Mutações Genéticas
Mutações Génicas
Uma mutação é definida como qualquer alteração permanente do DNA. Pode ocorrer em qualquer célula, tanto em células da linhagem germinativa como em células somáticas. As mutações envolvem Mutações Cromossómicas (quebra ou rearranjo dos cromossomas) e Mutações Génicas.
Substituição de Nucleotídeos
A substituição de um único nucleotídeo (ou mutação de ponto) numa sequência de DNA pode alterar o código de uma trinca de bases e levar à substituição de uma trinca de bases por outra.
Mutações de Sentido Trocado Alteram o "sentido" do filamento codificador do gene ao especificar um aminoácido diferente.
Mutações Sem Sentido Normalmente a tradução do RNAm cessa quando um codão finalizador ( UAA, UAG e UGA) é alcançado. Uma mutação que gera um dos codões de parada é denominada mutação sem sentido.
Delecções e Inserções Causadas pela inserção ou delecção de um ou mais pares de bases.
Delecção e Inserção de Codões
Quando o número de bases envolvidas não é múltiplo de três, a mutação altera a leitura da tradução a partir do ponto de mutação resultando numa uma proteína com sequência de aminoácidos diferentes.
Quando o número de bases envolvidas é múltiplo de três, a mutação resulta numa proteína com a adição ou falta de aminoácidos.
Quando ocorre a inserção de elementos repetitivos há o interrompimento das sequências de codões.
Disturbios dos Cromossomas Sexuais - Síndrome deTurner (45, X e variantes)
As meninas com esta Síndrome são identificadas ao nascimento ou antes da puberdade por suas características fenotípicas distintivas.
A constituição cromossómica mais frequente é 45,X sem um segundo cromossoma sexual, X ou Y.
As anormalidades envolvem baixa estatura, pescoço alado, tórax largo com mamilos amplamente espaçados e uma frequência elevada de anomalias renais e cardiovasculares.
Os Cromossomas Humanos
Nas células somáticas humanas são encontrados 23 pares de cromossomas. Destes, 22 pares são semelhantes em ambos os sexos e são denominados autossomas. O par restante compreende os cromossomas sexuais, de morfologia diferente entre si, que recebem o nome de X e Y. No sexo feminino existem dois cromossomas X e no masculino existem um cromossoma X e um Y.
Cada espécie possui um conjunto cromossómico típico (cariótipo) em termos do número e da morfologia dos cromossomas. O número de cromossomas das diversas espécies biológicas é muito variável.
Operão lac e triptofano
O controlo da expressão génica
As necessidades de um microrganismo como a bactéria Escherichia coli são muito variadas e mudam constantemente. Para cada situação determinada a bactéria precisa lançar mão de uma bateria de enzimas e proteínas, que não estavam disponíveis momentos antes e que provavelmente não serão mais necessárias minutos depois. Como consegue o organismo ligar e desligar genes, que comandarão a síntese de mRNAs, que darão origem por fim às proteínas necessárias? A este processo chamamos controle da expressão génica.
O operão lac
Há muitos diferentes mecanismos de controle da expressão génica, mesmo se considerarmos apenas a bactéria E. coli. Por isso procuraremos nos concentrar na análise de um deles, que tem muita aplicação em engenharia genética. Este mecanismo foi explicado pelos franceses François Jacob e Jacques Monod, que receberam por isso o Prémio Nobel em Medicina, em 1965, juntamente com Andre Lwoff. Eles estudaram os genes que codificam as enzimas responsáveis pela degradação da lactose em E. coli. O modelo que discutimos a seguir já incorpora as modificações subsequentes, fruto das contribuições de grupos de pesquisa no mundo todo, e exemplifica de forma didáctica um mecanismo que é comum a muitos outros microrganismos e observado na regulação de muitos genes.
Através de experiências em genética clássica Jacob e Monod criaram um modelo no qual o promotor, associado a um outro chamado operador, controlava a expressão de todos os genes imediatamente “abaixo”, isto é, 3’, do promotor. A este conjunto chamaram operão. Como os genes que estudavam eram os responsáveis pela síntese das proteínas que degradavam lactose, chamaram a este arranjo de genes operão lac. O diagrama básico do operão lac está representado nas figuras a seguir.
