EVOLUÇÃO GENÉTICA1999 – Islândia Companhia de Biotecnologia - base de dados com os perfis de DNA de todos os residentes do País Informação genética - disponibilizada a Investigadores, fins médicos Investigação – População ideal para relacionar as doenças e a Genética Islândia- Consequências Registos médicos Informação genealógica Privacidade, consentimento e comercialização? DESCOBERTAS CIENTÍFICAS – Século XIX Matéria – constituídas por átomos Células – unidades fundamentais dos organismos Núcleo – “força de vida” das células Cromossomas – papel na hereditariedade Achados arqueológicos Núcleo – “força de vida” das células Cromossomas – papel na hereditariedade Arqueologia Manipulação genética espécies Domesticação animais Cultivo de plantas SELECÇÃO 8000 a 1000 AC – Cavalos, Camelos, Bois, Lobos 5000 AC – Cultivo milho, trigo , arroz, tâmaras 883-859 AC – Rei assírio Assurnasirpal II – Polinização Artificial TAMAREIRAS 400 variedades em 4 oásis do Sahara 800 a 900 AC – Escola Hipocrática da Medicina 384 a 322 AC - Aristóteles GRÉCIA – Hipócrates Tratado - “Na Semente” HUMORES: activos, saudáveis, doentes Humores - portadores de características hereditárias - transportados para o sémen - alterações durante a vida - transmitidos à descendência GRÉCIA - Aristóteles Sémen - formado a partir do sangue, calor vital, descendência semelhante aos pais Sangue menstrual - matéria bruta para descendência 1 TEORIAS – TRANSMISSÃO HEREDITÁRIA 1600-1850 Biologia Moderna Aristóteles e Hipócrates (o sangue menstrual seria o meio de cultura e o útero uma incubadora, transmissão de homúnculos- a mulher seria simples portadora do embrião já existente no espermatozóide) Teoria Epigenética Harvey (1600) Foi Harvey quem escreveu baseado no trabalho de Aristóteles esta teoria - diz que um organismo deriva de um ovo, que se diferencia em num adulto durante o período embrionário. Teoria da Preformação (Século XVIII) Casper Wolff (Século XVIII) ARGUMENTOS Teoria Epigenética Teoria Atómica – Dalton (1808) Com o trabalho de Casper Wolf (provou que nem todas as estruturas estavam presentes nas células sexuais mas antes iam sendo adquiridas ao longo do desenvolvimento embrionário) e juntamente com a Teoria Atómica de Dalton, a Teoria da Preformaçã estava quase posta de parte!!! A TEORIA ATÓMICA diz que toda a matéria é composta por átomos (estruturas invisíveis). Teoria Celular – Schleiden e Schwann (1830) A TEORIA CELULAR (1830) diz que todos os organismos são compostos por unidades básicas que são as células. Isto foi possível provar com o aparecimento do microscópio. Teoria Selecção Natural – Darwin (1859) «As espécies actuais descendem de espécies ancestrais por modificações destas» Descendência maior que a suportável pelo ambiente TRAÇOS VANTAJOSOS - Sobrevivência prolongada e reprodução Acumulação de variações ao longo do tempo Isolamento reprodutivo – nova espécie Teoria da Transmissão Caracteres – Mendel (1900 – DUPLICAÇÃO RESULTADOS) Ervilheira - características determinadas por genes situados em loci distintos Um locus com 2 genes indivíduo - um nr igual de características (igualdade de transmissão dos sexos) Teoria - actualidade Igualdade no nr de cromossomas para os 2 sexos DNA mitocondrial - materno em maior quantidade 9 meses - efeitos através da mãe 2 Evolução da Genética Até 1959 Definição das doenças hereditárias de tipo Mendeliano Bioquímica do metabolismo Descrição das malformações congénitas Antropometria e grupos sanguíneos 1956- determinação do nr normal de cromossomas na espécie humana (cariótipo) Década 60 Cariótipo e definição das grandes cromossomopatias Estudo das enzimas a nível celular Hereditariedade multifactorial Conselho genético Década 70 Polimorfismo cromossómico e génico Localização de genes Genética das populações e estudo dos efeitos ambientais Diagnóstico pré-natal e fertilização “in vitro” Década 80 Terapêutica génica pela dieta Prevenção de cromossopatias Terapêutica profilática Selecção gamética “in vitro” Década 90 Intervenção médica e cirúrgica sobre o embrião e o feto Diagnóstico genético pré-implantação Microinjecção intracitoplasmática de um espermatozóide Projecto do Genoma humano Actualidade Potencialidades diagnósticas e terapêuticas do conhecimento pleno da sequênciação genómica Farmacogenética- desenvolvimento de novos fármacos através do conhecimento de todos os genes do genoma humano Aplicações da Genética Descoberta da relação doença genética – mutação génica ou cromossómica específicas Detecção, Tratamento, Aconselhamento genético - Doenças Genéticas Cancro – Doença genética a nível somático Imunogenética – Histocompatibilidade Genes de susceptibilidade – doenças multifactoriais DIAGNÓSTICO Prevenção Tratamento RASTREIO Medicina Forense alteração 3 História Familiar EVOLUÇÃO - Humanidade Saúde Pública Risco Recorrência Predictilidade - Doenças Tratamento - Doenças Terapia Génica - tratamento de doenças genéticas mediante introdução de cópias normais do gene afectado nas células de indivíduos doentes Biotecnologia – transgénicos Tecnologia de DNA Recombinante – manipulação e clonagem de genes em vectores de DNA bacteriano ou vírico e transferência para células hospedeiras Genética - Ferramentas Testes genéticos diagnóstico - preditivo - pré-natal - detecção de portadores Cariótipo (1956) ACONSELHAMENTO GENÉTICO - Acessoria de um casal que deseja tomar uma decisão quanto à sua reprodução. CONSELHO GENÉTICO Definição da OMS: constitui a prevenção de genótipos que acarretam doença e/ou um efeito congénito mediante a identificação prospectiva ou retrospectiva dos casais capazes de os produzir Definição da Sociedade Americana de Genética Humana: trata-se de um processo comunicativo que trata os problemas humanos relacionados com o aparecimento ou com o risco de recidiva de um determinado transtorno numa família Patologia Genética 1. Monogénica (mendeleana) Em 1902 Archibald Garrod publica a relação entre a doença humana e as leis da hereditariedade de Mendel (publicadas em 1865) Archibald Garrod propôs uma transmissão recessiva para a Alcaptonúria Victor Mckusic apresenta uma catálogo com mais de 11000 doenças monogénicas (Mendelian Inheritance in Man) 2. Cromossómica Em 1959 definida a etiologia cromossómica do Síndrome de Down por Lejeune Anteriormente Langdon Down já tinha publicado uma classificação de atraso mental em raças (caucasianas, etíope, malaio, mongolóide) 3. Multifactorial Resulta da interacção de um ou mais genes com um ou mais factores ambienciais 4 Adquirida ou cumulativa Provocada por efeitos aditivos de múltiplas mutações em diferentes genes (cancro.4/1000 20/1000 Multifactoriais 46. doenças autoimunes) Frequência doençasAos Génicas anos Cromossómicas 1.8/1000 Monogénicas 3.8/1000 25> 25 anos Global 2/1000 3.Doenças multifactoriais estão na base de cerca de metade das malformações congénitas Doenças multifactoriais poderão representar doenças crónicas em idade adulta (Artrite reumatóide.Estudo das células.4/1000 600/1000 646. psicoses) Somática 4.4/1000 Somáticas -------- 240/1000 240/1000 Genética .falciformes Doença Autossómica Recessiva AA – HOMOZIGOTO NORMAL Aa – HETROZIGOTO PORTADOR aa – HOMOZIGOTO AFECTADO 5 . descendência e populações Genética transmissão Análise bioquímica e molecular Estudos citológicos Genética das populações Genética de Transmissão Estudo da transmissão de traços dos progenitores para os descendentes ao longo de gerações – EXPERIÊNCIAS DE MENDEL ANÁLISE DE PEDIGREES Padrões de hereditariedade seguidos ao longo de gerações Modo de hereditariedade de uma característica ou traço Pedigree – Anemia c. hipertensão arterial.6/1000 16.Estudo da hereditariedade e da variação (diversidade) . heterozigoto homozigoto recessivo com anemia (aa) . Q e R) 2) restritas a um numero específicos de bandas ou estruturas dos cromossomas (Bandas C.heterocromáticas.identificados por RFLP Citogenética Estudo da estrutura dos cromossomas e anomalias CARIÓTIPO Cromossomas característicos de uma espécie dispostos por ordem G.eucromáticas.banding – bandas horizontais características de cada cromossoma Painting – Sondas específicas para cromossomas ou zonas de cromossomas Fluorescence In-Situ Hybridization (FISH) BANDA . zonas ricas em GC BANDAS R Aproximadamente o reverso das bandas G R .parte do cromossoma que se distingue claramente dos segmentos adjacentes por surgir mais claro ou escuro em uma ou mais técnicas de bandas Técnicas de banding 1) bandas distribuidas ao longo de todo o cromossoma ( Bandas G.RFLPs .significa "reverse“ Regiões escuras – eucromáticas Regiões claras .Falciformes – estudo por RFLP Diferentes genotipos: homozito normal (AA)."restriction fragment length polymorphisms“ (termo usado para descrever diferentes alelos de um locus que podem distiguir-se por Southern) Herança de alelos para a Anemia de C. e nucleolus organizer regions .e 6 .heterocromáticas BANDAS Q Semelhante às bandas G Fluorescência Zona heterocromáticas coram menos com esta técnica do que com as Bandas G BANDAS G e R FLUORESCENTES Análise Química e Molecular Tecnologia de DNA recombinante Biotecnologia portador (Aa). zonas ricas em AT Regiões claras .NOR's – cromossomas acrocêntricos) BANDAS G Uso frequente designação G por corarem pelo Giemsa podem produzir-se com outros corantes Regiões escuras . Expressão observável da combinação de alelos Genótipo .Produz um efeito notável.Produz efeito notável.unidades de hereditariedade responsáveis pela síntese de proteínas ou pela regulação da expressão de genes Sequência de ácido desoxirribonucleico (DNA) ALELOS – variações na sequência de DNA do mesmo gene Alelo dominante.Genética das Populações Estudo processos evolutivos Previsões de variações genéticas Previsões de frequência de genes em gerações futuras CONCEITOS BÁSICOS Componentes celulares Divisão celular Interacções celulares Steam Cells e especialização Vírus e priões Componentes celulares Actividades e anomalias celulares . quando presente em duas cópias Fenótipo .Combinações dos alelos num indivíduo 7 .não activos Instruções genéticas numa célula GENE – sequência de DNA com determinada função DNA codifica proteínas e DNA não activo Maior parte DNA . quando presente numa só cópia Alelo recessivo .características herdadas Funcionamento celular de indivíduos portadores de doença – tratamento Compreensão .aparecimento da doença Genoma Conjunto de todos os genes Maioria dos genes .não é expresso Genes . INDIVIDUAL Genótipo – alelos presentes Fenótipo – alelos expressos FAMILIAR ½ dos genes paternos e maternos ¼ dos genes dos avós Primos direitos partilham 1/8 dos genes Estudo com pedigree-características específicas POPULAÇÃO População corresponde a a uma colecção de alelos.ALFABETO . Células usadas para tratamento das doenças de Alzheimer e Parkinson. expressão e transmissão de informação genética) Informação DNA→ RNA→ proteínas DNA . timina.adenina. EVOLUÇÃO Comparação de sequências de DNA (genes. Pool de genes – conjunto de alelos numa população. sequências de a. guanina e citosina Base + Açúcar + Grupo fosfato → NUCLEOTÍDEO Bases nitrogenadas Organização das bases . Todas as células possuem a mesma informação genética excepto os glóbulos vermelhos .DNA e RNA (armazenamento. que se distingue de outras populações pela frequência dos alelos.organismos unicelulares e multicelulares sem núcleo EUCARIOTAS – organismos unicelulares e multicelulares com núcleo e organelos Ácidos Nucleicos . Todos os órgãos possuem steam cells em pequena quantidade.4 categorias Epiteliais Musculares Nervosas Tecidos conjuntivos PROCARIOTAS.a..células EUCARIOTAS e PROCARIOTAS Cadeia dupla Cadeia simples – Vírus DNA 4 tipos de Blocos de DNA . Células humanas . ) pode revelar proximidade de espécies.sequência de 3 bases codifica aminoácido 8 .Transmissão de informação Nível molecular Nível familiar Estudo das populações O conhecimento da informação contida no genoma humano poderá personalizar a Medicina e prever doenças futuras NÍVEL CELULAR O corpo humano é constituído por triliões de células.diferenciação. em meiose ou mitose) – microscopia óptica Cromossomas Homólogos tamanho localização centrómero sequência de loci emparelhamento na meiose Um indivíduo cujas células possuem 3 cópias de cada cromossoma denomina-se TRIPLOIDE 2/3 dos POLIPLOIDES resultam da fertilização de um oócito por 2 espermatozóides e os restantes resultam da fertilização de um oócito DIPLOIDE por um espermatozóide HAPLOIDE 15% dos abortos espontâneos são de TRIPLOIDES 9 .Unidade funcional hereditariedade. saúde ou bioquímica de um indivíduo SNP’s (single nucleotide polymorphims) .apresenta a restantes porções da célula DNA → moléculas de RNA → proteínas RNA Vírus GENE .Aminoácidos . responsável pela síntese de proteínas ou pela regulação da expressão de genes Arranjo linear nucleotídeos Armazenamento informação Replicação. expressão e mutação ALELOS .variações em sequências de DNA presentes em mais de 1% da população PROCARIOTA – BACTÉRIA.variações de bases no DNA POLIMORFISMO .variações da sequência de DNA no mesmo gene Mutação – variação num gene que afecta a aparência.molécula circular de DNA EUCARIOTAS – várias moléculas lineares moléculas DNA e proteínas CARIÓTIPOS ordenam pares de cromossomas cromossomas corados ou marcados com químicos fluorescentes diferentes padrões de luminosidade Cromossomas Visualização (bacterianos e vírus)– microscopia electrónica Visualização (eucariótas.blocos » PROTEÍNAS RNA Linguagem intermédia células eucariotas – RNA RNA transporta cópia sequência do DNA . ANEUPLOIDIA (x n) – nº cromossomas anormal nº HAPLÓIDE (n) – LEVEDURAS MUTAÇÃO CROMOSSÓMICA duplicação delecção rearranjo de fragmentos de DNA MUTAÇÃO GÉNICA duplicação delecção substituições de nucleotídeos Código Genético 4 tipos NUCLEOTÍDEOS Sequência nucleotídica de um gene codifica composição aminoacídica de uma proteína Tripletos de nucleotídeos codificam a. 10 .a Componentes Químicos Células → moléculas Químicos da vida → macromoléculas Vitaminas e sais minerais – menores quantidades Macromoléculas celulares: Carbohidratos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos Macromoléculas → estruturas celulares Hidratos Carbono: Energia Estrutura celular Proteínas Coagulação Transmissão nervosa Contracção muscular Enzimas Estrutura celular Lípidos Hormonas Energia Ácidos Nucleicos Transmissão informação SÍndrome de Lesch-Nyhan Cristais de ácido úrico nos rins e atraso mental e comportamento auto-agressivo – MORTE por infecção ou falência renal aos 30 anos. doseamento sanguíneo aumentado Fraqueza muscular Irregularidade – batimento cardíaco MITOCONDRIA SECREÇÃO ENZIMAS CATALIZAÇÃO ATP ENERGIA CELULAR 11 .cérebro e espinal medula Hiperpigmentação pele Açúcares .