Biologia - Apostila - Aula 8

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Aula 08 –Segunda Lei de Mendel e Doenças Hereditárias Biologia

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Sumário SUMÁRIO

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SEGUNDA LEI DE MENDEL

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LEI DA SEGREGAÇÃO INDEPENDENTE Traços contrastantes Poli-Hibridismo DETERMINAÇÃO DOS TIPOS DE GAMETAS Método das ramificações Cruzamento entre heterozigotos idênticos DOENÇAS HEREDITÁRIAS SAÚDE X DOENÇA Tipos de doenças ACONDROPLASIA FIBROSE CÍSTICA DALTONISMO Tipos de Daltonismo HEMOFILIA A DISTROFIA MUSCULAR DE DUCHENNE DOENÇA DE HUNTINGTON ANEMIA FALCIFORME OU SICLEMIA Β-TALASSEMIA ERROS INATOS DO METABOLISMO Fenilcetonúria Alcaptonúria - KPU Albinismo RESUMO DIRECIONADO SEGUNDA LEI DE MENDEL Lei da Segregação Independente Poli-Hibridismo DETERMINAÇÃO DOS TIPOS DE GAMETAS Método das ramificações Cruzamento entre heterozigotos idênticos DOENÇAS HEREDITÁRIAS Acondroplasia Fibrose cística Daltonismo Hemofilia A Distrofia muscular de Duchenne Doença de Huntington Anemia falciforme ou Siclemia β-talassemia ERROS INATOS DO METABOLISMO Fenilcetonúria

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4 5 5 8 8 11 19 19 19 20 20 21 22 23 24 24 25 26 27 29 29 30 37 37 37 38 39 39 40 41 41 42 42 43 44 44 44 45 45 46

Alcaptonúria - KPU Albinismo

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Segunda Lei de Mendel Vimos que, nos casos da Primeira Lei que Mendel analisou, isoladamente, diferentes caracteres de ervilhas. E desse modo, por meio de cuidadosas abordagens matemáticas e científicas, conseguiu estabelecer um padrão da transmissão de características ao longo das gerações. Para iniciar o estudo desse novo conteúdo, precisamos nos atentar ao conceito de genes não alelos. Estes genes podem se encontrar em:

➢ Cromossomos diferentes: Determinam o padrão de herança por segregação independente ➢ No mesmo cromossomo: A segregação de um alelo pode interferir na segregação do outro durante a formação dos gametas, processo é chamo de linkage ou ligação gênica.

Note que o primeiro caso se trata da segregação independente, pois os alelos A e a, B e b estão localizados em cromossomos diferentes. Isso difere da segunda situação, na qual A e B, a e b estão no mesmo cromossomo, caracterizando o linkage.

Lei da Segregação Independente O conceito da segregação independente nos leva à declaração da Segunda Lei de Mendel, que diz: “Os pares de alelos localizados em cromossomos diferentes (não-homólogos) separam-se independentemente na formação dos gametas.”

Vamos continuar utilizando o exemplo das ervilhas, já visto na Primeira Lei, para ilustrar o que ocorre nesse processo:

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Traços contrastantes

Mendel utilizou as características de contraste nas ervilhas que fossem de fácil identificação, analisando cada traço isoladamente. Porém, neste momento vamos analisar o comportamento simultâneo destes traços. Por exemplo, vemos que as sementes possuem as cacterísticas textura e cor. Quanto a forma, as sementes podem ser lisas ou rugosas, e quanto a cor, podem ser verdes ou amarelas.

Poli-Hibridismo

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No cruzamento representado acima, em relação a cor da semente temos os alelos: ➢ V: cor amarela ➢ v: cor verde E para a textura das sementes: ➢ R: semente lisa ➢ r: semente rugosa Assim como vimos na Primeira Lei, na geração parental utilizam-se sementes de linhagem pura, ou seja, genótipos homozigóticos. Assim, por fecundação cruzada os genótipos VVRR x vvrr. Na Geração Filial 1, resultante deste primeiro cruzamento, teremos a prole heterozigótica VvRr. Após isto, Mendel permitia que esses indivíduos se reproduzissem por autofecundação, e o resultado na Geração Filial 2 é:

Os genótipos possíveis estão expressos em um quadro de Punnet. Para montagem deste quadro, devemos identificar os possíveis gametas que cada semente de ervilha pode formar. Neste caso, temos um cruzamento duplo heterozigoto, portanto os gametas serão os mesmos para ambas as sementes, são eles: VR, Vr, vR e vr

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Na G2, note que teremos sementes com os diferentes fenótipos, entre os 16 resultados expressos no quadro de Punnet. A partir deste quadro, vamos analisar a probabilidade que cada um destes fenótipos ocorra: É importante lembrar que a probabilidade é calculada a partir da razão entre o evento desejado e o número de eventos possíveis (neste caso, 16 resultados possíveis).

➢ ➢ ➢ ➢

Lisa e amarela: 9/16 Lisa e verde: 3/16 Rugosa e amarela: 3/16 Rugosa e verde: 1/16

Temos então a proporção fenotípica de F2: 9 (lisa e amarela): 3 (lisa e verde): 3 (rugosa e amarela): 1 (rugosa e verde)

Veremos agora que existe outra maneira de calcular a probabilidade de ocorrência destes fenótipos: Sendo os genes localizados em cromossomos diferentes (não-homólogos) e a segregação é independente, podemos realizar os cruzamentos separadamente. Analisando a textura, vimos que o cruzamento é duplo heterozigoto Rr x Rr, por autofecundação: ➢ Geração F1: Rr x Rr ➢ Geração R2: RR, Rr, Rr, rr Como o alelo R é dominante, teremos que em RR e Rr (3/4) as sementes serão lisas, enquanto em rr (1/4) serão rugosas. Em relação a cor da semente: ➢ Geração F1: Vv x Vv ➢ Geração R2: VV, Vv, Vv, vv Como o alelo V é dominante, teremos que em VV e Vv (3/4) as sementes serão amarelas, enquanto em vv (1/4) serão verdes. Para determinar a probabilidade de ocorrência de cada fenótipo, vamos realizar os cálculos separadamente, e em seguida, multiplica-los, de acordo com a lei do produto (ou regra do e) para eventos independentes. Temos: ➢ ➢ ➢ ➢

Lisa e amarela: ¾ x ¾ = 9/16 Lisa e verde: 3/4 x ¼ = 3/16 Rugosa e amarela: ¼ x ¾ = 3/16 Rugosa e verde: ¼ x ¼ = 1/16

Note que teremos a mesma proporção fenotípica para F2: 9:3:3:1

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Para características simultâneas que estejam de acordo com a Lei da Segregação Independente, podemos realizar os cruzamentos para cada par de alelo, separadamente, e multiplicar suas probabilidades de ocorrência.

Determinação dos tipos de gametas Quanto ao número de tipos de gametas formados por determinado indivíduo, temos:

Método das ramificações Quais os tipos de gametas formados por um indivíduo AaBb (duplo heterozigoto)? Por segregação independente, temos:

B

gameta AB

b

gameta Ab

A

B

gameta aB

b

gameta ab

a

Agora, elevando o grau de dificuldade, quais os tipos de gametas formado por um indivíduo RrVvBb

B

gameta RVB

b

gameta RVb

B

gameta RvB

b

gameta Rvb

V R v

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B

gameta rVB

b

gameta rVb

B

gameta rvB

b

gameta rvb

V r v

Existe ainda uma maneira mais prática de encontrarmos o número de tipos de gametas, através da fórmula: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑚𝑒𝑡𝑎𝑠 = 2𝑛 em que n= número de pares de alelos em heterozigose. Na situação anterior, tinhamos 3 pares de alelos em heterozigose, sendo eles Vv, Rr e Bb. O cálculo seria: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑚𝑒𝑡𝑎𝑠 = 23 = 8 Note que esta formula nos diz quantos são os tipos de gametas, mas não quais são estes gametas.

