apostila de genética 2 (1)

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FACICA

Matheus Mesquita

10.04.2019

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FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DE CAMPOS GERAIS
CURSO DE AGRONOMIA
APOSTILA DE GENÉTICA
PROFESSORA ANDREA S.O. CAMARGO
2018
O Ciclo Celular
Para que um organismo vivo possa crescer, as suas células precisam aumentar no seu tamanho, fazendo réplicas exatas de todo o seu material genético, passando em seguida por um processo de divisão. Tal resulta em duas células filhas, cada uma com uma cópia completa do genoma(DNA). À semelhança do que ocorre com um organismo no seu todo, também as células passam por uma espécie de ciclo de vida, em que o conjunto de processos de crescimento e divisão da célula se designa por ciclo celular, que ocorre numa célula viva entre duas divisões celulares, ou seja, começa no momento em que a divisão celular que a originou acaba e o momento em que ela mesma se divide ou morre (toda a atividade celular cessa).
Figura 1 - Fases do ciclo celular nas células eucarióticas. Fonte: biologia.edu.ar
Contrariamente ao que ocorre com as bactérias em que o crescimento da célula e a replicação do DNA tomam lugar ao longo da maior parte do ciclo celular e os cromossomas duplicados são distribuídos às células filhas em associação com a membrana plasmática, nas células eucarióticas o ciclo celular é muito mais complexo, e consiste em distintas fases coordenadas: o crescimento da célula, a replicação do DNA, a distribuição dos cromossomas duplicados para as células filhas, e a divisão da célula. Um típico ciclo de uma célula eucariótica é ilustrado através de células humanas em cultura, que se dividem aproximadamente a cada 24horas. Em observação ao microscópio, o ciclo celular é dividido em duas partes básicas: Interfase (95%) e Fase Mitótica (5%) que inclui a Mitose (cariocinese) e a Divisão Celular (citocinese).
O processo de síntese do DNA, divide assim o ciclo das células eucarióticas em 4 fases distintas como mostra a figura Ciclo Celular:
Interfase A interfase corresponde ao período entre o final de uma divisão celular e o início da segunda, e a velocidade a que pode decorrer depende do tipo de célula. Embora durante este estágio da célula o DNA não seja visível ao microscópio óptico, corresponde a um período muito ativo, uma vez que é nesta fase que se sintetizam proteínas e outros materiais necessários ao crescimento da célula.
A intérfase é dividida comumente em 3 fases, onde ocorrem distintas atividades. A fase G1 é a primeira, que ocorre logo após a divisão celular que a precedeu. Em sequencia, ocorre a fase S e posteriormente a fase G2. Analisemos distintamente estas fases:
Fase G1
Nesta fase sintetizam-se muitas proteínas necessárias á formação deDNA, enzimas e RNA, e verifica-se também a formação de organelas celulares e, consequentemente, a célula cresce. Além do crescimento, a célula responde a estímulos, positivos ou negativos, e verifica o estado dos seus sistemas internos e se estiver tudo a funcionar normalmente a célula avança ao longo do ciclo.
Fase G0
Nesta fase a célula, que saiu da fase G1 e não prolifera, diz-se em estado quiescente do ciclo, encontrando-se em aparente estado de repouso. Aqui, as células mantêm-se metabolicamente ativas mas não desenvolvem mais a não ser quando chamadas para o fazer por sinais extra celulares específicos, e assim de acordo com a necessidade retornam a G1 e continuam o ciclo. Dai, G0 ser considerada com uma interfase prolongada.
Fase S
É nesta fase, também designada por fase de síntese, ocorre a auto-replicação das moléculas de DNA (diz-se no plural porque para cada cromossoma existe uma molécula de DNA), por outras palavras as células são capazes de sintetizar uma réplica exata do genoma, decorrendo a fase de síntese (duplicação do DNA) com preservação da informação genética.
A partir deste momento os cromossomas passam a possuir duas cromátides ligadas por um centrômero.
Fase G2
Nesta fase a célula ainda aumenta de tamanho, e ocorre a síntese de RNA, e simultaneamente um aumento da síntese proteica, nomeadamente de estruturas/moléculas necessárias à divisão celular (como a duplicação dos centríolos), como preparação para a mitose.
Após a interfase, segue a divisão celular, que pode ser a Meiose ou a Mitose. A mais comum, responsável pela multiplicação e crescimentos dos tecidos e do organismo é a Fase Mitótica
2.Divisão Celular
2.1 Mitose
É um processo de divisão celular, observável ao M.O. durante o qual ocorre essencialmente a duplicação dos cromossomos e sua distribuição às células-filhas, ou seja, a célula-mãe dá origem a duas células-filhas, recebendo cada uma delas um jogo cromossômico igual ao da célula-mãe, mantendo-se inalterável o número de cromossomas específicos (2n –> 2ncromossomas) O processo de divisão mitótica compreende morfologicamente duas etapas cinéticas. A primeira caracteriza-se pela formação dos núcleos-filhos e tem o nome de nucleocinese. A segunda, quase simultânea com a primeira, origina a separação do citoplasma para formar duas células-filhas, designa-se citocinese. A duração e viabilidade da mitose varia com o tipo de célula, de organismo e de tecido e é dependente de variações, quando sujeitas ou submetidas a diferentes fatores (ex.: temperatura) Apesar da mitose ser um processo contínuo, geralmente considera-se por uma questão de facilidade, que esta decorre morfológica e cineticamente numa sequência de etapas, subdivididas em cinco fases, designadas por: Prófase, Prometa-fase, Metáfase, Anáfase e Telófase.
Prófase
É a etapa mais longa da mitose;
É visível um aumento do volume nuclear;
Ocorre a condensação gradual dos longos e finos filamentos de cromatina até à individualização dos cromossomas, já mais encurtados e espessos com forma de bastonete, possibilitando assim o sua visualização no M.O;
A membrana nuclear vai desaparecendo gradualmente.
Os dois pares de centríolos, localizados na região perinuclear, formando cada um, um centrossomo, começam a deslocar-se em sentidos opostos no pt:citoplasma perinuclear, ficando um par de centríolos em cada polo da célula.
Quando os centríolos alcançam os polos da célula o Invólucro nuclear quebra e os nucléolos iniciam a sua dissipação e gradualmente vão desaparecendo no nucleoplasma.
A carioteca fragmenta-se;
Inicia-se o aparecimento do fuso acromático (sistema de microtúbulos proteícos que se agrupam e formam fibrilas, unindo os dois pares de centríolos);
os cromossomos prendem-se às fibras do fuso;
Metáfase
Os cromossomos atingem a máxima condensação;
O fuso acromático completa o desenvolvimento e as fibras do fuso mitótico ligam-se aos cinetocoros (centrômero) dos cromossomos (as outras fribrilas ligam os dois centríolos);
Os cromossomos encontram-se alinhados no plano equatorial do fuso acromático (plano equidistante dos dois polos da células), por meio dos seus centrômeros, constituindo a Placa equatorial.
Os cromatídeos tornam-se mais distintos por ligeiro afastamento dos seus braços, ficando apenas aderentes na região do centrômero.
Anáfase
As fibrilas encurtam-se e começam a afastar-se;
Clivagem dos centrômeros, com consequente separação dos cromossomos metafásicos;
Afastamento dos cromatídeos (cromossomas-filhos) para os polos - ascensão polar - deslocando-se para os centríolos, seguindo a direção dos túbulos do fuso;
Aumento da distância entre os polos da célula;
Consequente alongamento da célula. Ao separarem-se do seu cromossomo, cada um dos dois cromatídeos num mesmo cromossomo torna-se num cromossomo monocromatídeo constituído apenas por uma molécula de DNA/proteínas.
Telofase
Aparecimento do invólucro nuclear rodeando os cromossomos de cada polo da célula, passando a existir dois núcleos com informação genética igual.
Os cromossomos despiralam-se gradualmente, tornando-se menos condensados.
Reaparecem os nucléolos e a cromatina.
Desaparecem os microtúbulos do fuso mitótico.
Conclui-se a citocinese, consequente separação das células-filhas.
Citocinese
Este período, corresponde à separação física do citoplasma durante a divisão celular, nomeadamente entre o fim da anáfase e na telófase, que resulta na individualização das duas células-filhas; Este processo difere conforme a célula for animal ou vegetal. Na célula animal a citocinese consiste no estrangulamento do citoplasma. No fim da mitose formam-se, na zona do plano equatorial, um anel contráctil de filamentos proteicos que, na citocinese, contraem-se e puxam a membrana plasmática para dentro até que as duas células-filhas se separam. Na célula vegetal a parede celular não permite o estrangulamento do citoplasma; em vez disso é formada na região equatorial uma nova parede celular. Para isso vesículas provenientes do complexo de Golgi alinham-se no plano equatorial e formam uma estrutura que é a membrana plasmática das células-filhas. Mais tarde, por deposição de fibrilas de celulose forma-se nessa região a parede celular.
Reprodução Sexual
Na reprodução sexual, dois indivíduos produzem descendência que possui características genéticas de ambos os progenitores, introduzindo novas combinações de gene na população. Nos animais, a reprodução sexual compreende a fusão de dois gametas distintos para dar origem ao zigoto. Os gametas são produzidos por um tipo de divisão “especial” designada Meiose, tanto nos animais como nalgumas plantas. Nas plantas superiores e em certas plantas inferiores a meiose é intermediária ou espórica, isto é, realiza-se entre a fertilização e a formação dos gametas. Já no caso dos animais e algumas plantas inferiores, a meiose é do tipo gamética ou terminal, isto é, as duas divisões meióticas acontecem imediatamente antes da formação dos gametas. Os gametas são haplóides (contendo unicamente um “jogo” de cromossomas) enquanto o zigoto é diplóide(contendo dois “jogo” de cromossomas).
Células somáticas
Figura 4 – representação do genoma humano nas células somáticas e nos gametas
Gametas
Deste modo, diz-se que a fecundação e a meiose juntas, ocorrendo de forma alternada, constituem um ciclo de reprodução sexual em que existem dois “Jogos” de cromossomas presentes nas células somáticas em indivíduos adultos, que são referenciados como sendo diplóide (2n)(em grego di=two), mas apenas um ”jogo” de cromossomas presente nos gametas, que são referidos como sendo haplóide (n)(em grego haploos=um). A sua fenomenal característica é que a descendência herda os cromossomas dos dois progenitores, ou seja, no nosso caso (humanos), herdamos 23 cromossomas da mãe, contribuído pelo ovo fertilizado quando da nossa concepção e 23 cromossomas do pai, contribuídos pelo esperma que fertilizou o óvulo. O ciclo de vida de todos os organismos que se reproduzem sexualmente segue o mesmo padrão básico de alternância entre o número de cromossomas haplóide e diplóide. Depois da fecundação, o zigoto resultante começa a dividir-se por mitose. Esta única célula eventualmente dá origem a todas as células no adulto, exceto no caso de raros acidentes ao longo do processo.
