Genética

Genética

Genética (do gregogenno; fazer nascer) é a ciência dos genes, da hereditariedade e da variação dos organismos. Ramo da biologia que estuda a forma como se transmitem as características biológicas de geração para geração. O termo genético foi primeiramente aplicado para descrever o estudo da variação e hereditariedade, pelo cientista William Bateson numa carta dirigida a Adam Sedgewick, da data de 18 de Abril de 1908.

Os humanos, já no tempo da pré-história utilizavam conhecimentos de genética através da domesticação e do cruzamento seletivo de animais e plantas. Atualmente, a genética proporciona ferramentas importantes para a investigação das funções dos genes, isto é, a análise das interações genéticas. No interior dos organismos, a informação genética está normalmente contida nos cromossomos, onde é representada na estrutura química da molécula de DNA.

Os trabalhos de Mendel

A genética foi originada a partir dos estudos de Gregor Johann Mendel. 
Mendel escolheu as ervilhas para fazer as suas pesquisas, pois era um vegetal favorável nesta ocasião, e como resultado apresentou duas leis, que são bases teóricas da genética: 

Experiências com cruzamento de plantas

Vamos chamar de linhagem os descendentes de um ancestral comum. Mendel observou que as diferentes linhagens, para os diferentes caracteres escolhidos, eram sempre puras, isto é, não apresentavam variações ao longo das gerações. Por exemplo, a linhagem que apresentava sementes da cor amarela produziam descendentes que apresentavam exclusivamente a semente amarela. O mesmo caso ocorre com as ervilhas com sementes verdes. Essas duas linhagens eram, assim, linhagens puras. Mendel resolveu então estudar esse caso em especifico.

A flor de ervilha é uma flor típica da família das Leguminosae. Apresenta cinco pétalas, duas das quais estão opostas formando a carena, em cujo interior ficam os órgãos reprodutores masculinos e femininos. Por isso, nessa família, a norma é haver autofecundação; ou seja, o grão de pólen da antera de uma flor cair no pistilo da própria flor, não ocorrendo fecundação cruzada. Logo para cruzar uma linhagem com a outra era necessário evitar a autofecundação.

Mendel escolheu alguns pés de ervilha de semente amarela e outros de semente verde, emasculou as flores ainda jovens, ainda não-maduras. Para isso, retirou das flores as anteras imaturas, tornando-as, desse modo, completamente femininas. Depois de algum tempo, quando as flores se desenvolveram e estavam maduras, polinizou as flores de ervilha amarela com o pólen das flores de ervilha verde, e vice-versa. Essas plantas constituem portanto as linhagens parentais. Os descendentes desses cruzamentos constituem a primeira geração em estudo designada por geração F¹, assim como as seguintes são designadas por F², F³, etc.

Primeira Lei: Lei da Segregação

A primeira lei de Mendel, chamada de lei da segregação ou lei da pureza dos gametas, pode ser enunciada da seguinte forma: na formação dos gametas, os pares de fatores se segregam.

Todas as sementes obtidas em F¹, foram amarelas (por serem dominantes e as verdes recessivas), portanto iguais a um dos pais.

Uma vez que todas as sementes eram iguais, Mendel plantou-as e deixou que as plantas quando florescessem, autofecundassem-se, produzindo assim a geração F².

As sementes obtidas na geração F² foram verdes e amarelas, na proporção de 3 para 1, sempre 3 amarelas para 1 verde. Inclusive na análise de dois caracteres simultaneamente, Mendel sempre caía na proporção final de 3:1.

Para explicar a ocorrência de somente sementes amarelas em F¹ os dois tipos em F², Mendel começou admitindo a existência de fatores que passassem dos pais para os filhos por meio dos gametas. Cada fator seria responsável pelo aparecimento de um caráter.

Assim, existiria um fator que condiciona o caráter amarelo e que podemos representar por A (maiúsculo), e um fator que condiciona o caráter verde e que podemos representar por a (minúsculo). Quando a ervilha amarela pura é cruzada com uma ervilha verde pura, o híbrido F¹ recebe o fator A e o fator a, sendo portanto, portador de ambos os fatores. As ervilhas obtidas em F¹ eram todas amarelas, isso quer dizer que, por ter o fator A (maiúsculo), esse se manifestou, sendo assim chamado de "dominante". Mendel chamou de "recessivo" (a)(minúsculo) o fator que não se manifesta em F¹. Utiliza-se sempre a letra do caráter recessivo para representar ambos os caráteres, sendo maiúscula a letra do dominante e minúscula a do recessivo.Continuando a análise, Mendel contou em F², o número de indivíduos com caráter recessivo, e verificou que eles ocorrem sempre na proporção de 3 dominantes para 1 recessivo.     Mendel chegou a conclusão que o fator para verde só se manifesta em indivíduos puros, ou seja com ambos os fatores iguais à a (minúsculo). Em F¹ as plantas possuíam tanto os fatores A quanto o fator a sendo, assim, necessariamente amarelas. Podemos representar os indivíduos da geração F¹ como Aa (heterozigoto e, naturalmente, dominante). Logo para poder formar indivíduos aa (homozigotos recessivos) na geração F² os gametas formados na fecundação só poderiam ser aa.