Problema 1 Dado o cruzamento: AaBBccDd x AABBCcDd Determine: a) O número de tipos de genótipos que resultam desses gametas b) O número de tipos de fenótipos produzidos a partir desses genótipos Solução a) Lembre-se que, por se tratar de um caso no qual a segregação dos alelos é independente podemos tratar cada cruzamento separadamente: ➢ Aa x AA = AA, AA, Aa, Aa ➢ BB x BB = BB, BB, BB, BB ➢ cc x Cc = Cc, Cc, cc, cc ➢ Dd x Dd = DD, Dd, Dd, dd Para determinar o número de tipos de genótipos, devemos primeiramente analisar a quantidade de tipos em cada par de genes e em seguida multiplica-los. Veja que: ➢ No par Aa x AA temos dois tipos de genótipos, AA e Aa ➢ No par BB x BB temos apenas um tipo, BB ➢ No par cc x Cc temos dois tipos, cc e Cc

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➢ No par Dd x Dd temos três tipos, DD, Dd e dd Por fim, vamos multiplicar a quantidade de cada tipo: 2 𝑥 1 𝑥 2 𝑥 3 = 12 Ou seja, temos 12 genótipos possíveis. b) Quanto aos fenótipos, vejamos: ➢ No cruzamento Aa x AA temos apenas 1 fenótipo possível, pois o alelo A é dominante ➢ No cruzamento BB x BB também temos apenas 1 fenótipo possível, pois todos os indivíduos são homozigotos dominantes (BB) ➢ No cruzamento cc x Cc temos 2 fenótipos possíveis, cc (homozigoto recessivo) e Cc (heterozigoto) ➢ No cruzamento Dd x Dd temos também 2 fenótipos possíveis, um para indivíduos DD e Dd, e outro para indivíduos dd Teremos então: 1𝑥1𝑥2𝑥2 =4 Ou seja, 4 possíveis fenótipos. Problema 2 Dado o cruzamento: MmRrTtV1V2 x MMrrTT V1V2 Obs.: V1 e V2 são codominantes Determine: a) O número de tipos de genótipos b) O número de tipos de fenótipos c) A probabilidade de nascer MmRrTtV1V2 Solução A codominância entre os alelos V1 e V2 nos diz que haverá manifestação simultânea, nos heterozigotos, dos fenótipos por eles expressos. a) Novamente, temos um caso de segregação independente, portanto, faremos os cruzamentos separadamente: ➢ Mm x Mm = MM, Mm, Mm, mm ➢ Rr x rr = Rr, Rr, rr, rr ➢ Tt x TT = TT, TT, Tt, Tt ➢ V1V2 x V1V2 = V1V1, V1V2, V1V2, V2V2 Para determinar o número de tipos de genótipos, analisamos isoladamente: ➢ Mm x Mm = Temos 3 genótipos (MM, Mm e mm) ➢ Rr x rr = Temos 2 genótipos (Rr e rr) ➢ Tt x TT = Temos 2 genótipos (TT e Tt)

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➢ V1V2 x V1V2 = Temos 3 genótipos (V1V1, V1V2 e V2V2) Por fim, multiplicamos a quantidade de cada tipo: 3 𝑥 2 𝑥 2 𝑥 3 = 36 Ou seja, 36 genótipos possíveis. b) Em relação aos fenótipos, temos: ➢ Mm x Mm = Temos 2 fenótipos (indivíduos MM e Mm possuem o mesmo fenótipo, enquanto indivíduos mm possuem outro) ➢ Rr x rr = Temos 2 fenótipos, um para indivíduos Rr e outro para indivíduos rr ➢ Tt x TT = Temos apenas 1 fenótipo tanto para indivíduos TT quanto para indivíduos Tt, pois o alelo T é dominante ➢ V1V2 x V1V2 = Nesse caso, há codominância e cada genótipo apresenta um fenótipo diferente. Um para indivíduos V1V1, outro para indivíduos V1V2 e ainda, um terceiro fenótipo para indivíduos V2V2. Por fim, multiplicamos a quantidade de cada tipo: 2 𝑥 2 𝑥 1 𝑥 3 = 12 Ou seja, 12 fenótipos possíveis. c) Vamos calcular a probabilidade para cada par de alelo isoladamente e multiplica-los, pela regra do produto, pois a ocorrência de cada um é um evento independente: ➢ A chance de que o indivíduo seja Mm é de 2/4 = 1/2 ➢ A chance de que o indivíduo seja Rr é de 2/4 = 1/2 ➢ A chance de que o indivíduo seja Tt é de 2/4 = 1/2 ➢ A chance de que o indivíduo seja V1V2 é de 2/4 = ½ Agora, vamos multiplicar cada uma das probabilidades encontradas: 1 1 1 1 1 𝑥 𝑥 𝑥 = 2 2 2 2 16

Ou seja, a chance de um indivíduo nascer MmRrTtV1V2 é de 1/16.

Cruzamento entre heterozigotos idênticos Para indivíduos que são heterozigotos em relação a todos os seus genes, e idênticos entre si podemos utilizar a seguinte expressão: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑛ó𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 = 3𝑛 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑒𝑛ó𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 = 2𝑛 Em que n = número de pares de alelos em heterozigose. Vamos observar uma aplicação destas expressões: Dado o cruzamento

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Mm Rr Tt x Mm Rr Tt Note que são heterozigotos em relação a todos os genes, portanto: ➢ Tipos de genótipos = 3n = 33 = 27 tipos de genótipos ➢ Tipos de fenótipos = 2n = 23 = 8 tipos de fenótipos Essas expressões podem ser utilizadas pressupondo que entre os alelos há dominância completa.

FURB – Prefeitura de Blumenau - SC – Professor - Biologia Em certa espécie de ratos silvestres, as características de cor de pelo e de comprimento da cauda são expressadas cada um por um gene autossômico, localizados em cromossomos diferentes. A característica de pelo branco, expressado pelo alelo “B”, que é dominante sobre a característica de pelo cinza, é condicionada pelo alelo recessivo “b”. Já a característica de cauda curta, condicionada pelo alelo “L”, é dominante em relação à cauda longa, expressada pelo alelo recessivo “ℓ”. O quadro abaixo apresenta os possíveis fenótipos e genótipos em relação à cor do pelo e do comprimento da cauda:

Em cruzamentos entre um rato macho branco com cauda curta (duplamente heterozigoto) com uma fêmea cinza com cauda curta (heterozigoto para a característica da cauda), nasceram 16 filhotes. Quantos destes filhotes poderão ser brancos de cauda longa?

A) 6 B) 4 C) 2 D) 9 E) 8 RESOLUÇÃO: É importante saber que a questão se refere à um caso de segregação independente. Note que

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Quanto a cor da pelagem: BB = branco Bb = branco bb = cinza Quanto ao comprimento da cauda: LL = curta Ll = curta ll = longa O cruzamento é feito entre um macho BbLl x bbLll e a fêmea. Para determinar os genótipos da prole podemos utilizar um quadro de Punnet e buscar os indivíduos que apresentarão fenótipo branco e cauda longa. Porém, como sabemos que este é um caso de segregação independente, vamos realizar os cruzamentos separadamente: Bb x bb = Bb, Bb, bb, bb. Note que 2/4 da prole será Bb e apresentarão fenótipo branco. Enquanto isso, temos: Ll x Ll = LL, Ll, Ll, ll. Ou seja, apenas ¼ da prole será ll, apresentando cauda longa. Para determinar a probabilidade de que os filhotes nasçam com pelagem branca e cauda longa, multiplicamos as probabilidades de cada evento, pela lei dos produtos. p = 2/4 x 1/4 = 2/16 = 1/8 Portanto, 1/8 dos filhotes apresentam a característica desejada. Entre os 16 nascidos, teremos 2 filhotes. Portanto, alternativa C está correta.

