Introdução à Genética e DNA

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DNA
Introdução genética 
A genética de transmissão é o processo geral em que as características controladas por genes são transmitidas de geração em geração. Seus princípios fundamentais foram formulados primeiramente por Gregor Mendel no século XIX.
Em 1866 Gregor Mendel,monge austríaco, a partir do cruzamento de ervilhas de jardim postulou a existência de fatores hereditários. Ele provou que as características dos seres vivos são transmitidas dos genitores para sua prole de maneira previsível, descobriu que as características das ervilhas, como altura e cor são controladas por unidades descontinuas de herança, agora denominadas de genes. Posteriormente descobriu que cada característica da planta é controlada por um par de genes e que os membros de um par de genes se separam durante a formação de gametas.
Genes e DNA
Em 2001, foi descrito que o genoma humano possui aproximadamente 3 bilhões de pares de nucleotídeos. Atualmente acredita-se que o genoma tenha em torno de 25.000 genes (estimava-se na década de 60 que seriam de 6 a 7 milhões de genes).
DESCOBERTA DO DNA
É o portador da informação genética.
É uma macromolécula que se espiraliza para forma uma dupla hélice. Cada fita da hélice é um polímero linear composto de subunidades chamadas nucleotídeos. No DNA a 4 nucleotideos diferentes, e cada 1 tem uma base nitrogenada ( adenida, citosina, guanina ou timina).
Apresenta 1 açucar com 5 carbonos, desoxirribose
Apresenta 1 grupo fosfato.
RNA => Tem fita única e açúcar ribose
DNA com seu conjunto de genes forma a estrutura denomina cromossomo.
DOGMA CENTRAL DA GENÉTICA
São uma cadeia de eventos que levam um gene a produzir um fenótipo.
- Transcrição, a sequencias de nucleotídeos de uma fita de DNA é usada para produção e uma fita de RNA Complementar, esse processo ocorre no núcleo
- tradução No citoplasma essa fita de RNA, chamada RNA mensageiro vai se lugar aos ribossomos para a produção de proteínas.
- Sintese de proteínas, as proteínas são o produto final da expressão gênica, responsáveis pela atribuição das propriedades de um ser vivo.
Organismo humano tem um trilhão de células => no núcleo celular contem os cromossomos que apresentam um filamento de DNA, as sequencias dessa molécula de DNA forma um organismo e o genoma deste organismo => no DNA contém os genes que são as regiões funcionas do DNA
TEORIA CROMOSSÔMICA DA HEREDITARIEDADE
Propõe que as características hereditárias são controladas por genes localizados nos cromossomos e esses são transmitidos fielmente pelos gametas mantendo a continuidade genética de geração em geração.
Variação genética.
Herança da mosca de frutas Drosophila melanogaster
Foi encontrada uma mosca de olhos brancos , em um frasco em que todas as demais moscas tinham olhos vermelhos. Essa variação se dá pela mutação em um dos genes que controla a cor dos olhos.
Genótipo é o conjunto formado pelos genes de um indivíduo que não são modificados naturalmente. 
fenótipo refere-se às características visíveis que podem ser modificadas.
 alelos são as formas alternativas de um determinado gene
Organização genoma humano
Humanos possuem 46 cromossomos;
Cromossomos são contínuos;
Sua estrutura é visualizada durante a divisão celular:
 
Cromatina – Nome dado ao DNA quando não está em divisão celular
DNA+ ptns (histonas e Não histonas + RNA
no núcleo durante Intérfase .
Cromossomo é visível quando a célula está em mitose e meiose ( metáfase)
DNA+complexo de ptns (histonas, não-histonas + ptns regulatórias, ptns de reparo e de replicação).
Altamente condensado.
Centrômero -região de constricção, onde estão ligadas as duas cromátides;
Telômero -região da extremidade do cromossomo.
Cromátides –filamentos conectados pelo centrômero, que constituem um cromossomo;
Eucromatina –região da cromátide menos densa, cora mais clara (onde estão a maioria dos genes funcionais);
Heterocromatina -região da cromátide mais densa, cora mais escuro (geneticamente inativos).
Encurtamento do telômero = velhice
Cada vez que a célula se divide, os telômeros são ligeiramente encurtados. Como estes não se regeneram, chega a um ponto em que não permitem mais a correta replicação dos cromossomos e a célula perde completa ou parcialmente a sua capacidade de divisão.
Nas células sexuais: genoma haplóide (23 cromossomos - n);
Nas células somáticas: genoma diplóide (46 cromossomos – 2n) 
2n –diplóide; ( maioria) 
3n –triplóide;
4n –tetraplóide;
8n –octaplóide.
