RCG1002 - Genética - Fisioterapia e Terapia Ocupacional - 2024

O efeito aditivo na genética é um fenômeno em que múltiplos genes contribuem de maneira independente para um determinado traço fenotípico, resultando em uma variação contínua desse traço na população. Cada gene contribui de forma aditiva para o fenótipo observado, sem interação significativa entre eles.

Exemplo 1: Altura em humanos

A altura é um traço fenotípico complexo influenciado por múltiplos genes. Vários genes contribuem independentemente para determinar a altura de um indivíduo. Por exemplo, suponha que os genes A, B e C estejam envolvidos na determinação da altura, e cada gene tenha duas variantes: uma que contribui para a altura e outra que não. Se um indivíduo tiver as variantes "altura" dos três genes (AaBbCc), ele provavelmente será mais alto do que alguém com apenas uma ou nenhuma dessas variantes.

Exemplo 2: Produção de leite em vacas

A produção de leite em vacas é outro exemplo de um traço influenciado por múltiplos genes com efeito aditivo. Vários genes que regulam a produção de leite podem contribuir de forma cumulativa para a quantidade de leite produzida por uma vaca. Por exemplo, os genes D, E e F podem influenciar a produção de leite, e cada gene pode ter variantes que aumentam ou diminuem a produção. Uma vaca com as variantes "alta produção de leite" desses genes produzirá mais leite do que uma vaca com menos dessas variantes.

Em ambos os exemplos, é possível observar como múltiplos genes contribuem de forma independente e aditiva para o fenótipo observado, resultando em uma variação contínua dos traços na população.

O efeito gargalo é uma redução drástica no tamanho da população. Ocorre quando o tamanho da população é reduzido por pelo menos uma geração. Em consequência do efeito gargalo, a variação genética é reduzida. 

O efeito gargalo pode ser causado por desastres naturais, predação, caça humana, perda de habitats, redução de migração, entre outros. Esses eventos podem aleatoriamente eliminar muitos membros da população, independentemente de seus genótipos.

Os sobreviventes iniciam uma nova população, na maioria das vezes, na mesma área ocupada pela população original. A diferença principal entre o efeito gargalo e efeito fundador é a existência de migrantes no efeito fundador.

Exemplo de Efeito Gargalo: Imagine uma população de elefantes africanos que, devido à caça furtiva intensa, foi reduzida a apenas alguns indivíduos. Durante esse evento de redução drástica da população, muitos genes foram perdidos, e a diversidade genética diminuiu significativamente. Como resultado, a população restante pode ser mais vulnerável a doenças, ter uma capacidade reduzida de se adaptar a mudanças ambientais e até mesmo apresentar características genéticas indesejáveis, como maior predisposição a certas doenças genéticas.

Durante esse processo, muita diversidade genética é perdida, resultando em uma população menor e menos variada do outro lado do gargalo. Esta ilustração representa a redução na diversidade genética e os potenciais problemas que podem surgir como resultado do efeito gargalo.

Um elemento regulador na genética é uma região específica do DNA que controla a expressão de um gene. Esses elementos desempenham um papel crucial na regulação da atividade gênica, determinando quando e onde um gene será ativado ou desativado dentro de uma célula ou organismo. Eles podem estar localizados próximos ao gene que regulam (como os promotores e enhancers) ou em locais mais distantes (como os silenciadores).

Os promotores são elementos reguladores que ficam próximos ao início de um gene e são responsáveis por iniciar o processo de transcrição, no qual a informação contida no gene é copiada para uma molécula de RNA. Um exemplo é o promotor do gene da insulina, que é ativado em células pancreáticas quando há um aumento nos níveis de glicose no sangue, desencadeando a produção de insulina para regular o metabolismo da glicose.

Exemplo 2: Enhancers

Os enhancers são elementos reguladores que podem estar localizados a distâncias consideráveis do gene que controlam e aumentam a taxa de transcrição do gene quando se ligam a proteínas ativadoras específicas. Por exemplo, no desenvolvimento embrionário, os enhancers podem regular a expressão de genes responsáveis pela formação de estruturas anatômicas complexas. Um enhancer específico pode ativar genes necessários para o desenvolvimento de membros em um estágio particular do desenvolvimento.

