Genética Clássica

Genética Clássica

1. MENDELISMO

   • Experimentos de hibridização, realizados principalmente com Ervilhas, pois:
     • Grande variedade de formas disponíveis
     • Facilidade no cultivo
     • Tempo curto de geração
     • Facilidade nos cruzamentos controlados
     • Autofecundação ou fecundação cruzada
       • Se obteve 34 variedades de ervilha, com diferentes fenótipos
         • Testou-as por 2 gerações para se ter certeza de quais variedades poderiam ser linhagens puras para cada um dos fenótipos
           • LINHAGENS PURAS: Por autofecundação apresentariam todos os descendentes com as mesmas características dos parentais
             • Ao se testar a fertilidade dos híbridos obtidos, se reduziu o número total de viáveis para 22, pois ao se cruzar linhagens puras entre si se obtiveram descendentes INFÉRTEIS
             • Foram selecionados 7 fenótipos para estudo
               • Cruzamento entre linhagens puras com fenótipos constantes = Primeira geração de híbridos (F1)
                 • F1 = Apresentou plantas que exibiam o estado da característica de um dos genitores
                   • Autofecundação de F1 = Diversas combinações de características em estudo
                     • Fenótipos ausentes não eram perdidos, somente estavam "encobertos", reaparecendo em F2 (pulavam gerações)
                       • Fenótipo que pulava de F1 para F2 = RECESSIVO
                         • Fenótipo que se mantinha em F1 = DOMINANTE
                           • Leis fundamentais da herança: Maneira a qual os dados foram analisados permitiu se concluir sobre as leis --> Proporções com que os fenótipos apareciam em F2 (x:y)
                             • Em F2, se observou homogenicidade, onde os resultados se aproximavam de uma proporção de 3 plantas com fenótipo Dominante para 1 recessivo. (3:1); 3/4 (75%) de F2 eram Dominantes enquanto 1/4 (25%) recessivo.
                             • Cruzamentos recíprocos tinham resultados semelhantes: Cruzamentos de 2 linhagens puras, uma fenótipo Dominante e a outra recessivo, independente dos gametas parentais fornecidos, apresentava F1 e F2 semelhantes
                             • A HIPÓTESE DE MENDEL: As plantas possuíam fatores que determinavam suas características hereditárias e eram transmitidos entre gerações por GAMETAS
                               • Letra Maiúscula (A) = Fenótipo Dominante. Letra minúscula (a) = Fenótipo recessivo
                                 • Os fatores de hereditariedade de Mendel atualmente são denominados GENES
                                   • Os fatores determinantes dos estados contrastantes de uma mesma característica são o resultado de pequenas variações de um mesmo segmento de DNA
                               • PROPORÇÃO GENOTÍPICA = Hipótese formulada por Mendel para explicar porque com o cruzamento de linhagens Puras (P) se obtinha F2 na proporção de 3:1
                                 • | F1 pólen / F1 óvulo | 50% D | 50% d | |50 % D | 25 % DD | 25 % Dd| | 50% d | 25 % Dd | 25% dd |
                                 • Teste da Hipótese de Mendel: Mendel plantou as sementes de F2 e obteve, para os 7 fenótipos analisados, resultados esperados em sua dedução da proporção 3:1
                                   • Lei da Segregação dos Fatores / PRIMEIRA LEI DE MENDEL: "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"
                                     • Lei da Segregação independente / SEGUNDA LEI DE MENDEL: "Os fatores para duas ou mais características deveriam segregar-se independentemente na formação dos gametas das plantas híbridas"
                                       • Cruzamentos Diíbdridos: Análise de 2 ou mais características simultaneamente - como se torna o padrão de transmissão. Amostra de 556 plantas - proporção de 9,8 (315/32): 3,4 (108/32): 3,2 (101/32): 1 (32/32)
                                         • Mendel propos que as proporções teóricas deveriam ser 9:3:3:1, ou seja, 9/16 de F2 apresentava ambos estados dominantes, 3/16 estado dominante e outro recessivo, 3/16 o outro dominante e o primeiro recessivo e1/16 ambos recessivos. Estas porporções poderiam ser obtidas a partir da proporção da primeira lei dos cruzamentos monoíbridos (3:1) = combinação das proporções 3:1 de cada uma das características - Lei da Probabilidade.
                                           • Uma planta diíbdrida, com fatores para cor (V ou v) verde ou amarela e rugosidade (R ou r) formaria 4 tipos de gametas (VR, Vr, vR e vr)
                                             • Para a proporção ser possível, devem haver algumas condições: 1 - Os 4 tipos de gametas formados pela planta diíbrida deveriam aparecer em igual frequência (25% - 1/4 cada um). 2 - Os 2 tipos de fatores para cada característica devem apresentar uma relação de Dominancia e recessividade entre si. 3 - Os fatores dominantes e recessivos de uma característica, unidos, não devem modificar um ao outro, nem aqueles responsáveis pela outra característica. A condição de que os gametas sejam formados nas mesmas freq. (1/4 de cada tipo) é fundamental para explicar os resultados da F2 de cruzamentos diíbridos.
                                               • TESTE DA HIPÓTESE PARA O MODELO DE CRUZAMENTO DIÍBRIDO
                                       • Lei da Distribuição Independente / TERCEIRA LEI DE MENDEL: Cada fator puro é transmitido à geração seguinte de forma independente uma da outra, seguindo as duas leis anteriores. Os híbridos possuem o fator recessivo, mas este é encoberto pelo fator dominante. É considerada um "resumo" das duas leis anteriores
   • É um conjunto de princípios relacionados à transmissão hereditária das características de um organismo a suas proles.

