Genetica Aplicada a Atividade Motora - DNA Cromossomos e Replicacao

Unidade I GENÉTICA APLICADA À ATIVIDADE MOTORA Profa Andréa Vanzelli O DNA é encontrado no núcleo das células O DNA é uma macromolécula existente em todos os organismos vivos que fornece uma história e um manual de instruções para todo e qualquer organismo Uma cadeia de DNA é formada por milhares de moléculas de nucleotídeos Agrupamentos específicos desses nucleotídeos formam um gene que codifica uma característica física As cadeias de DNA com as informações genéticas estão condensadas em estruturas dentro da célula que são chamadas de cromossomos Organização do genoma humano Os cromossomos Cromossomos portanto guardam o DNA enovelado condensado através do auxílio de proteínas específicas O genoma é distribuído em 23 pares de cromossomos Na concepção um conjunto completo proveniente da mãe 22 mais um cromossomo sexual unese a um conjunto completo do pai resultando em um descendente com 46 cromossomos DNA altamente condensado httpspixabaycomptgenC3A9tica cromossomosrnadna156404 A replicação do DNA transmite a informação genética idêntica para uma nova célula formada Para isso a dupla fita se separa e cada uma serve como molde para formar novas fitas A replicação do DNA envolve três fases diferentes Iniciação Ampliação ou alongamento e o Término A iniciação depende de proteínas especiais chamadas iniciadoras que examinam as fitas de DNA em busca de sequências de base chamadas de origens onde há a separação das fitas Replicação do DNA Na fase de alongamento um nucleotídeo de RNA provisório se liga à base do primeiro nucleotídeo DNA polimerase identifica as bases na fita ligando um nucleotídeo de DNA com a base complementar apropriada Adenina Timina Citosina Guanina Vários fragmentos de DNA serão formados Para finalizar cada fragmento da nova molécula é ligado por uma enzima ligase e passa por vários processos de revisão para que não existam erros Replicação do DNA Após esse processo é possível o enrolamento do DNA em proteínas assumindo sua forma cromossômica As pontas do DNA telômeros no cromossomo recebem uma sequência de nucleotídeos que não codificam proteínas Replicação do DNA Para que possamos expressar características físicas o DNA deve codificar uma proteína Porém o DNA está contido no núcleo das células eucarióticas e a síntese de proteínas acontece no citoplasma RNA transporta a informação genética do DNA para sítios de síntese de proteínas os ribossomos Fita simples diferente do DNA Devido à sua função em transferir informações o RNA que serve como molde para codificar proteínas é chamado de RNA mensageiro O RNA Primeiro o gene que vai ser transcrito deve ser localizado para isso um complexo de enzimas busca uma região promotora no DNA geralmente codificada como TATA timina adenina timina adenina se liga a essa região avisando ao RNA polimerase para iniciar o processo Eles são transcritos com a ajuda do RNA polimerase que estimula a síntese de RNA a partir do DNA Todas as células contêm todo nosso código genético que podem estar ativos ou não ativos quando há transcrição é porque ele foi ligado ativado RNA As proteínas são sintetizadas de moldes de RNA Nossas proteínas mais do que qualquer outra macromolécula determinam quem e o que somos Trinca de bases chamada códon 64 possíveis combinações 20 aminoácidos diferentes A leitura é feita pelo ribossomo A subunidade pequena do Ribossomo se prende à fita de RNAm que localiza o códon de iniciação AUG O RNAt transporta os códons necessários para complementar a trinca de bases do RNAm anticódon e deixa então um aminoácido Síntese de proteínas Síntese de proteínas No ribossomo são formadas as ligações peptídicas entre os aminoácidos formando as proteínas Visão geral da tradução Cooper GM A célula uma abordagem molecular 2ªed Porto Alegre Ed ArtMed p306 2001 Mesmo após a síntese elas podem ser modificadas em uma diversidade de modos por meio da adição de moléculas que conseguem alterar sua função Um dos mecanismos de regulação é a ligação de proteínas repressoras que bloqueiam a tradução Síntese de proteínas Enquanto o fenótipo pode ser observado diretamente mesmo que através de medidas o genótipo se refere às características genéticas de um indivíduo Baseado nisso o fenótipo a É o conjunto de características decorrentes da ação do ambiente b Influi no genótipo transmitindo a este todas as suas características c É o conjunto de características decorrentes da ação do genótipo d É o conjunto de características de um indivíduo e É o conjunto de caracteres exteriores de um indivíduo Interatividade Enquanto o fenótipo pode ser observado diretamente mesmo que através de medidas o genótipo se refere às características genéticas de um indivíduo Baseado nisso o fenótipo a É o conjunto de