Assim, é possível afirmar, que a reprodução sexual tem de fato muitas vantagens, e provavelmente levará à sobrevivência a longo prazo das espécies em questão, permitindo a sua evolução.
2.2 Meiose
Meiose I e Meiose II.
Figura 5 – representação generalizada da meiose I e II. Fonte:
A Meiose (do grego meioun que significa diminuir), em termos gerais, trata-se de um processo que compreende duas divisões celulares consecutivas e complementares/divisões nucleares sucessivas, que ocorre no ciclo dos seres vivos que se reproduzem sexualmente, das quais a 1ª divisão (MEIOSE I) é reducional ou heterotípica por reduzir a metade o número de cromossomas de cada célula (2n →n) e a 2ª divisão (MEIOSE II) é homotípica ou equacional por separar cromatídios e não cromossomas inteiros (n→n). Este processo não é mais do que um processo de diferenciação e maturação dos gametas, com divisão nuclear de tipo especial, que resulta na redução a metade do número de cromossomas de cada indivíduo.
Além da redução de cromossomas ao valor haplóide, a meiose inclui também processos adicionais como a recombinação ou crossing-over bem como a síntese de RNAs e proteínas que têm grande significado para o desenvolvimento e sobrevivência dos organismos que se reproduzem sexualmente. A reprodução sexual é característica apenas dos organismos eucariotas. Durante a formação dos gametas, o número de cromossomas é reduzido a metade mas retoma o seu valor inicial quando dois gametas se fundem durante a fecundação.
MEIOSE I (1ª Divisão Meiótica ou Divisão Reducional ou Heterotípica)
Abrange quatro fases distintas: Prófase I, Metafase I,Anáfase I e Telófase I.
Prófase I: apesar de continua, é normalmente dividida em cinco estados consecutivos de acordo com as principais atividades dos cromossomos: condensação da cromatina em cromossomos muito finos de número diploide (estado Leptóteno), emparelhamento de cromossomas homólogos (morfologia e estrutura semelhante) (estado Zigóteno), recombinação (estado Paquíteno) (em que ocorre o fenômeno de sobrecruzamento ou crossing-over entre os cromossomas homólogos completamente emparelhados, que consiste de trocas físicas entre homólogos através de um processo de fratura e reunião dos segmentos do cromossomo, mais precisamente entre cromatídeo internos não irmãos de cada bivalente/cada tétrade - ocorre nos pontos designados por quiasma*) (estado Diplóteno), síntese e recondensação (estado Dictióteno ou Diacinese – período de grande actividade metabólica, em que os homólogos distribuem-se pelo centro da célula e se inicia a diferenciação do fuso acromático, ocorrendo a desintegração do invólucro nuclear e dos nucléolos, bem como um alto grau de condensação dos cromossomos).
o número e posição dos quiasmas é variável e representam a prova morfológica da ocorrência do fenômeno de crossing-over. Os cromossomos homólogos tornam-se tão largamente separados uns dos outros que parece que se repelem entre si, exceto onde há quiasmas.
Metáfase I: Nesta fase as tétrades cromossômicas ligam-se aos microtúbulos do fuso acromático, que entretanto se diferenciou pelos cinetocoros e dispõem-se na placa equatorial. Os cromossomas homólogos de cada par preparam-se para se separar.
Anáfase I: ocorre a Nesta fase dá-se a ascensão aleatória para polos opostos do fuso acromático de metade dos bivalentes (redução cromática). Recebendo casa um dos polos do fuso um número haploide de cromossomos, quando a anáfase I se completa.
Os diferentes pares de cromossomos separam-se independentemente uns dos outros, de maneira que qualquer combinação de cromossomos de origem materna ou paterna pode encontrar-se num polo do fuso. Na espécie humana com 23 pares de cromossomas são possíveis 2vários tipos de combinações de cromossomas maternos e paternos. Dado que cada cromossomo é constituído por dois cromatídeos, a quantidade de DNA presente em cada polo do fuso tem o valor diploide (2n).
Telófase I: Terminada a migração dos bivalentes (dois cromatídeos) para os polos do fuso acromático, reconstituem-se dois núcleos-filhos. Muitas vezes esta fase não é muito evidente com a desespiralação dos cromossomas, passando-se de imediato para a segunda meiose.
MEIOSE II (2ª Divisão Meiótica ou Divisão Equacional ou Homotípica)
Abrange quatro fases distintas: Prófase II, Metáfase II, Anáfase II e Telófase II
Prófase II: ocorre após uma breve ou até inexistente interfase (onde não ocorre nenhuma replicação do DNA à semelhança do que acontecia na mitose), e é um período muito rápido caracterizado pela desintegração do invólucro nuclear, pela condensação dos cromossomas e pelo início da diferenciação do fuso da metáfase II.
Metafase II: Esta fase é similar à METAFASE I, em que os cromossomas, constituídos cada um por dois cromatídeos que estão bem afastados um do outro, dispõem-se com os cinetocoros no plano equatorial do respectivo fuso acromático .
Anáfase II: O centrômero de cada cromossomo (constituído
por dois cromatídeos) que tinha ficado indiviso na 1ª divisão meiótica, divide-se proporcionando a separação dos dois cromatídeos. Estes migram para os polos opostos do fuso acromático.
Telófase II: Terminada a migração polar dos cromatídeos, que são cromossomos inteiros, reconstituem-se os respectivos núcleos, pela diferenciação do invólucro nuclear, nucléolos e pelo fenômeno de citodiérese (divisão do citoplasma). Como consequência cada núcleo contém a quantidade 1n de DNA (valor haplóide ) equivalente a um quarto da quantidade de DNA presente em G2 na célula original ao entrar em meiose . Os quatro núcleos formados têm destinos divergentes nas plantas e nos animais.
Questões:
01. Indicar as fases da mitose em que ocorrem os fenômenos abaixo citados:
a) aumento do volume nuclear
b) condensação máxima dos cromossomos
c) divisão dos centrômeros
d) divisão do citoplasma
e) migração polar dos cromossomos
02. Em que fase da vida celular os cromossomos são mais facilmente visíveis? Por quê?
03. No final da mitose, a reconstituição da carioteca (envoltório nuclear) está mais intimamente relacionada com:
a) Retículo endoplasmático
b) Complexo de Golgi
c) Mitocôndria
d) Lisossomo
e) Membrana citoplasmática
04. O gráfico abaixo representa a distância entre pares de cromossomos homólogos durante a mitose. A anáfase inicia-se aos:
a) 15 minutos
b) 18 minutos
c) 20 minutos
d) 25 minutos
e) 30 minutos
05. Os esquemas I, II e III representam diferentes estágios da mitose.
Com relação a estes estágios afirma-se:
1) O esquema III representa o estágio de anáfase.
2) O esquema II representa o estágio de metáfase.
3) É durante o estágio representado pelo esquema II que ocorre o rompimento do envoltório nuclear.
4) É durante o estágio representado pelo esquema I que ocorre a separação das cromátides irmãs.
5) Durante a divisão celular, o estágio representado pelo esquema III precede o estágio representado pelo esquema I.
6) Durante a divisão celular, o estágio representado pelo esquema II precede o estágio representado pelo esquema III.
Quais são as afirmações corretas:
a) apenas 3, 4, 5 e 6
b) todas
c) apenas 1, 2, 3, e 5
d) nenhuma
e) apenas 1, 3, 5 e 6
06. A interfase é um período em que as células estão em repouso. Você concorda? Justifique sua resposta.
07. A interfase é dividida em três períodos: G1, S e G2. O que acontece em cada um deles?
08. (UFPB) A quantidade de DNA de uma célula somática em metáfase mitótica é X. Células do mesmo tecido, mas nas fases G1 e G2, devem apresentar uma quantidade de DNA, respectivamente, igual a:
a) X e X
2
b) X e X
2
c) 2X e X
d) X e 2X
e) X e 2X
09. Qual das seguintes estruturas não está presente em uma célula de raiz de cebola que sofre mitose?
a) parede celular
b) centríolo
c) centrômero
d) mitocôndria
e) fuso
10. Por que a mitose da célula vegetal é chamada de acêntrica e anáfase?
3. Estrutura e organização cromossômica: DNA e RNA
O ácido desoxirribonucleico (ADN, em português: ácido desoxirribonucleico; ou DNA, em inglês: deoxyribonucleic acid ), é um composto orgânico cujas moléculas contêm as instruções genéticas que coordenam o desenvolvimento e funcionamento de todos os seres vivos e alguns vírus. O seu principal papel é armazenar as informações necessárias para a construção das proteínas e ARNs. Os segmentos de ADN que são responsáveis por carregar a informação genética são denominados genes. O restante da seqüência de ADN tem importância estrutural ou está envolvido na regulação do uso da informação genética.
Do ponto de vista químico, o ADN é um longo polímero de unidades simples (monômeros) de nucleotídeos, em cadeia dupla. Os nucelotídeos são, por sua vez, formadas por ácido fosfórico + pentose (açúcar) + base nitrogenada. No ADN há algumas características únicas como a desoxirribose como a pentose presente e as bases nitrogenadas temos a Adenina (A), guanina(G), Timina (T) e Citosina (C). O ADN carrega a informação genética.
Figura 6 – Esquema representativo do DNA e RNA.
Fonte: http://biosigma. blogspot.com
O ácido ribonucleico (ARN ou RNA) tem composição muito semelhante ao do DNA, contudo apresenta algumas diferenças. O RNA é um polímero de nucleotídeos, geralmente em cadeia simples, formado por moléculas de dimensões muito inferiores às do DNA. O RNA é constituído por uma pentose (Ribose), por um grupo fosfato e uma base nitrogenada que pode ser adenina (A), guanina (G), citosina (C) e Uracila (U). O RNA forma-se no núcleo e migra para o citoplasma. O RNA apresenta um tipo de cadeia diferente da do DNA; tem geralmente numa só cadeia simples que pode, por vezes, ser dobrada. A quantidade de RNA é variável de célula para célula e com a atividade celular.
Podemos agrupar a maior parte dos RNAs em três grandes grupos: a) os RNA mensageiros ou mRNAs, que serão lidos pelos ribossomos e que trazem, assim a informação genética para a síntese de proteínas; b) os RNA ribossomais ou rRNA, que, junto com mais de 3 dezenas de diferentes proteínas, formam os ribossomos. Cada ribossomo é composto de duas sub-unidades diferentes. Na menor há um rRNA e na maior dois. Estas subunidades estão separadas no citossol e só se unem para a síntese protéica, como veremos mais adiante; c) os RNA transportadores, ou tRNAs, que são "carregados" com aminoácidos de uma forma extraordinariamente precisa pela enzima aminoacil-tRNA sintase. Os tRNAs têm a função de trazer ao ribossomo o aminoácido requerido pelo códon apresentado pelo mRNA na cavidade A da subunidade maior do ribossomo. Veremos este mecanismo com mais detalhe no subitem dedicado à síntese proteica.
Há uma sequencia para que ocorre a expressão da informação gênica. Trechos de sequencias definidas pelo DNA ocorrem em cada tipo celular. A leitura destas sequencias é feita através do código genético, o qual especifica a sequência linear dos aminoácidos das proteínas. A tradução é feita por um RNA mensageiro que copia parte da cadeia de ADN por um processo chamado transcrição e posteriormente a informação contida neste é "traduzida" em proteínas pela tradução. Embora a maioria do ARN produzido seja usado na síntese de proteínas, algum ARN tem função estrutural, como por exemplo o ARN ribossômico, que faz parte da constituição dos ribossomos.
Exercícios:
1) Complete o quadro que diferencia o DNA e o RNA

