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Prof. James Scandian

RESUMOS: 1 – GENÉTICA / 2 - ENGENHARIA GENÉTICA / 3 - EVOLUÇÃO 4 - REPRODUÇÃO

1- GENÉTICA

LEIS DE MENDEL

1. Gene é a unidade fundamental da Genética, ou seja, é um segmento de DNA que controla alguma característica hereditária. Ex: gene A que produz a enzima A, gene B que produz a enzima B.

2. Caráter é qualquer manifestação de um indivíduo, porém nem sempre é hereditário, podendo ser adquirido.

3. Caráter congênito é o que se manifesta ao nascimento e nem sempre é genético, pois pode ser adquirido intra-útero. Nem todo caráter genético é congênito, pois pode se manifestar em qualquer idade.

4. Genótipo é o conjunto de genes do indivíduo para uma ou mais características.

5. Fenótipo é a manifestação dos genes com influências do meio ambiente. Corresponde a cada variedade de uma característica.

6. Genoma é a carga genética total de uma célula, seja ela n, 2n, 3n etc.

7. Fenocópia é uma modificação exclusivamente fenotípica por influência do meio, onde se adquire um novo fenótipo que não corresponde ao genótipo que o indivíduo apresenta. Ex: oxigenar os cabelos,

8. Norma de reação é uma modificação funcional no efeito do gene por influência do meio, originando diferentes fenótipos. Ex: luz solar aumentando a produção de melanina.

9. Cromossomos homólogos possuem a mesma forma, mesmo tamanho e genes para as mesmas características. Estão em pares nas células somáticas e isolados nos gametas.

10. Genes alelos ocupam os mesmos loci de cromossomos homólogos e controlam uma mesma característica.

11. Cromossomos autossomos são os que possuem genes para características gerais do corpo.

12. Cromossomos sexuais ou alossomos são os que possuem genes para características relacionadas ao sexo.

13. Retrocruzamento é o cruzamento de um descendente com um dos progenitores.

14. Cruzamento teste é o cruzamento entre o dominante e o recessivo para determinar se o dominante é homozigoto ou heterozigoto.

15. Codominância ou ausência de dominância é o fenômeno em que não existe dominância entre os alelos, sendo o heterozigoto um fenótipo intermediário ao dos progenitores. Ex: Anemia falciforme; Talassemia minor (anemia leve), intermediário entre o normal e Talassemia major (anemia grave =letal na infância).

Exemplo: tipos de anemias genéticas.

GENES GENÓTIPOS FENÓTIPOS F FF Anemia falciforme grave N NN Normal

F e N FN (intermediário) Anemia falciforme leve (benigna)

T TT Talassemia Major (grave) N NN Normal

T e N TN (intermediário) Talassemia Minor (benigna)

16. A primeira Lei de Mendel (lei da segregação ou lei da pureza dos gametas) diz que cada caráter é condicionado por um par de fatores que se segregam na formação de gametas, indo um fator para cada gameta.

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17. A segunda Lei de Mendel (lei da segregação independente) diz que dois ou mais pares de fatores, localizados em pares de cromossomos homólogos diferentes, segregam-se independentemente e recombinam-se ao acaso durante a formação de gametas.

Segregação independente

Formam-se quatro gametas em iguais proporções: 25% AB, 25% Ab, 25% aB e 25% ab.

18. A primeira lei de Mendel mostra que quando há dominância, o cruzamento entre monoíbridos resulta em

proporção fenotípica de 3 dominantes para 1 recessivo e quando não há dominância, a proporção é de 1: 2: 1. A segunda lei de Mendel mostra que a proporção fenotípica em F2 é de 9 : 3 : 3 : 1. São 9 dominantes para duas características, 3 dominantes para apenas uma de cada característica e 1 duplamente recessivo.

19. A segunda lei de Mendel mostra que um diíbrido (AaBb), para genes não ligados, forma quatro tipos de gametas de acordo com a fórmula 2n = 22 = 4 (AB, Ab, aB e ab).

POLIALELIA

20. Polialelia ou alelos múltiplos ocorre quando três ou mais genes alelos controlam alternadamente, ou seja, dois a dois, uma mesma característica. Os vários alelos surgem por mutações. Ex: tipo sanguíneo ABO e cor dos coelhos.

Exemplo: Cor dos coelhos (Polialelia)

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Ordem de dominância:

GENÓTIPOS GRUPOS SANGUÍNEOS (FENÓTIPOS)

ANTÍGENOS NAS HEMÁCIAS

ANTICORPOS NO PLASMA

IAIA - IAi A A anti– B IBIB - IB i B B anti– A

IAIB AB A e B Não possui Ii O Não possui anti - A e anti– B

MM M M Não possui NN N N Não possui MN MN M e N Não Possui

RR - Rr Rh+ Possui fator Rh Não possui Rr Rh- Não possui fator Rh Não possui

21. Não existem anticorpos pré-formados para os sistemas MN e Rh, sendo que são formados somente

após uma transfusão incompatível, vindo a causar problemas em uma segunda transfusão incompatível.

22. O indivíduo do grupo O é considerado doador universal para o sistema ABO, pois suas hemácias não possuem antígenos (aglutinogênios), embora no seu plasma existam anticorpos (aglutininas) anti-A e anti-B.

23. O indivíduo do grupo AB é assim classificado por possuir aglutinogênios A e B nas membranas de suas hemácias, sendo considerado receptor universal para o sistema ABO, pois no seu plasma não existem anticorpos anti-A nem anti-B.

Doações Possíveis

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24. A Determinação sexual em algumas espécies é feita através de cromossomos sexuais. => 2A - significa que os autossomos estão em pares e 1A (ou A) - 2A - significa que os autossomos estão em dose única.

25. Os sistemas ABO, MN e Rh são transmitidos pela lei da segregação independente, pois os genes para

os três sistemas se localizam em pares de cromossomos homólogos diferentes. Por isso, um casal IAi MN Rr x IBi MN Rr pode vir a ter filhos de todos os grupos sanguíneos para os três sistemas.

26. As condições para ocorrer Eritroblastose fetal ou D.H.R.N. são: mãe Rh- (rr), pai Rh+ (R_) e será doente o filho Rh+ (Rr) de mãe já sensibilizada (já possui anti-Rh, pois já recebeu transfusão de sangue Rh+ ou teve parto Rh+). Pode-se prevenir a doença injetando soro anti-Rh na mãe até 72 horas após cada parto Rh+.

CROMOSSOMOS SEXUAIS

27. Conheça os exemplos abaixo.

Tipos de sistemas: Exemplos conhecidos: Tipos de cromossomos e sexo heterogamético: Gametas

1- Sistema XY Moscas, mosquitos e mamíferos.

Fêmea - 2AXX (homogamético) Macho - 2AXY (heterogamético)

AX AX e AY

2- Sistema X0 Percevejos, gafanhotos, baratas e vermes.

Fêmea - 2AXX (homogamético) Macho - 2AX0 (heterogamético)

AX AX e A0

3- Sistema ZW Peixes, répteis, Aves,

borboletas, mariposas e bichos-da-seda.

Fêmea - 2AZW (heterogamético) Macho - 2AZZ (homogamético)

AZ e AW AZ

4- Sistema Z0 Alguns Répteis e galinhas domésticas

Fêmea - 2AZ0 (heterogamético) Macho - 2AZZ (homogamético)

AZ e A0 AZ

28. A Determinação sexual em Drosóphila melanogaster (mosca das frutas) depende de um balanço de

genes que estão no X e nos autossomos e o sexo é obtido através do IS (índice sexual). IS = nº de cromossomos X / nº de lotes autossomos (1 Lote = conjunto haploide de cromossomos)

Valor da Relação X/A Sexo e exemplos Maior do que 1,0 * Superfêmea =>2AXXX= 3/2

Igual a 1,0 Fêmea fértil =>2A XX= 2/2 Entre: 0,5 e 1,0 * Intersexuado =>3A XX= 2/3

Igual a 0,5 Macho fértil =>2AXY = 1/2 Menor do que 0,5 *Supermacho =>3AX = 1/3

(*) mutante estéreis 2AX0= 1/2(macho estéril) ; 2AXXY = 2/2 (fêmea excepcional) OBS.: Enquanto que no homem o cromossomo Y contém genes que definem o sexo, em drosófila ele não interfere na definição do sexo, mas é importante para garantir a fertilidade do macho.

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29. Em abelhas os machos são haploides (n) e fêmeas são diploides (2n). Os machos produzem gametas n por mitose, enquanto que as fêmeas produzem gametas n por meiose. Os gametas da fêmea que forem fecundados, originam fêmeas (n + n = 2n), sendo que as larvas que se alimentarem com geleia real, produzidas pelas operárias, desenvolvem os ovários e ficam férteis (rainha) e as que se alimentarem apenas com pólen e mel não desenvolvem os ovários e se tornam estéreis (operárias). Os machos se desenvolvem a partir de óvulos que não foram fecundados (n), processo denominado partenogênese.

HERANÇAS GENÉTICAS

30. Quando os genes que condicionam uma característica estão nos cromossomos autossomos, dizemos que a herança é autossômica, ocorrendo com a mesma frequência em ambos os sexos. Ex: albinismo, miopia.

31. A herança limitada ao sexo é autossômica e, por influências hormonais, o gene só se manifesta em um dos sexos. Ex: Barba, produção de leite.