CESPE/CEBRASPE – SEE/AL -2013 – Biologia As doenças metabólicas hereditárias (DMH) são causadas por erros inatos do metabolismo (EIM) e resultam da falta de atividade de enzimas específicas ou defeitos no transporte de proteínas. Atualmente, são conhecidas mais de quinhentas doenças humanas causadas por EIM. As DMH são doenças genéticas raras que afetam diretamente o metabolismo e, frequentemente, prejudicam o crescimento e o desenvolvimento de crianças e o desempenho normal de adultos de qualquer idade. Algumas delas têm tratamento efetivo por meio de terapia de reposição enzimática, terapia nutricional específica ou suplementação de vitaminas, portanto o diagnóstico deve ser precoce. Considerando as informações apresentadas no texto, julgue os itens seguintes, acerca da transmissão de características hereditárias.

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1- De acordo com o pensamento mendeliano, os descendentes são formados por uma mistura de fatores oriundos de cada um dos genitores e, nessa mistura, os fatores modificam suas propriedades. RESOLUÇÃO: De fato, já vimos que nós somos seres diploides, com metade do conjunto cromossômico vindo do pai e metade da mãe. Esses genes interagem, por meio de relações de dominância e recessividade que levam a manifestação dos caracteres. Porém, não há modificação de propriedades dos genes. GABARITO: ERRADO

Instituto AOCP – PC/ES – Biologia – Perito Oficial Criminal T. H. Morgan e seus colaboradores, na “Sala das Moscas”, como ficou conhecido o seu Laboratório na Columbia University, realizaram inúmeros experimentos sobre mutações utilizando as mostras das frutas (Drosophila melanogaster). Esses experimentos foram fundamentais para lançar as bases cromossômicas da herança e correlacionar as ideias de Mendel com o comportamento cromossômico na meiose. Nesse sentido, assinale a alternativa correta. A) O princípio da segregação dos fatores de Mendel é baseado na separação dos cromossomos homólogos durante a anáfase II da meiose. B) O princípio da distribuição independente de Mendel refere-se à separação anafásica de genes em pares diferentes de cromossomos, na meiose. C) A análise da mutação para olho branco na Drosophila foi fundamental para a confirmação da teoria cromossômica da herança, visto que é uma mutação ligada ao cromossomo sexual Y e afetava predominantemente os machos. D) A Meiose I é denominada equacional e a Meiose II é a reducional. E) Durante o diplóteno da prófase I, ocorre a formação do bivalente ou tétrade e, nas regiões do complexo sinaptonêmico, observa-se o crossing over. RESOLUÇÃO: Vamos analisar cada uma das alternativas: A) A segregação de fatores está relaciona a separação de cromossomos homólogos, que ocorre na Anáfase I, da Meiose. B) O item está correto!

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C) De fato, Morgan estudou mutações para a cor dos olhos em Drosophila e padrões de herança. Porém, esse caractere está ligado ao cromossomo sexual X. D) A meiose é um processo reducional, enquanto a Mitose é um processo equacional. Na primeira anáfase meiótica ocorre a redução da ploidia, então a Meiose I seria reducional, enquanto a Meiose II seria idêntica a Mitose (equacional). E) A formação do bivalente, que corresponde ao par de cromossomos homólogos ocorre no paquíteno da Prófase I. O crossing over é a troca de “pedaços” entre os cromossomos, durante a Meiose, que ocorre no paquíteno. Esse troca é visível no diplóteno, pois é evidenciada pela presença de quiasmas (sobreposições). Portanto, alternativa B está correta.

UECE-CEV – SEDUC/CE – Professor - Biologia Considerando o cruzamento Aa Bb x Aa bb, é correto afirmar que a fração da prole que terá o fenótipo recessivo para, pelo menos, um gene é A) 1/16 B) 5/8 C) 2/8 D) 7/16 RESOLUÇÃO: Vamos utilizar o quadro de Punnet: AaBb x Aabb Nas extremidades do quadro vamos colocar os gametas produzidos por cada indivíduo. Em seguida, unimos os gametas para produzir a prole:

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Punnet

AB

Ab

aB

ab

Ab

AABb

AAbb

AaBb

Aabb

Ab

AABb

AAbb

AaBb

Aabb

ab

AaBb

Aabb

aaBb

aabb

ab

AaBb

Aabb

aaBb

aabb

Após produzir o quadro, vamos buscar a fração da prole que possui fenótipo recessivo pra pelo menos um gene (aa ou bb). Evidenciamos esses indivíduos no quadro, sendo 10 as possibilidades, entre os 16 resultados. Isto é = 10/16 = 5/8. Portanto, alternativa B está correta.

VUNESP – PC-SP – Papiloscopista Policial - 2018 Nas cobaias, existem dois pares de alelos com segregação independente, que condicionam, respectivamente, o comprimento e a cor da pelagem. A pelagem longa e marrom é condicionada pelo genótipo duplo recessivo, enquanto as pelagens curta e preta são dominantes para esses fenótipos. O cruzamento entre um macho duplo heterozigoto e uma fêmea dupla recessiva, para esses alelos citados, deverá gerar A) 1/2 de filhotes com pelagem curta e preta. B) 1/3 de filhotes com pelagem curta e marrom.1/6 C) 1/4 de filhotes com pelagem longa e preta. D) 1/8 de filhotes com pelagem curta e marrom. E) 1/16 de filhotes com pelagem longa e marrom.

RESOLUÇÃO: A questão nos diz que a pelagem longa e marrom é condicionada por genótipo duplo recessivo. Comprimento da pelagem: LL: curta; Ll = curta; ll = longa. Cor da pelagem: MM = preta; Mm = preta; mm = marrom. O cruzamento é dado por: Ll Mm x ll mm. Fazemos os cruzamentos separadamente, graças à segregação independente. Logo: Ll x ll = Ll, Ll, ll, ll. Note que ½ da prole terá pelagem curta (Ll) e ½ terá pelagem longa (ll).

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Mm x mm = Mm, Mm, mm, mm. Note que ½ da prole será preta (Mm) e ½ será marrom (mm). Analisando as alternativas, temos: A) A probabilidade que nasçam filhotes de pelagem curta é de 2/4 e preta é de 2/4. Logo, para prole de pelagem curta e preta, p = 4/16 = ¼. B) Novamente, as chances de que nasçam filhotes de pelagem curta é de 2/4 e marrom é de 2/4. Ou seja, p=4/16. C) A chance de que os filhotes nasçam com pelagem longa é de 2/4 e preta é também de 2/4. Logo, p= 2/4 x 2/4 = 4/16 = ¼. O item está correto! D) As chances de que nasçam filhotes de pelagem curta é de 2/4 e marrom é de 2/4. Ou seja, p=4/16. E) as chances de que nasçam filhotes de pelagem longa é de 2/4 e marrom é de 2/4. Ou seja, p=4/16. Portanto, alternativa C está correta.

UFMT – Prefeitura de Várzea Grande - MT – Professor de Nível Superior Completo do SUS - Biologia Gregor Mendel realizou experimentos com ervilhas que levaram-no a enunciar as chamadas Leis de Mendel. Sobre a 2.ª Lei de Mendel, assinale a assertiva correta. A) Só é válida para genes situados em cromossomos diferentes. Para genes no mesmo cromossomo, isto é, genes ligados (em linkage), não é válida. B) Genótipos parentais AAbb × aaBB produzirão gametas Ab, aB, AB, ab. Logo, a F1 será: 50% AaBb, 25% AABB e 25% aabb. C) Indivíduos da F1, sendo AaBb, que cruzam entre si, produzem as seguintes classes genotípicas: 1AABB, 2AABb, 2AaBB, 4AaBb, 2Aabb, 2aaBB, 2aaBb, 1aabb. D) Um indivíduo com genótipo VvXXWwYyzz produzirá 16 gametas diferentes.