Exemplo 3: Silenciadores

Os silenciadores são elementos reguladores que inibem a transcrição do gene quando se ligam a proteínas repressoras. Eles são importantes para controlar a expressão gênica em diferentes tecidos e estágios de desenvolvimento. Por exemplo, silenciadores podem desligar genes envolvidos no desenvolvimento de tecidos específicos que não são necessários em um estágio particular do desenvolvimento ou em um tecido específico.

Um elemento transponível é uma sequência de DNA que é capaz de se mover de uma região para outra do genoma. Esses elementos têm a capacidade de mudar de posição dentro do DNA, e sua mobilidade pode ter várias consequências, incluindo mutações genéticas, recombinação genética e regulação da expressão gênica.

Existem dois tipos principais de elementos transponíveis: os transposões e os retrotransposões. Os transposões movem-se diretamente no DNA, enquanto os retrotransposões são transcritos em RNA e, em seguida, inseridos novamente no genoma por meio de uma etapa de retrotranscrição.Os elementos transponíveis desempenham um papel importante na evolução dos genomas, promovendo a diversidade genética e impulsionando a inovação evolutiva. No entanto, sua mobilidade também pode causar instabilidade genômica e contribuir para doenças genéticas e câncer em alguns casos.

Estudos sobre elementos transponíveis são importantes não apenas para entender a evolução e a genética, mas também para desenvolver estratégias terapêuticas e ferramentas de engenharia genética.

A eletroforese é uma técnica fundamental em biologia molecular e bioquímica usada para separar moléculas com base em seu tamanho e carga elétrica. A técnica funciona aplicando uma corrente elétrica a um gel (geralmente de agarose ou poliacrilamida) em um campo elétrico.

Quando as moléculas são carregadas no gel e submetidas à corrente elétrica, elas se movem através do gel a diferentes velocidades, dependendo de seu tamanho e carga elétrica. Moléculas menores se movem mais rapidamente e migram para mais longe, enquanto moléculas maiores se movem mais lentamente e permanecem mais próximas à origem.

A eletroforese é amplamente utilizada em diversas aplicações. Na área da biologia molecular, é frequentemente empregada para separar fragmentos de DNA ou RNA em análises de PCR, sequenciamento de DNA, estudos de expressão gênica e genotipagem. Também é utilizada para separar e analisar proteínas em estudos de bioquímica e proteômica.

Além disso, a eletroforese pode ser usada para purificar moléculas de interesse, como fragmentos de DNA ou proteínas, para estudos posteriores. Existem diferentes tipos de eletroforese, incluindo eletroforese em gel de agarose e eletroforese em gel de poliacrilamida, cada uma com suas aplicações específicas e resoluções diferentes.

A endogamia é o termo usado para descrever a prática de acasalamento entre indivíduos que são geneticamente relacionados dentro de uma mesma população, família, comunidade ou grupo étnico. Isso significa que os parceiros compartilham um ancestral comum em suas linhagens genéticas.

A endogamia pode ocorrer por várias razões, como tradições culturais, restrições religiosas, preferências sociais ou geográficas. Em alguns casos, ela é incentivada para manter a pureza da linhagem, preservar a herança cultural ou até mesmo para evitar o pagamento de dotes ou heranças externas ao grupo.

No entanto, a endogamia pode ter consequências negativas. Uma delas é a amplificação de características genéticas recessivas, aumentando o risco de doenças genéticas hereditárias. Isso ocorre porque, em populações endogâmicas, os indivíduos têm mais probabilidade de herdar duas cópias do mesmo gene com mutação recessiva, o que pode resultar em manifestações de doenças.

Além disso, a endogamia pode levar à diminuição da diversidade genética em uma população, o que pode prejudicar sua capacidade de adaptação a mudanças ambientais e aumentar a vulnerabilidade a doenças. Isso ocorre porque a mistura genética é importante para a introdução de novas variantes genéticas que conferem resistência a doenças e outras vantagens adaptativas.