> Golgi -> Secreção GOLGI CENTRO PRODUÇÃO VESICULAR VESÍCULAS MENBRANOSAS SÍNTESE AÇÚCARES LIGAÇÃO A PROTEÍNAS – GLICOPROTEÍNAS LIGAÇÃO A LÍPIDOS – GLICOLÍPIDOS FINALIZAÇÃO – PROTEÍNAS ARMAZENAMENTO – SECREÇÕES CELULARES LISOSSOMAS VESÍCULAS MENBRANOSAS ENZIMAS DEGRADAÇÃO: Fragmentos bacterianos Organelos DOENÇA TAY-SACHS ARMAZENAMENTO LISOSSÓMICO DEFICIT ENZIMA DE DEGRADAÇÃO ÁCIDO GORDO .Secreção Celular: DNA -> mRNA -> tRNA-> Retículo .codifica subunidade alpha da enzima beta-Nacetylhexosaminidase A DOENÇA AUTOSSÓMICA RECESSIVA BAÍNHA CÉLULAS NERVOSAS ATRASO MENTAL.hexosaminidase A Cromossoma 15 gene HEXA . CONVULSÕES PERDA AUDIÇÃO PERDA MOBILIDADE MORTE 3 ANOS APOS SINTOMATOLOGIA PEROXISSOMAS VESÍCULAS MENBRANOSAS ENZIMAS DEGRADAÇÃO LÍPIDOS SÍNTESE ÁCIDOS BILIARES DESINTOXICAÇÃO RADICAIS LIVRES ABUNDÂNCIA – CÉLULAS FÍGADO E RIM ADRENOLEUCODISTROFIA Acumulação ácidos Gordos . INTERFASE (não divisão). MITOSE (divisão) INTERFASE Funções bioquímicas celulares activas 2 fases G (paragem) 1 fase S (síntese) FASE G0 .fase de quiescência célula mantém funções bioquímicas não pode replicar o DNA nem dividir FASE G1 Síntese de proteínas. maioria das células 12 .MEMBRANA CELULAR SUPERFICIE CELULAR – INTERACÇÕES CELULARES RECEPTORES CELULARES TRANSDUÇÃO CELULAR CITOESQUELETO ESTRUTURA CELULAR MOVIMENTOS CELULARES DIVISÃO CELULAR EPIDERMÓLISE BOLHOSA Anomalia filamentos intermediários MITOSE Processo pelo qual o material genético das células eucariótas é duplicado e distribuído durante a divisão celular 1 CÉLULA – 2 CÉLULAS FILHAS CICLO CELULAR Processo contínuo pelo qual as células passam durante a vida Variável de tecido para tecido 2 FASES . carbohidratos e lípidos Preparação das moléculas da membrana celular das futuras células filhas Duração variável de célula para célula Células embrionárias – quase toda a vida Células medula óssea – 16 a 24 horas FASE S Replicação de todo o genoma da célula Síntese de proteínas Formação de centríolos (compostos por microtubulos) Cromossoma – composto por 2 cópias unidas pelo centrómero Duração – 8 a 10 horas. ovos. células medula CICLO CELULAR FACTORES EXTRACELULARES Hormonas Factores de crescimento FACTORES INTRACELULARES Ciclinas Cinases FASES APOPTOSE Sinalização do receptor celular para a morte celular Activação de enzimas Caspases destruição do citoesqueleto destruição das enzimas de replicação e reparação do DNA divisão do DNA em fragmentos 13 .FASE G2 Após replicação do DNA e antes da mitose Síntese de proteínas Formação de membranas celulares .vesículas células somáticas 2 células filhas com material genético idêntico ao da célula mãe Cromossomas condensam e observam-se em microscópio 2 CROMÁTIDES – material do cromossoma geneticamente idêntico PROFASE DNA concentrado impede a separação dos cromossomas Microtubulos iniciam o fuso mitótico Ruptura da membrana nuclear METAFASE Cromossomas alinham-se no centro da célula – placa equatorial ANAFASE Membrana plasmática rompe no centro da célula Separação das cromátides pelo centrómero TELOFASE Citocinese – divisão dos organelos e macromoléculas pelas 2 células filhas Separação do material genético CICLO CELULAR Checkpoints – grupos de proteínas interactuam para reparação do DNA TELÓMEROS – possuem sequência de DNA repetida No final de cada mitose os Telómeros perdem 50 a 200 nucleotídeos No final de 50 mitoses os telómeros perdem uma quantidade de DNA – indica o final das divisões celulares TELOMERASE mantém telómeros presente nos espermatozóides. Células cancro. 2 cópias do genoma 14 . 1 cópia do genoma nº DIPLÓIDE (2n) – 2 cópias de cada cromossoma.destruição mitocondrias inactivação da adesão celular libertação de fosfolípido para a superfície externa da menbrana celular – adesão de macrófagos STEAM CELLS TOTIPOTENTES steam cell do ovo ou do embrião com pouco desenvolvimento Capacidade de diferenciação elevada PLURIPOTENTES steam cell que persiste no embrião e células progenitoras Menor capacidade de diferenciação celular CÉLULAS PROGENITORAS célula pluripotente com capacidade de especialização num nr restrito de tipo celular DESENVOLVIMENTO Gâmetas Meiose Desenvolvimento pré-natal Defeitos congénitos Maturação e idade Gâmetas espermatozóide oócito gónadas – estruturas responsáveis pela produção gamética nº DIPLÓIDE (2n) – CÉLULAS SOMÁTICAS EUCARIÓTAS Cromossomas Homólogos tamanho localização centrómero sequência de loci mesmos genes na mesma ordem podem ter para o mesmo gene diferentes alelos emparelhamento na meiose Um individuo cujas células possuem 3 cópias de cada cromossoma denomina-se TRIPLOIDE 2/3 dos POLIPLOIDES resultam da fertilização de um oócito por 2 espermatozóides e os restantes resultam da fertilização de um oócito DIPLOIDE por um espermatozóide HAPLOIDE 15% dos abortos espontâneos são de TRIPLOIDES nº HAPLÓIDE (n) – 1 cópia de cada cromossoma. ANEUPLOIDIA (x n) – nº cromossomas anormal POLIPLOIDE (x n) – ABORTO ESPONTÂNEO MEIOSE Processo pelo qual a divisão celular produz gâmetas em animais e esporos na maioria das plantas células sexuais 4 células filhas com metade do material genético da célula progenitora 2 divisões – REDUCTORA (I) e EQUATORIAL(II) REDUCTORA ou I – reduz a metade o nr de cromossomas replicados (de 46 para 23). com ruptura do centrómero EQUATORIAL ou II – produz 4 células de 2 células da meiose I.223 ANAFASE I Separação dos Homólogos Centrómero de cada homólogo – mantem-se unido TELOFASE I Cromossomas homólogos – POLOS OPOSTOS Citocinese PROFASE II Cromossomas condensados e visíveis METAFASE II Cromossomas alinhados no equador ANAFASE II Cromossomas separam-se pelo centrómero 15 . separando os cromossomas replicados.223 LEI DA SEGREGAÇÃO INDEPENDENTE 3 pares homólogos – 23 23 pares cromossomas homólogos . sem ruptura do centrómero PROFASE I Cromossomas replicados condensados – visíveis ao microscópio Sinapse – cromossomas homólogos alinhados gene a gene Crossing – over (novas combinações de genes) METAFASE I Cromossomas homólogos alinhados no centro da célula Cada membro do homólogo adere a uma fibra de pólos opostos DIVERSIDADE .padrão como os homólogos se localizam 3 pares homólogos – 23 23 pares cromossomas homólogos . BLASTOCISTO – surge um líquido central e um prolongamento central – MASSA CELULAR CENTRAL – é este prolongamento central ceular que vai originar o embrião (7º dia) TROFOBLASTO – após a implantação as células mais externas do embrião produzem hormonas da gravidez – gonadotrofinas coriónicas (b.TELOFASE II Cromossomas na forma não replicada – polos opostos 4 célula filhas com 1 cópia do genoma Maturação Gamética ESPERMATOGÉNESE Meiose I – espermatócitos secundários haplóides Meiose II – espermatátides haplóides OOGÉNESE Meiose I – 1º Glóbulo polar e 2º Oócito (Haplóides) Meiose II – 1º Glóbulo polar origina 2 células filhas (morrem). período deintensasa mitoses dando lugar a células chamadas de BLASTÓMEROS MÓRULA – surge quando os BLASTÓMEROS assumem a forma de uma amora ou bola sólida (4º dia). ECTODERME – CMADAS GERMINATIVAS PRIMORDIAIS Diferenciação Celular Ectoderm: skin. heart 16 . que permanece na Metafase II Ovulação – libertação de um oócito secundário Fertilização – faz com que a a meiose se complete no oócito secundário DESENVOLVIMENTO PRÉ-NATAL OVULAÇÃO E IMPLANTAÇÃO CLIVAGEM – 1 dia após fertilização o zigoto sofre mitose e inicia a clivagem. MESODERME. que previnem a menstruação – TESTE GRAVIDEZ 2º SEMANA – surge um espaçao entre a massa celular interna e as células externas ancoradas ao útero – CAVIDADE AMNIÓTICA A MASSA CELULAR INTERNA origina uma camada BILAMINAR – ECTODERME (camada mais próxima da cavidade amniótica) e ENDODERME (camada mais próxima do blastocisto) GÁSTRULA – quando surgem 3 camadas celulares: ENDODERME. isto é. nervous system Endoderm: lining of gut and internal organs Mesoderm: muscles.hcg). bones. 2º Oócito dá lugar ao Ovo e ao 2º Glóbulo polar Antes nascimento – Oócitos permanecem em Profase I Puberdade – a meiose I prossegue em 1óócito por mês. nascido Movimento do feto Aproximação dos olhos Substituição de cartilagem por osso Desenvolvimento dentário (12ª semana) 12 a 15ª SEMANAS – diferenciação sexual (activação do gene SRY à 6ª semana) 17 .teste durante a 5º semana de gravidez FETO – 1º TRIMESTRE Proporções do corpo aproximam-se das do recém.12 a 24 horas após ovulação CLIVAGEM – 30 horas (3º dia) MÓRULA – 3º ao 4º dias BLASTOCISTO – 5º dia à 2º semana GÁSTRULA – final da 2º semana GÉMEOS DIZIGÓTICOS – 2 espermatozóides fertilizam 2 oócitos ovulação nos 2 ovários no mesmo mês 2 oócitos libertos do mesmo ovário tendência hereditária MONOZIGÓTICOS – um único ovo fertilizado dá lugar a 2 embriões iguais 3 tipos . A ecografia deve revelar o defeito do tubo neural.MONOZIGÓTICOS 2 amnios e 2 corions – embriões separam-se cedo 1 amnio e 1 corion – embriões separam-se tarde 2 amnios e 1 corion – embriões partilham mesmo corion ORGANOGÉNESE – diferenciação das 3 camadas celulares em órgãos e sistemas 3ª SEMANA 14 º dia – notocórdio (percursor esqueleto) e tubo neural (percursor do SNC) 18ª dia – coração 4ª SEMANA – crescimento e diferenciação Braços Pernas Rins e pulmões primitivos 28º dia – encerramento do tubo neural 5ª e 6ª SEMANAS Cabeça> restante porção Dedos 7ª e 8ª SEMANAS Esqueleto (cartilagem) FETO Defeito DO TUBO NEURAL – se estiver presente encontra-se a alfa-fetoproteína produzida no fígado do feto em grandes quantidade e detecta-se na circulação materna.Desenvolvimento pré.natal OVO FERTILIZADO . Thomson Tricotiodistrofia Síndrome Werner Erros reparação DNA -> Síndromes Progeróides 18 . acumulação de gordura Defeitos hereditários diferente defeitos congénitos Defeitos Hereditários -> Defeitos Congénitos causa genética -> descendência Período Crítico . 500g 3º TRIMESTRE . Herpes simplex.rápida progressão Ataxia Telangectásica Síndrome Cockayne Síndrome Hutchinson-Gilford Síndrome Rothund . prematuros Álcool – Síndrome alcoólico fetal Nutrientes – Vitamina A (tratamento Acne – aborto. problemas comportamentais Cigarro – aborto.maturação dos sistemas digestivo e respiratório. defeitos coração. SNC e face) Infecções víricas – HIV. recém-nascido baixo peso. Rubéola Álcool – Síndrome alcoólico fetal facies – cabeça pequena e face achatada atraso no desenvolvimento semelhante em grupos étnicos diferentes Síndromes . substâncias tóxicas.Período durante o qual anomalias genéticas. PERÍODO CRÍTICO – variável Mãos e Pés – curto Cérebro -longo SÍNDROMES – Atraso mental TERATOGÉNIOS Talidomida – Thalidomide babies Tetraciclinas – manchas nos dentes Cocaína – aborto.2º TRIMESTRE 4º MÊS Cabelo Sobrancelhas Unhas 18ª SEMANA – cordas vocais 5º MÊS – posição fetal. vírus podem alterar uma estrutura específica. GENES e IDADE: Controle da insulina Sistema imunitário Controle ciclo celular Metabolismo lípídico Resposta ao stress Produção de enzimas antioxidantes ESTUDO CROMATINA Cromatina no núcleo em interfase: Eucromatina (e) -> descondensada -> geneticamente activa Heterocromatina (h) -> condensada -> geneticamente inactiva HETEROCROMATINA fortemente condensada ao logo do ciclo celular DNA de replicação tardia no período S composta especialmente por DNA altamente repetitivo pobre em genes geneticamente é praticamente inactiva EUCROMATINA grau de condensação varia ao longo do ciclo celular DNA de replicação precoce no período S contém elevada proporção de DNA rica em genes é o local onde se situam os genes mais activos A eucromatina é sensível à DNAse. Tipos de DNA 1.sequência única 2.altamente repetitivo .moderadamente repetitivo 3. A heterocromatina em interfase é visível sob a forma de regiões densas e fortemente coradas chamadas cromómeros.satélite (entre outros) em sequências única 19 . Podem coexistir nestas regiões tipos diferentes de DNA satélites pertencentes às 5 famílias onde se agrupam de acordo com a variabilidade e o comprimento das suas sequências. No entanto. a relação entre este tipo de cromatina e o DNA satelite é ainda muito obscuro.Heterocromatina e DNA satélite bandas C ( ) = H ≅ DNA sat. Apesar da heterocromatina marcar pelas bandas C. Além disso há regiões heterocromáticas em que não se encontra nenhum dos tipos de DNA satélite referidos.mecanismos A inactivação dá-se ao acaso e o X inactivado pode ser o de origem paterna ou o de origem materna. A heterocromatina constitutiva localiza-se especialmente nos centrómeros e é nestas zonas que se concentra preferencialmente o DNA satélite. aparecendo uma banda uniforme.constrição secundária Heterocromatina facultativa constituida por DNA de sequência única e moderadamente repetida) cromossoma X nas células femininas Inactivação do cromosoma X .constituida por sequências de DNA altamente repetitivas (DNA satélite) heterocromatina justacentromérica . estas não distinguem os diferentes tipos de DNA que se possam encontrar numa mesma região.telómeros . nas diferentes células do mesmo organismo O X inactivado mantém-se constante para cada linha celular Heterocromatina constitutiva DNA altamente repetitivo (DNA satélite) funcionalmente inactiva sempre condensada ocupa a mesma posição em # homólogos Heterocromatina facultativa DNA sequência única e moderadamente repetida activa e inactiva grau de condensação variável não tem sempre a mesma posição em # homólogos 20 . Heterocromatina constitutiva . Uma prova de como ainda é obscura a relação heterocromatina/DNA satélite reside no facto de no genoma humano existir cerca de 3% de DNA satélite enquanto que há cerca de 20% de material marcado pelas bandas C. Relações estruturais entre a Hetrocromatina constitutiva e o DNA satélite. É uma região genómica muito plástica e marca pelas bandas C. frequência de quebras e rearranjos > nestas zonas.regulação da formação de pontos de quiasma Especiação e evolução . dependendo do tipo de células ou meio ambiente. havendo assim substituição de pequenas sequências repetidas por outras mais complexas. 