Genética MendelianaProf. Marciano Régis Rubini
Gregor MendelPresente
1809 Lamarck (Philosophie Zoologique)
Darwin (The origin of species)1859
Mendel1865
1908-9Teorema de Hardy-WeinbergTeoria Cromossômica da herançaTermo Genética -William Bateson/Adam Sedgewick
1930-40 Neo-darwinismo
Watson e Crick Início da genética molecular 1953
Quem foi Gregor Mendel?
• Monge e cientista austríaco
• Gregor Mendel (1822-1884)
• Unidades elementares de hereditariedade
• 1865 na Sociedade de História Natural de Brno (República Checa)
• Observação da natureza à análise matemática
• Leis de Mendel,base da genética moderna
• Considerado o pai da genética
Local de trabalho de Mendel
http://www.mendel-museum.com
Tópicos do trabalho de Mendel
� A variação é muito comum na natureza;
� A observação da variação é essencial para a busca dos genes(Unidades fundamentais da hereditariedade);
� A variação é herdada de acordo com leis genéticas e não somenteao acaso.
� As leis de Mendel são aplicáveis aos indivíduos com reproduçãosexuada.
Histórico do quebra–cabeça da
hereditariedade
� A seleção artificial tem sido uma prática importante desde aAntiguidade� Domesticação deAnimais� Seleção de cultivares.
� Século XIX- Técnicas precisas de controle faziam com que plantase animais produzissem descendência com característicasdesejáveis.
� Não havia explicação porque algumas característicasdesapareciam e depois reapareciam em gerações sucessivas.
Situação da Genética no início
dos anos 1800
O que é hereditariedade?
Como as características são herdadas?
Quais são as regras das probabilidades para a hereditariedade?
Experimentos de Mendel
ModeloModeloModeloModelo de de de de estudoestudoestudoestudo
• A ervilha de jardim foi um excelente organismo:• Eficácia do crescimento• Auto-fertilização• Facilidade de efetuar fertilização cruzada.• Produz um grande número de descentes em cada geração..
• Mendel analisou as características sob forma discreta• Flores púrpuras X brancas• Ervilhas amarelas X verdes• Grãos esféricos X enrugados• Caule comprido X curto
• Mendel estabeleceu linhagens puras para conduzir seusexperimentos.
Experimentos de Mendel
� Escolha do modelo de estudo
� Características estudadas
Experimentos de Mendel� Cruzamento monohíbrido (cruzamento reciproco)
Emasculação
Experimentos de Mendel
P: Flor púrpura ♂ X Flor Branca ♀
F1: 100% flores púrpuras
F2: 705 flores púrpuras224 flores brancas
• Cruzamento recíproco – mesmo resultado
Contagem do número desementes e ou plantas decada genótipo.
As características tem formas
dominantes e recessivas
• O desaparecimento das características na Geração F1 e o reaparecimentona geração F2 refuta a hipótese que as características misturam-se.
(Herança por mistura: a ideia de que os indivíduos herdam uma suave mistura de traços de seus pais)
• As características devem ter duas formas
• Uma forma deve ser escondida quando plantas de cada tratamento sãointercruzadas
• A característica que aparece na geração F1 é a Dominante
• A característica que é escondida na F1 é a Recessiva
Experimentos de Mendel
� Cruzamento
monohíbrido
Cruzamentos posteriores confirmam
as taxas preditas
Cruzamentos-teste
Confirmação da Teoria
Revelam Revelam Revelam Revelam genótipos desconhecidosgenótipos desconhecidosgenótipos desconhecidosgenótipos desconhecidos
Experimentos de Mendel
� Conclusões� Existência de determinantes hereditários de natureza particulada (genes)
� Genes estão aos pares
� Os membros de cada par se segregam igualmente nos gametas
� Cada gameta leva apenas um membro de cada par
� Fertilização aleatória
XP:
F1:
F2:
X
Experimentos de Mendel
PRIMEIRA LEI DE MENDEL: Os dois membros de um par de genes se segregam um do outro para os gametas , assim metade dos
gametas leva um membro do par e a outra metade dos gametas leva o outro membro do par.
Características Humanas deHerança Monogênica
� Capacidade de enrolar a língua AD� Incapacidade de enrolar a língua AR
� Sensibilidade à feniltiocarbamida AD� Insensibilidade AR
hhHh ou HH
AA ou Aa aa
Dominante
Recessivo
Cruzamentos diíbridos revelam a
lei dos agrupamentos
indepententes
Diíbrido: indivíduo que é heterozigoto para dois genes.
Experimentos de Mendel� Cruzamento Diíbrido
Experimentos de Mendel
� Cruzamento diíbrido� Quadro de Punnett
P = RRyy X rrYY(Lisa verde x Amarela rugosa)
F1 = ?F2 = ?
Experimentos de Mendel
SEGUNDA LEI DE MENDEL: Pares diferentes de genes se segregam independentemente na formação dos
gametas
Qual a implicação direta do mendelismo para a Teoria de Darwin?
A Redescoberta de Mendel
• Os estudos de Mendel permaneceram arquivados durante 34
anos.