características decorrentes da ação do ambiente b Influi no genótipo transmitindo a este todas as suas características c É o conjunto de características decorrentes da ação do genótipo d É o conjunto de características de um indivíduo e É o conjunto de caracteres exteriores de um indivíduo Resposta Características físicas são passadas de geração a geração mas não somos exatamente uma mistura de nossos pais Mendel iniciou os estudos em ervilhas a partir dessas observações 1ª lei de Mendel Cada característica é determinada por dois fatores alelos que se separam na formação dos gametas onde ocorrem em dose simples isto é para cada gameta masculino ou feminino encaminhase apenas um fator dominante e recessivo Herança genética AA Aa aA aa A a A a 2ª lei de Mendel características se distribuem independentemente nenhuma caraterística afeta a outra Todas têm a mesma chance de se segregar e se combinar com qualquer outra Meiose permite essas recombinações Herança genética Divisão celular 2 células filhas Fases Interfase célula aumenta em massa por meio da síntese de várias substâncias incluindo a cópia exata do DNA Mitose conjuntos replicados de DNA migram para extremidades opostas da célula até seu estágio final onde ocorre a divisão em duas células Citocinese célula original é partida em duas e os núcleos das filhas formados durante a mitose são englobados por células separadas Meiose A genética de populações estuda a distribuição de genes em um grupo de indivíduos da mesma espécie chamado população portanto analisa a quantidade e a distribuição da variação genética nas populações e as forças que controlam essa variação Variação pode ocorrer em um único nucleotídeo ou em vários Mutação 2 da população Polimorfismo 2 da população Polimorfismo de nucleotídeo único é mais comum Pode ou não mudar o fenótipo Genética de populações Algumas ocorrerão em sequências não codificadoras do gene outras ocorrerão em sequências codificadoras Variações ocorrem por várias razões patógenos clima dieta Seleção natural de Darwin Mutações e polimorfismos Fonte GRIFFITHS et al 2016 Exemplo caso dos tibetanos acostumados à altitude Comparação da população de tibetanos à chineses aproximação genética Compararam mais de 500000 polimorfismos de nucleotídeo único Quando analisadas as variações o SNP em um gene específico EPAS1 chamou a atenção por ocorrer em 87 dos tibetanos e em 9 dos chineses Tais resultados sugerem que essa variação genética no gene EPAS1 está envolvida com a melhor adaptação dos Tibetanos à altitude Mutações e polimorfismos Quando temos uma anemia por exemplo baixamos a contagem de eritrócitos o EPAS1 pode sinalizar para o corpo para que sejam produzidos mais eritrócitos Situação similar ocorre quando um individuo que mora em uma ambiente de baixa altitude se desloca para outro de alta altitude ocorre a sinalização e o consequente aumento na produção de eritrócitos Nesse caso o sangue fica sobrecarregado com o aumento de eritrócitos que pode levar à hipertensão pulmonar formação de coágulos sanguíneos Polimorfismos No caso dos tibetanos a hipótese é que a variação no gene EPAS1 pode ter deixado de sinalizar o aumento dos eritrócitos e ao mesmo tempo proporcionado outro mecanismo de adaptação ao ar rarefeito pois os níveis de eritrócitos desses indivíduos mantêmse relativamente normais Polimorfismos A genética evolutiva é uma importante ferramenta para se documentar as variações gênicas Essas variações podem proporcionar um efeito benéfico em uma população uma vez que podem tornar a população mais bemadaptada ao ambiente em que vivem Genética de populações Griffiths et al 2016 apud Stefan AuthimagebrokerAGE Fotostock Inserção Planet observerUIGGetty Images As mutações e os polimorfismos são variações genéticas que podem ocorrer em uma população Leia as afirmações abaixo e escolha a alternativa correta a As mutações representam variações maléficas e em geral levam ao câncer b Os polimorfismos são variações genéticas que acontecem em menos de 2 da população c Grande parte das variações é positiva uma vez que permite ao organismo humano se adaptar às condições do ambiente d As mutações ocorrem em mais de 2 da população e Todos os casos de variações gênicas envolvem a troca de vários nucleotídeos no DNA Interatividade As mutações e os polimorfismos são variações genéticas que podem ocorrer em uma população Leia as afirmações abaixo e escolha a alternativa correta a As mutações representam variações maléficas e em geral levam ao câncer b Os polimorfismos são variações genéticas que acontecem em menos de 2 da população c Grande parte das variações é positiva uma vez que permite ao organismo humano se adaptar às condições do ambiente d As mutações ocorrem em mais de 2 da população e Todos os casos de variações gênicas