Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Plano de Aula: Ciclo celular I e hereditariedade. FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA - SDE3894 Título Ciclo celular I e hereditariedade. Número de Aulas por Semana Número de Semana de Aula 9 Tema Ciclo celular I e hereditariedade. Objetivos Diferenciar as Leis de Mendel; Estudar as bases cromossômicas da hereditariedade; Entender a organização dos cromossomos; Relacionar o ciclo celular com o cariótipo; Compreender os padrões de heranças genéticas. Estrutura do Conteúdo Unidade 4 A partir deste momento as aulas da disciplina de Fundamentos de Biologia estarão voltadas para a transmissão dos conhecimentos básicos da Genética para o entendimento de disciplinas específicas de cada curso em que é contemplada. A disciplina abordará o estudo dos genes, a hereditariedade e a variação genética em organismos vivos. Inicialmente, as primeiras noções da hereditariedade são apresentadas através da genética clássica mendeliana para que, em seguida, aborde os conceitos em genética, o genoma, a expressão gênica e padrões de herança. Por fim, direciona-se para sua importância na interdisciplinaridade, pois a heterogeneidade, tanto genética, quanto clínica das malformações congênitas torna a abordagem das patologias bastante complexas. Além disso, apresenta-se a relevância do conhecimento da genética para o avanço no desenvolvimento dos testes de diagnósticos e novas terapias. 9.1. Introdução ao estudo da Genética Nesta aula é importante iniciar discutindo sobre Genética que é a ciência que estuda a hereditariedade, especialmente os mecanismos de transmissão das características a outras gerações, e as variações dessas características entre organismos. Em 1866, Gregor Johann Mendel, um monge austríaco estabeleceu os padrões de hereditariedade de algumas características em ervilhas (Pisum sativum). Experimentos de Mendel: As características estudadas por Mendel são conhecidas como monogênicas, ou seja, são aquelas determinadas por apenas um par de genes. Há vários exemplos de doenças hereditárias que seguem um padrão de herança monogênica e, por isso, são conhecidas como doenças mendelianas. Algumas doenças mendelianas: Doença de Huntington: A doença de Huntington é uma doença hereditária que provoca a degeneração progressiva de células nervosas do cérebro. A doença de Huntington é causada por uma deficiência genética de um único gene do cromossomo 4. Esse defeito faz com que uma parte do DNA, chamada de sequência CAG, ocorra várias vezes mais do que deveria ocorrer. Normalmente, essa sequência se repete de 10 a 28 vezes. Em pessoas diagnosticadas com a doença de Huntington, no entanto, ela se repete de 36 a 120 vezes. Síndrome de Marfan: A síndrome de Marfan é uma doença hereditária que afeta o tecido conjuntivo, responsável pelo fortalecimento das estruturas do corpo. A doença geralmente atinge mais o coração, os olhos, os vasos sanguíneos e também o esqueleto. A síndrome de Marfan é uma doença autossômica dominante. Isso significa que apenas uma mutação em um dos alelos cromossômicos é necessária para que haja manifestações clínicas dos sintomas. Todos os seres humanos têm, ao todo, 46 cromossomos que são divididos em 23 pares, um herdado da mãe e outro do pai. Esses pares de cromossomos são iguais e os genes que os pertencem ocupam sempre o mesmo lugar em ambos. Cada gene que ocupa o mesmo lugar é chamado de alelo. Quando ocorre uma mutação em apenas um dos alelos, surgem os sintomas de uma doença autossômica dominante, como a síndrome de Marfan. Essa mutação, que ocorre no cromossomo 15, pode ter sido herdada, no caso de o pai ou a mãe apresentarem as manifestações clínicas também, ou pode ter acontecido pela primeira vez, no caso de uma mutação nova. A incidência de diagnósticos esporádicos, no entanto, é de apenas 30%, enquanto que a incidência de síndrome de Marfan entre pessoas de uma mesma família corresponde a todo o restante. Isso acontece porque pessoas diagnosticadas com a doença têm até 50% de chance de transmitir a doença para os filhos. Mesmo assim, a incidência geral de síndrome de Marfan é muito baixa: aproximadamente uma em cada 10 mil pessoas nascem com a mutação. Fibrose cística: A fibrose cística, também conhecida como mucoviscidose, é uma doença genética, hereditária, autossômica e recessiva, ou seja, passa de pai/mãe para filho(a). Sua principal característica é o acúmulo de secreções mais densas e pegajosas nos pulmões, no trato digestivo e em outras áreas do corpo. A fibrose cística é causada por um gene defeituoso que faz com que o corpo produza um líquido anormalmente denso e pegajoso, conhecido popularmente como muco, que se acumula nas passagens respiratórias dos pulmões e também no pâncreas. Esse amontoado de muco resulta em infecções pulmonares que podem colocar a vida do paciente em risco, e podem levar a problemas digestivos graves também. A doença ainda pode afetar as glândulas sudoríparas e o sistema reprodutivo masculino. A maioria das crianças com fibrose cística é diagnosticada até os dois anos de idade. Um número menor, no entanto, só é diagnosticado com 18 anos ou mais. Esses pacientes geralmente têm uma forma mais branda da doença. Picnodisostose: A picnodisostose (palavra oriunda do grego, picnos=denso; dis=defeituoso; ostose=osso) também denominada síndrome da mucopolissacaridose VI ou síndrome de Maroteaux-Lamy, trata-se de uma rara displasia esquelética autossômica recessiva. Acomete ambos os sexos, havendo relatos de consanguinidade entre os progenitores em cerca de 30% dos casos. A alteração genética é observada no cromossomo 1q21, mais especificamente no gene codificador da enzima catepsina K, que é secretada pelos osteoclastos, responsáveis pela divisão das proteínas da matriz óssea. Esta patologia é caracterizada pela