Introdução ao Estudo da Genética Vera Andrade, 2014 Genética Humana Ementa e Cronograma da disciplina de “Genética Humana” Genética no contexto histórico (slides e filme) Conceitos fundamentais da genética Genética no contexto histórico Pré-história Até 4000 a.C. Melhorou cultivo das plantas - seleção de sementes, melhorou animais - seleção de indivíduos para cruzamento História Antiga ou Antiguidade De 4000 a.C. até 476 d.C. queda do império romano Babilônia (1950 a.C. – 1200 a.C) transmissão de características das crinas de cavalos. - melhoramento de certas características de palmeiras Egito (4000 a.C. 30 a.C.) – cultivo do trigo fabricação do pão -- cultivo de vinhas Idade Média - 476 d.C. até 1492 descoberta da América Período de trevas e obscurantista. Descobrimentos das Américas 1600-1700 História Moderna – Renascimento Período das grandes descobertas – Microscópio 1666 Robert Hook descoberta das células 1831 - 1839 Robert Brown descoberta do núcleo primordial das células Schleiden e Schwann – doutrina celular da constituição dos organismos 1858 Charles Darwin - Teoria da seleção natural: indivíduos da população melhor adaptados passam suas características para a próxima geração com maior frequência 1866 - Século XIX 1875-6 Gregor Mendel, Pai da Genética, publica, em 1866, Ensaios com Plantas Híbridas Hertwig fertilização: fusão dos núcleos do ovo e do espermatozóide 1882-4 Flemming – observação dos cromossomos na divisão celular: mitose e meiose 1905 1910 William Bateson – Introduziu o termo GENÉTICA Thomas Hunt Morgan – herança ligada ao X da primeira mutação do gene white em Drosophila 1928 Griffth – princípio da “transformação” de bactérias 1932 Knoll e Ruska microscópio eletrônico foi inventado 1950 1951 Erwin Chargaff descoberta da razão 1 para 1 (equimolaridade) entre A e T e entre C e G no DNA Rosalind Franklin - obtenção de boas fotografias de difração de raios-X do DNA 1952 Martha Chase e Alfred Hershey - Prova final de que o DNA é a molécula da hereditariedade em fagos, pela marcação das proteínas com 35S e do DNA com 32P. 1953 James Watson e Francis Crick descreveram a estrutura do DNA – Prêmio Nobel em 1962 1956 Tjio e Levan – número correto de cromossomos da espécie humana 1957 1961 Kornberg (1957) – O isolamento de DNA polimerase, uma enzima que sintetiza DNA Marshall Nirenberg – decifrou o código genético – tripletes dos mRNA codificam cada um dos 20 aminoácidos 1968 Arber e outros – descobriram as enzimas de restrições 1970 Arber, Nathans e Smith - isolaram a primeira enzima de restrição 1970 Manipulação e análise do DNA Paul Berg e Herb Boyer (1972) – primeira molécula de DNA recombinante Joseph Sambrook (1973) – refinou a técnica de eletroforese de DNA usando agarose e brometo de etídio Weisse Richardson – O isolamento da DNA ligase, uma enzima que une duas extremidades do DNA 1977 GENENTECH – primeira empresa de engenharia genética 1982 Produção de insulina humana na bactéria E. coli 1985 Kary B. Mullis – técnica de amplificação do DNA pela reação em cadeia da polimerase 1985 Plantas transgênicas resistentes a insetos, vírus e bactérias são testadas em campo pela 1ª vez plantas modificadas referidas como transformadas, transgênicas ou geneticamente modificadas 1993 CALGENE – início da comercialização do tomate geneticamente modificado – longa vida 1996 MONSANTO – soja 1997 Ian Wilmut - nascimento da ovelha Dolly – clone de célula adulta Final século XX, início do XXI Projeto GENOMA HUMANO “O projeto teve como objetivo identificar nossas características genéticas, saber quantos genes temos e o que cada um faz” Genética no contexto histórico – filme Genética e assuntos humanos A sociedade moderna depende da genética Roupas Alimento Controle de pragas Proteção temporária Mudanças genéticas que ocorrem nos patógenos Diagnóstico de doenças Doenças hereditárias Fibrose cística Fenilcetonúria Distrofia muscular Doenças genéticas somáticas - câncer Aberrações cromossômicas Síndrome de Down Fungos e bactérias são cultivadas para necessidades humanas Antibióticos – penicilina Drogas imunossupressoras – ciclosporina Bactérias que produzem insulina Ciência forense com exceção de gêmeos idênticos, cada pessoa tem uma