3º Teste (global)

Apresentação dos trabalhos de síntese por grupos de dois alunos a partir de artigo escolhidos nas Revistas Trends in Genetics e Animal Genetics.

 Ordem das apresentações dos Resumos propostos pelos Srs Alunos:

Genética da Conservação
 
     1.       A diversidade genética é o objectivo de conservação genética
                      a.        interespecífica
                      b.        intra-específica
                                                           i.      interpopulacional
                                                          ii.      intrapopulacional
    2.       O tamanho da população tem grande impacto na sobrevivência das espécies
                     a.        Riscos de:
                                                           i.      deriva genética
                                                          ii.      endogamia/consanguinidade
                                                         iii.      migração / fluxo génico
                    b.        Tamanho absoluto (N) e efectivo da população (N_e)
                                                           i.      afunilamento de populações: domesticação e selecção (cativeiro)
                                                          ii.      efeito fundador
    3.       Os efeitos genéticos mais pronunciados em populações pequenas e isoladas de
                   a.        deriva genética da diversidade e da viabilidade adaptativa
                   b.        depressão de consanguinidade
                   c.        redução do fluxo génico
                   d.        metapopulações

    4.  A erosão genética ameaça a sobrevivência das espécies

    5.  A conservação da diversidade genética é essencial à sobrevivência das espécies
                  Modelos de conservação:
                  a.        ex situ – Bancos de germoplasma com Colecções nucleares
                  b.        in situ – Reservas Naturais com acréscimos nas populações

 

Aula dada por: Drª Margarida Delgado (19-5-14)

Aspectos gerais sobre Cultura de Células Animais:  
- Observação de várias preparações de células animais.

Aula dada por: Drª Margarida Delgado (16-5-14)

Regulação da expressão génica em eucariotas

     1. Clonagem animal
     2. Aspectos da regulação génica em eucariotas
             ● Cromatina dinâmica (eucromatina e heterocromatina)
             ● Regulação da transcrição génica e maquinaria proteica
             ● Activação e inactivação génica de curto e longo-prazo
     3. Reprogramação epigenética
             ● Metilação, acetilação e fosforilação
             ● Marcações (inprintings) em mamíferos
  

Marcadores moleculares (Aula dada por Drª H. Sofia Pereira):

Aula dada no Lab 46, com protocolo específico:

   ● PCR/inter-retrotransposões, aplicado à verificação de sémen para inseminação artificial de bovinos.

Genomas dinâmicos (Aula dada por Drª H. Sofia Pereira)

 
     1. Elementos genéticos móveis (transponíveis)
             ● descoberta de elementos transponíveis em milho (Barbara McClintock: 1902-1992)
     2. Transposões (corte-e-cola):
             ● em procariotas (elementos IS e IR)
             ● em eucariotas (elementos de DNA: Ds e Ac em milho e P em drosófila)
     3. Retrotransposões (copia-e-cola):
             ● retrovírais (LTRs- long terminal repeats) codifica a transcriptase reversa, semelhante ao retrovírus
             ● não retrovírais(LINEs-L1,codificam transcriptase reversa, falta LTRs, são transcritos pela RNA polimerase II e, SINEs-Alu, não codifica a transcriptase reversa, são transcritos pela RNA polimerase III)

     4. Aplicações em:
             ● Mutagénese (bactéria, drosófila, levedura); quantificação da metilação genómica global (regulação epigenética); avaliação de transposição induzida;
             ● Marcadores moleculares (p/: variabilidade genómica, estresses, especiação, função da cromatina, etc.)
 

Resolução de exercícios sobre genética quantitativa.