baixa estatura, osteoesclerose, com propensão a fraturas ósseas múltiplas, hipoplasia da mandíbula, ângulo mandíbula obtuso, atraso no fechamento das fontanelas, presença de anormalidades na formação dentária, displasia das clavículas e desenvolvimento insuficiente das falanges terminais. Pode haver um risco de uma insuficiência respiratória, em decorrência do estreitamento das vias aéreas superiores resultante das alterações craniofaciais. Também podem ser vistos problemas dentários, como dentes cariados, mal implantados e erupção dentária retardada. Infrequentemente podem ser observados esclera azul, alterações nas unhas, bossa frontal, problemas de coluna (cifose e/ou escoliose), hepatoesplenomegalia, anemia, distúrbios hematológicos e apneia do sono. Deficiência do hormônio de crescimento (GH) tem sido relatada em parte dos casos de picnodisostose. Contudo, em outros casos, tem sido evidenciada uma secreção normal desse hormônio, bem como do fator de crescimento semelhante à insulina tipo 1 (IGF-1). Distrofia muscular de Duchenne: A distrofia muscular de Duchenne é uma doença hereditária (ligada ao cromossomo X) e degenerativa. Apesar de ser passada simultaneamente pelo pai e pela mãe, um a cada três casos da doença ocorre em decorrência de uma mutação genética. A distrofia muscular de Duchenne é uma das muitas formas existentes de distrofia muscular - e é, também, a que evolui mais rapidamente. Aproximadamente metade de todos os casos de distrofia muscular são do tipo Duchenne. Outros tipos de distrofia, como a distrofia muscular de Becker, pioram a um ritmo muito mais lento. A distrofia muscular de Duchenne é causada pela ausência de uma proteína essencial para os músculos. Sem essa proteína, o músculo vai degenerando progressivamente. A ausência dessa proteína é causadapor um gene defeituoso, embora o problema também possa surgir a partir de uma mutação genética, sem necessidade, portanto, da hereditariedade. Síndrome do X frágil: Conhecida também como síndrome de Martin-Bell, a síndrome do X Frágil é uma condição genética que causa debilidades intelectuais, problemas de aprendizado e de comportamento, além de diversas características físicas peculiares. Ainda que ocorra em ambos os gêneros, afeta mais frequentemente os meninos e geralmente com grande severidade. A Síndrome do X Frágil é a forma herdável mais comum de deficiência intelectual moderado a grave, sendo a síndrome de Down a primeira entre todas as causas, porém a síndrome de Down não é herdada e sim uma fatalidade na maioria das vezes. A síndrome do X Frágil é tão comum que requer consideração no diagnóstico diferencial de deficiência intelectual e está entre as indicações mais frequentes para a análise de DNA, a consulta genética e diagnóstico pré-natal. Estima-se que a incidência da síndrome ocorra em 1 em cada 4.000 nascimentos masculinos e em 1 em 8.000 meninas. O nome ?X-frágil? refere-se a um marcador citogenético no cromossomo X, um sítio frágil no qual a cromatina não se condensa apropriadamente durante a mitose. Mutações no gene FMR1 causam a síndrome do X Frágil. O gene FMR1 dá instruções para a produção da proteína FMRP (Fragile X Mental Retardation). Esta proteína ajuda a regular a produção de outras proteínas que afetam o desenvolvimento das sinapses, que são as conexões especializadas entre as células nervosas e fundamentais para passar os impulsos nervosos. Praticamente todos os casos de síndrome do X Frágil são causados por uma mutação na qual um segmento de DNA, conhecido como repetição tríplice CGG, cresce no gene FMR1. Normalmente, este segmento de DNA é repetido de 5 a 40 vezes. Nas pessoas com a síndrome do X Frágil, no entanto, o segmento CGG repete-se mais de 200 vezes. Essa anormalidade ?desliga? o gene FMR1, o que o impede de produzir a proteína FMRP. A perda ou a deficiência desta proteína interrompe as funções do sistema nervoso e leva aos sinais e sintomas da síndrome do X Frágil. Ao induzir autofecundação em ervilhas, Mendel obteve linhagens puras, nas quais produziam descendentes sem variações para uma mesma característica, como plantas com sementes de superfície lisa, que após autofecundação, originavam apenas plantas com sementes de superfície lisa. O mesmo foi feito para plantas com sementes de superfície rugosa. Ao provocar cruzamento entre plantas de linhagens puras (geração P), obteve plantas apenas com uma das variações (geração F1). De acordo com a figura, 100% das plantas produzidas na F1 apresentavam superfície lisa para a semente. Com isto, Mendel concluiu que a variação na superfície da semente é determinada por um par de fatores. O fator responsável pela superfície lisa era dominante sobre o fator que determinava a superfície rugosa, o qual foi ocultado na geração F1. Mendel denominou ?R o fator que determina superfície lisa da semente (dominante), e ?r?, o fator para superfície rugosa (recessivo). Considerando uma das plantas com dois fatores RR e, a outra, com dois fatores rr, após cruzamento, obteve-se 100% de plantas com superfície lisa na geração F1. Exemplo: Em seguida, ao induzir autofecundação utilizando um indivíduo da F1, obteve na geração F2, 3/4 dos indivíduos com superfície lisa e 1/4 com superfície rugosa. Como plantas de sementes com superfície rugosa reapareceram na F2, Mendel chegou a uma importante conclusão: 9.2. As leis de Mendel A Primeira Lei de Mendel Cada caráter é determinado por um par de fatores que se separam na formação dos gametas, indo um fator do par para cada gameta. Esta conclusão ficou conhecida como a 1ª Lei de Mendel. Mendel continuou seus experimentos, agora com o objetivo de observar se a transmissão de uma característica interferia na transmissão de uma outra ao longo das gerações. Para entendermos, consideraremos "V", o fator dominante que determina cor amarela para a