DNA
RNA
Natureza química

Filamento

Tipos de bases nitrogenadas

Tipo de açúcar (pentose)

Variação molecular

Função

4. Natureza do material Genético
Os cromossomos são as estruturas que contém a sequência de características do indivíduo. È composto pela molécula de DNA, organização e enovelada com a participação de proteínas especiais chamadas de histonas. O conjunto completo de todos os cromossomos, que consequentemente contém toda a informação gênica é denominado de genoma e sua caracterização (forma, tamanho, quantidade) ilustrada é denominada de cariótipo.
No indivíduo diploide, encontram-se dois pares de cromossomos homólogos. Eles são assim chamados porque são responsáveis pela informação de mesmos fatores (cor de cabelo, olhos, altura, etc) mas não são necessariamente idênticos. Cada cromossomo homólogo é proveniente da fecundação, um de origem paterna e outro materna. Ao se combinarem, a expressão de qual resultará o caractere externo do indivíduo (fenótipo) dependerá de uma série de circunstancias que estudaremos posteriormente. Afinal, é este um dos principais pontos da genética: estudar como ocorre a expressão gênica.
O DNA ocupa uma posição central e única entre as macromoléculas como repositório de informação genética. Suas sequências de nucleotídeos codificam as estruturas primárias de todos RNAs e proteínas, afetando, assim,
a síntese de todos outros componentes celulares.
Para que ocorra a divisão celular, em algum momento do seu ciclo a célula deve ter seu DNA duplicado. Esse processo deve estar em sincronia com a necessidade do organismo. O metabolismo do DNA envolve o processo pelo qual são feitas cópias fidedignas de moléculas de DNA ( replicação ) e os processo que afetam sua estrutura inerente (reparo e combinação). Nosso objetivo é revisar a replicação do DNA.
REGRAS FUNDAMENTAIS DA REPLICAÇÃO :
1. A replicação do DNA é um processo semiconservativo
Ambas fitas de DNA que formam um duplex servem como molde para síntese de uma fita nova complementar. Assim, durante um evento de duplicação são produzidas duas moléculas novas de DNA, cada uma delas consistindo de uma fita “velha” (do duplex original) e uma “nova” (recém-sintetizada) . Isso é a replicação semiconservativa.
2. A replicação tem início em uma origem e a partir dela continua bidirecionalmente
A replicação de DNA sempre tem início num ponto único na molécula , caracterizado por uma sequencia de bases específicas denominado origem da replicação, a partir de onde a dupla fita se abre. As terminações destes são pontos dinâmicos, chamados de forquilhas de replicação, onde as fitas de DNA são separadas e replicadas. Como é demonstrado na figura, a partir da origem a replicação prossegue bidirecionalmente.
3. A síntese de DNA procede na direção 5´à 3´ e é semidescontínua
Uma fita nova de DNA é sintetizada na direção 5´à 3´, sendo a extremidade livre OH de cada nucleotídeo o ponto em o DNA é alongado. Devido a esta propriedade e considerando-se a natureza antiparalela do DNA, a fita utilizada como molde só pode ser lida na da extremidade 3´em direção a 5´.
Como a abertura da dupla fita é gradual a partir da forquilha de replicação e o sentido de leitura é obrigatoriamente na direção 5´à 3´, a síntese das duas fitas ocorre em sentidos opostos, não sendo possível que elas fossem sintetizadas continuamente. Desta forma, foi descoberto que uma das fitas é sintetizada continuamente, sendo denominada de fita líder, enquanto a outra se faz em pequenos fragmentos, sendo chamada de fita tardia. Estes fragmentos são denominados de fragmentos de Okasaki.
Figura 7 – esquema da replicação do DNA.
Fonte:coladaweb
O DNA é o depósito de toda a informação genética estável nos procariotos e eucariotos. Nos genomas dos seres vivos, sejam eles organizados na forma circular (comum aos procariotos) ou linear (como nos eucariotos, formando cromossomos), toda a informação genética necessária ao organismo para enfrentar uma gama imensa de condições ambientais distintas está estocada no DNA. Se pensarmos nos metazoários, todo o programa para a formação e desenvolvimento do embrião, com as complexas relações espaciais e temporais entre as células formadoras de um indivíduo, tudo isto está "escrito" no DNA. Mas, a qualquer momento, uma célula emprega apenas uma fração consideravelmente reduzida de toda esta informação genética. A forma com que esta informação é selecionada será discutida no próximo item. Procuraremos aqui focalizar nossa atenção na produção dos intermediários da informação gênica, as moléculas de RNA, e no produto final da expressão de um gene, a proteína.
As moléculas de RNA existentes nas células são todas sintetizadas a partir da transcrição de trechos do DNA (genômico, mitocondrial ou de cloroplasto) e têm uma estrutura geral mostrada na figura a seguir. Devemos ter em mente que, mais uma vez, o pareamento de bases é determinante na síntese da nova fita de RNA: a adenina do DNA pareia com uma uracila no RNA, a timina com a adenina e a guanina e a citosina com a citosina e a guanina, como na fita dupla de DNA.
TRANSCRIÇÃO
A transcrição ocorre a partir da informação contida na sequencia de nucleotídeos de uma molécula de DNA fita dupla, sendo sempre no sentido 5' 3'. Apenas uma das fitas do DNA, chamada de fita molde, é utilizada durante a síntese, que segue as mesmas regras de complementaridade e antiparalelismo, exceto pelo pareamento de uracil (U), ao invés de timina (T), com adenina (A). O RNA recém sintetizado (5' 3') é, portanto, complementar à fita de DNA que serviu de molde (3' 5') e idêntico a outra fita de DNA do duplex (5' 3'). Por convenção, entretanto, a sequencia de nucleotídeos de um gene é sempre representada na orientação 5' 3', ou seja, a fita que não serve de molde.
Em 1960 foi descoberta uma enzima capaz de, na presença de DNA fita dupla e dos ribonucleotídeos trifosfatados (ATP, CTP, GTP e UTP), sintetizar RNA. Essa enzima foi denominada RNA-polimerase (RNAP). A reação catalisada pelas RNAPs é mecanisticamente idêntica à reação catalisada pelas DNApolimerases.
Figura 8 – transcrição evidenciando o processamento do RNA.
Fonte: Grupo de Ciências Biológicas do IST. Disponível em http://www.e-escola.pt/ topico.asp?id=227
Os diferentes RNAs sintetizados no processo de transcrição são chamados de transcritos primários, RNA precursor ou pré-RNA. Na maioria das vezes, esses transcritos primários não representam uma molécula de RNA madura, ou seja, aquela cuja sequencia e estrutura correspondem à forma final do RNA funcional. Nesses casos, esses transcritos primários precisam sofrer modificações, as quais chamamos de processamento de RNA. O processamento de RNA inclui alterações do tipo adição, deleção ou modificação de nucleotídeos, ou mesmo de regiões maiores do transcrito primário.
A molécula de mRNA recém-sintetizada no núcleo precisa sofrer várias alterações bioquímicas. O objetivo é transformar-se no que é chamado de mRNA maduro ou mRNA processado, para só então, ser transportado ao citoplasma e lá ser traduzido. Esses precursores de mRNA são chamados de RNA nuclear heterogêneo (hnRNA – heterogeneous nuclear RNA). O processamento desses hnRNAs envolve modificações de nucleotídeos que acabam por aumentar a estabilidade do mRNA e convertê-lo em RNA maduro.
5. TRADUÇÃO DO RNA
A tradução é um processo no qual haverá a leitura da mensagem contida na molécula de RNAm pelos ribosomo, decodificando a linguagem de ácido nucleico para a linguagem de proteína.
Cada RNAt em solução liga-se a um determinado aminoácido, formando-se uma molécula chamada aminoacil-RNAt, que conterá, na extremidade correspondente ao anticódon, um trio de códon do RNAm.
Para entendermos bem este processo, vamos admitir que ocorra a síntese de um peptídeo contendo apenas sete aminoácidos, o que se dará a partir da leitura de um RNAm contendo sete códons (21 bases hidrogenadas). A leitura (tradução) será efetuada por um ribossomo que se deslocará ao longo do RNAm.