Figura: Distribuição dos genes e módulos de controlo do operão lac. O gene i para o repressor lac, expresso constitutivamente, está situado próximo ao conjunto dos genes induzíveis lacZ, lacY e lacA, responsáveis pela síntese das proteínas b-galactosidase, permease e transacetilase. O promotor P é controlado pelo operador O, onde se ligam duas moléculas do repressor.
Existem três categorias de genes:
-O regulador; o operador e os estruturais;
-O regulador controla o operador e este, os estruturais;
-O gene regulador produz uma proteína chamada repressor;
-O repressor se liga ao gene operador, impedindo a ligação da RNA polimerase e portanto impedindo a transcrição dos genes estruturais que codificam as enzimas de degradação da lactose;
-Quando o indutor (no caso a lactose) é adicionada ao sistema, este se liga ao repressor, liberando o operador, o que permitirá a ligação da RNA polimerase ao sítio promotor e consequentemente os 3 genes estruturais serão transcritos.
Figura: Esquema representativo do controle da transcrição dos genes para as enzimas responsáveis pelo uso da lactose em E. coli. O repressor, produto do gene i, liga-se ao operador (em verdade, duas moléculas), impedindo a ligação da RNApolimerase ao sítio promotor P e bloqueando a transcrição. A lactose no citosol bacteriano liga-se ao repressor, inactivando-o e liberando o promotor para ser ligado pela RNApol. O processo de transcrição estará liberado até que a concentração citosólica de lactose seja insuficiente para garantir a inactivação das moléculas do repressor.
Que importância tem o operão lac na genética molecular? Muitos dos vectores de expressão, sejam eles fagos ou plasmídeos, empregados em engenharia genética, têm o gene clonado sob o controle de um promotor/operador lac. Este sistema propicia o controle da expressão do gene clonado através da adição de um análogo da lactose, o IPTG (isopropiltiogalactosídeo). Este produto é muitas vezes mais efectivo que a lactose na indução da expressão do operão lac, além de não ser degradado.
O Sistema Repressor pode ser exemplificado pelo Operão Triptofano
O triptofano é um aminoácido essencial nos eucariontes, porém as bactérias podem sintetizá-lo, mas isso só ocorre se ele não estiver disponível no meio. Quando adicionado ao meio de cultura a bactéria cessa a produção de triptofano em aproximadamente 10 minutos.
Este operão possui cinco genes estruturais (Tryp A-E) relacionados as cinco etapas na produção do triptofano.
O repressor não tem afinidade espontânea pelo operador, o qual estando livre permite a passagem da RNA polimerase.
Quando o triptofano está presente adiciona-se um co-repressor que se liga ao repressor e este conjunto liga-se ao operador interrompendo o funcionamento do operão.
Figura: Esquema representativo do controle da transcrição dos genes para as enzimas responsáveis pela síntese de triptofano na E. coli, no nível de repressão do operador. O repressor é inactivo logo após sua síntese e necessita do triptofano para activar-se. Quando isto ocorre, ele se liga ao operador, impedindo a ligação da RNApol ao sítio promotor Ptryp e bloqueando a transcrição. O processo de transcrição é de novo liberado quando a concentração citosólica de triptofano é insuficiente para garantir a activação das moléculas do repressor.
Nos eucariontes há ainda bastante incerteza quanto aos mecanismos de regulação génica, são poucos os exemplos de controlo génico em contraposição aos conhecimentos adquiridos a partir de procariontes.
Esses mecanismos de regulação citados podem ser classificados também como regulação a curto prazo (reversível) e a longo prazo (irreversíveis).
Figura: Ausência do Triptofano.
Figura: Presença do Triptofano.
Cronologia Genética
1856 - Gregor Mendel, monge austríaco, estabelece as primeiras leis da hereditariedade, estudando sucessivas gerações de ervilhas verdes e amarelas: conclui que existem elementos autónomos que controlam as características hereditárias.
1881 - Edwar Zacharias prova que os cromossomas contêm o DNA descoberto por Miescher.
1889 - Richard Altmann batiza a nucleína com o nome de ácido nucléico.
1909 - As unidades fundamentais da herança biológica recebem o nome de genes.
1910 - Thomas Morgan descobre que os genes estão localizados nos cromossomas.
