GRIFFITHS. Introdução à Genética capítulos 1 e 2 (Resumo)

Prévia do material em texto

GRIFFITHS. Introdução à Genética, 9ª Edição.
CAPÍTULO 1 - O ENFOQUE GENÉTICO À BIOLOGIA
	O zigoto contém a informação que especifica a sequência de etapas de desenvolvimento e as propriedades biológicas do organismo que são o produto final desse desenvolvimento. Essa informação foi supostamente passada de genitor para a prole nos gametas que se juntaram para formar o zigoto. Qualquer que seja a base física da passagem dessa informação, ela deve ter quatro propriedades:
Diversidade de estrutura celular: depois irá se especificar até alcançar um organismo complexo, seguindo informação sobre o desenvolvimento.
Capacidade de se replicar: deve ter algum mecanismo de replicação para copiar a estrutura portadora de informação, de modo que ela possa ser passada do genitor para a prole (e assim, de geração em geração).
Mutabilidade: todos os membros individuais de uma espécie não são idênticos; mesmo assim, a prole tende a se assemelhar aos genitores. As estruturas portadoras das informações têm de ser capazes de sofrer mudanças (mutações, que mudem relativamente pequenas propriedades de um organismo até as que diferenciem espécies com ancestrais em comum e formem estruturas novas - acúmulo de mutações). 
Tradução: capacidade de ler a informação herdada e traduzi-la em uma grande diversidade de estruturas, etapas do desenvolvimento, etc. 
	Os elementos básicos do sistema de informação herdada hoje em dia são chamados GENES. A coleção de todos os genes em um organismo é chamada de genoma. A genética envolve a diversidade, replicação, mutação e tradução da informação nos genes.
	A ciência da Genética começou com GREGOR MENDEL e seus experimentos em cruzamentos entre linhagens que haviam herdado variações em ervilhas em 1865 - onde deduziu que existem diversos "fatores" que levavam a informação sobre o desenvolvimento dos genitores para a prole. No século XX, esta informação que especificava o desenvolvimento está contida nos cromossomos do núcleo celular.
	Os padrões de herança de características nos cruzamentos entre linhagens de diferentes variantes herdadas, descobertos e descritos por Mendel correspondem aos padrões de distribuição dos cromossomos nos gametas na meiose. Os genes situam-se em pontos diferentes ao longo de cromossomos e afetam praticamente toda a estrutura e função de um organismo. 
	O DNA é o material genético, e sua informação é convertida em moléculas de atividade celular. Sinais bioquímicos das células controlam que a informação gênica será lida por células em partes diferentes de um organismo em épocas diferentes em sua história de vida, não havendo estágio em que essa leitura pare. As moléculas com atividade fisiológica estão sendo produzidas o tempo todo por respostas a mudanças e porque há degradação e substituição se faz necessária. Além disso, as células têm um tempo de vida limitado, e novas devem ser produzidas por divisão celular com a produção de novas cópias de seus conteúdos. Logo, a replicação do DNA, a mutação e o processo da informação especificada pelo DNA continuam ao longo da vida do organismo.
	
	A mudança evolutiva é a consequência das diferentes taxas de reprodução de organismos tendo características herdáveis diferentes. Como resultado dessa reprodução diferencial de diferenças herdáveis, a população sofre mudanças na frequência na qual variantes diferentes são representadas em gerações sucessivas. A população evolui à medida que surgem novas variantes herdadas e tornam-se mais comuns.
	A estrutura dos organismos e seus ativos processos fisiológicos são baseados, na maior parte, em proteínas. A informação genética para a síntese dessas proteínas pelas células esta contida no DNA, ácido desoxirribonucleico. Uma molécula de DNA é feita de dois filamentos enrolados um no outro em uma longa dupla hélice. Cada um dos dois consiste em um arcabouço feito de cópias repetidas de um açúcar (desoxirribose) e fosfato. De cada grupo açúcar-fosfato projeta-se uma base nucleotídica, e existem quatro tipo diferentes de bases nos nucleotídeos no DNA: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Na molécula de dupla hélice, cada base projeta-se para dento e faz par com o filamento oposto. Devido ao espaço ocupado pelas bases nucleotídicas, A-T e G-C (pareamento): bases que formam pares (complementares). 