Esquematicamente na síntese proteica teríamos:
Um RNAm, processado no núcleo, contendo sete códons (21 bases hidrogenadas) se dirige ao citoplasma.
No citoplasma, um ribossomo se liga ao RNAm na extremidade correspondente ao início da leitura. Dois RNAt, carregando os seus respectivos aminoácidos (metionina e alanina), prendem-se ao ribossomo. Cada RNAt liga-se ao seu trio de bases (anticódon) ao trio de bases correspondentes ao códon do RNAm. Uma ligação peptídica une a metionina à alanina.
O ribossomo se desloca ao longo do RNAm. O RNAt que carregava a metionina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido leucina, une o seu anticódon ao códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica é feita entre a leucina e a alanina.
O ribossomo novamente se desloca. O RNAt que carregava a alanina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido ácido glutâmico encaixa-se no ribossomo. Ocorre a união do anticódon desse RNAt com o códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica une o ácido glutâmico à leucina.
Novo deslocamento do ribossomo. O quinto RNAt, carregando
a aminoácido glicina, se encaixa no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica da glicina com o ácido glutâmico.
Continua o deslocamento do ribossomo ao longo do RNAm. O sexto RNAt, carregando o aminoácido serina, se encaixa no ribossomo. Uma liogação peptídica une a serina à glicina.
Fim do deslocamento do ribossomo. O último transportador , carregando o aminoácido triptofano, encaixa-se no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica do triptofano com a serina. O RNAt que carrega o triptofano se separa do ribossomo. O mesmo ocorre com o transportador que portava a serina.
O peptídeo contendo sete aminoácidos fica livre no citoplasma. Claro que outro ribossomo pode se ligar ao RNAm, reiniciando o processo de tradução, que resultará em um novo peptídio. Perceba, assim, que o RNAm contendo sete códons (21 bases nitrogenadas) conduziu a síntese de um peptídeo formado por sete aminoácidos.
EXERCÍCIO:
Um pesquisador necessita realizar a manipulação de uma cadeia de DNA a fim de produzir duas proteínas diferentes por splicing alternativo a partir de seu pré-RNA. Por essa técnica, um m-RNA sofre diferentes tipos de corte, eliminação dos íntrons e emenda dos éxons. Observe a molécula de DNA e sua caracterização nas partes que caracterizam informações para aminoácidos (éxons) e trechos intercalares, que não codificam aminoácidos (íntrons) conforme exemplificado na figura a seguir.
(Disponível em: https://auxfisio.files.wordpress.com/2017/11/exons.gif?w=720. Adaptado.)
Observe a seguinte sequência de uma das fitas da cadeia de DNA:
a) Esquematize a cadeia de pré-RNA produzida após a transcrição dessa sequência, sabendo que a cadeia de pré-RNA é a sequência transcrita com os íntrons e os éxons.
b) Represente a sequência do mRNA após splicing com retirada do éxon 3 identificando como mRNA a.
c) Represente a sequência do mRNA após splicing com retirada do éxon 4 identificando como mRNA b.
d) Faça a representação das proteínas após tradução do mRNA e mRNA b apresentando a sequência de aminoácidos resultante desse processo
(Utilize a tabela do código genético).
TABELA DO CÓDIGO GENÉTICO
6. replicação do DNA em eucariotos
Para os cromossomos eucariontes, formados por longas moléculas de DNA linear, existem várias origens de replicação, o que permite que a duplicação do DNA se inicie simultaneamente em vários locais dos cromossomos, tornando o processo mais rápido. Estima-se que o genoma humano, formado por um conjunto de 23 moléculas de DNA (células n), tenha aproximadamente 10.000 origens de replicação.
A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa, é iniciada em origens únicas e geralmente ocorre de forma bidirecional, a partir de cada origem de replicação. A fidelidade da replicação é muito grande, com uma média de apenas um erro por bilhão de nucleotídeos incorporados após a síntese e correção de erros durante e imediatamente após a replicação.
A replicação do DNA é um processo semiconservativo, pois cada uma das suas moléculas recém formadas conserva uma das cadeias da molécula que a originou e forma uma cadeia nova, complementar ao seu molde.
A replicação do DNA envolve três etapas:
Iniciação
Ampliação ou alongamento
Término
Para que a síntese de DNA ocorra, são necessários dois substratos fundamentais: desoxinucleosídeos trifosfatados e uma junção iniciador: molde.
O DNA começa a ser sintetizado pela extensão de extremidade 3’ do iniciador. Essa é uma característica universal do DNA e do RNA. A fita molde irá orientar qual dos quatro nucleosídeos trifosfatados será adicionado. As duas fitas possuem uma orientação antiparalela, o que significa que a fita molde para a síntese de DNA tem orientação oposta à fita de DNA que está sendo sintetizada.
A síntese do DNA é catalisada pela enzima DNA-polimerase. Ela utiliza um único sítio ativo para catalisar a síntese do DNA. O pareamento correto das bases é necessário para que a DNA-polimerase catalise a adição do nucleotídeo. Ambas as fitas do DNA são sintetizadas juntas na forquilha de replicação, com orientação antiparalela.
Durante o processo de replicação, as pontes de hidrogênio são catalizadas e os nucleosídeos livres unem-se a elas, respeitando sempre a regra do emparelhamento: Adenina-Timina, Citosina-Guanina. À medida que se encaixam nas cadeias do DNA, vão formando duas novas cadeias, obedecendo a regra da replicação semi-conservativa.
Término da replicação:
A DNA polimerase não consegue replicar o segmento terminal da fita retardatária de cromossomos lineares. No final das fitas que serão replicadas de modo descontínuo (em ambos os telômeros haverá uma) não haverá fita molde de DNA para permitir a ligação com um novo primer depois que o último fragmento de Okasaki tiver o primer de RNA removido.
Essa região final (correspondente ao último primer) não terá como ser replicada a menos que uma enzima especial, denominada telomerase esteja presente.
A replicação dos telômeros é facilitada pelo tipo de sequência de nucleotídeos presente nessa região cromossômica. Os telômeros dos cromossomos humanos são constituídos de repetições de um conjunto de 6 nucleotídeos (sequência TTAGGG) e a telomerase reconhece a extremidade dessa sequência, estabelece ligação com o DNA e estende a fita molde na direção de 5'para 3' , acrescentando uma nova repetição TTAGGG de cada vez. A telomerase é uma enzima com uma característica única: possui no seu interior uma fita de RNA, que serve de molde para a extensão dos telômeros. De certo modo essa enzima faz uma "transcrição reversa" pois a partir do molde de RNA constrói um novo segmento de DNA na extremidade do cromossomo.
Processo de replicação de DNA. Ilustração: Designua / Shutterstock.com [adaptado]
Sem atividade da telomerase, os cromossomos tornam-se menores, a cada ciclo de replicação, por perda de parte da região telomérica. Com o tempo os telômeros são totalmente perdidos e as deleções passam a ocorrer sobre regiões codificantes. Esse encurtamento progressivo dos cromossomos é considerado um dos fatores que limita ou impossibilita a divisão celular contínua e está associado provavelmente ao processo normal de envelhecimento (de células, tecidos e consequentemente do organismo como um todo).
Diferente das células germinativas, a maioria das células somáticas não tem o gene da telomerase ativo, ou seja, não produzem a enzima telomerase. Esse é um dos atores associados a impossibilidade de se manter eternamente em cultivo células somáticas normais. As culturas de fibroblastos humanos, por exemplo, apresentam um número limitado de gerações (de 20 a 70), depois de um determinado período de reprodução o cultivo estaciona o crescimento, entra em senescência e morre. Eventualmente pode-se observar nas culturas de células o surgimento de linhagens perenes. Essas células, diferentes das demais capacidade de se dividir sem limites e são ditas "imortais", todas têm telomerase ativa.
