Heredogramas

Heredograma - Genótipos humanos

No homem não podem ser realizados experimentos de genética da mesma maneira que com as ervilhas, com as moscas ou com o gado. O cruzamento e a reprodução no homem são questões intimamente pessoais e não podem ser direcionadas pela conveniência dos geneticistas. Contudo, isto não significa que o homem seja um material desfavorável para os estudos de genética.

O conteúdo das observações sobre os caracteres (fenótipos) humanos registrados na literatura médica, antropológica e biológica é enorme e aumenta rapidamente. Naturalmente, a herança no homem é mais interessante para a maior parte das pessoas do que em qualquer outra espécie e as diferenças entre os seres humanos sempre atraíram a atenção e a curiosidade.

Contudo, os métodos de estudo da herança humana devem ser necessariamente diferentes dos aplicados nos outros casos. Um destes métodos consiste em montar e interpretar árvores genealógicas, genealogias ou heredogramas (pedigrees, em inglês).

Nas árvores genealógicas convencionou-se:

• simbolizar as fêmeas por círculos e os machos por quadrados.
• os símbolos dos pais são unidos por uma "linha horizontal" e os símbolos de seus filhos são colocados abaixo de uma linha horizontal, unida à linha do casal por um curto traço vertical.
• é sempre conveniente numerar as gerações por algarismos romanos e os indivíduos por algarismos arábicos.
• as características de cada indivíduo podem ser reconhecidas por símbolos negros ou brancos.

A herança do albinismo

O albinismo, ausência completa ou quase completa do pigmento melanina na pele, no cabelo e na íris (olhos), é um caráter que se encontra com frequência em muitas espécies de mamíferos. Pode comportar-se como um caráter mendeliano simples e recessivo, em relação à pigmentação normal.

No homem existem indivíduos albinos, com baixa frequência, em muitas "raças" diferentes. Na população inglesa, por exemplo, aproxima-se da média de um indivíduo para cada 20.000 nascimentos. Nestes albinos a pele apresenta cor branca e pálida, com tonalidade avermelhada devida aos vasos sanguíneos na superfície interna da pele. Nas pessoas normais para a pigmentação (não albinas), essa cor rosada é mascarada pela melanina escura. A íris nos olhos dos albinos é avermelhada pela mesma razão: a coloração sanguínea não está mascarada pela pigmentação da íris. O cabelo apresenta cor amarela pálida, por carecer da granulação escura de melanina, presente nos cabelos pigmentados. Os albinos são sensíveis à luz brilhante sua pele, exposta ao sol, se queima com facilidade.

No heredograma a seguir, os indivíduos representados em negro apresentam albinismo, enquanto os demais possuem pigmentação normal.

Interpretação do heredograma em duas etapas:

Qual dos dois caracteres, normalidade ou albinismo, é condicionado por um gene dominante? Como chegar a essa conclusão?

Busca-se no heredograma um casal que tenha fenótipo normal (não albino), mas com filho(a) albino(a). Vemos que o casal II - 7 x II - 8, normalmente pigmentado, tem a filha 11 com albinismo. Entendemos, então, que o gene para albinismo deve ser o recessivo (a), em relação ao gene dominante para a pigmentação normal (A). Conclui-se dessa forma, pelo fato de os pais serem normalmente pigmentados - heterozigotos Aa - e poderem passar, cada um deles, o gene recessivo a para a sua descendência.

Mendelianamente, podemos prever essa probabilidade de transmissão do albinismo:

Casal 7 (Aa) x 8 (Aa)

Formação de gametas e previsão estatística da descendência:

A tabela está demonstrando que a probabilidade de a filha 11 ser albina (aa) é de 25% ou ¼, isto é, a probabilidade de o gene a paterno encontrar-se com o gene a materno é ½ x ½.

Como determinar todos os genótipos possíveis para os indivíduos do pedigree?