Avaliação dos conhecimentos com 2º TESTE escrito

Genética Quantitativa
 
     1.  Medição da variação quantitativa

             ● Tipos de características e respectiva herança
             ● Média e Variância da Distribuição Normal

     2.  Modelo genético simples para característica quantitativas

             ● Desvios genéticos e ambientais [X = X + g + e]
             ● Variâncias genética e ambientais [V_X = V_G + V_E]
             ● Correlação entre variáveis [r²]

     3.  Heritabilidade em sentido lato: “poligenes vs ambiente”

              ● Estimativa dessa heritabilidade [H²= V_G / G_P] 

     4.  Heritabilidade em sentido estrito: prever fenótipos pop_s

             ● Acção génica e transmissão da variância genética
      Ø  modelo do valor genotípico
      Ø  valor genotípico médio: [M = ∑ a(p-q) + 2∑dpq]
      Ø  efeito  médio dum alelo:  [α₁= qα; α₂= -pα] com α=q [a + d (q - p)]
      Ø  valores reprodutivos: [A₁A₁ = α₁+ α₁ = 2qα; A₁A₂ = α₁+ α₂ = α(q - p); A₂A₂ = α₂+ α₂ = -2pα]
      Ø  desvios da dominância:  [A₁A₁ = 2q²d; A₁A₂ = 2pqd; A₂A₂ = -2p²d]
             ● Modelo com aditividade e dominância
             ● Heritabilidade em sentido restrito [h²= V_A / G_P ]
             ● Previsão dos fenótipos da descendência
             ● Selecção de característica complexas

      5.  Mapeamento de QTL em populações de pedigree conhecido

             ● Método básico
             ● Do QTL ao gene

     6.  Mapeamento associado em populações panmíticas

             ● Método básico
             ● GWA, genes, doença e heritabilidade

Revisão dos factores de evolução:

    Migração
    Mutação
       •          Não recorrente,
       •          recorrente unidireccional
       •          reversível
   Selecção

•  A favor de um genótipo e,
• contra determinados genótipos

   Deriva Genética
   Endogamia
 
Resolução de vários problemas de aplicação

Genética de Populações

      1.  Deteção da variação genética em populações
             ● SNPs (polimorfismo nucleotídico simples); microssatélites
             ● Haplotipos
             ● Outras fontes e formas de variação
                    Inversões, translocações, deleções, duplicações c/ ou s/ transposões no genoma…
                    Polimorfismo de insersões-delecções (INDELs),
                    Genoma mitocondrial (mtDNA),  e
                    Genoma cloroplastídico (cpDNA)
             ● O projecto HapMap

     2.  O conceito de “gene-pool” e a Lei de Hardy–Weinberg
             ● condições de equilíbrio populacional de Hardy Weinberg
             ● populações experimentais

     3.  Sistemas de cruzamento (acasalamento)
             ● Cruzamento preferencial (positivo ou negativo)
             ● Isolamento pela distância
             ● Endogamia (consanguinidade)
             ● O coeficiente de endogamia
             ● Tamanho da população e endogamia

     4.  Variação genética e sua medição

     5.  Modelação da variação genética
             ● Entrada de novos alelos: mutação e migração
             ● Recombinação e desiquelíbrio por ligamento
             ● Deriva genética e tamanho da população
             ● Selecção: Formas de selecção
             ● Balanço entre mutação e deriva genética
             ● Balanço entre mutação e selecção

     6.  Aplicações biológicas e sociais
             ● Conservação genética
             ● Cálculo de risco de doenças
             ● DNA forense

             ● consultar ´Google´ ver semelhantes DNA

     Revisão da Síntese Proteica

        1. Estrutura da proteína
        2. Código genético
        3. t RNA: o adaptador
        4. Ribossomas
        5. Proteoma

Isolamento de genes e sua manipulação
 
        1. Visão geral: isolar e amplificar fragmentos do gene
        2. Gerar moléculas recombinantes do DNA
                 DNA genómico cortado antes da clonagem
                 A PCR (reação em cadeia da polimerase) amplia regiões seleccionadas do DNA in vitro
                 Cópias de DNA sintetizadas a partir do mRNA
                 Ligação do DNA dador e do vetor
                 Amplificação de DNA dador numa célula bacteriana
                 Construção de bibliotecas genómicas e de cDNA
        3. Encontrar um clone específico com interesse
                 Descobrir clones específicos com sondas
                 Descobrir clones específicos por complementação funcional
                 Análise de DNA por Southern e Northern blot
        4. Determinar sequências de base num segmento de DNA
        5. Alinhar mapas físicos e genéticos, p/ isolar genes
        6. Engenharia genética:  em Saccharomyces, em plantas e,  em animais.