Como imortalidade é uma características típica das células de tumores malignos, a inativação da telomerase nessas células é uma possibilidade investigada para controle sobre o crescimento celular (SEPEL, 2011).
7. Leis da Herança
O estudo da genética iniciou-se antes das leis de Mendel, mas eram estudos primitivos e sem resultados práticos devido à escolha do material de estudo, que eram em sua maioria muito complexos, animais geralmente.
O sucesso de Mendel deve-se, em grande parte, a escolha do material para estudo, pois ao usar plantas como base, Mendel conseguia resultados rápidos, um alto número de descendentes, a possibilidade de fazer auto-fecundação e ainda guardar sementes para serem estudadas posteriormente
Mendel nasceu na Áustria em 1822 com o nome de Johann Mendel, passando a adotar o nome de Gregor Mendel, em 1847, quando se ordenou a padre, desenvolvendo paralelamente trabalhos científicos e religiosos. Era botânico e biólogo, sendo hoje considerado o pai da genética. Faleceu em 1884 devido a problemas renais.
Os experimentos de Mendel
Antes de sabermos
o que anuncia as leis da hereditariedade, temos que entender como foram feitas as experiências de Mendel. Não por acaso, Mendel escolheu estudar plantas e animais de pequeno porte, como camundongos ou insetos como abelhas, por terem reprodução rápida. Sua teoria foi baseada nos experimentos que ele realizou com ervilhas, também de reprodução rápida, e com a vantagem de poder ter sementes que poderiam ser armazenadas para estudos posteriores. Sua metodologia foi a seguinte:
De forma didática, considere plantas “puras”, isto é, que apresentam apenas uma possibilidade em seu DNA para determinada característica: semente amarela por exemplo. Significa dizer que todos os filhos desta planta pura também serão puras desde que o cruzamento dela seja feito com uma outra planta pura. Assim Mendel cruzou plantas puras que produziam sementes amarelas com puras de mesma característica e observou que as plantas geradas deste cruzamento só produziam sementes amarelas, e fez o mesmo com as plantas que produziam sementes verdes, obtendo o mesmo resultado, e com outras características de ambas as plantas como porte, cor da vagem, da flor, etc.
Após esses resultados ele cruzou novamente essas plantas, mas desta vez com possibilidades diferentes para a mesma característica: plantas que produziam sementes verdes com plantas que produziam sementes amarelas. Para essas, as possibilidades de cor ele chamou de “Fator” e essa geração nascida deste cruzamento ele chamou de híbridos. Mendel percebeu que as plantas híbridas da primeira geração de plantas puras ainda apresentavam apenas uma cor de sementes: Amarelas.
Foi então que ele fez o cruzamento entre híbridas, tendo como resultado plantas que produziam sementes amarelas e plantas que produziam sementes verdes. Com isso Mendel deduziu que o fator para sementes verdes não havia desaparecido na primeira geração, apenas não tinha se manifestado na planta.
Com isso ele observou também outros fatores, como por exemplo: que as plantas que produziam sementes verdes apareceram numa proporção de aproximadamente 25%, deduzindo então que algumas características eram dominantes diante de outras e, com isso, a característica que não fosse dominante, chamada de recessiva, não iria se manifestar quando a dominante estivesse presente, fazendo isso apenas nas plantas puras.
Imagem: Reprodução/Blog Hugo Ajuda Biologia
Por fim, ele percebeu ainda que para qualquer característica, a planta trazia dois fatores, um herdado da mãe e o outro do pai. Atualmente damos a esses fatores o nome de Gene, isso porque, naquela época, termos tais como gene, cromossomo, DNA e tantos outros usados atualmente ainda nem existiam.
Desta forma, as leis de Mendel apresentam o seguinte enunciado:
Primeira Lei de Mendel
Baseada na comprovação da existência da dominância e da recessividade dos genes e de que cada gameta carrega um gene simples, também chamado de Lei da Pureza dos Gametas, seu enunciado diz o seguinte: cada característica é determinada por um par de fatores herdados um de cada progenitor.
Segunda Lei de Mendel
Nessa fase de seu estudo, Mendel estava cruzando mais de uma característica das plantas. Ele usou plantas puras com sementes amarelas lisas (VVRR), traços dominantes, e plantas também puras com sementes verdes e rugosas (vvrr), estes sendo traços recessivos. O estudo dessas duas características Mendel chamou de Diibridismo, e o resultado desse cruzamento já era esperado, todas as plantas produziam sementes amarelas lisas, pois estes fatores eram dominantes e as características recessivas não apareceriam na presença desses fatores (VvRr).
Da mesma forma, Mendel cruzou os híbridos resultantes do cruzamento anterior e achou as seguintes possibilidades:
Imagem: Reprodução/Biologia em sua vida
Com esse resultado, foi formulado a Segunda Lei de Mendel, também chamada de Lei da Segregação Independente, que diz que dois ou mais fatores separam-se nos híbridos de forma independente um do outro para formação dos gametas, voltando a combinar-se aleatoriamente na fecundação. Com isso, três quartos da geração apresentaram características dominantes e apenas um quarto apresentaram as características recessivas.
Terceira Lei de Mendel
Também chamada de Lei da Distribuição Independente, diz que cada fator puro para cada característica é transmitida à geração seguinte de forma independente uma da outra seguindo as duas leis anteriores. Os híbridos possuem o fator recessivo, mas este é encoberto pelo fator dominante.
A terceira Lei é tida como um resumo das duas leis anteriores, por isso há autores que não a levam em conta. Tem ainda aqueles que consideram que as leis de Mendel são duas e não três, embora três seja o número de leis mais utilizado didaticamente.
NOMENCLATURA GENÉTICA
genótipo: é o patrimônio genético de um indivíduo, representado pelo conjunto de seus genes. O genótipo não é visível mas pode ser deduzido a partir de características do indivíduo ou a partir do resultado de cruzamentos.
fenótipo: é a variedade de cada caráter, exibida por um indivíduo. O fenótipo é resultante da interação entre o genótipo e o meio ambiente.
alelos: são genes que determinam um mesmo caráter. Localizam-se no mesmo locus, em
cromossomos homólogos.
homozigoto (ou puro): é o indivíduo cujo caráter é condicionado por dois alelos iguais. Os
homozigotos produzem apenas um tipo de gameta. Homozigotos: AA e aa.
heterozigoto (ou híbrido): é o indivíduo cujo caráter é condicionado por dois alelos diferentes. Os heterozigotos produzem dois tipos de gametas. Heterozigoto: Aa
gene dominante: é o gene que se manifesta em dose simples. Ex.: A.
gene recessivo: é o gene que só se manifesta em dose dupla. Os indivíduos com fenótipo recessivo são sempre homozigotos. Ex.: a.
cruzamento - teste: é o tipo de cruzamento em que um indivíduo de fenótipo dominante (e
genótipo desconhecido) é cruzado com um indivíduo homozigoto recessivo. Ex.: A. x aa.
retrocruzamento: é o tipo de cruzamento em que o indivíduo de fenótipo dominante (e genótipo desconhecido) é cruzado com um ancestral homozigoto recessivo. É um tipo específico de cruzamento-teste.
Atividade Avaliativa:
1) Faça um histórico do surgimento das leis da herança.
2) Pense rápido:
a) descoberta do gene: _________________________
b) espécie utilizada: ____________________________
c) vantagem na escolha da espécie: ____________________________________________
d) nome da primeira lei: ______________________________________________________
e) nome da segunda lei: _____________________________________________________
3) Propriedades fenotípicas das ervilhas estudados por Mendel
1.
2.
3.
4.
5.
7.