Inicia-se indicando os genótipos dos indivíduos recessivos, ou albinos (aa): 1, 3 e 11. A seguir, colocamos um gene A para todos os indivíduos normais (não albinos), visto que apresentam o caráter dominante. Só não será possível ter certeza dos genótipos, nos indivíduos 1, 4, 12 e 13, porque no heredograma faltam dados para sabermos se são homozigotos ou heterozigotos:

Falta de sensibilidade gustativa ao PTC

Dois químicos que trabalharam com a substância feniltiocarbamida (PTC) descobriram por acaso que esta substância tinha sabor intensamente amargo para alguns, enquanto outros eram insensíveis a esse sabor.

Através dos experimentos, Snyder, Blakeslee e outros comprovaram que na população branca americana, aproximadamente 70% das pessoas examinadas eram sensíveis, enquanto os outros 30% mostravam-se insensíveis ao PTC.

Observe a genealogia a seguir, onde os indivíduos em escuro são insensíveis ao PTC e os claros apresentam sensibilidade:

Qual é o gene recessivo? Que indivíduos permitiram concluir isso?

O gene recessivo é o da insensibilidade ao PTC (i). Chega-se a essa conclusão através do casal 3 x 4, sensível, porém com a filha 8 insensível (ii). Então, o casal deve ser heterozigoto (Ii ).

A mesma interpretação se aplica ao casal 6 x 7 e sua filha 12.

Indique, o mais completo possível, os genótipos dos indivíduos do heredograma. Para quais deles não é possível indicar os genótipos com exatidão?

Por falta de dados, não é possível indicar com exatidão, para os indivíduos 1, 9, 10, 11, 13, 14, 15 e 16.

Caso o indivíduo 11 venha a se casar com mulher insensível ao PTC, poderia o casal ter filhos com a mesma característica? De que fatores isso dependeria?

Poderiam ter filhos insensíveis ao PTC (ii), desde que o casal fosse heterozigoto Ii.

Genes ligados ao sexo no homem

São conhecidas algumas dezenas de genes humanos que são herdados da mesma forma que o gene branco ou seu alelo vermelho em Drosophila e, portanto, se admite que eles se encontram no cromossomo X humano.

Daltonismo

O caráter ligado ao sexo mais comum é a cegueira para o vermelho-verde (daltonismo clássico), que nos Estados Unidos se apresenta em aproximadamente 8% dos homens e somente 0,5% das mulheres. Devido ao seu modo de transmissão peculiar, uma vez que passa, principalmente, da família da mãe para os filhos, já era conhecida há mais de um século. E. B. Wilson, em 1911, assinalou que todos os dados referentes à herança do daltonismo podem ser explicados, admitindo-se que o gene recessivo responsável por esse caráter se encontra no cromossomo X e, que, na espécie humana, o homem é hemizigótico (^dX Y ou ^DX Y).

Genótipos humanos possíveis:

• ^DX X^D = mulher normal homozigótica para visão das cores (não daltônica).
• ^DX X^d = mulher normal heterozigótica (portadora).
• ^dX X^d = mulher homozigótica daltônica.
• ^DX Y = homem normal hemizigótico.
• ^dX Y = homem daltônico hemizigótico.

É fácil entender por que o daltonismo se apresenta em maior proporção nos homens, lembrando-se que o pai transmite seu cromossomo X a todas as suas filhas e a nenhum de seus filhos, enquanto que a mãe passa um dos seus X para cada um dos seus descendentes. Portanto, todos os filhos de uma mulher daltônica serão daltônicos independentemente do tipo de visão que tenha seu marido; porém, se o marido tiver visão normal, todas as suas filhas terão visão normal. Mas, estas filhas são portadoras do gene para daltonismo, visto que o gene recessivo é conduzido no genótipo heterozigoto; casadas com homens de visão normal para as cores, terão todas as filhas normais, porém, espera-se metade dos filhos com visão normal e a outra metade dos homens com daltonismo.

