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Unidade 2PATRIMÓNIO GENÉTICO
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO Como explicar a transmissão das características à descendência?
Duas características na
geração F2 n proporção 3:1
F1 – 100% sementes
lisas;logo, esta característica é
dominante sobre a rugosa.
Carácter – cor da semente;
Característica – semente lisa ou
rugosa.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO Transmissão de duas características – diibridismo
A meiose permite compreender a segregação independente entre os
alelos de genes localizados em cromossomas diferentes.
Segunda Lei de Mendel
Alelos de diferentes
pares de genes sofrem
segregação independente.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO Como determinar o carácter hereditário de
uma doença?
Doença dominante
• A doença manifesta-se num elevado número de descendentes e geralmente em todas as gerações: um dos progenitores tem de estar afectado para a descendência ser afectada.
• O fenótipo ocorre de igual forma nos dois sexos.
• Os heterozigóticos são afectados.
Doença recessiva
• A doença manifesta-se com uma alternância de gerações: os pais não afectados podem originar filhos afectados.
• O fenótipo ocorre de igual forma nos dois sexos.
• Reduzido número de indivíduos afectados.
Excepções às leis de Mendel
Dominância incompleta
O fenótipo é intermédio, não ocorrendo a mistura dos fenótipos parentais nos heterozigóticos.
Co-dominância
Expressão de ambos os alelos de um dado gene. No sistema ABO, os indivíduos com os alelos A e B, apresentam os antigénios A e B à superfície das membranas dos glóbulos vermelhos. Este fenómeno é importante nas transfusões sanguíneas.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Alelos letais
A combinação de determinados alelos pode originar fenótipos mortais.
No caso dos humanos, são conhecidos poucos alelos letais, sendo a doença de Huntington um dos exemplos.
Poligenia
Diversas características são determinadas por vários genes, que interagem entre si, como por exemplo:
• sistema sanguíneo (ABO/RH, etc);
• determinação da cor do pêlo dos mamíferos.
Excepções às leis de Mendel
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Excepções às Leis de Mendel: linkage (ligação factorial)
Quando um dado gene se localiza no cromossoma X, podemos verificar que:
• o fenótipo surge com maior frequência nos homens;
• um homem apenas transmite as características às filhas, que se tornam portadoras da doença, podendo-a transmitir a todos os seus descendentes (quer filhos quer filhas).
Hereditariedade ligada ao sexo (mosca)
Hereditariedade ligada ao sexo (Homem)
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Como se encontra organizado o material genético?
Procariontes
Um único cromossoma circular no citoplasma, de elevadas dimensões.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Eucariontes
O DNA encontra-se estabilizado por histonas, que permite o seu enrolamento e empacotamento no núcleo, protegido de enzimas da célula que degradariam o DNA.
Eucariontes
Os cromossomas são formados pela cromatina, composta pelo DNA e pelas proteínas associadas.
O seu estado de compactação pode variar, de acordo com o organismo, o tipo de célula e o seu estádio de desenvolvimento.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO Como se encontra organizado o material
genético?
Material genético extranuclear?
Presente nas mitocôndrias e nos cloroplastos.
O material genético encontra-se em diversos cromossomas circulares, cujo processo de replicação é independente do material nuclear.
Codificam para proteínas associadas ao metabolismo de cada organito, embora dependam do núcleo, pois a maioria das suas proteínas ou subunidades são expressas a partir de genes nucleares.
Material extranuclear
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Qual é a importância da sequenciação dos genomas?
A sequenciação do genoma humano é apenas o início do conhecimento dos genes, pois não fornece todos os dados acerca do funcionamento e regulação dos genes.
Permitirá obter dados importantes para o diagnóstico antecipado de doenças e respectivos tratamentos.
A dimensão do genoma de um organismo eucarionte não reflecte o grau de complexidade do organismo, pois muito do DNA não codifica nenhuma proteína.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Qual é a vantagem de elaborar cariótipos?
• Mapeamento dos genes (localização).
• Detecção de anomalias cromossómicas.
• Distinção das diferentes espécies.
Homem Porco Mosquito
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
É o principal nível de regulação, pois permite controlar a expressão dos genes, evitando o gasto de energia e compostos para a célula.
As modificações no processamento do RNA permitem controlar a produção final de proteínas.
Inclui todos os mecanismos que provocam alterações na funcionalidade da proteína depois desta estar formada.
A síntese de uma nova proteína pode ser controlada ao nível da transcrição, aumentando ou diminuindo a eficiência deste mecanismo.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO Que mecanismos regulam a expressão génica?
Regulação da expressão génica: controlo da transcrição
A cromatina condensada não permite a ligação da RNA polimerase ao DNA e, assim, os genes não podem ser transcritos.
A descondensação, em que ocorre desenrolamento da estrutura, permite o acesso da RNA polimerase ao DNA, com a síntese de RNA mensageiro.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Regulação da expressão génica: controlo da transcrição
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
O repressor possui uma região que permite a ligação à lactose. Na ausência desta, o repressor está activo e liga-se ao operador.
Gene que codifica a proteína repressora.
O repressor liga-se ao operador impedindo a transcrição.
Os genes estruturais que codificam para proteínas associadas ao metabolismo da lactose não são transcritos.
O promotor permite a ligação da RNA polimerase.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Transcrição dos três genes em simultâneo (operão):
resposta rápida a variações das condições ambientais;
controlo essencial para optimizar os gastos de energia e de compostos.
O promotor permite a ligação da RNA polimerase.
