genética humana

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Genética III: Genética Humana §1. Genética Humana Genealogias são usadas para mostrar a hereditariedade das doenças genéticas humanas. Uma genealogia em que é possível traçar o padrão de hereditariedade de uma característica genética. Modos de hereditariedade de doenças genéticas 1) Herança ligada ao X (ligação sexual) (característica recessiva ligada ao X) a) Genealogia:

Em características ligadas so X com um fenótipo recessivo, as fêmeas são as portadoras. As fêmeas portadoras possuem o alelo mutante, mas não exibem a característica. b) Elementos de uma característica herdada ligada a X: 1. Afeta predominantemente os machos – o macho precisa de apenas 1 cópia do alelo mutante para exibir a característica. (a característica é rara em fêmeas – elas precisam ser m/m para exibir a carcterística – ocorre se o macho afetado casar-se com uma fêmea portadora) 2. Os machos afetados (m/y) não transmitem a característica aos filhos (não transmitem o alelo mutante) 3. A característica “pula” gerações – As fêmeas são portadoras não afetadas – carregam o alelo mutante, mas não exibem a característica, assim parecendo ser fenotipicamente normais. 4. As fêmeas portadoras podem transmitir a característica (alelo mutante) a 1/2 dos filhos e 1/2 das filhas. 5. As fêmeas afetadas transmitem o alelo mutante a todos os filhos e filhas (as filhas tornam-se portadoras)

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Por que os machos são predominantemente afetados por características ligadas ao sexo? - Precisam apenas de 1 cópia mutante do gene para exibir a característica Machos:

Xm

m

machos afetados não possuem uma cópia boa do gene

Y Fêmeas: gene

m

Xm as fêmeas portadoras ainda possuem uma cópia boa do

+

X+

Exemplos: daltonismo, hemofilia Os genes que são afetados nessas doenças são transportados nos cromossomos X. 2) Herança Autossômica Dominante Autossomos (cromossomos não sexuais) Os humanos têm 22 pares de autossomos e 1 par de cromossomos sexuais a) Genealogia de uma característica autossômica dominante

b) Elementos de uma Característica Autossômica Dominante (por ex., Doença de Huntington) 1. Os heterozigotos são afetados – é necessária apenas 1 cópia do alelo para ser afetado por essa característica 2. A característica está presente em todas as gerações (não “pula”) 3. Afeta machos e fêmais igualmente 4. Os indivíduos afetados m/+ transmitem a característica a 50% da progênie. Se o afetado for m/m TODOS os filhos(as) herdarão a característica. 5. Indivíduos não afetados nunca transmitem a característica. Doença de Huntington – degeneração cerebral – ocorre aos 40-50 anos de idade.

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A doença de Huntington é uma doença que exibe penetrância completa – o que significa que se você possuir o alelo mutante – sempre terá o fenótipo da doença. Entretanto, para a maioria das doenças, se você for m/+ você terá certa probabilidade de apresentar a doença. Isto ocorre em virtude da penetrância incompleta – possuir o alelo mutante não significa que você sempre terá o fenótipo da doença. Heterozigotos (m/+) exibem a característica com probabilidade p < 100% Exemplos de doenças que mostram penetrância incompleta: Câncer de cólon: ~80% dos indivíduos com genótipo m/+ desenvolverão câncer Diabetes tipo I (diabetes de ínicio na juventude): exibe ~30% de penetrância Câncer de Mama: ~85% dos indivíduos com alelo mutante desenvolver câncer de mama. Dois genes implicados: CAMA1, CAMA2 (CÂncer de MAma). Genes encontrados no cromossomo nº 17 É herdado de forma autossômica dominante. Usa ligação a outros genes para rastrear e encontrar esses genes mutantes Exemplo: Genealogia exibindo a hereditariedade de um gene mutante (m)

Como o fenótipo do alelo mutante A é sempre visto com o fenótipo do alelo mutante do gene de doença (m), podemos dizer que A está ligado a m, portanto próximo a ele no cromossomo. Da mesma forma, B deve estar ligado ao alelo de tipo selvagem. Se A for visto com o fenótipo de tipo selvagem ou B for visto com o fenótipo mutante (doença), podemos presumir que houve recombinação. 3) Herança Autossômica Recessiva

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a) Genealogia:

b) Elementos de uma característica autossômica recessiva: 1. Não está presente em todas as gerações; em uma grande genealogia pode haver apenas 1 ou 2 pessoas afetadas 2. Pais não comumente afetados – 1/4 da progênie afetada 3. Os filhos dos indivíduos afetados nem sempre são atingidos (não é comumente transmitida para a próxima geração) 4. Afeta machos e fêmeas igualmente Este tipo de hereditariedade foi estudada por: Archibald Garrod (Médico ~1900’s) Garrod estudou pacientes com a doença alcaptonúria – l l

l

o fenótipo da alcaptonúria: a urina da pessoa torna-se preta na exposição ao ar estudou pacientes com alcaptonúria e descobriu que 8/17 eram filhos de casamentos entre primos de primeiro grau isto levou Garrod a crer que a alcaptonúria era uma doença genética

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- A endogamaia aumenta a chance que um alelo de doença (m), raro na população, torne-se heterozigoto (m/m). - Muitas doenças raras são o resultado da endogamia; por ex., casos de albinismo são causados por casamentos entre primos de primeiro grau.

Garrod investigou porque a urina dos alcaptonúricos tornava-se preta mediante a exposição ao ar. l

l

l

Descobriu que pacientes com alcaptonúria excretavam grandes quantidades de ácido homogentísico (AHO), que se torna preto ao ser exposto ao ar. Ele formulou a hipótese que o AHO era produzido pela quebra de proteínas, em especial os aminoácidos fenilalanina e tirosina O AHO oxidiza (mediante exposição ao ar) e transforma-se em uma substância preta

Garrod testou sua hipótese alimentando seus pacientes com: 1. 2. 3. 4.

Dieta rica em proteínas resultado: maior quantidade de AHO na urina Fenilalanina resultado: aumentou o AHO na urina Tirosina resultado: aumentou o AHO na urina AHO resultado: aumento quantitativo de AHO na urina

Garrod propôs que havia um caminho nos humanos que envolvia a quebra de aminoácidos e também sugeriu que a alcaptonúria (doença genética) ocorria em virtude de um bloqueio na quebra de AHO. Proteínas

Fenilalanina

Tirosina

AHO

XX Produto Z

Garrod formulou a hipótesde de que a doença ocorria em virtude de uma falha bioquímica. O AHO é gerado pois a enzima para sintetizá-lo não está presente em pacientes com alcaptonúria. Hipótese: Doença Genética em virtude de Falha Bioquímica. Garrod percebeu que os genes podiam codificar as enzimas, que criam reações bioquímicas. Ele chamou as doenças como a alcaptonúria de "Erros inatos do metabolismo. O trabalho de Garrod levou ao trabalho de Beadle e Tatum, que em 1942 desenvolveram a noção de que um gene correspondia a uma enzima.

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