1929 - F. Griffith faz a primeira experiência de transferência genética passando ácido nucléico de uma bactéria para outra, transmitindo-lhe assim as suas características patogénicas.
1953 - James Watson e Francis Crick descobrem a estrutura molecular do DNA, o material hereditário da vida, que tem a forma de uma dupla hélice.
1959 - Severo Ochoa e Arthur Komberg ganham o Prémio Nobel da Medicina pelo seu trabalho na síntese de polinucleótidos de DNA e RNA.
1960 - Paul Berg consegue clonar DNA.
1978 - Clonagem do gene da insulina humana.
1985 - Ralf Prinstar cria o primeiro porco transgénico. É pela primeira vez analisada a possibilidade de se vir a descodificar o genoma humano.
1986 - É anunciado o lançamento do Projecto Genoma Humano.
1995 - É sequenciado o primeiro genoma não viral: o da bactéria Haemophilus influenzae.
1996 - Ian Wilmut e a sua equipa clonam a ovelha chamada Dolly, que logo se torna na mais famosa ovelha do mundo. É sequenciado o genoma de uma levedura, a Sacharomyces cerevisae.
1997 - É sequenciado o genoma da bactéria Escherichia coli , o principal microorganismo utilizado nas técnicas de clonagem.
1998 - Sequenciação do genoma do verme Caenorhabditis elegans. É formada a empresa Celera Genomics que anuncia querer sequenciar o genoma em três anos, aproveitando os recursos desenvolvidos pelo consórcio internacional.
1999 Setembro - O consórcio público anuncia a intenção de publicar um rascunho do genoma humano durante a Primavera de 2000, um ano antes do previsto.
Dezembro
Publicada a sequência do cromossoma 22.
2000 Março - É publicada a sequenciação do genoma da mosca-do-vinagre, com cinco cromossomas.
Maio
É apresentada a sequência do cromossoma 21.
Junho
A Celera e o consórcio público anunciam um primeiro rascunho do genoma humano.
12 de Fevereiro de 2001 - É anunciada a publicação da análise da sequência do genoma humano.
Fonte: Cronologia da Genética - 13 Fev 2001 - CienTIC, 2001
A molécula DNA
A descoberta da estrutura do DNA
Há 50 anos, no dia 7 de Março de 1953, no laboratório Cavendish, na Inglaterra, Francis Crick e James Watson concluíram que a molécula do DNA tem a estrutura de uma dupla hélice, uma descoberta que daria novos rumos à ciência. A partir de então, a biologia molecular tornou-se, de fato, uma ciência que hoje, com meio século de avanços, traz à cena a transgénese, a genómica e a possibilidade da clonagem reprodutiva.
No dia 25 de Abril daquele ano, a revista Nature publicou o artigo Molecular Structure of Nucleic Acids (Estrutura Molecular dos Ácidos Nucléicos), primeiro de uma série sobre o tema. Com menos de mil palavras e um gráfico simplificado, o trabalho descrevia a estrutura da molécula. A representação a que chegaram Crick e Watson é a de uma longa molécula, constituída por duas fitas enroladas em torno de seu próprio eixo, como se fosse uma escada do tipo caracol. A ligação entre elas é feita por pontes de hidrogénio, que são ligações fracas, isto é, que se rompem com facilidade, ficando as bases nitrogenadas com o papel de corrimão de uma escada circular.
Desde o final da década de 30, pesquisadores tentavam obter um padrão de difracção de Raios-X para tentar visualizar a molécula de DNA. Porém, somente na década de 50, com o aumento do interesse pelo DNA, os estudos estruturais da molécula se intensificaram. A estrutura tridimensional da molécula de DNA descrita por Watson e Crick, deu nova motivação à comunidade científica mas a dimensão e a importância do feito não foram reconhecidos de imediato pelos pesquisadores da época. Muitos apostavam mais nas proteínas como portadoras dos factores genéticos, dada a sua maior complexidade. Foram os bioquímicos que perceberam o envolvimento do DNA na síntese das proteínas, que constituem o meio pelo qual os genes transferem às células a informação acerca do que elas devem ser e fazer.
