27/10/2016
História
Em 1866 , Gregor Mendel estabeleceu pela
primeira vez os padrões de hereditariedade
de algumas características existentes em
ervilheiras, mostrando que obedeciam a
regras estatísticas simples. [3] Embora nem
todas as características mostrem estes
padrões de hereditariedade mendeliana , o
trabalho de Mendel provou que a aplicação
da estatística à genética poderia ser de
grande utilidade.
A partir da sua análise estatística, Mendel
definiu o conceito de alelo como sendo a
unidade fundamental da hereditariedade. O
termo "alelo" tal como Mendel o utilizou,
expressa a ideia de "gene", enquanto que
nos nossos dias ele é utilizado para
especificar uma variante de um gene.
Só depois da morte de Mendel é que o seu
trabalho foi redescoberto, entendido (início
do século XX) e lhe foi dado o devido valor
por cientistas que então trabalhavam em
problemas similares.
Mendel não tinha conhecimento da
natureza física dos genes. O trabalho de
Watson e Crick em 1953 mostrou que a
base física da informação genética eram os
ácidos nucleicos, especificamente o DNA,[4]
embora alguns vírus possuam genomas de
RNA . A descoberta da estrutura do DNA, no
entanto, não trouxe imediatamente o
conhecimento de como as milhares de
proteínas de um organismo estariam
"codificadas" nas sequências de
nucleotídeos do DNA. Esta descoberta
crítica para o surgimento da moderna
Biologia Molecular só foi alcançada no
começo da década de 1960 por Marshall
Nirenberg , que viria a receber o Nobel em
1968, assim como Watson e Crick cinco
anos antes. A manipulação controlada do
DNA ( engenharia genética ) pode alterar a
hereditariedade e as características dos
organismos.
Mendel teve sucesso onde vários
experimentadores, que também faziam
cruzamentos com plantas e com animais,
falharam. O fracasso desses pesquisadores
explica-se pelo seguinte: eles tentavam
entender a herança em bloco, isto é,
considerando todas as características do
indivíduo ao mesmo tempo; não estudavam
uma característica de cada vez, como fez
Mendel. Somente quando se compreendia o
mecanismo de transmissão de certa
característica é que Mendel se dedicava a
outra, verificando se as regras valiam
também nesse caso.
O sucesso de Mendel deveu-se também a
algumas particularidades do método que
usava: a escolha do material, a escolha de
características constantes e o tratamento
dos resultados. Além de ele ter escolhido
ervilhas para efetuar seus experimentos,
espécie que possui ciclo de vida curto,
flores hermafroditas o que permite a
autofecundação, características variadas e
o método empregado na organização das
experimentações eram associados à
aplicação da estatística, estimando
matematicamente os resultados obtidos.
Cronologia de descobertas
importantes
Ver artigo principal: Cronologia da
genética
Áreas da genética
Genética clássica
Ver artigo principal: Genética clássica
A Genética clássica consiste nas técnicas e
métodos da genética, anteriores ao advento
da biologia molecular. [5] Depois da
descoberta do código genético e de
ferramentas de clonagem utilizando
enzimas de restrição, os temas abertos à
investigação científica em genética
sofreram um aumento considerável.
Algumas ideias da genética clássica foram
abandonadas ou modificadas devido ao
aumento do conhecimento trazido por
descobertas de índole molecular, embora
algumas ideias ainda permaneçam
intactas, como a hereditariedade
mendeliana. O estudo dos padrões de
hereditariedade continuam ainda a ser um
método muito útil no estudo de doenças
genéticas,como a Neurofibromatose.
Genética molecular
Ver artigo principal: Genética molecular
A genética molecular tem as suas
fundações na genética clássica, mas dá um
enfoque maior à estrutura e função dos
genes ao nível molecular. A genética
molecular emprega os métodos quer da
genética clássica (como por exemplo a
hibridação) quer da biologia molecular . [6]
É assim chamada para se poder distinguir
de outros ramos da genética como a
ecologia genética e a genética
populacional . Uma de suas aplicações
consiste no estudo da mutação e variação
de cepas de bactérias.[7] Uma área
importante dentro da genética molecular é
aquela que usa a informação molecular
para determinar os padrões de
descendência e daí avaliar a correta
classificação científica dos organismos:
chamada sistemática molecular .
O estudo das características herdadas e
que não estão estritamente associadas a
mudanças na sequência do DNA dá-se o
nome de epigenética.
