Genética

O material genético do organismo está contido no interior do núcleo de cada uma de suas células. Esse material consiste nas espirais de DNA (ácido desoxirribonucléico) dispostas em um arranjo complexo para formar os cromossomos.

As células humanas contêm 46 cromossomos dispostos em pares, incluindo um par de cromossomos sexuais. A molécula de DNA é uma dupla hélice longa que se assemelha a uma escada em espiral. Os degraus da escada, os quais determinam o código genético da pessoa, consistem em pares de quatro tipos de moléculas, denominadas bases. Nos degraus, a adenina faz par com a timina, e a guanina faz par com a citosina.

O código genético é escrito em tripletos, de modo que cada grupo de três degraus da escada codifica a produção de um dos aminoácidos, os quais são os componentes que formam as proteínas. Quando uma parte da molécula de DNA controla ativamente alguma função da célula, a hélice do DNA divide-se, abrindo-se no sentido longitudinal. Um filamento da hélice aberta é inativo; o outro filamento funciona como um padrão contra o qual forma-se um filamento complementar de RNA (ácido ribonucléico).

As bases do RNA estão dispostas na mesma seqüência que as bases do filamento inativo do DNA, exceto pelo fato do RNA conter uracil e o DNA conter timina. A cópia do RNA, denominada RNA mensageiro (mRNA), separa-se do DNA, deixa o núcleo e passa para o citoplasma da célula. No citoplasma, ele fixa-se aos ribossomos, onde ocorre a síntese de proteínas.

O RNA mensageiro transmite aos ribossomos as informações sobre a seqüência de aminoácidos necessária para a produção de uma proteína específica. Os aminoácidos são levados até o ribossomo por um RNA de transferência (tRNA), um tipo de RNA muito menor. Cada molécula de RNA de transferência carrega um aminoácido que deve ser incorporado à cadeia de proteína que está sendo sintetizada. Um gene consiste no código necessário para a produção de uma proteína.

Os genes variam de tamanho, de acordo com o tamanho da proteína. Os genes estão dispostos em uma seqüência precisa nos cromossomos. A localização de um determinado gene é conhecida como locus. Os dois cromossomos sexuais determinam se o feto será do sexo masculino ou feminino. Os meninos possuem um cromossomo sexual X e um Y; as meninas possuem dois cromossomos X, sendo que apenas um deles é ativo.

O cromossomo Y contém relativamente poucos genes, um dos quais determina o sexo. Nos homens, praticamente todos os genes no cromossomo X se expressam, sejam eles dominantes ou recessivos. Os genes no cromossomo X são conhecidos como genes ligados ao sexo, ou ligados ao X.

 

 

Pelo fato de possuir dois cromossomos X, a mulher apresenta o dobro de genes do cromossomo X que o homem. A princípio, isso poderia produzir um excesso de alguns genes. No entanto, acredita-se que um dos dois cromossomos X seja inativado no início da vida do feto em todas as células da mulher – exceto nos óvulos contidos nos ovários.

O cromossomo X inativo (corpúsculo de Barr) é visível ao microscópio como uma protuberância no núcleo da célula. A inativação do cromossomo X explica certas observações. Por exemplo, a presença adicional de cromossomos X causa muito menos anormalidades de desenvolvimento que a de cromossomos não-sexuais (autossômicos), porque, não importa quantos sejam os cromossomos X que a pessoa possua, apenas um parece permanecer ativo.

Geralmente, as mulheres com três cromossomos X (síndrome do triplo X) são normais, tanto física como mentalmente. Em contraste, um cromossomo autossômico adicional pode ser fatal durante a fase inicial do desenvolvimento fetal. Um recém-nascido com um cromossomo autossômico adicional (uma trissomia) geralmente apresenta muitas anormalidades físicas e mentais graves. De modo similar, a ausência de um cromossomo autossômico é invariavelmente fatal ao feto, enquanto a ausência de um cromossomo X acarreta anormalidades relativamente menos graves (síndrome de Turner).