Mas outros modelos tentaram representar o DNA anteriormente. O químico russo Phoebus A. T. Levene, em 1909, trabalhando em seu laboratório no Instituto Rockefeller havia mostrado que o DNA continha as quatro bases nitrogenadas - Adenina (A), Guanina (G), Timina (T) e Citosina (C) - e que estas estariam arranjadas na forma de uma coluna vertebral, isto é, composta de fosfato e açúcares, com as bases nitrogenadas ligadas a elas. Levene estava convencido de que, com ácidos nucléicos e proteínas no núcleo, as moléculas de proteínas armazenavam todas as informações genéticas nos cromossomas. Mas a teoria de Levene sobre a função do DNA ser unicamente manter unidas as moléculas de proteína revelou-se incorrecta, pelas revelações posteriores de Frederick Griffith.
Em 1951, Linus Pauling, no Caltech Institute, nos Estados Unidos, trabalhando com difração de Raios-X, sugeriu que a estrutura do DNA era composta por três hélices enroscadas umas às outras, sugerindo uma estrutura espiral semelhante a um saca-rolhas.
Para João Bosco Pesquero, do Departamento de Biofísica da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), graças ao conhecimento da estrutura do DNA e ao posterior desenvolvimento da biologia molecular, hoje a medicina vislumbra a possibilidade da geração de novas técnicas terapêuticas e tratamentos para doenças antigamente consideradas incuráveis, a terapia génica. "O sequenciamento completo do genoma humano, considerado um marco na pesquisa, o qual abre inúmeras possibilidades para o melhoramento da saúde e do bem-estar dos seres humanos, não poderia ser alcançado sem o prévio conhecimento da estrutura do DNA", diz. Para Pesquero, todos esses avanços tecnológicos baseiam-se na manipulação das moléculas de DNA produzidos em laboratório (DNA recombinante) como fonte de informação e conhecimento.
Disposto a estudar a difracção de Raios-X , Watson conseguiu transferir-se para o laboratório Cavendish em Cambridge, onde conheceu Crick. A empatia entre os dois foi imediata. Resolveram então que o ponto central de suas pesquisas seria a descoberta da estrutura do DNA.
Enquanto Watson e Crick estudavam os resultados de Linus Pauling, em Cavendish, no King's College, Wilkins e sua colaboradora Rosalind Franklin trabalhavam no aperfeiçoamento das imagens de difracção de Raios-X.
Ao ler um novo artigo de Pauling sobre o tema, Watson descobriu um erro e tentou convencer Wilkins e Franklin de que tinha a interpretação correcta, diferente da de Pauling, o que levou Wilkins a mostrar a Watson suas imagens mais recentes de difracção de Raios-X do DNA. Tais imagens revelaram a Watson que sua ideia estava correcta. De volta para Cavendish, iniciou, juntamente com Crick, a construção do novo modelo da estrutura do DNA.
Waltson e Crick
Após cinco semanas de erros e acertos, finalmente o modelo estava pronto. A notícia se espalhou: "pesquisadores de Cambridge haviam descoberto o segredo da vida".Maurice Wilkins no entanto, fiou de fora da descoberta a que teria reagido apenas com uma breve e sarcástica mensagem: "acho que vocês são uma dupla de belos patifes...". Em 1962, Crick, Watson e Wilkins receberam o Prémio Nobel de Medicina. Franklin, que deveria partilhar a homenagem, havia morrido de cancro em 1958.
Mutações
As Causas Genéticas Das Mutações
As mutações são alterações na expressão individual dos genes, como também qualquer alteração que envolva o número ou a estrutura dos cromossomas, levando em consideração as células diplóides normais da maioria das espécies.
Principais fatores mutagénicos
QUÍMICOS........................FÍSICOS
Gás mostarda
Ácido nitroso..............Radiações ultravioleta
Colchicina.......................Raios gama Talidomida.........................Raios-x
Metais pesados
Qualquer factor que aumente a probabilidade de ocorrerem mutações, é chamado de factor mutagénico. Há, na natureza, vários tipos de factores mutagénicos, sendo os mais conhecidos, as radiações e certas substâncias químicas.
Principais Mutações Génicas
MUTAÇÃO.................................CARACTERÍSITCAS
Fenilcetonúria.................Metabolismo anómalo da fenilalanina (deficiência mental, pele clara)
Coréia de Huntington..........Perda de memória, movimentos incontroláveis, morte
Anemia falciforme...................Produção de hemoglobina anormal
Albinismo...............................Ausência parcial ou total de melanina
Fibrose cística......................Produção de muco anormalmente espesso
Doença de Tay-Sachs...........Degeneração nervosa progressiva e mortal
As mutações génicas são modificações na expressão de genes individuais, devido a alterações envolvendo as bases nitrogenadas do DNA. Muitas vezes, as doenças causadas por um único gene se comportam, em termos de transmissão, de acordo com as leis de Mendel.