32. A herança influenciada pelo sexo é autossômica e o gene se comporta como dominante num sexo e como recessivo no outro. Ex: calvície. O gene C na mulher é recessivo, pois só se manifesta em dose dupla. No homem o gene C é dominante, pois em dose única já causa a calvície. Esta diferença de comportamento gênico ocorre por influência de hormônios sexuais.

Genótipos Fenótipos

CC homem: calvo mulher: calva

Cc homem: calvo mulher: não calva

Cc homem: não calvo mulher: não calva

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33. Para calcular a probabilidade de que um casal de heterozigotos (Cc x Cc) tenha uma criança com calvície, devemos somar a chance de nascer um menino calvo (1/2 x 3/4) com a chance de nascer uma menina calva (1/2 x 1/4) = 3/8 +1/8 = ½.

34. Quando os genes que condicionam uma característica estão nos cromossomos alossomos (sexuais), dizemos que a herança é relacionada ao sexo. Existem três tipos heranças relacionadas ao sexo:

a) herança parcialmente ligada ao sexo b) herança ligada ao sexo c) herança restrita ao sexo 35. A herança parcialmente ligada ao sexo é aquela em que o gene encontra-se localizado nas regiões

homólogas de X e Y, ocorrendo como as autossômicas. Ex: retinose pigmentar. 36. A herança restrita ao sexo (Holândrica) é aquela em que o gene encontra-se localizado na região não

homóloga do cromossomo Y. Só ocorre no sexo masculino. Ex: gene para formação do testículo.

37. A herança ligada ao sexo é aquela em que o gene encontra-se localizado na região não homóloga do cromossomo X. Ex: Daltonismo, Hemofilia e Distrofia muscular progressiva.

Exemplos: daltonismo, hemofilia e distrofia muscular. GENÓTIPOS FENÓTIPOS

XHXH Mulher normal XHXh Mulher normal portadora XhXh Mulher hemofílica XHY Homem normal XhY Homem hemofílico

38. A mulher portadora do gene para hemofilia é XHXh e não é hemofílica. A mulher portadora de

hemofilia é XhXh. O homem hemofílico (XhY) é chamado de hemizigoto, pois só possui um gene para hemofilia, visto que o gene se encontra na parte não homóloga do cromossomo X. É mais frequente homem hemofílico do que mulher, pois com apenas um gene h ele já é hemofílico. O mesmo ocorrendo para daltonismo.

39. Quando pais normais têm um filho hemofílico, o genótipo do casal é XH Y x XHXh e a probabilidade de

nascer outro filho hemofílico é de 25%. Se este casal tiver filho homem, 50% é a chance de que seja hemofílico.

CROMATINA SEXUAL OU CORPÚSCULO DE BARR

40. Em 1949, o pesquisador inglês Murray Barr descobriu que nas mulheres, nas células somáticas em

intérfase, aparece, junto à face interna da membrana nuclear, uma pequena mancha de cromatina (heterocromatina), porção que não desespiraliza e cora-se mais intensamente. Corresponde a um dos cromossomos X que fica espiralizado, ou seja, inativo. Essa mancha foi chamada cromatina sexual ou corpúsculo de Barr.

41. Foi a partir da década de 1960, que evidências permitiram que a pesquisadora inglesa Mary Lyon

levantasse a hipótese de que cada corpúsculo de Barr fosse um cromossomo X. A inativação do cromossomo X ocorre ao acaso, durante o período embrionário e em alguns blastômeros inativa-se o X paterno e em outros o X materno e isso é passado às demais células.

42. O corpúsculo de Barr é compensação natural para a dupla carga genética de genes dos cromossomos

X dos indivíduos femininos da espécie humana, na tentativa de igualar ao Y. Essa inativação é chamada de mecanismo de compensação de dose.

43. A importância da cromatina sexual está no fato de através dela diferenciarmos as células masculinas das femininas e também identificarmos a ocorrência de síndromes ou anomalias cromossômicas sexuais. Ela só ocorre quando há dois ou mais cromossomos X. É facilmente observado em células da mucosa oral e pode ser utilizado para determinação do sexo de indivíduos, como já foi utilizado em olimpíadas onde havia dúvida quanto ao sexo do atleta.

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44. N° de cromatina sexual = Nº de cromossomos X - 1. 45. Veja a tabela que relaciona cariótipos e n° de cromatinas sexuais:

Cariótipos n° de cromatinas sexuais 46,XX 1 46,XY 0 45,X0 0

47,XXY 1 47,XXX 2 47,XYY 0

48,XXXY 2

46. Nos leucócitos ela aparece como um pequeno lóbulo arredondado, semelhante a uma “raquete”, preso ao núcleo. Em certos tipos de glóbulo branco, a cromatina sexual forma um a pequena projeção, com o se fosse um minúsculo lóbulo do núcleo, que recebe o nome de baqueta (por se assemelhar a um a baqueta de tambor). Veja a figura a seguir.

47. Em uma fêmea heterozigota, determinadas regiões do corpo apresentam características paternas,

outras maternas. Assim sendo, mulheres portadoras de genes recessivos ligados ao sexo em dose única deveriam ser normais e podem ser parcialmente afetadas. Ex: XHXh= mulheres parcialmente hemofílicas; XDXd = mulheres parcialmente daltônicas; XDXd = mulheres parcialmente distróficas.

48. Esse fato pode ser observado em gatas domésticas, onde existe o padrão de pelagem preto e amarelo. Os machos são malhados de amarelo ou preto. Uma fêmea heterozigota para as duas cores apresenta manchas amarelas e manchas pretas em sua pelagem. Por isso dizemos que gatos tricolores (branco, amarelo e preto) são fêmeas.

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MUTAÇÕES

49. As mutações cromossômicas são divididas em numéricas e estruturais. As numéricas alteram o número de cromossomos da célula e são divididas em euploidias e aneuploidias e as alterações estruturais comprometem a forma do cromossomo e são divididas em: Deleção ou deficiência, duplicação, inversão e translocação.

50. Euploidias são mutações numéricas que alteram a ploidia da célula, ou seja, alteram o número n de cromossomos da célula, pois alteram o genoma inteiro e a célula se torna n, 2n, 3n, 4n, etc. As aneuploidias são alterações numéricas que envolvem geralmente um ou dois cromossomos da célula para mais ou para menos. Vejam as tabelas a seguir.

51. As aneuploidias mais importantes da espécie humana são:

a) Síndrome do triplo X (superfêmea) mulher com cariótipo 47,XXX e duas cromatinas sexuais. b) Síndrome de Klinefelter homem com cariótipo 47,XXY e uma cromatina sexual. c) Síndrome do duplo Y (supermacho) homem com cariótipo 47,XYY e sem cromatina sexual. d) Síndrome de Turner (monossomia do X) mulher com cariótipo 45,X0 e sem cromatina sexual. e) Síndrome de Down (trissomia do 21) homem ou mulher com cariótipo 47, XY + 21 ou 47, XX + 21 e com

uma cromatina sexual se for mulher. f) Síndrome de Patau homem ou mulher com cariótipo 47, XY + 13 ou 47, XX + 13 e com uma cromatina

sexual se for mulher. g) Síndrome de Edwards homem ou mulher com cariótipo 47, XY + 18 ou 47, XX + 18 e com uma cromatina

sexual se for mulher.

52. Geralmente os erros de gametogênese formam gametas com cromossomos a mais ou a menos que, se fecundarem, formam indivíduos que vão apresentar aneuploidias em todas as células do corpo. No entanto, podem ocorrer erros nas mitoses após a fecundação originando embriões mosaicos, cujas células apresentam duas constituições cromossômicas diferentes.

53. Os erros de gametogênese são mais frequentes na ovulogênese do que na espermatogênese, pois na

mulher a formação de gametas sofre duas paralizações. A primeira ocorre ao nascimento, onde cerca de 200 mil ovócitos I interrompem a sua divisão na prófase I, fenômeno denominado de Dicteóteno. A partir de puberdade, em cada mês um ovócito I recomeça a divisão e origina o ovócito II que é ovulado, ocorrendo aí a segunda paralização na metáfase II. Somente se houver fecundação que o ovócito II irá se transformar em óvulo e logo após em zigoto.

54. Quanto maior a idade em que a mulher tiver filho, maior será a chance de surgir uma criança com

síndrome, pois o ovócito II liberado em idade mais avançada é proveniente de um ovócito I que estava em Dicteóteno há mais tempo, sendo maior a chance de recomeçar a divisão não separando corretamente os cromossomos.

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55. Como exemplo, veja o desenho a seguir, onde(A) representa um esquema de erro na meiose I (não separação do par de cromossomos 21) e (B) representa erro de meiose II (não disjunção de cromátides do cromossomo 21 duplicado).

56. Veja esquemas das mutações estruturais: a) Deleção:

O exemplo clássico da deleção na espécie humana é a síndrome do miado de gato (cri du chat) na qual se perde uma parte do cromossomo número 5. A criança chora lembrando um gato miando e apresenta retardo mental e neuromotor grave. Ainda na espécie humana, existe uma

leucemia, provocada por um a deficiência no cromossomo 22, também chamado de cromossomo Philadelphia. b) Duplicação:

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c) Inversão:

d) Translocação (simples e recíproca):

Resumo:

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INTERAÇÃO GÊNICA 57. Pleiotropia é fenômeno em que um par de genes atua controlando o surgimento de várias

características. Ex: Síndrome de Marfan (problemas visuais, cardíacos e dedos longos).

58. Interação gênica ocorre quando dois ou mais pares de genes interagem no controle de uma mesma característica. Os tipos existentes são :Epistasia, Heranças qualitativa e quantitativa.