2. HEREDOGRAMA

   • Heredogramas são formas de representar graficamente o mecanismo de transmissão de características dentro de uma família, onde é feito o uso de diagramas com símbolos representando as relações de parentesco dos indivíduos (representados pelos diferentes símbolos). Desta forma, se torna mais simples a identificação dos tipos de herança genética e probabilidades de indivíduos apresentarem certas características.

3. GENÉTICA QUANTITATIVA

   • Variação Fenotípica Discreta: Variação onde o caráter apresenta apenas estados CONTRASTANTES - Ex: Ervilha lisa ou rugosa, indivíduo normal ou albino.
   • Variação Fenotípica Contínua: Os fenótipos dos indivíduos não podem ser divididos em classes distintas, pois apresentam diferenças GRADUAIS - Ex: Peso em kg, tamanho em m...
     • Caracteres quantitativos / métricos = Apresentam a distribuição fenotípica contínua
       • Variação quantitativa / contínua = Variação fenotípica dos caracteres quantitativos
         • Teoria da Evolução das espécies = Darwin formulou a teoria a partir de caracteres que apresentavam variação contínua
           • Seleção Natural = Darwin observou que as espécies de seres vivos poderiam se modificar gradualmente com o tempo, e eventualmente levar a formação de uma nova espécie: "Vendo esta gradação e diversidade de estrutura em um grupo pequeno, intimamente relacionado de pássaros, pode-se imaginar que a partir da pequena quantidade original de pássaros neste arquipélago, uma espécie foi escolhida e modificada para diferentes finalidades."
             • Darwin acreditava que a variação fenotípica contínua seria a base para a evolução de uma espécie, sendo algo essencial para a adaptação de populações a possíveis mudanças nas condições ambientais
               • Se a variação observada entre os indivíduos fosse apenas resultado de variações ambientais onde se desenvolveram, em teoria, suas características não seriam transmitidas a seus descendentes, mesmo que houvesse seleção dos mais adaptados
       • São controlados por alelos de vários genes, então, são POLIGÊNICOS
       • Herança multifatorial: Além do controle genético, podem ser influenciados por fatores ambientais
       • Herman Nilsson-Ehle: Demonstrou o envolvimento de mais de um gene no controle do caráter quantitativo
         • O número de genes (n) envolvidos no controle de um caráter quantitativo e o número de classes fenotípicas e genotípicas esperadas em F2 de um cruzamento entre linhagens homozigóticas com alelos aditivos segregantes (AAbbCCDD x aaBBccdd), o que resulta em F1 com indivíduos heterozigóticos para todos os genes envolvidos, ou seja, 2n + 1 classes fenotípicas e 3'' classes genotípicas em F2 de cruzamento de linhagens puras. A proporção esperada na F2 de indivíduos com um dos genótipos parentais seria de (1/4)^n.
           • 2n + 1 = no de classes fenotípicas observadas na F2; logo: n = [(no de classes fenotípicas observadas na F2) – 1] / 2. (1/4)^n = proporção fenotípica esperada na F2 de indivíduos com fenótipo igual a um dos parentais; logo: n = log (proporção fenotípica observada na F2 de indivíduos com fenótipo igual a um dos parentais) / log (1/4).
             • Amostragem e Análise do fenótipo
               • TESTES ESTATÍSTICOS: Estimativas da média e da variação fenotípica: 1 - Estimativa da média aritmética da amostragem 2 - Estimativa da variância que mede a dispersão dos fenótipos dos indivíduos em torno da média. 3 - Comparação das médias (teste ANOVA ou teste t) e variâncias (teste F).

