a teoria sintética da evolução
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Universidade Federal de Campina GrandeCentro de Saúde e Tecnologia Rural
Unidade Acadêmica de Ciências Biológicas
A GENÉTICA MENDELIANA E MOLECULAR
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A Recepção das idéias de Darwin
Darwin publicou o clássico “The Origin of species by means of natural selection ” em 1859.
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A Recepção das idéias de Darwin
As reações às duas teorias de Darwin – evolução e seleção natural – diferiram.
A idéia da evolução criou controvérsia, embora mais na esfera popular do que entre os biólogos.
A evolução parecia contradizer a Bíblia, na qual é dito que os vários tipos de seres vivos foram criados separadamente.
Embora pelo menos algum tipo de evolução fosse aceito pela maioria dos biólogos, poucos tinham a mesma idéia de evolução que Darwin.
Na teoria de Darwin, a evolução não é intrínseca ou automaticamente progressiva. As condições locais em cada estágio essencialmentedeterminam como uma espécie evolui.
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A Recepção das idéias de Darwin
Muitos evolucionistas do final do século XIX e do início do século XX tinham uma concepção de evolução diferente dessa, imaginando-a como unidimensional e progressiva.
Enquanto a evolução estava, até certo ponto, sendo aceita, a seleção natural estava sendo fortemente rejeitada.
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Uma das objeções mais sofisticadas à teoria de Darwin foi a de que ela não incluía uma teoria satisfatória para a hereditariedade.
Havia várias teorias de hereditariedade na época, e hoje se sabe que todas eram incorretas.
Darwin preferia uma teoria de hereditariedade “de miscigenação”, para a qual a prole é uma mistura dos atributos dos progenitores; por exemplo,
se um macho vermelho se acasalasse com uma fêmea branca e a herança fosse misturada, a prole deveria ser cor-de-rosa.
Se a teoria da hereditariedade fosse verdade, a seleção natural dificilmente poderia operar se a herança fosse uma mistura.
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Gregor Mendel publicou em 1886 seus trabalhos com ervilhas de jardim, realizados num espaço limitado de um mosteiro e se tornou o pai da genética.
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Biografia e Estudos Científicos
Entre os anos de 1851 e 1853 estuda História Natural na Universidade de Viena. Neste curso, adquiri muitos conhecimentos que seriam de extrema importância para o desenvolvimento de suas teorias (leis).
Aproveitou também os conhecimentos adquiridos do pai, que era jardineiro,
para começar a fazer pesquisas com árvores frutíferas. Em 1856 já fazia
pesquisas com ervilhas, nos jardins do monastério.
Sua teoria principal era a de que as características das plantas (cores, por exemplo) deviam-se a elementos hereditários (atualmente conhecidos como genes). Como passava grande parte do tempo dedicando-se às atividades administrativas do monastério, foi deixando de lado suas pesquisas relacionadas ao estudo da hereditariedade.
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Razões Para o Sucesso de Mendel!
-Tomou conhecimento dos trabalhos de seus colegas “hibridizadores”;
-Planejou cuidadosamente os experimentos;
-Escolheu um material de pesquisa adequado;
-Executou os experimentos com rigor científico;
-Analisou os dados matematicamente;
-Testou suas hipóteses em novos experimentos.
De 1851 a 1853 Mendel estudou Física e Botânica na Universidade de Viena. Retornou a Brno em 1854, passando a ensinar Física e Ciências Naturais.
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• Em 1856 Mendel realizou seus primeiros grupos de experimentos com hibridização de ervilhas. Trabalhou com elas até 1868, quando foi eleito abade do Monastério.
• Morreu em 1884, com problemas renais.
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Experimentos de Mendel
Panorama pré-mendeliano
• A noção predominante era a da Herança por mesclagem, segundo a qual o espermatozóide e o óvulo continham uma amostra de essências de várias partes do corpo parental, que se misturavam para formar o padrão do novo indivíduo.
