Genética geral – BEG 5438Genética geral – BEG 5438

Professor:Professor: Giorgini Augusto Venturieri – PhD Giorgini Augusto Venturieri – PhD 0xx48-3721-98870xx48-3721-9887

giorgini@ccb.ufsc.brgiorgini@ccb.ufsc.br

RegrasRegras para a disciplina:para a disciplina:

Local das aulas:Local das aulas: Teóricas MIP 6 (as quintas das 7:30 as 10:00 turmas A,B e C)Teóricas MIP 6 (as quintas das 7:30 as 10:00 turmas A,B e C) Práticas BEG III (as sextas 8:20 “A”, 10:00 “B” e 13:30 “C”)Práticas BEG III (as sextas 8:20 “A”, 10:00 “B” e 13:30 “C”)

Freqüência:Freqüência: 75% (comprovada pela assinatura)75% (comprovada pela assinatura)

Recuperação:Recuperação: Não temNão tem

Provas:Provas: Em dois horários: 7:30 a 8:40 e das 8:45 as 10.Em dois horários: 7:30 a 8:40 e das 8:45 as 10. Pode trazer uma folha A4, manuscrita, com as informações Pode trazer uma folha A4, manuscrita, com as informações

das aulasdas aulas Tudo sobre o curso:Tudo sobre o curso:

Plano de ensino, aulas dadas, roteiros das práticas, textos, Plano de ensino, aulas dadas, roteiros das práticas, textos, links, divulgação das notas, exercícios e etc. no sitelinks, divulgação das notas, exercícios e etc. no site www.www.ccbccb.ufsc..ufsc.br/~giorginibr/~giorgini

O que é genética ?O que é genética ?

Ramo da Biologia que estuda as Ramo da Biologia que estuda as leis leis da transmissãoda transmissão dos caracteres dos caracteres hereditários nos indivíduos, e as hereditários nos indivíduos, e as propriedades das partículaspropriedades das partículas que que asseguram essa asseguram essa transmissãotransmissão (dicionário Aurélio).(dicionário Aurélio).

HereditariedadeHereditariedade

O processo da hereditariedade, ao mesmo O processo da hereditariedade, ao mesmo tempo em que mantém semelhanças, tempo em que mantém semelhanças, também originam mudanças. Indivíduos também originam mudanças. Indivíduos de uma espécie são “semelhantes” com de uma espécie são “semelhantes” com “diferenças” entre si também por causas “diferenças” entre si também por causas genéticasgenéticas

(olhem para os colegas, são semelhantes, (olhem para os colegas, são semelhantes, mas não há ninguém igual).mas não há ninguém igual).

Genética e AgronomiaGenética e Agronomia

Os avanços da Os avanços da revolução verde revolução verde (produção é (produção é fenótipofenótipo)) não se devem não se devem apenas à genética (apenas à genética (genótipogenótipo), mas ), mas também à mecanização, fertilização, uso também à mecanização, fertilização, uso dos “cidas”, irrigação, nutrição animal, dos “cidas”, irrigação, nutrição animal, sanidade, etc.(sanidade, etc.(ambienteambiente).).

Fenótipo = genótipo + ambienteFenótipo = genótipo + ambiente

e o que se colhe é fenótipo !e o que se colhe é fenótipo !

A população mundial x A população mundial x produtividadeprodutividade

Estima-se que a terra atinja a sua capacidade de suporte Estima-se que a terra atinja a sua capacidade de suporte máximo nos idos de 2025/2050.máximo nos idos de 2025/2050.

Em 2025/2050 ter-se-á a mesma disponibilidade de energiaEm 2025/2050 ter-se-á a mesma disponibilidade de energia que em 1965 porém o dobro da população mundial. que em 1965 porém o dobro da população mundial.

As nações menos desenvolvidas duplicarão a sua população As nações menos desenvolvidas duplicarão a sua população em 30 anos. As mais desenvolvidas em 137 anos.em 30 anos. As mais desenvolvidas em 137 anos.