21 .manter a estrutura centromérica . Também fenómenos de “crossing over” desigual quer na meiose quer na mitose podem ter contribuido para essa evolução. que causa divergência de pequenas sequências repetidas.manter reprimidos elementos “parasitas” Evolução A evolução da heterocromatina está associada à do DNA satélite. é aí que ao longo do tempo se foram acumulando as mutações que têm um papel importante na evolução das espécies.posição relativa no núcleo em interfase .utilização dos polimorfismos como marcadores genéticos A heterocromatina não tem actividade génica mas tem funções importantes. Pensa-se que o DNA altamente repetitivo pode ter surgido a partir de um fenómeno de mutação numa pequena sequência única. delecções. inversões e transposições (“jumping genes” ou sequências móveis). seguido de amplificação. Além disso a diversidade destas regiões é auxiliada pelos transposões ou sequências móveis. Variação: . o aumento de tamanho nos cromossomas está associado à adição das zonas heterocromáticas enquanto os polimorfismos estão associados à delecção. Embora no homem alterações nestas zonas não afectem o fenótipo. Funções e papel biológico da Heterocromatina Estabilidade da cromatina . Entre elas encontram-se: .nos telómeros e centrómeros . Como se trata de uma região geneticamente inactiva. não contém genes e é inactiva sob o ponto de vista de actividade funcional. A evolução deu-se à custa de duplicações. A heterocromatina facultativa pode funcionar como eucromatina ou heterocromatina.A heterocromatina constitutiva mantém o seu grau de condensação ao longo do ciclo celular. Tem no entanto um papel importante como protectora da eucromatina bem como na distribuição rigorosa do material genético durante as divisões celulares. há evidência que em certas circunstâncias estas zonas facilitam rearranjos estruturais e contribuem para criar uma barreira reprodutiva entre espécies. É composta por genes que estão inactivos em determinados tipos de tecidos ou durante momentos particulares do ciclo celular. Na evolução.durante o emparelhamento dos cromossomas Protecção da eucromatina . a transmissão de 2 ou mais genes em diferentes cromossomas é independente pois nameiose forma-se gâmetas com diferentes combinações desses genes 22 .Homem Gergor Mendel descreveu 2 leis básicas de hereditariedade usando cruzamentos de plantas.Experiências com ervilheiras de cheiro 1868 – Nomeado Abade do mosteiro 1884 – morte por doença renal Mendel .Homem Formas de Transmissão Dominância e Recessividade Herança de dois genes Análise do Pedigree Gregor Johann Mendel – Biografia 1822 – Nascido em Heinzedorf (Républica Checa) 1843 – Mosteiro de S. apoio estudos 1849 – Professor 1851/53 .experiências Pisum Savitum – Ervilhas de cheiro Organismo: Fácil crescimento Fácil hibridização – cruzamento artificial Fácil reprodução Maturação numa só estação Leis de Mendel .Universidade de Viena 1854 – regresso ao Mosteiro de S.Tomás (ensino de Ciências durante 16 anos) 1856 .Herança Mendeliana Experiências de Mendel Herança de um só gene Segregação Terminologia Herança de um só gene . Estas leis são aplicadas a organismos diploides LEI DA SEGREGAÇÃO Mendel usou a estatística para investigar porque é que algumas caracterísiticas desapareciam na geração híbrida A Lei da Segregação diz que alelos de um gene são distribuidos em 2 gâmetas separados durante a meiose . Mendel demonstrou que isto ocorre usando 7 característiticas da mesma planta Avaliação de diferentes características na Ervilheira LEI DATRANSMISSÃO INDEPENDENTE .Tomás. MONOHÍBRIDO 1 par de TRAÇOS contrastantes Geração parental . com constrições – v Cor da vagem.T com baixa –t) descendência alta – T. lisa e completa – V.Mendel . roxa. verde – y Forma da Vagem. Amarela – Y.experiências Caracteres e Traços 7 caracteres unitários – características visíveis Cada caracter – 2 formas contrastantes – 2 traços forma da semente.P1 2 estirpes parentais com formas contrastantes do caracter Cruzamento 1ª Geração filial – F1 Auto-fertilização 2ª Geração filial – F2 23 .t com alta – T) T com t (alta – T com baixa – t) Cruzamento de Ervilheiras – Altura caule t com t (baixa – t com baixa – t) descendência – toda baixa.T com alta –T) descendência – toda alta – T T com t (alta. terminal – T Altura do Caule.R. Verde – G. Axial – F. baixa – t Cor da Flor. descendência alta –T e baixa -t Cruzamento de Ervilheiras . Rugosa – r Cor da Semente. amarela – g Posição da Flor. branca Cruzamento de Ervilheiras – Altura caule t com t (baixa – t com baixa – t) T com T (alta – T com alta – T) t com T (baixa . Alta – T. Redonda e Lisa .t T com T (alta. sem se alterarem de geração para geração e determinam traços expressos em cada planta 1º POSTULADO “Os caracteres genéticos são controlados por factores unitários.características desaparecem e reaparecem na geração seguinte POSTULADOS – Mendel Factores unitários – Unidades básicas da hereditariedade Factores – transmitidos.T em F1 descendência – alta – T e baixa/anã – t em F2 TRAÇO “anã “ desaparece em F1 e reaparece em F2 PROPORÇÃO – 3 (ALTAS):1 (ANÃS) em F2 Cruzamento “ Non true – breeding” Monohíbrido Cruzamento de Ervilheiras T com T (alta .T ¼ geração baixa – anã .T com alta – T) descendência – alta.T geração baixa – anã . que existem em PARES em organismos individuais” 24 .t Altura mascara baixa estatura Característica DOMINANTE Característica RECESSIVA Hibridização .F1 ¾ geração alta .Cruzamento “True – breeding” Monohíbrido Cruzamento de Ervilheiras t com T (baixa/anã – t com alta – T) descendência – toda alta.T e baixa .t em F1 descendência – alta – T e baixa/anã – t em F2 TRAÇO “anã “ aparece em F1 e em F2 Cruzamento Monohíbrido “Non True-breeding” .t Cruzamento Monohíbrido “Non True-breeding” – F2 geração alta . os factores unitários constituintes do par separam-se e segregam aleatoriamente. TT 2º POSTULADO “Quando 2 factores unitários diferentes responsáveis por um único caracter estão presentes num mesmo indivíduo. de forma que cada gâmeta recebe um ou o outro com igual probabilidade” Ervilheira TT – origina gâmetas só com factor T Ervilheira Tt – origina 50% de gâmetas com factor T e 50% de gâmetas com o factor t 4º POSTULADO “Durante a formação dos gâmetas.Organismo diplóide – recebe 2 factores Factor unitário – para cada TRAÇO Exemplo – altura do caule factores (alta – T. Tt. que se diz ser RECESSIVO” Factor ALTO . um factor unitário é DOMINANTE sobre o outro.T é dominante sobre o factor BAIXO/ANÃO – t Traço que desaparece na geração F1 mas reaparece em F2 pois em F1 está sob influência do factor DOMINANTE e por isso diz-se RECESSIVO Relação Dominância e Recessividade só faz sentido quando 2 factores diferentes estão presentes 3º POSTULADO “Durante a formação dos gâmetas. baixa/ anã – t) Combinações possíveis dos factores – tt. os pares de factores unitários segregam independentemente uns dos outros” Resultado da segregação – cada gâmeta recebe um elemento de cada par de factores unitários Para cada par um factor não influência a segregação de outros pares Todas as combinações possíveis de factores unitários serão encontrados nos gâmetas com igual frequência Experiências de Mendel – Vantagens Organismo experimental ideal Estudo de 1 ou de nr reduzido de traços em cada experiência Registos quantitativos precisos Derivação de postulados a partir da análise dos dados experimentais 25 . genotípico 3:1 .fenotípico CRUZAMENTO MONOHÍBRIDO . alelo dominante (letra maiúscula) GENÓTIPO – combinação de 2 factores unitários num indivíduo HOMOZIGOTO – 2 alelos iguais HETEROZIGOTO – 2 alelos diferentes Punnett Square diagrama de cruzamentos genéticos gâmetas femininos e masculinos – frequências/idade resultados genotípicos e fenotípicos CRUZAMENTO MONOHÍBRIDO “Non true breeding” .Tt Rácio genotípico para cruzamento monohíbrido 1 TT: 2 Tt : 1 tt Rácio fenotípico para cruzamento monohíbrido 3 plantas altas :1 planta baixa – 3:1 Racios 1:2:1 .TERMINOLOGIA GENÉTICA MODERNA TRAÇOS – expressão visível dos factores unitários FENÓTIPO – manifestação física do traço FACTORES UNITÁRIOS – genes ALELOS – formas alternativas de um único gene SIMBOLOGIA – alelo recessivo (letra minúscula).“Non true breeding” .Mendel Rácios – não exactos Teste de Cruzamento indivíduo genótipo desconhecido / indivíduo homozigoto recessivo identifica genótipo desconhecido Rácios – não exactos Teste de Cruzamento – cruzammento de um indivíduo de genótipo desconhecido com um indivíduo homozigoto recessivo 26 . um filho saudável Mendel . um filho portador.O que levou Mendel a deduzir que os factores unitários existiam em pares? 2 traços contrastantes » 2 factores distintos . Mendel propôs a existência de UNIDADES de HEREDITARIEDADE e explicou como estas são transmitidas de uma geração para outra. 27 .MENDEL . só se manifesta o TRAÇO DOMINANTE .Como se explica a proporção 3:1 na geração F2? Proporção esperada se os alelos segregarem aleatóriamente para os gâmetas e se a fertilização for aleatória Sem conhecimento dos mecanismos celulares.características dos autossomas Autossómico Dominante Autossómico Recessivo Dominância e Recessividade Conceito de Mendel – uma característica mascara outra Conceitos actuais Características de abundancia de proteína – habilidade da proteína codificada pelo alelo de compensar a proteína ausente/ anormal codificada pelo outro alelo Autossómico recessivo – perda de função Autossómico dominante – proteína anormal interfere com função de proteína normal Características Recessivas mais graves e sintomas mais precoces alelos permanecem na população Características Dominantes graves desaparecem na população sintomas tardios e não muito graves permanecem na população ABORDAGEM ANALÍTICA .Tipos de Hereditariedade Tipo herança – probabilidade do casal ter um filho afectado.Porque desaparece um dos traç em F1? o traço recessivo e o seu factor unitário não desaparecem – são MASCARADOSA ou escondidos pois reaparecem em F2 um factor de cada tipo deve ser transmitido a cada indivíduo em F1 mas como 1 ALELO é DOMINANTE sobre o outro . lisa Proporção Fenotípica Dihíbrida 9:3:3:1 LE DO PRODUTO DAS PROBABILIDADES 2 Caracteres Considerar o cruzamento dihíbrido como 2 cruzamentos monohíbridos conduzidos separadamente Considerar os 2 pares de traços contrastantes como sendo herdados independentemente EXEMPLO Probabilidade de a planta ser alta ou anã não afecta a probabilidade de as suas sementes serem lisas ou rugosas “Quando 2 eventos independentes ocorrem simultaneamente.enrugada amarela.enrugada X verde. a probabilidade combinada de 2 resultados é igual ao produto das probabilidades individuais da ocorrência” Cruzamento de Ervilheiras – TRIHÍBRIDO 3 CARACTERES 3 pares de TRAÇOS contrastantes em simultâneo 8 Gâmetas diferentes – a elaboração de um diagrama de Punnet é complicado Alternativa – Diagrama ramificado “ Forked-line method” DIAGRAMA RAMIFICADO 3 pares traços contrastantes Aplicação da Lei do produto das probabilidades no cálculo das proporções fenotípicas da geração F2 de um cruzamento trihíbrido 28 .lisa X verde.CRUZAMENTO TESTE 1 Caracter Plantas altas de F2 de cruzamento monohíbrido “alta x anã” podem ter genótipos TT ou Tt. Como saber o genótipo destas plantas? CRUZAMENTO TESTE Cruza-se indivíduo de fenótipo dominante e genótipo desconhecido com um indivíduo homozigoto recessivo FACTORES UNITÁRIOS SEPARADOS CONTROLAM OS TRAÇOS ALTA E ANÃ 1 Caracter Cruzamento de Ervilheiras – DIHÍBRIDO 2 CARACTERES 2 pares de TRAÇOS contrastantes em simultâneo amarela. TEORIA CROMOSSÓMICA DA HEREDITARIEDADE Correlação do comportamento dos cromossomas durante a meiose com o princípio da segregação e distribuição independente de Mendel. (Tt) e (TT) Segregação .2 alelos alelo dominante – letra maiúscula alelo recessivo – letra minúscula 29 .(tt). HÍBRIDO de Mendel (Aa) gene .cromossomas e genes na meiose.. Sutton e Boveri . Factores unitários=cromossomas Postulados Mendel.Homem Lei da Segregação – alelos de um gene distribuídos em 2 gâmetas separados na meiose Lei da distribuição independente . Walter Flemming – DESCOBERTA CROMOSSOMAS Permitiu o estudo do trabalho de Mendel por outros cientistas e a ligação do mesmo ao comportamento dos cromossomas durante a meiose. .SEGREGAÇÃO: distribuição igual dos alelos para os 2 gâmetas variação das combinações alélicas herança de 2 alelos para um só gene MEIOSE – explicação do cruzamento de Mendel .Homem Par factores unitários – par de GENES nos cromossomas homólogos Segregação de factores unitários durante formação de gâmetas – Segregação dos homólogos durante gametogénese Distribuição independente dos factores unitários segregados – Cromossomas não homólogos distribuem-se independentemente Leis de Mendel .a transmissão de 2 ou mais genes em diferentes cromossomas é independente SEGREGAÇÃO cromossomas e genes na meiose .Falta de conhecimentos na Física da Hereditariedade. herança de 2 alelos para um só gene HOMOZOGÓTICO – 2 alelos identicos (aa.A utilização da Matemática na Biologia não se efectuava. AA) HETEROZIGÓTICO – 2 alelos diferentes.A explicação de Mendel para a varíação nas espécies contraditória em relação à Teoria dos evolucionistas – Mendel explicou como a variação é trasnmitida à descendência e não explicou porque alguns fenótipos sobrevivem preferencialmente. 