Introdução à Genética e Melhoramento Animal

INTRODUÇÃO A GENÉTICA E MGA Profa MSc Alana Nunes Mendonça Zootecnista Mestre em Nutrição Animal 2023 Genética ciência que estuda os genes mecanismos da hereditariedade Transmissão dos genes nos indivíduo Base para compreensão da evolução Abrange estudos de moléculas até populações Desenvolvimento de biotecnologias Clonagem transgênicos célulastronco vacinas IMPORTÂNCIA DA GENÉTICA Genética Palavra grega gen tornarse desenvolverse vir a ser Nome utilizado pela primeira vez por Bateson em 1905 GENÉTICA envolve o estudo de dois tópicos principais Herança causa das semelhanças Variação causa das diferenças O QUE É GENÉTICA Genética Ciência que estuda o DNA os genes e os mecanismos de hereditariedade Forma como as características passam de geração para geração Herança Genética Herdado O QUE É GENÉTICA Conjunto de processos seletivos que visam o aumento da frequência dos genes desejáveis na população Aumento em uniformidade de desempenhos O QUE É MELHORAMENTO ANIMAL Objetivo Escolher o melhor material genético para maximizar a produção nas condições ambientais existentes Aumentar a média da produção dos animais Maior quantidade e qualidade Menor tempo e custo Preservando meioambiente Bem estaranimal 1665 Robert Hook Descoberta da célula 1750 Robert Backwell Inglaterra 1os registros de produção Uso da endogamia para fixar determinado tipo Formação de raças Equinos bovinos e ovinos 1791 Livro de registro genealógico PSI Teoria da constância racial transmissão da herança conforme raça e não características 1866 Gregor Mendel Publica suas observações e seu modelo de herança sob o título Experimentos na Hibridização de Plantas 1868 Charles Darwin Teoria da hereditariedade Pangênesis Hipotético mecanismo de herança 1869 Johann Friedrich Miescher Isola pela primeira vez o ácido desoxirribonucléico DNA 1882 Walter Flemming Descreve os corpúsculos filamentosos e examina seu comportamento durante a divisão da célula mitose 1888 Heinrich Wilhelm Gottfried von WaldeyerHartz Observando que os corpúsculos filamentosos nucleares se coravam deu a eles o nome de cromossomos cromo cor somo corpo HISTÓRICO 1900 Hugo de Vries Carl Erich Correns e Erich Tschermak Redescobriram Leis de Mendel 1902 Walter Sutton e Theodor Boveri Teoria dos cromossomos os fatores referidos por Mendel estariam localizados nos cromossomos 1903 Wilhelm Johannsen Criou os termos genótipo fenótipo e gene 1905 William Bateson Considerando os conhecimentos acumulados a respeito da herança dos caracteres desde o redescobrimento das Leis de Mendel deu o nome de Genética a esse novo ramo das Ciências Biológicas 1908 Godfrey Harold Hardy e Wilhelm Weinberg Teorema fundamental da genética de populações HISTÓRICO Equilíbrio de HardyWeinberg Final de 1940 Erwin Chargaff Lei de Chargaff a quantidade de guanina deve ser igual de citosina e a quantidade de adenina deve ser igual a quantidade de timina HISTÓRICO 1953 Jim Watson e Francis Crick Sugerem a estrutura para a molécula DNA HISTÓRICO Sir Ronald Fisher 18901962 Moderna genética de populações Leis de Mendel aplicada à características quantitativas PGE HISTÓRICO 1977 Allan Maxan e Walter Gilbert Frederick Sanger Desenvolvem métodos rápidos para o sequenciamento do DNA 1985 Plantas transgênicas resistentes a insetos vírus e bactérias são testadas em campo pela 1ª vez 1983 Kary Mullins Cria a PCR Reação em Cadeia da Polimerase como método para amplificação de DNA in vitro 1997 Nascimento do primeiro clone animal ovelha Dolly HISTÓRICO 1990 Tem início o sequenciamento do genoma humano Custou mais de US 3 bilhões e levou 13 anos para ser concluído 2001 É publicada a sequência completa do genoma humano A primeira sequência completa foi determinada em abril de 2003 HISTÓRICO 1995 Tem início o sequenciamento dos equinos 2005 parceria com USDA 2007 publicado primeiro rascunho do sequenciamento equino 2003 Tem início o sequenciamento da galinha doméstica Publicado em 2004 primeiro dentre os animais de produção 2003 Tem início o sequenciamento dos bovinos Publicado em 2009 Várias atualizações HISTÓRICO 2003 Tem início o sequenciamento do genoma suíno Primeira sequência publicada em 2009 2009 Tem início o sequenciamento do genoma ovinos Primeira sequência publicada em 2010 2010 Tem início o