Povos menos educados produzem menos calorias por Povos menos educados produzem menos calorias por habitantes.habitantes.

O maior incremento populacional esta sendo com pessoas O maior incremento populacional esta sendo com pessoas pouco educadas.pouco educadas.

Embora a produtividade continue aumentando, os ganhos Embora a produtividade continue aumentando, os ganhos não tem sido conseguidos em bases auto-sustentáveis.não tem sido conseguidos em bases auto-sustentáveis.

Na atualidade um bilhão de pessoas (1/6 da população Na atualidade um bilhão de pessoas (1/6 da população mundial), passa fome.mundial), passa fome.

Qual o papel do agrônomo Qual o papel do agrônomo frente a um caos anunciado ?frente a um caos anunciado ?

Aumentar a produtividade, diminuir as Aumentar a produtividade, diminuir as perdas, reciclagem orgânica resolveriam ?perdas, reciclagem orgânica resolveriam ?

Desenvolver sistemas agronômicos Desenvolver sistemas agronômicos independentes do petróleo ?independentes do petróleo ?

Atuar politicamente ?Atuar politicamente ?

Este curso tem a intenção de trazer Este curso tem a intenção de trazer informações científicas para ajudar na informações científicas para ajudar na discussão destes questionamentos, mas discussão destes questionamentos, mas decisão sobre o que fazer é decisão sobre o que fazer é exclusivamente nossa. exclusivamente nossa.

HISTÓRIA:HISTÓRIA:

Genética no contexto pré-histórico e Genética no contexto pré-histórico e antes da descoberta do microscópio antes da descoberta do microscópio pode ser acessada pelos pode ser acessada pelos produtos domesticadosprodutos domesticados, valores, tabus , , valores, tabus , textos antigos e bíblicos.textos antigos e bíblicos.

Textos antigosTextos antigos

Genesis 38

No Mishnah (200 DC) (200 DC) é relatada a decisão do Patriarca Rabbi-Judah que isenta o terceiro filho de uma mulher de ser circuncidado, quando os seus dois primeiros filhos morreram de hemorragia depois da circuncisão. Os rabinos constataram que tais hemorragias ocorriam unicamente em certas famílias.

Antes de 1860Antes de 1860O período que souberam que as “células O período que souberam que as “células

vinham de células” e da descoberta do núcleovinham de células” e da descoberta do núcleo

A descoberta da célula (30 x)A descoberta da célula (30 x)1665 – Robert Hook1665 – Robert Hook

A descoberta do microscópio óptico (200 x)A descoberta do microscópio óptico (200 x)1680 – Anton van Leeuwenhock. Analisando gotas de chuva 1680 – Anton van Leeuwenhock. Analisando gotas de chuva descobriram protozoas e bactériasdescobriram protozoas e bactérias

A descoberta do núcleoA descoberta do núcleo1833 – Robert Brown1833 – Robert Brown

Descrição da mitoseDescrição da mitose1835 a 1839 - Hugo von Mohl1835 a 1839 - Hugo von Mohl

A queda da teoria da “Geração expontânea” A queda da teoria da “Geração expontânea” 1858 (término da era) Rudolf Wirchow “1858 (término da era) Rudolf Wirchow “omnis cellula e cellulaomnis cellula e cellula” ” idem Pasteuridem Pasteur

A publicação do livro “Origem das Espécies”A publicação do livro “Origem das Espécies”1859 – Charles Darwin1859 – Charles Darwin

1860 – 19001860 – 1900A publicação do trabalho de Mendel à A publicação do trabalho de Mendel à descoberta dos cromossomos e seu descoberta dos cromossomos e seu

comportamentocomportamento

É publicado o trabalho "Experimentos em Hibridação de É publicado o trabalho "Experimentos em Hibridação de PlantasPlantas”.”.1865 (distribuído em 1866) - Gregor Mendel1865 (distribuído em 1866) - Gregor Mendel