RESOLUÇÃO: Vamos analisar as alternativas: A) O item está correto! Se os genes estiverem no mesmo cromossomo estaremos nos referindo a ligação gênica (linkage), e não vale a 2ª Lei de Mendel. B) Vamos pensar no cruzamento AAbb x aaBB. Pelo quadro de Punnet, temos:

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Punnet

aB

aB

aB

aB

Ab Ab Ab Ab

Note que não há formação de gametas AB. Assim, o item está errado. C) Vamos produzir o quadro de Punnet para este cruzamento duplo heterozigoto: Punnet

AB

Ab

aB

Ab

AB

AABB

AABb

AbBB

AABb

Ab

AABB

AAbb

AaBb

AAbb

aB

AaBB

AaBb

aaBB

AaBb

ab

AaBb

Aabb

aaBb

Aabb

Note que entre os resultados expostos no item não há a classe genotípica AAbb. Além disso, o item nos diz que a proporção do genótipo aaBb é de 2, quando, na verdade, é de 1. Ou seja, o item está errado. D) Para o indivíduo de genótipo VvXXWwYyzz estudamos 5 diferentes genótipos. Vamos utilizar a fórmula Número de tipos de gametas = 2n , em que n = número de pares de alelos em heterozigose. Vamos identificar os pares e alelos em heterozigose, sendo eles: Vv, Ww e Yy. Ou seja, n = 3. Número de tipos de gametas = 23 = 8 gametas diferentes. Portanto, alternativa A está correta.

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Doenças Hereditárias Vamos iniciar o estudo das principais doenças genéticas, com foco no padrão de herança e abordagem genética.

Saúde x Doença O conceito de saúde, proposto pela Organização Mundial da Saúde (OMS) nos diz que: “A saúde é o completo bem-estar físico, mental e social, e não apenas ausência de doença ou enfermidade.” Em contrapartida, podemos definir doença como “qualquer anomalia ou perturbação observada no funcionamento orgânico do indivíduo ou no seu comportamento”. As perturbações observadas no comportamento dos indivíduos também podem ter fundamentação fisiológica.

Tipos de doenças É importante ressaltar que existem tanto doenças adquiridas como doenças hereditárias. As principais diferenças entre elas são: Doenças hereditárias São doenças transmitidas de geração em geração, dos pais para os filhos.

Doenças adquiridas Como o próprio nome sugere, são doenças contraídas pelos indivíduos devido a diversos fatores, como: ➢ Biológicos: parasitas ➢ Físicos: radioatividade, eletricidade, calor ➢ Químicos: ácidos, detergentes, medicamentos, agrotóxicos ➢ Mecânicos: objetos traumatizantes Porém, nesta aula nosso foco será em torno de doenças hereditárias.

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Acondroplasia É o caso mais comum de nanismo, consistem em uma displasia esquelética rara que está associada à encurtamento dos membros, macrocefalia, além da estatura desproporcionalmente baixa.

A acondroplasia ocorre como resultado de uma mutação no gene FGFR3, localizado no cromossomo 4. O padrão de herança da acondroplasia é autossômico e dominante.

O alelo mutado pode: ➢ em dose dupla, ocasionar a morte do embrião ➢ em heterozigose, gera problemas de crescimento As crianças acondroplásicas já nascerão com tronco de tamanho normal, porém com membros curtos. Além disso têm-se a cabeça de tamanho grande com testa proeminente.

Fibrose cística Essa doença consiste no transporte desordenado de íons cloro em glândulas exócrinas (produtoras de secreções) que leva a insuficiências pulmonar e pancreática. Pode levar também a problemas no sistema digestivo. O gene defeituoso faz com que o corpo produza grandes quantidades de muco espesso que leva ao acúmulo de germes e bactérias nas vias respiratórias. Como consequência, aumentam as inflamações e infecções pulmonares, casos de pneumonia, bronquites e edemas que prejudicam as funções pulmonares.

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A fibrose cística resulta da mutação do alelo CFTR, localizado no cromossomo 7. O padrão de herança é autossômico recessivo.

Dados da OMS estimam que, atualmente, existem cerca de 70 mil pessoas acometidas pela doença. A fibrose cística ainda é considerada um distúrbio letal, embora a expectativa de vida tenha sido aumentada de 5 anos de idade, em 1960, para 40 anos de idade, atualmente.

Daltonismo O daltonismo possui padrão de herança ligado ao cromossomo X. Consiste na diminuição ou incapacidade de ver determinadas cores, como verde, vermelho e azul, e perceber a diferença de cores em condições normais de iluminação. Em retinas normais, estrutura dos olhos responsável pela recepção e transmissão de imagens ao sistema nervoso, existem células cônicas, sensíveis a cada uma das cores do espectro luminoso. A mutação dos genes no cromossomo X afeta estas células, interferindo na percepção de cores. Observe na imagem abaixo o teste de Ishihara, desenvolvido em 1917, muito utilizado para diagnóstico dessa doença.

Observe nos genótipos abaixo que a doença está associada ao cromossomo X, portanto, é mais comum em homens. Isto ocorre porque os homens apresentam apenas um cromossomo X, e se este único for afetado pelo alelo recessivo, o homem será daltônico.

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Mulheres Genótipo

Fenótipo

XD XD

Normal

XD Xd

Normal (portadora)

XdXd

Daltônica

Homens Genótipo

Fenótipo

XD Y

Normal

XdY

Daltônico

Tipos de Daltonismo Em relação às deficiências nos cones (vermelho, verde e azul) e à deficiência total, podemos classificar o daltonismo em 3 tipos distintos: ➢ Protanopia: Dificuldade em distinguir as cores vermelhas, devido a deficiência total nos cones vermelhos ➢ Deuteranopia: Dificuldade em distinguir as cores verdes, devido a deficiência total nos cones verdes ➢ Tritanopia: Tipo mais raro, relacionado a dificuldade em distinguir as cores azuis, devido a deficiência total nos cones azuis

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Hemofilia A Consiste em distúrbio de coagulação devido a deficiência de uma proteína da cascata de coagulação. Ocorre devido a mutação no gene HemeA (gene do fator VIII) que faz com que o indivíduo deixe de produzir esse fator de coagulação. Isto significa que pequenos sangramentos podem se tornar graves.

Possui padrão de herança recessiva ligada ao cromossomo X.

Veja os possíveis genótipos e suas respectivas expressões dos fenótipos: Mulheres Genótipo

Fenótipo

XHXH

Normal

XHXh

Normal (portadora)

XhXh

Hemofílica

Homens Genótipo

Fenótipo

XH Y

Normal

XhY

Hemofílico

Outras formas de hemofilia incluem a Hemofilia B, que afeta o fator IX, também ligada ao sexo; e a Hemofilia C, que afeta o fator XI e é autossômica.

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Distrofia muscular de Duchenne Consiste na degeneração progressiva dos músculos, ocasionando fraqueza. O seu agravamento leva a problemas como motilidade, respiração e, por fim, morte precoce com expectativa de vida média em torno de 20 anos de idade.

A doença é decorrente de uma mutação no gene DMD (gene da distrofina), e possui herança recessiva ligada ao cromossomo X.

A distrofina é uma proteína que atua como amortecedor biológico da contração muscular. O mal funcionamento desse gene leva à doença muscular progressiva, e destruição mecânica das fibras musculares.

Doença de Huntington Consiste na neurodegeneração progressiva, com sintomas que incluem movimentos involuntários e anormais.