1879. . dor abdominal Polidactilia – dedos extra Porfiria – hematúria. cólicas após ingestão Síndrome de Marfan – Pulmões longos. mutação Meiose – comportamento cromossomas – Lei da Segregação Caracteres herdados (alelos) – separação na meiose Cada zigoto – 1 cópia de cada alelo Cada zigoto – 1 alelo de cada progenitor SEGREGAÇÃO Geração parental/ 1ª Geração – P1 2ª Geração / 1ª Geração filial – F1 3ª Geração – F2 HERANÇA MENDELIANA Autossómica Dominante Acondroplasia – pulmões pequeno. coma e morte sexo feminino e masculino podem estar afectados pode haver transmissão do sexo masculino para sexo masculino transmissão com igual frequência dos 2 sexos criança afectada – um dos progenitores afectado Gerações sucessivas afectadas .Genótipo – alelos do indivíduo Fenótipo – expressão da combinação alélica Fenótipo mutante – variação expressão do gene. febre. aorta coartada Distrofia miotónica – cansaço muscular progressivo Neurofibromatose – marcas castanhas na pele. dedos finos. tamanho normal de cabeça e tronco Hipercolesterémia familiar – colesterol elevado e doença cardíaca Doença Huntington – movimentos progressivos incontroláveis e alterações de personalidade. tensão alta.característica não salta gerações Uma das gerações não afectada – transmissão para 30 . tumores benignos da pele Doença poliquística renal – quistos renais. dor cabeça. dor abdominal. hamatúria. início na meia idade Intolerância à Lactose – não digestão da lactose. Ry. rY. atribuídas a um gene com alelos diferentes genes localizados em cromossomas diferentes herança de um gene não influência a herança do outro gene Características Recessivas – mais graves e sintomas mais precoces.dominante) e verde Cada progenitor produz 4 tipos de gâmetas: RY. ry Mendel prossegue o cruzamento – Cruzamento dihíbrido Distribuição Independente – Cruzamento Diíbrido MENDEL Racio 9:3:3:1 .heterozigotos ou doentes Distribuição Independente herança de duas ou mais características.explica que um gene não influência a transmissão do outro LEI DA DISTRIBUIÇÃO INDEPENDENTE Herança – mais do que um gene Probabilidade de obter planta rryy de cruzamento dihíbrido (RrYy) Cruzamento de um gene de cada vez 31 .dominante) Amarela (Y . alelos permanecem muito tempo na pupolação Características Dominantes –quando graves desaparecem na população porque os indivíduos são muito doentes ou morrem cedo e não chegam a reproduzir-se. podem ser substituídos por mutação quando têm sintomas tardios e não muito graves permanecem na população MENDEL Cor e Superfície da semente da ervilha Enrugada e lisa (R .Autossómica Recessivo sexo feminino e masculino podem estar afectados Sexo feminino e masculino podem transmitir – excepto se característica provoca morte antes da idade reprodutiva individuo afectado – homozogótico Indivíduos portadores – heterozigóticos Consanguinidade Salta gerações Pais de indivíduo afectado . exemplos pedigrees AD e AR 32 .genealógicas Geneticistas – relações familiares – estudo características Inicialmente os pedigrees serviam apenas para mostrar a genealogia – exemplo do Pedigree do Egipto: extensão vertical porque tinham como objectivo cruzar pessoas do mesmo sangue: pedigree de uma família com ploidactilia: extensão lateral porque tinam muitos filhos.relações familiares . Pedigree de consanguinidade entre primos: tem maior risco de passarem doenças recessivas porque partilham os mesmos avós Posteriormente começaram a ser usados para estudar características herdadas.25% ou ¼ produto yy – 25% ou ¼ produto rryy – 1/4x1/4= 1/16 Pedigree Esquema .Multiplicação dos resultados Rr com Rr e Yy com Yy produto rr . Pedigree de consanguinidade entre primos: tem maior risco de passarem doenças recessivas porque partilham os mesmos avós Posteriormente começaram a ser usados para estudar características herdadas.exemplos pedigrees AD e AR Símbolos unidos por linhas verticais e horizontais Linhas verticais – gerações Linhas horizontais – parentes Gerações – números romanos Indivíduos de uma geração – numeração Arábica Inicialmente os pedigrees serviam apenas para mostrar a genealogia – exemplo do Pedigree do Egipto: extensão vertical porque tinham como objectivo cruzar pessoas do mesmo sangue: pedigree de uma família com ploidactilia: extensão lateral porque tinam muitos filhos. morto p p Gravidez Aborto espontâneo Gravidez interrompida 33 .Símbolos Sexo feminino Sexo masculino Sexo feminino – expressa a característica Sexo masculino – expressa a característica Sexo masculino – portador Sexo masculino – portador Símbolos Sexo feminino .morto Sexo masculino . Geração Pais Adopção Consanguinidade Relação Precedente Probando Descendência Gémeos idênticos Será que em todos os genes existe um para de alelos que apresentam a relação dominância recessividade descrita por Mendel? Não Alteração Proporções Mendel Análise do Pedigree Inicialmente os pedigrees serviam apenas para mostrar a genealogia – exemplo do Pedigree do Egipto: extensão vertical porque tinham como objectivo cruzar pessoas do mesmo sangue Pedigree de uma família com polidactilia: extensão lateral porque tinham muitos filhos Pedigree de consanguinidade entre primos: tem maior risco de passarem doenças recessivas porque partilham os mesmos avós ALBINISMO Incapacidade produção melanina Cabelo. O fenótipo normal é determinado pelo alelo dominante.AR Pais não afectados têm filhos e filhas doentes Existem gerações que não manifestam a doença A doença é determinada pelo alelo recessivo. pupilas Pedigree de característica AR – Albinismo – homozogótico recessivo não possui enzima que produz a melanina: Afecta ambos os sexos Salta gerações – neste Pedigree não afacta 1ª e 2ª gerações Pedigree . Pedigree de característica AR – Albinismo – homozogótico recessivo não possui enzima que produz a melanina: Afecta ambos os sexos Salta gerações – neste Pedigree não afecta 1ª e 2ª gerações 34 . pele. As Leis de Mendel são operativas mas as razões de Mendel raramente são observáveis porque o tamanho da amostra é pequeno. altura) DESCONTÍNUA – 2 ou mais fenótipos distintos para 1 mesma característica (ex: traços das ervilheiras de Mendel) POLIMORFISMO 2 ou mais fenótipos alternativos para uma característica 35 . Os casamentos consanguíneos aumentam a frequência de homozigotos afectados.indivíduos afectados em todas as gerações O alelo normal é recessivo O alelo anormal é dominante Pedigree – o fenótipo tende a estar presente em todas as gerações Indivíduos AA são muito raros Nas Doenças dominantes de manifestação tardia – importante rastreio présintomático! VARIAÇÕES FENOTÍPICAS NORMAIS Populações isoladas divergem geneticamente – diferenças étnicas Mesma Etnia – variação/diversidade VARIAÇÃO GENÉTICA CONTÍNUA – características com fenótipos mesuráveis dentro de um intervalo de valores (ex: peso. O aparecimento de indivíduos afectado depende muito do acaso na união de heterozigotos não relacionados.Hardy-Weinberg f(A)= p f(a)= q f(AA)= p2 f(Aa)= 2pq f(aa)= q2 BRAQUIDACTILIA ossos terminais dedos curvos curtos Pedigree de AD Braquidactilia – 5º dedo curovo e curto: Não há saltos nas gerações. FREQUÊNCIA RELATIVA DOS GENÓTIPOS NA POPULAÇÃO EQUILIBRIO . Probabilidade de Ellen ser portadora é de 2/3 (Punnet square b) . marido de Ellen . É necessário saber qual o risco de Ellen ser portadora e qual o risco de Ellen passar o alelo mutado à descendência . saudável. está grávida e deseja saber qual a probabilidade de ter um filho portador do alelo . Michael tem a doença .A análise destes Pedigrees tem interpretação diferente dos Pedigrees de Doenças autossómicas Recessivas Por vezes a análise do Pedigree pode ser inconclusivo – tanto pode explicar uma condição AD como AR Exemplo – Pedigree de Alopecia Pode ser AD porque estão afectados ambos os sexos e não há saltos nas gerações Pode ser AR porque os indivíduos não afectados no Pedigree podem ser portadores Os Pedigrees inconclusivos surgem mais frequentemente em famílias pequenas ou quando a característica estudada não for sufucientemente grave para impedir os Heterozigotos de terem filhos Podem tentar obter-se mais informações com testes bioquímicos aos portadores Doença de Células Falciformes – Doença AR . Tim. é saudável e não possui história da doença na sua família . Total de probabilidade de Ellen te 1 filho portador do alelo é de 1/3 Herança Mendeliana 36 . Probabilidade de Ellen passar o alelo mutado ao feto é de ½ (Punnet square c) . irmã de Michael. Ellen. DOMINÂNCIA INCOMPLETA E CO-DOMINÂNCIA 37 .1 gene condiciona a expressão de outro gene Genótipo de Penetrância incompleta . fenótipos com expressão variável Genes Pleiotrópicos . “Linkage” Expressão do Gene Homozigotia de alelos recessivos antes do nascimento interrupção do desenvolvimento do feto para o mesmo gene Variabilidade no fenótipo .2 ou mais genes especificam o mesmo fenótipo Extensões Leis de Mendel Conjunto dos Genes do Indivíduo – Expressão dos genes – FENÓTIPO Se expressão dos genes (Dominante/Recessivo) não segue a transmissão simples de Mendel Se mais do que 1 par de genes influência a expressão de um dado carácter PROPORÇÕES FENOTÍPICAS MODIFICAÇÃO CLÁSSICAS de F2 (3:1 e 9:3:3:1) SOFREM LEIS DA SEGREGAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO INDEPENDENTE SÃO VÁLIDAS GENÉTICA NEO-MENDELIANA Modelos de Hereditariedade propostos face a dado genéticos que não se enquadram precisamente com as proporções Mendelianas esperadas.possuem várias expressões Fenocópia .Heterozigotos de condições de Dominância incompleta de alelos – fenótipos intermédios em relação aos Homozigóticos Alelos Codominantes .são expressos os 2 alelos Epistasia .não é expresso em todos os indivíduos que o herdam. Expressão do gene e racios Mendelianos 2.1.característica que parece ser Herdada mas é ambiental Heterogeneidade Genética .Múltiplos alelos Fenótipos intermédios . Herança Materna e Genes Mitocondriais 3. ALELO 1ª LETRA DO TRAÇO Alelo dominante – maiúscula Alelo recessivo – minúscula Tall.INTERACÇÃO GÉNICA HEREDITARIEDADE LIGADA AO X HEREDITARIEDADE INFLUENCIADA PELO SEXO EXPRESSÃO FENOTÍPICA E AMBIENTE Função . D2 ALELO SELVAGEM Alelo mais frequente – letra seguida de símbolo + FUNÇÃO DO GENE o símbolo representa função do gene cdc – cell division cycle dnaA – gene que codifica a proteína dnaA da replicação do dna DOENÇA CAUSADA PELO GENE o símbolo representa doença causada pelo mau funcionamento do gene leu – mutação que interrompe a síntese do aa leucina HD – doença de Huntington BRCA1 – breast cancer gene Herança Materna 38 .ALELO Formas alternativas de um mesmo gene Possuem informação genética diferente Podem manifestar-se ou não como proteínas diferentes Podem codificar ou não funções diferentes de uma mesma proteína ALELO SELVAGEM O alelo mais frequente numa população ou que é arbitrariamente designado “NORMAL” Responsável pelo fenótipo selvagem Geralmente é DOMINANTE e o seu produto é funcional na célula É usado como padrão de comparação relativamente a todas as mutações que ocorram no mesmo locus O processo de MUTAÇÃO é fonte de novos alelos A MUTAÇÃO pode ou não resultar em novos fenótipos Um novo fenótipo resulta da alteração da actividade funcional do produto celular controlado pelo gene ENZIMA Eliminação da função Redução/aumento da afininade para o substracto Simbologia. d AUSÊNCIA DE DOMINÂNCIA Alelos – maiúscula para ambos D2. dwarf – D. ausência de reparação do DNA e intrões Várias cópias de 1 Mini-cromossoma (25º cromossoma) .referem-se a distancias entre genes unidos baseados nas frequências de crossing over .grupo de dna unido e de sequência conhecida Alelos cis/trans .desenvolvidos a partir de estudos de linked genes .pode examinar-se um grupo de sequências de DNA unidas conhecidas para seguir a hereditariedade de certo cromossoma Linked genes – genes unidos no mesmo cromossoma dão lugar a uma descendência na sua maioria com um genótipo semelhante à parental e em pequena % com um genótipo recombinante Haplotipo .Lei da Segregação 2 Progenitores contribuem com o mesmo nr de genes para a descendência GENES . dão lugar a uma descendência na sua maioria com um genótipo semelhante à parental e em pequena % com um genótipo recombinante Mapas de “Linkage” . RNAr proteínas de reacções energéticas Linkage genes unidos no mesmo cromossoma.37 Genes codificam: RNAt.possibilidade de prever a probabilidade de certos genótipos na descendência através do conhecimento dos alelos unidos estarem em posição cis ou trans e das frequências de crossing over Combinação alélica letal – Genótipo que provoca a morte 39 .MITOCÔNDRIA Genes mitocondriais – ausência de crossing over. LETAL ALELOS LETAIS DOMINANTES CÃES MEXICANOS 1 ALELO DOMINANTE – AUSÊNCIA PÊLO 2 ALELOS DOMINANTES .Doença Huntington Cães Mexicanos Letal .Indivíduo Doença de Huntington NÃO Letal – População REPRODUÇÃO Combinação alélica letal – qualquer combinação Alélica letal. provoca a morte do indívíduo antes que este se possa reproduzir e previne a passagem de genes à descendência Exemplo – Cães Mexicanos sem pêlo (combinação alélica letal – heterozigoto dominante HH) DOSE DUPLA DOMINÂNCIA .LETAL 1º CRUZAMENTO 40 . Quando a enzima está ausente o indivíduo possui atraso mental profundo 41 .influência de outros genes e ambiente Cada indivíduo possui 2 alelos para cada gene autossómico mas cada gene pode existir na População em várias combinações alélicas devido à existência de alelos mutantes Correlações entre genótipos e fenótipos torna-se difícil dar predictibilidades devido à influência de outros genes e do próprio ambiente Exemplo de doença em que é possivel dar predictibilidade é a fenilcetonúria (PKU) FENILCETONÚRIA .2º CRUZAMENTO Combinação alélica letal ABORTOS ESPONTÃNEOS 25% PROBABILIDADE ALELO RECESSIVO – MESMO GENE MÃE PAI Alelos Múltiplos 2 alelos (1 em cada homólogo) – para cada gene autossómico População – vários alelos para mesmo gene Combinações alélicas diferentes – fenótipos diferentes Predictibilidades . PKU moderada .Fenótipo do Heterozigoto é intermédio em relação ao Homozigoto Tecnicamente ..PKU sem sintomas excepto excreção excessiva de fenilalanina na urina O conhecimento do tipo de combinação alélica pode dar aos pais uma pista acerca da restrição alimentar mais ou menos rigorosa a instituir PREVISÃO GENÓTIPO Fenilcetonúria (PKU FENÓTIPO FENILCETONÚRIA >300 alelos mutados Fenilcetonúria (PKU) – 4 fenótipos básicos: PKU com atraso mental profundo PKU moderada PKU ligeira PKU com excreção excesso de aa na urina FIBROSE QUÍSTICA CENTENAS alelos mutados Dificuldade na identificação .PKU com atraso mental profundo .Descendência com um fenótipo intermédio em relação aos traços contratantes dos progenitores .1 alelo é expresso e o outro não DOMINÂNCIA INCOMPLETA .Homozigóticos para ∆F508 FQ com infecções respiratórias e insuficiência Pancreática DESCOBERTA DE NOVOS ALELOS > susceptibilidade para bronquite – novo alelo Ausência de vas deferens – novo alelo DOMINÂNCIA COMPLETA .falta de dominância 42 . 