*Os erros inatos do metabolismo e a genética

Os erros inatos do metabolismo são doenças genéticas, na maior parte hereditárias, que causam o mau funcionamento de alguma via metabólica relacionada ao processamento ou armazenamento de moléculas presentes nos alimentos, como carboidratos, proteínas e ácidos graxos.

Aneplouidias autossômicas*

Alterações cromossômicas são mutações que acontecem, como o nome sugere, nos cromossomos. Existem dois tipos de mutação, a gênica e a cromossômica. Na gênica ocorrem mudanças na frequência das bases nitrogenadas do DNA, ou seja, acontece uma alteração no padrão do código genético.

Na mutação cromossômica, ou alteração cromossômica, ocorrem mudanças no número ou na estrutura dos cromossomos. As alterações cromossômicas podem ser numéricas ou estruturais.

Tipos de alterações cromossômicas

Alterações numéricas

Existem mutações cromossômicas numéricas e alterações cromossômicas estruturais. As alterações numéricas podem ser por euploidias ou por aneuploidias. As euploidias ocorrem em lotes de cromossomos e a aneuploidia por unidade.

Por exemplo, a espécie humana possui 46 cromossomos no total. Desses 46, 23 são fornecidos pelo pai e os outros 23 pela mãe. Portanto, são 23 lotes de duas unidades, ou pares de cromossomos. Nesse caso, quando ocorre uma euploidia, ocorre a mutação com o aumento ou diminuição de 1, ou mais pares.

Na espécie humana euploidias são inviáveis, ou seja, o embrião não consegue se desenvolver. Uma das formas de representar uma euploidia é a seguinte: um indivíduo sem mutação possui 23 pares de cromossomos, logo pode-se dizer que ele é 2n.

Porém, em um indivíduo que sofreu uma euploidia, em vez de pares, ele pode possuir 3 ou 4 cromossomos em todos os lotes possíveis. O que produz, ao final, 3n ou 4n, ou seja, um organismo triploide (3n) ou tetraploide (4n). Vale ressaltar que na espécie humana esse tipo de situação não acontece, mas nas plantas é muito comum.

Por outro lado, as aneuploidias são alterações cromossômicas muito comuns nos seres humanos.    Elas também são alterações cromossômicas numéricas, tal qual as euploidias, no entanto, não ocorrem em todos os lotes de cromossomos.

As aneuploidias costumam ocorrer em lotes específicos de cromossomos, uma das aneuploidias mais conhecidas é a Síndrome de Down.

Na síndrome de Down, em vez de um par de cromossomos, ocorrem três, isto é, uma trissomia em vez de uma dissomia (um par).

A alteração acontece, pois, em vez de dois cromossomos no 21º lote, ocorrem três, ou seja, uma trissomia no cromossomo 21. Logo, a síndrome de Down também é conhecida por trissomia do cromossomo 21.

As alterações cromossômicas estruturais acontecem diretamente no cromossomo, seja na unidade ou no par. Elas são de 4 tipos: por deficiência ou deleção, duplicação, inversão e translocação.

Esquema demonstrativo das alterações cromossômicas estruturais

A alteração por deficiência, ocorre quando há perda de um pedaço do cromossomo e dos genes que existem nele, decorrente de uma quebra.

Na duplicação há a formação de um segmento extra em um cromossomo. Normalmente, esse tipo de alteração cromossômica é bem tolerada, não representando grandes riscos ao indivíduo.

A inversão, como o nome sugere, resulta de uma quebra do cromossomo em duas partes e a rotação dos fragmentos, trocando-os de lugar.

Por fim, a translocação, quando há quebras de cromossomos não-homólogos, ou seja, cromossomos de lotes diferentes, e quando essas partes são trocadas entre eles.

Exemplos de alterações cromossômicas

As euploidias são raras em animais, pois sua ocorrência inviabiliza o desenvolvimento do embrião. Contudo, nos vegetais são extremamente comuns, inclusive, atribui-se às euploidias a capacidade adaptativa e evolutiva das plantas.

Entretanto, as aneuploidias ocorrem muito comumente em humanos. Algumas delas também inviabilizam o desenvolvimento embrionário, porém em muitos casos o bebê nasce e atinge a maturidade, mesmo com limitações biológicas.