     Revisão da Replicação do DNA

         1. DNA: O material genético (descoberta da transformação e exp.: Hershey-Chase)
        2. A estrutura do DNA (Watson e Crick e a dupla-hélice)
        3. Replicação semi-conservativa (exp.: Meselson-Stahl, DNA polimerases)
        4. Vista geral da replicação do DNA
        5. O Replissoma: a impressionante máquina de replicação (deselicoidização da dupla-hélice)
        6. Replicação em organismos eucarióticos
        7. Telómeros e telomerases: fim da replicação
 

      Revisão da Transcrição e processamento: RNA_s

          1. RNAs (vários tipos: mensageiros mRNA e funcionais: tRNA, rRNA, snRNA)
         2. Transcrição em procariotas
         3. Transcrição em eucariotas
         4. Remoção de intrões e recomposição de exões
         5. Pequenos RNAs funcionais que regulam e protegem o genoma eucariótico (miRNA, dsRNA, siRNA e piRNA. ncRNA)
 
 

Genética das bactérias e dos vírus

                 1. Como trabalhar com microorganismos

2. Conjugação bacteriana

descoberta da conjugação;

descoberta do factor de fertilidade (plasmídio F),

linhas Hfr;

mapear cromossomas bacterianos;

plasmídeos F que transportam fragmentos genómicos;

pasmídeos R (em Shigella)

3. Transformação bacteriana

natureza da transformação (1928 Griffiths: Streptococcus pneumoniae);

mapear cromossomas usando transformação.

4. Genética dos Bacteriófagos

Infecção de bactérias por fagos;

mapear cromossomas fágicos usando cruzamentos com fagos

5. Transdução

descoberta da transdução;

transdução generalizada;

transdução especialisada e seus mecanismos.

                6. Mapas físicos e mapas de ligamento comparados

Mutação, reparação e recombinação

1. Mutações no DNA - consequências fenotípicas

Tipos de mutações de ponto (transição e transversão):

        mutações sinónimas ou silenciosas;  de sentido trocado e;  sem sentido

Mutações InDel (Inserções e Delecções) - mutações com mudança de cadeia

2. Base molecular de mutações espontâneas

Erros na replicação do DNA:  transições - mudanças tautoméricas de bases (ceto, imino e enol);  transversões - tautomerismo das bases (ceto, imino e enol); replicação deslocada – altera a matriz de leitura - (mutações indel)
Lesões espontâneas:“depurinação”  (locais apurínicos);  “desaminação” da citosina produz uracil; danos oxidativos (radicais superóxido O₂^-; peróxido de oxigénio H₂O₂ e radicais oxidrilo ·OH)

3. Base molecular de mutações induzidas - mecanismos mutagénicos:

incorporação de análogos de bases (5BU, 2-AP)

mau emparelhamento específico (EMS; NG)

agentes intercalantes (proflavina, acridina alaranjada e ICR-191)

danos nas bases (luz ultravioleta, radiação ionizante, aflotoxina B₁, diol epóxido de benzeno pireno), etc.

radiações ionizantes (ionizações da H₂O, formando O₂^- superóxido; H₂O₂ peróxido de oxigénio e, ·OH oxidrilo, super reactivos)

4. Mecanismos de reparação biológica:

reversão directa de DNA danificado: fotoreactivação; alquitransferases.