Nesse caso, note a expressão dos genótipos: ➢ HH: morte intrauterina

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➢ Hh: doença de Huntington, ocasiona degeneração gradual do sistema nervoso e motor, em geral, a partir dos 40 anos ➢ hh: normalidade Essa doença é causada pela mutação no gene HTT, localizado no cromossomo 4. Possui padrão de herança autossômica dominante.

Anemia falciforme ou Siclemia Doença que decorre da mutação pontual no gene da beta-hemoglobina, localizada no cromossomo 11. A hemoglobina é formada por 4 cadeias: 2 de alfa-globina e outras 2 de beta-globina. Uma mutação pontual significa troca de bases nitrogenadas, que resulta na troca de aminoácidos. Essa troca leva as hemácias a ter formato de foice, que configura a anemia falciforme. Veja que: ➢ SS: normal ➢ Ss: normal, porém com traço falciforme ➢ ss: falcêmico

Possui herança autossômica recessiva.

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β-talassemia Também relacionada a distúrbios na molécula de hemoglobina, devido a mutações no gene HBB, localizado no cromossomo 11. Possui herança autossômica recessiva

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Erros inatos do metabolismo São distúrbios de natureza genética que levam a defeitos enzimáticos, capazes de acarretar interrupções de vias metabólicas. São causadores de doenças metabólicas hereditárias.

Vamos analisar as vias metabólicas do nosso corpo, envolvendo a fenilalanina e a tirosina:

➢ Note, no início do processo, a existência da enzima Fenilalanina hidroxilase, que converte a proteína fenilalanina em tirosina. Sem essa enzima, teremos a ocorrência da doença fenilcetonúria. ➢ Note também que a enzima tirosinase é responsável pela conversão da Tirosina em DOPA. A ausência dessa enzima irá acarretar no albinismo. ➢ A enzima ácido homogentísico-oxidase é responsável pela conversão do ácido homogentísico em ácido meleilacetoacético, e sua ausência acarreta na doença alcaptonúria.

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CESPE/CEBRASPE – SEE/AL – Professor - Biologia As doenças metabólicas hereditárias (DMH) são causadas por erros inatos do metabolismo (EIM) e resultam da falta de atividade de enzimas específicas ou defeitos no transporte de proteínas. Atualmente, são conhecidas mais de quinhentas doenças humanas causadas por EIM. As DMH são doenças genéticas raras que afetam diretamente o metabolismo e, frequentemente, prejudicam o crescimento e o desenvolvimento de crianças e o desempenho normal de adultos de qualquer idade. Algumas delas têm tratamento efetivo por meio de terapia de reposição enzimática, terapia nutricional específica ou suplementação de vitaminas, portanto o diagnóstico deve ser precoce. Considerando as informações apresentadas no texto, julgue os itens seguintes, acerca da transmissão de características hereditárias. 1- Para uma doença autossômica recessiva, a probabilidade de um casal de heterozigotos ter um descendente do sexo feminino não afetado pela doença é superior a 30%. RESOLUÇÃO: Se a herança é recessiva, temos que: AA: normal, Aa: normal e aa: afetado. O cruzamento de heterozigotos se dá por: Aa x Aa = AA, Aa, Aa, aa. Logo, a chance de que o indivíduo não seja afetado é de ¾. Porém, também queremos que esse descendente seja do sexo feminino, para isso p = ½. Como os eventos são independentes, multiplicamos as probabilidades: p = ¾ x ½ = 3/8 = 0,375 = 37,5% Ou seja, o item está correto! GABARITO: CERTO

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Fenilcetonúria Como vimos, essa doença está relacionada a conversão do aminoácido fenilalanina em tirosina, interferindo na formação da mielina cerebral. Ocorre devido a mutação do gene PAH, no cromossomo 12 que codifica a enzima fenilalanina hidroxilase. A herança é autossômica recessiva.

Os níveis de fenilalanina da dieta do portador precisam ser reduzidos, para que se controle esse acúmulo. A detecção da doença é feita a partir do teste do pezinho, que previne danos a células nervosas.

Alcaptonúria - KPU Essa doença também está relacionada ao catabolismo de fenilalanina em tirosina, como vimos, devido a ausência da enzima responsável. Dessa forma, haverá acúmulo de ácido homogentísico nos tecidos corporais. Esse ácido é eliminado através da urina, conferindo a ela um aspecto escuro, além de problemas articulares.

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Se relaciona a mutação do gene HDG, no cromossomo 3, que codifica a enzima ácido homogentísico oxidase, e possui herança autossômica recessiva.

Albinismo Grupo de doenças determinadas por múltiplas alterações genéticas que reduzem ou eliminam a produção de melanina na pele, olhos e/ou cabelos. Os tipos mais comuns de albinismo são causados por alteração em dois genes: o da enzima tirosinase (gene TYR) localizado no cromossomo 11, e o gene OCA2, localizado no cromossomo 15.

Possui herança autossômica recessiva

Instituto AOCP – SEE/PB – Professor– 2019 - Biologia A acondroplasia é uma mutação no gene FGFR3 que codifica um receptor celular relacionado ao crescimento ósseo e é do tipo autossômico dominante. Em dose dupla pode ocasionar a morte do embrião. Porém, em heterozigose, os indivíduos nascem com problemas de crescimento. Um cruzamento de um homem acondroplásico com uma mulher também acondroplásica gerou um primeiro filho normal. A mulher, que está grávida de gêmeos bivitelinos está preocupada com a possibilidade de os filhos nascerem afetados pela doença. Qual é a chance de os dois gêmeos nascerem normais? A) 11% B) 25% C) 33,3% D) 50% RESOLUÇÃO:

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Para a acondroplasia, temos: AA: morte do embrião, Aa: problemas de crescimento e aa: normalidade. Note que temos um caso de alelos letais. O cruzamento é dado por: Aa x Aa = AA, Aa, Aa, aa. É importante lembrar que gêmeos bivitelinos ou dizigóticos são gerados a partir de óvulos e espermatozoides diferentes, apesar de compartilharem a mesma gestação. Isto quer dizer que o nascimento de cada um deles será considerado um evento independente. Não podemos considerar o genótipo AA, pois significa morte intrauterina. Portanto, a probabilidade de que as crianças nasçam normais é 1/3. Como os eventos de cada nascimento são independentes, temos: p = 1/3 x 1/3 = 1/9 = 0,11 = 11% Portanto, alternativa A está correta.

FUNDEP – Prefeitura de Uberlândia/MG – 2019 A fibrose cística é uma doença de causa genética, recessiva, que pode trazer várias complicações respiratórias para os seus portadores. Considere que um casal é composto por um homem e uma mulher normais, e ambos são filhos de pessoas com fibrose cística. Sabendo-se que esse homem e essa mulher têm uma filha normal, qual é a probabilidade de ela ser portadora do gene que causa a fibrose cística? A) 1/6 B) 1/4 C) 2/3 D) 3/4 RESOLUÇÃO: Para a fibrose cística, temos: AA: normal, Aa: normal (portador) e aa: afetado. Homem e mulher são filhos de pessoas com fibrose cística, logo, são portadores do alelo. Isso quer dizer que ambos são heterozigotos e o cruzamento será: Aa x Aa = AA, Aa, Aa, aa. A questão se refere a probabilidade de que a filha normal seja portadora do alelo, portanto, isso exclui a possibilidade de que ela seja afetada (aa). Logo: p = 2/3 Portanto, alternativa C está correta.