Algumas aneuploidias humanas e suas características genéticas:

Síndrome de Down: total de cromossomos = 47; Alteração cromossômica = 3 unidades no 21º cromossomo;

Síndrome de Edwards: total de cromossomos = 47; Alteração cromossômica = 3 unidades no 18º cromossomo;

Síndrome de Patau: total de cromossomos = 47; Alteração cromossômica = 3 unidades no 13º cromossomo;

Síndrome de Klinefelter: total de cromossomos = 47; Alteração cromossômica = 3 unidades no cromossomo sexual, ou seja, em vez de XY, ocorre XXY;

Síndrome de Turner: total de cromossomos = 45; Alteração cromossômica = 1 unidade no cromossomo sexual, em vez de XX ocorre X

*Aberrações cromossômicas*

.

Aberrações cromossômicas são alterações na estrutura ou no número de cromossomos de um indivíduo, em relação ao que é esperado para a espécie. Elas podem causar problemas genéticos e até mesmo levar à morte. 

As aberrações cromossômicas numéricas podem ser classificadas em euploidias e aneuploidias. As aneuploidias são a forma mais comum e significativa de distúrbios cromossômicos humanos. 

As aberrações cromossômicas estruturais podem ser classificadas em: Deleção, Duplicação, Inversão, Translocação. 

Alguns exemplos de aberrações cromossômicas numéricas são: Síndrome de Down, Síndrome de Klinefelter, Síndrome de Turner, Síndrome de Edwards, Síndrome de Patau. 

Alguns exemplos de aberrações cromossômicas estruturais são: Síndrome Cri-du-Chat, Síndrome de Angelman, Síndrome de Prader-Willi.

Pleiotropia

Pleiotropia ocorre quando um par de alelos condiciona mais de um caráter. Assim, um único gene controla diversas características do fenótipo que em alguns casos não estão relacionadas.

O gene responsável pela pleiotropia denomina-se pleiotrópico.

Pleiotropia em Humanos

Um exemplo de gene pleiotrópico em humano é o que causa a Síndrome de Marfan.

Os portadores do alelo dominante que ocasiona a síndrome apresentam aracnodactilia, dedos longos, finos e curvos. Além de anomalias ósseas e problemas nos olhos, coração e pulmões.

Outro exemplo é a fenilcetonúria. Nesse caso, ocorre uma mutação no gene que codifica a enzima fenilalanina hidroxilase, responsável por degradar o aminoácido fenilalanina.

Os acometidos com fenilcetonúria apresentam incapacidade mental, redução de pelos e na pigmentação da pele, convulsões e movimentos incontroláveis nas pernas e braços.

Pleiotropia e Interação Gênica

Cada um dos fenômenos diferem entre si:

• Na pleiotropia um único gene controla diversas características do fenótipo.

• Na interação gênica, dois ou mais genes interagem e controlam apenas uma característica. Podemos dizer que a pleiotropia é o inverso da interação gênica.

*Herança Quantitativa

A herança quantitativa ou poligênica é um tipo de interação gênica. Ocorre quando dois ou mais pares de alelos somam ou acumulam seus efeitos, produzindo uma série de fenótipos diferentes entre si.

As características podem ainda sofrer a ação de fatores do ambiente, o que aumenta a variação fenotípica.

Na herança quantitativa, o número de fenótipos encontrados depende do número de alelos envolvidos.    A quantidade de fenótipos segue esta expressão: número de alelos + 1.

Exemplo: Se houver 4 alelos envolvidos, originam-se 5 fenótipos; Se houver 6 alelos, originam-se 7 fenótipos. E, assim por diante.

São exemplos de herança quantitativa, as características de altura, peso e cor da pele e olhos de humanos.

Epistasia

A epistasia ocorre quando um gene inibe a ação de outro, que pode estar ou não no mesmo cromossomo. Portanto, ocorre quando um gene mascara a ação de outro.

É um caso de interação gênica, quando dois ou mais genes, localizados ou não no mesmo cromossomo, interagem e controlam uma característica.

O termo epistasia deriva das palavras gregas epi (sobre) e stasia (inibição), ou seja, inibição sobre algo.

Para que isso ocorra, existem dois tipos de genes:

• Gene epistático: Aquele que exerce a ação inibitória.

• Gene hipostático: Aquele que sofre a inibição.

Na natureza existem vários exemplos de epistasia tanto em animais como vegetais.

*Interações de genes não- alelos*

Dizemos que a interação gênica é não epistática quando ocorre a interação de dois ou mais genes, mas nenhum alelo impede a expressão de outro. Como exemplo dessa interação, podemos citar o exemplo da forma das cristas de galinha. Existem quatro diferentes tipos de crista de galinha: rosa, ervilha, noz e simples.