semente e, "v", o fator recessivo para cor verde, além dos fatores já conhecidos que determinam a superfície lisa ou rugosa das sementes. Portanto, as opções de fatores nos gametas formados por cada planta da linhagem pura são: "VR" e "vr". Ao induzir o cruzamento entre plantas de linhagens puras, sendo uma com semente amarelo e superfície lisa (VVRR) e, a outra, com semente verde e superfície rugosa (vvrr), obteve-se em F1, 100% de híbridos (VvLl), portanto, todos com semente amarelo e superfície lisa. Em seguida, ao causar autofecundação em plantas da F1, obteve na geração F2 a seguinte proporção: 9:3:3:1, onde: 9/16 = sementes amarelas e lisas; 3/16=sementes verdes e lisas; 3/16=sementes amarelas e rugosas 1/16=sementes verdes e rugosas. Esta proporção encontrada na F2 poderia ser justificada apenas da seguinte maneira: A Segunda Lei de Mendel - Cada par de fatores que determina as variações de uma característica é transmitido aos gametas de modo totalmente Independente. Este princípio ficou conhecido como 2ª Lei de Mendel ou Lei da segregação independente. Atualmente, podemos dizer que, de acordo com a 2ª Lei de Mendel, os fatores são os genes não alelos, em cromossomos diferentes, que se distribuem de forma independente, seguindo todas as combinações possíveis. 9.3. Bases cromossômicas da hereditariedade Cromossomo é uma longa sequência de DNA, que contém vários genes. Tanto os humanos como as ervilhas estudadas por Mendel possuem dois conjuntos de cromossomos (diploides) nas células somáticas e apenas um conjunto de cromossomos nas células reprodutoras (haploides). Dentro do núcleo de cada célula somática humana, há 46 cromossomos organizados em 23 pares. Destes, 22 são cromossomos autossômicos numerados segundo seu tamanho, do maior para o menor. O último par de cromossomos representa os cromossomos sexuais, que em mulheres são dois cromossomos X e, em homens, um X e um Y. Os cromossomos de cada par são chamados de homólogos e carregam os mesmos genes na mesma sequência, podendo diferir em alguns pontos dentro de alguns genes. Tais diferenças geram os alelos. Um membro de cada par de cromossomos é herdado do pai e o outro da mãe. Na teoria mendeliana, o cruzamento artificial e a contagem das características geraram resultados a respeito dos caracteres hereditários compatíveis com a teoria cromossômica. Tais caracteres correspondem aos alelos que conferem características tais como sementes amarelas ou verdes, flores púrpuras ou brancas etc. 9.4. Estrutura do DNA Cromossomos consistem de DNA (ácido desoxirribonucleico). O DNA é constituído por milhares de unidades repetidas chamadas nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por um grupo fosfato, uma molécula de desoxirribose (açúcar) e uma base nitrogenada que pode ser adenina (A), timina (T), guanina (G) ou citosina (C). Em 1953, Francis Crick e James Watson, concluíram que a molécula de DNA é constituída por duas fitas ou cadeias de nucleotídeos enroladas em torno do seu próprio eixo, como se fosse uma escada em caracol (dupla hélice). A ligação entre elas é feita por pontes de hidrogênio entre os pares: adenina (A) com timina (T) e guanina (G) com citosina (C). 9.5. Organização dos cromossomos humanos O DNA nos cromossomos de eucarióticos está fortemente ligado a um grupo de proteínas básicas chamadas histonas. Esse material cromossômico nucleoproteico é conhecido como cromatina.Existem cinco tipos de histonas que são chamadas H1, H2A, H2B, H3 e H4. São muito importantes para a atividade cromossômica normal. 9.6. Ciclo celular 9.6.1. Mitose É um processo importante durante o desenvolvimento e crescimento, pois aumenta o número de células, assim como é importante na reposição de células que foram perdidas ou morreram. As células iniciam o processo de divisão em resposta a estímulos internos e externos. Um dos mecanismos que regulam estas respostas envolve as moléculas cíclicas dependentes de quinases (CDKs). As CDKs transferem fosfatos do ATP para moléculas alvo que, por esta transferência, podem ser ativadas ou não. No entanto as CDKs dependem da formação de um complexo com ciclinas, que são proteínas sintetizadas em estágios do ciclo celular. Antes de entrar em mitose, o DNA deve ser duplicado de modo preciso e completo e a célula alcançar o tamanho correto. Durante a mitose ocorre um complicado mecanismo para garantir que cada célula filha irá receber um conjunto completo de 46 cromossomos e erros na sua distribuição podem resultar em tumores. O processo da mitose é dividido em cinco etapas: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase. A prófase é marcada por condensação gradual dos cromossomos e início da formação do fuso mitótico. Na prometáfase, a membrana nuclear se desfaz, os cromossomos se dispersam e ligam aos microtúbulos do fuso mitótico. Os cromossomos começam a se mover. Na metáfase ocorre máxima condensação dos cromossomos. Eles se arranjam no plano equatorial da célula. A anáfase inicia quando há a separação dos cromossomos pelo centrômero e cada metade do número de cromossomos move para um dos polos opostos da célula. Na telófase, cada cromossomo descondensa e a membrana nuclear começa a ser remontada em cada núcleo das células filhas. Por fim, para completar o processo da divisão celular, o citoplasma se divide por um processo chamado de citocinese. Embora a mitose seja uma fase importante, ela é muito curta durante o ciclo celular. 