Aplicações e ética da Engenharia Genética e da Biotecnologia

Ordem de apresentação:

01. Mutações por substituição no gene MC1R e suas expressões na pelagem de Chaetodipus intermedius
João Lozano, Nº 22077; João Mourato, Nº22078
02. Efeitos dos polimorfismos da proteína β-lactoglobulina no leite
Inês Efigénia(nº22097) e Laura Birrento(nº22076)
03. Diferença na expressão génica e ADN metilado entre leitões clonados e leitões naturais
Alexandra GonçalvesNº22151; Leonor GuedesNº 22088
04. Pelagens nos cavalos
Daniela Carvalhonº 22226; Rita Pedrosanº 22225
05. Evolução das espécies de interesse zootécnico
Carolina Cordeiro Pereira(22089)  Daniela Alexandra Jorge Soares(22091)
06. Estudo em suínos de seis genes em diferentes tecidos
Marta Parrinha(nº21723) Nuno Lopes(nº21162) 
07.O Genoma Funcional no Microbioma Humano
Inês Marques Lopes, 21187 e Miguel Vasconcelos, 21153
08.Os barbilhões nos caprinos 
Ana Mónica Godinhonº22228, Miguel Rodriguesnº22227
09. A expressão diferencial de genes no leite de vacas Holstein em lactação
Inês Sousa nº22087 e Sofia Maxieira nº21650 
10. Diferentes padrões de pigmentação nas pelagens de cavalos
Henrique Calçadanº21718
11. Mitochondrial DNA and Y-chromosome diversity in East Adriatic sheep
Maria Gameironº22086 e Nuno Nevesnº22096
12. Relação entre o gene β, β-caroteno 9´, 10´ dioxigenase e associação com a cor da gordura no tecido adiposo e leite de bovinos
Ana Leonor Santos21981, Filipa Paula22075
13. Correr sem Miostatina: determinante genético do valor atlético
Francisco Mello 22033 e Pedro Ramos 22230

24ª Aula (20-05-16)
 
Genética da Conservação
   1. A diversidade genética é o objectivo da conservação genética
         a) Perda da diversidade genética
         b) Identificação dessa diversidade
   2. O tamanho da população tem impacto fulcral na sobrevivência de espécies
   3.  Os efeitos genéticos são mais pronunciados em populações pequenas e isoladas
         a) Deriva genética
         b) Consanguinidade ou Endogamia
         c) Redução do fluxo génico
   4.  A erosão genética ameaça sobrevivência de espécies
   5.  A conservação da diversidade genética é essencial à sobrevivência das espécies
         a) Conservação ex situ (Melhoramento em cativeiro)
         b) Conservação ex situ (Bancos de Genes)
         c) Conservação in situ
        d) Aumento populacional em declíneo
  

Bancos de Genes Portugueses (BPGV e BPGA)

23ª Aula (16-05-16)

 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.
REVER:
   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
   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)
   Síntese Proteica (tradução)
        1. Estrutura da proteína
        2. Código genético
        3. t RNA: o adaptador
        4. Ribossomas
        5. Proteoma
 

22ª Aula (13-05-16)

Mutação, reparação e recombinação

     1. Mutações no DNA - consequências fenotípicas
      Tipos de mutações de ponto (transição e transversão):
     Ø  mutações sinónimas ou silenciosas; 
     Ø  de sentido trocado e; 
     Ø  sem sentido
      Mutações InDel (Inserções e Delecções)
     Ø  mutações com mudança de cadeia
     2. Base molecular de mutações espontâneas
      Erros na replicação do DNA:  
     Ø  transições - mudanças tautoméricas de bases (ceto, imino e enol); 
     Ø  transversões - tautomerismo das bases (ceto, imino e enol);
     Ø  replicação deslocada – altera a matriz de leitura - (mutações indel)
      Lesões espontâneas:
     Ø  “depurinação”  (locais apurínicos); 
     Ø  “desaminação” da citosina produz uracil;
    Ø  danos oxidativos (radicais superóxido O₂^-; peróxido de hidrogénio 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 hidrogénio 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