CESPE/CEBRASPE – SEDUC/AL – Professor – Biologia

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O município de Marechal Deodoro foi um dos contemplados com o projeto Vale a Pena Sonhar na Saúde, da Secretária de Estado da Saúde (Sesau), que busca motivar jovens a prevenir a gravidez na adolescência. De acordo com a Sesau, em Alagoas, somente em 2016, foram registrados 1.474 casos de gravidez em adolescentes menores de dezesseis anos de idade e 25.304 entre meninas na faixa etária de quinze a dezenove anos. Entre as estratégias utilizadas para abordar a educação preventiva, incluem-se orientações aos jovens sobre o processo da reprodução associado às práticas sexuais de risco e sobre o uso de métodos contraceptivos, além da conscientização acerca da importância da vacinação contra o HPV. Considerando as informações do texto precedente, julgue o próximo item, relativo à reprodução e à sexualidade humana. 1- Uma adolescente daltônica, ao ser atendida no referido projeto da Sesau, deve ser esclarecida de que a possibilidade de ter um filho daltônico é nula, pelo fato de essa doença ser de herança genética ligada ao cromossomo X. RESOLUÇÃO: Se a mulher é daltônica, seu genótipo será XdXd, logo, seus gametas possuem o alelo recessivo para o daltonismo. O filho dessa mulher so pode receber do pai o cromossomo Y, e da mãe o cromossomo Xd. Isto quer dizer que ele será, sim, daltônico. No caso de uma filha, também existe a possibilidade de que seja daltônica, a depender do cromossomo X recebido do pai. GABARITO: ERRADO

CESPE/CEBRASPE – SEDF – Professor de Educação Básica – Biologia Considerando os aspectos morfológicos e fisiológicos relacionados aos sistemas sensoriais, julgue o próximo item. A ausência de vitamina A pelas membranas dos bastonetes, células fotorreceptoras da retina, é causa comum de daltonismo. RESOLUÇÃO: A falta de vitamina A não é a causa do daltonismo. O daltonismo é uma doença genética ligada ao cromossomo X. A doença está relacionada ao distúrbio nas células receptoras dos olhos, chamadas de células cônicas, e causa a dificuldade na percepção das cores. GABARITO: ERRADO

IF/SP – Professor – 2015 – Biologia Alice, uma mulher normal homozigota para o daltonismo e para a hemofilia, casou-se com Bruno, daltônico e hemofílico. Sabendo-se que essas doenças são hereditárias recessivas ligadas ao cromossomo X, qual a probabilidade do casal de ter um filho (menino) daltônico e hemofílico?

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A) 0% B) 25% C) 33% D) 75% E) 100% RESOLUÇÃO: Vimos que tanto o daltonismo quanto a hemofilia são doenças de padrão de herança recessiva. Para o daltonismo, temos o seguinte cruzamento: Alice XDXD x XDY Bruno = XDXd, XDXd, XDY, XDY Note que as chances de que nasça um menino são de 2/4 = ½. Para a hemofilia: Alice XHXH x XhY Bruno = XHXh, XHXh, XHY, XHY Novamente, a possibilidade de que nasça menino é de 2/4 = ½. Repare que em nenhum dos casos os indivíduos do sexo masculino recebem os alelos recessivos para a doença. Isto significa que não é possível que esse casal tenha filhos meninos hemofílicos e daltônicos. Portanto, alternativa A está correta.

IF/SP – 2015 – Professor – Biologia Genes letais ligados ao sexo são aqueles que, por levar a morte, alterarão a proporção dos sexos em uma prole. A distrofia muscular de Duchenne (ou pseudo-hipertrófica progressiva) é um distúrbio no qual o indivíduo afetado, embora aparentemente normal no início da infância, exibe um progressivo desgaste dos músculos, resultando em confinamento em uma cadeira de rodas em torno de 12 anos de idade e morte na juventude, geralmente antes dos 20 anos de idade. Como a hemofilia, esse distúrbio é ocasionado por um gene recessivo ligado ao sexo. Baseado nestas informações, quais as proporções aproximadas (mulher/ homem), inicial e final, respectivamente, dos descendentes de vários casamentos entre mulheres heterozigotas e homens normais para o distúrbio em questão? (Considere a proporção inicial a apresentada entre os descendentes ao nascer e a final àquela apresentada entre os descendentes ao atingir a idade de 30 anos). A) inicial – 1:1; final – 1:0 B) inicial – 1:0; final – 1:1 C) inicial – 2:1; final – 1:1 D) inicial – 1:1; final – 2:1 E) inicial – 2:1; final – 2:1

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RESOLUÇÃO: O cruzamento será dado entre Mulheres heterozigotas XDXd x XDY Homens normais Desse cruzamento, temos: XDXD, XDXD, XDY, XdY Note que a proporção após o nascimento será de 2 homens:2 mulheres. Ou seja, 1:1. Porém, após 20 anos teremos a morte do indivíduo XdY, alterando a proporção para 2 mulheres:1 homem. Portanto, alternativa D está correta.

Instituto AOCP – PC/ES – Perito Oficial Criminal – Biologia Existem inúmeras mutações genéticas, as quais podem ser gênicas ou cromossômicas. Essas mutações podem resultar em patologias de maior e menor gravidade. Nesse sentido, qual tipo de mutação está envolvido no surgimento da Anemia Falciforme? A) Mutação estrutural (duplicação de um pedaço repetido do cromossomo 11). B) Mutação numérica (Aneuploidia do cromossomo 11). C) Mutação gênica (inserção de bases adicionais ao cromossomo 11). D) Mutação estrutural (deleção de parte do cromossomo 11). E) Mutação gênica (substituição de bases no cromossomo 11). RESOLUÇÃO: Vimos que as mutações gênicas ocorrem pontualmente em bases nitrogenadas. Isso difere das mutações cromossômicas envolvem regiões nas quais ocorrem modificações estruturais ou numéricas. Como vimos, a anemia falciforme ocorre devido a mutação gênica pontual que altera bases nitrogenadas (ácido glutâmico por valina), no cromossomo 11. Essa troca é responsável pela alteração na forma da hemoglobina, deixando-as em formato de foice. Portanto, alternativa E está correta.

Instituto AOCP– EBSERH – 2017 – Biologia Pacientes portadores dessa doença possuem mutação em um ou dois cromossomos específicos (11 e 16), tendo como resposta o fato de a medula óssea parar de produzir ou produzir em quantidade insuficiente um dos tipos de cadeia de globina, podendo ser Alfa ou Beta, resultando em desproporcionalidade entre o número de cadeias alfa e beta produzidas, em que cada hemácia terá menos molécula de hemoglobina em seu interior. O enunciado refere-se à A) anemia megaloblástica B) talassemia

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C) microcefalia D) anemia mieloide E) leucemia RESOLUÇÃO: Vimos que a talassemia é a doença caracterizada pela formação da cadeia de globina. Portanto, alternativa B está correta.

CESPE/CEBRASPE – SAEB/BA – Professor – Biologia Fenilcetonúria é um erro inato do metabolismo, cujo defeito metabólico leva ao acúmulo de fenilalanina no sangue e ao aumento da excreção urinária de ácido fenilpirúvico e fenilalanina. Foi a primeira doença genética a ter tratamento realizado a partir de terapêutica dietética específica. Considerando que um casal de primos em primeiro grau, fenotipicamente normais, tenha um filho afetado pela fenilcetonúria, a chance de que esse casal tenha um segundo filho também com essa doença é de A) 0% B) 25% C) 50% D) 100%

RESOLUÇÃO: Vimos que o casal normal com filho fenotipicamente afetado configura o padrão de herança recessivo. Para a fenilcetonúria, temos: A = normal e a= afetado. O cruzamento é dado entre Aa x Aa = AA, Aa, Aa, aa. Sabemos que cada nascimento é um evento independente. Note que a chance que esse casal tenha um filho afetado é de 1/4 = 0,25 = 25%. Portanto, alternativa B está correta.

