Conceito de genética explicação

1. BIOLOGIA MOLECULAR E
GENÉTICA APLICADAS À
BIOMEDICINA
Revisando a genética básica
FUNDAÇÃO EDUCACIONAL ROSEMAR PIMENTEL
CENTRO UNIVERSITÁRIO GERALDO DI BIASE
Profª Altagratia Chiesse

2. Objetivos - Conteúdos
• Histórico dos estudos sobre a hereditariedade.
• Conhecer as ideias Mendelianas para explicar a
hereditariedade.
• Compreender a construção da Teoria Cromossômica da
Herança e a descoberta dos cromossomos sexuais.
• Entender a importância de se estudar o aspecto físico, ou
seja, a localização no interior das células, e a natureza
química da molécula responsável pela hereditariedade.

3. E O MENDEL?
• Gregor Johann Mendel (1822-1884): ingressou no
monastério aos 21 anos, titulou-se docente em Física
pela Universidade de Viena, e iniciou estudos e
pesquisas sobre o cruzamento de animais (abelhas e
ratos) e plantas.
• Seus mais famosos experimenteos ocorreram entre
1856 e 1864 com hibridação de plantas (ervilhas)
publicado em 1867 na revista Proceedings of Brünn
Society for the Study of Natural Science com o título
Versuche über Pflanzen-Hybriden (disponível em
http://www.esp.org/foundations/genetics/classical/g
m-65.pdf).
• Só em 1900 com os estudos de Hugo De Vries,
(Holanda), Carl Correns (Alemanha) e Erich Von
Tschermak (Áustria) que os trabalhos de
Mendel tiveram destaque na comunidade
científica.

4. • Utilizou ervilhas (Pisum sativum).
• No estudo foram 7 características com
2 estados de caráter.
• Para todas as características analisadas,
a primeira geração híbrida (F1)
apresentou plantas que exibiam o
estado da característica de um dos
genitores.
• O que teria acontecido com algumas
das características dos parentais que
sumiram? Ele verificou que os estados
de caráter ausentes nos híbridos da
geração F1não eram perdidos; eles
ficavam encobertos, reaparecendo na
geração F2.
• Denominou o estado de caráter que
desaparecia na geração F1 de recessivo
(deprimida), enquanto o que se
mantinha na F1 foi denominado
dominante.
Trabalho de Mendel

5. O Trabalho de Mendel
• A principal razão para Mendel ter conseguido determinar as leis fundamentais da
herança foi a maneira pela qual ele analisou os resultados obtidos:
• Ele analisou uma característica por vez e determinou a proporção com que
apareciam os diferentes tipos de indivíduos na geração F2.
• Descobriu que as plantas possuíam fatores que determinavam suas características
hereditárias e eram transmitidos de uma geração a outraatravés dos gametas.
• Os fatores de hereditariedade de Mendel são denominados atualmente
GENES.
• Os genes são segmentos das moléculas de DNA que constituem os
cromossomos.
• Os fatores determinantes dos estados contrastantes de uma mesma
característica são o resultado de pequenas variações de um mesmo
segmento de DNA.

6. Resumindo o trabalho de Mendel
• 1º observações:
• No cruzamento de duas variedades puras que diferem entre si
quanto a um determinado caráter hereditário, a característica
que não aparece na geração F1 não é perdida, fica encoberta,
reaparecendo na F2.
• Na F2 a proporção entre o número de indivíduos que
apresentam a forma dominante de uma característica e os que
apresentam a forma recessiva é 3:1.
• Cruzamentos recíprocos apresentam resultados semelhantes.

7. Resumindo o trabalho de Mendel
• 2º conclusões:
• Os gametas masculino e feminino contribuem de modo
equivalente na determinação das características dos
descendentes.
• As características hereditárias são determinadas por fatores
que passam degeração a geração através dos gametas.
• A geração F2 de um cruzamento onde os tipos parentais
diferem quanto a uma característica é constituída por três tipos
de indivíduos, na proporção de:
• 1puro dominante: 2 híbridos: 1 puro recessivo

8. 1ª LEI DE MENDEL:
Lei da Segregação dos Fatores
• Conhecida também como Lei da
Pureza dos Gametas:
“O princípio básico da herança biológica
estabelece que as características
hereditárias são determinadas por
fatores que ocorrem aos pares.
Na formação dos gametas, os fatores
membros de cada par se segregam, isto
é, se separam de forma que cada
gameta só recebe um membro de cada
par de fatores, sendo, portanto, sempre
puro.”