A fusão do esperma e do ovo e a formação do zigoto é descritaA fusão do esperma e do ovo e a formação do zigoto é descrita1879 a 1885 - O. Hertwig1879 a 1885 - O. Hertwig

É descrito o corpúsculo cromossomoÉ descrito o corpúsculo cromossomo(W. Flemming) notados por C. com Nägeli em 1842(W. Flemming) notados por C. com Nägeli em 1842

Os corpúsculos (cromossomos) dentro do núcleo eram os Os corpúsculos (cromossomos) dentro do núcleo eram os portadores dos fatores hereditários portadores dos fatores hereditários 1883 - Wilhelm Roux1883 - Wilhelm Roux

1860 – 19001860 – 1900(cont.)(cont.)

Haviam estruturas individuais (cromossomos) que são passados Haviam estruturas individuais (cromossomos) que são passados de uma geração para outra a despeito do seu "desaparecimento" de uma geração para outra a despeito do seu "desaparecimento" entre a divisão celularesentre a divisão celulares1880s - Theodor Boveri, K. Rabl e E. van Breden1880s - Theodor Boveri, K. Rabl e E. van Breden

““A hereditariedade está baseada exclusivamente no núcleo". Em A hereditariedade está baseada exclusivamente no núcleo". Em 1887 previu a ocorrência da divisão reducional, hoje chamada de 1887 previu a ocorrência da divisão reducional, hoje chamada de "meiose“"meiose“

1885 - August Weismann1885 - August Weismann Foi usado o termo "cromossomo" Foi usado o termo "cromossomo"

1888 - W. Waldeyer1888 - W. Waldeyer Foi descrito o processo de meioseFoi descrito o processo de meiose

1890 - O. Hertwig e T. Boveri1890 - O. Hertwig e T. Boveri

1900 – 19441900 – 1944O florescimento da genética. O O florescimento da genética. O

desenvolvimento da teoria cromossômica. desenvolvimento da teoria cromossômica. Foram cunhadas as bases da teoria da Foram cunhadas as bases da teoria da

evolução e da genética molecularevolução e da genética molecular

Redescoberta dos trabalhos de Gregor MendelRedescoberta dos trabalhos de Gregor Mendel1900 – (publicado em 1866), por Hugo de Vries, Carl Corens e Erich von 1900 – (publicado em 1866), por Hugo de Vries, Carl Corens e Erich von TschermakTschermak

Descrição do comportamento dos cromossomos durante a meioseDescrição do comportamento dos cromossomos durante a meiose1903 – Walter Sutton justifica as “Leis de Mendel” e daí para a descoberta de que 1903 – Walter Sutton justifica as “Leis de Mendel” e daí para a descoberta de que os genes estão nos cromossomos.os genes estão nos cromossomos.

Cunhada a palavra “genética”Cunhada a palavra “genética”1905 – William Bateson1905 – William Bateson

A lei de Hardy & WeinbergA lei de Hardy & Weinberg1908 - Godfrey Harold Hardy (1877 – 1947) e Wilhelm Weinberg (1862 – 1937), 1908 - Godfrey Harold Hardy (1877 – 1947) e Wilhelm Weinberg (1862 – 1937), mas houveram outrosmas houveram outros

Criação do primeiro “mapa gênico”Criação do primeiro “mapa gênico”1913 – Alfred Sturtevant estudando drosófilas 1913 – Alfred Sturtevant estudando drosófilas

1900 – 19441900 – 1944(cont.)(cont.)

Cunhada a palavra “gene”Cunhada a palavra “gene” W. L. Johansen (1857 – 1927): um elemento físico (partícula), W. L. Johansen (1857 – 1927): um elemento físico (partícula),

que determinava o desenvolvimento de uma característica que determinava o desenvolvimento de uma característica específica, que os indivíduos possuem aos pares (um herdado específica, que os indivíduos possuem aos pares (um herdado do pai e outro da mãe) e os transmitem aos seus filhos.do pai e outro da mãe) e os transmitem aos seus filhos.

