Gen

1
Genética
2
Conceito Gerais

• Gene fragmento de DNA que pode ser transcrito na
  síntese de proteínas.
• Locus (Loco) local, no cromossomo, onde se
  encontra o gene.
• Alelos genes que ocupam o mesmo locus em
  cromossomos homólogos.
• Homólogos cromossomos que possuem genes para as
  mesmas características.

3
Conceito Gerais

• Genótipo conjunto de genes de um indivíduo.
• Fenótipo características observáveis de uma
  espécie, que são determinadas por genes e que
  podem ser alteradas pelo ambiente.
• Fenocópia fenótipo modificado semelhante a um
  existente.
• Gene Letal com efeito mortal.

4
Conceitos Gerais

• Gene Dominante aquele que sempre que está
  presente se manifesta.
• Gene Recessivo aquele que só se manifesta na
  ausência do dominante.
• Homozigoto ou Puro indivíduo que apresenta
  alelos iguais para um ou mais caracteres.
• Heterozigoto ou Híbrido indivíduo que apresenta
  alelos diferentes para um ou mais caracteres.

5
Conceitos Gerais

• Genes Codominantes os dois genes do par
  manifestam seu caráter.
• Polialelia mais de dois alelos para um mesmo
  caráter.
• Pleiotropia um par de genes determina vários
  caracteres.
• Polimeria vários pares de genes determinam um só
  caráter.
• Epistasia interação em que genes inibem a ação
  de outros não alelos.

6
Genealogias ou Heredogramas
sexo masculino
indivíduos que apresentam o caráter estudado
sexo feminino
filhos ou descendentes
sexo desconhecido
casamento ou cruzamento
gêmeos dizigóticos
casamento ou cruzamento consangüíneo
gêmeos monozigóticos
7
Probabilidade em Genética
Probabilidade é a relação entre um ou mais
eventos esperados e o número de eventos possíveis.
eventos esperados
P
eventos possíveis

• Regra do E
• A probabilidade de dois ou mais eventos
  independentes ocorrerem simultaneamente é igual
  ao produto das probabilidades de ocorrerem
  separadamente.

• Regra do OU
• A probabilidade de dois ou mais eventos
  mutuamente exclusivos ocorrerem é igual a soma
  das probabilidades de ocorrerem separadamente.

8
Genética Mendeliana

• Gregor Mendel (1822-1884), monge austríaco, é
  considerado o pai da genética.
• Desenvolveu seus trabalhos com plantas de ervilha
  (Pisun sativum) observando a transmissão
  hereditária de várias características.
• Em 1865 publicou o artigo "Experiments with Plant
  Hybrids" que foi ignorado.
• A partir de 1900 vários pesquisadores confirmaram
  seus resultados.
• Suas duas leis ainda hoje são base para os
  estudos genéticos.

9
Genética Mendeliana

• Por que ervilhas?
• Fácil cultivo em canteiros.
• Várias características contrastantes e de fácil
  observação.
• Ciclo vital curto e grande número de descendentes
  (sementes).
• Predomina reprodução por autofecundação, portanto
  linhagens naturais são puras.

10
(No Transcript)
11
1a Lei de MendelPureza dos Gametas

• As características dos indivíduos são
  condicionadas por pares de fatores (genes), que
  se separam durante a formação dos gametas, indo
  apenas um fator do par para cada gameta.

12
Monoibridismo com Dominância

• Herança condicionada por um par de alelos.
• Dois fenótipos possíveis em F2.
• Três genótipos possíveis em F2.
• Proporção fenotípica
• 31
• Proporção genotípica
• 121

• Ex. cor das sementes em ervilhas.
• P amarelas x verdes
• F1 100 amarelas
• F1 amarelas x amarelas
• F2 75 amarelas
• 25 verdes

VV
vv
Vv
Vv
Vv
Vv
VV
vv
13
Monoibridismo sem Dominância

• Ex. cor das flores em Maravilha.
• P vermelhas x brancas
• F1 100 rosas
• F1 rosas x rosas
• F2 25 vermelhas
• 50 rosas
• 25 brancas

• Herança condicionada por um par de alelos.
• Três fenótipos possíveis em F2.
• Três genótipos possíveis em F2.
• Proporção fenotípica
• 121
• Proporção genotípica
• 121

VV
BB
VB
VB
VB
VV
VB
BB
14
Genes Letais

• Provocam a morte ou não desenvolvimento do
  embrião.
• Determinam um desvio nas proporções fenotípicas
  esperadas, geralmente 21.