9.6.2. Considerações sobre o Ciclo celular O ciclo celular é um conjunto de processos que ocorre na célula entre duas divisões celulares. O período entre duas divisões é chamado de intérfase. A intérfase é dividida em três fases: G1, S e G2. Algumas células, como os neurônios, não se dividem mais após diferenciação. Assim, elas permanecem em uma fase distinta, chamada de G0. Em G1 a célula sintetiza muitas proteínas, enzimas e RNA. Há também formação de organelas celulares e, consequentemente, a célula cresce. Em S ocorre a duplicação das moléculas de DNA. A partir deste momento os cromossomos passam a ter duas cromátides ligadas por um centrômero. Em G2 há síntese de moléculas necessárias à divisão. O mecanismo que regula o ciclo celular é organizado por uma série de pontos de checagem (checkpoints), que controlam a síntese de DNA, assim como a montagem da rede de microtúbulos necessária para o movimento dos cromossomos. Se algum dano no genoma ocorrer, estes checkpoints retêm o ciclo celular até que o reparo seja efetuado. Caso não haja reparo, a célula morre. 9.7. Cariótipo humano e Orientação clínica Os cromossomos condensados são facilmente analisados na metáfase ou na prometáfase. Nestas fases, os cromossomos são visíveis ao microscópio e a maioria é distinguida não somente pelo tamanho, mas também pela localização de seus centrômeros. Quando observamos os cromossomos corados com o corante Giemsa, uma técnica comum em laboratórios de análises citogenéticas, há a formação de um bandeamento nos cromossomos que é chamado de bandeamento G. O padrão de bandeamento G é característico para cada cromossomo. Um procedimento comum para análise citogenética é recortar a fotomicrografia dos cromossomos em metáfase para arranjá-los em pares. Este arranjo é chamado de cariótipo, e é característico para cada espécie. Através da montagem de um cariótipo é possível determinar a normalidade ou síndromes cromossômicas. Ao término da aula é interessante destacar que o Aconselhamento Genético é uma consulta médica especializada para pessoas que estão preocupadas com a ocorrência ou a possibilidade da ocorrência de uma doença genética em sua família. Na consulta, o(a) paciente e/ou parentes com a doença ou com o risco de ter doença hereditária são informados sobre as características da condição, a probabilidade ou risco de desenvolvê-la ou transmiti-la à próxima geração e sobre as opções para sua prevenção ou tratamento. Devido à sua complexidade e importância, a consulta de Aconselhamento Genético deve ser sempre realizada por um especialista em Genética Clínica com experiência reconhecida. 9.8. Padrões de herança monogênica A herança monogênica é aquela que ocorre quando uma característica é determinada por um único gene e pode seguir um padrão mendeliano clássico, quando a característica é causada por mutação do genoma nuclear. A herança ocorre, em média, com uma proporção fixa entre os descendentes de determinados tipos de cruzamentos (uniões). A herança monogênica inclui as heranças autossômicas recessivas, as dominantes, heranças ligadas ao cromossomo X, entre outras. O padrão de herança monogênica depende de dois fatores, o primeiro é se o fenótipo ou a manifestação de uma dada característica é determinada por um alelo dominante ou recessivo, e o outro fator se refere à localização do locus gênico, que pode ser autossômico (nos cromossomos 1 a 22) ou nos cromossomos sexuais (cromossomos X e Y). A maioria dos genes localizados nos cromossomos X possuem um padrão de herança distinto, denominado de herança ligada ao cromossomo X. Durante a gametogênese em mulheres, como existem dois cromossomos X, eles podem sofrer recombinação meiótica, o que não ocorre na gametogênese em homens, pois o cromossomo X não pode se recombinar com o Y em boa parte de suas sequências. Os cromossomos X e Y também possuem genes que são compartilhados e possuem um padrão de herança similar aos genes presentes nos cromossomos autossômicos. 9.8.1. Heredograma É uma forma ilustrativa de apresentar as relações de parentesco entre os membros da família, inclusive dentro das possibilidades dos integrantes serem afetados ou não pela característica, ou doença genética analisada. As árvores familiares fornecem importantes informações que possibilitam os geneticistas determinarem o modo de herança de uma característica, e se este padrão é consistente com um modo de herança específico. Os círculos representam as fêmeas e os quadrados, os machos. Símbolos preenchidos indicam o indivíduo afetado em relação à doença analisada. Para representar a união, traça-se uma linha entre os pais e, se houver descendentes, conecta-se com linha vertical. Todos os irmãos dos mesmos pais são ligados por uma linha horizontal de acordo com a ordem de nascimento. 9.9. Herança autossômica e ligada ao cromossomo X O padrão comum de herança autossômica é que ela afeta igualmente homens e mulheres, enquanto que os traços determinados pelo cromossomo X possuem um padrão diferente. Em homens, como há apenas uma cópia do X, eles nunca podem ser heterozigotos em genes ligados ao X (hemizigotos). Em mulheres, há um mecanismo de compensação, sendo uma cópia do cromossomo X, silenciada, assim a maioria dos genes ligados ao X são expressos a partir de uma única cópia dos cromossomos X em qualquer célula da mulher. 9.9.1. Padrões de herança autossômica recessiva Acontece quando há dois genes com defeito, um do pai e um da mãe. A maioria das doenças metabólicas hereditárias é herdada assim, ou seja, é necessário que o pai e a mãe carreguemo mesmo gene recessivo com defeito (Aa x Aa). Casamentos entre parentes aumenta a probabilidade de gerar filhos com doenças recessivas. O risco de ter um filho com uma doença recessiva é de 25%. Se um indivíduo portador de uma doença recessiva (aa), como a Anemia falciforme tiver filhos com uma pessoa que não tem nenhum gene para a doença (AA) todos serão normais (Aa). Porém, se a pessoa afetada (aa) for ter filhos com uma pessoa que é normal, mas carrega o gene da doença (Aa), haverá um risco de 50% de ter filhos com a doença a cada gestação. Na figura a seguir, há um heredograma que apresenta a doença hipotricose, que segue padrão autossômico recessivo. A doença leva à perda precoce de pelos, e ocorre mais frequentemente em filhos de casamentos consanguíneos (geração III). O casamento entre consanguíneos (geração III) gerou uma filha (geração IV) que apresenta a doença por ser homozigota (aa). 