Alguns autores defendem que a vida pode
ser definida, em termos moleculares, como
o conjunto de estratégias que os
polinucleótidos de RNA usaram e
continuam a usar para perpectuar a eles
próprios. Esta definição baseia-se em
trabalho dirigido para conhecer a origem
da vida, estando associada à hipótese do
RNA .
Genética populacional, genética
quantitativa e ecologia
genética
Ver artigo principal: Genética
Populacional , Genética quantitativa,
Ecologia Genética
A genética populacional, a genética
quantitativa e a ecologia genética são
ramos próximos da genética que também
se baseiam nas premissas da genética
clássica, suplementadas pela moderna
genética molecular. [8]
Estudam as populações de organismos
retirados da natureza mas diferem de
alguma maneira na escolha do aspecto do
organismo que irão focar. A disciplina
essencial é a genética populacional, que
estuda a distribuição e as alterações das
frequências dos alelos que estão sob
influência das forças evolutivas : selecção
natural, deriva genética , mutação e
migração .[9] É a teoria que tenta explicar
fenómenos como a adaptação e a
especiação .
O ramo da genética quantitativa,
construído a partir da genética
populacional, tenciona fazer predições das
respostas da selecção natural, tendo como
ponto de partida dados fenotípicos e dados
das relações entre indivíduos.
A ecologia genética é por sua vez baseada
nos princípios básicos da genética
populacional, mas tem o seu enfoque
principal nos processos ecológicos .
Enquanto que a genética molecular estuda
a estrutura e função dos genes ao nível
molecular, a ecologia genética estuda as
populações selvagens de organismos e
tenta deles recolher dados sobre aspectos
ecológicos e marcadores moleculares que
estes possuam.
Genómica
Ver artigo principal: Genômica
A genómica é um desenvolvimento recente
da genética. Estuda os padrões genéticos
de larga escala que possam existir no
genoma (e em todo o DNA) de uma espécie
em particular. [10] Este ramo da genética
depende da existência de genomas
completamente sequenciados e de
ferramentas computacionais desenvolvidas
pela bioinformática que permitam a análise
de grandes quantidades de dados.
Disciplinas relacionadas
O termo "genética" é vulgarmente utilizado
para denominar o processo de engenharia
genética , em que o DNA de um organismo
é modificado para se obter uma utilidade
prática. [11] No entanto, a maior parte da
investigação em genética é direccionada
para a explicação do efeito dos genes no
fenótipo e para o papel dos genes nas
populações.
Aplicações da genética
Dentre as aplicações da genética, podem
ser citadas:
a prevenção (aconselhamento genético)
e tratamento de doenças como asma,[12] e
câncer .[13][14]
a terapia genética permite substituir
genes doentes por genes sãos, ou mesmo
eliminar os genes doentes.
a optimização do bem-estar e
sobrevivência do indivíduo.
intervenções terapêuticas definidas de
acordo com o perfil genético do doente, o
que faz com que a probabilidade de
sucesso de tratamento seja maior.
As aplicações acima descritas fazem parte
da genética médica outras utilizações da
genética humana estão relacionadas à
medicina legal e criminologia, a saber:
reconhecimento de tecidos, reconhecimento
de identidade através de características
genéticas em especial as impressões
digitais (dactiloscopia) e o exame de DNA
seja para identificação de paternidade, de
vítimas de sinistros ou de potenciais
homicidas.
Tão importantes para humanidade quanto
a genética médica são as aplicações dessa
ciência ao melhoramento animal e vegetal.
Sabemos que a genética praticamente se
iniciou com a domesticação de animais
(fase pré-científica) e com os estudos de
genética vegetal de Mendel contudo
vivemos um impasse ainda não bem
dimensionado pela comunidade científica
que é a produção de Organismos
Geneticamente Modificados ou
Transgênicos , cujo impacto sobre o meio
ambiente e mesmo sobre as estabilidade do
DNA ainda não é de todo conhecida.
Outra aplicação dessa ciência vem de sua
associação à epidemiologia (epidemiologia
genética ) e toxicologia ( toxicogenética e
radiogenética) na medida em que
produzem estratégias de identificar os
agentes mutagênicos, teratogênicos ou
carcinogênicos que ameaçam a saúde das
comunidades humanas e integridade dos
ecossistemas.