Técnica de bandeamento cromossômico
permitem observar o complemento cromossómico de um organismo, ou segmentos específicos de cromossoma através de uma representação fotografica, sendo um dos seus principais objetivos, a identificação de alterações, de doenças genéticas.
Bandas G: os cromossomos EM METAFASE são desproteinizados por ação da tripsina e, posteriormente são corados com Giemsa (de onde deriva o nome bandas G). Os cromossomos mostram um padrão de bandas claras e escuras, no qual as faixas escuras correspondem ao DNA rico em bases AT e poucos genes ativos; as bandas G claras têm DNA rico em bases GC e apresentam muitos genes ativos. Importância: detecção de deleções, inversões e duplicações em humanos. É realizado um cariótipo visível pela coloração de cromossomos condensados.
Cariótipo
O cariótipo representa o conjunto diploide (2N) de cromossomos das células somáticas de um organismo. Através do estudo do cariótipo, é possível determinar a normalidade ou anormalidade (alterações cromossômicas), ocasionadas por alterações mutagênicas, polissomias ou monossomias.
FISH: técnica de mapeamento físico de DNA em que uma sonda de DNA marcada com fluorocromo é hibridizada ao cromossomo ou núcleo interfásico e visualizado em microscópio de fluorescência.
É possível localizar uma micro região da sequência gênica no DNA alvo e assim detectar este tipo de alteração mais específica e diminuta.
DIVISÃO CELULAR
 Divisão Celular:
Multiplicar o material genético e dividí-lo, de forma a manter as características e funções da célula.
Finalidade: crescimento, reprodução e a reposição de células perdidas.
O modo em que os cromossomos são transmitidos de uma a célula a outra , deve ser extramamente preciso.
Células somáticas–células que compõem o corpo. 
Origem por MITOSE
Células germinativas–células reprodutivas capazes de serem fertilizadas. 
Origem por MEIOSE
Mitose – origina 2 celulas com a mesma quantidade de cromossomos da célula parenteral.
É momento do ciclo celular em que os componentes heriditérios são partilhados de mãe para filha
- regula a divisão de células somáticas relacionadas ao crescimento do corpo, a diferenciação e a regeneração tecidual.
- Células somaticas da mesma especie tem um par de cromossomos identicos
- representado na maioria das vezes como diploide 2n ( algumas bacterias e virus são excessoes)
- cada organismo diploide tem herança do genitor materno e fraterno
As células passam por uma alternancia continua entre divisão e não divisão. Os eventos que ocorrem entre o termino de uma divisão constituem o ciclo celular.
- interfase => período inical do ciclo celular
- Fase S acontece antes da célula entrar em mitose. ( DNA É REPLICADO)
- Fase g1 intervalo 1 => região de controle. No ponto final o celulas podem continuar ciclo ou se retirar, entrar em G0
ação de proteínas que verificam integridade em cada etapa do processo. Se não for possível reprar celulas entram em apoptose
- Fase g2 intervalo 2
No final da fase g2 o dna foi duplicado e o volume celular aumentado. Ocorre incio da mitose
Fases da mitose
Interfase – cromossomos desenrolados
Profase – maior parte da mitose acontece nessa fase.
Cromossomos se enrolam, divisão e separação de centriolos
Prometáfase cromossomos consistem estruturas duplas, centriolos migram para lados opostos, fomrção do fuso
Metáfase – centromeros se alinham na placa metáfasica
Anáfase
Telofáse – fase final, dois conjuntos completos de cromossomos, um conjunto em cada polo
Citocinese - e final dos processos de divisão celular das célulaseucarióticas, caracterizada pela efetiva separação das duas células após a formação completa dos dois novos núcleos.
Meiose – reduz o conteudo genetico e cromossomico pela metade
É uma divisão que origina as células sexuais
processo pelo qual células diplóides originam gametas haplóides.
MEIOSE 1 divisão reducional formação de 2 diádes
- Prófase 1 - Cromossomos homologos que foram duplicados formam pares ou seja sinapse
MOMENTO EM QUE OCORRE RECOMBINAÇÃO
- metáfase 1 cada estrutura de uma sinapse, forma uma tétrade
- Anáfase 1
- Teleofáse 1
MEIOSE 2
- Profase2 => gera 2 células, cada uma composta por uma díade
-Metáfase 2 => centromeros formados na placa equatorial
-Anfáse 2
-Telofase 2
EVENTOS IMPORTANTES MEIOSE
Permutação genética:
segmentos homólogos das cromátides não-irmãs são trocados, levando a produção de gametas distintos. 