reparação por excisão de bases
reparação por excisão nucleotidica (Tc-NER e CGR)

reparação pós-replicação (mau emparelhamento)

reparação propensa a erros: translesão - bypass (sistema SOS)

reparação de quebras bifilamentares (pontas não homólogas - NHEJ; recombinação homóloga - SDSA)

5. Mecanismo de entrecruzamento meiótico

quebras bifilamentares programadas iniciam recombinação meiótica

análise genética de tétradas indica mecanismos de recombinação

modelo de quebra bifilamentar para recombinação meiótica:

1º  Quebra da cadeia dupla de um cromatídeo (spo II); 2º  Erosão da cadeia; 3º  Formação de um anel na cadeia dupla não cortada; 4º Síntese e reparação do DNA na cadeia; 5º Síntese e reparação do DNA na segunda cadeia; 6º  Formação de estruturas complexas de Holliday; 7º  Resolução dessas estruturas pelas heteroduplexes.

6. Importante consequência da mutação: cancro

Alterações cromossómicas em grande escala

     1. Variação no número de cromossomas

               Euploidia aberrante (monoplóides e poliplóides)
                   autopoliplóides (4n, 6n, 8n,etc.) e,
                   alopoliplóides (3n; 4n; 5n; 6n 7n, etc.)
                   anfidiploides famosos na filogenia do Triticum e Brassicas
              Aneuploidia (monossómicos 2n-1; trissómicos 2n+1; etc.)
              Conceito de balanço génico

      2. Variação na estrutura de cromossomas

               Delecções
               Duplicações
               Inversões
               Translocações

     3. Incidência geral de mutações cromossómicas humanos

10ª Aula (21-03-14)

 1º Teste de Avaliação dos conhecimentos

Resolução de 5 exercícios sobre interacção génica.

Correcção do T.P.C. (resolução de alguns exercícios sobre ligamento génico).

Interacções alélicas e génicas

     1. Interacções entre alelos dum único gene:

        Dominância completa vs recessividade (A>a)
        Dominância imcompleta (A≡a)
        Coodominância (I^A≡I^B >i)
        Alelos letais recessivos (A/aU)
        Séries alélicas ou alelomórficas:
         -completas (gene de auto incompatibilidade (S₁; S₂; S₃; S₄; . . . ; S_n)
         -incompletas (gene white na Drosophila (w^a; w^bf; w^bl; w^cf; w^e; w^mo; w^sat; w^sp; w^t; w⁺)
 

Resolução de 8 exercícios sobre ligamento.

Mapeamento de Genes nos Cromossomas

 
     1. Diagnóstico de ligamento:
          detecta-se pela análise de frequências recombinantes;
          entrecruzamentos produzem recombinantes?
          entrecruzamento é processo de quebra e reunião (prova);
          Quando acontece? (fase de 4 comatídios).

     2. Mapear por frequências de recombinação:
          fracção de recombinação (%); unidades mapa (u.m.); centiMorgans (cM)
          cruzamento-teste com três genes:
          deduzir ordem dos genes;
          interferência (I=1-C) e coincidência (C=EDobs/EDcalc);
          frequências que diagnosticam ligamento.

     3. Mapear com marcadores moleculares:
          polimorfismos de nucleótido simples (SNPs);
          mapear com haplotipos SNPs;
          polimorfismo de comprimento de sequência simples SSLPs também designados VNTRs:
          minissatélites, microssatélites.

     4. Mapeamento centromérico com tétradas lineares

     5. Testar análises de ligamento com χ² (qui-quadrado)

     6. Medição de ligamento em pedigrees “Lod scores”

     7. Contabilizar entrecruzamentos múltiplos indetectáveis

     8. Usar mapas de recombinação e mapas físicos

     9. O mecanismo molecular da recombinação

Resolução de 7 exercícios sobre segregação independente dos genes.