9.9.2. Padrões de herança autossômica dominante A presença de um gene do par alterado é suficiente para aparecer a doença. É exemplo desse tipo de herança a hipercolesterolemia familiar, que é a doença metabólica hereditária mais frequente. O risco de um filho ou filha ser afetado se um o pai carrega um gene dominante (Aa) e a mãe homozigota recessiva (aa), é de 50% a cada gestação. A polidactilia é outro exemplo e provoca aumento no número de dígitos. Na Figura a seguir, um homem (aa) e uma mulher (Aa) da geração II gerou um casal de filhos (geração III), sendo a filha homozigota recessiva (aa) sem o distúrbio, e o filho heterozigoto (Aa) portador da polidactilia. 9.10. Herança ligada ao cromossomo X Ocorre quando o gene recessivo alterado está no cromossomo X, as manifestações estarão presentes nos homens por apresentarem apenas um cromossomo X, ou seja, não há um gene normal para aquela característica em outro cromossomo homólogo. Nas mulheres, quando existe alguma manifestação em geral é mais leve. Um exemplo desse tipo de herança é a doença de Fabry. O padrão comum de herança autossômica é que elas afetam igualmente homens e mulheres, enquanto que os genes determinados pelo cromossomo X possuem um padrão diferente. Em homens, como há apenas uma cópia do X, eles nunca podem ser heterozigotos em genes ligados ao X (hemizigotos). Em mulheres, há um mecanismo de compensação de dose: para compensar a presença de dois cromossomos X, uma cópia do cromossomo X é silenciada, assim a maioria dos genes ligados ao X é expressa a partir de uma única cópia em qualquer célula da mulher. 9.10.1. Padrão de herança recessivo e dominante ligadas ao X Há algumas dificuldades na classificação de desordens ou distúrbios ligada ao X quanto a sua dominância ou recessividade, pois fêmeas heterozigotas para um mesmo alelo mutante, em uma mesma família, podem apresentar doença ou não, dependendo do padrão de inativação dos cromossomos X portadores do alelo mutante. Cerca de 40% das desordens ligadas ao X podem ser classificadas como recessivas, e cerca de 30% podem ser consideradas dominantes. Quanto ao restante, 30% das desordens, não podem ser classificadas nem como dominantes nem como recessivas. 9.10.2. Padrão de herança recessiva ligadas ao X Um padrão relativamente simples permite classificar as desordens ligadas ao X como recessivas: uma mutação ligada ao cromossomo X é tipicamente expressa nos fenótipos de todos os machos portadores, mas somente é expressa em fêmeas homozigotas para o alelo mutante, assim essas desordens são muito mais comuns em machos do que em fêmeas. Podemos citar, como exemplo, o daltonismo, que consiste na diminuição da habilidade na percepção de cor em condições normais de iluminação. Sua causa mais comum é uma falha no desenvolvimento de um ou mais conjuntos de cones retinais, que são células Fotossensíveis às cores e transformam a luz em impulsos nervosos que são transmitidos para o nervo óptico. 9.10.3. Padrão de herança dominante ligadas ao X A descrição básica de herança dominante ligada ao X é a manifestação das desordens nas fêmeas heterozigotas. Não há transmissão pai para filho homem, uma vez que os machos transmitem o cromossomo Y para seus filhos, e não o cromossomo X. Assim, considerando uma penetrância completa, um macho portador de uma desordem dominante ligada ao X terá todas as suas filhas afetadas, mas nenhum de seus filhos. Desordens dominantes ligadas ao X são menos prevalentes do que as recessivas ligadas ao X. A síndrome de Rett é descrita como uma herança ligada ao X e a um gene dominante, portanto, um gene alterado é suficiente para determinar a doença. As mulheres frequentemente são gravemente afetadas e, nos homens, a doença pode ser letal pela ausência de um gene normal em outro cromossomo X. O risco de um filho ser afetado quando sua mãe carrega um gene alterado em um de seus cromossomos X é de 50% e das filhas também 50% de serem portadoras do gene com defeito, podendo passar para seus filhos e filhas. Muitas doenças afetam principalmente as fêmeas, pois os machos hemizigotos são tão severamente afetados que não sobrevivem. As fêmeas heterozigotas por possuírem um alelo normal em um cromossomo X, manifestam uma forma mais amena. 9.10.4. Padrões de herança pseudo-autossômica Entre os cromossomos X e Y há uma região que possui homologia, chamada de pseudo-autossômica. Esta região sofre regularmente troca de material genético entre os cromossomos sexuais em machos durante a meiose. Nesta região, há muitos genes housekeeping, que são responsáveis por funções básicas e essenciais das células. Alelos para genes da região autossomal podem apresentar a transmissão pai para filho homem, o que é similar ao padrão de herança autossômico, pois o gene pode sofrer crossing over do cromossomo X para o cromossomo Y durante a gametogênese masculina. Como exemplo de doença ligada à região pseudoautossomal há a discondrosteose de Léri-Weill que consiste em uma anomalia esquelética caracterizada por uma baixa estatura desproporcional e uma deformidade no pulso no qual ele se apresenta encurtado e com outras anomalias, limitando a mobilidade do pulso e do cotovelo. 