 

 

Anormalidades de um ou mais genes, particularmente de genes recessivos, são bem freqüentes. Cada indivíduo possui de seis a oito genes recessivos anormais. No entanto, esses genes não fazem com que as células funcionem de modo anormal, a não ser que dois genes recessivos similares estejam presentes. Na população geral, a probabilidade de uma pessoa apresentar dois genes recessivos similares é muito pequena, mas ela é mais elevada em filhos de parentes próximos.

A probabilidade também é alta nos grupos fechados cujos membros casam entre si, como as comunidades Amish ou Menonita. A constituição genética de uma pessoa é chamada genótipo. A resposta do organismo à presença desses genes – isto é, a expressão do genótipo – é denominada fenótipo. Todas as características herdadas (traços) são codificadas pelos genes. Algumas características, como a cor dos cabelos, simplesmente diferenciam as pessoas umas das outras e não são consideradas anormais. Entretanto, uma doença hereditária pode ser resultado de características anormais que se manifestam como expressão de um gene anormal.

 

Estrutura do DNA

O DNA (ácido desoxirribonucléico) é o material genético da célula, encontrado em filamentos espiralados frouxamente entrelaçados denominados cromatina no núcleo de cada célula. A molécula de DNA é uma dupla hélice longa e espiralada que se assemelha a uma escada. No DNA, dois filamentos, compostos de moléculas de um açúcar (desoxirribose) e de fosfato, são conectados por pares formados de quatro moléculas, denominadas bases, as quais formam os degraus da escada. Nos degraus, a adenina faz par com a timina, e a guanina com a citosina. Cada par de bases é unido por uma ligação de hidrogênio. Um gene é um segmento de DNA que possui uma função específica e consiste em uma seqüência específica de bases.

 

 

Anormalidades Produzidas por um Único Gene

Os efeitos de uma anormalidade produzida por um único gene dependem dele ser dominante ou recessivo ou dele estar ou não localizado em um cromossomo X (ligado ao X). Como cada gene controla a produção de uma determinada proteína, um gene anormal produz uma proteína anormal ou uma quantidade anormal de proteína, podendo acarretar uma anormalidade na função celular e, em última instância, no aspecto físico ou na função corpórea.

Genes Não Ligados ao X

O efeito (traço) produzido por um gene dominante anormal sobre um cromossomo autossômico pode ser uma deformidade, uma doença ou uma tendência ao desenvolvimento de certas doenças.

Geralmente, os princípios seguintes são aplicados aos traços determinados por um gene dominante:

• As pessoas com o traço possuem pelo menos um dos pais com o traço, exceto se ele for causado por uma nova mutação.

• Traços genéticos anormais freqüentemente são causados por novas mutações genéticas ao invés de serem herdados dos pais.

• Quando apenas um dos pais possui um traço anormal, cada filho apresenta uma probabilidade de 50% de herdar o traço anormal e 50% de não herdá-lo. Contudo, se o genitor possuidor do traço anormal possuir duas cópias do gene anormal – uma ocorrência rara – todos os filhos apresentarão o traço anormal.

• Uma pessoa que não possui o traço anormal, embora seus irmãos o possuam, não é portador do gene e não pode transmitir o traço a seus filhos.

• A probabilidade de ser afetado é a mesma para homens e mulheres.
• A anormalidade pode ocorrer, e geralmente acontece, em todas as gerações.

De maneira geral, os princípios seguintes são aplicados aos traços determinados por um gene recessivo:

• Teoricamente, ambos os genitores das pessoas portadoras do traço apresentam o gene. No entanto, pode ocorrer que nenhum deles apresente o traço.

• É muito improvável que mutações acarretem a expressão do traço.

• Quando um dos pais possui o traço e o outro possui um gene recessivo, mas não apresenta o traço, é provável que metade dos filhos apresente o traço e que os demais filhos sejam portadores, com um gene recessivo. Se o genitor sem o traço não possuir o gene recessivo anormal, nenhum dos filhos apresentará o traço, mas todos os filhos herdarão um gene anormal, o qual poderá ser transmitido para seus descendentes. 

• É provável que uma pessoa que não apresenta o traço anormal, mas cujos irmãos comprovadamente o possuem, seja portadora de um gene anormal.

• A probabilidade de ser afetado é igual para homens e mulheres.

• A anormalidade pode manifestar-se em qualquer geração, mas, em geral, isso só ocorre quando os dois pais possuem o traço.