Principais Mutações CromossómicasZIGOTO.....................ANEUPLOIDIA................NOME CLÍNICO
47, XXX........................Trissomia....................Síndrome do triplo X
47, XXY........................Trissomia....................Síndrome de Klinefelter
47, XYY........................Trissomia....................Síndrome do duplo Y
45, XO.........................Monossomia..................Síndrome de Turner
45, YO.........................Monossomia...............Síndrome do Y inviável
47, XX*(+21)................Trissomia.................Síndrome de Down (+21)
47, XX*(+18)................Trissomia.................Síndrome de Edwards (+18)
47, XX*(+13)................Trissomia..................Síndrome de Patau (+13)
As mutações cromossómicas são causadas por:
Ø Defeitos na estrutura dos cromossomas (mutações estruturais);
Ø Variação no número dos cromossomas das células de um indivíduo (mutações numéricas).
Entre as mutações estruturais destacamos: síndrome de cri-du-chat ou do miado do gato e a síndrome de duplicação.
Ø
Síndrome do miado do gato: o choro dos bebés lembra o miado do gato; apresentam microcefalia (cabeça pequena), nariz achatado (em sela); face alargada; retardo mental, motor e de crescimento. As pessoas afectadas morrem nos primeiros meses de vida ou na primeira fase da infância. A síndrome decorre da deficiência de um segmento do cromossoma 5.
Ø
Síndrome da duplicação: o bebé apresenta crânio em forma de cone; veias proeminentes no couro cabeludo; sobrancelhas salientes; pêlos faciais; glaucoma (endurecimento do globo ocular); nariz curto; orelhas implantadas abaixo da posição normal; membros e pescoço curtos; deformações nos pés. É uma mutação no cromossoma 3, onde ocorre a deficiência em um cromossoma 3 e a duplicação do outro cromossoma 3 que recebeu o segmento do seu homólogo.
Entre os tipos de mutações numéricas mais comuns nas populações, encontramos as aneuploidias, que provocam alterações no património genético dos homens (44A + XY) e das mulheres (44A + XX), podendo ser:
Ø Autossómica (alteração dos cromossomas autossomas).
Ø Sexual (alteração do par sexual).
As aneuploidias caracterizam-se pela variação de um ou mais cromossomas no cariótipo do indivíduo, resultante da não-disjunção de certos pares de homólogos durante a gametogénese.
Ø Na perda de um cromossoma, a aneuploidia é do tipo monossomia (2n – 1).
Ø No acréscimo de um cromossoma, tem-se a trissomia (2n + 1).
Entre as mutações sexuais, podemos citar: síndrome de Klinefelter, síndrome de Turner e síndrome do triplo X, entre outras.
Ø
Síndrome do triplo X: mulheres que podem ser normais e férteis ou, eventualmente, ter retardo mental.
Ø
Síndrome de Klinefelter: homens que apresentam grande estatura, um fenótipo masculino, testículos atrofiados, deficiência mental, pequenos seios, etc.
Ø
Síndrome do duplo Y: homens fenotipicamente normais e férteis, geralmente de grande estatura.
Ø
Síndrome de Turner: fenótipo feminino, ovários atrofiados, ausência de mamas, ombros largos, pescoço curto e grosso e estatura baixa.
Como exemplos de mutações autossómicas, temos: síndrome de Down, síndrome de Edwards e síndrome de Patau.
Ø
Síndrome de Down ou trissomia do 21: foi descrita pelo médico inglês J. Langdon Down. Essa anomalia pode ocorrer tanto em homens como em mulheres, cujos cariótipos serão, respectivamente: 45A + XY e 45A + XX. Os indivíduos apresentam microcefalia, nariz pequeno, retardo mental, prega transversal contínua na palma da mão, prega típica no canto dos olhos (epicântica) que sugere olhos de oriental, mãos curtas e largas, ausência de uma falange com prega única no dedo mínimo, dentição irregular, língua fissurada, boca quase sempre aberta com protusão da língua, adiposidade, etc.