Mutação induzidaMutação induzida 1927 – L. Stadler e H.J. Müller “Os genes podem ser mutados 1927 – L. Stadler e H.J. Müller “Os genes podem ser mutados

artificialmente usando-se raios X”artificialmente usando-se raios X” Métodos quantitativos aplicados à genéticaMétodos quantitativos aplicados à genética 1930 – 1932 R.A. Fisher; S. Wright e J.B.S. Haldane: 1930 – 1932 R.A. Fisher; S. Wright e J.B.S. Haldane:

desenvolveram as bases algébricas para a nossa desenvolveram as bases algébricas para a nossa compreensão de como ocorre o processo evolutivocompreensão de como ocorre o processo evolutivo

Bactérias como objetos de estudoBactérias como objetos de estudo 1943 – S. Luria e M. Delbrück demonstraram que bactérias 1943 – S. Luria e M. Delbrück demonstraram que bactérias

seguem padrões normais em termos genéticosseguem padrões normais em termos genéticos

1944 – Presente1944 – PresenteÉ a era da “genética molecular”. A É a era da “genética molecular”. A

demonstração de que o DNA era o mat. demonstração de que o DNA era o mat. genético, culminando com a explosão do genético, culminando com a explosão do

conhecimento devido a “tecnologia do DNA conhecimento devido a “tecnologia do DNA

recombinante”recombinante” O DNA como material genéticoO DNA como material genético

1944 – O. T. Avery, C.M. McLeod e M. McCarty. 1944 – O. T. Avery, C.M. McLeod e M. McCarty. Demonstraram que o componente transformante das Demonstraram que o componente transformante das Bactérias Bactérias Diplococcus pneumoniaeDiplococcus pneumoniae era o DNA era o DNA

Definição da estrutura do DNADefinição da estrutura do DNA1953 – James Watson e Francis Crick1953 – James Watson e Francis Crick

Descrição da endonucleasesDescrição da endonucleases1968 – 1973 W. Arbert, H. Smith, D. Nathans e 1968 – 1973 W. Arbert, H. Smith, D. Nathans e colaboradores descreveram “as enzimas que abriram as colaboradores descreveram “as enzimas que abriram as portas para a manipulação do DNA” que levou a tecnologia portas para a manipulação do DNA” que levou a tecnologia do DNA recombinante.do DNA recombinante.

Formação do primeiro DNA recombinanteFormação do primeiro DNA recombinante1972 – Paul Berg1972 – Paul Berg

AS ÁREAS DA GENÉTICAAS ÁREAS DA GENÉTICA

Clássica Clássica MolecularMolecular EvolutivaEvolutiva -Os Princípios de -Os Princípios de MendelMendel

-Meiose e Mitose-Meiose e Mitose

-Determinação do -Determinação do SexoSexo

-Herança Ligada -Herança Ligada ao Sexoao Sexo

-Mapeamento -Mapeamento CromossômicoCromossômico

-Citogenética -Citogenética (mudanças (mudanças cromossômicas) cromossômicas)

-Estrutura do DNA-Estrutura do DNA

-Química do DNA-Química do DNA

-Transcrição-Transcrição

-Tradução-Tradução

-Clonagem do DNA-Clonagem do DNA

-Controle da -Controle da Expressão GênicaExpressão Gênica

-Mutação do DNA e -Mutação do DNA e ReparoReparo

-Heranças -Heranças Extracromossômica Extracromossômica

-Genética -Genética QuantitativaQuantitativa

-O equilíbrio de -O equilíbrio de Hardy & WeinbergHardy & Weinberg

-Pressuposições -Pressuposições para o Equilíbrio de para o Equilíbrio de H&WH&W

-Evolução-Evolução

-Especiação -Especiação

As áreas de estudoAs áreas de estudoHoje em dia, os limites entre estas 3 áreas estão sendo Hoje em dia, os limites entre estas 3 áreas estão sendo permeabilizados pelas técnicas de genética molecularpermeabilizados pelas técnicas de genética molecular