Só pode nascer uma filha daltônica se um homem daltônico se casar com uma mulher, no mínimo, portadora (^DX X^d) para o daltonismo. Visto que as mulheres portadoras ou daltônicas e os homens daltônicos são menos frequentes que os portadores de genes para a visão normal, estes casamentos são bastante raros.

Hemofilia

Com herança semelhantemente, uma das formas de doença chamada hemofilia está limitada quase que exclusivamente ao homem, e tais indivíduos doentes são, invariavelmente, filhos de mães normais, porém portadoras do gene recessivo para a hemofilia.

Genótipos humanos possíveis:

• ^HX X^H = mulher normal homozigótica para a coagulação sanguínea.
• ^HX X^h = mulher normal heterozigótica (portadora).
• ^hX X^h = mulher homozigótica hemofílica.
• ^HX Y = homem normal hemizigótico.
• ^hX Y = homem hemofílico hemizigótico.

A doença hemofilia se caracteriza principalmente pela dificuldade de coagulação do sangue durante a hemorragia. Nas pessoas normais esta capacidade restringe as hemorragias às feridas, impedindo que sejam excessivas e às vezes mortais. Nos hemofílicos, inclusive uma pequena ferida na pele pode conduzir à morte por perda de sangue. Portanto, nos hemofílicos a mortalidade é muito alta, especialmente na infância. Pode-se dizer que esse gene recessivo, ligado ao sexo, é semiletal.

Hemofilia A

Esta doença - hemofilia A - decorre de uma deficiência hereditária de um fator plasmático da coagulação sanguínea, o fator VIII ou globulina anti-hemofílica; modernamente existem evidências de que esta proteína seja produzida em quantidades normais, porém com alterações estruturais e funcionais. Os indícios da doença manifestam-se ocasionalmente pela primeira vez em operações cirúrgicas, através de sangramentos copiosos e abundantes. São comuns as hemorragias intra-articulares (hemartroses), que frequentemente levam a limitações de movimentos e a deformidades permanentes se não se aplicar tratamento (fisioterapia) após o estágio agudo. As complicações mais graves são as hemorragias do cérebro, faringe e traqueia.

Recentemente, o tratamento de doentes com concentrados de fator VIII (inclusive, produzido por engenharia genética), o prognóstico passou a ser considerado bom.

Os homens hemofílicos (^hX Y), se sobrevivem e chegam à idade reprodutora, têm todas as filhas normais, porém portadoras de hemofilia (^HX X^h), e podem transmiti-la à metade de seus filhos (netos do homem hemofílico). Metade das filhas de uma mulher portadora (^HX X^h) poderão ser, também portadoras heterozigóticas.

Teoricamente, podem nascer mulheres hemofílicas (^hXX^h) se uma mulher heterozigota (^HXX^h) se casar com um homem hemofílico (^hXY). Raríssimos casos destes casamentos foram registrados na literatura científica, porém as filhas que tiveram foram normais. Isto despertou a suspeita de que o gene para a hemofilia fosse letal em combinação homozigótica. Há mulheres afetadas comprovadamente heterozigotas, o que se interpreta na base do efeito de Lyon (cromatina sexual).

Em compensação, este gene pode ser transmitido de uma mulher heterozigótica para as suas filhas, netas, etc., todas as quais terão coagulação normal, porém, podendo produzir metade dos filhos com hemofilia. Um caso famoso desta doença foi a transmissão da hemofilia em algumas casas de famílias reais da Europa, e pode ser seguido pelo heredograma da rainha Vitória da Inglaterra e seus descendentes.

Hemofilia B - doença de Christmas

Também é ligada ao sexo. Suas manifestações são semelhantes às produzidas pela hemofilia A, porém menos graves. O diagnóstico é realizado através da dosagem da atividade do fator IX (outro precursor da tromboplastina), que, nos afetados, é geralmente inferior a 5% do que é nos controles normais.