Ø
Síndrome de Edwards ou trissomia do 18: descrita por Edwards e colaboradores. Caracteriza-se por malformações múltiplas como maxilar inferior retraído; dedos flexionados (cerrados); defeitos cardíacos; deformidades do crânio, da face e dos pés; grave retardo mental; podendo apresentar também lábio leporino e palato fendido. A morte ocorre geralmente em cerca de 3 a 4 meses de idade.
Ø
Síndrome de Patau ou trissomia do 13: descrita por Patau e colaboradores. O portador apresenta polidactilia; defeito cardíaco e de vários órgãos internos (rins, intestinos); lábio leporino e palato fendido. As crianças que chegam a nascer não ultrapassam os três anos de idade.
Árvores Genealógicas (ou heredograma)
Heredogramas
São gráficos utilizados em Genética para representar a genealogia ou pedigree de um indivíduo ou de uma família.
Os heredogramas são representações, por meio de símbolos convencionados, dos indivíduos de uma família, de maneira a indicar o sexo, a ordem de nascimento, o grau de parentesco, etc.
Ao se observar uma genealogia, o primeiro cuidado é descobrir qual é o gene recessivo. Como descobrir?
A melhor maneira é procurar, entre os cruzamentos representados no gráfico, um em que o pai e a mãe sejam iguais e tenham um ou mais filhos diferentes deles. Sempre que isso acontece, no monoibridismo simples com dominância, pode-se garantir que o filho diferente dos pais revela a manifestação recessiva.
Ele é homozigoto recessivo. Os pais são heterozigotos.
Pessoas com capacidade de enrolar a língua podem ter descendentes com ou sem essa faculdade. As pessoas que não possuem a capacidade de enrolar a língua, quando cruzadas com outras iguais, nunca geram descendentes com essa capacidade.
A capacidade de enrolar a língua é transmitida por gene dominante.
Genética
Genética
Genética é a ciência que estuda a transmissão das características de geração a geração, e as leis que regem essa hereditariedade.
Como ciência, a genética só apareceu em 1900, embora em 1865, um monge austríaco chamado Gregor Mendel (1822-1884) já houvesse apresentado os resultados de oito anos de estudos sobre a transmissão de caracteres em ervilhas (Pisum sativum), numa sociedade de naturalistas, na Áustria.
Seu trabalho passou despercebido, pois, naquela época, o mundo científico estava mais preocupado com as teorias da evolução, após a publicação da famosa obra de Darwin sobre a “Origem das Espécies”.
Em 1900, Hugo de Vries, na Holanda; Carl Correns, na Alemanha; e Tschermak, na Áustria, chegaram às mesmas conclusões de Mendel, sendo o seu trabalho redescoberto.
Eles foram suficientemente honestos para atribuir a Mendel todo o sucesso das pesquisas, embora nesta época o monge já tivesse morrido, sem saber que seria considerado o Pai da Genética.
O inglês William Bateson, em 1905, deu a essa ciência o nome de Genetikós, que em grego significa gerar.
Conceitos gerais em genética:
Gene
É a unidade hereditária presente nos cromossomas e que, agindo no ambiente, será responsável por determinados caracteres do indivíduo.
Segmento do DNA responsável pela síntese de um RNA.
Cada gene é representado por uma ou mais letras. Ex: A, a, XD, IA, etc.
Locus ou loco
É o local certo e invariável que cada gene ocupa no cromossoma.
Loci é o plural de locus.
O posicionamento de um gene fora do seu locus normal em determinado cromossoma implica, quase sempre, uma mutação.
Cromossomas Homólogos
São considerados homólogos (homo = igual) entre si, os cromossomas que juntos formam um par. Esses pares só existem nas células somáticas, que são diplóides (2n).
Num par, os dois homólogos possuem genes para os mesmos caracteres. Esses genes têm localização idêntica nos dois cromossomas (genes alelos).
Na célula-ovo ou zigoto, um cromossoma é herdado do pai e outro da mãe e ficam emparelhados.
Genes Alelos
São aqueles que formam par e se situam em loci correspondentes nos cromossomas homólogos. Respondem pelo mesmo carácter. Cada carácter é determinado pelo menos por um par de genes.