Esse fato não seria possível se a geração desse origem a gametas com fatores iguais aos deles (Aa). Isso só seria possível se ao ocorrer a fecundação houvesse uma segregação dos fatores A e a presentes na geração F¹, esse fatores seriam misturados entre os fatores A e a provenientes do pai e os fatores A e a provenientes da mãe. Os possíveis resultados sendo: AA, Aa e aa.

Esse fato foi posteriormente explicado pela meiose, que ocorre durante a formação dos gametas. Mendel havia criado então sua teoria sobre a hereditariedade e da segregação dos fatores.

Segunda Lei: Segregação independente

A Segunda Lei de Mendel é também conhecida como Lei da segregação independente dos genes.

Mendel em seus experimentos também cruzou plantas que diferiam em relação a dois pares de alelos. Neste cruzamento, que objetivava esclarecer a relação de diferentes pares de alelos, ele cruzou plantas que possuíam sementes amarelas e lisas com plantas que possuíam sementes verdes e rugosas. A progênie F1 resultante entre o cruzamento dos progenitores homozigota é formada por híbridos(heterozigotos) para dois pares de genes. A progênie F1 (GgWw) é formada por diíbridos e, por extensão, o cruzamento GGWW x ggww é um cruzamento diíbrido. Sabia-se, graças à experiências anteriores, que os alelos que determinavam sementes amarelas e lisas eram dominantes e sobre seus respectivos alelos, que produziam sementes verdes e rugosas. Assim, considerando dois deles tinham-se as informações: caráter cor dos cotilédones
já tinha sido observado que o padrão amarelo (V_) apresentava dominância sobre o padrão verde (vv);caráter aspecto da casca da semente
neste caso, já se observa que o padrão de casca lisa (R_) era dominante sobre o tipo casca rugosa (rr).

Os cruzamentos foram realizados no mesmo esquema da elaboração da primeira lei. A geração parental(P) utilizava duas plantas monozigóticas para as características estudadas, assim uma duplo-dominante (AA) era cruzada com um duplo-recessiva (aa). Desse cruzamento surgiu um híbrido heterozigótico (Aa). Mendel selecionou dois caracteres das sete estudadas na primeira lei para comparação, ervilhas amarelas(AA) e lisas(BB)(duplo-dominante) e ervilhas verdes(aa) e rugosas(bb)(duplo-recessiva).No primeiro cruzamento (F1) todas as ervilhas obtidas eram amarelas(Aa) e lisas(Bb). Na segunda geração(F2) foram obtidas ervilhas amarelas(A_) e lisas(B_), amarelas(A_) e rugosas(bb),verdes(aa) e lisas(B_) e verdes(aa)e rugosas(bb), Na proporção, respectivamente, 9:3:3:1 (P)AA/aa + BB/bb (F1)AAxaa=Aa BBxbb=Bb (F2)AaxAa=AA/Aa/Aa/aa BbxBb=BB/Bb/Bb/bb

Cruzamentos possíveis de todos os gametas obtidos

Gametas	AB	Ab	aB	ab
AB	AABB	AABb	AaBB	AaBb
Ab	AABb	AAbb	AaBb	Aabb
aB	AaBB	AaBb	aaBB	aaBb
ab	AaBb	Aabb	aaBb	aabb

A_: Dominante(cor Amarela). B_: Dominante(forma Lisa). aa: Recessivo(cor Verde). bb: Recessivo(forma Rugosa).

Obs.: Foram obtidos dezesseis resultados entre os cruzamentos dos possíveis tipos de cromossomos. Obs.2: A proporção obtida na experiência decorre da soma do número de ocorrências. Exemplo: Amarela e Lisa(A_B_)- 1/16x9= 9/16.

Assim na geração F2 constata-se a existência de quatro fenótipos distintos, sendo dois idênticos da geração parental e dois novos(A_bb e aaB_). Todos os resultados confirmaram que os genes de cada carácter passavam de forma independente dos demais, ou seja, o fenótipo dominante - amarelo - não era transmitido obrigatoriamente com o fenótipo dominante - liso, o mesmo ocorreu com a transmissão dos fenótipos recessivos - verde e rugoso - para os descendentes.

A segunda Lei de Mendel também denominada de lei da segregação independente foi criada por Gregor Mendel diz que, as diferenças de uma característica são herdadas independentemente das diferenças em outras características.

Atividades

1)    O que é genética?