A engenharia genética é um campo da biotecnologia que se concentra na manipulação dos genes de organismos vivos para atingir objetivos específicos. Isso pode envolver a introdução, remoção ou modificação de segmentos de DNA em um organismo para alterar suas características genéticas.

Existem várias técnicas utilizadas na engenharia genética, incluindo a clonagem de genes, a transferência de genes entre diferentes espécies (transgênese), a edição de genes (como a técnica CRISPR-Cas9) e a modificação do genoma por meio de vírus ou vetores genéticos.

A engenharia genética tem uma ampla gama de aplicações em diversas áreas. Na agricultura, por exemplo, é usada para desenvolver culturas geneticamente modificadas (OGMs) com características desejáveis, como resistência a pragas, tolerância a herbicidas ou maior valor nutricional. Na medicina, a engenharia genética é empregada no desenvolvimento de terapias genéticas para tratar doenças genéticas, câncer e outras condições médicas, bem como na produção de medicamentos por meio de organismos geneticamente modificados.

Apesar de suas muitas aplicações promissoras, a engenharia genética também levanta questões éticas, legais e de segurança. Questões como a segurança dos OGMs para a saúde humana e o meio ambiente, os direitos de propriedade intelectual sobre organismos geneticamente modificados e o potencial uso indevido da tecnologia são temas de debate contínuo na comunidade científica e na sociedade em geral.

Também conhecidas como endonucleases de restrição, são proteínas especializadas que cortam o DNA em locais específicos. Elas reconhecem sequências (geralmente curtas) de nucleotídeos específicas e clivam as ligações fosfodiéster dentro dessas sequências. 

Quando uma enzima de restrição encontra sua sequência alvo no DNA, ela se liga a essa sequência e corta as duas fitas de DNA em pontos específicos, geralmente de forma simétrica.

Isso resulta na formação de fragmentos de DNA com extremidades coesivas ou rombas, dependendo do tipo de enzima de restrição e da sequência alvo.

Esses fragmentos podem então ser ligados a outros fragmentos de DNA com extremidades complementares, permitindo a construção de novas moléculas de DNA recombinante.

Essa capacidade de cortar o DNA em pontos específicos é essencial em muitas técnicas de biologia molecular, como a clonagem de genes, a análise de sequências de DNA (reconhecimento de possíveis suspeitos de um crime ou na determinação da paternidade) e a manipulação genética em geral.

É o estudo das modificações na expressão gênica sem alteração na sequência do DNA. Em outras palavras, ela investiga como os genes são ativados ou desativados sem que haja alterações na sequência de nucleotídeos do DNA.

Essas mudanças são mediadas por modificações químicas e estruturais no DNA e nas proteínas associadas ao DNA.

Importantes tipos de mecanismos epigenéticos são: metilação do DNA e modificação covalente das proteínas histonas.

Mudanças epigenéticas estão presentes nas células germinativas e são propagadas a todas as células filhas durante o desenvolvimento e ocorrem ao longo de toda a vida.

Situação em que um gene mascara a expressão de um outro gene, que pode ou não estar no mesmo cromossomo. Sendo assim, o gene epistático é o que exerce a ação inibitória e o gene hipostático é o que sofre a inibição A epistasia dominante ocorre quando um alelo dominante inibe a ação de alelos de outro par, enquanto a recessiva ocorre quando um par de alelos recessivos inibe a ação de alelos de outro par

→ Exemplo de epistasia recessiva

Ocorre na coloração do pelo de labradores:

Esses animais podem apresentar coloração preta, marrom ou dourada, o que é determinado por dois genes: o “b” e o “e”. O alelo B determina a cor preta, o alelo b determina a cor marrom e os alelos ee determinam a cor dourada.