	Essa estrutura molecular fornece a base para as quatro propriedades que caracterizam a informação genética:
Diversidade de estrutura: os nucleotídeos podem estar em qualquer ordem e o trecho de DNA correspondente a determinado gene pode ter qualquer tamanho. Cada sequencia diferente não necessariamente leva informação diferente.
Habilidade de se replicar: na replicação da dupla hélice, primeiro os dois filamentos complementares se separam (deselicoidização). Então é feito um novo filamento filho em cada um dos filamentos separados: onde o filamento-molde tem um A, o novo filamento feito tem um T, resultando em duas cópias idênticas da dupla hélice original. 
Mutabilidade: herdável se, na replicação, a base incorreta é colocada ou bases são perdidas ou duplicadas. Assim a nova cópia de DNA e todas as cópias decorrentes dessa cópia serão diferentes da molécula ancestral. 
Tradução em forma e função: determinada sequencia ATGC deve ser usada pela célula para criar moléculas de proteínas com sequências particulares de aminoácidos e alguma parte do DNA deve ser sinal para a tradução de determinado gene.
	A transformação da informação na sequência de nucleotídeos em uma sequência de aminoácidos em uma molécula que irá dobrar-se para fazer uma proteína compreende duas etapas: transcrição e tradução. 
Transcrição: DNA é transcrito em RNAm (contém ribose invés de desoxirribose e Uracil (U) no arcabouço invés de Timina). Aumenta número de cópias da informação gênica disponível para a célula, permite uso dessas cópias funcionais para produção de proteínas e se dirige ao citoplasma - que contém a maquinaria celular de síntese proteica. 
Tradução: a sequencia de nucleotídeos no RNAm é lida em grupos sucessivos de três nucleotídeos (códon) ao longo da cadeia de RNA. Mais de um códon corresponde a cada aminoácido (pois existem 64 trincas códon e 20 aminoácidos). AUC, AUU e AUA codificam o aminoácido Leucina. As moléculas que de fato contém em forma física a correspondência entre códons e os aminoácidos são pequenas moléculas dobradas de RNA, os RNAt. Na ponta de uma molécula de RNAt para determinado aminoácido há um anticódon (complementar ao códon do RNAm). Na outra ponta está o aminoácido que está sendo codificado. O ribossomo coloca o aminoácido carregado (ligado ao RNAt) por diferentes RNAt na ordem especificada pela mensagem.
	Dentro das espécies, existem diferenças de ocorrência natural entres membros individuais das populações: polimorfismo genético (uma parte de todos os genes codificantes de proteínas em espécies de determinada função apresenta alguma variação entre indivíduos nas sequências de aminoácidos que eles codificam). A variação genética é, portanto, a diferença genética entre os indivíduos. 
	Fenótipo variante é a observação de uma variação detectada na morfologia ou fisiologia. A Genética direta pesquisa a diferença genética que causa uma diferença fenotípica.Um exemplo são insetos que apresentam sensibilidades diferentes a inseticidas: pode ser que o gene especifique uma enzima que quebre o inseticida ou que uma variante da enzima tenha maior afinidade a ele do que outra variante. A análise genética direta começa com indivíduos de dois fenótipos distintos. Um gene pode ser identificado de cruzamentos e uma análise dos padrões e herança na prole.
	Os genes não podem ditar a estrutura de um organismo por si só, o AMBIENTE também é componente crucial, influenciando na ação gênica. Ele fornece as matérias-primas para os processos sintéticos controlados pelos genes. Mesmo dentro das espécies, alguma variação é totalmente uma consequência de diferenças genéticas que não podem ser modificadas pelo ambiente.Quando os genes e o ambiente influenciam no fenótipo, os genes atuam como uma conjunto de instruções para transformar materiais ambientais mais ou menos indiferenciados em um indivíduos (mas os genes são elementos dominantes na determinação fenotípica).