2)    Diferencie as de leis de Mendel.

3)    Qual é importância da genética nos dias de hoje?

4)    Quando surgiu o condigo genético?

5)    Define gene, fenótipo, genótipo?

6)    Quais são os cruzamentos possíveis descobertos por Mendel?

Citologia

Citologia

A descoberta das células: os tipos células

No inicio do século XVll, o microscópio era muito mais uma curiosidade, um brinquedo sofisticado, do que um instrumento que pudesse abrir novos horizontes para ciência. Duas personagens europeias, com trajetórias diferentes, contribuíram para mudar a história da ciência.

            Hooke foi possivelmente o maior gênio das ciências experimentais de seu século. Nenhuma área do conhecimento escapava ao seu interesse: a Física, a Química, a Paleontologia, a Astronomia, a Arquitetura, a tecnologia naval,... Hooke foi também microscopista de grandes méritos. Usava, em suas observações, um dos melhores microscópios compostos (com mais de uma lente) da época e publicou seus resultados no livro Micrographia, de 1665. No entanto, seu trabalho mais conhecido é o estudo da cortiça. Não se entendiam, naquela época, as propriedades desse material, que era ao mesmo tempo leve – flutuava na água – resistente: a cortiça era composta quase exclusivamente de ar, aprisionados em alvéolos, ou células, como ele os chamou, A esses compartimentos ele deu o nome de célula, palavra diminutiva do latim cella que significa cavidadejá que lembravam as pequenas celas em que viviam os monges de um material vivo; assim mesmo, tempo até hoje designa as pequenas unidades dos seres vivos.

Anton von Leeuwenhoek , por sua era tudo menos que poderia chamar de cientista. Foi comerciante de tecido, provador de vinho e até funcionário público de sua cidade. No entanto sua mente inteligente e curiosa permitiu que fizesse descobertas da mais alta importância. Provavelmente influenciado pela Micrographia de hooke, Leeuwenhoek começou a fazer observações com microscópios simples (com lente única), de sua própria fabricação. São Leeuwenhoek as primeiras descrições de protozoários, de bactérias e de espermatozoides. Foi Leeuwenhoek quem fez as primeiras observações detalhadas a respeito dos glóbulos vermelhos do sangue; chegou, inclusive, a observar um pouco de material da placa dentária de sua boca, descrevendo os pequeninos animais – no caso, bactérias – que se moviam ativamente debaixo de suas lentes.   

Teoria celular

A história da citologia como vem no início, acompanhou na verdade, a história do microscópio. À medida que aumentava a qualidade desse instrumento, aprendia-se cada vez mais sobre a estrutura celular.

Embora as primeiras observações de tivessem sido feitas no século XVll, foi preciso esperar até o século XlX  para que se generalizasse a noções de que todos os organismos são constituídos por uma ou mais células: é a chamada teoria celular, enunciada por Schleiden e Schwann. Um pouco mais tarde Virchow completava essa noção, afirmando que qualquer célula provém de outra, já existente.

O microscópio eletrônico está sendo usado no estudo das células desde 1946. Há na citologia duas fases bem distintas: a anterior e a posterior á microscopia eletrônica. Por usar feixes de elétrons, e não luz, o poder de resolução da microscopia eletrônica aumentou bastante. Nos últimos anos, o microscópios eletrônico de varredura permitiu a observação da superfície de certas estruturas, proporcionando assim uma visão tridimensional do objeto, diferentemente do microscópio eletrônico tradicional. 

Origem e evolução das células

         Todos os seres vivos são formados por células;

        Células – compartimentos envolvidos por membranas, preenchido com uma solução aquosa concentrada de substâncias químicas;

         Características básicas semelhantes;

      Variam em tamanho, forma e funções;

Dependendo do tipo de células que apresentam os organismos são classificados em procariontes e eucariontes.

Células procarióticas

A bactéria esquematizada na figura a baixo é um organismo de uma única célula, com uma membrana esquelética, sob a qual existe uma membra plasmática, que controla as trocas entre as célula e o ambiente. No interior da célula, há um material viscoso, o hialoplasma. Mergulhados nele, encontra-se os ribossomos, que produzem as proteínas necessárias à células. Ainda no hialoplasma, existe um filamento de cromatina, constituído por DNA, o material genético responsável pelo controle da atividade celular.

Célula eucarióticas

•         A célula eucariótica possui 2 componentes principais:

•         Núcleo – compartimento envolto pelo envoltório nuclear

•         Citoplasma – compartimento envolto pela membrana plasmática.

•         Possuem vários subcomponentes ou subcompartimentos.

Observe, no esquema a baixo uma célula vegetal típica, vista ao microscópio eletrônico. Ela é mais complexa que a célula bacteriana: além das estruturas encontradas na bactérias (membranas esqueléticas e plasmática hialoplasma, ribossomos e cromatina), encontram-se muitos outros orgânulos na célula vegetal, que citaremos seguir.