Fonte de variabilidade genética
Não-disjunção:
falha na separação dos cromossomos, levando a distribuição incorreta.
EX: TRISSOMIA 21 SINDROME DE DOWN
Ocorre nas fêmeas com maior frequência (cerca de 10% dos ovócitos formados);
A taxa aumenta com a idade
materna;
Separação randômica
Recombinação é a troca aleatória de material genético durante a meiose.[1]
A grande contribuição da meiose para a variabilidade genética é a recombinação, ou seja, combinar de modo diferente os genes herdados dos pais do indivíduo. Isto ocorre de duas maneiras diferentes durante a primeira divisão da meiose (meiose I): o crossing-over entre as cromátides não-irmãs e a separação aleatória dos cromossomos homólogos.
O primeiro processo é o crossing-over, que é o sobrecruzamento das cromátides não-irmãs de dois cromossomos homólogos. Este fenômeno ocorre na(prófase I, mais precisamente no paquíteno),e determina o intercâmbio de segmentos cromossómicos com certos blocos de genes. As ligações entre os cromossomos são chamadas (quiasmas), e cada par de cromossomos homólogos geralmente faz dezenas de trocas de pedaços em uma meiose. Assim, genes dos cromossomos paterno e materno são misturados, formando um "cromossomo híbrido".
O segundo processo é a separação aleatória dos cromossomas homólogos durante a Anáfase I. Assim, para cada par de cromossomos homólogos "híbridos" formados, qual será direcionado para qual célula filha é um evento aleatório.
Deste modo, ao final da meiose, as células-filhas possuirão uma combinação genética diferente da célula-mãe. Cada gameta (espermatozóide ou óvulo) contém cromossomos vindos do pai e da mãe do indivíduo, e ainda cada cromossomo possui partes do pai e da mãe.
GAMETOGÊNESE
 Processo de formação dos gametas
 
Espermatogenese- 
Produção estimada de 10 12espermatozóides durante toda a vida;
Ovogenese -
Produção estimada de milhões de ovócitos que darão origem a ~ 400 óvulos durante toda a vida;
Herança mendealina
A herança é comandada pelas informações armazenadas nos genes. Os genes são transmitidos de geração em geração pelos cromossomos.
Cruzamento mono-hibrido – acontece entre individuos puros de duas linhagens parentais. Onde um único caractere; ex. Tamanho da planta é representado como alta ou baixa.
 P1-geração parental;
F1-primeira geração filial ( prole da geração parenteral)
F2-segunda geração filial ( individuo resultante ga geração f1, autofecundada)
Postulados da herança Mendeliana:
1-As características genéticas são controladas por fatores unitários que existem aos pares nos organismos individuais-PARES DE FATORES UNITÁRIOS;
2-Quando dois fatores unitários diferentes responsáveis por uma única característica estão presentes em um indivíduo particular, um dos fatores unitários é dominante sobre o outro, recessivo –DOMINÂNCIA E RECESSIVIDADE;
3-Durante a formação dos gametas, os fatores unitários pareados se separam, ou segregam, aleatoriamente, de modo que cada gameta receba um fator ou o outro com igual probabilidade –SEGREGAÇÃO.
4-Durante a formação dos gametas, os pares de fatores unitários que se separam distribuem-se independentemente um do outro –DISTRIBUIÇÃO INDEPENDENTE.;
Transmissão de características de uma geração para outra, associada a um único gene. 
Acontecem em média em proporções fixas entre as descendências = PROBABILIDADE
A segregação independente leva a variabilidade genética. Produção de gametas diferentes gerados por um individuo
.
Genótipo: Constituição genética ou alélica de um organismo.
Fenótipo: Manifestação de uma característica determinada geneticamente. 
•Genes únicos;
•Vários genes -Interação Gênica, onde um único fenótipo é afetado por mais de um conjunto de genes.
Homozigoto:Indivíduo com alelos idênticos para um gene de interesse. Produzirão prole sem variabilidade.
Heterozigoto: Indivíduo com alelos diferentes em um ou mais locus. Produzirão prole com variabilidade.
Alelo selvagem: mais frequente na população (considerado normal);
•Alelo Variante ou Mutante: diferem do selvagem por presença de
•mutação, alterando ou não o fenótipo.
•mutação promove perda de função do produto (Alelo nulos)
•mutação com ganho de função “Herança dominante” 
•mutação neutra.
Alelos letais: produtos gênicos fundamentais à viabilidade do organismo. 