4. MAPEAMENTO CROMOSSÔMICO

   • LIGAÇÃO E CROSSING OVER
     • Quando duas características são controladas por genes encontrados no mesmo cromossomo, este fenômeno se denomina "ligação genica"
       • Diíbrido com 2 genes dominantes ligados no mesmo cromossomos e 2 recessivos no cromossomo homólogo = CIS. Diíbrido com 1 gene dominante e 1 gene recessivo ligados ao mesmo cromossomo e outro dominante ligado ao outro recessivo no cromossomo homólogo = TRANS
       • Genes ligados tendem a ir para o mesmo polo durante a meiose = ligação completa. Confirmação da hipótese: Cruzamento-teste --> F1 com 2 genótipos iguais aos parentais em genes independentes, F1 terá 4 tipos diferentes = 2 iguais aos parentais e 2 diferentes, RECOMBINANTES. Quando se trata de genes-ligados, as classes de recombinação são ausentes.
       • Nem sempre os genes ligados caminham juntos para o mesmo gameta devido ao CROSSING-OVER (permutação) - Quando ocorre troca de pares entre as cromátides homólogas, há separação dos genes anteriormente ligados, sendo assim, a meiose forma gametas de recombinação devido a uma ligação PARCIAL
         • Quanto mais distantes os genes ligados estiverem de si, maior a chance de permutação. Distância = soma dos gametas de recombinação (TAXA DE CROSSING / FREQUÊNCIA DE RECOMBINAÇÃO), sendo a unidade de medida UR (unidade de recombinação) ou cM (centimorgans)
           • FR é calculada através da porcentagem de indivíduos com fenótipos recombinantes (porcentagem de indivíduos com fenótipos diferentes dos fenótipos das linhagens parentais. Soma do número de indivíduos observados em ambas as classes fenotípicas recombinantes e dividir a soma pelo total de indivíduos analisados
             • Grupos de Ligção: Corresponde ao conjunto de genes presente em um cromossomo - cada par de genes ligados pode ser associado a um gupo de genes que possuem ligação uns com os outros
       • Locus/loco gênico = Cada gene se localiza em um local específico do cromossomo, através destes pontos de ligação entre eles, ocorrem recombinações físicas entre segmentos dos cromossomos homólogos emparelhados durante a meiose (permutas / crossing-over)
   • Descrição do posicionamento dos genes ao longo do cromossomo, tem como base a análise de ocorrência de recombinação gênica
   • Método matemático desenvolvido para mapear genes em cromossomos = Parte do princípio da soma de distâncias lineares
   • Alfred Sturtevant: Reconheceu que seria possível usar a frequência de recombinação como uma medida da distância linear entre dois genes. - "Se a hipótese de Morgan estiver correta, a proporção de recombinantes pode ser usada como um indicador da distância entre dois fatores quaisquer. Ao se determinar as distâncias entre A e B e entre B e C, pode-se prever a distância entre A e C. Se a proporção de recombinantes realmente representar a distância entre os fatores, a distância AC deve ser, aproximadamente, a soma entre as distâncias AB e BC, ou sua diferença, e não qualquer valor intermediário."
     • A partir disso, produziu o primeiro MAPA CROMOSSÔMICO, e para ter certeza de que os genes presentes no mapa estavam localizados no mesmo cromossomo, utilizou apenas caracteres que apresentaram padrão de herança ligado ao cromossomo X em experimentos anteriores com Drosophila melangaster.
       • Sturtervant mapeou cada um dos 5 genes em uma linha reta que representava o cromossomo X da espécie escolhida, utilizando a porcentagem de recombinação como medida da distância linear entre os genes. Ele estabeleceu que uma unidade de mapa (u.m) equivaleria a 1% de indivíduos recombinantes. Esta medida foi nomeada centiMorgan (cM).
         • Mapeamento de três pontos: Permite a identificação da ligação entre 3 genes, do posicionamento relativo desses genes e da distância entre eles. É necessário analisar as freq. de recombinação na prole de um cruzamento-teste de indivíduos triplo-heterozigóticos. Deve se considerar dois genes de cada vez. As classes fenotípicas parentais são as duas classes que apresentam os maiores números de indivíduos na prole do cruzamento-teste e que o arranjo dos alelos parentais pode estar cis ou trans
           • OBS: As classes fenotípicas recombinantes são produtos das permutações entre os genes, e não da segregação independente entre eles
           • Após construir o primeiro mapa cromossômico, Sturtevant levantou a hipótese de que, entre dois genes, poderiam ocorrer dois eventos de permutação - a recombinação dos alelos causada por uma das permutas seria anulada por uma segunda recombinação deles devido a outra permutação. O resultado dessa PERMUTAÇÃO DUPL seria a ausência de recombinação entre os dois genes, e ao se considerar somente esses genes, apenas gametas parentais seriam formados.
             • Com o mapeamento de três pontos, é possível detectar a ocorrência de permutação dupla entre dois genes extremos, levando a uma estimativa mais precisa da FR e da estimativa da distância entre os genes.
             • A permutação dupla ocorre com uma frequência muito menor do que a permutação simples, especialmente quando os genes estão muito próximos. As classes duplo-recombinantes são sempre as classes fenotípicas mais raras por esta razão.
               • Isso leva a considerar que a melhor estimativa para a distância entre dois genes é a soma das distâncias entre os genes que estão entre eles. Também pode-se corrigir a FR entre os genes mais distantes em um mapa de 3 pontos, incluindo no cálculo o número de indivíduos observados nas duas classes mais raras, contados duas vezes para cada classe
                 • O desenvolvimento de um mapa cromossômico abrangente para um determinado organismo depende da análise do maior número possível de mutações visíveis; um esforço geralmente dividido entre diferentes grupos de pesquisa. Além disso, análises citogenéticas posteriores são necessárias para revelar em que par de cromossomos homólogos do organismo um grupo de ligação específico está localizado.