4) Diferencie polinização cruzada e autofecundação? Qual a importância desses cruzamentos nos experimentos de Mendel?
5) Método de cruzamento empregado por Mendel
6) O que diz a segunda Lei de Mendel?
7) esquematize a 2ª. Lei de Mendel:
8. Analise estatística para segregação Mono e Bifatorial
Exercícios: 1ª Lei de Mendel
1) Em urtigas o caráter denteado das folhas domina o caráter liso. Numa experiência de polinização cruzada, foi obtido o seguinte resultado: 89 denteadas e 29 lisas. A provável fórmula genética dos cruzantes é:
a) Dd x dd
b) DD x dd
c) Dd x Dd
d) DD x Dd
e) DD x DD
2) Se um rato cinzento heterozigótico for cruzado com uma fêmea do mesmo genótipo e com ela tiver dezesseis descendentes, a proporção mais provável para os genótipos destes últimos deverá ser:
a) 4 Cc : 8 Cc : 4 cc
b) 4 CC : 8 Cc : 4 cc
c) 4 Cc : 8 cc : 4 CC
d) 4 cc : 8 CC : 4 Cc
e) 4 CC : 8 cc : 4 Cc
3) De um cruzamento de boninas, obteve-se uma linhagem constituída de 50 % de indivíduos com flores róseas e 50 % com flores vermelhas. Qual a provável fórmula genética dos parentais?
a) VV x BB
b) VB x VB
c) VB x VV
d) VB x BB
e) BB x BB
4) Em relação à anomalia gênica autossômica recessiva albinismo,
qual será a proporção de espermatozoides que conterá o gene A em um homem heterozigoto?
a) 1/2
b) 1/4
e) 1
c) 1/8
d) 1/3
e) 1
5) Olhos castanhos são dominantes sobre os olhos azuis. Um homem de olhos castanhos, filho de pai de olhos castanhos e mãe de olhos azuis, casa-se com uma mulher de olhos azuis. A probabilidade de que tenham um filho de olhos azuis é de:
a) 25%
b) 50%
c) 0%
d) 100%
e) 75%
6) O heredograma representado abaixo refere-se a uma família com casos de albinismo (anomalia que se caracteriza por total ausência do pigmento melanina na pele).
1 2
3 4 5 6 7
8
Baseando-se na genealogia, podemos afirmar:
a) O albinismo é um caráter dominante, sendo os indivíduos albinos todos homozigotos.
b) O albinismo é um caráter dominante, sendo os indivíduos albinos todos heterozigotos.
c) O albinismo é um caráter recessivo, sendo os indivíduos de números 2 e 6 ( no gráfico ) heterozigotos.
d) O albinismo é um caráter recessivo, sendo os indivíduos normais todos heterozigotos.
e) O albinismo é um caráter dominante porque o indivíduo de número 4 é albino e filho de pais normais.
7) Um retrocruzamento sempre significa:
a) cruzamento entre dois heterozigotos obtidos em F1.
b) cruzamento entre um heterozigoto obtido em F1 e o indivíduo dominante da geração P.
c) cruzamento de qualquer indivíduo de F2 com qualquer indivíduo de F1.
d) cruzamento entre um heterozigoto de F1 e o indivíduo recessivo da geração P.
e) cruzamento de dois indivíduos de F2.
8) Podemos dizer que o fenótipo de um indivíduo é dado por suas características:
a) unicamente morfológicas.
b) morfológicas e fisiológicas apenas.
c) estruturais, funcionais e comportamentais.
d) herdáveis e não herdáveis.
e) hereditárias
9) Em camundongos o genótipo aa é cinza; Aa é amarelo e AA morre no início do desenvolvimento embrionário. Que descendência se espera do cruzamento entre um macho amarelo com uma fêmea amarela?
a) 1/2 amarelos e 1/2 cinzentos
b) 2/3 amarelos e 1/3 cinzentos
c) 3/4 amarelos e 1/4 cinzentos
d) 2/3 amarelos e 1/3 amarelos
e) apenas amarelos
10) A 1ª lei de Mendel considera que:
a) os gametas são produzidos por um processo de divisão chamado meiose.
b) na mitose, os pares de fatores segregam-se independentemente.
c) os gametas são puros, ou seja, apresentam apenas um componente de cada par de fatores considerado.
d) o gene recessivo se manifesta unicamente em homozigose.
e) a determinação do sexo se dá no momento da fecundação.
11) Um homem de aspecto exterior normal, casado com uma mulher normal, tem 11 filhos, todos normais. O seu irmão gêmeo, univitelino, tem 6 filhos normais e dois albinos. Qual o genótipo dos dois irmãos e das duas mulheres?
a) irmãos (Aa), 1ª mulher (AA) e 2ª mulher (Aa ou aa)
b) irmãos (AA e Aa), 1ª mulher (Aa) e 2ª mulher (Aa ou aa)
c) irmãos (AA), 1ª mulher (AA) e 2ª mulher (Aa ou aa)
d) irmãos (AA), 1ª mulher (AA ou Aa) e 2ª mulher (Aa)
e) irmãos (Aa), 1ª mulher (Aa) e 2ª mulher (AA)
12) Quando o heterozigoto apresenta um fenótipo intermediário entre os dois homozigotos, dizemos que houve:
a) mutação reversa
b) não dominância ou codominância
c) recessividade
d) dominância
e) polialelia
13) Identifique entre as características mencionadas abaixo aquela que não é hereditária.
a) cor dos cabelos.
b) conformação dos olhos, nariz e boca.
c) cor dos olhos.
d) deformidade física acidental.
e) hemofilia.
14) (UFPA) Usando seus conhecimentos de probabilidade, Mendel chegou às seguintes conclusões, com exceção de uma delas. Indique-a:
a) Há fatores definidos (mais tarde chamados genes) que determinam as características hereditárias.
b) Uma planta possui dois alelos para cada caráter os quais podem ser iguais ou diferentes.
c) Os alelos se distribuem nos gametas sem se modificarem e com igual probabilidade.
d) Na fecundação, a união dos gametas se dá ao acaso, podendo-se prever as proporções dos vários tipos de descendentes.
e) Os fatores (genes) responsáveis pela herança dos caracteres estão localizados no interior do núcleo, em estruturas chamadas cromossomos.
15) O albinismo, a ausência total de pigmento é devido a um gene recessivo. Um homem e uma mulher planejam se casar e desejam saber qual a probabilidade de terem um filho albino. O que você lhes diria se ( a ) embora ambos tenham pigmentação normal, cada um tem um genitor albino; ( b ) o homem é um albino, a mulher é normal mas o pai dela é albino; ( c ) o homem é albino e na família da mulher não há albinos por muitas gerações. As respostas para estas três questões, na sequencia em que foram pedidas, são:
a) 50%; 50%; 100%
b) 25%; 50%; 0%
c) 100%; 50%; 0%
d) 0%; 25%; 100%
e) 25%; 100%; 10%
16) No heredograma a seguir, os símbolos em preto representam indivíduos afetados pela polidactilia e os símbolos em branco, indivíduos normais. Conclui-se, desse heredograma, que, em relação à polidactilia:
a) os indivíduos afetados sempre são homozigotos.
b) os indivíduos normais sempre são heterozigotos.
c) os indivíduos heterozigotos são apenas de um dos dois sexos.
d) pais normais originam indivíduos homozigotos recessivos.
e) pais normais originam indivíduos heterozigotos.
17) A determinação da cor do caju (vermelha ou amarela) é devida a um par de genes alelos. O gene dominante determina cor vermelha. Um cajueiro proveniente de semente heterozigota deverá produzir:
a) cajus vermelhos, vermelho-amarelados e amarelos, na proporção de 1:2:1.
b) cajus vermelhos e amarelos, na proporção de 3:1.
c) cajus vermelhos e amarelos, na proporção de 1:1.
d) apenas cajus amarelos.
e) apenas cajus vermelhos.
18) A genealogia anexa refere-se a uma família com casos de alcaptonúria, anomalia provocada por um gene recessivo.
1 2
3 4 5 6
7 8 9 10
Nesta genealogia os genótipos que não podem ser determinados são os dos indivíduos:
a) 1, 2 e 5
b) 1, 3 e 6
c) 3, 5 e 6
d) 3, 8 e 10
e) 7, 8 e 10
19) Nos coelhos, a cor preta dos pelos é dominante em relação à cor branca. Cruzaram-se coelhos pretos heterozigotos entre si e nasceram 360 filhotes. Destes, o número de heterozigotos provavelmente é:
a) zero
b) 90
c) 180
d) 270
e) 360
20) No monohibridismo com dominância intermediária (semidominância ou codominância), as proporções genotípicas e fenotípicas, em F2 , serão, respectivamente:
a) 3:1 e 1:2:1
b) 3:1 e 3:1
c) 1:2:1 e 3:1
d) 1:2:1 e 1:2:1
e) 1:3:1 e 3:2
Exercícios: 2ª Lei de Mendel
1) Uma planta que produz fruto vermelho e biloculado foi cruzada com outra de fruto amarelo e multiloculado, resultando 160 descendentes, assim distribuídos:
41 de frutos vermelhos biloculados
39 de frutos vermelhos multiloculados
38 de frutos amarelos biloculados
42 de frutos amarelos multiloculados.
Quais os fenótipos e genótipos dos tipos parentais?
a) fruto vermelho biloculado = AaMm; fruto amarelo multiloculado = aamm
b) fruto vermelho biloculado = AAMm; fruto amarelo multiloculado = aaMM
c) fruto vermelho biloculado = aamm; fruto amarelo multiloculado = AAMM
d) fruto vermelho biloculado = AaMM; fruto amarelo multiloculado = aamm
e) fruto vermelho biloculado = AaMm; fruto amarelo multiloculado = Aamm
2) (ACAFE-SC) De acordo com as leis de Mendel, indivíduos com genótipo:
a) AaBb produzem gametas A, B, a e b.
b) AaBB produzem gametas AB e aB.
c) Aa produzem gametas AA, Aa e aa.
d) AA produzem gametas AA.
e) AABB produzem dois tipos de gametas.
3) (UFPA) Na Drosophila melanogaster, a cor do corpo ébano é produzida por um gene recessivo (e) e o corpo de cor cinza, pelo seu alelo (E). A asa vestigial é produzida por um
gene recessivo (v) e o tamanho normal da asa é determinado pelo seu alelo (V). Se moscas diíbridas são cruzadas entre si e produzem 256 indivíduos, quantas moscas desta progênie apresentarão o mesmo genótipo dos pais?
a) 144
b) 128
c) 64
d) 8
e) 16
4) (U.F.SE-SE) A proporção fenotípica encontrada na descendência do cruzamento entre indivíduos heterozigotos para dois caracteres com dominância completa é:
a) 3:1
b) 1:2:1
c) 9:4:3
d) 9:7
e) 9:3:3:1
5) (FEI-SP) Em Drosophila melanogaster, asa vestigial (curta) e corpo ébano (preto) são características determinadas por dois pares de gens recessivos v e e, respectivamente. Asa longa e corpo cinzento são características determinadas pelos gens dominantes V e F. Do cruzamento entre parentais surgiu, em F1, 25% de indivíduos de asa longa e corpo cinzento. O genótipo provável dos pais será:
a) VvEe X VvEe d) VvEe X vvee
b) VVEE X vvee e) VvEe X VVEE
c) vvee X vvee
6) (FUVEST-SP) Um indivíduo heterozigoto quanto a dois pares de genes localizados em diferentes pares de cromossomos formará:
a) dois tipos de gameta na proporção 1:1.
b) dois tipos de gameta na proporção 3:1.
c) três tipos de gameta na proporção 1:2:1.
d) quatro tipos de gameta na proporção 1:1:1:1.
e) quatro tipos de gameta na proporção 9:3:3:1.
7) (FUVEST-SP) Em Drosophila melanogaster os alelos recessivos dumpy e ebony estão em cromossomos não homólogos. Do cruzamento entre indivíduos duplamente heterozigotos, a proporção de indivíduos que apresentam ao mesmo tempo os fenótipos dumpy e ebony é:
a) 1/2.
b) 1/4.
c) 1/8.
d) 1/16.
e) 1/32.
9. Interação Gênica e letalidade
9.1 Interação Gênica
Nas interações gênicas, dois ou mais pares de genes interagem para determinar uma característica. Esses genes se distribuem de forma independente durante a formação dos gametas.
Muitas características nos seres vivos são determinadas dessa forma, como por exemplo, a forma da crista em galináceos, pigmentação do olho de drosófilas (mosca da fruta).
Em galináceos existem quatro tipos (fenótipos) de cristas: ervilha, rosa, noz e simples. Depois de vários estudos de cruzamentos realizados entre galináceos com fenótipos diferentes, os cientistas concluíram que essas características eram condicionadas por dois pares de alelos R/r e E/e, que se segregam de forma independente durante a formação dos gametas. Então, se uma fêmea possui o genótipo RrEe ela iria produzir os seguintes gametas: RE, Re, rE e re. Um macho com o genótipo rree produzirá apenas gametas re.
A interação dos alelos determina um fenótipo:
Interação de:
Fenótipo