9. • Conhecida também como Lei da
Associação Independente ou
Dihibridismo
• “Os fatores para duas ou
mais características se
distribuem de forma
independente durante a
formação dos gametas e se
combinam ao acaso.”
2ª LEI DE MENDEL:
Lei da Segregação Independente

10. E OS CRUZAMENTOS DIÍBRIDOS?
QUESTÕES BÁSICAS:
• Se analisarmos duas ou mais características
simultaneamente, como seria o padrão de transmissão das
características de uma em relação à outra?
• Estas características seriam herdadas segundo um padrão
definido?
RELEMBRANDO A 1ª LEI:
Os dois tipos de fatores hereditários presentes no híbrido
(A e a) separam-se na formação dos gametas e combinam-se
aleatoriamente na fertilização, resultando na proporção
fenotípica 3:1
Essa proporção só pode ocorrer se cada gameta receber um
tipo de fator de hereditariedade, A ou a.

11. E OS CRUZAMENTOS DIÍBRIDOS?
ENTÃO: Cada par de fatores em uma planta diíbrida
como AaBb, se comporta de maneira independente em
relação ao outro par.
• Os membros do par Aa segregam-se independentemente
dos membros do par Bb, produzindo quatro tipos de
gametas em freqüências iguais:
• 1/4 AB, 1/4 Ab, 1/4 aB, 1/4 ab.
• Os gametas formados combinam-se aleatoriamente na
fertilização, resultando em quatro tipos de
descendentes na proporção 9:3:3:1

12. HEREDITARIEDADE: princípios básicos
• Os mecanismos da Herança Biológica só ficaram amplamente
conhecidos a partir do séc. XX.
• Os organismos vivos não herdam as características dos ascendentes.
Eles herdam as instruções de como produzir estas características.
• Este “manual de instruções”, os genes, ficam armazenados em
forma de código na molécula de DNA, que constitui os
cromossomos.
• Os genes são transmitidos de geração em geração através dos
gametas.
• Os genes (pares em cada indivíduo) dão o comando para o
funcionamento das células, que vão determinar as características
hereditárias.

13. Principais Padrões de Herança
• Interação Gênica: 2 ou
mais genes, no mesmo
cromossomo ou em
cromossomos diferentes,
juntos atuam para
determinar uma
característica.
PADRÃO HEREDITÁRIO
MAIS COMUM.

14. Principais Padrões de Herança
• Herança Dominante: 1 alelo
mutante é dominante em relação
ao alelo normal. (Ex. Doença de
Huntington, AA, Aa; aa)
• Herança Recessiva: 1 alelo
alterado comporta-se como
recessivo em relação ao outro.
(Ex. Albinismo)
• Dominância Incompleta: o
fenótipo depende do “produto
gênico” das células (AA tem o
dobro de material do Aa). Nos
heterozigotos o fenótipo é
intermediário. AA; Aa; aa
• Co-dominância: 2 alelos
diferentes se expressam
fenotipicamente no
heterozigoto. (Ex. Sistema
ABO)
• Alelos com letalidade: um
alelo letal em homozigose
causa a morte do indivíduo.
(Ex. Acondroplasia, DD+; Dd
fenótipo típico; dd normal)
• Alelos Múltiplos: genes que
ocorrem com mais de 2 formas
alélicas.
• Pleiotropia: 1 gene condiciona
mais de uma característica no
indivíduo. (Ex. Síndrome de
Marfan)

15. Principais Padrões de Herança
• Herança Dominante:
• 1 alelo mutante é dominante
em relação ao alelo normal.
(Ex. Doença de Huntington,
AA, Aa; aa)

16. Principais Padrões de Herança
• Herança Recessiva:
• 1 alelo alterado comporta-se
como recessivo em relação ao
outro.
• Ex. Albinismo (aa)

17. Principais Padrões de Herança
• Dominância Incompleta:
• O fenótipo depende do “produto gênico” das
células (AA tem o dobro de material do Aa).
• Nos heterozigotos o fenótipo é intermediário.
AA; Aa; aa