envolvem a troca de vários nucleotídeos no DNA Resposta Apesar das inúmeras evidências de que um estilo de vida saudável tem uma relação positiva com a saúde indivíduos na população geral tendem a adotar cada vez mais estilos de vida menos ativos ou sedentários Aumento de doenças crônicas tais como obesidade e Diabetes Embora significativa a influência familiar sugere muitos questionamentos quanto aos possíveis efeitos genéticos eou culturalmente transmitidos além das diferentes exposições a esses efeitos entre as gerações Relação entre herança genética na obesidade e diabetes A obesidade é definida como uma doença multicausal associada aos efeitos do acúmulo excessivo de gordura corporal Níveis alarmantes Simplificadamente obesidade resulta de um desequilíbrio entre o gasto e a ingestão de energia Os mecanismos que levam a esse fenótipo são bem mais complexos Fatores genéticos desempenham papel importante de ação permissiva para os fatores ambientais e em alguns casos podem ser decisivos para o desenvolvimento da obesidade Obesidade Teoria da economia energética Segundo a teoria em situações de déficit de energia como ocorreu com nossos antepassados o organismo aciona uma série de mecanismos metabólicos adaptativos sobrevivência Estimase que a herança genética possa responder por 24 a 40 da variância no IMC por determinarem diferenças em fatores como taxa de metabolismo basal resposta à superalimentação e outros Acreditase que as mudanças de comportamento alimentar e os hábitos de vida sedentários atuando sobre genes que predispõe os indivíduos à obesidade sejam o determinante principal do crescimento da obesidade no mundo Fatores genéticos associados à obesidade Última atualização em 2005 identificou mais de 420 genes associados à obesidade Leptina redução da ingestão alimentar Gene de interesse científico Indivíduos obesos apresentam mais tecido adiposo o que significa maior quantidade de RNAm ob Modificações genéticas relacionadas à oxidação de ácidos graxos têm impacto na perda de peso e no risco de obesidade Alguns polimorfismos nos genes que codificam CD36 CPT ACS e FABP podem se relacionar com a obesidade por regular a atividade enzimática ou influenciar diretamente a oxidação de gordura Fatores genéticos associados à obesidade Genes desempenham um papel colaborativo e permissivo no desenvolvimento da obesidade Fatores ambientais interagem para levar à obesidade Variação genética que predisponha a um fenótipo de maior risco pode associarse a maior probabilidade de complicações metabólicas A tendência a depositar gordura na região abdominal visceral por exemplo pode ser geneticamente determinada Fatores genéticos associados à obesidade Diabetes mellitus não é uma única doença mas um grupo heterogêneo de distúrbios metabólicos que apresenta em comum a hiperglicemia resultante de defeitos na ação da insulina na secreção de insulina ou em ambas Vários subtipos DM1 DM2 Diabetes gestacional Diabetes Forma poligênica do Diabetes mutações de vários genes que atuam em várias células a fim de manter o controle glicêmico como fígado musculatura esquelética e tecido adiposo Interações das mutações em genes pequenos associadas a possíveis defeitos em genes maiores atuam em fenótipos intermediários do diabetes que irão influenciar no equilíbrio glicêmico como massa gordurosa sensibilidade à insulina padrão secretório da insulina Ativados quando há relação com o estilo de vida Fatores genéticos associados ao Diabetes Polimorfismos no gene da ECA presença do alelo D podem promover menor biodisponibilidade da bradicinina o que pode levar ao aumento da resistência à insulina nas células musculares Diabéticos tipo 2 apresentam 177 mais vezes o polimorfismo de deleção nos dois alelos homozigotos DD quando comparado a pessoas saudáveis Fatores genéticos associados ao Diabetes Fatores genéticos associados ao Diabetes Fonte Adaptado de REIS VELHO 2002 Assinale a alternativa correta quanto à interação obesidade e genética a A obesidade é desenvolvida como resultante de fatores relacionados a apenas uma resposta genética complexa b O gene da leptina é o principal responsável pelos níveis alarmantes de obesidade mundial c Durante a evolução os indivíduos se adaptaram geneticamente à falta de alimentos mas isso não influenciou a tendência à obesidade na população atual d A principal função da leptina é a sinalização da fome e Existem poucas evidências sugerindo que algumas populações são mais propensas à obesidade somente por atribuições genéticas Interatividade Assinale a alternativa correta quanto à interação obesidade e genética a A obesidade é desenvolvida como resultante de fatores relacionados a apenas uma resposta genética complexa b O gene da leptina é o principal responsável pelos níveis alarmantes de obesidade