59. Epistasia ou criptomeria é o fenômeno em que genes atuam inibindo o efeito de outros genes não alelos.

Epistasia Dominante:

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Epistasia Recessiva:

Vejamos porque o grupo sanguíneo falso O (Efeito Bombaim)é um caso de Epistasia recessiva:

Relembrando o que já aprendemos sobre o sistema ABO: o gene IAcodifica uma enzima A, que

participa da reação de formação do antígeno A; o gene IBcodifica uma enzima B, que participa da reação de

formação do antígeno B. Os indivíduos AB produzem os antígenos A e B; já os indivíduos do grupo sanguíneo O, que não têm nem o gene I

Anem o I

B, não produzem essas enzimas e, consequentemente, não

apresentam antígenos A nem B. Existe um outro gene (gene H), localizado em outro cromossomo, que é responsável por produzir

uma substância precursora dos antígenos A e B. Porém, a ausência do gene H, ou seja, se o indivíduo for hh, ele não terá a substância precursora, não formando antígenos A nem B, mesmo que tenha gene I

Aou I

B.

Então envolve a ação conjunta de dois pares de genes para uma característica. Dependendo de as enzimas produzidas pelos genes serem ativas ou inativas, verificam-se as diferentes relações epistáticas. Falso O ou Fenótipo Bombaim. (Epistasia Recessiva)

Epistasia e Albinismo:

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60. Herança qualitativa ou de genes complementares ocorre quando dois ou mais pares de genes complementam seus efeitos em uma característica cujos fenótipos variam qualitativamente.

Exemplo: formas de cristas no galináceos (H. Qualitativa) Fenótipos Genótipos

Noz (raça Malaia) R_E_ Rosa (raça Wyandotte) R_ee Ervilha (raça Brahma) rrE_

Simples (raça Leghorn) rree

61. Herança quantitativa ou polimeria ocorre quando dois ou mais pares de genes atuam somando efeitos em uma característica cujos fenótipos variam quantitativamente. Exemplo: cor da pele humana (H. quantitativa ou polimeria)

GENÓTIPOS FENÓTIPOS aabb branco

Aabb, aaBb mulato claro AAbb, aaBB, AaBb mulato médio

AABb, AaBB mulato escuro AABB negro

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

1. Sabendo-se que um indivíduo de genótipo aabbccdd apresenta orelhas de 5 cm e outro de genótipo

AABBCCDD possui orelhas de 10 cm, determine: a) Quanto cada alelo ativo acrescenta quanto ao tamanho da orelha? b) Qual é o tamanho médio das orelhas? c) Qual é o número de fenótipos existentes nesta característica? Resolução: a) Contribuição de cada gene aditivo = (10 – 5) / 8 =0,625 cm b) O tamanho médio corresponde ao indivíduo com 4 alelos maiúsculos (AaBbCcDd, por exemplo). 4 x

0,625 = 2,5; portanto, 5 +2,5 = 7,5 cm. c) O total de fenótipos corresponde ao número de genes + 1= 9, pois cada gene em maiúsculo gera um

aumento de 0,625 cm no crescimento da orelha e, assim, surge um novo fenótipo.

2. Um indivíduo possui uma planta de genótipo aabbcc medindo 12 cm e outra de genótipo AABBCC medindo 18 cm, determine:

a) Quanto que cada alelo ativo acrescenta quanto ao tamanho da planta? b) Qual é o tamanho médio dessa espécie de plantas? c) Qual é o número de fenótipos existentes nesta característica? Resolução: a) Contribuição de cada gene aditivo = (18 – 12) / 6 =1cm b) O tamanho médio corresponde à planta com 3 alelos maiúsculos (AaBbCc, por exemplo). 3 x 1 = 3;

portanto, 12 + 3 = 15 cm. c) O total de fenótipos corresponde ao número de genes + 1 = 7, pois cada gene em maiúsculo gera um

aumento de 1cm no crescimento da planta e, assim, surge um novo fenótipo. 3. No cruzamento entre triíbridos, responda: a) Qual a probabilidade de nascer alguém com o maior tamanho? E com o menor? b) Quantos fenótipos existem para esta característica? c) Quantos genótipos existem para esta característica?

Resolução: a) A chance de nascer alguém com classes fenotípicas extremas é: Classes extremas = 1/4

n, onde n é o

número de pares de genes envolvidos. No triíbrido n vale 3 AABBCC = ¼ x ¼ x ¼ = 1/43

aabbcc = ¼ x ¼ x ¼ = 1/43 b) Número de fenótipos = número de genes + 1= 6 +1 = 7 fenótipos c) Número de genótipos = 3

n = 3 x3 x 3 = 3

3= 27

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FÓRMULAS USADAS EM HERANÇA QUANTITATIVA PARA CRUZAMENTOS ENTRE HÍBRIDOS

GENES LIGADOS (LINKAGE) E PERMUTAÇÃO (CROSSING-OVER)

62. Quando dois genes estão no mesmo cromossomo, eles são chamados de ligados e, se não sofrerem permuta, irão para o mesmo gameta. Ex: uma célula Cis (AB/ab) forma gametas AB e ab, enquanto que uma célula Trans (Ab/aB) forma gametas Ab e aB. A segunda Lei de Mendel não se aplica a genes ligados, somente a genes com segregação independente.

63. Genes com ligação completa são os que não sofrem “crossing”, logo um diíbrido só forma dois tipos de gametas.

64. Genes com ligação incompleta sofrem “crossing”, logo um diíbrido forma quatro tipos de gametas. 65. A frequência de permuta entre dois genes (taxa de recombinação), é igual à distância entre eles, que é

igual ao percentual de gametas recombinantes, que corresponde à metade do percentual de células germinativas que sofrem “crossing”.

66. Quanto maior a distância entre dois genes, maior é a frequência de “crossing” entre eles. Quando dois genes estão bem distantes, pode ocorrer um duplo “crossing” (superior e inferior), formando somente gametas parentais, como se não tivesse ocorrido “crossing”.

67. A ocorrência de crossing-over aumenta a variabilidade de gametas, pois, ocorrendo crossing, uma

célula Cis forma gametas parentais (AB e ab) e gametas recombinantes (Ab e aB). 68. Quando 8% das células germinativas Cis (AB/ab) sofrem crossing ,elas originam 4% de gametas do tipo

recombinantes (Ab e aB), e 4% de gametas do tipo parental (AB e ab). Como as células que não sofrem crossing , 92% neste caso, só originam gametas parentais, surgirão 96% de gametas parentais (4% provenientes das células que sofreram permuta e 92% oriundos das células que não sofreram permuta). A frequência de permuta entre os genes equivale ao percentual de gametas recombinantes, pois são eles que apresentam os genes que sofreram permuta e a permuta ocorre com apenas duas das quatro cromátides, logo se 4% dos gametas são recombinantes, a frequência de permuta entre os genes A e B é 4%. Por convenção, ficou estabelecido que a distância entre os genes ligados corresponde à frequência de permuta entre eles, logo A e B estão a 4 U.M.

69. Para se obter um mapa genético é preciso levar em consideração que quanto maior for a taxa de

recombinação gênica, maior será a distância entre os genes e vice-versa. Vale lembrar que, quanto maior a distância entre os genes, maior a possibilidade de haver crossing-over. Vejamos um exemplo: Porcentagem de recombinação entre genes A e B: 19% Porcentagem de recombinação entre A e C: 2% Porcentagem de recombinação entre B e C: 17% A distância entre A e B será de 19 morganídeos; A e C, de 2 morganídeos e B e C, de 17 morganídeos:

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INTERPRETAÇÃO DE HEREDOGRAMAS Passos para descobrirmos o tipo de herança no heredograma:

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Primeiro devemos descobrir se a herança é dominante ou recessiva e em seguida descobrir se é autossômica ou ligada ao cromossomo X, que são as situações mais prováveis.

Então a sequência correta é: Procurar um casal normal com filho afetado, pois assim, o heredograma será recessivo. Em seguida, analiso as quantidades de homens e mulheres afetados, pois se for praticamente a

mesma, a herança é autossômica recessiva. Em caso onde homens estejam sendo afetados numa proporção maior do que mulheres, a herança

é do tipo ligada ao sexo recessiva, desde que não haja menina doente com pai ou filho homem normal. Se não encontrarmos casal normal com filho afetado, ou seja, sempre que nasce alguém afetado

pelo menos um dos pais é afetado, pensar em heredograma dominante. Podendo ser autossômica ou ligada ao sexo.

Para ser dominante ligada ao sexo, todo pai afetado sempre tem que ter as filhas afetadas e toda mãe normal sempre tem que ter filhos homens normais. Se algum pai afetado tiver filha normal ou alguma mãe normal tiver filho homem afetado, trata-se de herança dominante autossômica.

A outra possibilidade é termos uma situação em que o gene esteja na parte não homóloga do cromossomo Y.

Se o heredograma só apresentar homens afetados e todos os homens da mesma família forem afetados, ou seja, todos os filhos homens de pais afetados são afetados, então é herança restrita ao sexo. Se algum homem da família não for afetado então é herança ligada ao sexo recessiva.

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS Analise os heredogramas seguintes e indique o tipo de herança mais provável para cada um deles. 1. Herança dominante ligada ao sexo.

. 2. Herança recessiva autossômica.

3. Herança recessiva ligada ao sexo.

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4. Herança dominante autossômica.