Hemofilia C

Interpreta-se o defeito como condicionado por gene autossômico incompletamente recessivo, o que explica a existência de pessoas com deficiência menor (heterozigotos com deficiência parcial e sem história hemorrágica) e outras com deficiência maior (homozigotos com sintomas clínicos). Muito rara (menos de 1% dos casos).

Tipos de herança relacionadas ao sexo

Herança ligada ao sexo

Os genes estão localizados no cromossomo X, na região não homóloga ao Y, como nas doenças hemofilia, daltonismo, distrofia muscular progressiva (Ducchene). Para essas doenças citadas, basta um gene para que a característica recessiva se apresente nos machos hemizigóticos.

Herança restrita ao sexo

Os genes responsáveis por esse tipo de herança encontram-se no cromossomo Y, na região não homóloga ao X. São, portanto, exclusivos do sexo masculino, sendo o caráter transmitido de pai para filho, nunca aparecendo nas filhas. São exemplos, a hipertricose auricular na espécie humana (pelos dos lobos das orelhas, com crescimento contínuo); a zigodactilia (os dois dedos internos das mãos e dos pés estão fundidos ao nascer).

Herança parcialmente ligada ao sexo

Os genes responsáveis por esse tipo de herança estão localizados tanto no cromossomo X quanto no Y, nas suas regiões homólogas. Os caracteres apresentam um tipo de herança praticamente igual aos da herança autossômica.

Herança influenciada pelo sexo

Os genes desse tipo de herança, independentemente de estarem localizados nos cromossomos sexuais ou não, expressam-se de forma diferente nos machos e nas fêmeas. Os caracteres possivelmente são influenciados e determinados por diferentes taxas de mesmos hormônios nos dois sexos. O caráter classicamente estudado é o da calvície. O gene para essa característica funciona como se fosse dominante nos homens, bastando um só para causar a calvície, enquanto age como recessivo nas mulheres, sendo necessários dois genes para o caráter aparecer (cabelos muito ralos). Assim, o genótipo heterozigoto no sexo masculino exibe calvície, enquanto na mulher a calvície não se apresenta:

DNA Mitocondrial

As mitocôndrias são estruturas delimitadas por duas membranas lipoproteicas, sendo a mais externa lisa e a interna cheia de dobras denominadas cristas mitocondriais. O seu interior é preenchido por um fluido que contém diversas enzimas, pequenos ribossomos, DNA, RNA, etc. Esse fluido chama-se matriz mitocondrial.

Além de compor a cromatina (cromossomos) nuclear, o DNA aparece nos orgânulos celulares mitocôndrias, cloroplastos e centríolos codificando suas atividades, produção de proteínas e capacidade multiplicativa.

O número de mitocôndrias varia de dezenas até centenas, dependendo do tipo de célula e sua respectiva função biológica.

Mitocôndria

A maioria do DNA humano se encontra no núcleo das células, ou seja, nos cromossomos.  Além de compor cromossomos, o DNA aparece nos orgânulos celulares mitocôndrias, cloroplastos e centríolos. O DNA mitocondrial (mtDNA) é encontrado nas mitocôndrias.

O DNA mitocondrial (mtDNA) apresenta uma herança genética unicamente materna. A herança mitocondrial é idêntica para todos os familiares por parte de mãe, sejam eles do sexo masculino ou feminino.

Durante a fecundação do óvulo pelo espermatozoide, somente o material genético nuclear de um espermatozoide penetra no óvulo. Como estudamos, o material genético nuclear não inclui o DNA encontrado nas mitocôndrias. Portanto, todas as mitocôndrias do novo indivíduo, seja ele do sexo feminino ou masculino, serão herdadas do óvulo da mãe.

Doenças mitocondriais são doenças genéticas que afetam os genes expressos na mitocôndria. São consequência de uma herança genética unicamente materna. É fundamental lembrar que a descendência materna afeta ambos os sexos. 

O mtDNA pode ser usado para identificar pessoas desaparecidas, por meio de análise por comparação com parentes.

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