Aa
Aa
Aa
Aa
aa
AA
15
Cruzamento-Teste

• Utilizado para se saber se um indivíduo com
  fenótipo dominante é homozigoto ou heterozigoto.
• Consiste em cruzar o indivíduo em questão com um
  indivíduo com fenótipo recessivo e analisar as
  proporções fenotípicas nos descendentes.
• Obtendo-se 100 de indivíduos dominantes, o
  testado é, com certeza, homozigoto.
• Obtendo-se 50 de dominantes e 50 de recessivos,
  então o testado é heterozigoto.
• Quando é utilizado o genitor recessivo para o
  teste o processo é chamado de retrocruzamento ou
  back-cross.

16
Alelos Múltiplos (Polialelia)

• Herança determinada por 3 ou mais alelos que
  condicionam um só caráter, obedecendo os padrões
  mendelianos.
• Cada indivíduo tem, no genótipo, apenas dois
  alelos, um de origem paterna e outro de origem
  materna.
• Novos alelos surgem por mutações que provocam
  alterações na proteína original.

17
Alelos Múltiplos (Polialelia)

• Ex. Cor da pelagem em coelhos.
• 4 alelos
• C ? selvagem (aguti).
• cch ? chinchila.
• ch ? himalaia.
• ca ? albino.

ch _
cch _
C _
C gt cch gt ch gt ca
caca
18
Grupos Sangüíneos

• Determinado por proteínas presentes no plasma ou
  nas hemácias.
• Conhecimento importante nas transfusões, medicina
  legal, estudos étnicos, etc.
• Transfusões baseadas nas relações
  antígeno/anticorpo.
• A herança obedece os padrões mendelianos
• Sistema ABO ? Polialelia e codominância.
• Sistema Rh ? Monoibridismo com dominância.
• Sistema MN ? Monoibridismo sem dominância.

19
Sistema ABO
Grupo Sangüíneo Aglutinogênio nas hemácias Aglutinina no plasma
A A Anti-B
B B Anti-A
AB A e B -
O - Anti-A e Anti-B
Doações O A B AB
20
Sistema ABO

• Os grupos do sistema ABO são determinados por
  uma série de 3 alelos, IA, IB e i onde
• Gene IA determina a produção do aglutinogênio A.
• Gene IB determina a produção do aglutinogênio B.
• Gene i determina a não produção de aglutinogênios.

IA IB gt i
Fenótipos Genótipos
Grupo A IAIA ou IAi
Grupo B IBIB ou IBi
Grupo AB IAIB
Grupo O ii
21
Sistema Rh
Fator Rh ? Proteína encontrada nas hemácias que
pode agir como antígeno se for inserida em
indivíduos que não a possuam.
Rh ? indivíduos que possuem a proteína. Rh- ?
indivíduos que não possuem a proteína.
Doações Rh- Rh
Fenótipos Genótipos
Rh RR ou Rr
Rh- rr
22
Eritroblastose FetalDoença Hemolítica do Recém
Nascido
Condições Mãe Rh- Pai Rh Criança Rh
23
Sistema MN

• Proteínas presentes nas hemácias que não são
  levadas em conta nas transfusões sangüíneas.
• Geneticamente é um caso de codominância.
• Grupo M produz a proteína M.
• Grupo N produz a proteína N.
• Grupo MN produz as duas proteínas.

Fenótipos Genótipos
M LMLM
N LNLN
MN LMLN
Doações M N MN
24
Genética Relacionada ao Sexo

• Heranças determinadas por genes localizados nos
  cromossomos sexuais (alossomos) ou por genes
  autossômicos mas cujo efeito sofre influência dos
  hormônios sexuais.
• As principais são
• Herança ligada ao sexo genes localizados na
  porção não homóloga do cromossomo X.
• Herança restrita ao sexo localizada na porção
  não homóloga do cromossomo Y.
• Herança influenciada pelo sexo genes localizados
  em cromossomos autossomos que sofrem influência
  dos hormônios sexuais.