IF/SC – 2017 – Professor – Biologia A alcaptonúria é uma doença que afeta apenas 1 pessoa em cada 1.000.000 de nascimentos. Sobre essa doença assinale o que for CORRETO A) Entre os sintomas da doença estão problemas de percepção, disfunção adrenal, perda da memória, da visão, da audição, da fala, deficiência de movimentos e demência. B) É uma doença congênita envolvendo pigmentação corporal. C) Os sintomas estão relacionados a carência da enzima beta-glicosidase.

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D) É um distúrbio neurológico hereditário e degenerativo causado por uma mutação genética E) O quadro clínico é causado por uma deficiência da enzima oxidase do ácido homogentísico. RESOLUÇÃO: Vamos analisar as alternativas: A) Vimos que a alcaptonúria é uma doença relacionada a falta da enzima oxidase do ácido homogentísico, que leva ao acúmulo deste ácido. Entre os sintomas estão o escurecimento da urina e problemas articulares. B) A alcaptonúria é uma doença de fundamentação genética C) A enzima é a oxidase do ácido homogentísico D) Vimos que a doença alcaptonúria é um erro inato do metabolismo. E) Está correto! Portanto, alternativa E está correta.

Instituto AOCP– SEECT/PB – Professor – Biologia Um casal de indivíduos normais para o albinismo, que já possui uma filha albina, deseja saber qual é a chance de ter um próximo filho homem e normal. Assinale a alternativa que apresenta a probabilidade correta. A) 25%. B) 50% C) 75% D) 37,5% RESOLUÇÃO: Os pais são normais e a filha é afetada, logo, temos um padrão de herança recessiva. O cruzamento será dado entre: Aa x Aa = AA, Aa, Aa, aa. A chance de que nasça uma criança normal é de ¾. Porém, também desejamos que a criança seja do sexo masculino. Temos p = ½. Portanto p = ¾ x ½ = 3/8 = 0,375 = 37,5% Portanto, alternativa D está correta.

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Resumo Direcionado Segunda Lei de Mendel Para iniciar o estudo desse novo conteúdo, precisamos nos atentar ao conceito de genes não alelos. Estes genes determinam caracteres diferentes, e podem se encontrar em: ➢ Cromossomos diferentes: Determinam o padrão de herança por segregação independente ➢ No mesmo cromossomo: A segregação de um alelo interfere na segregação do outro durante a formação dos gametas, fazendo com que os alelos apareçam juntos. Esse processo é chamo de linkage ou ligação gênica.

Note que o primeiro caso se trata da segregação independente, pois os alelos A e a, B e b estão localizados em cromossomos diferentes.

Lei da Segregação Independente O conceito da segregação independente nos leva à declaração da Segunda Lei de Mendel, que diz: “Os pares de alelos localizados em cromossomos diferentes (não-homólogos) separam-se independentemente na formação dos gametas.” Vamos continuar utilizando o exemplo das ervilhas, já visto na Primeira Lei, para ilustrar o que ocorre nesse processo:

Vemos que as sementes possuem as cacterísticas textura e cor. Quanto a forma, as sementes podem ser lisas ou rugosas, e quanto a cor, podem ser verdes ou amarelas.

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Poli-Hibridismo

No cruzamento representado acima, em relação a cor da semente temos os alelos: ➢ V: cor amarela ➢ v: cor verde E para a textura das sementes: ➢ R: semente lisa ➢ r: semente rugosa Assim como vimos na Primeira Lei, na geração parental utilizam-se sementes de linhagem pura, ou seja, genótipos homozigóticos. Assim, por fecundação cruzada os genótipos VVRR x vvrr. Na Geração Filial 1, resultante deste primeiro cruzamento, teremos a prole heterozigótica VvRr. Após isto, Mendel permitia que esses indivíduos se reproduzissem por autofecundação, e o resultado na Geração Filial 2 é:

Na G2, note que teremos sementes com os diferentes fenótipos, entre os 16 resultados expressos no quadro de Punnet. A partir deste quadro, vamos analisar a probabilidade que cada um destes fenótipos ocorra: ➢ Lisa e amarela: 9/16 ➢ Lisa e verde: 3/16

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➢ Rugosa e amarela: 3/16 ➢ Rugosa e verde: 1/16 Temos então a proporção fenotípica de F2: 9 (lisa e amarela): 3 (lisa e verde): 3 (rugosa e amarela): 1 (rugosa e verde)

Veremos agora que existe outra maneira de calcular a probabilidade de ocorrência destes fenótipos: Sendo os genes localizados em cromossomos diferentes (não-homólogos) e a segregação é independente, podemos realizar os cruzamentos separadamente. Analisando a textura, vimos que o cruzamento é duplo heterozigoto Rr x Rr, por autofecundação: ➢ Geração F1: Rr x Rr ➢ Geração R2: RR, Rr, Rr, rr Como o alelo R é dominante, teremos que em RR e Rr (3/4) as sementes serão lisas, enquanto em rr (1/4) serão rugosas. Em relação a cor da semente: ➢ Geração F1: Vv x Vv ➢ Geração R2: VV, Vv, Vv, vv Como o alelo V é dominante, teremos que em VV e Vv (3/4) as sementes serão amarelas, enquanto em vv (1/4) serão verdes. Para determinar a probabilidade de ocorrência de cada fenótipo, vamos realizar os cálculos separadamente, e em seguida, multiplica-los, de acordo com a lei do produto (ou regra do e) para eventos independentes. Temos: ➢ ➢ ➢ ➢

Lisa e amarela: ¾ x ¾ = 9/16 Lisa e verde: 3/4 x ¼ = 3/16 Rugosa e amarela: ¼ x ¾ = 3/16 Rugosa e verde: ¼ x ¼ = 1/16

Note que teremos a mesma proporção fenotípica para F2: 9:3:3:1 Para características simultâneas que estejam de acordo com a Lei da Segregação Independente, podemos realizar os cruzamentos para cada par de alelo, separadamente, e multiplicar suas probabilidades de ocorrência.

Determinação dos tipos de gametas Método das ramificações Quais os tipos de gametas formado por um indivíduo RrVvBb?

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B

gameta RVB

b

gameta RVb

B

gameta RvB

b

gameta Rvb

B

gameta rVB

b

gameta rVb

B

gameta rvB

b

gameta rvb

V R v

V r v

Existe ainda uma maneira mais prática de encontrarmos o número de tipos de gametas, através da fórmula: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑚𝑒𝑡𝑎𝑠 = 2𝑛 em que n= número de pares de alelos em heterozigose. Na situação anterior, tinhamos 3 pares de alelos em heterozigose, sendo eles Vv, Rr e Bb. O cálculo seria: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑚𝑒𝑡𝑎𝑠 = 23 = 8 Note que esta formula nos diz quantos são os tipos de gametas, mas não quais são estes gametas.

Cruzamento entre heterozigotos idênticos Para indivíduos que são heterozigotos em relação a todos os seus genes, e idênticos entre si podemos utilizar a seguinte expressão: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑛ó𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 = 3𝑛 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑒𝑛ó𝑡𝑖𝑝𝑜𝑠 = 2𝑛 Em que n = número de pares de alelos em heterozigose. Vamos observar uma aplicação destas expressões: Dado o cruzamento

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Mm Rr Tt x Mm Rr Tt Note que são heterozigotos em relação a todos os genes, portanto: ➢ Tipos de genótipos = 3n = 33 = 27 tipos de genótipos ➢ Tipos de fenótipos = 2n = 23 = 8 tipos de fenótipos Essas expressões podem ser utilizadas pressupondo que entre os alelos há dominância completa.

Vamos iniciar o estudo das principais doenças genéticas, com foco no padrão de herança e abordagem genética.