Crista Noz

Crista Rosa

Crista Ervilha

Crista Simples
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Faça o cruzamento de duas aves heterozigotas (crista Noz) cruzadas. A geração F1 obedecerá às seguintes proporções:
Proporção (F1)
Genótipo
Fenótipo
.

(P) RrEe x RrEe
Se cruzarmos dois indivíduos heterozigotos, com dois pares de alelos e obtermos a proporção ____________, podemos concluir que trata-se de um caso de interação gênica com segregação independente.
9.2 Epistasia
Constitui uma modalidade de interação gênica na qual genes de um par de alelos inibem a manifestação de genes de outros pares. Na epistasia a dominância manifesta-se entre genes não-alelos.
Quando o gene epistático é dominante em relação ao seu alelo - como o gene I, no caso da coloração da plumagem em galinhas leghorn - a epistasia é chamada dominante. Nos casos em que o gene epistático é recessivo, no seu par de alelos, a epistasia é denominada recessiva.
1) Represente a epistasia, identificando os genótipos e fenótipos na plumagem das galinas Leghorn..
Ex: Plumagem colorida: CC ii ou Cc ii.
Plumagem branca: CC II ou CC Ii ou Cc II ou Cc Ii ou cc II ou cc Ii ou cc ii.
2) Quais os tipos mais comuns de epistasia?
3) Na epistasia recessiva, o Genótipo recessivo de um locus inibe a expressão dos genes do outro par de alelos. Ex: cor da pelagem de camundongos.
Genótipo
Fenótipo
CCBB, CcBb, Ccbb, CCBb
Pêlo preto
Ccbb, Ccbb
Pêlo marrom
ccBB, ccBc, ccbb
Albino (pêlo branco)
CcBb X CcBb
X
CB
Cb
cB
cb
CB

Resultado Fenótipo: ________________________________
4) Na Epistasia Recessiva Duplicada, ocorre quando qualquer um dos alelos em homozigose recessiva é epistático sobre o gene dominante do outro par. Ex: cor da flor de ervilhas-de-cheiro.
Genótipo
Fenótipo
BBCC, BBCc, BbCc, BbCC
Púrpura
bbCC, bbCc, BBcc, Bbcc, bbcc
Branca
BbCc
X
BbCc
BC
Bc
bC
bc
BC

Resultado Fenótipo: ________________________________
9.2 Genes letais
As mutações que ocorrem nos seres vivos são totalmente aleatórias e, às vezes, surgem variedades genéticas que podem levar a morte do portador antes do nascimento ou, caso ele sobreviva, antes de atingir a maturidade sexual. Esses genes que conduzem à morte do portador, são conhecidos como alelos letais.
Por exemplo, em uma espécie de planta existe o gene C, dominante, responsável pela coloração verde das folhas. O alelo recessivo c, condiciona a ausência de coloração nas folhas, portanto o homozigoto recessivo cc morre ainda na fase jovem da planta, pois esta precisa do pigmento verde para produzir energia através da fotossíntese. O heterozigoto é uma planta saudável, mas não tão eficiente na captação de energia solar, pela coloração verde clara em suas folhas. Assim, se cruzarmos duas plantas heterozigotas, de folhas verdes claras, resultará na proporção 2:1 fenótipos entre os descendentes, ao invés da proporção de 3:1 que seria esperada se fosse um caso clássico de monoibridismo (cruzamento entre dois indivíduos heterozigotos para um único gene). No caso das plantas o homozigoto recessivo morre logo após germinar, o que conduz a proporção 2:1.
P
Planta com folhas verde claras
C c
C
Planta com folhas verde claras
c
CC
Verde escuro
Cc
Verde clara

Cc
Verde clara
cc
Inviável
F1 = Fenótipo: 2/3 Verde clara
1/3 Verde escura
Genótipo: 2/3 Cc
1/3 CC
Esse curioso caso de genes letais foi descoberto em 1904 pelo geneticista francês Cuénot, que estranhava o fato de a proporção de 3:1 não ser obedecida. Logo, concluiu se tratar de um caso de gene recessivo que atuava como letal quando em dose dupla.
No homem, alguns genes letais provocam a morte do feto. É o caso dos genes para acondroplasia, por exemplo. Trata-se de uma anomalia provocada por gene dominante que, em dose dupla, acarreta a morte do feto, mas em dose simples ocasiona um tipo de nanismo, entre outras alterações.
Há genes que podem ser considerados por alguns autores como letais no homem, que se manifestam depois do nascimento, alguns na infância e outros na idade adulta. Na realidade são caracterizados como distúrbios autossômicos, onde a fibrose cística ocorre em homozigose recessiva e a acondroplastia é provocada por um gene autossômico dominante Na infância, por exemplo, temos os causadores da fibrose cística e da distrofia muscular de Duchenne (anomalia que acarreta a degeneração da bainha de mielina nos nervos). Dentre os que se expressam tardiamente na vida do portador, estão os causadores da doença de Huntington (autossômica dominante), em que há a deterioração do tecido nervoso, com perde de células principalmente em uma parte do cérebro, acarretando perda de memória, movimentos involuntários e desequilíbrio emocional.
Exercícios de Interação gênica:
1) Os filhos de um casal são mulatos médios. Provavelmente esse casal é constituído por:
a) dois mulatos médios.
b) um mulato médio e um negro puro.
c) um mulato médio e um branco puro
d) um negro puro e um branco
puro.
e) um mulato claro e um escuro.
2) Pares de genes, com segregação independente, podem agir, conjuntamente, na determinação de uma mesma característica fenotípica. Este fenômemo é conhecido como:
a) interação gênica.
b) epistasia
c) herança quantitativa
d) poligenia
e) dominância completa.
3) Os fenótipos para a forma dos frutos da abóbora podem ser: discóide, esférica ou alongada.
A forma discóide dos frutos da abóbora é condicionada pelo genótipo A_B_; a forma alongada por aabb. Do cruzamento de abóboras discóides, ambas heterozigotas, espera-se que nasçam:
a) somente abóboras discóides.
b) 50% AaBb e 50% aabb.
c) abóboras discóides, esféricas e alongadas.
d) 75% A_B_ e 25% a_B_.
e) somente abóboras discóides heterozigotas.
4) Sabe-se que, de uma maneira geral, cada par de genes alelos determina uma única característica, porém há casos onde um mesmo par de genes, sob determinadas condições ambientais, determina dois ou mais caracteres. Este fenômeno é conhecido como:
a) epistasia.
b) genes aditivos.
c) interação gênica.
d) pleiotropia.
e) genes quantitativos.
5) Na moranga, a cor dos frutos deve-se às seguintes combinações de genes:
B_aa = amarelo B_A_ = branco
bbA_ = branco bbaa = verde
Estas informações permitem concluir que o gene:
a) A é epistático sobre seu alelo.
b) B é epistático sobre A e sobre a.
c) a é hipostático em relação a A.
d) b é hipostático em relação a B.
e) A é epistático sobre B e sobre b.
10. Cromossomos sexuais e genes ligados ao sexo
10.1 Cromossomos sexuais
Nas células da espécie humana existem 23 pares de cromossomos, dos quais 22 pares não apresentam diferenças entre machos e fêmeas - e são chamados de autossomos. Os dois outros cromossomos, chamados de heterossomos ou cromossomos sexuais apresentam diferenças: enquanto as mulheres apresentam dois cromossomos sexuais perfeitamente homólogos, que foram denominados XX, os homens possuem um cromossomo X e um outro, não totalmente homólogo a X, e que foi denominado Y.
Todos os gametas (óvulos) formados por meiose em uma mulher possuem o cromossomo X, enquanto os homens podem formar gametas (espermatozóides) que apresentam o cromossomo X e outros, que apresentam o cromossomo Y. Por isso dizemos que as mulheres são o sexo homogamético e os homens são o sexo heterogamético.
Embora não sejam totalmente homólogos, os cromossomos X e Y possuem pequenas regiões homólogas nas pontas, o que garante, num indivíduo do sexo masculino, o emparelhamento dos dois cromossomos e sua distribuição normal para as células filhas na primeira divisão da meiose.

Fig 11 – Região homóloga entre cromossomos sexuais. Disponível em: http://osegredodabio vida.blogspot.com/2010/11/heranca-e-sexo.html
Entretanto, o fato de apresentarem regiões sem homologia tem implicações na herança de algumas características. Os genes localizados na região do cromossomo X, que não possui homologia em Y, seguem um padrão de herança denominada herança ligada ao cromossomo X ou herança ligada ao sexo. Herança ligada ao cromossomo Y ou herança restrita ao sexo é a que se refere aos genes localizados somente no cromossomo Y, chamados de genes holândricos (ou restrita ao sexo).
Daltonismo e hemofilia
A incapacidade de distinguir entre as cores verde e vermelha que alguns indivíduos apresentam é chamada de daltonismo ou cegueira para cores e é uma característica determinada por um gene localizado no cromossomo X, na região não homóloga de Y. Chamamos de gene D aquele que determina pessoas com visão normal, enquanto seu alelo recessivo d, determina daltonismo.

Fig 12 - Exemplo de teste para verificação do daltonismo. Pessoas daltônicas não distinguem o número dentro do círculo.

Como esses genes seguem o padrão de herança ligada ao cromossomo X, dizemos que mulheres de visão normal apresentam genótipo XDXD ou XDXd, enquanto mulheres daltônicas são XdXd. No caso dos homens, o genótipo XDY determina visão normal para cores, enquanto homens XdY são daltônicos. Note que os homens precisam de apenas um gene d para que o daltonismo se manifeste e que esse gene seja sempre herdado de sua mãe, já que está ligado ao cromossomo X. A característica é, portanto, mais freqüente em homens do que em mulheres.
Outro exemplo desse tipo de herança é a hemofilia, que é uma doença hereditária em que ocorre uma falha no processo da coagulação do sangue. O gene H determina a produção de uma substância denominada fator VIII, importante para a coagulação do sangue, enquanto seu alelo h determina a ausência dessa substância. A tabela a seguir mostra os genótipos e fenótipos de homens e mulheres para essa característica.
Mulheres
Homens
Genótipo
Fenótipo
Genótipo
Fenótipo
XHXH
Normal
XHY
Normal
XHXh
Normal
XhY
Hemofílico
XhXh
Hemofílica