5. Herança dominante autossômica.

6. Herança recessiva ligada ao sexo.

7. Herança restrita ao sexo.

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8. Herança recessiva ligada ao sexo.

9. Herança dominante ligada ao sexo.

10. Herança recessiva ligada ao sexo.

APROFUNDANDO CONCEITOS a) Penetrância - é o percentual de pessoas que apresenta determinado gene e o manifesta. O gene pode

ter penetrância completa (100% das pessoas que tem o gene manifestam seu efeito)ou incompleta (menos do que 100 % das pessoas que tem o gene manifestam seu efeito. Exemplo: 95% das pessoas que com gene para serem anãs em determinada região são de fato anãs).

b) Expressividade - corresponde à diferentes formas do gene se expressar. Exemplo: polidactilia com 6 ou 7 dedos.

c) Atavismo - Atavismo (do latim atavus, "ancestral") é o reaparecimento de uma certa característica no organismo depois de várias gerações de ausência. Decorre da não expressão de um gene em uma ou mais gerações de indivíduos. O termo é usado correntemente para referir-se a semelhanças físicas e/ou psicológicas entre seres e seus ancestrais mais distantes. Culturalmente, usa-se o termo para fazer referência à recuperação de atitudes ou tradições ancestrais que teria permanecido latentes durante longo período. Exemplo: aves "perderam" a dentição há cerca de 60 a 80 milhões de anos, mas os tecidos que normalmente desenvolvem dentes continuam a manter essa capacidade. Atualmente, é conhecido que os genes responsáveis pela odontogénese estão ainda presentes em galinhas.

d) Eugenia - é um termo que significando "bem nascido". É o estudo dos agentes sob o controle social que podem melhorar ou empobrecer as qualidades raciais das futuras gerações seja física ou mentalmente. Em outras palavras, melhoramento genético. O tema é bastante controverso, particularmente após o surgimento da eugenia nazista, que veio a ser parte fundamental da ideologia de pureza racial, a qual culminou no Holocausto.

e) Quimera Genética - Em biologia, quimerismo é o nome que se dá a um animal que tem duas ou mais populações de células geneticamente distintas que teve origem em diferentes zigotos; se as diferentes células surgiram a partir do mesmo zigoto, é chamado de mosaico. É rara em seres humanos: registaram-se apenas 40.

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O quimerismos em humanos acontece quando dois óvulos fecundados se fundem antes do quarto dia de gestação, misturando as informações genéticas sem que o indivíduo sofra grandes mutações. Se a fusão entre os óvulos ocorrer após o quarto dia, eles produzirão gêmeos xifópagos (siameses). Dentro dos quatro dias de gestação, se os óvulos fecundados forem do mesmo sexo, o indivíduo nascerá perfeito. Se os óvulos forem de sexos diferentes, o indivíduo nascerá hermafrodita. Nos casos onde os óvulos eram do mesmo sexo, o indivíduo, que não apresentava nenhum tipo de deformidade, pôde viver sua vida inteira sem se dar conta de sua característica incomum, talvez por isso haja tão poucos casos registrados. Os casos de quimerismos genético se tornaram mais evidentes após a utilização de testes de DNA. Indivíduos portadores de quimerismo, ao ter seu DNA comparado ao de filhos, pais e irmãos, mostraram resultados surpreendentes: Em um dos casos, uma mãe ao fazer um testes de paternidade em seus filhos para provar quem era o pai deles, resultou, em um primeiro momento, que a mesma não poderia ser a mãe dos filhos do suposto pai; sem entender o resultado, os médicos estenderam o exame para os pais e irmãos dessa mãe. De acordo com o segundo exame, os pais da mãe eram realmente os avós, mas o DNA correspondente à parte da mãe era igual à de seu irmão. Dada a impossibilidade de dois homens terem um filho, percebeu-se que havia algo incomum com a mãe. Após vários testes de DNA, foi comprovado que a mãe era uma quimera genética. Uma pessoa normalmente carrega 50% da informação genética da mãe e 50% da informação genética do pai; indivíduos que possuem quimerismo carregam 100% da informação genética de ambos e com informações genéticas diferentes em seu próprio corpo. No caso acima, a mulher possuía 100% do DNA de seu pai nos cabelos e nada do de sua mãe. Já em uma amostra de pele, foi encontrado 100% do DNA da mãe e nenhum traço do DNA do pai. Os filhos dela são normais e carregam 50% do DNA do pai biológico, ou seja, o quimerismo não é hereditário, é apenas um grande fruto do acaso que pode acontecer com qualquer pessoa. Você pode ser uma quimera, seus filhos poderão ser e talvez você nunca fique sabendo disso!

f) Herança mitocondrial - O DNA mitocondrial se difere do material genético encontrado no núcleo das células não só em relação a localização, mas também no tocante a quantidade de moléculas por célula, tipo de herança (exclusivamente materna) e sequência. Por existir em múltiplas cópias, o DNA mitocondrial é especialmente útil em análises em que o DNA nuclear se encontra em quantidades diminutas, como as que são usualmente encontradas em cenas de crime. O DNA mitocondrial humano é sempre proveniente do óvulo sendo passado pela mãe aos filhos.

ENGENHARIA GENÉTICA

BIOTECNOLOGIA

I - INTRODUÇÃO

Engenharia Genética é a modificação de seres vivos pela manipulação direta do DNA, através da inserção ou deleção de fragmentos específicos. Biotecnologia é um conjunto de processos tecnológicos que permitem a utilização de material biológico de plantas e animais para fins industriais.

II- TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE

O DNA recombinante é uma molécula híbrida obtida pela união de DNAs de fontes biologicamente diferentes, podendo um ser DNA sintético. Esses segmentos de DNAs de organismos diferentes são cortados pela mesma enzima de restrição, que os cortará em regiões com a mesma sequência, de forma a aparecerem extremidades soltas complementares que possam ser soldadas pela enzima DNA ligase, produzindo dessa forma uma molécula híbrida, que é o DNA recombinante.

As Enzimas de Restrição ou enzimas tesouras (ou endonucleases) são enzimas que clivam a

molécula de DNA através do reconhecimento de sequências nucleotídica específicas, por exemplo, o local5' GGATCC 3', da enzima BamHI. As enzimas de restrição foram originalmente isoladas de bactérias que as

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produzem para se defenderem da invasão de alguns vírus, pois picotam o DNA do invasor em certos pontos específicos. Portanto, cada tipo de enzima de restrição corta uma região específica do DNA. Hoje são produzidas por empresas de biotecnologia e é uma das ferramentas básicas em Biologia Molecular e Engenharia Genética. III - VETORES

Os responsáveis por transportar genes são chamados de vetores e os mais utilizados em Engenharia Genética são: Plasmídeo Bacteriano e Vírus a) Plasmídeo Bacteriano - em particular da Escherichia coli, são muito usados. O DNA circular

(PLASMÍDEO) mantém uma existência independente do cromossomo; no entanto, sua duplicação é sincronizada com a da bactéria, garantindo assim sua transmissão para as bactérias-filhas. Em Engenharia Genética, genes "estranhos" à bactéria podem ser incorporados aos seus plasmídeos, e assim, tais bactérias passam a produzir as proteínas que esses genes codificam, como por exemplo: hormônio de crescimento e insulina, anticoagulantes, etc.

Nota 1: Os Motivos para se usar a bactérias são: ciclo de vida rápido em relação aos organismos superiores, cultivo de um grande número de indivíduos em um espaço pequeno, apresenta menor número de genes em relação aos organismos superiores e divisão binária. b) Vírus - principalmente o fago lambda, são de grande utilidade na Tecnologia do DNA Recombinante.

Ele possui genes nas extremidades do cromossomos que são essenciais e indispensáveis à reprodução, e também genes não essenciais, na região mediana, cuja presença é dispensável a multiplicação viral. Os genes essenciais produzem as proteínas da cápsula e as enzimas que atuam na duplicação do DNA viral, enquanto que os genes não essenciais estão relacionados aos processos de recombinação entre moléculas de DNA, sem interferir na reprodução do vírus, sendo, portanto dispensáveis, podendo ser retirada e substituída por um pedaço de DNA de outro organismo. Sendo assim, quando o cromossomo viral se multiplica, o DNA estranho incorporado a ele também será multiplicado, a fim de obter grande número de cópias o que é necessário ao estudo de Genes.

Nota: Um vírus modificado (sem genes que nos prejudique) pode receber um gene terapêutico e ser usado para transporta gene normal para o indivíduo afetado (terapia gênica).

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IV - ENZIMA DE RESTRIÇÃO

As principais utilidades das enzimas de restrição são:

a) CLONAGEM DO DNA. Podemos criar a chamada "biblioteca" de genes, onde cada fragmento, contendo apenas um gene é inserido em um vetor, que pode ser um plasmídeo bacteriano ou um fago, que se multiplica originando clones e formando uma coleção de um grande número de fragmentos de DNA (clonagem do gene para melhor estudar). A clonagem molecular por meio de bactérias é um processo eficiente, porém trabalhoso, delicado e relativamente demorado.