•Alelos múltiplos: Quando três ou mais alelos de um mesmo gene
•estão presentes em uma população. 
Heredograma (genealogia): diagrama da história familiar, considerando um probando e sua determinada condição hereditária. 
São analisados os membros familiares e seus graus de parentesco, buscando identificar o modo de herança do traço em questão.
Aconselhamento genético –análise dos riscos para defeitos genéticos em uma família, visando apresentar opções disponíveis para evitar os possíveis riscos.
Tipos de herança:
•Autossômica recessiva / dominante;
•Ligada ao X recessiva/ dominante; 
•Ligada ao Y;
•Influencida pelo sexo;
•Mitocondrial.
Heterogeneidade genética:
Padrão fenotípico similar ou igual, decorrente de diferentes genótipos alterados (heterogeneidade alélica).
Herança recessiva:
•Fenótipo expresso em homozigotos. Associado à mutação que elimina ou reduz a função do produto gênico.
•Albinismo: decorrente da ausência de síntese de melanina.
 
Albinismo: decorrente da ausência de síntese de melanina, em função da falta de ação da tirosinase.
Herança Autossômica Recessiva:
Doença ocorre na presença de dois alelos alterados (mutantes) e nenhum normal.
Xeroderma pigmentoso:alteração no sistema de reparo de DNA que surgimento de lesões a partir da exposição a luz uv
Herança Autossômica Dominante:
Doença ocorre na presença de apenas um alelo alterado (mutantes), podendo ou não ter algum alelo normal.
HERENÇA DOMINANTE
Acondroplasia:Tipo denanismo(defeito no crescimento ósseo–4p16.3:GeneFGFR3-receptor3dofatordecrescimento.
Incidência1em10.000.(80%-mutaçõesnovas)
Fenótipo:membros curtos,macrocefalia,nariz em sela,tórax achatado,lordos e lombar.
Homozigotos apresentam fenótipo mais grave
•Fenótipo expresso em homozigotos ou em heterozigotos para um alelo com característica dominante.
•Hipercolesterolemia familiar –defeito nos receptores de LDL, com aumento consequente dos níveis plasmáticos.
Em homozigose os casos são mais graves:
Manifestações fenotípicas mais precoce e intensa (efeito de dosagem de gene).
Herança ligada ao X:
•Distúrbios que afetam mais ao homem, por serem hemizogotos para o X;
Herança recessiva ligada ao X:
•Expressa em todos os homens portadores, nas mulheres só em homozigose;
•Pai afetado transmite alelo para todas as filhas;
Exemplos: Hemofilia A e daltonismo
Herança dominante ligada ao X:
•Expressa em todas as filhas de pais afetados em heterozigose. 
Herança ligada ao Y (restrita ao sexo):
Trasmitida restritamente entre os homens.
Ex:. Hipertricose auricular
XYhiafetado
XYHInormal
Herança limitada (ou influenciada) pelo sexo:
A manifestação do fenótipo pode ser limitada a um dos sexos, que pode influenciar na expressão de determinado gene através de hormônios específicos.
Ex: Calvície –traço autossômico influenciado pelo sexo
Herança Mitocondrial (materna): 
•Ocorrem em funçãode mutações no genoma mitocondrial (16.569 pb, 37 genes). 
•Filhos e filhas de mães afetadas serão afetados;
•O grau de severidade da doença dependerá da quantidade de mitocôndrias defeituosas passadas da mãe para os filhos;
Não há padrão de herança mendeliana;
Dominância Incompleta ou parcial: Nenhum alelo é dominante, gerando um fenótipo intermediário.
* Considerar a expressão gênica
de maneira quantitativa (50%).
Codominância: Influência de alelos que dão origem a produtos gênicos distintos, influenciando o fenótipo
Grupo Sanguíneo MN:
Caracterizado pela presença de glicoproteína, que se associa à superfície das hemácias. 
Existem duas formas da glicoptn: M ou N. Produzida no cromossomo 4, dá identidade bioquímica e imunológica aos indivíduos.
Grupo Sanguíneo ABO:
Três alelos alternativos que dão origem a proteínas que se associam à superfície das hemácia = ALELOS MÚLTIPLOS.
Três alelos alternativos no cromossomo 9 (9q34.1-9q34.2)que dão origem a proteínas que se associam à superfície das hemácias.
A e B são codominantes, porém são dominantes em relação ao O.
Fenótipo Bombain -mutação no gene FUT1(fucosil-transferase) relacionado a ligação do antígeno à superfície da hemácia.