70% casos TESTES GENÉTICOS – paineis de mutações de grupos étnicos Fibrose Quística (FQ) – fenótipos .No entanto a administração de uma dieta específica sem fenilalanina desde o nascimento até aos 8 anos de idade impede a sua acumulação nas células cerebrais e permite um desenvolvimento cerebral praticamente normal .testes de portadores 1989 – 1º Alelo mutado (∆F508).Existem cerca de 300 alelos mutantes cuja combinação permite a identificação de 4 formas diferentes de PKU: .PKU ligeira . Dominância Incompleta COR FLOR – Vermelha e Branca 1 GENE com 2 alelos (alelos vermelha. branca) em que nenhum é dominante Resultados de F2: Proporção fenotípica – 1:2:1 Proporção genotípica – 1:2:1 Casos claros de dominância incompleta são raros Casos de aparente dominância completa.saudável Homozigoto Dominante .saudável Homozigoto Recessivo – doente FENÓTIPO – NÍVEL ENZIMÁTICO Heterozigoto – Fenótipo Intermédio 50% enzima Homozigoto Recessivo – ausência de enzima Homozigoto Dominante – saudável Nível enzimático normal Heterozigoto – Fenótipo Intermédio 50% enzima – suficiente para as células Fenotipicamente normal Homozigoto Recessivo – Doente ausência completa da enzima fatal 1 a 3 anos de vida 43 . se estudados a nível enzimático – casos de dominância incompleta Doença de Tay-Sachs Doença metabólica com acumulação de lípidos Actividade da enzima Hexosaminidase Doença de Tay-Sachs AR REACÇÃO NÃO OCORRE ENZIMA Hezaminidase A CORTEX CEREBRAL Acumulação Lípidos FENÓTIPO – GERAL Heterozigoto . os investigadores identificaram um alelo mutante chamado de deltaF508. responsável por cerca de 70% dos casos na população Mais tarde foram descobertos mais alelos e também que nem sempre a mesma combinação alélica é responsável pelo mesmo fenótipo Tipos de fenótipos: -homozigótico para deltaF508 possuem infecções respiratórias severas e funão pancreática deficiente .Cabelo Encaracolado Condição Homozigótica Dominante Incompleta Heterozigoto – Fenótipo Intermédio Homozigoto Dominante – Liso Homozigoto Recessivo – Caracóis HIPERCOLESTERAMIA FAMILIAR Nr receptores reduzido – células fígado Colesterol sanguíneo elevado HOMOZIGOTOS RECESSIVOS 2 alelos mutantes ausência de receptores das células hepáticas morrem na infância de enfarte miocárdio HETEROZIGOTOS 1 alelo mutante e 1 alelo normal 50% do nr de receptores das células hepáticas morrem no início da idade adulta FIBROSE QUÍSTICA A existência de múltiplos alelos dificulta a execução do teste de portador para FQ e a habilidade de dar predictibilidade para a descendência O gene da FQ foi descoberto em 1989.ausência dos vasos deferentes Os testes genéticos para a FQ incluem painéis de mutações mais frequentes em determinados grupos étnicos Heterozigoto – ½ nr receptores Homozigoto – Ausência receptores População geral – nr receptores normal CO-DOMINÂNCIA Heterozigoto Expressão dos 2 ALELOS 2 ALELOS – responsáveis pela produção de 2 produtos génicos detectáveis e distintos Grupo sanguíneo MN Glicoproteínas presentes nas membranas dos glóbulos vermelhos – funcionam como antigénios nativos.maior susceptibilidade para bronquite . conferam identidade bioquímica e imunológica aos indivíduos Glicoproteínas possuem 2 formas – M e N Descrito um locus no cromossoma 4 com 2 alelos – LM e LN 44 . genótipo IAIA ou IAi Grupo B – genótipo IBIB ou IBi Grupo AB – genótipo IAIB Grupo o – genótipo sem antigénios A ou B.A e B Um gene localizado no cromossoma 9 Fenótipo ABO do indivíduo é determinado através da mistura de uma amostra sanguínea com um soro anti –A ou anti – B (aglutinação de eritrócitos) Sistema ABO Antigénios A e B – Carbohidratos que se ligam a proteínas dos eritrócitos 4 Fenótipos: A – aglutinação com anti –A B – aglutinação com anti –B AB – aglutinação com anti–A e anti–B O – ausência de aglutinação Sistema ABO Antigénios A e B – possuem um percurssor comum – substância H Alelo IA – codifica enzima que faz adição do resíduo N-acetil-glucosamina à substância H Alelo IB – codifica enzima que faz a adição de um resíduo de galactose à substância H Heteozigotos IAIB .GENÓTIPOS Grupo A . ii IA Co – dominante relativamente a IB IA e IB dominantes relativamente a I0 45 .LM LM ½ .expressam ambas as enzimas (Co-dominância) Homozigotos IoIo – possuem a substância H mas não ocorre adição de resíduos à substância H CO – DOMINÂNCIA e DOMINÂNCIA COMPLETA Sistema ABO – NOMENCLATURA ANTERIOR 1 Gene – 3 alelos IA.LM LN ¼ . I0 Alelos do gene I (Isoaglutinogénio) .GENÓTIPO L LM LM LN LN LN M FENÓTIPO M MN N CRUZAMENTO LM LN x LM LN 1/4 .L N LN EXPRESSÃO INDIVIDUAL DO GENE é diferente do FENÓTIPO INTERMÉDIO ALELOS MÚLTIPLOS Várias formas alternativas de um gene EX: Grupo sanguíneo ABO Antigénios de superfície dos eritrócitos com 2 formas . IB. desencadear a produção de Anti-corpos TRATAMENTO Injecção materna de droga (Rhogam) logo após 1º parto Droga reveste Antigénios das células fetais que entram na circulação materna antes que possam desencadear produção de Anticorpos 46 .feto Eritroblastose fetal Doença hemolítica do recém-nascido Mãe Rh-.aplicável FENÓTIPO BOMBAY Fenótipo descoberto em Bombay Mulher sem Antigénios A e B com a Mãe AB e transmitiu o alelo IB a 2 dos filhos Mulher com genótipo B e funcionalmente tipo O . Feto Rh+ 2ª Gestação Risco dos Anticorpos Anti – Rh passarem para feto e destruição dos eritrócitos Rh+ fetais ANEMIA HEMOLÍTICA Incompatibilidade imunológica mãe – feto – 10% Apenas 0.FENÓTIPO Bombay Resultado de mutação recessiva que impede a síntese da substância H.5% resultam em Anemia Hemolítica MULHERES tipo O com Fetos A ou B .fetais que entraram na circulação materna antes que estas possam . parentesco Diagrama Punnet .produzem Anti-corpos Anti-A e Anti-B que atingem células . suco gástrico. sémen e fluídos vaginais) – Caracter sob influência do alelo dominante. ANTIGÉNIOS Rh Antigénios – incompatibilidade imunológica mãe . Mutação no gene H que codifica a enzima que cataliza a síntese da substância H. Feto Rh+ 1ª Gestação Produção Anticorpos Anti – Rh após 1ª gestação de feto Rh+ Mãe Rh-. Nos HOMOZIGÓTICOS hh o Genótipo ABO não se manifesta – o Fenótipo é sempre O! LOCUS SECRETOR Presença dos antigénios A e B nos fluídos corporais (saliva.Sistema ABO – NOMENCLATURA ANTERIOR IA e IB – ALELOS CO-DOMINANTES IA IB – Receptor universal I0I0 – Dador Universal Aplicação – compatibilidade nas transfusões sanguíneas. localizados no mesmo cromossoma Interacção Génica Caracteres individuais com Fenótipos discretos ou descontínuos podem estar sob controle de mais do que 1 gene Interacção génica não é forçosamente interacção directa de produtos Génicos – função celular dos produtos de 2 genes relaciona-se com o um mesmo fenótipo Epistasia – expressão de 1 gene oculta ou modifica a expressão de outro gene Alguns casos de interacção génica resultam na produção de novos fenótipos em F2 (inexistentes em P1 e F1) para além da produção de razões dihíbridas modificadas. Homozigotia do alelo recessivo de 1 locus mascara a expressão dos alelos do outro locus (fenótipo Bombay) Alelos do primeiro locus são epistáticos relativamente aos alelos do segundo locus e estes últimos hipostáticos relativamente aos primeiros A expressão de um alelo dominante do primeiro locus mascara a expressão de alelos do segundo locus 8cor das abóboras) A homozigotia do alelo recessivo de qualquer um dos loci mascara a expressão do alelo dominante do outro locus (cor das flores da ervilheira) Factores – alteram razões Fenotípicas Mendeleanas 47 . Epistasia 1 GENE afecta a expressão de outro GENE 1 GENE mascara outro GENE Leis de Mendel – não podem aplicar-se Genes que controlam a expressão de um mesmo caracter de forma antagonista ou cooperativa (complementar). Rh+ dominante Wiener – 8 alelos Fisher.INVESTIGAÇÕES Inicialmente – 2 alelos.Race – 3 genes ligados (2 alelos cada). Fenómeno Alelos letais Alelos multiplos Dominância Incompleta Co-Dominância Efeito-Fenótipo Uma classe morre cedo Produz muitas variantes fenotípicas Fenótipo do Heterozigoto é intermédio do dos 2 Homozigotos Fenótipo do Hereozigoto é distinto e não intermédio do dos 2 Homozigotos 1 Gene mascara ou afecta a expressão fenotípica de outro Gene Exemplo Aborto espontãneo Fibrose Quística Hipercolesterémia familiar Tipos ABO Espistasia Fenótipo Bombay Fenómeno Penetrância Efeito-Fenótipo Alguns indivíduos não apresentam o fenótipo que seria de esperar para determinado Genótipo Genótipo associado a 1 Fenótipo De intensidade variável O Fenótipo inclui muitos sintomas. GRAU EXPRESSÃO DE UM TRAÇO – ESTUDO QUANTITATIVO: PENETRÂNCIA . enquanto outros produzem uma % de Fenótipos iguais ao Selvagem. que podem surgir em diferentes subgrupos em diferentes indivíduos Condição causada pelo ambiente cujos sintomas e padrão de ocorrência se assemelha a traço hereditário conhecido Diferentes Genótipos associados a 1 mesmo Fenótipo Exemplo Polidactilia Expressividade Pleiotropia Polidactilia Porfiria Variegada Infeccção Fenocópia Heterogeneidade genética Surdez Penetrância Alguns Fenótipos mutantes manifestam-se sempre como fenótipos diferentes.% de indivíduos que apresentam expressão (ainda que parcial) do gene mutante EXPRESSIVIDADE – Gama de fenótipos correspondentes ao genótipo mutante Herança Multifactorial 48 . INTERACÇÃO HERANÇA AMBIENTE CARACTERÍSTICA OU Mendeliana Poligénica Um só gene é responsável Mais do que um gene é responsável 49 .exemplos TALENTO ALCOOLISMO GENES AMBIENTE OBESIDADE GENES – raro. actuação isolada Doenças Monogénicas – influência outros genes. ambiente Gene e Ambiente On the Origin of Species – Charles Darwin Variação Organismos – 2 FACTORES: Natureza dos organismos Natureza das condições 2 Forças .Genes e ambiente Metodologia investigação – características multifactoriais Característica multifactorais . 1 gene condiciona a expressão de outro gene Genótipo de Penetrância incompleta . fenótipos com expressão variável Genes Pleiotrópicos .2 ou mais genes especificam o mesmo fenótipo Linkage 50 .são expressos os 2 alelos Epistasia .possuem várias expressões Fenocópia .Múltiplos alelos Fenótipos intermédios .CARACTERÍSTICA Mendeliana Poligénica MULTIFACTORIAIS ou COMPLEXAS AMBIENTE PODEM SER CARACTERÍSTICA: Poligénica Pura .Heterozigotos de condições de Dominância incompleta de alelos – fenótipos intermédios em relação aos Homozigóticos Múltiplos alelos para o mesmo gene – Variabilidade no fenótipo Heterozigotos de condições de Dominância incompleta de alelos – fenótipos intermédios em relação aos Homozigóticos Alelos Codominantes .não é expresso em todos os indivíduos que o herdam.sem influência do ambiente (rara) Características Multifactoriais – exemplos: Peso Cor da pele Doença Comportamentos Expressão do Gene Homozigotia de alelos recessivos antes do nascimento interrupção do desenvolvimento do feto para o mesmo gene Variabilidade no fenótipo .característica que parece ser Herdada mas é ambiental Heterogeneidade Genética . orelhas e patas) enzima que produz o pigmento é inactiva a temperaturas altas MUTANTES TERMOSENSÍVEIS 51 .% de indivíduos que apresentam expressão (ainda que parcial) do gene mutante EXPRESSIVIDADE – Gama de fenótipos correspondentes ao genótipo mutante Quais as causas de variação fenotípica e penetrância incompleta? BACKGROUND GENÉTICO AMBIENTE BACKGROUND GENÉTICO EXCEPÇÕES . COELHOS HIMALAIAS pêlo escuro nas regiões do corpo mais frias (nariz.possibilidade de prever a probabilidade de certos genótipos na descendência através do conhecimento dos alelos unidos estarem em posição cis ou trans e das frequências de crossing over Penetrância .AVALIAÇÃO: Quando a expressão de outros genes restaura o fenótipo normal em indivíduos com genótipo mutante – SUPRESSÃO DA MUTAÇÃO A localização física de um gene em relação a outro material genético pode influenciar a sua supressão – EFEITO POSICIONAL EFEITO POSICIONAL . GRAU EXPRESSÃO DE UM TRAÇO – ESTUDO QUANTITATIVO: PENETRÂNCIA . ROSAS flores vermelhas a 23º C flores brancas a 18º C GATOS SIAMESES. em particular no caso de se posicionar após o rearranjo numa reagião de heterocromatina.Alguns Fenótipos mutantes manifestam-se sempre como fenótipos diferentes. a expressão do gene pode ser alterada.Se um gene estiver incluído numa translocação ou inversão. AMBIENTE TEMPERATURA – influencia os fenótipos A actividade química depende da energia cinética das substâncias envolvidas nas reacções e a energia cinética depende da temperatura. enquanto outros produzem uma % de Fenótipos iguais ao Selvagem. grupo de dna unido e de sequência conhecida Alelos cis/trans .Haplotipo. uma enzima. Beadle e Tatum 1940 MUTAÇÕES NUTRICIONAIS – HUMANOS Fenilcetonúria Intolerância à lactose Glactosémia Diabetes Ataxia dependente da Vitamina E Fenilcetonúria Impossibilidade de metabolizar a Fenialalanina mutações recessivas no gene fenilalanina hidroxilase QUADRO CLÁSSICO .um gene . iogurte) – em alguns casos bem tolerado Tratamento 52 .Fenótipo mutante a uma temperatura e normal a outra temperatura – útil para o estudo de mutações que interrompem processos essenciais durante o desenvolvimento. irritabilidade. 