A cor dourada, portanto, ocorre quando o indivíduo apresenta constituição recessiva ee, que é epistática ao gene B. Assim, um indivíduo com coloração dourada poderia apresentar os seguintes genótipos: BBee, Bbee, bbee. Independentemente do alelo ser B ou b, os alelos ee inibem sua ação.

→ Exemplo de epistasia dominante

Ocorre na plumagem em galinhas:

O alelo C determina plumagem colorida e o alelo c determina plumagem branca. O alelo I, no entanto, é epistático e, se ocorrer no indivíduo, impedirá o desenvolvimento de plumagem colorida.

Assim sendo, um indivíduo será branco quando apresentar genótipo com o alelo c em homozigose (cc) ou quando apresentar um alelo epistático I. Para que tenha pelagem colorida, por sua vez, a ave deve apresentar um alelo C e nenhum alelo I: CCii ou Ccii.

Estabelece um modelo teórico que descreve as frequências esperadas de alelos e genótipos em uma população que não está sofrendo mudanças evolutivas.

As condições necessárias para que o equilíbrio de Hardy-Weinberg ocorra são:

- não há mutação: frequência dos alelos na população permanece constante de geração em geração, sem introdução de novos alelos por mutação ou perda de alelos existentes

- acasalamentos são aleatórios: sem preferência por determinados genótipos

- não há fluxo gênico: Não há entrada ou saída de indivíduos na população

- tamanho da população é infinito: população é grande o suficiente para evitar os efeitos da deriva genética

- não há seleção natural: todos os genótipos têm a mesma taxa de sobrevivência e reprodução

Fórmulas: 

p + q = 1 e p² + 2pq + q² = 1

Seja: 

p + q = 1

p = Alelo dominante (A)

q = Alelo recessivo (a)

Assim: 

p² + 2pq + q² = 1

p² = Homozigoto dominante (AA)

q² = Homozigoto recessivo (aa)

2pq = Heterozigoto (Aa)

Eucarioto é o organismo cuja(s) célula(s) contém um núcleo verdadeiro, delimitado por uma membrana nuclear, e organelas membranosas internas, como mitocôndrias, complexo de Golgi e retículo endoplasmático. Consequentemente, a retenção do material genético no núcleo favorece a separação e organização de processos intracelulares e a proteção do genoma nuclear. Animais, plantas, fungos e protistas são exemplos de organismos eucarióticos. 

Eugenia é uma prática surgida entre os séculos XIX  e XX que visa melhorar a qualidade genética da população humana por meio de intervenção seletiva, seja através de reprodução controlada, esterilização forçada, ou até mesmo eliminação de indivíduos considerados geneticamente "indesejáveis". A eugenia pode ser dividida em duas categorias principais: positiva e negativa. A eugenia positiva envolve promover a reprodução de indivíduos considerados geneticamente superiores, enquanto a eugenia negativa busca reduzir ou eliminar a reprodução de pessoas com características consideradas indesejáveis. Porém, é importante destacar que a eugenia é abominada mundialmente, pois viola direitos humanos e princípios éticos. A pintura a seguir, chamada "A Redenção de Cam", de Modesto Brocos, mostra um reflexo dessa prática na população. Na cena, uma mulher negra parece agradecer aos céus em alívio pelo "embranquecimento" dos seus descendentes, uma vez que as pressões sociais da época determinavam que os brancos eram os representantes mais evoluídos da espécie humana. 

O exoma é a parte do genoma humano que consiste em todas as regiões codificadoras de proteínas, conhecidas como éxons. Os éxons representam apenas uma pequena fração do genoma total, cerca de 1% a 2%, mas são altamente importantes porque codificam as proteínas, que desempenham papéis essenciais nas funções celulares e biológicas. 

Éxon é uma região de um gene que codifica a sequência de aminoácidos de uma proteína. Durante a transcrição do DNA para RNA mensageiro (mRNA), os éxons são transcritos e, em seguida, unidos para formar o mRNA maduro. Este mRNA é então traduzido em proteína durante o processo de síntese proteica. Os éxons são importantes porque contêm informações genéticas que determinam a sequência de aminoácidos na proteína final, assim, a função dos éxons é crucial para a expressão adequada dos genes e para a manutenção da saúde e funcionamento adequado de um organismo.