sequenciamento do genoma caprino Primeira sequência publicada em 2012 HISTÓRICO 1 Clássica 2 Molecular 3 De populações 4 Quantitativa 5 Genômica ÁREAS DA GENÉTICA Anterior ao advento da biologia molecular descoberta do DNA Hereditariedade Mendeliana GENÉTICA CLASSICA Após descoberta do DNA Estrutura e função dos genes e mutações GENÉTICA MOLECULAR Comportamento dos genes dentro das populações Sob influência das forças evolutivas seleção natural deriva genética mutação e migração GENÉTICA DE POPULAÇÕES Estuda as características quantitativas enfatizando sua herança e os componentes determinantes de sua variação Características quantitativas controladas por vários genes cada um com efeitos relativamente pequenos e muito influenciadas pelo ambiente Peso adulto idade ao primeiro parto rendimento de carcaça Base para o melhoramento genético animal GENÉTICA QUANTITATIVA Estuda a sequência dos genes no genoma de uma espécie Genomas completamente sequenciados Uso de bioinformática Análise de grande quantidade de dados GENÔMICA Porque o estudo da genética é importante Medicina Genética médica Prevenção e tratamento de doenças Detectar predisposição à doenças Produção de hormônios medicamentos e vacinas Tratamentos com célulastronco APLICAÇÕES DA GENÉTICA Medicina legal e criminologia Exames de paternidade Reconhecimento de tecidos e indivíduos APLICAÇÕES DA GENÉTICA Epidemiologia e toxicologia Identificar agentes mutagênicos ou carcinogênicos APLICAÇÕES DA GENÉTICA Agricultura Melhoramento Vegetal Plantas resistentes à doenças e insetos Transgênicos Maior produtividade Variabilidade de culturas APLICAÇÕES DA GENÉTICA Melhoramento Genético Animal Criação de raças resistentes Patógenos e doenças Qualidade da carne Produção e Reprodução Conservação de espécies APLICAÇÕES DA GENÉTICA MGA Genética Mendeliana Transmissão genes Genética de populações Frequências genes Genética quantitativa Características econômicas Estatística Parâmetros genéticos Produção APLICAÇÕES DO MGA Aumentar a produção animal em geral Leite carne ovos lã Carne Taxas de crescimento Musculatura x Gordura Aves de postura 365 ovosano Aves de corte 26 a 28 kg 42 dias Peso médio Lote misto Novilhas desafio à primeira prenhez 14 meses APLICAÇÕES DO MGA Criação de raças compostas adaptadas Montana Nelore fêmeas rusticidade Adaptados Bos taurus Senepol Adaptados ao tropical Britânica Angus Precocidade acabamento e puberdade Continental Simental Musculosidade e habilidade materna Preservação e Conservação de Espécies APLICAÇÕES DO MGA Caracterização do país na produção animal Baixa fertilidade Crescimento lento Alta mortalidade Aspectos limitantes ao desenvolvimento pecuário Baixa disponibilidade de forragem de alta qualidade Alta incidência de doenças infecciosas parasitárias e nutricionais Alta temperatura e umidade Condições precárias de transporte Práticas tradicionais de cada região Escassez de tecnologia gerada Base educacional insatisfatória dos usuários de tecnologia LIMITAÇÕES NO BRASIL Brasil País emergente Limitações na produção animal Biotecnologias com alto custo Atuação do melhorista Educar produtores e dirigentes de Associações de Raças Incrementar programas de avaliação genética Coleta de dados completa Formação de pedigree Aumentar o uso intensivo de animais superiores nos rebanhos MGA NO BRASIL Nutrição Manejo Sanidade Meio Ambiente Genética Clima Identificar o sistema Definir objetivos Identificar os melhores animais selecionálos Usálos intensamente IA TE COMO FAZER MGA Animais genótipos SISTEMA Ambiente Físico Recursos Manejo Aspectos Econômicos Seleção Escolha de animais que serão pais da próxima geração Acasalamentos Decidir qual fêmea se acasala com qual macho FERRAMENTAS DO MGA Dificuldade Identificar animais desejáveis Genótipo não observável Seleção pelo fenótipo Avaliações genéticas Influência ambiental DNA Ácido desoxirribonucleico Dupla hélice de cadeias antiparalelas de nucleotídeos conectadas por pontes de hidrogênio Molécula que forma o código genético DEFINIÇÕES Composição do DNA Composto por Bases nitrogenadas 1 açúcar pentose desoxirribose Grupo fosfato Nucleotídeo DEFINIÇÕES Bases Nitrogenadas Pirimidinas 1 anel com átomos de C e N Citosina C e Timina T Purinas 2 anéis com átomos de C e N Adenina A e Guanina G Cadeias complementares