• Mesmo a Teoria de Darwin foi vista com ceticismo no final do
Século XIX porque ele não pode explicar o modo de herança
da variação.
• Em 1900, 16 anos após a morte de Mendel, 3 cientistas
redescobriram os estudos de Mendel, o que estabeleceu a
Genética como ciência.
Hugo de Vries (1848-1935) Carl Correns (1864-1933)
Erich von Tschermak-Seysenegg(1871-1962)
X =
Síntese Evolucionária Moderna
Quando o trabalho de Mendel foi redescoberto no início do Séc. XX, muitos geneticistas acreditaram que as leis da
herança entravam em conflito com a Terioa da Seleção Natural de Darwin
- Darwin e Alfred Russel Wallace (variação contínua): fenótipo da prole seria uma mescla dos fenótipos dos pais
- Mendel (variação descontínua):novo fenótipo = nova combinação de traços pré-existentes
Base Molecular da genética
Mendeliana
Conceitos
Alelos
Formas alternativas dos genes
� Cada indivíduo/característica carrega 2 cópias de uma unidade de herança, uma herdada da mãe e outra do pai.
� Formas alternativas de herança são chamadas de alelos
Genótipos e Fenótipos
• O genótipo de uma pessoa é a sua constituição genética. É o par de alelos presente num indivíduo.
• O fenótipo é a expressão observável de um genótipo como um caráter morfológico, bioquímico ou molecular.
• Locus Gênico
Os cromossomos existem aos pares nas células somáticas.Cada gene ocupa um lugar definido nocromossomo. Esse lugar definido é denominadolocus gênico.
• Os alelos não são necessariamente idênticos.
• Quando nas células de um indivíduo os alelos para um determinadocaráter não são idênticos, o indivíduo é denominado heterozigotopara o caráter denominado pelo par de genes.
• Quando os genes alelos são idênticos, o indivíduo é denominadohomozigoto para aquele caráter.
Homozigotos e Heterozigotos
Como aplicar a estatística para calcular a frequência esperada de Fenótipos
Regra do Produto (Regra do E).
Qual é a probabilidade de eventos independentes ocorrerem juntos? É o produto das probabilidades dos eventos individuais.
Qual é a probabilidade de ocorrerem dois números 4, quando jogamos dois dados simultaneamente? 1/6 para o primeiro 4 ; 1/6 para o segundo 41/6 x 1/6 = 1/36
Regra da Soma (Regra do OU)
A probabilidade de um dentre dois eventos mutuamente exclusivos ocorrer?É a soma de suas probabilidades individuais.
Qual é a probabilidade de obtermos dois 4 ou dois 5, jogando dois dados simultaneamente?
1/36 + 1/36 = 1/18
Utilizando estatística na teoria Mendeliana
Cruzamento entre duas plantas com os genótiposPlanta A = A/a; b/b; C/c; D/d; E/e Planta B = A/a; B/b; C/c; d/d; E/e
Qual é a probabilidade de obtermos uma planta com o genótipo
a/a; b/b; c/c; d/d; e/e ?
1°Todos os pares de genes se distribuem independentemente2° Os 5 pares de genes são cruzados individualmente (independentes)
A/a X A/a = ¼ ...
Regra do produto¼ x ½ x ¼ x ½ x ¼ = 1/256
Uma planta em 256 tem a probabilidade de apresentar o genótipo esperado.
Análise em Humanos
Genética HumanaAnálise de Heredogramas
Caracteristicas Mendelianas
A maioria das características humanas são devidas a interações de múltiplos genes e não mostra um padrão
simples de herança Mendeliana.
Poucas características são influenciadas por um único gene. Exemplos: � Doença de Huntington.� Fenilcetonúria� Fibrose cística� Albinismo� Polidactilia� Braquidactilia� Piebaldismo
Simbologia para análise genealógica
Herança autossômica recessiva
Tanto homem como mulher são afetadosSalta geraçõesAfetados apresentam pais normais heterozigotosGeralmente os genitores são consanguíneos
Herança autossômica dominante
Aparecem igualmente em homens e mulheres
Pode ser transmitida diretamente homem a homem
Ocorre em todas a gerações
Só os afetados possuem filhos afetados
Pseudo-acrondoplasiaEstatura normal = d/dNanismo = D/d ou D/D
Herança ligada ao X recessiva
Hemofilia A / Daltonismo / Duchenne
Não se distribui igualmente entre os sexos
Não ocorre transmissão direta homem/homem
Há mais homem afetado que mulher
É transmitido por um homem afetado através de suas filhas portadoras
Herança Ligada ao X dominante
Não se distribui igualmente entre os sexosNão é transmitida diretamente homem a homemOcorrência maior em mulheres do que homensEx. Hipofosfatemia - Raquitismo
Homem afetado100% das filhas afetadas100% dos filhos normais
Mulher afetada50% das filhas afetadas50% dos filhos afetados
Herança ligada ao Y (holândrica)
Herança Mitocondrial Padrão não clássico de Herança Monogênica
Mitocôndria e seu genoma são transmitidos da mãe para todos os filhos
Neuropatia óptica de Leber
Fim