Nota 1: A técnica do PCR (Polymerase Chain Reaction = Reação em Cadeia da Polimerase) - serve para fazer clones (cópias) de DNA. É uma técnica sofisticada que utiliza a DNA polimerase de bactérias termófilas. Essa se desenvolveu na década de 1980. A partir de um DNA molde a ser copiado, são utilizadas pequenas sequências iniciadoras; nucleotídeos e a enzima DNA polimerase são empregados em um mecanismo cíclico e automático, que permite a produção de múltiplas cópias do segmento inicial. O processo trabalha com amostras mínimas de DNA e produz rapidamente grande quantidade de cópias de determinado DNA, tornando-as disponíveis para estudo. Nota 2: A DNA polimerase é uma enzima que se liga a um DNA de fita simples e sintetiza uma segunda fita de acordo com o pareamento de bases e a RNA polimerase produz RNA a partir de uma fita de DNA. Nota 3: É possível fabricar um gene em laboratório a partir de RNA mensageiro utilizando a enzima transcriptase reversa, que fabrica DNA copiando o RNA. É chamado de DNA complementar (DNAc). São genes funcionais, e por isto nós os armazenamos em bibliotecas de DNAc. Com esta técnica podemos também identificar quais genes estão sendo expressos pelas células em certo momento. Pode-se ainda, sintetizar-se um pequeno gene, unindo nucleotídeo por nucleotídeo, na sequência desejada partindo da tabela de códons e aminoácidos. b) TERAPIA GÊNICA. Um vírus modificado (sem genes que nos prejudique) pode receber um gene

terapêutico e ser usado para infectar células-tronco (medula óssea vermelha) retiradas de um indivíduo afetado por uma doença genética, fazendo com que elas recebam o gene normal e, após serem devolvidas para o indivíduo, passem a produzir o que a célula com o gene defeituoso não produzia. Este procedimento é chamado de terapia gênica. Um exemplo de terapia gênica foi a reversão dos efeitos de uma doença genética chamada imunodeficiência combinada grave ligada ao cromossomo X (SCID). Pacientes que sofrem dessa doença são obrigados a viver em ambientes completamente isolados (como no filme "o rapaz da bolha de plástico"), pois o sistema imunológico não defende o corpo de infecções, em função de um gene defeituoso. Ao receber o gene normal ocorre a produção de uma proteína responsável por estimular a produção de glóbulos brancos pela medula óssea.

Terapia Gênica

FONTE: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/terapia_genica.php

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c) OGM's (Organismos geneticamente modificados) E TRANSGÊNICOS. Entende-se por OGM’s todo organismo que cujo material genético foi manipulado de modo a favorecer alguma característica desejada. Os seres, de qualquer grupo de classificação, que tiveram seu genoma modificado no sentido de acrescentar-se genes de outro ser objetivando o aparecimento ou desaparecimento de alguma característica são transgênicos. Na prática, são seres que receberam genes de outra espécie. Os objetivos para transgenia ou modificação genética dos seres incluem: melhora do valor nutritivo da planta, maior tempo de amadurecimento levando a um período maior de conservação dos vegetais,aumento da resistência das lavouras a insetos e a inseticidas, criação de bactérias e animais produtores de biofármacos, etc. Na produção de um transgênico um plasmídeo com gene desejado (recombinante) deve ser inserido em um zigoto que vai se multiplicar por mitose levando o gene para todas as células do novo ser. Um exemplo que ficou bem famoso: um gene responsável pela bioluminescência em vagalume foi inserido no plasmídeo e depois levado para uma célula de tabaco originando uma planta transgênica que, ao ser regada com a substância que o vagalume utilizava, brilhou.

d) TESTE DE DNA. Método para se visualizar semelhanças e diferenças genéticas entre organismos.

Para isto é necessária uma amostra de qualquer tecido do organismo, da qual se isola o DNA. As enzimas de restrição geram pedaços de DNA com tamanhos diferentes para cada indivíduo. São sequências de bases nitrogenadas que não codificam proteínas e que ficam entre genes. Elas se repetem em sequências com número variável de repetições diferentes em cada indivíduo (VNTRs – variable number of tandem repeats).

Técnica de eletroforese: o material genético é marcado com fósforo radioativo (para que depois possa marcar a folha do filme) e depois quebrado por enzimas de restrição para ser visualizado por eletroforese. Os fragmentos de DNA (bandas - traços) são negativos e na cuba com gel, os pedaços menores de DNA migram para o polo positivo mais rápido do que os maiores. Os segmentos de DNA (marcadores genéticos) marcam o gel e, em seguida, o filme será revelado mostrando o padrão de bandas, que é específico para cada indivíduo. Fontes de DNA: Até mesmo a raiz do pelo contém células que podem ser analisadas, mas a preferência é para leucócitos com grandes núcleos. Utilidades do teste: exame pré-natal, testes de paternidade, identificação de criminosos, testes forenses, "currículo genético" (lembre-se do filme Gattaca).

Cuba de eletroforese

Revelação do filme

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Teste de DNA para verificação de vínculo genético através da comparação entre alelos:

O filho apresenta metade de seu material genético proveniente do pai e a outra metade proveniente

da mãe. Qualquer segmento de DNA encontrado no filho que está ausente na mãe deve estar no verdadeiro pai. Esta análise é repetida para vários locos gênicos, permitindo uma conclusão com total segurança. Quando em vários locos genéticos os alelos do filho, que não foram os herdados da mãe, estão ausentes no suposto pai, exclui-se a paternidade. Quando em todos os locos estudados, os alelos presentes no filho, que não foram os herdados da mãe, estão presentes no suposto pai levam à conclusão que este é o pai biológico da criança em questão. Neste caso caracteriza-se a inclusão de paternidade. A presença de banda única indica sobreposição. Veja um exemplo: 2 x 5 podem ter filhos iguais a 1, 2, 3, 4, 5 e 6.

Veja o exemplo a seguir que mostra o padrão de bandas na eletroforese do pai, da mãe e dos filhos. O pai apresenta segmentos de DNA de 4 e 6 Kb (1 Kb= 1000 pares de bases) e a mãe apresenta segmentos de 3 e 5, logo, os filhos devem apresentar uma banda igual a do pai e igual a da mãe.

Teste de DNA para verificação de igualdade entre DNA’s (DNA fingerprinting). A figura a seguir representa um resultado típico de investigação de vínculo genético utilizando-se a

análise de sequências que se repetem. Como se pode notar, o número de bandas é muito grande, podendo-se habitualmente identificar entre 8 e 30 bandas, por pessoa, fazendo com que a combinação genotípica seja enorme. Portanto, o poder de resolução desta técnica é muito alta, sendo o poder de exclusão, igualmente, muito alto. Em determinados casos, a probabilidade de se encontrar outro indivíduo com o mesmo genótipo chega a 1:3.000.000.000, sendo, portanto, quase impossível encontrar uma outra pessoa com o mesmo padrão de bandas. Por isso esse exame também é conhecido como DNA Fingerprinting (impressão digital do DNA).

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Observe abaixo o filme revelado que mostra o padrão de bandas de 3 igual ao de 4.

e) PROGETO GENOMA. A enzima de restrição corta os segmentos de DNA a serem analisados. O

projeto genoma humano foi criado com o objetivo de identificar e sequenciar as bases nitrogenadas de nossos cromossomos bem como os genes que elas constituem. O primeiro esboço do genoma foi anunciado em junho de 2000, dois anos antes do previsto. Em abril de 2003 já tínhamos a sequenciação de 99% do genoma humano, com uma precisão de 99,99%, estando previsto para os próximos anos a conclusão do mesmo (mapeamento de todos os cerca de 30 a 40mil genes que compõem o Genoma Humano). Para identificar nosso genoma devemos utilizar 22 cromossomos autossomos (um de cada par, pois são homólogos) e os dois sexuais (X e Y, pois não são homólogos).

CÉLULAS-TRONCO

V - CÉLULAS-TRONCO 1. As células-tronco são células indiferenciadas que podem se dividir originando outros tipos celulares se

auto renovam até o fim da vida. Elas estão presentes desde a vida embrionária até a vida adulta. São elas as responsáveis pela formação do embrião e também pela manutenção dos tecidos na vida adulta.

2. As células-tronco são de dois tipos: a) embrionárias, que têm potencial para se tornarem uma variedade de tipos celulares especializados de

qualquer órgão ou tecido do organismo, sendo capazes de se multiplicar de forma rápida. São divididas em: Totipotentes e Pluripotentes.

b) adultas, que podem renovar-se e (com certa limitação) diferenciar-se para produzir o tipo de célula especializada do tecido do qual se origina. São células maduras, sendo as mais conhecidas às encontradas na medula óssea e no cordão umbilical e multiplicam-se mais lentamente. São divididas em Multipotentes, Oligopotentes e Unipotentes.

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3. As células-tronco retiradas da medula e do cordão-umbilical quando usadas no próprio indivíduo apresenta menor risco de rejeição, mas possuem algumas limitações, pois não servem para tratar portadores de doenças genéticas como as distrofias musculares ou atrofias espinhais. Isto porque nas doenças genéticas o problema está em todas as células, apesar de só se expressar em tecidos específicos. Atualmente as pesquisas vem mostrando que células maduras de tecido adulto podem ser reprogramadas para ter comportamento de células-tronco, podendo originar tecidos diversos.

4. Atualmente muitos tratamentos vem dando certo com células-tronco adulta porque têm a capacidade de se transformar em células idênticas às dos tecidos onde foram implantadas. Por exemplo: se uma pessoa com infarto do miocárdio tem uma parte do coração afetada e as células dessa região morrem, as células-tronco podem se transformar em células cardíacas e substituir as células mortas, regenerando o tecido lesionado. O mesmo podendo ser feito em relação lesões de medula nervosa e de áreas cerebrais. Outra hipótese, no caso do diabete, é de que as células-tronco, se inseridas no pâncreas, poderiam se diferenciar e começar a produzir insulina, o que traria a cura para pessoas portadoras dessa doença.