25
Determinação do Sexona Espécie Humana

• A espécie humana apresenta 23 pares de
  cromossomos. 22 pares são autossomos e não tem
  relação direta com a determinação do sexo. Um
  par, chamado de alossomos (X e Y), são os
  cromossomos sexuais.
• A mulher apresenta dois alossomos X e é chamada
  de sexo homogamético, pois seus gametas sempre
  terão o cromossomo X.
• O homem apresenta um X e um Y e é o sexo
  heterogamético, pois seus gametas serão metade
  com cromossomo X e metade com cromossomo Y.
• Na mulher, um dos cromossomos X em cada célula
  permanece inativo e se constitui na cromatina
  sexual ou corpúsculo de Barr.

26
Herança Ligada ao Sexo

• Genes localizados na porção não homóloga do
  cromossomo X.
• Quando dominantes, o caráter é transmitido pelas
  mães a todos os descendentes e pelos pais somente
  às filhas.
• Quando recessivos, o caráter é transmitido pelas
  mães aos filhos homens. As meninas só terão a
  característica se o pai também a tiver.
• Ex. Daltonismo e Hemofilia.

27
Herança Ligada ao SexoDaltonismo

• Anomalia visual recessiva em que o indivíduo tem
  deficiência na distinção das cores vermelha ou
  verde.
• Os homens daltônicos (8) tem um gene Xd pois são
  hemizigotos e as mulheres daltônicas (0,64)
  devem ser homozigotas recessivas.

Fenótipo Genótipo
Mulher normal XDXD
Mulher portadora XDXd
Mulher daltônica XdXd
Homem normal XDY
Homem daltônico XdY
28
Herança Ligada ao SexoHemofilia

• Anomalia que provoca a falta de coagulação do
  sangue.
• Homens hemofílicos são hemizigotos (1/10.000) e
  mulheres hemofílicas são homozigotas recessivas
  (1/100.000.000).

Fenótipos Genótipos
Mulher normal XHXH
Mulher portadora XHXh
Mulher hemofílica XhXh
Homem normal XHY
Homem hemofílico XhY
29
Genética Relacionada ao Sexo

• Herança Restrita ao Sexo
• Genes localizados na porção não homóloga do
  cromossomo Y.
• Genes Holândricos.
• Só ocorrem no sexo masculino.
• Ex. Hipertricose auricular.

• Herança Limitada pelo Sexo
• Genes autossômicos cujo efeito sofre influência
  dos hormônios sexuais.
• Só se manifestam em um dos sexos.
• Ex. Produção de leite em bovinos.

30
Herança Influenciada pelo Sexo

• Genes autossômicos cujo efeito sofre influência
  dos hormônios sexuais.
• Comportamento diferente em cada sexo, agindo como
  dominante em um e como recessivo em outro
  (variação de dominância).
• Ex. Calvície (alopecia).

Genótipos Fenótipos Fenótipos
CC Homem calvo Mulher calva
Cc Homem calvo Mulher não-calva
cc Homem não-calvo Mulher não-calva
31
Prováveis Tipos de Herança
Autossômica dominante
Autossômica recessiva
Ligada ao Y (holândrica)
32
Prováveis Tipos de Herança
Ligada ao X recessiva
Ligada ao X dominante
33
2a Lei de MendelSegregação Independente

• Na herança de duas ou mais características, os
  fatores, segregados na formação dos gametas, não
  se fundem no híbrido, mas se distribuem
  independentemente nos gametas segundo todas as
  combinações possíveis.

34
Diibridismo

• Herança determinada por dois pares de alelos
  independentes que condicionam duas
  características.
• Quatro fenótipos diferentes são encontrados em
  F2, combinando os caracteres dominantes e
  recessivos.
• A proporção fenotípica clássica em F2 é 9331.
• Ex. cruzamento de sementes de ervilhas
  amarelas/lisas (puras) com verdes/rugosas
  (puras).
• P amarelas/lisas x verdes/rugosas
• F1 100 amarelas/lisas (híbridas)
• F1 amarelas/lisas x amarelas/lisas

VVRR
vvrr
VvRr
VvRr
VvRr
35
Diibridismo
Gametas da F1 VR Vr vR vr
VR VVRR VVRr VvRR VvRr
Vr VVRr VVrr VvRr Vvrr
vR VvRR VvRr vvRR vvRr
vr VvRr Vvrr vvRr vvrr
Proporção Fenotípica em F2