18. Principais Padrões de Herança
• Co-dominância:
• 2 alelos diferentes se
expressam fenotipicamente
no heterozigoto.
• Ex. Sistema ABO. Os grupos
sanguíneos são determinados
por três alelos diferentes de
um único gene:
• IA, IB e i
• Esses 3 alelos geram na espécie
humana a presença de quatro
fenótipos:
• Sangue A, sangue B, sangue AB e
sangue O

19. Principais Padrões de Herança
• Alelos com letalidade:
• Um alelo letal em
homozigose(dominante ou
recessivo) causa a morte do
indivíduo.
• Acondroplasia (nanismo
autossômico dominate), DD+;
Dd fenótipo típico; dd normal
• Tay-Sachs (doença
degenerativa autossômica
recessiva, ss).
• Braquidactilia (os indivíduos
apresentam os dedos das mãos
muito curtos, é letal quando em
homozigose, BB)

20. Principais Padrões de Herança
• Alelos Múltiplos:
• Os genes que ocorrem com mais
de 2 formas alélicas.
• Ex.: sistema ABO.
• Por possuir três alelos
determinando uma característica,
além de codominância, o sistema
ABO também é um exemplo de
alelos múltiplos.

21. Principais Padrões de Herança
• Pleiotropia: 1 gene condiciona
mais de uma característica no
indivíduo.
• Ex. Síndrome de Marfan,
fenilcetonúria, Sindrome de
Lawrence-Moon, anemia
falciforme

22. Anemia Falciforme:
resistência a malária e
terapia gênica

23. Principais Padrões de Herança
• Epistasia:
• Os alelos de um gene vão
impedir a expressão dos
alelos de outro, que pode ou
não estar no mesmo
cromossomo.
• Pode ser dominante ou
recessiva.
• Se um gene A estiver
presente, não é possível
determinar se o gene B está
presente ou não.
Epistasia Recessiva:
SURDEZ CONGÊNITA

24. Principais Padrões de Herança
• Herança Poligênica
(Quantitativa):
• O efeito acumulativo de
vários genes determina a
maior parcela do fenótipo.
• Ex. Cor da pele e dos
olhos na espécie
humana

25. Principais Padrões de Herança
• Penetrância Gênica: % de
indivíduos com um genótipo que
expressa o fenótipo
correspondente.
• Expressividade Gênica:
fenótipo expresso pelo gene.
Pode ser variável: um alelo se
expressa de maneira distinta
em cada indivíduo (variações de
pelagem em mamíferos e de
padrões de cores em
leguminosas)

26. Cromossomos, Genes e DNA
• Como ficam os trabalhos de Mendel atualmente?
Como influenciaram a Genética Humana e a
Biologia Molecular?
• Surgimento da Teoria Cromossômica da Herança
• Descoberta dos Cromossomos Sexuais
• Importância do estudo da natureza da molécula
responsável pela hereditariedade.
• Surgimento da Biologia Molecular,
desenvolvimento de técnicas de análises
moleculares e suas aplicações na área biomédica.

27. Teoria Cromossômica da Herança
• Genética deu um grande passo com a descoberta de que os fatores
hereditários, hoje conhecidos como genes, são parte de estruturas celulares
específicas, os cromossomos.
• Este conceito que ficou conhecido como a TEORIA CROMOSSÔMICA DA
HERANÇA.
• No final do século XIX e início do século XX, começaram a surgir as
primeiras evidências do envolvimento de cromossomos na determinação dos
sexos.
• Essas evidências foram mais um ponto a fortalecer a idéia de que os
cromossomos são a base da hereditariedade.
• A relação entre as Leis de Mendel e o modo como os gametas são formados
durante a meiose pôde ser estabelecida.

28. Sistemas de Determinação de Sexo
Muitas das características de uma espécie podem ser condicionadas por
genes ocalizados nos cromossomos sexuais.
Existem vários sistemas:
• Sistemas onde há apenas um par de cromossomos sexuais e o
macho é o sexo heterogamético:
• XX / XY, XX / X0
• Sistemas onde há apenas um par de cromossomos sexuais e as
fêmeas são o sexo heterogamético:
• ZZ / ZW, ZZ / Z0
• Sistemas onde há mais de um par de cromossomos sexuais
(sistemas múltiplos):
• XXXX / XXY

29. HISTÓRICO
• Somente no século XVII foi possível a observação de certas
estruturas, “os espermatozóides”, no sêmen de vários
animais devido à construção do microscópio ótico.
• Esta descoberta estreitou ainda mais o vínculo entre os pais
e sua prole. Pouco tempo depois, tanto as células sexuais
masculinas quanto as femininas foram reconhecidas.
• Entretanto, a ideia de que apenas o homem tinha importância
para a transmissão dos caracteres prevalecia.