Os genes dominantes causadores de doenças graves são raros. Eles tendem a desaparecer, pois os indivíduos que os apresentam freqüentemente apresentam uma doença grave que impossibilia a procriação. No entanto, existem algumas exceções, como a doença de Huntington, a qual produz deterioração severa da função cerebral e, em geral, inicia após os 35 anos de idade. No momento em que surgem os sintomas, o indivíduo já pode ter tido filhos.

Genes recessivos manifestam-se apenas quando o indivíduo possui dois desses genes. A pessoa com um gene recessivo não apresenta o traço correspondente, mas é portadora e pode transmitir o gene para seus filhos.

Exemplos de Distúrbios Genéticos

 

 

Genes Ligados ao X

Como o cromossomo Y, nos homens, possui muito poucos genes, praticamente todos os genes do único cromossomo X (genes ligados ao X ou ligados ao sexo) não são pareados e, portanto, se expressam, não importando se são dominantes ou recessivos. No entanto, como as mulheres possuem dois cromossomos X, os mesmos princípios aplicados aos genes ligados ao X são aplicados aos genes dos cromossomos autossômicos.

A não ser que os dois genes de um par sejam recessivos, apenas os genes dominantes se expressam. Se um gene anormal ligado ao X for dominante, os indivíduos do sexo masculino afetados transmitem a anormalidade a todas as filhas, mas a nenhum de seus filhos. Os filhos de um homem afetado recebem seu cromossomo Y, o qual não possui o gene anormal. As mulheres afetadas com apenas um gene anormal transmitem a anormalidade a metade de seus filhos (sejam do sexo masculino ou do sexo feminino). Se um gene anormal ligado ao X for recessivo, quase todos os indivíduos com o traço serão do sexo masculino.

Os homens transmitem o gene anormal apenas às filhas e todas elas tornam-se portadoras. As mães portadoras não apresentam o traço, mas transmitem o gene à metade de seus filhos, os quais geralmente apresentam o traço. Nenhuma de suas filhas apresentará o traço, mas metade delas será portadora. O daltonismo (cegueira para as cores vermelha e verde), causado por um gene recessivo ligado ao X comum, afeta cerca de 10% dos homens, mas é incomum entre as mulheres. Nos homens, o gene do daltonismo é originário de uma mãe daltônica ou que possui visão normal mas é portadora do gene. O gene nunca é originário do pai, o qual contribui com o cromossomo Y. Filhas de homens com daltonismo raramente apresentam essa deficiência, mas são sempre portadoras do gene causador.

 

Herança de Genes Recessivos Anormais

Algumas doenças são devidas a um gene recessivo anormal. Para ser portador da doença, a pessoa deve receber dois genes, um de cada genitor. Se os pais forem portadores de um gene anormal e de um gene normal, eles não apresentam a doença, mas podem transmitir o gene anormal para seus filhos. Para cada filho, a probabilidade de herdar dois genes anormais (e, assim, apresentar a doença) é de 25%, a de herdar dois genes normais é de 25%, e a de herdar um gene normal e um gene anormal (tornando-se portadores da doença, como seus pais) é de 50%

 

Herança Codominante

A herança codominante é caracterizada pela expressão de ambos os genes. Um exemplo é a anemia falciforme: se o indivíduo possuir um gene normal e um gene anormal, ele apresentará produção de um pigmento (hemoglobina) normal e de um pigmento anormal eritrócitos (hemácias).

 

Genes Mitocondriais Anormais

No interior de cada célula existem mitocôndrias – estruturas diminutas que fornecem energia à célula. Cada mitocôndria contém um cromossomo circular. Várias doenças raras são causadas por genes anormais contidos no cromossomo existente no interior da mitocôndria. Quando um óvulo é fertilizado, somente as mitocôndrias do óvulo farão parte do feto em desenvolvimento; todas as mitocôndrias do espermatozóide são descartadas. Por essa razão, as doenças causadas por genes mitocondriais anormais são transmitidas pela mãe. Um pai com genes mitocondriais anormais não pode transmitir essas moléstias a seus descendentes.