Clássica Clássica MolecularMolecular EvolutivaEvolutiva Relativa a teoria Relativa a teoria cromossômica da cromossômica da hereditariedade. hereditariedade. O conceito de que O conceito de que genes estão genes estão alocados em alocados em forma linear nos forma linear nos cromossomos e cromossomos e que a sua posição que a sua posição relativa pode ser relativa pode ser avaliada em avaliada em função da sua função da sua frequência nas frequência nas progênies.progênies.

É o estudo do É o estudo do material genético material genético em si, sua estrutura, em si, sua estrutura, replicação e replicação e expressão. Também expressão. Também aborda os estudos aborda os estudos emanados da emanados da tecnologia do DNA tecnologia do DNA recombinante (eng. recombinante (eng. Genética).Genética).

É o estudo dos É o estudo dos mecanismos de mecanismos de evolução. Os evolução. Os mecanismos das mecanismos das mudanças de mudanças de frequências nas frequências nas populações.populações.

Como gerir as novas Como gerir as novas conquistas da genética ?conquistas da genética ?

Bioética: Bioética: biosbios (vida) + (vida) + ethosethos (relativo à (relativo à ética)ética)

O progresso técnico deve ser controlado O progresso técnico deve ser controlado segundo a consciência da humanidade segundo a consciência da humanidade para que as novas descobertas e suas para que as novas descobertas e suas aplicações não tenham efeitos aplicações não tenham efeitos desastrosos no mundo, na sociedade ou desastrosos no mundo, na sociedade ou sejam postos a serviço de interesse sejam postos a serviço de interesse escusos.escusos.

Organismos modelo usado em Organismos modelo usado em estudos de genéticaestudos de genética

Mais usadosMais usados

Arabidopsis thalianaArabidopsis thaliana Drosofila melanogasterDrosofila melanogaster Escherichia coliEscherichia coli

VírusVírus

RetrovírusRetrovírus

MilhoMilho

LevedurasLeveduras

OutrosOutros

Porquinhos-da-índiaPorquinhos-da-índia

GatosGatos

GalinhasGalinhas

Guppy (Guppy (Poecilia Poecilia reticulatareticulata))

Peixes elétricosPeixes elétricos

ErvilhasErvilhas

População mundialPopulação mundial

www.flickr.com/photos/arenamontanus/375127836/

A população no mundoA população no mundo

Source: United Nations Population Division, Briefing Packet, 1998 Revision of World Population Prospects.

População mundial distribuída por região 1800–2050

Produção mundial de petrólProdução mundial de petróleoeo

Fonte: Energy Watch Group

Predições de um Predições de um blackoutblackout mundial mundial

A “petroagricultura” e um caos A “petroagricultura” e um caos anunciadoanunciado

Gastam-se de 7 a 10 calorias de Gastam-se de 7 a 10 calorias de combustível fóssil para produzir 1 combustível fóssil para produzir 1 caloria de alimento ingerido.caloria de alimento ingerido.

A espécie humana abrirá mão A espécie humana abrirá mão do seu bem estar?do seu bem estar?

Com tanto carbono no ar não irCom tanto carbono no ar não ira faltar oxigênio ?a faltar oxigênio ?

Cultivares antigas domesticCultivares antigas domesticadasadas

O ritual da circuncisãoO ritual da circuncisão

O primeiro microscópioO primeiro microscópio

Robert Brown observa o núcRobert Brown observa o núcleoleo

A diversidade humanaA diversidade humana

DrosofilaDrosofila melanogastermelanogaster

EscherichiaEscherichia colicoli

GuppyGuppy ( (PoeciliaPoecilia reticulatareticulata))

ArabidopsisArabidopsis thalianathaliana