30. Histórico
• Um personagem fundamental para desvendar esta história foi GREGOR
MENDEL.
• Propôs a existência de partículas ou fatores hereditários nas células
sexuais
• Previu o comportamento especial desses fatores (GENES), que deveriam
se separar durante a formação de gametas.
• Com a fecundação, então, ocorreria fusão dos gametas e reconstituição do par
de fatores hereditários (genes).
• Postulou que os genes não se fundem após a fecundação, mas
permanecem lado a lado, independentemente de se manifestarem ou
não. Foi o primeiro a sugerir a existência de fatores independentes a
serem transmitidos dos genitores para sua prole.

31. Histórico
• 1877- os cromossomos foram visualizados no interior do núcleo
• 1903 – foi proposta a teoria cromossômica da herança, na qual se
postulava que os fatores hereditários estavam fisicamente
localizados nos cromossomos.
• 1926 – ocorre a publicação do livro de Thomas Hunt Morgan, A
Teoria do Gene, e ficou estabelecido que a herança é devida a
unidades transmitidas de modo ordenado do genitor para o filho.
• Uma vez estabelecido o mecanismo de herança, o campo de
investigações dos genes partiu para uma nova direção: a “base
química da herança”.

32. • Houve uma “corrida” para se
desvendar as características
estruturais do material genético
(DNA).
• Muitos foram os esforços feitos
por vários pesquisadores ,
culminando no modelo da dupla
hélice do DNA proposto, em
1953, por James Watson e
Francis Crick.
• A partir de então, o campo da
genética molecular cresceu
assustadoramente a partir do
início da década de 1960.
• A Biologia Molecular se iniciou
com a proposição do modelo de
estrutura tridimenscional do
DNA.
Histórico

33. Biologia Molecular
• O sucesso inicial:
• Número elevado de informações + aplicação de técnicas e métodos
poderosos de análise molecular a diferentes áreas (fisiologia,
estrutura de membranas, modo de ação de antibióticos, imunologia,
diferenciação celular e desenvolvimento).
• O desenvolvimento em diversas áreas foi devido ao fato
de se acreditar que os princípios biológicos fundamentais
que determinavam a atividade de organismos simples
(bactéria e vírus), se aplicavam também a células mais
complexas, com pequenas variações.

34. Biologia
Molecular
• Associada a áreas tradicionais
da ciência
• Genética, Bioquímica, Biologia
Celular, Imunologia,
Microbiologia, Física,
Química Orgânica e Físico-
química.
• As áreas de estudo tipicamente
pertencentes à Biologia
Molecular são relativas ao
material genético e fluxo da
informação genética.

35. Genética Molecular
Atual
• Hoje chamamos os fatores
hereditários propostos por
Mendel de genes e conhecemos
bem sua natureza.
• Cada gene representa uma
unidade física e
functional da
hereditariedade.
• Cada gene é um segmento de uma
molécula de DNA (ácido
desoxirribonucléico) que contém
as informações necessárias para
a produção de um RNA (ácido
ribonucléico) ou de uma proteína.

36. • A molécula de DNA é formada por
dois longos filamentos (cadeias)
enrolados um sobre o outro
formando uma estrutura helicoidal
(dupla-hélice).
• Cada uma das cadeias do DNA
constitui-se de milhares de
nucleotídeos ligados em seqüência.
• As duas cadeias de
desoxirribonucleotídeos que
formam a molécula de DNA se
mantêm unidas por meio de ligações
de hidrogênio entre as bases
nitrogenadas.
• Essas ligações ocorrem entre
pares de bases específicas:
• Adenina (A) liga-se à timina (T)
• Citosina (C) liga-se à guanina (G)

37. Representação plana do DNA• Na representação plana da molécula,
pode-se observar as pontes de
hidrogênio entre as bases
nitrogenadas.
• A letra S representa o açúcar
(desoxirribose) que se liga a cada
uma das bases nitrogenadas,
formando o “esqueleto” da molécula
de DNA.