 

Genes Causadores de Câncer

As células cancerosas podem conter oncogenes, que são genes causadores de câncer, também chamados genes tumorais. Às vezes, os oncogenes são versões anormais dos genes responsáveis pelo crescimento e desenvolvimento antes do nascimento, os quais, geralmente, são desativados após o nascimento. Esses oncogenes podem ser reativados mais tarde na vida da pessoa e causar câncer, mas ainda não se sabe como esse processo ocorre.

 

 

Um grande avanço tecnológico vem melhorando a detecção das moléstias genéticas, tanto antes como após o nascimento. O conhecimento vem se expandindo e de forma particularmente rápida na área da tecnologia do DNA. Um grande esforço em andamento, denominado Projeto Genoma Humano, tem como objetivo a identificação e o mapeamento de todos os genes dos cromossomos humanos. Genoma é o conjunto genético de um indivíduo. Em cada locus de um cromossomo, existe um gene. A função exercida por esse locus, por exemplo a cordos olhos, é a mesma para todos os indivíduos.

No entanto, o gene preciso que se encontra nesse local varia de pessoa para pessoa, fornecendo a cada um de nós características próprias. Há vários modos de se produzir cópias suficientes de um gene para o seu de estudo. Cópias de um gene humano podem ser produzidas em laboratório através da clonagem genética. Geralmente, o gene a ser copiado é introduzido no DNA do interior de uma bactéria. Cada vez que ela se reproduz, a bactéria produz uma cópia exata de todo seu DNA, inclusive do gene introduzido.

As bactérias multiplicam-se com muita rapidez e, dessa forma, bilhões de cópias do gene original podem ser produzidos em pouquíssimo tempo. Outra técnica de cópia do DNA utiliza a reação de cadeia de polimerase (PCR, polymerase chain reaction). Em um laboratório, um segmento específico do DNA, incluindo um gene específico, pode ser copiado (amplificado) mais de 200.000 vezes em questão de horas.

O DNA de uma única célula é suficiente para iniciar uma reação de cadeia de polimerase. Uma sonda genética pode ser utilizada para localizar um gene específico em um determinado cromossomo. Um gene clonado ou copiado torna- se uma sonda marcada quando recebe um átomo radioativo. A sonda irá buscar a imagem complementar do segmento do DNA e se ligará a ele. A sonda radioativa pode então ser detectada através de técnicas fotográficas sofisticadas.

Com as sondas genéticas, várias doenças podem ser diagnosticadas antes ou após o nascimento. No futuro, é provável que as sondas genéticas sejam capazes de testar pessoas em relação a muitas doenças genéticas importantes.

Contudo, nem toda pessoa que possui o gene para determinada doença irá realmente desenvolvê-la. Uma técnica, conhecida como Southern blot, é amplamente utilizada para identificar o DNA. Extraído das células do indivíduo que está sendo estudado, o DNA é cortado em fragmentos precisos através de uma enzima denominada endonuclease de restrição. Os fragmentos, separados em um gel por meio da técnica da eletroforese, são colocados em um papel de filtro e cobertos com uma sonda marcada. Como a sonda liga-se apenas à sua imagem complementar, ela irá identificar o fragmento de DNA.

 

Herança de Genes Ligados a X Recessivos Anormais

Quando um gene é ligado ao cromossomo X, ele aparece no cromossomo X e não no cromossomo Y. Doenças resultantes de um gene recessivo ligado a X anormal geralmente afetam apenas os indivíduos do sexo masculino. Isso ocorre porque os homens possuem somente um cromossomo X. As mulheres, as quais possuem dois cromossomos X, comumente recebem um gene normal no segundo X.

O gene normal é dominante e impede que as mulheres desenvolvam a doença.
Se o pai tiver um gene recessivo anormal em seu cromossomo X e a mãe possuir dois genes normais, todas as filhas receberão um gene anormal e um gene normal, o que as tornará portadoras.

Nenhum de seus filhos receberá o gene anormal. Se a mãe for portadora e o pai tiver o gene normal, qualquer filho apresenta a probabilidade de 50% de receber o gene anormal da mãe. Qualquer filha apresenta uma probabilidade de 50% de receber um gene anormal e um gene normal (tornando-se portadora) ou de receber dois genes normais.

Fonte: Manual Merck

Sumário