• Esta hipótese explicava o fato de que a prole exibe tipicamente algumas características semelhantes às de ambos os pais, mas não explicava por que nem sempre os filhos possuem uma mistura intermediária das características dos pais.
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Tabela 1. Cruzamentos realizados por Mendel com a ervilha Pisum sativum
Cruzamento (P) F1 F2 Proporção F2
1. Semente lisa x rugosa 100% lisas lisas 5.474 : 1.850 rugosas 2,96 : 1
2. Semente amarela x verde
100% amarelas
amarelas 6.022: 2.001 verdes 3,01 : 1
3. Pétala púrpura x branca
100% púrpuras
púrpuras 705 : 224 brancas 3,15 : 1
4. Vagem inflada x vincada
100% infladas
infladas 882 : 299 vincadas 2,95 : 1
5. Vagem verde x amarela
100% verdes
verdes 428 : 152 amarelas 2,82 : 1
6. Flor axial x terminal 100% axiais
axiais 651 : 207 terminais 3,14 : 1
7. Caule longo x curto 100% longos
longos 787 : 277 curtos 2,84 : 1
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• Em todos os experimentos Mendel obteve sempre os mesmos resultados na F2, ou seja, a proporção de 3:1 se repetiu para cada par de características testadas.
• Uma cas caracterísicas ficava completamente ausente na F1, mas reaparecia na F2, na proporção de ¼.
• Dedução de Mendel: As plantas F1, apesar da aparência uniforme, receberam de seus genitores a capacidade de produzir ambas as características e que essa capacidade é transmitida para a geração seguinte sem haver mistura.
• O fenótipo que não aparecia na F1 Mendel chamou de recessivo, denominando o outro de dominante.
Algumas Deduções Importantes
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Primeira lei de Mendel
Os dois membros de um par de fatores se separam durante a
formação dos gametas.
Cada membro do par de fatores é carregado por metade dos gametas do
indivíduo.
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Explicação de Mendel
• Existem determinantes hereditários de natureza particulada;
• Cada caráter é determinado por 2 fatores (elementos);
• Os membros de um par de fatores separam-se igualmente
para os gametas;
• Cada gameta carrega um só membro do par de fatores;
• A união dos gametas é aleatória, produzindo as proporções
observadas.
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Entretanto seu trabalho foi esquecido por trazer um complicado embasamento matemático.
Por volta da virada do século, os trabalhos de Mendel foi redescoberto por três botânicos e devidamente reconhecido. Surgiu então o Mendelismo.
E o Mendelismo acabou por reviver a teoria de Darwin.
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(a) Ronald Aylmer Fisher (1890-1962) em 1912, como um organizador da Primeira Conferência Eugênica Internacional.(b) J. B. S. Haldane (1892-1964) em Oxford, na Inglaterra, em 1914.(c) Sewall Wright (1889-1988) em 1928, na Universidade de Chicago.
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Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
“nada na biologia faz sentido, exceto à luz da evolução”
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Ernest Mayr (1904-2005)
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Hoje sabemos que a herança é causada por moléculas de DNA, que são fisicamente passadas dos progenitores para a sua prole.
O DNA é portador de todas as informações utilizadas para a construção de um novo corpo e para diferencia-lo em várias partes, existe em quase todos os tipos de células.
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Existem em torno de 2 milhões de espécies diferentes de bactérias,protozoários, vegetais e animais, que diferem em sua morfologia, função e comportamento.
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Entretanto sabe-se agora que, quando os organismos vivos sãoestudados a nível celular e molecular, observa-se um plano único principal de organização.
Há muito tempo atrás observou-se que uma única célula poderia constituir um organismo inteiro, como no caso dos protozoários, ou ser uma das muitas, agrupadas e diferenciadas em tecidos e órgãos, para formar um organismo multicelular.
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Assim sendo, a célula é a unidade estrutural e funcional básica dos organismos vivos, da mesma forma que o átomo é a unidade fundamental das estruturas químicas.