Expressividade genética refere-se à variação na manifestação fenotípica de um determinado gene em diferentes indivíduos ou em diferentes contextos ambientais. Em outras palavras, expressividade genética descreve a extensão em que um gene específico se expressa como um traço fenotípico observável em um organismo.

Existem várias razões pelas quais a expressividade genética pode variar:

1. Variação genética: Diferenças nas sequências de DNA, como mutações ou variações alélicas, podem influenciar a expressão de um gene. Por exemplo, uma mutação pode resultar em uma expressão aumentada ou diminuída do gene.

2. Interferência de outros genes: A expressão de um gene pode ser afetada pela presença ou ausência de outros genes, em um fenômeno conhecido como interação gênica.

3. Ambiente: Fatores ambientais, como dieta, exposição a substâncias químicas ou estresse, podem influenciar a expressão genética. Por exemplo, uma dieta rica em determinados nutrientes pode aumentar a expressão de genes relacionados ao metabolismo desses nutrientes.

4. Regulação epigenética: Alterações na estrutura do DNA ou na modificação das histonas, conhecidas como epigenética, podem influenciar a expressão gênica sem alterar a sequência de DNA. Essas alterações epigenéticas podem ser herdadas ou serem influenciadas pelo ambiente.

Expressão gênica refere-se ao processo pelo qual as informações contidas em um gene são utilizadas para sintetizar um produto funcional, geralmente uma proteína. Este processo envolve várias etapas, começando com a transcrição do DNA para RNA mensageiro (mRNA) e terminando com a tradução do mRNA em uma sequência específica de aminoácidos que compõem uma proteína. A expressão gênica é altamente regulada e pode variar em resposta a diferentes estímulos ambientais ou internos. A regulação da expressão gênica permite que os organismos controlem quais genes são ativados e quando, permitindo adaptações a mudanças nas condições ambientais, desenvolvimento embrionário, diferenciação celular e manutenção da homeostase. Além disso, a expressão gênica não se limita apenas à produção de proteínas. Alguns genes produzem moléculas de RNA que têm funções específicas sem serem traduzidos em proteínas, como os RNA mensageiros não codificantes (ncRNAs), que podem regular a expressão de outros genes ou estar envolvidos em processos como a regulação epigenética.

A extremidade 3' de uma molécula de ácido nucleico, como o DNA ou o RNA, refere-se à ponta final onde o grupo hidroxila (-OH) está localizado no carbono 3' do açúcar na cadeia de nucleotídeos. Essa designação é importante na genética, especialmente na transcrição e na síntese de proteínas. Durante a transcrição do DNA para RNA, a síntese do RNA ocorre na direção 5' para 3'. Isso significa que a extremidade 3' do RNA recém-sintetizado é adicionada primeiro. Da mesma forma, na síntese de uma nova cadeia de DNA durante a replicação, a nova fita de DNA é alongada na direção 5' para 3', com nucleotídeos sendo adicionados à extremidade 3' da fita existente. Além disso, na tradução do RNA mensageiro (mRNA) em proteínas, a sequência de nucleotídeos na extremidade 3' do mRNA determina o códon de parada que sinaliza o fim da síntese da proteína. Assim, a extremidade 3' é uma referência importante na genética, pois influencia a direção da síntese e a interpretação do código genético durante processos fundamentais como transcrição, replicação e tradução.

A extremidade 5' refere-se à extremidade de uma molécula de ácido nucleico onde o quinto átomo de carbono do açúcar pentose (ribose no RNA e desoxirribose no DNA) está livre e possui um grupo fosfato ligado a ele, sendo oposta à extremidade 3' (três linha). Serve como ponto de início para a síntese de ácidos nucleicos, como a replicação do DNA e a transcrição em RNA, além de ser o local onde a enzima polimerase (DNA polimerase na replicação e RNA polimerase na transcrição) começa a adicionar nucleotídeos para construir a nova molécula.