impressão digital Conceitos Básicos em Genética GENOMA O núcleo de uma célula somática humana contem entre 30.000 e 40.000 genes Esse conjunto completo de genes é chamado de GENOMA Recebido dos pais e transmitidos para os descendentes Organizados em estruturas chamadas de cromossomos O que são CROMOSSOMOS? Arranjo linear constituída de filamentos longos enrolados um no outro em uma longa dupla hélice (DNA) associado a proteínas Existem 23 pares de cromossomos no núcleo das nossas células Estão dentro dos núcleos das células O que são CROMOSSOMOS? Longa molécula de DNA Um cromossomo tem 0,004 mm de comprimento O DNA tem 4 cm de comprimento Isto é cerca de 10.000 vezes maior que o cromossomo O que são CROMOSSOMOS? Cada cromossomo tem uma simples cadeia de DNA (ácido desoxirribonucleico) que carrega o código de um dos pares de milhares de genes O que é um GENE? Um código feito de pares de bases encontrado na molécula de DNA Cada molécula de DNA contem muitos genes A unidade física e funcional da hereditariedade, na definição da genética clássica, é a unidade fundamental da hereditariedade (conceito mendeliano) Formado por um fragmento de DNA de um cromossomo e responsável pela codificação de uma certa proteína, que condiciona o caráter O que é um GENE? Gene, na definição molecular clássica, é um segmento do DNA que codifica um produto funcional (polipeptídeo ou RNA) Genes são entidades relacionadas às fitas de DNA, parece ser o requisito básico de qualquer conceito atual de gene O que é um GENE? Uma sequência específica de bases que carrega a informação necessária para a construção de uma proteína Proteínas são componentes estruturais das células, dos tecidos, bem como enzimas essenciais para as reações bioquímicas O genoma humano tem em torno de 30.000 genes A expressão dessas proteínas definem o fenótipo O que é FENÓTIPO? Característica específica do caráter analisado O fenótipo é determinado pelo genótipo (genes) e pode ou não ser facilmente observado Ex: cor dos olhos, tipo sanguíneo, cor da ervilha, cores das flores O gene ocupa um lugar específico no DNA e esse local é chamado locus gênico FENÓTIPO = GENÓTIPO+ AMBIENTE Genótipo e ambiente se inter-relacionam Os fatores ambientais podem interferir na aparência do indivíduo modificando o seu fenótipo, mas não o seu genótipo Ex: pele exposta ao sol O que é um LOCUS GÊNICOS? Os cromossomos existem aos pares nas células somáticas Cada gene ocupa um lugar definido no cromossomo Esse lugar definido é denominado locus gênico Genes que ocupam o mesmo lugar no cromossomo são os genes alelos O que são GENES ALELOS? Genes que ocupam o mesmo lócus em cromossomos homólogos e que determinam o mesmo caráter Exemplo: a cor da semente (caráter) é determinada por dois alelos que condicionam a coloração amarela ou verde Tamanho do Pé Tamanho do Pé Cor de Cabelo Cor de Cabelo Tipo Sanguíneo Tipo Sanguíneo Temperamento Temperamento P P c C Genes alelos IA IB a a O que são CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS? Cromossomos que fazem pares entre si na meiose Pares cromossômicos que carregam os alelos para a determinação de um certo caráter Cada um dos homólogos é transmitido por um dos pais, que podem determinar o mesmo (homozigoto) ou diferente (heterozigoto) caráter O que é HOMOZIGOTO e HOMOZIGOSE? Homozigose refere-se ao estado de levar um par de alelos idênticos em um locus Indivíduo que possui os dois genes iguais em um certo lócus, sendo considerado puro para o caráter O genótipo do homozigoto é representado por duas letras iguais (AA ou aa) O que é HETEROZIGOTO e HETEROZIGOSE? Indivíduo que possui um gene diferente do outro em um certo lócus Cada um deles determina um fenótipo diferente para o caráter considerado; são impuros ou híbridos (Aa) HOMOZIGOSE e HETEROZIGOSE RECESSIVO Gene que só manifesta fenotipicamente o caráter em homozigose (dois alelos iguais) Só se manifesta quando estiver presente em dose dupla (aa) DOMINANTE Gene que manifesta o mesmo fenótipo, tanto em homozigose (AA) como em heterozigose (Aa) Tema para próxima aula Pesquisar cientistas brasileiros que contribuíram com a Genética Foto Data de nascimento Cidade onde nasceu Academia, Estudo Laboratório que o consagrou