Classificação quanto à potencialidade: a) Totipotentes: são as células-tronco

embrionárias que podem formar todos os tecidos incluindo a placenta. Elas constituem o primeiro grupo de até 32 células, e se formam nas primeiras 72 horas após a fecundação do óvulo. b) Pluripotentes: são as células embrionárias, a partir do quinto ou sexto dia após a fecundação, quando constituem um grupo de 64 células, são capazes de formar qualquer espécie de tecido exceto placenta. c) Multipotentes: podem produzir células de várias linhagens adultas. As células-tronco multipotentes são um pouco mais diferenciadas, presentes no indivíduo adulto, com capacidade de originar apenas um limitado número de tipos teciduais. Estas células são designadas de acordo com o órgão de que derivam e, no corpo, podem originar apenas células daquele órgão, possibilitando a regeneração tecidual. Entretanto, com o avanço das pesquisas, células antes consideradas multipotentes, a exemplo das células-tronco neurais, têm se revelado pluripotentes, dependendo das condições de cultivo em laboratório, se transformando em tipos celulares que estejam juntas. Um exemplo: células tronco da medula óssea, por exemplo, podem originar células de sangue, ossos, cartilagem, músculos, pele e tecido conjuntivo, se forem misturadas com tais células.

d) Oligopotentes: As células-tronco adultas que podem originar mais de um tipo de tecido são chamadas oligopotentes, e encontram-se, por exemplo, no tecido intestinal e parede dos vasos sanguíneos.

e) Unipotentes: célula germinativa que só origina espermatozoide ou somente o óvulo.

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CLONAGEM

VI - CLONAGEM A clonagem reprodutiva é a técnica pela qual se pretende

fazer a cópia de um indivíduo. Nessa técnica transfere-se o núcleo de célula somática de um indivíduo que se deseja clonar, para um óvulo previamente enucleado. Aplica-se um estímulo elétrico e, se o óvulo com esse novo núcleo começar a se dividir, ele será transferido para um útero da espécie, pode se desenvolver e originar uma cópia do doador da célula somática. Apenas com DNA mitocondrial seria do doador do óvulo.

. Em 1997 foi anunciado o primeiro mamífero gerado a partir de células somáticas de um indivíduo adulto através da transferência nuclear, a ovelha Dolly, obtida a partir de células de glândulas mamárias. Em sua trilha foram gerados clones de camundongos, bovinos, e porcos, entre outros. Porém, desde 1997 aprendeu-se muito pouco sobre os mecanismos de reprogramação celular que fazem um núcleo já diferenciado, quando introduzido em um óvulo enucleado, reiniciar o programa de desenvolvimento embrionário e dar origem a um ser completo, um clone. No entanto, Dolly foi um marco na história da ciência, demonstrando pela primeira vez que uma célula já diferenciada era capaz de acessar toda a informação contida em seu genoma e dar origem a todos os tipos celulares encontrados em um indivíduo adulto. Esses mesmos mecanismos podem ser utilizados para a geração de tecidos específicos desse indivíduo, um processo chamado de clonagem terapêutica (Figura abaixo). Veja a seguir o esquema do primeiro mamífero clonado (Dolly - 1996).

Fonte:

http://www.ghente.org/temas/clonagem/index_dolly.htm A clonagem terapêutica consiste em obter um embrião da pessoa doente por meio da clonagem e retirar as células-tronco dele. Essas células têm potencial para se transformar em qualquer tipo de célula adulta do nosso corpo (todas geneticamente idênticas ao paciente). Assim, elas poderiam ser estimuladas a se transformar no mesmo tipo de célula que estão lesadas no organismo do doente. Alterando suas condições de cultivo, pode-se induzir a diferenciação dessas células em tecidos específicos (como músculo, neurônios, hepatócitos e até óvulos e espermatozoides. Assim, as CTs embrionárias podem ser fonte de tecidos para transplantes). Por exemplo: uma pessoa com leucemia que necessitasse de um transplante de medula seria clonada, dando origem a um embrião, do qual seriam retiradas células-tronco. Dessa forma, a pessoa seria doadora para si mesma, sem correr o risco de que seu organismo viesse a rejeitar o transplante, pois as células utilizadas seriam retiradas de seu clone, que apresentaria a mesma constituição genética que ela. A clonagem terapêutica já foi demonstrada em modelos animais. Resta agora decidirmos se essa metodologia será utilizada em seres humanos. A obtenção de CTs embrionárias envolve obrigatoriamente a destruição do embrião (blastocisto - um embrião pré-implantação de 5 dias) o que para muitos é inaceitável.

“A palavra ‘bioética’ designa um conjunto de pesquisas, de discursos e práticas, via de regra pluridisciplinares, que têm por objeto esclarecer e resolver questões éticas suscitadas pelos avanços e a aplicação das tecnociências biomédicas”.

(Hottois, G 2001.Bioéthique. G. Hottois& J-N. Missa. Nouvelle encyclopédie de bioéthique. Bruxelles: De Boeck, p. 124-126)"

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O uso de célula-tronco embrionária e a clonagem esbarram numa delicada questão: Seria lícito matar uma vida para salvar outra? Se você tivesse com uma nidação começando (uma semana), após muito tempo tentando engravidar, e alguém lhe desse um medicamento que eliminasse o embrião, você o consideraria vida? Mas, afinal, quando começa mesmo a vida? Horas após a fecundação já há divisão celular... (Ser morto se divide?) Protozoário é ser vivo mesmo sem ter sistema nervoso. Seria necessário sistema nervoso para ter vida? E se as pesquisas com células-tronco embrionárias pudessem salvar alguém de sua família? Será que embrião seria vida? Será que o conceito de começo da vida depende do interesse de cada um?

“Nem tudo que é cientificamente possível é eticamente correto”.

EVOLUÇÃO

EVOLUÇÃO I-TEORIAS EVOLUCIONISTAS

1. LAMARCK (1744 – 1829) -LAMARCKISMO

PRINCÍPIO DA ALTERAÇÃO DO MEIO - O meio ambiente sofre alterações, ou seja, se modifica. PRINCÍPIO DA NECESSIDADE - Sendo necessário, um órgão pode surgir e, não sendo, pode

desaparecer de acordo com a alteração do meio. LEI DO USO E DO DESUSO - Órgãos muito usados iriam hipertrofiar enquanto órgãos pouco usados

iriam atrofiar. LEI DA TRANSMISSÃO DOS CARACTERES ADQUIRIDOS - A hipertrofia e a atrofia resultantes do

uso e desuso seriam transmitidas aos descendentes. 2. DARWIN - DARWINISMO (1809 - 1882)

A natureza selecionaria os indivíduos mais adaptados ao meio (seleção natural) e estes deixariam maior número de descendentes. Na luta pela vida sobrevivem os mais aptos.

Quatro pontos resumem a teoria de Darwin: NÚMERO DE INDIVÍDUOS - O número de indivíduos gerados é superior ao número que realmente

conseguem sobreviver. VARIABILIDADE - Existem variações entre nas características dos indivíduos. SELEÇÃO NATURAL - Os que apresentam variações favoráveis tendem a sobreviver. ADAPTAÇÃO - somente os mais aptos sobrevivem.

3. NEODARWINISMO ou MUTACIONISMO (HUGO DE VRIES - 1848 - 1935) Acrescentou a explicação para a origem da variabilidade, através da MUTAÇÃO.

Neodarwinismo – No século XX, a teoria darwinista foi sendo adaptada a partir de descobertas da Genética. Essa nova teoria, chamada de TEORIA SINTÉTICA MODERNA, é a base da moderna Biologia e corresponde ao conjunto de ideias corretas a respeito da evolução e abrange: princípio da alteração do meio, variações entre indivíduos, seleção natural, sobrevivência dos mais aptos, luta pela vida entre os indivíduos e destes com o meio e ocorrência das mutações. CASOS IMPORTANTES DE SELEÇÃO NATURAL a) Melanismo industrial:

As populações inglesas de uma determina espécie de Mariposas – Biston betulária - sofreram nos últimos 130 anos uma evolução muito grande em relação à COR. Essas mariposas existem sob duas formas: uma clara e outra escura. A clara quando pousa sobre os troncos cobertos de líquens que também são claros é praticamente invisível, sendo selecionada naturalmente. O surgimento da variedade escura foi registrado por volta de 1850 com o aumento da poluição industrial. Inicialmente era muito mais difícil de encontrar do que a variedade clara, pois essa nova variedade (a escura), ao pousar no tronco das árvores (com líquens) era facilmente observada pelos seus predadores naturais. Com a industrialização crescente de várias regiões inglesas, a fuligem produzida pelas fábricas escureceu aos poucos muros e troncos de árvores. Progressivamente a variedade escura, ficava cada vez mais numerosa, substituindo a variedade clara que, com alteração do meio ambiente (poluição), passou a uma condição desfavorável. b) Resistência das bactérias aos antibióticos:

Muitos antibióticos usados com sucesso contra determinadas bactérias, parecem atualmente ter perdido sua eficiência. Pensou-se assim que as bactérias “adquiriram resistência ao antibiótico”, porém o que ocorre na realidade é que o antibiótico apenas selecionou as variedades resistentes (que já existiam). Essas variedades surgiram por mutações espontâneas, na população de bactérias.