• amarelas/lisas
  verdes/lisas
• amarelas/rugosas verdes/rugosas

36
Poliibridismo

• Quando são analisados mais de dois pares de
  alelos que condicionam mais de duas
  características, temos o triibridismo,
  tetraibridismo, etc, que constituem o
  poliibridismo.
• Para se calcular o número de gametas diferentes
  produzidos por um poliíbrido se utiliza a fórmula
  2n, onde n é o número de pares de genes
  heterozigotos (híbridos).
• Ex. Quantos gametas diferentes forma o genótipo
  AaBBCcddEe
• Número de híbridos 3
• Número de gametas 23 8 gametas diferentes

37
Genética Moderna(Pós-Mendeliana)

• Heranças que se afastam, pouco ou muito, dos
  processos descritos por Mendel em seus trabalhos.
• As proporções fenotípicas podem variar em relação
  às proporções clássicas da genética mendeliana.
• Herança Qualitativa O fenótipo depende de quais
  genes estão presentes no genótipo. Ex.
  interações gênicas (genes complementares e
  epistasia) e pleiotropia.
• Herança Quantitativa O fenótipo depende de
  quantos genes dominantes estão presentes no
  genótipo. Ex. polimeria.

38
Interações Gênicas

• Genes complementares
• Genes com segregação independente que agem em
  conjunto para determinar um fenótipo.
• Ex. forma das cristas em galináceos.

Fenótipos Genótipos
crista noz R_E_
crista rosa R_ee
crista ervilha rrE_
crista simples rree
39
Interações Gênicas

• Ex. Cor da penas em galináceos.
• Gene C ? penas coloridas.
• Gene c ? penas brancas.
• Gene I ? epistático sobre gene C.

• Epistasia
• Interação em que um par de genes inibe que outro
  par, não alelo, manifeste seu caráter.
• A epistasia pode ser dominante ou recessiva.
• O gene inibidor é chamado de epistático e o
  inibido é o hipostático.

Fenótipos Genótipos
Penas coloridas C_ii
Penas cc_ _
brancas C_I_
40
Pleiotropia

• Herança em que um único par de genes condiciona
  várias características simultaneamente.
• Efeito múltiplo de um gene.
• Exemplos
• Síndrome de Lawrence-Moon obesidade,
  oligofrenia, polidactilia e hipogonadismo.
• Síndrome de Marfan defeitos cardíacos, problemas
  visuais, aracnodactilia.
• Fenilcetonúria deficiência mental, convulsões,
  icterícia, queda de cabelo, urina muito
  concentrada.

41
Polimeria

• Herança Quantitativa onde ocorre efeito
  cumulativo na ação de vários pares de genes.
• Há uma variação fenotípica gradual e contínua
  entre um valor mínimo e um valor máximo, devida a
  adição de genes dominantes no genótipo, seguindo
  uma curva normal de distribuição.
• Ex. altura, peso, cor da pele, cor dos olhos,
  grau de inteligência, altura de plantas, produção
  de leite em bovinos, comprimento de pelos, etc.
• Para se saber o número de fenótipos ou quantos
  pares de genes estão envolvidos são utilizados
  modelos matemáticos.

número de poligenes número de fenótipos - 1
número de fenótipos número de poligenes 1
42
Herança QuantitativaCor da Pele em Humanos
Fenótipos Genótipos
Negro SSTT
Mulato Escuro SsTT SSTt
Mulato Médio SsTt SStt ssTT
Mulato Claro Sstt ssTt
Branco sstt
43
Genética de Populações

• Estuda, matematicamente, as freqüências dos genes
  em uma população e as forças evolutivas que as
  modificam.
• Pool Gênico genes comuns a uma mesma população,
  acervo genético ou gene pool.
• Uma população estará em equilíbrio genético
  quando seu pool gênico se mantiver inalterado por
  gerações sucessivas.
• Havendo alterações no acervo gênico, se diz que a
  população está evoluindo.

44
Genética de Populações

• Teorema de Hardy-Weinberg
• Em populações infinitamente grandes, com
  cruzamentos ao acaso (panmítica), que não
  estiverem sofrendo influência dos fatores
  evolutivos (mutações, seleção natural, migrações,
  etc...), não haverá alteração do pool gênico,
  isto é, as freqüências gênicas e genotípicas se
  manterão constantes.