21ª Aula (09-05-16)

Genética de Populações

1. As freq. alélicas de genes numa pop. variam no espaço e no tempo
2. Lei de Hardy-Weinberg descreve frequências alélicas e genotípicas numa pop. ideal
3. Lei de Hardy-Weinberg aplica-se à pop. humana
4. Lei de Hardy-Weinberg estuda alelos múltiplos, características ligadas ao X e frequências de heterozigóticos
5. A  Selecção natural é a importante força evolutiva de mudança nas frequências alélicas;
6. Mutações criam novos alelos nos genes;
7. Migrações (fluxos génicos) alteram freq. alélicas;
8. Deriva Genética causa mudanças aleatórias nas freq. alélicas em populações pequenas;
9. Cruzamentos preferencias (não casuais) alteram freq. genotípicas mas não as freq. alélicas

20ª Aula (06-05-16)

GENÉTICA DE POPULAÇÔES (IGA11)

20ª Aula (02-05-16)

VIAGEM DE ESTUDO AO INAV a 02/05/2016

Viagem com os Alunos ao polo da Quinta da Fonte Boa, do INIAV, em Santarém, para visitar:
- o Banco Português de Germoplasma Animal,
- o Laboratório de Genética Molecular e Quantitativa e,
- as colecções de animais autóctones nacionais em manutenção.

TESTE de 29/04/16

Segundo Teste de Avaliação da matéria dada até 23 de Abril de 2016.

FERIADO DO 25 DE ABRIL

Resolução de exercícios de genética quantitativa. Revisões para o teste.

 Estimação de parâmetros genéticos em populações de fecundação cruzada: análise de famílias de irmãos completos e de meios-irmãos. Exemplo de aplicação.

Os conceitos de repetibilidade, correlação genética entre características e interacção genótipo×ambiente. Exemplos de aplicação.

Resolução dos exercícios 7, 10 e 11 da coleção de exercícios de Genética Quantitativa.

Estimação de parâmetros genéticos em populações de fecundação cruzada: regressão descendência/progenitor; regressão descendência/progenitor médio; análise de famílias de meios-irmãos. Exemplos de aplicação.

 Resolução dos exercícios 4, 5, 1d) e 2a) da coleção de exercícios de Genética Quantitativa.

 Os conceitos de heritabilidade em sentido lato, heritabilidade em sentido restrito, ganho genético, melhor preditor linear não enviesado do efeito genotípico e coeficiente de variação genético. Estimação das componentes de variância e cálculo da heritabilidade em sentido lato.

 A natureza das características quantitativas.

Os conceitos valor médio da população, efeito médio de um alelo, valor aditivo (ou reprodutivo) e desvio dominante. Decomposição do valor genotípico e respectivas componentes de variância.

Exercícios de aplicação: resolução das alíneas a), b) e c) do exercício 1.

TPC: terminar exercício 1 e resolver os exercícios 2 e 3.

12ª Aula (1-04-16)
 
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 humanas
 

PASCOA

PÁSCOA

11ª Aula (21-03-16)
 
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
 

1º Teste de 18 de Março de 2016.

9ª Aula (14-03-16)
 
Aplicações práticas sobre Interacção alélica e genética (problemas)

Griffiths et al. (2015). Introduction to Genetic Analysis (11thEd.) W.H.Freeman & Cª. London (Cap 6).
Klug et al. (2015). Concepts of Genetics (11^th Ed.) Peason Education (Cap. 4).
Stansfield (1969). Theory and problems of genetics. Schaum’s outline series. McGraw-Hill.
Martins et al. (2011). Colecção de Problemas de Genética. ISA/UTL.