Se num determinado local (locus) de um cromossoma houver um gene responsável pela manifestação da característica ‘cor do olho’, no cromossoma homólogo haverá um gene que determina o mesmo carácter, em locus correspondente.
Se, por exemplo, houver um gene ‘A’ num cromossoma, o gene ‘a’ localizado no homólogo correspondente será alelo de ‘A’. Da mesma forma ‘B’ é alelo de ‘b’; mas ‘A’ não é alelo de ‘b’.
Cada par de genes vai determinar um caráter, podendo ser homozigoto (letras iguais – AA ou aa) ou heterozigoto (letras diferentes – Aa).
Existem, no homem, 46 cromossomas nas células somáticas (do corpo). Cada um desses cromossomas tem um homólogo correspondente. Podemos dizer que o homem apresenta 23 pares de homólogos.
Esses cromossomas homólogos sofrerão uma separação (segregação) durante a formação dos espermatozóides e dos óvulos (espermatogénese e ovulogénese), de tal forma que estas células sexuais apresentarão metade do número normal (células haplóides – n).
Os seres humanos possuem 22 pares de cromossomas iguais nos dois sexos e um par diferente. A este par diferente denominou-se X e Y, e são estes cromossomas que determinarão o sexo. Na fêmea temos XX e no macho XY.
O homem apresenta 22 pares iguais (autossomas) e um par sexual XY (22A + XY) (alossomas), enquanto a mulher apresenta 22 pares iguais (autossomas) e um par XX (22A + XX) (alossomas).
Como na formação dos gâmetas ocorre a separação dos homólogos, nos homens o X irá para um espermatozóide (22A + x) e o Y irá para outro (22A + y). O óvulo terá sempre o cromossoma X (22A + X).
Dependendo do espermatozóide que o fecundou, o óvulo dará origem a um homem ou a uma mulher.
Carácter Dominante
É o carácter resultante da presença de um gene que, mesmo sozinho, em dose simples ou heterozigotia, encobre a manifestação de outro (chamado de recessivo).
Os genes são representados por letras. Geralmente usamos a primeira letra do recessivo para representá-los.
Para o gene recessivo usamos a letra em minúsculo, e para o gene dominante, a mesma letra, porém em maiúsculo.
Exemplo: no homem existe um gene normal para a pigmentação da pele que domina o gene para a ausência de pigmentação (albinismo). Representamos, pois, esse carácter por A (gene normal) e por a (gene para albinismo).
Um indivíduo Aa terá um fenótipo normal porque o gene A domina o gene a. Entretanto, esse indivíduo irá transmitir para alguns dos seus descendentes o gene a, podendo ter filhos ou netos albinos.
Carácter Recessivo
É aquele que só se manifesta quando o gene está em dose dupla ou homozigotia. Assim, só teremos indivíduos albinos quando o genótipo for aa. Esses genes são chamados recessivos porque ele fica escondido (em recesso) quando o gene dominante está presente. No caso de herança ligada ou restrita aos cromossomas sexuais, o gene recessivo pode se manifestar, mesmo em dose simples.
Homozigoto e Heterozigoto
Quando os pares de alelos são iguais, dizemos que os indivíduos são homozigotos (puros) para aquele carácter, podendo ser dominantes ou recessivos.
Quando os pares de alelos são diferentes, dizemos que os indivíduos são heterozigotos (híbridos) para aquele carácter.
Ex: são homozigotos – AA, aa, BB, bb, etc.
são heterozigotos – Aa, Bb, etc.
Genótipo
É a constituição genética de um indivíduo, a soma dos factores hereditários (genes) que o indivíduo recebe dos pais, e que transmitirá aos seus próprios filhos.
Não é visível, mas pode ser deduzido pela análise dos ascendentes e descendentes desse indivíduo. É representado por 2 letras para cada carácter.
Fenótipo
É a expressão da actividade do genótipo, mostrando-se como a manifestação visível ou detectável do carácter considerado.
É a soma total de suas características de forma, tamanho, cor, tipo sanguíneo, etc.
Dois indivíduos podem apresentar o mesmo fenótipo embora possuam genótipos diferentes.
Por exemplo, a cor do olho pode ser escura para os dois, sendo um homozigoto (puro) e o outro heterozigoto (híbrido). Externamente, porém, não podemos distingui-los, apresentando, portanto, o mesmo fenótipo.