Purina com pirimidina AT e CG DEFINIÇÕES Replicação do DNA Cópias idênticas de DNA são formadas Replicação Semiconservativa Cada fita da dupla hélice é molde para uma fita complementar Bidirecional DEFINIÇÕES RNA Ácido Ribonucléico Molécula responsável pela síntese de proteínas Produzido no núcleo A partir de um DNA Fita única DEFINIÇÕES Composição do RNA Composto por Ribonucleotídeos Bases nitrogenadas 1 açúcar ribose Grupo fosfato Bases nitrogenadas Pirimidinas Citosina C e Uracila U Purinas Adenina A e Guanina G Pareamento AU CG DEFINIÇÕES Transcrição Formação do RNAm a partir do DNA Processo ocorre em 1 das fitas do DNA RNAm formado idêntico à outra fita do DNA troca de T por U Ocorre no núcleo RNAm formado é transportado para o citoplasma 3 etapas Iniciação Alongamento Término DEFINIÇÕES DO DNA À PROTEÍNA httpswwwyoutubecomwatchv6nxRxoGMEI Cromossomo Longa cadeia de DNA associada a proteínas histonas presente no núcleo de todas as células Contém vários genes Bovino e caprino 60 Ovino 54 Equino 64 Suínos 38 Galo 78 DEFINIÇÕES Cromossomos homólogos Cromossomos de origem paterna e materna que fazem par Apresentam genes com localização idêntica loco para as mesmas características Genes alelos Loco Posição específica de um gene no cromossomo DEFINIÇÕES Cariótipo equino 2n64 Genes Unidade básica da herança Segmento de DNA em uma localização específica do cromossomo loco com centenas ou milhares de nucleotídeos Atuação dos genes Código para produção de aa Sequência reguladora de outros genes Morfológicas fisiológicas e comportamentais DEFINIÇÕES Alelo Forma alternativa de um gene Segmento homólogo do DNA Afetam a mesma característica de modo diferente Representados por letras Dominante A Recessivo a Alelo múltiplo Quando existe mais de dois alelos em um loco AaBb AaBBCc DEFINIÇÕES Homozigoto Genótipo em um loco contendo dois alelos funcionalmente idênticos Forma um tipo de gameta AA aa Heterozigoto Genótipo em um loco contendo alelos diferentes Formam dois tipos de gametas Aa DEFINIÇÕES Gene dominante Gene que se manifesta em homozigose ou heterozigose Gene recessivo É o gene que só se manifesta em homozigose DEFINIÇÕES Característica Qualquer aspecto observável ou mensurável em um indivíduo Cor da pelagem Presença de chifres Idade ao primeiro parto Peso ao sobreano DEFINIÇÕES Genótipo Composição genética de um indivíduo Combinação de genes em um único loco ou em vários locos Fenótipo Uma categoria observada ou nível de desempenho medido para uma característica em um indivíduo GENÓTIPO não é característica interna Composição genética de indivíduo Combinação de genes FENÓTIPO não é só característica morfológica Qualquer categoria observada ou nível de desempenho medido Morfológica reprodutiva fisiológica ATENÇÃO Acasalamento ao acaso Qualquer indivíduo de um dos sexos tem igual chance de acasalarse com um indivíduo do sexo oposto Gameta ou célula germinativa Óvulo e espermatozoide Formados na meiose DEFINIÇÕES Meiose Divisão celular que forma gametas Ocorre em células diplóides e forma células haplóides O par de genes se separa na formação dos gametas SEGREGAÇÃO DEFINIÇÕES Segregação Separação dos pares de genes durante a formação dos gametas DEFINIÇÕES Segregação independente Segregação independente dos genes em locos diferentes Genes distribuemse independentemente para os gametas Formação de gametas Genótipo parental Gametas AABB AB AABb AB AaBb AB Ab AbaB ab União ao acaso de gametas Reprodutor AABB Fêmea AaBb AB Ab aB ab AB União ao acaso de gametas Reprodutor AABB Fêmea AaBb AB Ab aB ab AB AABB AABb AaBB AaBb Proporção de genótipos 25 AABB 25 AABb 25 AaBB 25 AaBb ¼ AABB ¼ AABb ¼ AaBB ¼ AaBb União ao acaso de gametas Reprodutor AaBb Fêmea AaBb União ao acaso de gametas AB Ab aB ab AB Ab aB ab Reprodutor AaBb Fêmea AaBb União ao acaso de gametas AB Ab aB ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb aB AaBB AaBb aaBB aaBb ab AaBb Aabb aaBb aabb Proporção de genótipos 116 AABB 216 AABb 116 AAbb 216 AaBB 416 AaBb 216 Aabb 116 aaBB 216 aaBb 116 aabb Reprodutor AaBb Fêmea AaBb Contribuição de pai e mãe para o GENÓTIPO de um filho Genótipo de um filho 12 12 Contribuição de pai e mãe para o FENÓTIPO de um filho Efeito materno Fenótipo de um filho 12 12 Contribuição de pai e mães para A PRÓXIMA geração Próxima Geração 12