	Um organismo típico assemelha-se a seus genitores mais do que se assemelha a membros de sua espécie aos quais não é aparentado. Porém, a "herança" na verdade é desenvolvida por meio de longas sequencias de eventos nas histórias de vida das pessoas afetadas, e tanto os genes quanto o ambiente têm papéis nessas sequências. O organismo herda apenas as estruturas moleculares do zigoto do qual se desenvolvem; herda os genes, não os produtos finais de suas histórias de desenvolvimento.
	Os organismos têm o mesmo GENÓTIPO em comum se tiverem o mesmo conjunto de genes e o mesmo FENÓTIPO se parecerem ou funcionarem iguais. Ou seja, genótipo é o conjunto completo de genes herdados por um organismo individual e fenótipo descreve todos os aspectos da morfologia, fisiologia, comportamento e relações ecológicas do organismo individual. O genótipo permanece constante durante a vida, exceto por raras mutações nas células, e é essencialmente inalterado pelos efeitos ambientais.
	
CAPÍTULO 2 – HERANÇA MONOGÊNICA
	Os genes funcionam através de proteínas. Os padrões de herança monogênica são produzidos porque os genes são parte dos cromossomos, e os cromossomos são repartidos muito precisamente ao longo das gerações.
	Um conjunto único e completo de informação genética (DNA) de um organismo é chamado de seu genoma. Nos eucariontes, a maior parte do DNA de um genoma é encontrada no núcleo de cada célula. Esse DNA nuclear é dividido em unidades chamadas CROMOSSOMOS. 
	As células de organismos DIPLÓIDES contêm dois conjuntos completos de genes, cada um tendo contribuído por um de seus dois genitores através de gametas que se fundem na fertilização. Contém dois genomas completos e, portanto, dois conjuntos de cromossomos idênticos. O número de cromossomos no conjunto genômico básico é chamado de número haplóide (n). Nos humanos, n = 23 e 2n = 46. Os organismos HAPLÓIDES têm apenas um conjunto de genes em cada célula. 
	Em um núcleo diplóide, os dois membros de um par de cromossomos são chamados de CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS. As sequências de DNA de membros de um par de homólogos geralmente são iguais, muito embora pequenas variações de sequência em geral estejam presentes (base da variação genética dentro de uma espécie, o que a especifica). Como os cromossomos homólogos são idênticos, eles levam os mesmos genes nas mesmas posições relativas. Assim, nos diplóides, cada gene está presente como um par de genes.
	Cada cromossomo contém uma molécula de DNA, muito compactado. O genoma humano tem 1 metro de DNA no total, contido em 23 cromossomos em milionésimos de um metro. Isso é obtido envolvendo o DNA ao redor de estruturas moleculares chamadas de NUCLEOSSOMOS, compostos de proteínas chamas HISTONAS. Outro componente cromossômico, chamado de arcabouço, ajuda a organizar a estrutura 3D de um cromossomo. O DNA associado aos nucleossomos constitui a CROMATINA, o arcabouço dos cromossomos.
EXPERIMENTO DE MENDEL
	MENDEL escolheu a ervilha-de-cheiro, Pisum sativum, como organismo de pesquisa, pois são facilmente cultivadas e reproduzidas. Interessava a ele o modo pelo qual as unidades hereditárias que influenciam as propriedades da ervilha foram herdadas de geração a geração. Investigou sete propriedades (caráter e característica): cor e forma da ervilha, cor e forma da vagem, cor da flor, altura da planta e posição do broto da planta. Para cada uma, utilizou duas linhagens puras que apresentavam aspectos (fenótipos - forma de uma característica) distintos e contrastantes. As linhagens puras significam que, para o fenótipo em questão, toda a prole produzida pelos cruzamentos entre os membros dessa linhagem eram idênticos.