5% no leite de vaca Lactase enzima que cliva glicose em galactose produzida em níveis suficientes durante os 1ºs anos de vida alguns grupos étnicos – produção de Lactase reduz drasticamente – Diarreias cólicas vómitos consumo de formas processadas do leite (queijo. convulsões) INTOLERÂNCIA À LACTOSE Lactose dissacarídeo composto por glucose e galactose 7% no leite humano.FENILCETONÚRIA Atraso mental eczema hipopigmentação distúrbios neurológicos (hiperactividade. tremores. base da teoria . EFEITOS NUTRICIONAIS ENZIMA ESSENCIAL IMPEDE SÍNTESE DE NUTRIENTE INACTIVA MUTANTES AUXOTRÓFICOS MUTANTES NUTRICIONAIS – estudos de Genética molecular. Acumulação ácido úrico) atraso mental. auto-mutilação dos dedos e lábios. paralisia. cegueira. necessários em cada etapa Mutações – em diferentes genes vão manifestar-se em diferentes etapas da vida MUTAÇÕES ABORTO ESPONTÃNEO AFECTAM PROTEÍNAS NECESSÁRIAS AO DESENVOLVIMENTO PRÉ-NATAL MUTAÇÕES MANIFESTAM APÓS NASCIMENTO DOENÇA MUTAÇÕES – expressão pós nascimento MUTAÇÃO Hexosaminidase A DOENÇA DE TAY-SACHS Autossómica recessiva Doença metabolismo lípidos RN normais 5 meses vida – atraso no desenvolvimento. paralisia e morte aos 6-8 meses Tratamento com alopurinol – aumenta esperança de vida para os 40 anos MUTAÇÕES – expressão idade adulta DOENÇA DE HUNTINGTON AD 30 – 50 anos lóbulos frontais do cortéx cerebral PARAMILOIDOSE DOENÇA DE MACHADO-JOSEPH DOENÇA DE ALZHEIMER GENÉTICA DO CANCRO 53 . morte antes dos 4 anos X recessiva Doença metabolismo ácidos nucleicos (falha na recuperação de purinas .Dieta sem lactose Suplementos Cálcio. Ferro Lactase Traços genéticos .expressão Traços genéticos – NEM TODOS OS TRAÇOS SE EXPRESSAM AO MESMO TEMPO NA VIDA DE UM INDIVÍDUO Sequência de crescimento e desenvolvimento – corresponde à expressão sequencial de múltiplos genes. diferenciação sobrevivência anormais de qualquer tipo de célula -> tumor maligno Propriedades . Cancro .células cancerosas .Tumor .acção das polimerases e recombinases Redução e reordenamento cromossómico e Vigilância Imunitária Oncogenes Presentes nos retrovirus Derivam de mutações nos proto-oncogenes Surgem por dois mecanismos: 1. Genético 54 . Viral 2.Proliferação celular independente da densidade da cultura (as células normais em cultura – proliferam até atingirem uma densidade finita) -Estimulação do crescimento autócrino (produção dos seus próprios factores de crescimento) .Expressão física dos processos de proliferação.Reduzida adesão celular (fraca expressão de moléculas de adesão na superfície celular de células cancerosas) Factores carcinogéneos Químicos Físicos Biológicos Mecanismos de mutação espontânea: Danos oxidativos Erros .Proliferação anormal das células benigna ou maligna Tipos de tumores Benignos proliferação celular anormal não invade tecidos circundantes permanece no seu local de origem hipertrofia Malignos: proliferação celular anormal invade tecidos circundantes e distantes através dos sistemas circulatórios e linfáticos apenas estes são considerados cancros. Radiações gama e UV 2. Não codificam genes em particular 3.deixa de haver função protectora 55 .maior o número de replicações Telómeros: encurtamento . Stress Oxidativo A estabilização do p53 e o aumento da sua concentração é crucial para a homeostasia celular Imortalidade Limite de Hayflick: Células normais .capacidade limitada para se dividirem Após determinado número de divisões tornam-se senescentes Teoria do encurtamento dos telómeros: Telómeros: 1.aumento da probabilidade de formação de tumor Ciclo celular descontrolado Gene p53: Inactivo em 70% dos cancros Bloqueia o ciclo celular no checkpoint em G1 Mutado por: 1. Extremidade dos cromossomas 2. Função protectora Quanto maior o seu comprimento .Causam multiplicação celular excessiva Não basta haver uma única mutação para ser induzida a transformação maligna Mutações adicionais Supressores tumorais Codificam proteínas que reduzem ou inibem a progressão do ciclo celular Quando inactivos . Calor 3. Crescimento descontrolado Em certos tipos de células neoplásicas. Gene RB e P53. mutações nos proto-oncogenes com formação de oncogenes 2. o crescimento descontrolado deve-se a: hiperplasia mutações activação de Proto – oncogenes (C-Myc. C-Fos. p27. C-Ras) delecção de supressores tumorais p53.O ponto principal da regulação do ciclo celular ocorre no final da fase G1. p21.Aumento da probabilidade de mutações Células cancro -> telomerase -> Totipotência A activação dos mecanismos que previnem o encurtamento dos telómeros . A perda destes genes está a relacionada com aparecimento de tumores. BAX e BCL-2 controlo do ciclo celular e regulação da apoptose Crescimento celular de forma autónoma é devido a inactivação de genes supressores tumorais. inactivação de supressores tumorais Genes. p19.genes supressores tumorais mais importantes Retinoblastoma Gene Rb codifica uma proteína que é expressa em 56 . RB.não são única condição para a imortalidade das células É necessário que ocorram: 1.Cancro Predispôsição individual de cada um tem um papel decisivo na resposta final Regulação .Ciclo celular O início do ciclo celular é determinado pela disponibilidade de factores de crescimento Durante a transição das Fases: G1 → S G2 → M Checkpoints . Rb serve de paragem ao desenvolvimento do ciclo celular de G1 → S (checkpoint) Apoptose Morte celular programada/ apoptose . Mesmo agente etiológico pode provocar tanto necrose quanto apoptose.É um tipo de morte celular.existe uma história familiar importante de cancro. .a idade de aparecimento do cancro é precoce em relação ao tumor esporádico correspondente. por mutações potencialmente lesivas.observa-se o desenvolvimento de múltiplos tumores primários no mesmo paciente. .Este aumento do tempo de vida das células contribuí para o desenvolvimento do tumor primário e de metastases.tipo de "autodestruição celular“ Necrose difere da apoptose por representar um fenómeno degenerativo não programado. entre outros estímulos. pois apresentam baixo nível de diferenciação. principalmente envolvendo parentes de 1º e 2º graus.todas as células e que existe na forma: Activa: hipofosforilada Inactiva: Hiperfosforilada Na forma activa. Tratamentos 57 . logo: imortalizando a célula e permitindo que novas mutações adicionais se perpetuem e levem ao cancro. inibindo a apoptose. . desencadeada. . Gene bcl2 → regulador da apoptose Translocação específica numa região deste gene. . Cancro hereditário vs Cancro esporádico Cancro hereditário : padrão de transmissão Mendeliano ou monogénico A susceptibilidade ao cancro é herdada envolvimento de um gene de alta penetrância Uma mutação neste caso ocorre na linhagem germinativa estando presente nas células do indivíduo Devemos suspeitas da ocorrência de uma síndrome de cancro hereditário quando: .As células cancerosas não atingem a apoptose. .Deste modo apresentam uma duração média de vida bastante superior ao das células normais. pela grande descamação e proliferação celular do epitélio de revestimento. Os cancros da cavidade oral são uns dos que mais apresentam metástases.Cancro da mama ⇓ Oncogenes Erb-2 (amplificação do gene ERB-2) Identificação molecular de pequenos inibidores de oncogenes Proteínas cínases proteína tirosina cínase BCR/ABL (translocação do cromossoma Philadelphia) ⇓ Leucemias mielogénicas crónicas Importância na Medicina Dentária A prevalência de cancros na cavidade oral tem vindo a aumentar devido a: .A maioria das drogas utilizadas actualmente no tratamento do cancro ou danificam o DNA ou inibem a sua replicação substâncias tóxicas tanto para células normais como para cancerosas Inibição da Angiogénese Endostatina e Angiostatina . Instabilidade cromossómica: índice elevado de mutações nas células somáticas Mutações génicas alteração a nível de um gene Mutações cromossómicas alteração na estrutura de um cromossoma Mutações genómicas alteração no nº de cromossomas 58 .Falta de hábitos de higiene .Aumento dos hábitos tabágicos e alcoólicos .Myc é um dos principais causadores de cancro na cavidade oral.bloqueiam a proliferação de células endoteliais Drogas direccionadas a Oncogenes Ácido Retinoíco – Leucemia promielócita aguda ⇓ Oncogenes PML/RARα Herceptina .Primeiro contacto com o meio externo Proto-oncogene C.Reduzida vigilância médica . Mutações espontâneas erros na replicação Mutações induzidas agentes físicos agentes químicos vírus Índice de mutação induzida Depende de: tipo de agente indutor dose tempo de exposição “Barreiras” à mutação espontânea ou induzida: organização estrutural do cromossoma protecção a nível celular sistema de reparação do DNA Mutações e instabilidade cromossómica Mutações protecção celular reparação do DNA acumulação de lesões no DNA instabilidade cromossómica Relação instabilidade cromossómica .cancro ALGUNS EXEMPLOS DE SÍNDROMES DE INSTABILIDADE CROMOSSÓMICA 59 . c). Ex: KISS1 60 . O ciclo pode bloquear em “checkpoints” específicos (a. E. b. JUN e MYC são genes de resposta imediata a estímulos extracelulares.sensibilidade às radiações ionizantes Síndrome de Bloom .Inactivação de genes supressores de metástases. Seguese a expressão sequencial das ciclinas D1. Mutações que dão origem ao cancro: .sensibilidade à luz ultravioleta Anemia de Fanconi . Ex: genes de reparação .Ataxia Telangiectasia .Inactivação de genes supressores relacionados com instabilidade cromossómica. Ex: MYC com a proliferação celular . Ex: TP53 Mutações que dão susceptibilidade ao cancro: . A e B Activação sequencial de CDKs (cyclin-dependent kinases) por ligação às ciclinas.Activação de proto-oncogenes (relacionados programada) em oncogenes.sensibilidade a agentes alquilantes Todos com elevada susceptibilidade para o cancro pois têm mutações em genes de reparação do DNA (ou protecção celular) Instabilidade cromossómica: índice elevado de mutações Índice elevado de mutações: maior probabilidade de uma mutação ocorrer num gene associado ao cancro Transformação maligna Cancro como doença genética: mutações em genes responsáveis pela regulação do ciclo de divisão celular FOS.Inactivação de genes supressores relacionados com a limitação da proliferação e com a apoptose.Mutações que dão origem à metastização: . Principal valor: no diagnóstico Alterações Secundárias Aparecem em adição à alteração primária. É o caso de neoplasias autossómicas dominantes. inevitável porque está relacionada com uma instabilidade inerente ao próprio material genético.Tjio e Levan . e frequentemente dominam o padrão cariotípico nas últimas fases da doença.Nowell e Hungerford . a “menor incidência possível”. 3ª categoria: inclui tumores que resultam de uma relativa insuficiência genética para tolerar a exposição aos agentes mutagénicos. ou seja.Descoberta do cromossoma Philadelphia em doentes com leucemia mielóide crónica Cromossoma Philadelphia: t(9.Distribuição da população em 4 categorias.q11) Importância das Alterações Citogenéticas no Cancro As alterações cromossómicas surgem de uma forma “não ao acaso”.Estudos celulares em biópsias de carcinomas 1914 – Boveri . Citogenética do Cancro (dados históricos) 1890 . par as quais a mutação inicial passa através da linha germinal.Teoria da mutação somática no cancro: “as alterações cromossómicas são as modificações celulares responsáveis pela transição de uma proliferação normal para maligna “ 1956 . Recolocação de material genético activo (efeito de posição) 61 . 4ª categoria: inclui tipos de cancro onde a influência ambiencial é insignificante.Identificação do número de cromossomas 1960 .David von Hansemann . Principal valor: prognóstico Efeitos gerais das alterações cromossómicas I. Alterações Primárias Aparecem quase sempre como única alteração e associadas a tipos específicos de tumor.22)(q34. 