 Uma diferença entre célula vegetal e bactéria chama atenção: é o fato de cromatina estar envolvida por uma membrana nuclear, ou Carioteca, ficando, assim, o material genético separado do hialoplasma. Aqui, ao contrário do que ocorre na bactéria, o material genético está num compartimento bem definido, o núcleo.

Há várias outras estruturas na célula vegetal, das quais citaremos aqui as mais conhecidas, dando apenas uma noção de suas funções:

         Retículo Endoplasmático: um sistema de membrana que se comunicam e que tem o papel de armazenar, transportar e fabricar substâncias. Pode haver ribossomos aderidos às membranas; neste caso, fala-se retículo endoplasmático rugoso, que se encarrega da síntese de proteínas.

       Sistema golgiense (antes chamado de sistema de Golgi ou complexo de Golgi) está relacionado a secreção celular.(produção de substância).

      Mitocôndrias: estruturas responsáveis pela respiração celular, processo que libera energia.

       Cloroplastos: orgânulos que fazem fotossíntese, graças à clorofila que contem, absorvendo luz e produzindo alimento para célula.

      Nucleoplasma ou suco nuclear: substância na qual fica mergulhada a cromatina.

        Nucléolos: estruturas presentes no núcleo, relacionadas á produção de ribossomos.

      Vacúolos: um espaço no qual a água e várias outras substâncias são armazenadas.

A célula eucariótica animal

As células animais apresentam algumas diferenças em relação à célula vegetal. Observe o esquema abaixo. Nessa célula não membrana esquelética. Também não existem cloroplastos, já que as células animais não fazem fotossíntese, há, no entanto, orgânulos, como os lisossomos, relacionados á digestão, e os centríolos, ligados à divisão celular, típicos da célula animal. Já o retículos endoplasmático, os ribossomos, o sistema golgiense e as mitocôndrias são orgânulos comuns aos dois tipos de células. Há também cromatina é envolvida pela Carioteca, uma característica marcante das células eucarióticas.

COMPARAÇÃO ENTRE CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS

Orgânulos	Procariótica	Eucariótica vegetal	Eucariótica animal
Membrana plasmática	Sim	Sim	Sim
Membrana esquelética	Sim	Sim	Não
Mitocôndrias	Não	Sim	Sim
Cloroplastos	Não	Sim	Sim
Retículos endoplasmático	Não	Sim	Não
Ribossomos	Sim	Sim	Sim
Vacúolos	Não	Sim, grandes	Sim
Lisossomos	Não	Geralmente não	Sim, pequenos
Centríolos	Não	Não	Sim
Cromatina	Sim	Sim	Sim

Atividades

1 1.   Considerando as células procarióticas e eucarióticas, assinale a alternativa que apresenta uma estrutura presente e ambas, que é sede da síntese de proteínas:

A)   Mitocôndrias (  )

B)   Lisossomos (  )

C)   Ribossomos (  )

D)   Complexo de Golgi (  )

E)   Carioteca (  )

2  2.  As células vegetais podem ser diferenciadas das dos animais pela presença de uma outra membrana que reveste externamente a membrana plasmática. Essa membrana de reforço das células vegetais é constituída por um polissacarídeo denominado.

a)    Amido (  )

b)    Glicogênio (  )

c)    Celulose (  )

d)    Clorofila (  )

e)    Quitina (  )

3  3.  Comparando uma célula procariótica com célula eucariótica vegetal e animal, em comum as três apresentam:

a)    Mitocôndrias, centríolos e flagelos

b)    Membrana plasmática, ribossomos e cromatina.

c)    Membrana esquelética, ribossomos e cromatina.

d)    Parede celulósica,Membrana plasmática e lisossomos.

e)    Membrana esquelética, membrana plasmática e cromatina.

4  4.  Uma célula procariótica se diferencie de uma células eucariótica pela ausência de:

A)   DNA

B)   Carioteca

C)   Citoplasma

D)   Membrana plasmática

E)   Ribossomos

5  5.  Das estruturas abaixo, a que ocorre tanto em células de mamíferos quanto em células de angiospermas é:

a)    O retículo endoplasmático

b)    O vacúolos de suco nuclear

c)    A parede celular

d)    O cloroplastos

e)    O centríolo.

6  6.  Considere as afirmações abaixo.

l. todos os seres vivos são constituídos por células.

ll. a célula é a unidade morfofisiológica fundamental  da vida.

lll. Todas as células se originam de células preexistentes.

A teoria celular baseia-se em:

a        a)    Apenas l

b        b)    Apenas ll

c        c)    Apenas lll

d        d)    Apenas l e lll

          e)    Apenas ll e lll

f)                 f) Apenas l,ll,lll

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