	A análise da hereditariedade fez amplo uso de cruzamentos nas plantas: o pólen é transferido das anteras de uma planta para as estigmas da outra ou há a autofecundação, onde o pólen da flor cai sobre seus próprios estigmas. O primeiro cruzamento feito por Mendel foi entre plantas da linhagem amarelas com verdes. Essas linhagens constituíam a GERAÇÃO PARENTAL (P.): na ervilha, a cor é determinada por sua própria composição genética; assim, as ervilhas resultantes de cruzamento são efetivamente a prole e podem ser classificadas pelo fenótipo. Independente do sexo do tipo do genitor, a primeira geração filial (F1) do cruzamento era toda de amarelas.
	Após, Mendel cultivou as ervilhas de F1 em plantas e autofecundou (ou entrecruzou) as plantas F1 para obter a segunda geração filial (F2), que gerava 6022 ervilhas amarelas (¾) e 2001 verdes (¼). Ou seja, o fenótipo verde, que havia desaparecido em F1, reapareceu em um quarto dos indivíduos F2, mostrando que determinantes genéticos para verde deveriam estar presentes na F1 amarela, embora não expostos. Em seguida, Mendel autofecundou individualmente plantas crescidas das sementes de F2. As plantas cultivadas das sementes verdes F2, quando autofecundadas, geravam apenas verdes, mas as amarelas geraram tanto puras amarelas (1/3) quanto amarelas (¾) e verdes (¼), do mesmo modo que as plantas de F1. Outro cruzamento entre F1 com qualquer planta verde mostrou prole com metade amarela e metade verde, mesmo resultado, porém em diferentes proporções da autofecundação de F1.
	O modelo de Mendel para o exemplo da cor da ervilha, traduzido em termos modernos, era o seguinte:
Um fator hereditário chamado GENE era necessário para produzir a cor da ervilha.
Cada planta tem um par desse tipo de gene.
O gene existe em duas formas chamadas de ALELOS. Se o gene é foneticamente chamado de gene "wye", então os dois alelos podem ser representados por Y (fenótipo Yellow) e y (verde).
Uma planta pode ser ou Y/Y, y/y ou Y/y. A barra mostra que os alelos estão em um par.
Na planta Y/y, o alelo Y domina e, assim, o fenótipo será amarelo. Logo, o fenótipo da planta Y/y define o alelo Y como dominante e o alelo y como recessivo.
Na meiose, os membros de um par de genes separam-se igualmente em óvocitos e espermatozoides. Essa separação igual tornou-se conhecida como PRIMEIRA LEI DE MENDEL ou como LEI DA SEGREGAÇÃO IGUAL.
Assim, um único gameta contém apenas um membro de cada par.
Na fertilização, os gametas se fundem aleatoriamente, independentemente de qual dos alelos ele leva.
	Um ovócito fertilizado, a primeira célula que se desenvolve no indivíduo da prole, é chamado de ZIGOTO. Uma planta com um par de alelos idênticos é chamada de HOMOZIGOTA, uma planta no qual os alelos do par diferem é chamada de HETEROZIGOTO. Às vezes, um heterozigoto para um gene é chamado de MONOÍBRIDO. Um indivíduo pode ser classificado como HOMOZIGOTO DOMINANTE (Y/Y), HETEROZIGOTO (Y/y) ou HOMOZIGOTO RECESSIVO (y/y). Geralmente, em genética, as combinações alélicas subjacentes aos fenótipos são chamadas de genótipos. Logo, Y/Y, Y/y e y/y são todos genótipos. As linhagens "puras" são homozigotas. No experimento, como Y é dominante, todos os indivíduos de F1 são de fenótipo amarelo. A autofecundação em F1 pode ser vista como um cruzamento Y/y X Y/y (cruzamento monoíbrido), resultando em gametas masculinos e femininos metade Y e metade y. Os gametas masculinos e femininos fundem-se aleatoriamente na fertilização. F2 é ¾ amarelo e ¼ verde, uma proporção de 3:1. A proporção de ¼ das sementes de F2 que são verdes dá sempre verde, como esperado pelo genótipo y/y. Entretanto, as amarelas de F2 (¾, no total) são de dois genótipos: 2/3 heterozigotas Y/y e 1/3 homozigotas dominantes Y/Y. Logo, a proporção fenotípica 3:1 subjacente na F2 é uma proporção genotípica 1:2:1. 