45
O Teorema de Hardy-Weinberg

• Numa população em equilíbrio, para uma
  determinada característica existem dois genes, o
  dominante (A) e o recessivo (a).
• A soma das freqüências dos dois genes (freqüência
  gênica) na população é 100.
• f(A) f(a) 100
• Sendo, f(A) p e f(a) q, então
• p q 1

46
O Teorema de Hardy-Weinberg

• Na mesma população existem 3 genótipos possíveis
  homozigoto dominante (AA), heterozigoto (Aa) e
  homozigoto recessivo (aa).
• A soma das freqüências do 3 genótipos (freqüência
  genotípica) na população é 100.
• f(AA) f(Aa) f(aa) 100
• Sendo, f(AA) p2, f(Aa) 2pq e f(aa) q2,
  então
• p2 2pq q2 1

47
O Teorema de Hardy-WeinbergAplicação

• Uma população em equilíbrio está assim
  distribuída para um determinado par de alelos
• Quais as freqüências gênicas e genotípicas?

AA 640 indivíduos
Aa 320 indivíduos
aa 40 indivíduos
Total 1.000 indivíduos
48
O Teorema de Hardy-WeinbergAplicação

• Freqüências Gênicas
• Número total de genes 2.000
• Número de genes A 1.280 320 1.600
• Número de genes a 80 320 400
• f(A) p 1.600/2.000 0,8 ou 80
• f(a) q 400/2.000 0,2 ou 20

49
O Teorema de Hardy-WeinbergAplicação

• Freqüências Genotípicas
• f(A) p 0,8
• f(a) q 0,2
• f(AA) p2 (0,8)2 0,64 ou 64
• f(Aa) 2pq 2(0,8x0,2) 0,32 ou 32
• f(aa) q2 (0,2)2 0,04 ou 4

50
Genes Ligados - Linkage

• Quando dois ou mais genes, responsáveis por
  diferentes características, estão localizados em
  um mesmo cromossomo, a herança é chamada de
  Vinculação Gênica.
• Nestes casos a quantidade de gametas e portanto a
  freqüência da descendência apresentarão
  diferenças em relação ao diibridismo já que a
  incidência do crossing-over será fundamental.
• Crossing-Over ou permuta é a troca de partes
  entre cromossomos homólogos durante a meiose e é
  um dos principais fatores para a variabilidade
  genética.

51
Comparação Diibridismo/Linkage
Diibridismo (AaBb)
A
a
B
b
Gametas
A
B
A
b
a
B
a
b
25
25
25
25
52
Comparação Diibridismo/Linkage
Linkage (AaBb)
A
a
B
b
Gametas
A
a
A
a
B
b
b
B
Parentais
Recombinantes
53
Genes Ligados - Linkage

• Na herança dos genes ligados, a freqüência dos
  gametas de um heterozigoto depende da taxa de
  crossing-over ou taxa de recombinação que ocorre
  entre os cromossomos homólogos.
• Os Gametas Parentais são formados mesmo que não
  haja recombinação e aparecem em maior quantidade.
• Os Gametas Recombinantes são formados apenas se
  houver permuta e aparecem em menor quantidade.
• A Taxa de Crossing é expressa em porcentagem e
  corresponde a freqüência de gametas recombinantes
  formados na gametogênese.

54
Genes Ligados - Linkage

• Na vinculação gênica a posição dos genes no
  heterozigoto (AaBb) pode ser Cis ou Trans.
• Estas posições também podem ser utilizadas para
  se definir quem são os gametas parentais e os
  recombinantes.

A
B
A
b
a
b
a
B
Posição CIS
Posição TRANS
55
Mapeamento Genético

• Mapa genético ou cromossômico é a representação
  da posição dos genes no cromossomo.
• Está diretamente relacionada a taxa de crossing.
• Unidades de Recombinação (U.R.) ou Morganídeos
  (M) são as unidades usadas para determinar a
  posição dos genes no cromossomo e correspondem a
  taxa de crossing.
• Exemplo Em um cromossomo há a seguinte
  freqüência de recombinação entre os genes A,B,C e
  D
• A-B ? 45 A-C ? 20 C-B ? 25
• B-D ? 5 C-D ? 20 A-D ? 40
• Qual a posição dos genes no cromossomo?

56
Mapeamento Genético
20M
20M
5M
A
C
D
B
40M
45M