5. INTERAÇÕES GÊNICAS: Tipo de herança onde a expressão fenotípica de um caráter é condicionada pela ação conjunta de dois ou mais pares de genes com segregação inedependente

   • Padrões de Herança
     • Herança dominante = Um alelo do gene (dominante) é suficiente para manifestar a característica.
     • Herança recessiva = Necessita do alelo se apresentando em homozigose (em par igual) (aa) para expressar a característica
     • Dominância incompleta = O fenótipo heterozigoto é intermediário, em termos qualitativos, entre os fenótipos dos dois homozigotos
     • Codominância = Os dois alelos diferentes de um gene se expressam fenotipicamente no indivíduo heterozigoto, apresentando as características presentes nos indivíduos homozigotos para um alelo e para o outro
     • Alelos letais = Afetam a sobrevivencia ou capacidade reprodutiva dos portadores
     • Alelos múltiplos = Quando um gene apresenta mais de duas formas alélicas na população, onde cada indivíduo terá no máximo duas dessas versões
     • Heerança Quantitativa e Poligenia
       • Os alelos de diferentes genes participam de forma equitativa na formação de uma única característica, resultando do efeito cumulativo de muitos genes. Nesse padrão, dentro de cada par de genes envolvidos, há um gene aditivo (poligene) que determina um acréscimo na expressão do fenótipo, enquanto seu alelo indiferente não acrescenta nada a um certo valor mínimo chamado fenótipo residual. Ex: peso, altura, cor da pele na espécie humana.
   • Epistasia: interação gênica na qual genes de um par de alelos inibem a manifestação de genes de outros pares. É um análoo da dominância, pois é entre genes não-alelos
   • Pleiotropia: interação gênica onde um único gene é responsável pela produção de várias e distintas características fenotípicas, aparentemente não relacionadas (fenômeno inverso a Epistasia)

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