9.10.5. Herança ligada ao cromossomo Y O cromossomo Y possui uma pequena região que não possui homologia com o cromossomo X. Nessa região há alguns genes que possuem um padrão de herança que é restrita ao sexo, pois apenas os portadores do cromossomo Y (machos) a possuem. O cromossomo Y contém genes que são envolvidos na determinação sexual e fertilidade masculina. Aplicação Prática Teórica Nas aulas serão utilizados objetos de aprendizagem para articulação da teoria e da prática. No SAVA estão disponíveis artigos científicos, quiz, jogos, vídeos apresentados na aula e outros vídeos complementares referentes aos conteúdos da aula. Exercício proposto em aula: 1) (Unifor-CE) Um estudante, ao iniciar o curso de Genética, anotou o seguinte: I. Cada caráter hereditário é determinado por um par de fatores e, como estes se separam na formação dos gametas, cada gameta recebe apenas um fator do par. II. Cada par de alelos presentes nas células diploides separa-se na meiose, de modo que cada célula haploide só recebe um alelo do par. III. Antes da divisão celular se iniciar, cada molécula de DNA se duplica e, na mitose, as duas moléculas resultantes se separam, indo para células diferentes. A primeira lei de Mendel está expressa em: a) I, somente. b) II, somente. c) I e II, somente. d) II e III, somente. e) I, II e III. 2) Mendel, durante as suas pesquisas, elaborou algumas hipóteses. Entre estas, estava a de que fatores se segregam quando ocorre aprodução dos gametas. O que Mendel chamou de fatores, hoje sabemos que se trata dos (as): a) cromossomos. b) genes. c) RNA. d) espermatozoides. e) fenótipos. 3) (FUC-MT) Cruzando-se ervilhas verdes vv com ervilhas amarelas Vv, os descendentes serão: a) 100% vv, verdes; b) 100% VV, amarelas; c) 50% Vv, amarelas; 50% vv, verdes; d) 25% Vv, amarelas; 50% vv, verdes; 25% VV, amarelas; e) 25% vv, verdes; 50% Vv, amarelas; 25% VV, verdes. 4) (UFMT - mod.) Leia as afirmações abaixo relativas à transmissão dos caracteres na reprodução sexuada. I - Os caracteres são transmitidos dos pais para os filhos devido a informações contidas no sangue dos pais, que se concentram no esperma do homem e nas excreções vaginais da mulher. II - Os caracteres são transmitidos dos pais para os filhos devido a informações contidas no interior das células reprodutoras masculinas e femininas, chamadas gametas, que se unem na fecundação. III - Os cromossomos existem aos pares nas células e os genes ocupam um lugar definido no cromossomo, chamado locus gênico, assim, os genes também existem aos pares. Os pares de cromossomos semelhantes são chamados cromossomos homólogos, e os pares de genes que ocupam um mesmo locus nestes cromossomos são chamados genes alelos. Das afirmações acima está (estão) correta (s): a) I, apenas b) II e III, apenas c) III, apenas d) II, apenas e) I, II e III. 5) De acordo com a primeira lei de Mendel confira as afirmações abaixo e marque a que apresentar informações incorretas. a) Em cada espécie de ser vivo o número de cromossomos é constante, e isso ocorre porque na formação dos gametas esse número é reduzido à metade e depois, na fecundação, restabelece-se o número inicial. b) Cada caráter é determinado por um par de fatores que se separam na formação dos gametas, indo um fator do par para cada gameta. c) Quando os alelos de um par são iguais, fala-se em condição heterozigótica (para a qual Mendel usava o termo puro), e quando os alelos são diferentes, fala-se em condição homozigótica (para a qual Mendel usava o termo hibrido). d) Um mesmo caráter pode apresentar duas ou mais variáveis, e a variável de cada caráter é denominada fenótipo. e) O termo genótipo pode ser aplicado tanto ao conjunto total de genes de um indivíduo como a cada gene em particular. 6) Um gato da cor marrom foi cruzado com duas fêmeas. A primeira fêmea era da cor preta, e teve 7 filhotes da cor preta e 6 filhotes da cor marrom. Já a outra fêmea, também era da cor preta, e teve 14 filhotes, sendo todos eles da cor preta. A partir desses cruzamentos marque a opção que contém os genótipos do macho, da primeira e da segunda fêmea respectivamente. a) Aa, aa, aa. b) AA, aa, aa. c) aa, AA, aa. d) aa, Aa, AA. e) Aa, AA, Aa. 7) A Segunda Lei de Mendel, também chamada de lei da segregação independente, diz que os fatores para duas ou mais características segregam- se de maneira independente, distribuindo-se para os gametas e recombinando-se ao acaso. De acordo com essa lei, podemos concluir que um indivíduo de genótipo BBCc terá gametas: a) B, C e c. b) BB e Cc. c) BC e Bc. d) BB, BC, Bc e Cc. 8) Imagine que uma mulher com olhos escuros e visão normal (CcMm) case-se com um homem de olhos claros e míope (ccmm). Sabendo que os olhos escuros e a visão normal são determinados por genes dominantes (C e M), marque a alternativa que indica a probabilidade de nascer uma criança de olhos claros e visão normal. a) ½ b) 1/3 c) ¼ d) 1/5 e) 1/6 9) (Acafe-SC) De acordo com as leis de Mendel, indivíduos com genótipos 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. 10) (UDESC 2009) Assinale a alternativa correta relacionada à lei de segregação independente estabelecida por Gregor Mendel. a) Gametas parentais são aqueles que apresentam as novas combinações gênicas resultantes da permutação. Gametas recombinantes são os que apresentam as combinações gênicas não-resultantes da permutação. b) Os filhos de um homem de olhos castanho claros (AaBb) e de uma mulher, poderão apresentar para a mesma característica fenótipo castanho-claro, castanho-escuro, castanho-médio, azul e verde. c) A proporção genotípica é 9:3:3:1. d) A herança da cor dos olhos na espécie humana é explicada pela primeira Lei de Mendel. e) A cor da pelagem dos cães e da plumagem dos periquitos é uma situação de herança quantitativa. 11) (FUVEST) Um homem com cariótipo 47, XYY pode originar-se da união de dois gametas, um com 24 cromossomos e outro com 23. O gameta anormal: a) é um óvulo. b) é um espermatozoide. c) pode ser um óvulo ou um espermatozoide. d) é uma ovogonia. e) é uma espermatogônia. 