A interação gênica pode ser subdividida em diferentes tipos, como: 

Interação não epistática

Quando genes produzem enzimas que atuam em diferentes vias metabólicas, os alelos não suprimem a expressão dos alelos de outros locus. 

  Epistasia

Quando um gene mascara ou interrompe a ação de outro gene não alelo. O gene que inibe é chamado de epistático, e o inibido é chamado de hipostático. 

Genes complementares

Quando vários genes não alelos atuam de forma complementar na expressão de uma única característica.

Os arranjos cis e trans dos genes ligados

Arranjo cis: Em um cromossomo existe apenas alelos dominantes (AB), enquanto no outro encontramos alelos recessivos (ab). → Arranjo trans: Em cada cromossomo homólogo encontramos um alelo dominante e outro recessivo (Ab/Bb).

Considerando dois pares de genes ligados, como, por exemplo, A/a e B/b, um indivíduo duplo heterozigoto pode ter os alelos arranjados de duas maneiras nos cromossomos:

Os alelos dominantes A e B se situam em um cromossomo, enquanto os alelos recessivos a e b se situam no homólogo correspondente. Esse tipo de arranjo é chamado de Cis. O alelo dominante A e o alelo recessivo b se situam em um cromossomo, enquanto o alelo recessivo a e o alelo dominante B, se situam no homólogo correspondente. Esse tipo de arranjo é chamado de Trans.

Podemos descrever esses arranjos, usando um traço duplo ou simples para descrever o cromossomo, ou mais simplificadamente, o arranjo pode ser descrito como AB/ab para Cis e Ab/aB para trans. O arranjo cis e trans dos alelos no duplo-heterozigoto pode ser facilmente identificado em um cruzamento teste. No caso dos machos de Drosófila, se o arranjo for cis (PV/pv), o duplo heterozigoto forma 50% de gametas PV e 50% de gametas pv. Se o arranjo for trans (Pv/pV), o duplo heterozigoto forma 50% de gametas Pv e 50% de pV.

Nas fêmeas de Drosófila, nas quais ocorrem permutações, o arranjo cis ou trans pode ser identificado pela frequência das classes de gametas. As classes mais frequentes indicam as combinações parentais e as menos frequentes as recombinantes.

A relação da Meiose e 2 Lei de Mendel

A segunda lei de Mendel fala sobre a segregação aleatória dos fatores e a meiose é justamente isso, a segregação aleatória de genes entre os gametas gerados, eles possuem apenas metade da carga genética e os cromossomos passando por processos de crossing over e são separados de forma aleatória.

LInkage*

Quando os genes estão presentes no mesmo cromossomo ocorre por Linkage. Mendel afirmava que os genes relacionados a duas ou mais características sempre apresentavam segregação independente. Se isso fosse verdade, haveria um cromossomo para cada gene, ou cada cromossomo só teria um gene.

A ligação gênica pode ser total ou parcial, dependendo da ocorrência de recombinação gênica. 

A recombinação gênica é um processo natural que gera variabilidade genética entre as espécies. 

Durante a formação dos gametas, os genes ligados tendem a permanecer juntos, exceto quando ocorre o crossing over, que é um processo que acontece na prófase I da meiose. 

O estudo do linkage ajudou os primeiros geneticistas a estabelecer que os cromossomos são lineares e que cada gene tem um local específico no cromossomo.

*2 Lei de Mendel*

A Segunda Lei de Mendel, também chamada de Lei da Segregação Independente, estabelece que “os fatores (alelos) para duas ou mais características se distribuem independentemente durante a formação dos gametas e se combinam ao acaso”.

Experimento com Ervilhas

Mendel realizou o cruzamento entre sementes amarelas e lisas com sementes verdes e rugosas (Geração Parental). O acompanhamento simultâneo de dois pares de genes alelos se chama diibridismo.

As sementes amarelas e lisas têm genótipo VVRR e só possuem a possibilidade de formar gametas VR.

As sementes verdes e rugosas têm genótipo vvrr e só possuem a possibilidade de formar gametas vr.

• O alelo V condiciona ervilhas amarelas;

• O alelo v condiciona ervilhas verdes;

• O alelo R condiciona ervilhas lisas;

• O alelo r condiciona ervilhas rugosas.

O cruzamento entre as duas sementes resultou em 100% de sementes amarelas e lisas (Geração F1). Então, Mendel realizou a autofecundação entre as sementes da Geração F1.