As características fenotípicas não são transmitidas dos pais para os filhos. Transmitem-se os genes que são os factores potencialmente capazes de determinar o genótipo.
Expressividade de um gene
É a capacidade que tem um gene de revelar a sua expressão com maior ou menor intensidade.
Os genes que condicionam a produção de melanina, dando cor à pele, têm a sua expressividade alterada pela exposição aos raios ultravioleta do Sol. O gene para a calvície e para o desenvolvimento das mamas tem sua expressividade alterada pela presença das hormonas sexuais masculino ou feminino, respectivamente.
Dois indivíduos podem ter o mesmo genótipo e apresentarem fenótipos diferentes.
FENÓTIPO = GENÓTIPO + AMBIENTE
Co-dominância, semidominância, dominância intermediária ou ausência de dominância
Quando um gene impede completamente a expressão de outro, na heterozigotia, dizemos que aquele gene apresenta dominância completa. Há casos, porém, em que os dois genes alelos, no indivíduo heterozigoto, condicionam a manifestação de um carácter intermediário entre as expressões fenotípicas dos homozigotos.
Cruzando boninas (Mirabillis jalapa) de flores vermelhas (genótipos BV BV) com boninas de flores brancas (genótipos BB BB), os resultantes são heterozigotos, com o genótipo BV BB, cujas flores são fenotipicamente róseas. Nesse caso, os genes são co-dominantes.
Genes letais
São genes que determinam a morte do indivíduo no estado embrionário ou após o nascimento, quando em homozigotia.
Podem ser dominantes ou recessivos.
São letais os genes para a cor amarela em ratos, a Talassemia ou anemia de Cooley, a coréia de Huntington, a idiotia amaurótica infantil, entre outros.
A coréia de huntington é uma degeneração nervosa com tremores generalizados e sinais de deterioração mental, às vezes só manifestados após os 30 anos o que leva à transmissão dos genes aos descendentes.
A idiotia amaurótica infantil causa demência, cegueira progressiva e morte, se manifesta na infância ou adolescência.
Mendel Descobre o Princípio da Dominância
A etapa seguinte do trabalho de Mendel consistiu em verificar o que aconteceria se cruzasse duas plantas com características diferentes, como a cor das sementes. Consequentemente, escolheu uma planta com sementes amarelas e outra com sementes verdes.
Em seguida ele removeu as anteras da flor de sementes verdes quando ainda estava jovem. Quando a parte feminina amadureceu, ele colocou sobre ela o pólen da flor de sementes amarelas. As plantas que iriam nascer seriam amarelas, seriam verdes, ou teriam uma coloração intermediária? Verificou, porém que todas as plantes descendentes do cruzamento apresentavam sementes amarelas, sendo dominantes sobre as verdes.
P = sementes amarelas X sementes verdes (VV x vv)
F1 = sementes amarelas (100%) (Vv)
Chamamos P a geração dos pais e F a dos filhos.
F1 é a primeira geração e F2 é a geração descendente do cruzamento dos F1 X F1, e assim por diante.
Quando ele inverteu o cruzamento, usando o pólen da planta de sementes verdes sobre a parte feminina da planta de sementes amarelas, chegou ao mesmo resultado: todos os descendentes apresentavam sementes amarelas.
Seriam essas plantas de sementes amarelas iguais a um dos pais amarelos?
E a característica verde, onde estaria?
Resolveu, então, cruzar estas plantas amarelas entre si:
F1 x F1. (Vv x Vv)
Apareceram em F2: 75% de plantas com sementes amarelas e 25% de plantas com sementes verdes. O carácter para verde estava escondido (em recesso), reaparecendo na 2ª geração.
Apesar de não ter conhecimento da existência de cromossomas e de genes, Mendel verificou que havia factores que passavam inalterados de geração em geração, podendo estar em recesso e reaparecendo em gerações seguintes.
O facto de ervilhas amarelas cruzadas com verdes produzirem em F1 ervilhas todas amarelas e o reaparecimento da verde na geração F2, levou Mendel a raciocinar que na planta havia algum elemento controlador que denominou de factor (hoje sabemos que é o gene). Ele imaginou que cada característica era transmitida por um par de factores que se separariam para formar os gâmetas (células sexuais).