12) Quando nos referimos ao cariótipo, estamos falando do conjunto de cromossomos autossômicos e sexuais na célula de um indivíduo. O cariótipo de uma mulher normal pode ser escrito pela seguinte fórmula cromossômica: a) 45, XX. b) 46, XX. c) 45, XY. d) 46, XY. e) 23, XX. 13) Os cromossomos das células eucarióticas são fios de DNA associados a proteínas, formando um complexo arranjo. Nos cromossomos, é possível observar áreas onde segmentos de DNA estão enrolados sobre moléculas de proteínas histonas, formando uma unidade estrutural que recebe o nome de: a) cromátide. b) centrômero. c) nucleossomo. d) eucromatina. e) telômero. 14) (USJ-SC) As estruturas grossas e bem individualizadas, visíveis no núcleo durante o período de divisão celular, são denominadas de: a) cariótipos. b) cromossomos. c) nucléolos. d) cromatina. 15) (UFV-MG) Como reconhecimento de seus trabalhos pioneiros relacionados ao ciclo celular, Leland H. Hartwell, Tim Hunt e Paul Nurse receberam o Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia em 2001. Com relação ao ciclo celular em eucariotos, assinale a alternativa CORRETA. a) A célula em G1 perde as suas atividades metabólicas. b) A síntese de DNA e RNA é mais intensa durante a fase G2. c) A fase S caracteriza-se principalmente por intensa atividade nucleolar. d) Em células totalmente diferenciadas o ciclo é suspenso em S. e) A célula em G1 possui metade da quantidade de DNA comparada a G2. 16) (UFSM-RS) Um bioquímico mediu a quantidade de DNA em células cultivadas em laboratório e verificou que a quantidade de DNA na célula duplicou: a) entre as fases G1 e G2 do ciclo celular. b) entre a prófase e anáfase da mitose. c) durante a metáfase do ciclo celular. d) entre a prófase I e a prófase II da meiose. e) entre a anáfase e a telófase da mitose. 17) (UDESC 2010) Assinale a alternativa correta quanto à mitose na espécie humana, referente à fase da anáfase (1), da prófase (2), da telófase (3) e da metáfase (4), respectivamente: a) (1) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (2) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (3) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. (4) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. b) (1) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. (2) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (3) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (4) Ocorre a separação das duas cromátides- irmãs. c) (1) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (2) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (3) Os cromossomos duplicados na interfase começam a secondensar. (4) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. d) (1) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (2) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (3) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (4) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. e) (1) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (2) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (3) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (4) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. 18) (UF-RN) - A consequência mais importante da mitose é: a) determinar a diferenciação celular. b) a produção de gametas e esporos haplóides. c) a produção de células iguais à célula mãe. d) aumentar a variabilidade genética dos seres vivos. e) aumentar a taxa de mutação. 19) (Fazu-MG) - Entre as frases a seguir, em relação à divisão celular por mitose, uma é incorreta. Aponte-a: a) Na metáfase, todos os cromossomos, cada um com duas cromátides, encontram-se no equador da célula em maior grau de condensação. b) A célula mãe dá origem a duas células filhas com metade do número de cromossomos. c) As células filhas são idênticas às células mãe. d) Ocorre nas células somáticas, tanto de animais como de vegetais. e) É um processo muito importante para o crescimento dos organismos. 20) (Fuvest-SP) s biólogos costumam dividir o ciclo celular em INTÉRFASE (G1, S e G2) e DIVISÃO. Uma célula tem ciclo de 20 horas e leva 1 hora para realizar a divisão completa, 8 horas para realizar a fase G1 e 3 horas para realizar G2. Portanto, essa célula leva: a) 3 horas para duplicar seu DNA. b) 1 hora para duplicar seu DNA. c) 8 horas para condensar seus cromossomos. d) 1 hora para descondensar seus cromossomos. e) 8 horas para duplicar seus cromossomos. 21) (VUNESP 2009) Na espécie humana há uma doença hereditária, a distrofia muscular de Duchenne, em que ocorre degeneração e atrofia dos músculos esqueléticos. Essa doença é ocasionada por um alelo recessivo, localizado no cromossomo X. A distrofia de Duchenne ocorre quase que exclusivamente em meninos. O menino afetado pela doença começa a apresentar os sintomas da distrofia entre 2 e 6 anos de idade, que vai se agravando, culminando com a morte em torno dos 12 aos 15 anos de idade, isto é, antes da maturidade sexual. Com relação à doença de Duchenne, é correto afirmar que: a) é transmitida aos descendentes do sexo masculino pelo pai. b) a mãe portadora apresenta em 25% de seus gametas o alelo para a doença. c) pode ser transmitida pelos pais na fase adulta a 50% de seus descendentes. d) é transmitida somente pela mãe portadora aos descendentes do sexo masculino. e) não há possibilidade de uma mulher transmitir essa doença, pois é exclusiva do sexo masculino. 22) (UNIVAG/2015.2) A fibrose cística é uma doença hereditária que causa alterações em certas glândulas, provocando problemas respiratórios e digestivos. Já fenilcetonúria é uma doença que provoca danos no sistema nervoso, caso haja um acúmulo do aminoácido fenilalanina. Ambas são determinadas por alelos autossômicos, localizados em cromossomos distintos. Considere uma família cujo indivíduo destacado apresenta essas duas doenças. De acordo com o heredograma, é correto afirmar que: a) o pai é duplo heterozigoto e a mãe é duplo-recessiva. b) a probabilidade de o casal gerar um filho do sexo masculino com as duas doenças será de 1/32. c) a filha normal possui genótipo duplo-heterozigoto. d) a probabilidade de o casal gerar uma criança duplo-dominante será de 1/8. e) a probabilidade de o casal gerar outra filha com as duas doenças será de 1/16. 