Doenças hereditárias O conceito de saúde, proposto pela Organização Mundial da Saúde (OMS) nos diz que: “A saúde é o completo bem-estar físico, mental e social, e não apenas ausência de doença ou enfermidade.” Em contrapartida, podemos definir doença como “qualquer anomalia ou perturbação observada no funcionamento orgânico do indivíduo ou no seu comportamento”. As perturbações observadas no comportamento dos indivíduos também podem ter fundamentação fisiológica.

É importante ressaltar que existem tanto doenças adquiridas como doenças hereditárias. As principais diferenças entre elas são: Doenças hereditárias São doenças transmitidas de geração em geração, dos pais para os filhos. Doenças adquiridas Como o próprio nome sugere, são doenças contraídas pelos indivíduos devido a diversos fatores, como: ➢ ➢ ➢ ➢

Biológicos: parasitas Físicos: radioatividade, eletricidade, calor Químicos: ácidos, detergentes, medicamentos, agrotóxicos Mecânicos: objetos traumatizantes

Porém, nesta aula nosso foco será em torno de doenças hereditárias.

Acondroplasia É o caso mais comum de nanismo, consistem em uma displasia esquelética rara que está associada à encurtamento dos membros, macrocefalia, além da estatura desproporcionalmente baixa. A acondroplasia ocorre como resultado de uma mutação no gene FGFR3, localizado no cromossomo 4. O padrão de herança da acondroplasia é autossômico e dominante.

O alelo mutado pode: ➢ em dose dupla, ocasionar a morte do embrião ➢ em heterozigose, gera problemas de crescimento

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Ac crianças acondroplásicas já nascerão com tronco de tamanho normal, porém com membros curtos. Além disso têm-se a cabeça de tamanho grande com testa proeminente.

Fibrose cística Essa doença consiste no transporte desordenada de íons cloro em glândulas exócrinas (produtoras de secreções) que leva a insuficiências pulmonar e pancreática. Pode levar também a problemas no sistema digestivo.

A fibrose cística resulta da mutação do alelo CFTR, localizado no cromossomo 7. O padrão de herança é autossômico recessivo.

Daltonismo O daltonismo possui padrão de herança ligado ao cromossomo X. Consiste na diminuição ou incapacidade de ver determinadas cores, como verde, vermelho e azul, e perceber a diferença de cores em condições normais de iluminação. Observe na imagem abaixo o teste de Ishihara, desenvolvido em 1917, muito utilizado para diagnóstico dessa doença.

Observe nos genótipos abaixo que a doença está associada ao cromossomo X, portanto, é mais comum em homens. Isto ocorre porque os homens apresentam apenas um cromossomo X, e se este único for afetado pelo alelo recessivo, o homem será daltônico.

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Mulheres Genótipo

Fenótipo

XD XD

Normal

XD Xd

Normal (portadora)

XdXd

Daltônica

Homens Genótipo

Fenótipo

XD Y

Normal

XdY

Daltônico

Tipos de Daltonismo Em relação às deficiências nos cones (vermelho, verde e azul) e à deficiência total, podemos classificar o daltonismo em 3 tipos distintos: ➢ Protanopia: Dificuldade em distinguir as cores vermelhas, devido a deficiência total nos cones vermelhos ➢ Deuteranopia: Dificuldade em distinguir as cores verdes, devido a deficiência total nos cones verdes ➢ Tritanopia: Tipo mais raro, relacionado a dificuldade em distinguir as cores azuis, devido a deficiência total nos cones azuis

Hemofilia A Consiste em distúrbio de coagulação devido a deficiência de uma proteína da cascata de coagulação. Ocorre devido a mutação no gene HemeA (gene do fator VIII) que faz com que o indivíduo deixe de produzir esse fator de coagulação. Isto significa que pequenos sangramentos podem se tornar graves. Possui padrão de herança recessiva ligada ao cromossomo X.

Veja os possíveis genótipos e suas respectivas expressões dos fenótipos: Homens

Mulheres Genótipo

Fenótipo

XHXH

Normal

H

X X

h

XhXh

Genótipo

Fenótipo

XH Y

Normal

XhY

Hemofílico

Normal (portadora) Hemofílica

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Distrofia muscular de Duchenne Consiste na degeneração progressiva dos músculos, ocasionando fraqueza. O seu agravamento leva a problemas como motilidade, respiração e, por fim, morte precoce com expectativa de vida média em torno de 20 anos de idade.

A doença é decorrente de uma mutação no gene DMD (gene da distrofina), e possui herança recessiva ligada ao cromossomo X.

A distrofina é uma proteína que atua como amortecedor biológico da contração muscular. O mal funcionamento desse gene leva à doença muscular progressiva, e destruição mecânica das fibras musculares.

Doença de Huntington Consiste na neurodegeneração progressiva, com sintomas que incluem movimentos involuntários e anormais. Nesse caso, note a expressão dos genótipos: ➢ HH: morte intrauterina ➢ Hh: doença de Huntington, ocasiona degeneração gradual do sistema nervoso e motor, em geral, a partir dos 40 anos ➢ hh: normalidade Essa doença é causada pela mutação no gene HTT, localizado no cromossomo 4. Possui padrão de herança autossômica dominante.

Anemia falciforme ou Siclemia Doença que decorre da mutação pontual no gene da beta-hemoglobina, localizada no cromossomo 11. Veja que: ➢ SS: normal ➢ Ss: normal, porém com traço falciforme ➢ ss: falcêmico

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Possui herança autossômica recessiva.

β-talassemia Também relacionada a distúrbios na molécula de hemoglobina, devido a mutações no gene HBB, localizado no cromossomo 11. Possui herança autossômica recessiva

Erros inatos do metabolismo São distúrbios de natureza genética que levam a defeitos enzimáticos, capazes de acarretar em interrupções de vias metabólicas. São causadores de doenças metabólicas hereditárias.

Vamos analisar as vias metabólicas do nosso corpo, envolvendo a fenilalanina e a tirosina:

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➢ Note, no início do processo, a existência da enzima Fenilalanina hidroxilase, que converte a proteína fenilalanina em tirosina. Sem essa enzima, teremos a ocorrência da doença fenilcetonúria. ➢ Note também que a enzima tirosinase é responsável pela conversão da Tirosina em DOPA. A ausência dessa enzima irá acarretar no albinismo. ➢ A enzima ácido homogentísico-oxidase é responsável pela conversão do ácido homogentísico em ácido meleilacetoacético, e sua ausência acarreta na doença alcaptonúria.

Fenilcetonúria Como vimos, essa doença está relacionada a conversão do aminoácido fenilalanina em tirosina, interferindo na formação da mielina cerebral. Ocorre devido a mutação do gene PAH, no cromossomo 12 que codifica a enzima fenilalanina hidroxilase. A herança é autossômica recessiva.

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Os níveis de fenilalanina da dieta do portador precisam ser reduzidos, para que se controle esse acúmulo. A detecção da doença é feita a partir do teste do pezinho, que previne danos a células nervosas.

Alcaptonúria - KPU Essa doença também está relacionada ao catabolismo de fenilalanina em tirosina, como vimos, devido a ausência da enzima responsável. Dessa forma, haverá acúmulo de ácido homogentísico nos tecidos corporais. Esse ácido é eliminado através da urina, conferindo a ela um aspecto escuro, além de problemas articulares. Se relaciona a mutação do gene HDG, no cromossomo 3, que codifica a enzima ácido homogentísico oxidase, e possui herança autossômica recessiva.

Albinismo Grupo de doenças determinadas por múltiplas alterações genéticas que reduzem ou eliminam a produção de melanina na pele, olhos e/ou cabelos. Os tipos mais comuns de albinismo são causados por alteração em dois genes: o da enzima tirosinase (gene TYR) localizado no cromossomo 11, e o gene OCA2, localizado no cromossomo 15. Possui herança autossômica recessiva

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