rh Positivo. Filho Rh Positivo • No primeiro nascimento de filho Rh positivo è Mãe pode ficar imunizada contra o sangue do filho Rh positivo. • No segundo nascimento de filho Rh positivo è eritroblastose fetal. Sistema MN • Proteínas presentes nas hemácias que não são levadas em conta nas transfusões sangüíneas. • Geneticamente é um caso de codominância. • Grupo M: produz a proteína M. • Grupo N: produz a proteína N. • Grupo MN: produz as proteínas M e N. Fenótipos Genótipos M LMLM N LNLN MN LMLN Doações M N MN Segunda Lei de Mendel (Diibridismo) ou Princípio da Segregação Independe: Definição: Durante a formação dos gametas a segregação ou separação de um par de genes é independente da segregação ou separação de outros pares de genes. 2 OU MAIS CARACTERÍSTICAS ENVOLVIDAS Fenótipo 9/16 Lisa e amarela 3/16 Rugosa e amarela 3/16 Lisa e verde 1/16 Rugosa e verde 9:3:3:1 Genótipo 9/16 L _ A _ 3/16 rr A _ 3/16 L _ vv 1/16 rr vv 9:3:3:1 Quadro de Punnet FL Fl fL fl FL FFLL FFLl FfLL FfLl Fl FFLl FFll FfLl Ffll fL FfLL FfLl ffLL ffLl fl FfLl Ffll ffLl ffll Fenótipo 9/16 Normal / Hiper 3/16 Normal / Normal 3/16 Fenil / Hiper 1/16 Fenil / Normal 9:3:3:1 Exercício Resolvido Alelos F = Normal; f = Fenilcetonúria; L = Hipercolesterolemia; l = Normal. Pai Ff Ll Mãe Ff LlX Genótipo 9/16 F _ L _ 3/16 F _ ll 3/16 ff L_ 1/16 ff ll 9:3:3:1 7 Poliibridismo - Determinação do número de gametas 2n n = nº de pares de genes em heterozigose. Determine o número de gametas a seguir: Aa Bb Þ n = 2 Þ 22 = 2 x 2 = 4 Dd Tt Ee Þ n = 3 Þ 23 = 2 x 2 x 2 = 8 AA Bb Ff ee Þ n = 2 Þ 22 = 2 x 2 = 4 * Determine o nº de indivíduos formados a partir do cruzamento dos parentais com os seguintes genótipos: Aa Bb Dd ee x AA Bb DD Ee 23 = 8 22 = 4 8 x 4 = 32 indivíduos Probabilidade em Genética Regra do “E” A probabilidade de dois ou mais eventos independentes ocorrerem simultaneamente é igual ao produto das probabilidades de ocorrerem separadamente. Regra do “OU” A probabilidade de dois ou mais eventos mutuamente exclusivos ocorrerem é igual a soma das probabilidades de ocorrerem separadamente. Probabilidade é a relação entre um ou mais eventos esperados e o número de eventos possíveis. P = eventos esperadoseventos possíveis Nos humanos, a fenilcetonúria é causada por um alelo recessivo. Um casal normal teve um filho com fenilcetonúria. Se esse casal tiver mais dois filhos, a probabilidade de que ambos tenham fenilcetonúria, será de: F f F FF Ff f Ff ff Ff X Ff Regra do “E” A probabilidade de dois ou mais eventos independentes ocorrerem simultaneamente é igual ao produto das probabilidades de ocorrerem separadamente. Fenilcetonúria ff = 1/4 Filho Filho Total 1/4 1/4 1/16X PC – DF – 2010 - No heredograma abaixo, os indivíduos com o sangue do tipo O estão destacados (4 e 9). Sabe-se que os indivíduos 3, 5 e 6 apresentam sangue do tipo A. Os indivíduos 7 e 9 resolvem ter um filho e calcularamrespectivamente a probabilidade de este conter um genótipo recessivo. Com base nesse assunto, assinale a alternativa incorreta: a) O sistema ABO corresponde a um caso de herança poligênica; b) A probabilidade encontrada pelo casal é de 50%; c) Indivíduos com sangue do tipo A possuem antígeno A na superfície de suas hemácias e anticorpos anti-B no plasma sanguíneo; d) O sistema ABO pode ser utilizado em casos de paternidade desconhecida, nesse caso, a análise só pode ser utilizada para a exclusão de possíveis candidatos à paternidade; e) O sistema ABO é um caso de polimorfismo. IA i IA i IA i IA i ii iiIA i IA - IA i I IA i i i IA i ii 7 9 IA - IA -
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