Segregação Independente de Genes

 
     1. Lei de Mendel da Segregação Independente

     2. Trabalhar com a segregação independente
          a) como prever frequências descendentes;
          b) como usar o teste de Qui-quadrado (χ²) em segregações mono e diíbridas;
          c) síntese de linhas puras;
          d) vigor híbrido e suas aplicações (´Vars´ híbridas)

     3. Base cromossómica da segregação independente
          a) segregação independente em haplóides,
          b) segregação independente em diplóides,
          c) segregação independente em genes autossómicos e ligados ao X, 
          d) recombinação

     4. Hereditariedade poligénica ►ligação à Genética Quantitativa

     5. Genes de organelos: hereditariedade independente do núcleo
          a) padrões de hereditariedade em organelos
          b) segregação citoplásmica ou citoplasmática
          c) o mtDNA em estudos evolutivos.

Conclusão da Aula anterior: Genética do sexo.

Resolução de 9 exercícios de genética sobre “pedigrees” e monohibridismo:

Consulta:

- Griffiths et al. (2012). Introdução à Genética (10ª Ed.) W.H.Freeman & Cª. London.

- Martins et al. (2011). Colecção de Problemas de Genética. ISA/UTL.

- Stansfield (1969). Theory and problems of genetics. Schaum’s outline series. McGraw-Hill.

Hibridismo simples da Hereditariedade Monogénica

     1. Padrões de hereditariedade monogénica

          a) Experiências pioneiras de Mendel,
          b) Postulado mendeliano da segregação igual.

      2. Base cromossómica da hered. monogénica

          a) Hereditariedade de um gene simples em diplóides e,
          b) Hereditariedade monogénica em haplóides
          c) Base molecular da segregação dum gene – replicação
          d) Natureza dos alelos e seus produtos – Mitose e Meiose
          e) Dominância e recessividade
          f) Força molecular da segregação -cinetocoro

     3. Padrões de hereditariedade mendeliana

          a) Diferenças estruturais moleculares entre alelos,
          b) Aspecto molecular da transmissão génica,
          c) Alelos a nível molecular.

     4. A frequência de segregação descobre gene

          a) Gene activo: na cor das flores; no desenvolvimento de asas e, na ramificação de hifas,
          b) Genética directa
          c) Previsão das frequências descendentes.

       5. Hereditariedade monogénica ligada ao sexo

          a) Cromossomas sexuais,
          b) Padrões ligados e influenciados pelo sexo
          c) Hereditariedade holândrica, ligada ao cromossoma Y

      6. Análise da descendência Humana

         - Análise de heredogramas ou “Pedigrees”
     v  distúrbios autossómicos recessivos e dominantes
     v  polimorfismos autossómicos
     v  distúrbios recessivos ligados ao X
     v  hereditariedade ligados ao Y
     v  cálculo de risco nessa análise…

Apresentação do Curso de Genética

     1. Temas básicos de:
                Genética clássica e molecular
                Genética das populações
                Genética quantitativa
     2. Funcionamento
                Frequência à Disciplina
                Avaliação Contínua (Av.C=0,2Q+0,3Ts+0,5T)
                Avaliação Final = Média da Av.Cont. e do Exame
                Calendário de avaliações
                Bibliografia recomendada http://bcs.whfreeman.com/iga10e/

“Revolução” Genética nas Ciências da vida

1. A natureza da informação biológica
          - A estrutura molecular do DNA   
          - O DNA organiza genes e cromossomas
2. Como a informação toma forma biológica
          - Transcrição e Tradução   
          - Como se replica a vida?
          - Mudanças ao nível do DNA
3. Genética e Evolução
          - Selecção natural
          - Construir linhagens evolutivas.
4. A Genética dá poder à nova investigação biológica
          - Genética directa e Genética reversa
          - Manipular DNA e detectar sequências no DNA, RNA e proteínas
5. Organismos modelo cruciais na revolução genética

6. A Genética modifica a sociedade

7. A Genética, o Ambiente e o futuro
            - Função fenótipo [P=G+E+GE+e]
            * Determinismo genético
            * Deterinismo ambiental