Genética Médica
Exemplo de diagrama de pedigree
genético usando a numeração de
Ahnentafel
A Genética Médica, embora utilize os
conhecimentos das demais áreas, lida
especificamente com as doenças genéticas,
incluindo a Genética Clínica, que é o
atendimento ao paciente com doenças
genéticas, sua família, e a realização do
aconselhamento genético. [15] A Genética
Médica procura entender como a variação
genética é relacionada com a saúde
humana e suas doenças. [16] Ao procurar
um gene desconhecido que pode estar
envolvido numa doença, os investigadores
usam geralmente a genética de ligação e
diagramas de pedigrees genéticos para
encontrar a localização no genoma
associada com a doença.[17] Ao nível da
população, os pesquisadores tomam
vantagem da randomização mendeliana
para procurar locais no genoma que estão
associados a doenças, um método
especialmente útil para traços multigênicos
não definidos claramente por um único
gene. [18]
Os distúrbios genéticos podem ser
inicialmente classificados em 4 grandes
grupos: monogênicos, multifatoriais,
cromossômicos e mutações somáticas.[15]
A Herança multifatorial é aquela em que o
fenótipo ocorre pela determinação genética
e de fatores do meio ambiente. A
susceptibilidade genética ocorre quando
genes propiciam a aquisição ou
desenvolvimento de caracteres (ou
doenças) determinadas por fatores do meio
ambiente. A determinação da
susceptibilidade pode ser monogênica ou
poligênica, nesta última havendo limiares
para determinação fenotípica. A maioria
das doenças genéticas são doenças
gênicas, isto é, determinadas por mutações
em um gene, cujo efeito primário é a
formação de uma proteína modificada ou
supressão da síntese de determinada
proteína, entretanto, na maior parte dessas
doenças o efeito primário não é conhecido
e a etiologia genética é reconhecida pelo
fato de a doença ser hereditária
(transmitida de geração a geração) ou de
ser mais frequente em determinados grupos
populacionais.
A distribuição dos genes nas famílias e
populações é objeto de estudo da genética
de populações. [8] As doenças
geneticamente determinadas nas quais
conhecemos a alteração bioquímica, são
conhecidas como erros inatos do
metabolismo e estudadas pela genética
bioquímica. As cerca de 3000 doenças que
apresentam herança monogênica, podem
em alguns casos ser tratadas pela correção
dos distúrbios metabólicos, mas a sua
maioria não tem tratamento no momento.
Contudo, o estudo e identificação dos
genes responsáveis por essas doenças e a
busca de metodologia para modificar o
DNA (terapia gênica) de grande interesse
da genética molecular, incluindo-se aí o
Projeto Mundial "Genoma Humano" que
pretende decifrar todo o código genético da
espécie humana na próxima década.
A metodologia de investigação nas
doenças decorrentes de mutações envolve
a identificação de proteínas, produtos de
degradação ou metabólitos de vias
alternativas através de análises
bioquímicas e a análise do ADN, que
permite a identificação da região alterada.
Os genes estão contidos nos cromossomos,
organelas que se individualizam durante a
divisão celular. Na espécie humana o
número diploide de cromossomos é 46,
sendo 22 pares de autossomos e 1 par de
cromossomos se***is, XX na mulher e XY
no homem. Cada cromossomo contém
centenas de genes, sendo o total do
genoma humano composto por cerca de
50.000 genes estruturais, além de genes
reguladores. Quando ocorrem aberrações
cromossômicas, isto é perda ou excesso de
cromossomos inteiros ou de segmentos de
cromossomos (visíveis ao microscópio
ótico), há perda ou excesso de vários
genes, ocorrendo numerosas modificações
fisiopatológicas. [19] Estudamos as
aberrações cromossômicas na área de
citogenética.
A análise do cariótipo humano é
rotineiramente realizada nos linfócitos,
sendo para isso colhida amostra de sangue
periférico, mas também pode ser realizada
nas células das vilosidades coriônicas, nas
células de descamação fetal presentes no
líquido amniótico, em fibroblastos ou em
qualquer célula nucleada que possa ser
cultivada in vitro. Por não compreendermos
a fisiopatologia dessas doenças, não há
ainda tratamento específico, apenas
terapias paliativas. A realização de
programas de aconselhamento genético,
prevenção e diagnóstico pré-natal ainda
são a única opção disponível para diminuir
a frequência de crianças portadoras de
doenças geneticamente determinadas.