1985) 1ª categoria: um nível irredutível de cancro. quanto ao risco de desenvolvimento de um tumor (Knudson. Perda de material genético activo III. de uma forma específica para tipos específicos de tumor. Aumento de material genético activo II. 2ª categoria: tumores que resultam de uma exposição em excesso aos agentes mutagénicos. Recolocação de material genético activo Como é que as translocações activam oncogenes? Há dois mecanismos: 1. ovárico.t(8. testícular. renal. .14) no linfoma de Burkitt 62 . LMA-M3. III. A translocação activa oncogenes por efeito de posição Exs: LMC. Recolocação de um protoncogene sob controlo de um promotor activo.Ex: . tetrassomias. testícular.desequilíbrio na dosagem protoncogene-supressor Amplificação génica: HSRs (homogeneously stained regions) DMs (double-minutes) Perda de imprinting aumento de dose do produto de um gene que deveria manifestar-se em hemizigotia. etc. Ex: IGF2 ( insulin-like growth factor 2) em casos de tumor: pulmonar. Nas doenças hematológicas malignas . gástrico. etc Perda de heterozigotia (LOH) Gene supressor com imprinting Uma só mutação é suficiente para abolir a função de um supressor com imprinting. Exs: RB1. ou junto do gene TCR (T-cell receptor) 2. etc. Translocação 9. II. Estimulação da proliferação celular Activação de protoncogenes por recolocação. Aumento de material genético activo Aneuploidias: trissomias.I. gástrico. ovárico. renal. LMA-M3. Ex: H19 em casos de tumor: pulmonar. Fusão de genes (envolve sempre um protoncogene) que dá origem à formação de um novo gene (neooncogene). o protoncogene é normalmente colocado junto a genes relacionados com regiões promotoras de Ig.22 na LMC: dá origem a fusão e formação de novo gene Mecanismos de acção dos oncogenes 1. BRCA1. cervical. cervical. TP53. Perda de material genético activo Delecções delecção dos genes supressores. esse gene passa a funcionar como oncogene. etc. Exs: LMC. que inibe a apoptose. Exs: . . Inibição da apoptose Fusão de genes e formação de neoncogene.t(14.17) na LMA-M3: a fusão do gene receptor α do ácido retinóico com o locus PML (promyelocytic leukemia) forma um receptor quimérico que activa a desacetilase. o que é vantajoso para a actuação do processo oncogénico na população de células susceptíveis. bloqueando a diferenciação celular.18) no linfoma folicular: a fusão BCL2-cadeia pesada da Ig leva a um excesso de produção do produto de gene BCL2. 3. Estudos citogenéticos no cancro .t(15. Bloqueio da diferenciação Fusão de genes e formação de neoncogene.22) na LMC: a fusão BRC-ABL inibe a apoptose por indução do gene BCL2. Ex: .2.conclusão Identificação das alterações primárias: Importância no diagnóstico Importância no prognóstico Identificação das alterações secundárias: Importância no prognóstico Identificação de alterações recorrentes pós tratamento: avaliação da remissão 63 .t(9. doenças ligadas ao X Exemplo: hemofilia .expressão fenotípica da constituição genética global Formas de determinismo genético do sexo: Genes responsáveis.sexo masculino Cromossoma X Hipótese de Lyon O corpúsculo de Barr nas células femininas corresponde ao cromossoma X inactivo.inactivação do X usada para identificar portadoras saudáveis Exemplos: síndrome Lesch-Nyhan (presença ou não de enzima HGPRT nos cabelos) distrofia muscular Duchene (presença ou não de distofina na biopsia muscular) Síndrome de Rett Exclusivamente em raparigas.mosaicismo . nas diferentes células do mesmo organismo (ao acaso) A inactivação uma vez ocorrida mantém-se constante para cada linha celular Consequências da Hipótese de Lyon .variabilidade de expressão em mulheres heterozigóticas Vantagem selectiva da variabilidade de expressão .sexo feminino Constituição cromossómica XY . este tanto pode ser o de origem paterna como o de origem materna. Também portadores de informação genética que não é exclusiva do caracter sexo Cromossomas sexuais Constituição cromossómica XX . diferenciados para esse fim.compensação de dose . Hipótese: -hereditariedade dominante ligada ao X.conjunto de factores e mecanismos genéticos que definem especificamente o “sexo”masculino ou feminino Diferenciação sexual . com letalidade no sexo masculino hemizigótico 64 .Estudo genético do sexo Determinismo genético do sexo . não localizados em cromossomas especialmente diferenciados Cromossomas sexuais. 1992) Desvios da inactivação ao acaso Nº DE CÉLULAS INICIAIS NA ALTURA DA INACTIVAÇÃO quanto menor fôr o nº de células iniciais maior será o desvio SELECÇÃO POSITIVA aumento do índice de proliferação celular. Inactivação ao acaso: . evolução de novos loci com funções novas vantajosas SELECÇÃO NEGATIVA diminuição do índice de proliferação celular por alterações génicas ou cromossómicas Desvio total da inactivação ao acaso Alterações estruturais do X que serão inviáveis se não houver compensação por inactivação Padrões de inactivação no caso de anomalias do X Célula normal: alteração estrutural do X: t(X.Centro de inactivação no cromossoma X: o gene XIST Localização do gene XIST: banda Xq13.3 Processo geral de inactivação reconhecimento do nº de cromossomas X iniciação: no centro de inactivação espalhamento da inactivação manutenção da inactivação O gene XIST não produz uma proteína. mas antes um transcrito de RNA que permanece no núcleo. por alteração da estrutura da cromatina mediada pelos mecanismos de metilação de DNA e desacetilação histónica.por volta do 16º dia do desenvolvimento embrionário (num estadio com 10002000 células aproximadamente) Início da inactivação em tecidos específicos Ex: inactivação nos linfócitos T é feita a partir de um pool de cerca de 10 stem cells (Puck et al. cobre o X donde é transcrito e inactiva-o.autossoma) desequilibrada: célula com mais de dois X: inactivação do X ao acaso inactivação do X anormal inactivação do X normal inactivação do X anormal inactivação de todos os X menos um 65 .autossoma) equilibrada: t(X. é tão comum como o síndrome de Down Síndrome Martin-Bell (X frágil) 40% dos casos de XLMR “À procura de genes no cromossoma X a partir dos quais o Homo se tornou Sapiens” Gillian Turner. 58: 1109-1110.Monossomia do X e efeitos no fenótipo feminino Efeitos antes da formação dos corpos de Barr ( 16º dia do desenvolvimento embrionário) Não há reactivação do X inactivo nos oócitos (origina as características gonádicas no síndrome de Turner) Ausência das regiões que escapam à inactivação no X inactivo (origina as características somáticas no síndrome de Turner) Atraso mental ligado ao X (XLMR) 1. Este excesso é devido a genes no cromossoma X. estes são os genes para a inteligência superior.sexo feminino Constituição cromossómica XY .Estão identificados no cromossoma X numerosos genes responsáveis por atraso mental (X-linked mental retardation). Diferenciação sexual Constituição cromossómica XX .. 1991). pois o único problema traduz-se na capacidade de aprendizagem reduzida.Um dos síndromes mais conhecidos relacionados com o atraso mental no X é o Xfrágil. . Mas a forma mais comum e mais interessante de atraso mental ligada ao X tem o nome de “nonspecific XLMR” (Kerr et al. planeamento e comunicação verbal complexa.sexo masculino Uma espécie com o padrão cromossómico XX/XY é constitucionalmente feminina Gónada indiferenciada até à 6ª semana do desenvolvimento embrionário 66 .O atraso mental é prevalente no sexo masculino. Contudo.8 / 1000 sexo masculino na população masculina. 1996 . Mutações nestes genes podem estar associadas a desenvolvimento do pensamento abstracto. por outras palavras. pode não ser diagnosticada. Am J Hum Genet. sendo o excesso na ordem dos 25-50%. . Sexo feminino 3.Sexo masculino 2. determinam os caracteres sexuais masculinos Factores de regulação envolvidos na diferenciação das gónadas masculina e feminina Factores implicados na formação da gónada bipotencial e diferenciação dos testículos e ovário 5 sexos 1.Pseudohermafroditismo feminino 5.ausência do Y: diferenciação do ovário Determinação dos caracteres sexuais secundários androgéneos.Hermafroditismo verdadeiro Intersexo 1.Pseudohermafroditismo masculino 4. ligados a receptores específicos.Determinação dos caracteres sexuais primários .presença do Y: diferenciação do testículo . Hermafroditismo verdadeiro Observa-se tecido gonádico de ambos os sexos 67 . Pseudohermafroditismo feminino Observam-se apenas ovários. Determinação do sexo fenotípico (caracteres sexuais internos e externos) 4. secundários Níveis de desenvolvimento sexual 1. e portanto a diferenciação dos caracteres sexuais secundários CAUSA: deficiência nos receptores de androgéneos . Determinação do sexo psicológico 5. Determinação do sexo gonádico (ovário ou testículo) ambiguidade nos caracteres sexuais ambiguidade nos caracteres sexuais 3. Xp11-pter) Diferenciação Sexual/Desenvolvimento Sexual Características – herança cromossomas sexuais Inactivação do Cromossoma X Imprinting Genómico e Fenótipo 68 .mutação no gene do X . Pseudohermafroditismo masculino Observam-se apenas testículos.2. Determinação do sexo educacional e social MULHER XY Síndrome de feminização testicular Gene que controla a proteina receptora de androgéneos.XY) 2. Determinação do sexo cromossómico (46.XX ou 46. secundários 3.defeito do receptor HOMEM XX Perda de uma linha celular que continha o cromossoma Y Mosaico não detectado envolvendo a presença do cromossoma Y Translocação de todo ou parte do Y para um autossoma ou cromossoma X Mutação num locus no cromossoma X capaz de causar desenvolvimento testicular na ausência do Y (male determinant inhibitor. Levan. 1956 69 .B. Henking. X e Y H. 1894 Identificou uma estrutura genética invulgar nalguns espermatozóides Designou a estrutura de Heterocromossoma E. Winiwarter.V.Tijo e A. 1 cromossoma Y Mecanismo XX/XY de determinação sexual – os machos são heterogaméticos e noutras espécies pode ser a fêmea heterogamética (EX: Borboletas.H. aves. peixes…) H. Wilson. 1906 Estudou insectos Protenor Identificou 12 autossomas + 2 cromossomas X e 12 autossomas + 1 cromossoma X Mecanismo XX/XO de determinação sexual – depende da distribuição aleatória do cromossoma X por metade dos gâmetas durante a meiose masculina Estudou insectos Lygaeus Identificou 12 autossomas + 2 cromossomas X e 12 autossomas + 1 cromossoma X. McClung. 1891 Identificou uma estrutura nuclear nos espermatozóides de algumas espécies Designou a estrutura de corpo X – X body C. 1912 Estudou preparações espermatogoniais metafásicas Identificou 47 cromossomas Idetificou em fêmeas 48 cromossomas J.5ª SEMANA 9ª SEMANA EMBRIÕES DIFERENCIAÇÃO SEXUAL Sex determining region of the Y GENE SRY SEXO Ductos de Muller Ductos de Woolf SEXO FEMININO SEXO MASCULINO SEXO HETEROGAMÉTICO – 2 cromossomas sexuais diferentes SEXO HOMOGAMÉTICO – 2 cromossomas sexuais iguais CROMOSSOMA X – centenas de genes identificados CROMOSSOMA Y – cerca de 85 proteínas que codificam genes ESTUDOS INICIAIS – Cr. sequências transpostas do CR.Male Specific region – MSY .X) . X (99% igual ao do X.65% . partes do cromossoma Y unem-se e perdem-se partes importantes do Y – causa de infertilidade masculina Morfologia cromossoma X Braço curto e braço longo (p e q) Extremos – regiões pseudoauatossómicas: PAR1 PAR2 Zonas Pseudoautossómicas – 5% do cromossoma 63 Genes Pseudoautossómicos – podem emparelhar com partes do cromossoma X (pode haver crossing over) Cromossoma Y 63 Genes Pseudoautossómicos Codificam Proteínas que funcionam nos 2 sexos Proteínas participam em: Crescimento ósseo Divusão celular Imunidade Transdução – sinalização Síntese de Hormonas Síntese de Receptores Fertilidade Metabolismo – energia . I´m Adam” Esta versatilidade conhecida como “a hall of mirrors” do cromossoma Y promove instabilidade das enzimas de replicação do DNA Como consequência durante a meiose.Sequências de DNA do CR. Genes que codificam Proteínas são raros) .MSY – composto por 3 classes de sequências de DNA: .até 2003 (altura em que foi sequenciado o cromossoma Y) – conhecida por região não recombinante .20% .Sequências de DNA palindrómicas designadas de Amplicons: -codificam 27 Proteínas . X degeneradas (possuem alguma semelhança ao X.10 a 15% .Genes responsáveis pela fertilidade como o SRY 70 . remanescentes de autossoma que deu lugar ao braço longo do CR.Desenvolvimento da técnica de preparação de cromossomas Observaram que todas as células metafásicas tinham 46 cromossomas 1 par de cromossomas apresentava diferenças do macho para a fêmea Morfologia cromossoma Y Palindromes – 95% do DNA está numa linguagem que se lê igualmente nas duas direcções – EX: “ Madam. Penis. X Ausência receptores da Testosterona Cessa desenvolvimento masculino durante período embrionário por falta de receptores Pseudohemarfroditismo masculino Testiculos presentes Gene SRY funcionante Hormonas Anti-Mullerinas presentes Ausência: mamas. Vas Deferens. Ductos de ejaculação Uretra. Prostata. Vesículas seminais. Escroto Fenótipo Feminino Cariótipo XY Androgen Insensitivity Syndrome Mutação no Cr. menstruação Presença: penis 71 .SRY /TDF TDF (Testis determining factor) ou SRY – zona responsável pela masculinização SRY – codifica 1 proteína (SRY transcripting factor)responsável pelo control da expressão de outros genes TDF SRY transcripting factor ESTIMULOS Testículos Secreção Hormona AntiMulleriana Secreção Testosterona Destruição estruturas femininas Desenvolvimento estruturas masculinas DHT Epididimos. GUEVEDOCES – Republica Dominicana Crianças que aos 12 anos apresentam penis! Feto não desenvolve estruturas masculinas Criança com fenótipo Feminino PSEUDO HERMAFRODITISMO - Presença das 2 estruturas sexuais em diferentes estadios da vida Diagnóstico Anteriormente – Puberdade Testes Pré-natais – permitem diagnóstico no recém-nascido Actualmente – Teste Pré-natal indica presença dos cromossomas XY e nasce uma criança com Fenótipo Feminino Antes da Puberdade tem Fenótipo feminino embora em termos cromossómicos seja do sexo masculino. A PUBERDADE corresponde ao período em que que as glândulas produzem TESTOSTERONA e se se acativam genes responsáveis pela masculinização, surgindo o fenótipo masculino. TRANSEXUAIS - Fenótipo e Genótipo correspondentes ao mesmo sexo - Indivíduo sente-se de sexo oposto ao do seu Fenótipo e Genótipo HOMOSEXUAIS 1991 – Estudos em gémeos Homozigóticos – 52% Homosexuais - 2 áreas cerebrais – diferentes nos homens Homosexuais dos Heterosexuais 1993, National Cancer Institute – Sequência de DNA do cromossoma X idêntica em irmãos homosexuais Estudos posteriores – genes candidatos à Homosexualidade não estão necessáriamente localizados no cromossoma X, podem estar nos Autossomas CARACTERÍSTICAS Cromossomas sexuais Cromossoma Y – Características raras, Y tem poucos genes Cromossoma X – 2 cópias de alelos recessivos, 1 cópia de alelo dominante GENES Cromossoma X PRESENTES HEMIZIGOTIA SEXO MASCULINO EXCEPÇÃO GENES Regiões Pseudoautossómicas 72 GENES Regiões Pseudoautossómicas – PAR´s - região homologia que permite formação de sinapses e segregação