mundial c Durante a evolução os indivíduos se adaptaram geneticamente à falta de alimentos mas isso não influenciou a tendência à obesidade na população atual d A principal função da leptina é a sinalização da fome e Existem poucas evidências sugerindo que algumas populações são mais propensas à obesidade somente por atribuições genéticas Resposta Fatores de risco hipertensão arterial idade sexo tabagismo níveis elevados de colesterol LDL e níveis diminuídos de HDL diabetes sedentarismo obesidade história familiar prematura para doenças cardíacas Relação entre herança genética e doenças cardiovasculares Aterosclerose é a principal causa de morte no mundo associada a concentrações de lipídeos e lipoproteínas na circulação Níveis elevados de LDL e triglicerídeos e níveis baixos de HDL representam um fator de risco para as cardiopatias Foi estimado que um decréscimo de 10 nos níveis de colesterol total em uma população pode resultar em redução de 30 na incidência de cardiopatias SMITH et al 2001 Relação entre herança genética e doenças cardiovasculares A variação da concentração lipídica no sangue pode ser causada por vários fatores incluindo comportamentais ambientais e genéticos Variantes em genes relacionados ao metabolismo lipídico são bastante frequentes na população em geral de 1 a 80 dos indivíduos portanto seu impacto é muito maior na saúde pública quando comparadas com mutações de grande efeito mas que são muito mais raras Possibilidade de algum fator genético estar envolvido no desenvolvimento das doenças cardiovasculares Relação entre herança genética e doenças cardiovasculares obesidade resistência à insulina consumo aumentado de álcool consumo aumentado de sal pelo menos em indivíduos sal sensíveis idade sedentarismo estresse baixo consumo de potássio e cálcio entre outros Hipertensão arterial Fatores genéticos podem influenciar no desenvolvimento da hipertensão A identificação de determinantes genéticos associados à hipertensão ainda é complicada Hipertensão está relacionada a inúmeras causas fenótipos intermediários Hipertensão arterial de um indivíduo acontece devido à soma de inúmeras alterações fisiológicas que visam manter a homeostase do organismo e respondem a inúmeros estímulos crônicos Hipertensão arterial Fatores como o sistema nervoso autônomo hormônios vasopressoresvasodilatadores estrutura e função cardíaca e dos vasos podem colaborar juntamente com determinantes genéticos para o fenótipo da pressão arterial aumentada Importante lembrar que outros fatores como a obesidade ou uso abusivo de álcool podem influenciar os valores pressóricos e que adicionalmente também podem ser influenciados por fatores genéticos Hipertensão arterial Estudos com modelos animais têm mostrado o efeito do treinamento físico em reduzir a pressão arterial o que evidencia sua ação positiva mesmo com a influência de fatores genéticos Porém alguns estudos também têm mostrado que alguns indivíduos não respondem bem a terapia não medicamentosa com exercícios físicos o que também pode ser devido à influência genética Hipertensão arterial Influencia no desenvolvimento de doenças cardiovasculares Polimorfismos do gene da ECA proporciona aumento das concentrações da angiotensina vasoconstrição remodelamento cardíaco Considerações finais Difícil determinar genes específicos no desenvolvimento de doenças cardiovasculares apesar dos vários indicativos de influência genética Sistema Renina Angiotensina Aldosterona Variantes genéticas que envolvem o metabolismo lipídico estão relacionadas ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares Neste sentido assinale a alternativa correta a Variantes genéticas relacionadas ao perfil lipídico são muito frequentes mas não apresentam grande impacto na saúde pública b Variantes genéticas relacionadas ao perfil lipídico são muito frequentes e apresentam grande impacto na saúde pública Interatividade c Variantes genéticas relacionadas ao perfil lipídico são bastante raras na população portanto não têm impacto na saúde pública d Poucas variantes genéticas relacionadas ao perfil lipídico já foram identificadas tendo pouco impacto na saúde pública e Diversas variantes genéticas relacionadas ao perfil lipídico já foram identificadas porém nenhuma delas tem relação com o desenvolvimento de doenças cardiovasculares Interatividade Variantes genéticas que envolvem o metabolismo lipídico estão relacionadas ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares Neste sentido assinale a alternativa correta a Variantes genéticas relacionadas ao perfil lipídico são muito frequentes mas não apresentam grande impacto na saúde publica b Variantes genéticas relacionadas ao perfil lipídico são muito frequentes e apresentam grande impacto na saúde pública Resposta ATÉ A PRÓXIMA UNIP