E a posição do DNA depende do tipo de célula.
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A vida manifesta-se em milhões de diferentes espécies, que possuem sua própria morfologia e informação genética específica.
As espécies podem ser reunidas em grupos progressivamente mais abrangentes – gêneros, ordens, famílias – até o nível dos reinosclássicos, vegetal e animal.
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Esta aparente complexidade simplifica-se com o exame das formas vivas a nível celular.
As células são identificadas como pertencentes a dois grupos: procarióticas e eucarióticas.
Somente algumas espécies de bactérias e algas possuem células procarióticas, enquanto que todos os outros seres são formados por células eucarióticas.
A principal diferença entre estes dois tipos celulares é a ausência de um envoltório nuclear nas células procarióticas.
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Células Procarióticas e Eucarióticas
O cromossomo desta célula ocupa um espaço denominado nucleóide, estando em contato direto com o protoplasma. As células eucarióticas possuem um núcleo verdadeiro com um envoltório nuclear elaborado, através do qual ocorrem trocas entre o núcleo e o citoplasma.
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A molécula de DNA é formado por uma sequência de nucleotídeos.
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A molécula de DNA completa consiste em duas fitas complementares paralelas, cada uma delas contendo uma sequência de nucleotídeos.
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Tais fitas estão dispostas em um dupla hélice.
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Tais fitas estão dispostas em um dupla hélice.
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Existem apenas 4 tipos de nucleotídeos no DNA, mas 20 aminoácidos distintos
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TRANSCRIÇÃO E TRADUÇÃO
O mecanismo pelo qual a sequência de aminoácidos é lida é bem conhecida hoje.
DNA
RNA
PROTEÍNA
DUPLICAÇÃO
TRANSCRIÇÃO
TRADUÇÃO
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Quando uma célula se reproduz o seu DNA é duplicado.
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Diversos “erros” podem acontecer durante esse processo, e qualquer mudança nessa “receita” recebe o nome de MUTAÇÃO.
A nova sequência de DNA que resulta de uma mutação pode codificar uma proteína com propriedade diferente da original.
As mutações podem ocorre em qualquer célula e em qualquer região do DNA.
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Essa mutações são importantes pois são passadas para a prole, que pode diferir dos progenitores.
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DNA original
CCG CTC GTC AAC TAGGly Glu Gin Leu Ile
C - T CCG CTT GTC AAC TAGGly Glu Gin Leu Ile
Sinônima
A - G CCG CTT GTC AGC TAGGly Glu Gin Ser Ile
TranscriçãoTroca de Aminoácido
Inserção de CCCG CCT TGT CAC CTAGly Gly Ala Val Asp
Mudança de fase
G - ACCG CTC ATC AGC TAGGly Glu Parada
PARADA
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Os organismos diplóides herdam um conjunto duplo de gene.
Metade destes genes é herdado de um dos genitores e a outra metade do outro genitor.
O zigoto é geneticamente único porque metade de seus cromossomos vêm da mãe e metade são derivados do pai.
Este mecanismo constitui a base para a herança biparental e da variação da espécie.
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Estes genes são herdados em proporções mendelianas características
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A Teoria de Darwin provavelmente não funcionaria se existisse um mecanismo de mistura não-mendeliano para a hereditariedade
Como vimos, a teoria de Mendel preencheu uma lacuna importante da Teoria original de Darwin.
O problema de Darwin foi a falta de uma explicação para a hereditariedade, pois, na sua época foi demonstrado que a seleção natural não funcionaria se a hereditariedade fosse governada pela lei da mistura,
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Vamos supor que existe o gene A que faz com que seus portadores desenvolva a cor azul-escuro e o gene a que faz com que seus portadores desenvolvam a cor branca.
Um indivíduo poderia receber um genótipo AA e ter um fenótipo Azul-escuro, herdar um genótipo aa e ser branco, ou receber o genótipo Aa e ser azul-claro.
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Numa hereditariedade mendeliana o resultado seria diferente
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