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c) Resistência de insetos ao DDT: É um fenômeno semelhante aos discutidos nos itens anteriores. O DDT e seus derivados, quando

apareceram tiveram absoluto sucesso na luta contra os insetos. Porém gradativamente, deixaram de ter efeito sobre populações inteiras que aparentavam ter adquirido resistência a seus efeitos. Hoje porém, sabemos tratar de mais um caso de seleção das variedades resistentes. d) Resistência contra Malária:

Alguns indivíduos apresentam Anemia Falciforme (Siclemia) na forma grave (SS), podendo ser letal na infância; outros a apresentam na forma leve (Ss), tendo padrão de vida praticamente normal. Os indivíduos ss apresentam hemácias normais (bicôncavas). Na doença Malária, o Plasmódio encontra ambiente propício para sua reprodução nas hemácias normais dos indivíduos ss , o que não ocorre nas hemácias em forma de foice dos heterozigotos, pois o parasita não consegue completar ciclos reprodutivos em tais hemácias. Nas regiões onde a Malária é endêmica podemos dizer que os heterozigotos Ss são selecionados não contraindo Malária, enquanto que os normais (ss) podem contraí-la e até morrer, diminuindo a frequência do gene normal (s). Comparativamente dizemos que o gene para Anemia Falciforme (S) é encontrado com maior frequência nas regiões onde existe Malária do que nas regiões onde não existe. II. ESPECIAÇAO

É o processo de formação de novas espécies. 1. TIPOS DE ESPECIAÇÃO: a) ANAGÊNESE: Quando um número suficiente de mutações ocorrem e se fixam numa população de tal

maneira que existe uma diferença significativa em relação à população ancestral, uma nova espécie pode ser observada. Portanto, a população vai se modificando gradativamente, pois continuas alterações nas condições ambientais determinam novas pressões seletivas, o que resulta em uma população tão diferente da original que pode ser considerada uma nova espécie.

Nota: Espécies simpátricas (Simpátrico, do grego sym,”reunião”; e pátria, “terra natal”): São aquelas que ocupam a mesma região. Normalmente ocorre com o cruzamento de duas espécies, gerando um híbrido estéril, que, eventualmente, pode produzir gametas anormais diploides, cuja fusão gera um indivíduo poliploide, que pode ser capaz de se reproduzir sexuadamente e constituir uma espécie distinta. Esse processo de formação de novas espécies é denominado hibridização ou hibridação. EX: Jumento x Égua = Burro ou Mula ; Pintassilgo x Canária = Pintagol b) CLADOGÊNESE: corresponde a um processo evolutivo que gera ramificações nas linhagens de

organismos ao longo de sua história evolutiva e implica obrigatoriamente em especiação biológica. Portanto, as novas espécies se formam por irradiação adaptativa, isto é, a partir de grupos que se isolam da população original e se adaptam a diferentes regiões. Depois de longo tempo de isolamento, as populações originam novas espécies.

A etapa crítica na formação de uma nova espécie é a separação do conjunto gênico da espécie ancestral em dois conjuntos separados. Subsequentemente, em cada conjunto gênico isolado, as frequências dos genes podem mudar como resultado das ações de forças evolutivas. Durante esse período de isolamento, se diferenças significativas forem acumuladas, as duas populações podem não mais trocar genes se voltarem a ocupar o mesmo espaço. Surge então, uma barreira entre as duas espécies que advêm da espécie primitiva e em isolamento uma da outra, elas se desenvolvem ao meio em que vivem, e nesse contexto de reprodução tanto sexuada quanto assexuada se reproduzem tornando espécies mais evoluídas. Nota: Espécies alopátricas (Alopátrico, do grego alo,”diferente”; e pátria. “terra natal”): Vivem em diferentes regiões, apresentando isolamento Geográfico.

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ESQUEMAS DE ESPECIAÇÃO ALOPÁTRICA Começam com isolamento Geográfico

III- EVIDÊNCIAS DE EVOLUÇÃO 1- FÓSSEIS - São indícios da presença de vida em tempos remotos na Terra. São estudados pela PALEONTOLOGIA. Exemplos: Pegadas, ossos, dentes etc. 2- ANATOMIA COMPARADA a) ÓRGÃOS VESTIGIAIS –Órgãos reduzidos, normalmente sem função que correspondem a órgãos

maiores e funcionais em outros organismos. São vestigiais no homem: Apêndice cecal, pêlos, 3º molar, canino, músculos auriculares, cóccix, etc.

b) ORGÃOS HOMÓLOGOS – Apresentam mesma origem embrionária podendo exercer ou não a mesma função. Possuem mesmo plano estrutural. Exemplo: membros anteriores dos mamíferos e asas de aves / asa de morcego e pata de cavalo.

IRRADIAÇÃO ADAPTATIVA (ADAPTAÇÃO DIVERGENTE)

É a evolução em vários sentidos a partir de um ancestral comum. Ocorrem adaptações em indivíduos de um mesmo grupo de acordo com o ambiente ocupado. Os órgãos homólogos geralmente surgem de irradiação adaptativa

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Nota: ÓRGÃOS ANÁLOGOS – Apresentam origem embrionária diferente mas sempre exercem a mesma função. Não possuem mesmo plano estrutural, embora possam ser morfologicamente parecidos. Eles resultam de uma adaptação, não sendo evidência de evolução. Exemplos: asa de ave e asa de inseto / nadadeira de baleia e nadadeira de peixe. CONVERGÊNCIA ADAPTATIVA ou ADAPTAÇÃO CONVERGENTE

É a adaptação de diferentes organismos a um mesmo tipo de ambiente. A semelhança existente decorre do fato de serem selecionados organismos com determinada vantagem para aquele ambiente.

A Convergência adaptativa leva a formação de órgãos análogos. 3 - EMBRIOLOGIA COMPARADA

Diferentes animais mostram semelhança no padrão de desenvolvimento embrionário, principalmente nas primeiras etapas. Os embriões diferenciam-se cada vez mais, no decorrer de seu desenvolvimento. Porém é evidência de um ancestral comum.

4 - BIOQUÍMICA COMPARADA

Demonstra que seres vivos evolutivamente próximos são constituídos de moléculas semelhantes. Quanto maior a proximidade evolutiva entre duas espécies, maior será a semelhança entre os DNAs, proteínas (sequência de aminoácidos), enzimas, hormônios, etc. Portanto, as provas ou evidências de evolução são: - Fósseis; Órgãos vestigiais; Órgãos homólogos; Embriologia comparada e Bioquímica comparada. HIPÓTESE ENDOSSIMBIÓTICA - A Hipótese Endossimbiótica admite que as células eucarióticas sejam o resultado da associação simbiótica entre vários ancestrais procariontes. Este modelo defende que o sistema endomembranar teria surgido de imaginações da membrana plasmática e que as mitocôndrias e cloroplastos se desenvolveram a partir de células procarióticas que permaneceram em simbiose no interior de células procarióticas hospedeiras, resistindo à digestão. Os cloroplastos teriam se originado a partir de procariontes fotossintéticos; as mitocôndrias teriam se originado de procariontes heterotróficos aeróbios. Este modelo é apoiado vários argumentos: Mitocôndrias e cloroplastos assemelham-se a bactérias, na forma, tamanho e estruturas membranares;

Cloroplastos e mitocôndrias produzem as suas próprias membranas internas, dividem-se independentemente da célula e contêm DNA em moléculas circulares; os ribossomos dos cloroplastos e mitocôndrias são mais semelhantes aos dos procariontes do que dos eucariontes;

EQUILÍBRIO GÊNICO

IV. PRINCÍPIO DE HARDY- WEINBERG

Em 1908 o matemático inglês Godfrey H. Hardy (1877-1947) e o médico alemão Wilhem Weinberg concluíram que, se nenhum fator evolutivo atuasse sobre uma população numerosa com cruzamentos ao acaso, as frequências de seus alelos permaneceriam inalteradas ao longo das gerações. Esse princípio ficou conhecido como lei ou teorema de Hardy-Weinberg, ou princípio do equilíbrio gênico. As condições necessárias para que uma população se mantenha em equilíbrio gênico, segundo Hardy e Weinberg, são as seguintes: população deve ser numerosa, panmítica (cruzamentos ocorrendo ao acaso)e ausência de fatores evolutivos, isto é, ausência de fatores que modifiquem as frequências dos alelos.

Na ausência de Fatores Evolutivos a população permanecerá em equilíbrio gênico, ou seja, as

frequências dos alelos não se alteram ao longo das gerações. Essa condição é teórica ou intervalo de tempo analisado foi muito pequeno, pois na natureza, um ou mais fatores evolutivos sempre atuam no processo de alteração do pool (frequência) gênico das populações. FATORES EVOLUTIVOS a) Mutações - aumentam a variabilidade genética, sendo a única fonte nova de gene. Quando um alelo A

se transforma em outro, isto diminui a frequência do alelo A. b) Seleção natural – diminui a variabilidade genética, pois elimina os mais fracos, diminuindo a frequência

destes alelos. c) Endogamia - são os cruzamento consanguíneos e tendem a fixar indivíduos com predominância de

genótipos homozigotos, o que significa que tendem a aumentar a frequência de um determinado genótipo presente nestes indivíduos.

d) Migrações - a entrada ou saída de indivíduos pode alterar a constituição gênica de uma população. Por exemplo, se uma população constituída apenas por pessoas de olhos azuis migrar para uma região onde a maioria das pessoas tenha olhos castanhos, haverá aumento da frequência do alelo que condiciona olhos azuis e diminuição correspondente na frequência do alelo que condiciona olhos castanhos.