Herança ligada ao cromossomo Y e herança influenciada pelo sexo
Os genes holândricos, que se localizam nas regiões do cromossomo Y sem homologia no X, são herdados apenas pelos homens, sendo transmitidos diretamente de pais para filhos. Um exemplo de gene holândrico é o SRY, que condiciona o desenvolvimento dos testículos nos embriões de mamíferos (incluindo a espécie humana) e, portanto, relaciona-se à determinação das características sexuais masculinas.
Por fim, temos algumas características que, embora sejam determinadas por genes autossômicos, apresentam um padrão de herança influenciado pela presença de hormônios masculinos. É o caso da calvície, que é muito mais freqüente em homens. Essa característica é determinada por um gene C que atua como dominante no sexo masculino e como recessivo no sexo feminino. Portanto, enquanto as mulheres precisam apresentar dois genes para serem calvas, basta um gene C para a calvície se manifestar nos homens.
Figura 13 - Esquemas mostrando os mecanismos de determinação do sexo dos tipos XX/X0 e XX/XY. (MOORE, 1986 – Adaptado).
1) No diagrama abaixo está representado o casamento entre um homem normal e uma mulher normal, filha de um homem hemofílico .
Hemofílico
Normal
Sabendo-se que a hemofilia é uma doença determinada por um gene recessivo e ligado ao sexo, deste casamento poderão nascer crianças hemofílicas na proporção de :
a) 0 %
b) 25%
c) 50%
d) 75 %
e) 100%
2) Em gatos, a determinação da cor do pêlo é um caso de herança ligada ao cromossomo X. Assim, o pêlo malhado, que é a manifestação de um genótipo heterozigoto em ausência de dominância, só é encontrado normalmente nas fêmeas . 0 aparecimento excepcional de machos malhados é explicado a partir da seguinte constituição sexual cromossômica:
a) XY
b) XX
c) XXY
d) XYY
e) XXX
3) 0 daltonismo é de herança recessiva ligada ao X. Uma mulher de visão normal, cujo pai é daltônico, casou-se com um homem de visão normal. A probabilidade de crianças daltônicas na prole dessa mulher é de :
a) 1 /4 dos meninos .
b) 1/4 das meninas.
c) 1/2 dos meninos.
d) 1/8 das crianças.
e) 1/2 dos meninos e 1/2 das meninas.
4) 0 daltonismo é um caráter ligado ao sexo. 0 cromossomo X transporta um gene recessivo para o daltonismo, não havendo alelo correspondente no cromossomo Y. Isto explica porque:
a) existem muito mais homens daltônicos que mulheres daltônicas .
b) existem muito mais mulheres daltônicas que homens daltônicos.
c) o número de homens e mulheres daltônicas é aproximadamente o mesmo .
d) o daltonismo depende do fenótipo racial.
e) o daltonismo, embora de caráter genético, é influenciado pelo meio ambiente
5) A hipertricose na orelha é condicionada por um gen localizado na parte não homóloga do cromossomo Y (gen holândrico). Um homem, cujo avô paterno tinha hipertricose, casa-se com mulher normal e sem hipertricose na família. Esse casal tem descendentes com os seguintes fenótipos:
a) Todas as mulheres são portadoras e todos os homens apresentam hipertricose.
b) Todas as
mulheres são normais e todos os homens apresentam hipertricose.
c) 50% das mulheres e dos homens apresentam hipertricose.
d) 100% das mulheres são normais, enquanto 25% dos homens apresentam hipertricose.
e) Toda a descendência de ambos os sexos é normal.
6) A análise do heredograma a seguir permite supor que a característica apresentada pelos indivíduos é:
a) ligada ao cromossomo X.
b) ligada ao cromossomo Y.
c) autossômica dominante.
d) autossômica recessiva.
e) letal na primeira infância.
7) No heredograma a seguir, os indivíduos representados por símbolos pretos são afetados pela surdo-mudez. Da análise do heredograma, conclui-se que a surdo-mudez é uma característica hereditária:
a) letal em homozigose.
b) recessiva e autossômica.
c) dominante e autossômica.
d) dominante e ligada ao cromossomo Y .
e) recessiva e ligada ao cromossomo X.
8) A calvície é determinada por um gene autossômico cuja dominância é influenciada pelo sexo, comportando-se como dominante no homem e como recessivo na mulher. Simbolizando-se o gene que causa a calvície por C e o seu alelo selvagem por c, indique o genótipo dos indivíduos ( 1 ), (2), (4) e (5) da genealogia abaixo, na qual estes genes estão segregados.
calvos
Não-calvos
a) Cc, CC, CC, Cc
b) Cc, cc, cc, Cc
c) CC, cc,cc, Cc
d) CC, Cc, Cc, Cc
e) Cc, CC, CC, cc
9) Do casamento de homem normal com mulher normal nasceram: um menino daltônico com sangue tipo A; um menino normal com sangue tipo 0; uma menina normal com sangue tipo B; uma menina normal com sangue tipo 0 e um menino daltônico com sangue tipo AB. Isso leva-nos a concluir que:
a) 0 pai e a mãe possuem o gene para daltonismo; o pai tem sangue tipo A e a mãe sangue tipo B ou vice-versa.
b) A mãe possui o gene para daltonismo, o pai não possui esse gene; o pai tem sangue A e a mãe sangue tipo B ou vice-versa.
c) A mãe possui o gene para daltonismo, o pai não possui esse gene; o pai tem sangue tipo AB e a mãe sangue tipo 0 ou vice-versa.
d) 0 pai possui o gene para daltonismo, a mãe não possui esse gene; o pai e a mãe têm sangue tipo AB.
e) A mãe possui o gene para daltonismo, o pai não possui esse gene; o pai tem sangue tipo AB e a mãe sangue tipo A ou vice-versa.
11. Efeitos ambientais: penetrância e expressividade
TEXTO: PENETRÂNCIA E EXPRESSIVIDADE
Ana Paula Boccasius
Outubro - 2003
Penetrância e expressividade são características de distúrbios autossômicos dominantes e correspondem a diferenças de expressão de um genótipo anormal. Podem levar a dificuldades de diagnóstico e interpretação de heredogramas.
PENETRÂNCIA
A penetrância corresponde à probabilidade de que um gene tenha qualquer expressão fenotípica: porcentagem de pessoas com um determinado genótipo que manifestam a característica pelo menos em algum grau. Por exemplo, se a penetrância de uma característica é de 50%, 50 % dos indivíduos que possuem o gene relacionado com a característica serão afetados. Diz-se que a penetrância é tudo ou nada: a pessoa manifesta ou não a característica. A penetrância é a questão a ser considerada quando a prole aparentemente normal de um indivíduo afetado por um distúrbio autossômico dominante quer saber se é portadora do gene alterado e se apresenta risco de ter filhos (as) afetados.
Quando a freqüência de expressão de um fenótipo é menor de 100%, algumas pessoas com o genótipo não o expressam, diz-se que o gene apresenta penetrância reduzida. Assim, indivíduos que herdam o gene alterado são fenotipicamente normais.
EXPRESSIVIDADE
Representa a gravidade de expressão de um fenótipo (variabilidade da expressão clínica). É a faixa dos efeitos fenotípicos em indivíduos portadores de uma mutação. Essa variabilidade pode incluir o tipo e a gravidade dos sintomas e a idade em que os sintomas se instalam. Deve ser considerada quando um indivíduo com um distúrbio dominante deseja saber se um filho portador da mutação terá sintomas leves ou graves.
Quando a gravidade da doença difere nas doenças que tem o mesmo genótipo, o fenótipo é dito com tendo expressividade variável. Assim, o caráter é encontrado em todos os indivíduos que possuem o gene alterado, mas é expresso de maneira diferente.
NEUROFIBROMATOSE
Distúrbio do Sistema Nervoso caracterizado por crescimento de múltiplos tumores benignos (neurofibromas), presença de múltiplas lesões pigmentadas na pele (manchas café- com –leite), crescimento de pequenos tumores benignos (hamartomas) na íris (Nódulos de Lisch), retardo mental, entre outros.
Em adultos heterozigotos, a penetrância é de quase 100%, mas a expressividade é variável: alguns só apresentam as manchas, outros nódulos, outros tumores que podem, pela sua localização, causar risco de vida. Em crianças, a penetrância depende da idade. Por exemplo, menos da metade dos portadores da mutação apresentam os sinais mais sutis da doença (as manchas café-com-leite). Isso torna o diagnóstico mais difícil.
Aproximadamente metade dos casos de NF1 resulta de uma mutação nova. Esse é a
principal dificuldade na consulta genética das famílias de pacientes com NF1.
12. Alelos múltiplos e pleiotropia
Como sabemos, genes alelos são os que atuam na determinação de um mesmo caráter e estão presentes nos mesmo loci (plural de lócus, do latim, local) em cromossomos homólogos. Até agora, só estudamos casos em que só existiam dois tipos de alelos para uma dada característica (alelos simples), mas há caso em que mais de dois tipos de alelos estão presentes na determinação de um determinado caráter na população. Esse tipo de herança é conhecido como alelos múltiplos (ou polialelia).
Apesar de poderem existir mais de dois alelos para a determinação de um determinado caráter, um indivíduo diplóide apresenta apenas um par de alelos para a determinação dessa característica, isto é, um alelo em cada lócus do cromossomo que constitui o par homólogo.
São bastante frequentes os casos de alelos múltiplos tanto em animais como em vegetais, mas são clássicos os exemplos de polialelia na determinação da cor da pelagem em coelhos e na determinação dos grupos sanguíneos do sistema ABO em humanos.
12.1 Cor da pelagem em coelhos
Um exemplo bem interessante e de fácil compreensão, é a determinação da pelagem em coelhos, onde podemos observar a manifestação genética de uma série com quatro genes alelos: o primeiro C, expressando a cor Aguti ou Selvagem; o segundo Cch, transmitindo a cor Chinchila; o terceiro Ch, representando a cor Himalaia; e o quarto alelo Ca, responsável pela cor Albina.
Sendo a relação de dominância → C > Cch > Ch > Ca
O gene C é dominante sobre todos os outros três, o Cch dominante em relação ao himalaia e ao albino, porém recessivo perante o aguti, e assim sucessivamente. O quadro abaixo representa as combinações entre os alelos e os fenótipos resultantes.
Genótipo
Fenótipo
CC, C Cch, C Ch e C Ca
Selvagem ou aguti
CchCch, CchCh e CchCa
Chinchila
ChCh e Ch Ca
Himalaia
CaCa
Albino
A diferença na cor da pelagem do coelho em relação à cor da semente das ervilhas é que agora temos mais genes diferentes atuando (4), em relação aos dois genes clássicos. No entanto, é fundamental saber a 1ª lei de Mendel continua sendo obedecida, isto é, para a determinação da cor da pelagem, o coelho terá dois dos quatro genes. A novidade é que o número de genótipos e fenótipos é maior quando comparado, por exemplo, com a cor da semente de ervilha.
O surgimento dos alelos múltiplos (polialelia) deve-se a uma das propriedades do material genético, que é a de sofrer mutações. Assim, acredita-se que a partir do gene C (aguti), por um erro acidental na duplicação do DNA, originou-se o gene Cch (chinchila). A existência de alelos múltiplos é interessante para a espécie, pois haverá maior variabilidade genética, possibilitando mais oportunidade para adaptação ao ambiente (seleção natural).
12.2 Grupos sanguíneos
Os grupos sanguíneos do sistema ABO