do X e Y durante a meiose Característica - X - Recessiva Expressa sempre no sexo Masculino Expressa no sexo Feminino Homozigótico e raramente num Heterozigótico Transmitida de Mãe Heterozigótica ou Homozigótica para filho afcetado Mulher afectada tem Pai acfectado e Mãe afectada ou Heterozigótica Os Traços Fenotípicos controlados por Genes X – Recessivos facilmente identificados em Pedigrees devido ao padrão “Crisscross” de hereditariedade. Todos os filhos de Mães Homozigóticas manifestam o Traço Daltonismo Hemofilias A e B Síndrome de Lesch-Nyhan Distrofia muscular de Duchenne Característica - X - Dominante Raras Expressão do gene difere de acordo com o sexo Expressão no sexo feminino com apenas 1 cópia Expressão no sexo masculino mais grave Aborto espontãneo frequente – letal no sexo masculino - INCONTINENTIA - PIGMENTI - CHG – Congenital Generalized Hypertricosis Doenças D e r - Cromossoma X Megalocórnea – r – Aumento da córnea Doença de Norrie – r – Crescimento anormal da retina Ritinite Pigemntar – r – Constrição do campo visual, cegueira nocturna Agamaglobulinémia – r - Ausência de alguns anticorpos Doença Granulomatosa Crónica – r – Infecções da pele e pulmões Diabetes insipidus – r – Urina copiosa Doença de Fabry – r – Dor abdominal, lesões da pele, falência renal Hipofosfatémia – r e D – Vitamina D resistente Deficiência da Ornitina transcarbamilase – r – atraso mental e amoníaco no sangue Imunodeficiência combinada – r – falta de células imunitárias Síndrome de iskott-Aldrich – r diarreia hemorrágica, infecções, redução plaquetária Síndrome de Lesh-Nyhan – r – atraso mental – auto mutilação, cálculos renais Distrofia Muscular Duchenne – r – fraqueza muscular progressiva Amelogenesis imperfecta - D – esmalte anormal Síndrome de Alport – r – surdez, inflamação tubulos renais Displasia ectodérmica anidrótica – r – agenesias dentárias, redução pilosidade e glândulas sudoríparas Síndrome de Rett – D- atraso mental, neurodegeneração 73 SEXO FEMININO – INACTIVAÇÃO 1 dos cromossomas X PRECIPITAÇÃO – ACASO Células expressam X materno Células expressam X paterno CORPÚSCULOS BARR Núcleo célula feminina I NTERFASE – Cromossoma X precipitado Inactivo DNA com grupos metilo que impede transcrição para RNA Gene XIST- codifica RNA que se liga a local específico no cromossoma X inactivo. Inactivação do X pode alterar o fenótipo, mas não altera o genótipo 1961 – Hipótese de Mary Lyon - Corpúsculo de Barr correspondia ao cromossoma X inactivo - Inactivação ocorria cedo no desenvolvimento embrionário INACTIVAÇÃO SEM EFEITO ALELO INACTIVO SEM IMPORTÂNCIA HOMOZIGOTOS X HETEROZIGOTOS X INACTIVAÇÃO LEVA A EXPRESSÃO DE UM ALELO OU DE OUTRO ALELO DOENÇA Xr – Displasia Ectodérmica Anidrótica Mulheres Heterozigóticas - pele com ausência de glândulas (ALELO NORMAL INACTIVO) - pele com glândulas sudoríparas (ALELO MUTADO INACTIVO) MULHER É UM MOSAICO PARA O CROMOSSOMA X 74 Clonagem A palavra “clone” vem do grego “klón” que significa “rebento” ou “broto” Clonar significa produzir uma cópia genética de um indivíduo Clonagem Humana Obtenção de seres humanos geneticamente idênticos, no que respeita ao conteúdo de genes localizados no núcleo Apesar dos avanços, esta ainda está longe de acontecer As questões éticas e religiosas limitam o seu desenvolvimento Clonagem Embrionária: Obtenção de embriões geneticamente idênticos, por separação das células totipotenciais de um embrião Pode ocorrer espontaneamente (como nos gémeos monozigóticos) Pode ser efectuado em espécies animais de elevado valor económico, obtendo o desenvolvimento de vários embriões a partir do original Só poderá ocorrer diversidade genética entre estes, se houver heteroplasmia mitocondrial no ovo, com partilha assimétrica das mitocôndrias pelas células resultantes da sua divisão, e/ou acumulação de mutações pós-embrionárias Clonagem Somática: Obtenção de embriões geneticamente idênticos relativamente ao DNA nuclear, por transplante do núcleo diplóide de uma célula somática de um indivíduo para o citoplasma de um ovócito previamente anucleado Método artificial Em 1975 os anfíbios foram os primeiros organismos a serem clonados Processo de Clonagem da Ovelha “Dolly” Inicialmente possibilitou–se a regressão da expressão do DNA das células adultas numa forma inactiva, por redução da concentração do soro de 10% para 0,5% no meio de cultura em que as células foram mantidas em proliferação. As células foram conduzidas à quiescência própria do estádio G0 do ciclo celular Estas “apagaram” as marcas da sua passagem por uma forma diferenciada da mama do organismo adulto de que foram recolhidas, por inactivação dos genes responsáveis pelo fenótipo funcional adulto. Tornaram-se totipotentes 75 O núcleo de uma destas células somáticas permitiu que o ovo obtido tenha um número normal de cromossomas da espécie De seguida iniciam-se mitoses. 76 . doenças de Parkinson e Alzheimer Células estaminais . mas de um doador que fosse compatível. são colhidas células pluripotentes para serem usadas para fins terapêuticos Vantagem: evita a rejeição. por acção de proteínas e do RNA acumulado no citoplasma Durante estas divisões. os cientistas esperam substituir o tecido do cérebro que se perdeu. doenças cardíacas. Objectivos dos Investigadores Obtenção de células estaminais que possam ser usadas no tratamento de certas doenças.células extraordinárias cujo o destino ainda não está “decidido” podem transformar-se em vários tipos de células diferentes por diferenciação Por exemplo. as doenças de Parkinson e Alzheimer resultam de lesões em grupos de determinadas células no cérebro. o DNA foi reprogramado pelas proteínas do citoplasma ovocitário As “chaves” utilizadas foram as proteínas “informacionais” citoplasmáticas ovocitárias seleccionadas evolutivamente pelo sexo feminino Acontecimentos embrionários e a sua sequência foram respeitados Os embriões obtidos por clonagem somática podem ser utilizados para fins reprodutivos ou terapêuticos Clonagem “Reprodutiva”: Obtenção de embriões e sua implantação intra-uterina para virem a desenvolver-se como fetos e originarem novos indivíduos Clonagem “ Terapêutica” : Os embriões são obtidos da mesma forma e posteriormente desenvolvidos in vitro até à fase de blastocisto (sem implantação intra-uterina) Da massa celular interna dos blastocistos. Ao fazer 1 transplante das células estaminais de um embrião para a parte do cérebro com lesões. se o doador fosse a própria pessoa vantagens: por exemplo no caso de substituir o tecido cardíaco numa pessoa que sofreu um infarto. como diabetes. No caso de portadores de doenças genéticas não seria possível usar as células da própria pessoa. por exemplo um familiar de um doente afectado por distrofia muscular. uma rejeição imunitária do transplante. Sangue do cordão umbilical – que normalmente é eliminado no parto. é provável que as células estaminais dos embriões apresentem.A particularidade da recolha destas células é que estas são retiradas sem afectar a mãe ou a criança e são. Contudo. 100% compatíveis com o bebé caso este venha a desenvolver alguma doença. os investigadores procuram como fontes a medula óssea de adultos e o sangue do cordão umbilical Melhorar a reprodução de animais para consumo Salvar espécies em vias de extinção Medula óssea. com a possível despersonalização destes Produção de clones de plantas e animais destinados ao consumo humano ou à produção de outros produtos. as perspectivas mais imediatas para novos tratamentos e curas. não existindo. As células estaminais poderiam ser retiradas da sua medula óssea. mas não da clonagem “terapêutica” Dignidade da pessoa clonada 77 . Basta pensar num indivíduo q padece de uma doença q esta a matar as células do cérebro. Aspectos Positivos e Negativos O homem desconhece o significado da palavra “limite” e teme não conhecer o desconhecido. um problema no que diz respeito ao modo como esta técnica é utilizada. tendo grande impacto na redução da diversidade da flora e da fauna A dignidade de uma pessoa é um aspecto ético fundamental Os opositores da clonagem consideram existir instrumentalização da mulher Os apoiantes estão a favor da proibição da clonagem “reprodutiva”.Para evitar problemas éticos na remoção de células estaminais. como tb melhores para os pacientes. entretanto. seriam manipuladas em laboratório para se tornarem em células cerebrais e voltariam a ser implantadas no cérebro. assim. também. Será esta um capricho ou uma necessidade? Aspectos positivos Redução das desvantagens face ao que é vantajoso A humanidade é a principal beneficiada Avanço da ciência e cura de certas doenças Aspectos negativos O uso indevido desta técnica poderá trazer consequências nefastas no que diz respeito a aspectos morais Ética A clonagem está sujeita a todas as observações éticas e jurídicas que a condenam amplamente Possibilidade da clonagem substituir a reprodução pela duplicação Redução da diversidade entre os indivíduos com o objectivo de seleccionar características específicas.não só as células estaminais retiradas de um adulto com o seu consentimento seriam eticamente aceitáveis para a maioria dos indivíduos e governos. Surge assim. religiões e por alguns governos como eticamente errada. teoricamente. nunca existiu qualquer intenção de implantar os embriões numa mulher.argumentam a ilegalidade do empréstimo de óvulos e de útero por parte da mulher. mas sim o uso destes para a investigação ou tratamento A criação de um embrião com esta finalidade é considerada por muitas pessoas. o homem deve ser respeitado de acordo com valores culturais.Instrumentalização da mulher . cuja a entidade psíquica corre o risco de ser comprometida. teriam de ser destruidos. o embrião iria fornecer células estaminais para curar doenças Por parte dos cientistas.esta padeceria de um sofrimento profundo. Construção de um útero artificial substituindo o papel da mulher neste tipo de experiência Pessoa clonada .Se implantado no útero da mulher. o embrião poderia. sociais e legislativos Embriões – é praticamente impossível controlar como serão usados.Envolve a criação de um embrião humano que contenha a composição genética completa de alguém que já está vivo . daí a grande polémica que gira em torno da clonagem hoje em dia 78 . desenvolver-se num clone . pois recairiam sobre ela expectativas e atenções nefastas Uso de embriões clonados para a investigação Na Clonagem.Se utilizado para investigação. o que recorreríamos ao aborto o q é ilegal A técnica da clonagem é uma forma de obter embriões: . Podem ocorrer situações em que há falta de mobilidade dos espermatozóides Microinjecção – FASES: .ICSI Microinjecção .Em termos de hereditariedade nós somos mais filhos da Mãe do que do Pai .Introdução de agulha na vagina com inseminação dos embriões na cavidade uterina .Quando a eficácia dos espermatozóides não têm capacidade de fecundar o oócito FECUNDAÇÃO .No oócito existem muitas mitocôndrias que passam para o embrião . quando se vai observar .Muco cervical – tem função mobilizadora dos espermatozóides mas por vezes dificulta a sua passagem FECUNDAÇÃO .INFERTILIDADE Infertilidade .Azoospermia secretora (redução de produção de Sz) 79 .75% dos oócitos fecundam .corresponde a uma técnica em que se vai esmagar a cauda do espermatozóide e posteriormente se vai injectar o seu conteúdo no oócito .Cada vez mais existem problemas de fertilidade .Estimulação ovárica .Por isso existem várias doenças de hereditariedade mitocôndrial .A observação seguinte é feita após 72 horas Microinjecção .1 ejaculado normal deve ter entre 20 a 250 milhões de espermatozóides para haver uma fecundação normal .Aplicações: Casos Casos Casos Casos Casos de Ejaculação retrógrada (problemas que surgem por trauma ou outra) de Espermatozóides imóveis pacientes paraplégicos de Azoospermia obstrutiva (por inflamações dos epidídimos) de hipoplasia .50 000 Espermatozóides são colocados em volta do oócito para haver fecundação na reprodução medicamente assistida MICROINJECÇÃO INTRACITOPLASMÁTICA .Coloca-se na estufa e aguarda-se até às 16 horas.Colocam-se 2 a 3 embriões no máximo > 500 000 CICLOS/ ano (no Mundo inteiro fazem-se cerca deste valor de fertilizações) 1-3% RN HEREDITARIEDADE MATERNA . CULTURA IN VITRO DE Sz .XXY TESE – 35% TESE – ECSI (GR) – 2 (3 RN) ANEUPLOIDIAS – 7% DGPI CRIO PROFILÁCTICA EZ MICRODELECÇÕES Cromossoma Y . 47. O Prof.Causa importante de infertilidade . Ez ejaculado.Não provocam mutação mas alteram a fertilidade EXEMPLOS: factores que alteram o fenótipo Imprinting genómico IMPRINTING GENÓMICO -Conhecem-se cerca de 50 genes (GENES IMPRINTED) humanos em que apenas um dos alelos se vai manifestar .É indicação para congelação profiáctica de espermatozóides . Barros não concorda e diz que a literatura existente defende que estes embriões são tão normais quanto as outras PROTOCOLO Estudo genético Indicação/prática criteriosa Monotorização da gestação Avaliação das crianças nascidas imediata e alongo prazo DIAGNÓSTICO PRÉ-IMPLANTAÇÃO Biópsia embrionária ao 3º dia 80 .Porque o indivíduo vai deixar de produzir Ez passados 5 a 10 anos FACTORES EPIGENÉTICOS .Trabalhos recentes que ainda não são aplicados na clínica .XYY) – 3% anomalias de estrutura 47. FIV.Está relacionada com uma metilação dependente do sexo embrionário (IMPRINTING PARENTAL) SÍNDROME DE BECKWITH-WIEDMANN Pensa-se que podem estar associados a embriões com ICSI.Estão em investigação RISCOS População masculina infértil: cariótipo normal – 89% anomalias de nr (Klinefelter. casos de Mães que já fizeram interrupções da gravidez por Trissomia 21 .Também se pode fazer a escolha do sexo mas estes casos estão reservados para doenças ligadas ao sexo PCR – por exemplo na doença dos pézinhos RFLP SSCP 81 .Antes de transferir o embrião para o útero faz-se um estudo cromossómico -Indicação ..