Na presença de lactose o repressor é inactivado.
O operador fica livre, permitindo a transcrição.
Que tipo de modificações podem ocorrer nos genes que herdamos?
Cromossómicas Génicas
Alteração da estrutura dos cromossomas, ou do seu número, afectando muitos genes.
• Silenciosa
• Perda de sentido
• Sem sentido
• Alteração do moso ou grelha de leitura
• Delecção
• Duplicação
• Inversão
• Translocação
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Mutações
Alteração num único gene, devido a pequenas modificações na sequência dos nucleótidos.
Mutações génicas
Mutação com perda de sentido
• Ocorre a síntese de um outro aminoácido.
• Pode afectar a funcionalidade da proteína e causar graves problemas.
Mutação silenciosa
• Não provoca modificações na síntese de aminoácidos.
• Mais frequente no 3.º nucleótido de cada codão, uma vez que o código genético é redundante.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Mutação sem sentido
• A alteração num nucleótido provoca a mudança do aminoácido sintetizado originando um codão de finalização, com a formação de uma proteína com dimensões inferiores.
Alteração do modo de leitura
• Ocorre a introdução ou delecção de um nucleótido, com a modificação da leitura da mensagem genética, pois os codões sofrem profundas alterações, com graves consequências na proteína final.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO Mutações génicas
Mutações cromossómicas estruturais
Inversão
Remoção de um segmento de DNA que é inserido numa posição invertida num outro local do mesmo cromossoma.
Translocação
Troca de um segmento de DNA entre cromossomas não homólogos, que afectam a expressão dos genes com graves consequências.
Delecção
Perda de um fragmento do cromossoma, geralmente nas regiões terminais.
Duplicação
Aparecimento de duas cópias de uma dada região cromossómica, estando frequentemente associada à delecção.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Mutações cromossómicas numéricas
Monossomia
Ausência de um cromossoma homólogo num dado par (2n-1). Trata-se de uma mutação pouco frequente e que poderá ser letal, dependendo do cromossoma em questão.
Trissomia
Ocorrência de um cromossoma extra num dado par homólogo (2n+1). Pode ser viável, com problemas no desenvolvimento. A trissomia 21 é o exemplo mais conhecido.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
As mutações aneuplóides estão associadas a erros durante a disjunção dos cromossomas na meiose (formação de gâmetas).
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO Mutações cromossómicas
numéricas
Aneuploidias
• Trissomia (2n+1)
• Tetrassomia…
Diminuição do n.º de
cromossomas
Aumento do n.º de
cromossomas
• Nulissomia (2n-2)
• Monossomia (2n-1)
Mutações na linha somática e germinativa
Mutações somáticas – afectam as células não sexuais do organismo transmitindo a mutação apenas às células-filhas descendentes.
Mutações germinativas – afectam a formação dos gâmetas, sendo transmitida à descendência caso o gâmeta afectado participe na fecundação.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Causas das mutações – oncogénese
Os raios UV e os raios-X são agentes mutagénicos, pois provocam o aumento do número de genes mutatos, com graves consequências para a saúde humana, podendo provocar cancro.
Os cancros podem originar-se pela existência de genes promotores de crescimento desregulados ou genes supressores de tumores inactivos.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Importância das enzimas de restrição
Selecção do gene de interesse.
Corte do gene de interesse e do vector com a mesma enzima de restrição.
Formação de extremidades que se podem emparelhar por complementaridade, formando pontes de H.
Adição da ligase para ligar covalentemente as duas moléculas, formando um rDNA.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Inserção do DNA recombinante num vector
Formação de fragmentos, para seleccionar o gene de interesse e inserir o DNA num vector.
O choque térmico permite a entrada do plasmídeo na bactéria.
Só as bactérias com o plasmídeo sobrevivem, pois este confere resistência ao antibiótico que se coloca no meio.
As bactérias multiplicam-se, replicando o plasmídeo, que pode ser posteriormente extraído para diversos fins.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Produção de cDNA
Extracção do mRNA presente numa célula, e que representa todos os genes que são expressos.Adição de um iniciador para formar um segmento e cadeia dupla que permita a síntese de uma cadeia de DNA por complementaridade pela transcriptase reversa.
Síntese de DNA por uma polimerase, formando um DNA em cadeia dupla.
Adição de um iniciador para a DNA polimerase.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Também permite o estudo laboratorial dos genes humanos.
Isolamento do gene humano para a produção de insulina.
As bactérias produzem elevadas quantidades de insulina pura e a custos reduzidos.
A insulina pode ser administrada, com diminuição dos riscos e complicações de saúde.
Clonagem do gene num plasmídeo e inserção numa bactéria.
Aplicações da Engenharia Genética
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
Aplicações da Engenharia Genética – OGM
Os animais transgénicos são utilizados na investigação científica, e possuem elevados impactes económicos. Os animais estão a ser modificados para produzirem proteínas de interesse e com maiores rendimentos de produção na pecuária e menores impactes ambientais, pois passam a aproveitar melhor os alimentos digeridos e a eliminar menos compostos nos dejectos.
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO
As plantas transgénicas são utilizadas na investigação científica, e possuem elevados impactes económicos. As plantas estão a ser modificadas para aumentarem a sua produção, por melhoramentos na resistência a patogenes e factores abióticos, como o sal, a seca, etc. Constituem importantes fornecedores de substâncias terapêuticas.
Aplicações da Engenharia Genética – OGM
Unidade 2 - PATRIMÓNIO GENÉTICO