23) (UFPI) O heredograma adiante representa a herança de um fenótipo anormal na espécie humana. Analise-o e assinale a alternativa correta. a) Os indivíduos II-3 e II-4 são homozigotos, pois dão origem a indivíduos anormais. b) O fenótipo anormal é recessivo, pois os indivíduos II-3 e II-4 tiveram crianças anormais. c) Os indivíduos III-1 e III-2 são heterozigotos, pois são afetados pelo fenótipo anormal. d) Todos os indivíduos afetados são heterozigotos, pois a característica é dominante. e) Os indivíduos I-1 e I-4 são homozigotos. 24) (Famerp/2015) Analise o heredograma, no qual os indivíduos afetados por uma característica genética estão indicados pelos símbolos escuros. Considerando que tal característica é condicionada por apenas um par de alelos autossômicos, é correto afirmar que: a) os indivíduos 2, 3 e 8 apresentam genótipo dominante. b) os indivíduos 1, 4, 7, 12 e 13 apresentam genótipo recessivo. c) nenhum dos indivíduos do heredograma apresenta genótipo recessivo. d) nenhum dos indivíduos do heredograma apresenta genótipo homozigoto dominante. e) trata-se de uma característica homozigota e dominante. 25) (UFMG) Se o total de bases nitrogenadas de uma sequência de DNA de fita dupla é igual a 240, e nela existirem 30% de adenina, o número de moléculas de guanina será: a) 48. b) 72. c) 120. d) 144. e) 168. 26) (UFMG) A hipofosfatemia com raquitismo resistente à vitamina D é uma anomalia hereditária. Na prole de homens afetados com mulheres normais, todas as meninas são afetadas e todos os meninos, normais. É correto concluir que a anomalia em questão é: a) determinada por um gene dominante autossômico. b) determinada por um gene dominante ligado ao sexo. c) determinada por um gene recessivo autossômico. d) determinada por um gene recessivo ligado ao sexo. e) determinada por um gene do cromossomo Y. 27) (Vunesp-SP) Considere o heredograma que representa uma família portadora de caráter recessivo condicionado por gene situado em um dos cromossomos sexuais. A respeito dessa genealogia, podemos afirmar que: a) a mulher 2 é homozigota. b) as filhas do casal 3 e 4 são certamente portadoras do gene. c) as mulheres 2 e 3 são certamente portadoras do gene. d) todas as filhas do casal 1 e 2 são portadoras do gene. e) os homens 1 e 4 são certamente portadores do gene. 28) A hemofilia é uma doença hereditária determinada por um gene de caráter recessivo ligado ao cromossomo X. Supondo que um homem normal case-se com uma mulher portadora, qual a probabilidade de esse casal gerar uma menina hemofílica? a) 100% de chance. b) 75% de chance. c) 25% de chance. d) 0% de chance. 29) O daltonismo é uma doença hereditária recessiva ligada ao cromossomo X. Um homem daltônico casou-se com uma mulher normal homozigota. Qual a probabilidade do casal de ter um filho do sexo masculino e daltônico? a) 50% de chance, pois o pai é daltônico. b) 100 % de chance, uma vez que o pai é daltônico. c) 25 % de chance, pois o pai é daltônico e a mãe normal. d) Não há chance de nascer um menino daltônico, pois a mãe é normal. 30) Analise as afirmações abaixo: I. Homens daltônicos e hemofílicos herdam a doença da mãe; II. Mulheres que possuem apenas um gene para o daltonismo não são daltônicas, porém todos os homens que possuem o gene são daltônicos; III. A hemofilia é uma doença determinada por um gene dominante. Está (ão) incorreta (s): a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas II e III. 31) (UFMG 2009) Duas irmãs, que nunca apresentaram problemas de hemorragia, tiveram filhos. E todos eles, após extrações de dente, sempre tinham hemorragia. No entanto os filhos do irmão das duas mulheres nunca apresentaram essetipo de problema. É CORRETO afirmar que essa situação reflete, mais provavelmente, um padrão de herança: a) dominante ligada ao cromossoma Y. b) dominante ligada ao cromossoma X. c) recessiva ligada ao cromossoma X. d) restrita ao cromossoma Y. 32) (VUNESP 2009) A Doença de Huntington ocorre em um par de genes alelos presentes no cromossomo n.º 4. Esse par de alelos promove uma progressiva degeneração do Sistema Nervoso Central provocando problemas motores e mentais. Não possui cura, manifesta-se após os 40 anos de idade. O heredograma representa uma família que apresenta a doença. Analisando o heredograma, pode-se concluir que se trata de uma herança genética: a) ligada ao sexo. b) autossômica recessiva. c) restrita ao sexo. d) codominante. e) autossômica dominante. 33) (UFF 2010) O heredograma abaixo mostra a ocorrência de uma determinada anomalia em uma família. A condição demonstrada no heredograma é herdada como característica: a) dominante autossômica. b) recessiva autossômica. c) recessiva ligada ao cromossomo Y. d) recessiva ligada ao cromossomo X. e) dominante ligada ao cromossomo X. 34) (UFPR 2009) Num estudo sobre uma família, representada no heredograma abaixo, constatou-se que Antonio é afetado por uma anomalia causada pelo alelo recessivo de um gene ligado à porção ímpar do cromossomo X. Considerando essa informação, é correto afirmar que são, com certeza, portadores(as) do alelo em questão: a) Elisa e Nancy. b) Adélia e Cláudia. c) Nancy e Maria. d) Rogério e Fernando. e) Elisa e Maria. 35) (Enem 2013)Cinco casais alegavam ser os pais de um bebê. A confirmação da paternidade foi obtida pelo exame de DNA. O resultado do teste está esquematizado na figura, em que cada casal apresenta um padrão com duas bandas de DNA (faixas, uma para o suposto pai e outra para a suposta mãe), comparadas à do bebê. Que casal pode ser considerado como pais biológicos do bebê? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
Compartilhar