	Os membros de um par de genes segregam-se igualmente na formação de gametas (Lei da Segregação Igual). Quando as células se dividem, também se dividem o núcleo e os cromossomos. Quando as células somáticas se dividem para aumentar seu número, a divisão nuclear programada acompanhanteé chamada de MITOSE, e pode ocorrer em células diplóides ou haplóides, tornando a célula genitora em duas (2n 2n + 2n ou n n + n). Ocorrem então duas divisões celulares sequenciais, e as duas divisões nucleares que as acompanham são chamadas de MEIOSE - apenas em células diplóides e as células resultantes são haplóides (como existem duas divisões, são produzidas quatro células). 2n n + n + n + n. 
	LEI DE MENDEL DA DISTRIBUIÇÃO INDEPENDENTE: analise de descendentes de linhagens puras que diferiam em duas características. Se os dois genes estão em cromossomos diferentes, os pares de genes são separados por um ";" (A/a ; B/b); se no mesmo cromossomo, não pontua, separa-se dos do outro homólogo por uma barra (AB/ab ou Ab/aB). Lembre-se, um heterozigoto para um único gene (A/a) às vezes é chamado monoíbrido, e um duplo heterozigoto (A/a·B/b) de diíbrido. Estudando cruzamentos diíbridos (A/a·B/b X A/a·B/b), Mendel chegou a seu segundo importante princípio da hereditariedade. 
	O par inicial era a forma e a cor da semente (Y/y X Y/y, resultando em 3 amarelos : 1 verde). Os fenótipos da forma da semente são liso (determinado pelo alelo R) e rugoso (r). O cruzamento monoíbrido R/r X R/r dá uma proporção da prole de 3 lisos : 1 rugoso. Para fazer um cruzamento diíbrido, Mendel começou com duas linhagens parentais puras. Uma linhagem tinha sementes rugosas amarelas (r/r•Y/Y) e outra lisas verdes (genótipo R/R•y/y). Quando cruzadas, produziram gametas que eram r•Y e R•y. Assim, as sementes de F1 tinham que ser diíbridas, com o genótipo R/r•Y/y. Mendel descobriu que as sementes de F1 eram lisas e amarelas = dominância de R em relação à r e de Y em relação à y; dominância não afetada pela condição do outro par de genes no diíbrido R/r•Y/y. Após, Mendel autofecundou diíbridos de F1 para obter a geração F2. As sementes de F2 eram de quatro tipos diferentes nas seguintes proporções: 
9/16 lisas, amarelas
3/16 lisas, verdes
3/16 rugosas, amarelas
1/16 rugosas, verdes
	A proporção 9:3:3:1 pareceu um padrão consistente de herança em ervilhas: em todos os indivíduos diíbridos de F1 produziram-se proporções 9:3:3:1 na F2. Concluiu a Segunda Lei de Mendel, onde pares diferentes de genes segregam-se independentemente na formação de gametas. Essa lei aplica-se a genes em cromossomos diferentes, pois os que estão no mesmo cromossomo geralmente não se segregam independentemente, pois são mantidos juntos no próprio cromossomo. Ou seja, o princípio da segregação independente diz que pares de genes em cromossomos diferentes separam-se independentemente na meiose. A PROPORÇÃO FENOTÍPICA 9:3:3:1 são duas proporções fenotípicas 3:1 combinadas aleatoriamente.
	As duas leis mendelianas consistem em segregação e independência. Os quatro tipos gaméticos femininos serão fertilizados aleatoriamente por quatro tipo gaméticos masculinos para obter a F2. Os resultados dos cruzamentos é uma grade 4x4 (quadrado de Punnet, onde 1/16 é um resultado da fertilização de um tipo de ovócito com uma frequência de ¼ por um tipo de espermatozoide também na frequência de ¼, dando a frequência dessa fusão como (¼)2). F2 contém uma variedade de genótipos, mas existem apenas quatro fenótipos e suas proporções são 9:3:3:1.