8ª Aula (11-03-16)
 
Interacções alélicas e génicas
 
     1. Interacções entre alelos de um único gene:
        Dominância completa vs recessividade (A>a)
        Dominância incompleta (A≡a)
        Co-dominância (I^A≡I^B >i)
        Alelos letais recessivos (A/aU)
        Séries alélicas ou alelomórficas:
          - completas (gene white na Drosophila:w^a; w^bf; w^bl; w^cf; w^e; w^mo; w^sat; w^sp; w^t; w⁺)
          - incompletas (gene de auto incompatibilidade: S₁; S₂; S₃; S₄; . . . ; S_n)
     2. Interacções de genes em cadeias bioquímicas
          Vias bioquímicas de síntese na Neurospora e,
          Interacções génicas noutros tipos de vias bioquímicas
     3. Inferências sobre interacções génicas
          Classificação de mutantes usando o teste de complementação;
          Análise de duplos mutantes por mutações ao acaso:
           - [9: 3: 3: 1] com interacção mas sem epistasia;
           - [9: 7] genes na mesma via bioquímica, reveladores;
           - [9: 3: 4] epistasia recessiva; 
           - [12: 3: 1] epistasia dominante,
           - [12: 4 ou 10:6] supressores,
           - modificadores, etc.
     4. Penetrância e expressividade

2ª F (07-03-2016) 

Vários Exercícios sobre Ligamento:
- Griffiths et al. (2012). Introduction to Genetic Analysis (10thE.) W.H.Freeman & Cª. London (Cap 4).
- Klug et al. (2015). Concepts of Genetics (11^th Ed.) Peason Education (Cap. 5).
 - Stansfield (1969). Theory and problems of genetics. Schaum’s outline series. McGraw-Hill.
 - Martins et al. (2011). Colecção de Problemas de Genética. ISA/UTL.

6ª Aula (04-03-16)
 
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, => Q% = 2FR%)
     2. Mapear por frequências de recombinação:
          •fracção de recombinação (%); unidades mapa (u.m.); centiMorgans(cM)
          •cruzamento-teste com três genes (P : P : RS : RS : RS : RS : ED : ED)
          •deduzir ordem dos genes (saber o gene do meio);
          •interferência (I = 1 – C) e coincidência (C = ED_obs/ED_calc);
          •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.
 

5ª Aula (29-02-16)
 
Resolução de problemas com poligenes com Teste de Qui-Quadrado; Generalizações para a segregação independente e polihibidismo:
     Consultas:
     - Griffiths et al. (2012). Introdução à Genética (10ª Ed.) Guanabara Koogan (Cap. 3).
     - Klug et al. (2015). Concepts of Genetics (11^th Ed.) Peason Education (Cap. 3).
     - Martins et al. (2011). Colecção de Problemas de Genética. ISA/UTL.
     - Stansfield (1969). Theory and problems of genetics. Schaum’s outline series. McGraw-Hill.

4ª Aula (26-02-16)
 
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 àGenética 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.

3ª Aula (22-02-16)

Resolução de exercícios de genética sobre monohibridismo e sexo.
Consultas: Griffiths et al. (2013). Introdução à Genética (11ª Ed.) Guanabara Koogan (Cap. 2).
               Klug et al. (2015). Concepts of Genetics (11^th Ed.) Peason Education (Cap. 3).
               Martins et al. (2011). Colecção de Problemas de Genética. ISA/UTL.
               Stansfield (1969). Theory and problems of genetics. Schaum’s outline series. McGraw-Hill.
 

2ª Aula (19-02-16)
 
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 genes
          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”
           •distúrbios autossómicos recessivos e dominantes
           • polimorfismos autossómicos
           • distúrbios recessivos ligados ao X
           • hereditariedade ligados ao Y
           • cálculo de risco nessa análise…
 

1ª Aula (1ª Parte: 15-02-16)
 
Apresentação geral
     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 das avaliações
          - Bibliografia recomendada.
 
1ª Aula (2ª Parte: 15-02-16)
 
Revolução Genética
     1. A natureza da informação biológica
          - A estrutura molecular do DNA   
          - O DNA organiza genes e cromossomas
     2. Como a informação toma forma biológica
          - “Dogma Central”  DNA─`transcrição´▬►RNA─`tradução´▬►Proteína   
          - 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 e o futuro