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e) Oscilação gênica - é o processo em que ocorrem cruzamentos mais frequentes entre indivíduos de um determinado genótipo, porém ao acaso. Embora não seja expressiva como fator evolutivo em grandes populações, pode ser significativa em pequenas populações, alterando o pool gênico das futuras gerações. Exemplos: cruzamentos entre albinos, entre anões, entre índios, etc.

f) Deriva Gênica - desastres ecológicos, como incêndios florestais, inundações, e desmatamentos, podem reduzir tão drasticamente o tamanho de uma população que os poucos sobreviventes não são amostra representativa da população original, do ponto de vista genético. Foi por acaso e não por critérios de adaptação e certos alelos podem ter sua frequência subitamente aumentada, diminuída ou desaparecer.

Frequência Gênica em uma população: Se denominarmos p a frequência do alelo A, e q a frequência do alelo a , teremos:

Frequência de indivíduos AA =p2 / frequência de indivíduos aa = q2 / frequência de indivíduos Aa = 2pq. Veja por quê: A soma das frequências dos diferentes genótipos será igual a 1 ou 100%.

f(AA) + [f(Aa) + f(aA)] + f(aa) = 1 ou 100%. p2 + 2pq + q2 = 1

****Perceba que o heterozigoto deve ser considerado duas vezes****

Veja como se calcula a frequência de um gene considerando uma população com 1000 habitantes: 1000 habitantes possuem 2000 alelos 500 AA = 1000 alelos A 200 Aa = 200 alelos A e 200 alelos a 300 aa = 600 alelos a São 1200 alelos A e 800 alelos a. F(A) = 1200/2000 = 0,6eF(a) = 800/2000 = 0,4 Estimativa da frequência gênica usando como exemplo sensibilidade ao PTC

O PTC (pheniltiocarbamide) é uma droga inócua. Algumas pessoas, ao receber uma gota de solução de PTC sobre a língua, sentem um sabor muito amargo; outras não sentem sabor algum. Os primeiros são sensíveis ao PTC, e os outros, insensíveis. A capacidade ou não de sentir o gosto amargo do PTC é se deve ao alelo dominante (I) e a insensibilidade se deve ao alelo recessivo (i). Portanto pessoas com genótipos II e Ii são sensíveis ao PTC, enquanto as pessoas de genótipo ii são insensíveis.

Exemplificando na população de uma escola: é possível estimar as frequências dos alelos envolvidos na determinação da sensibilidade ao PTC entre os estudantes. A análise de 800 pessoas de uma escola revelou que 728 eram sensíveis ao PTC e 72 eram insensíveis.

Os sensíveis podem ser tanto pessoas homozigotas quanto heterozigotas, e não é possível distingui-las. Os insensíveis, porém, são homozigotos recessivos, e a partir de sua frequência na população podemos estimar a frequência do alelo recessivo i.

A frequência de homozigotos recessivos ii é obtida dividindo-se seu número (72) pelo total da população (800). 72 ÷ 800 = 0,09 ou 9%.

A frequência do alelo recessivo i (f(i) ou q) é obtida extraindo a raiz quadrada da frequência dos homozigotos, que é igual a q2. Assim, a frequência do alelo recessivo é:

Frequência de i (q)q2 = 0,09 => q =0,3

Uma vez que p + q = 1, a frequência do alelo dominante (f(I) ou p) pode ser assim calculada:

Frequência de I (p) p = 1 – q = 1 – 0,3 = 0,7 Uma vez calculadas as frequências dos alelos I e i, pode-se estimar as frequências relativas para cada um dos genótipos, admitindo-se que a população esteja em equilíbrio quanto a esse par de alelos:

f(II) = p2 = (0,7)2 = 0,49 ou 49% f(Ii) = 2pq = 2 x (0,7) x (0,3) = 0,42 ou 42% f(ii) = q2 = (0,3)2 = 0,09 ou 9%

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Basta multiplicar a frequência com que ocorre cada uma dessas classes de fenótipos pelo número total de indivíduos da população para obtermos uma estimativa numérica para os genótipos sensíveis ao PTC:

Número de pessoas com genótipo II = 0,49 x 800 = 392 Número de pessoas com genótipo Ii = 0,42 x 800 = 336 Número de pessoas com genótipo ii = 0,09 x 800 =72 Total.................................................................... = 800

ASSUNTO 4 - REPRODUÇÃO

APARELHOS REPRODUTORES

1. Os testículos possuem as células intersticiais de Leydig que, por estímulo do ICSH (hormônio estimulador das células intersticiais), produzem testosterona, promove desenvolvimento das características sexuais masculinas (desenvolvimento dos músculos, dos pelos, do pênis, ereção, e estimula a espermatogênese).

2. Os espermatozoides são produzidos nos túbulos seminíferos e são

armazenados e amadurecem nos epidídimos por cerca de 12 dias. Daí seguem pelos canais deferentes (canais que são cortados na vasectomia), canais ejaculadores (dentro da próstata) e são eliminados juntamente com líquidos das glândulas de Cowper (lubrificante), das vesículas seminais (função nutrição para sptz) e da próstata (torna sêmen alcalino melhorando a movimentação e fertilidade dos espermatozoides).

3. Os ovários produzem estrogênio (promove desenvolvimento das características sexuais femininas) e também a progesterona (prepara o útero para gravidez).

4. O FSH (hormônio folículo estimulante) atua no homem estimulando os testículos a produzirem

espermatozoides e na mulher estimula o crescimento dos folículos ovarianos.

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5. O LH (hormônio luteinizante) estimula a ovulação e o funcionamento do corpo-lúteo na produção de progesterona. Este hormônio, no homem, é denominado de ICSH (hormônio estimulador das células intersticiais de Leydig, células que produzem testosterona).

CICLO MENSTRUAL E MÉTODOS ANTECONCEPCIONAIS

6. No ciclo menstrual, inicialmente a hipófise secreta FSH, que estimula o crescimento dos folículos. Estes passam a produzir estrogênio, hormônio que inibe a produção de FSH e estimula a produção do LH. O LH é o responsável pela ovulação e por estimular o corpo lúteo a produzir progesterona. Esta por sua vez inibe a produção de FSH e de LH. Sem secreção de FSH, e agora também sem LH, o corpo lúteo para de produzir estrogênio e progesterona ocorrendo a menstruação.

A – FSHB - ESTROGÊNIO C –LHD - PROGESTERONA

7. A sequência em que os hormônios são produzidos é: FSH (adeno-hipófise), Estrógenos (ovários), LH (adeno-hipófise) e progesterona (ovários).

8. O ciclo menstrual possui a fase de hemorragia (menstruação), fase estrogênica (fase folicular ou proliferativa) onde o endométrio é reconstituído através de mitoses e a fase progesterônica (fase lútea ou secretora) que prepara o útero para a gravidez, através da dilatação dos vasos sanguíneos e aumento da atividade secretora das glândulas endometriais. Esta última dura 14 dias e vai da ovulação até a menstruação.

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9. Em caso de gravidez surge a gonadotrofina coriônica (ß-HCG) que, a partir do 8º dia após a fecundação, estimula o corpo lúteo a produzir progesterona, impedindo o aborto. A partir do 3º mês de gravidez, o nível de ß-HCG cai e o corpo-lúteo degenera. Daí a própria placenta passa a secretar progesterona até o fim da gestação. Por isso, o hormônio da gravidez é a progesterona e impede que novos folículos amadureçam durante a gravidez, pois inibe a produção de FSH e LH.

10. A fecundação na espécie humana geralmente ocorre no terço distal da tuba uterina (próximo ao ovário).

11. A pílula anticoncepcional contém estrogênio e progesterona e inibe a secreção de FSH e LH impedindo

a gravidez por impedir a ovulação. 12. Os demais métodos hormonais contém progesterona(Injeção, Adesivo, anel vaginal, implante

subcutâneo, Mirena ou DIU com hormônio) e também inibem a secreção de FSH e LH impedindo a gravidez por impedir a ovulação.

13. A pílula do dia seguinte contém progesterona em alta dose e provoca menstruação eliminando o

embrião quando este chega ao útero na fase de Mórula ou quando tenta a nidação na fase de Blástula. 14. O DIU contém fio de cobre que juntamente com a secreção do útero mata espermatozoides. Mas o DIU

também é considerado um corpo estranho provocando inflamações no endométrio que dificultam a nidação.

15. Alguns médicos consideram que a gravidez começaria somente após a nidação, por isso dizem que a

pílula do dia seguinte e o DIU não são abortivos. Muitos outros médicos consideram que a vida e a gravidez começa com a fecundação, pois em horas já começa a divisão celular, considerando estes métodos abortivos.

16. O diafragma com espermicida impede que os espermatozoides liberados na vagina cheguem ao útero,

enquanto que os preservativos impedem que haja contato entre secreções masculina e feminina, impedindo a concepção e DST.

17. A cirurgia de esterilidade masculina é a vasectomia que consiste em amarrar e cortar os canais

deferentes, enquanto que cirurgia de esterilidade feminina é a ligadura de trompas que consiste em amarrar e cortar as trompas de Falópio. Elas são consideradas irreversíveis, pois não se tem a garantia de conseguir reverter.

18. O método de ovulação de Billings consiste em descobrir o dia fértil em função da consistência e aspecto

do tipo de secreção liberada pela mulher nos diferentes dias do ciclo. Foi descrito em detalhes por um casal de médicos australianos.