Griffiths et al (2008) Introdução a genetica 9ed

Griffiths et al (2008) Introdução a genetica 9ed

(Parte 1 de 10)

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Anthony . F. Griffiths • Susan R. Wessler • Richard C. Lewontin • Sean B. Carroll

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Anthony Griffiths e Professor Emerito da University of British Columbia, onde ensinou introdu<;ao a genetica por 35 anos. Os desafios para ministrar esse curso levaram a urn constante interesse em como os estudantes aprendem genetica. Seu gosto pelas pesquisas esta centrado na genetica do desenvolvimento do fungo Neurospora crassa. Ele tambem gosta de lidar com a genetica de populac;oes das plantas locais. 0 Dr. Griffiths foi presidente da

Genetics Society of Canada de 1987 a 1989, recebendo seu Award of Excellence em 1997. Recentemente serviu como secretario geral da International Genetics Federation.

Susan Wessler e Regents Professor of Plant Biology na University of

Georgia, onde atua desde 1983. Leciona cursos de introdu<;ao a biologia e genetica vegetal a estudantes de graduac;ao e graduados. Seu interesse pelos metodos novos de ensino a levou a ser escolhida pelo Howard Hughes Medical /

Institute Professor em 2006. E co-autora do The Mutants of Maize (Cold Spring

Harbor Laboratory Press) e de mais de 100 artigos baseados em pesquisas.

Seu interesse cientifico enfoca os elementos de transposi<;ao e a estrutura e a evoluc;ao dos genomas. A Dra. Wessler foi eleita membro da National Academy of Sciences e1n 1998.

Richard lewontin e Alexander Agassiz Research Professor na Harvard

University. Tern ensinado genetica, estatistica e evolu<;ao na North Carolina

State University, University of Rochester, University of Chicago e Harvard

University. Sua principal area de pesquisa e a genetica de popula<;oes e a genetica evolutiva; introduziu metodos lTIOleculares na genetica de populac;oes em 1966. Desde en tao, concentrou seus estudos na varia<;ao genetica de proteinas e DNA dentro das especies. 0 Dr. Lewo~tin foi presidente da Society for the Study of Evolution, American Society of Naturalists e Society for Molecular Biology and Evolution, e por alguns anos foi co-editor do

The American Naturalist.

Sean Carroll e Professor of Molecular Biology and Genetics e Pesquisador no Howard Hughes Medical Institute na University of Wisconsin-Madison, onde ensina genetica e biologia do desenvolvimento. A pesquisa do Dr.

Carroll e centrada nos genes que controlam os padr6es corp6reos e tern / papeis in1portantes na evolu<;ao da diversidade animal. E autor de varios livros, inclusive o The Maleing of~ the Fittest (2006, W.W. Norton) e Endless

Forms Most Beautiful: The New Science oJEvo Devo (2005, W Norton). ·

Este 1iltimo foi finalista do 2005 Los Angeles Times Book Prize (Science and

Technology) e do 2006 National Academy of Sciences Communication Award.

0 Dr. Carroll talnbem e co-autor C0111 Jen Grenier e Scott Weatherbee do livro

From DNA to DiveTsity: Molecular Genetics and the Evolution of Animal Design (2nd ed.; Blackwell Scientific) e autor ou co-autor de mais de 100 artigos baseados em pesquisa.

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Nona Edic;ao

Anthony . F. Griffiths University of British Columbia

Susan R. Wessler University of Georgia

Richard C. Lewontin Harvard University

Sean B. Carroll

Howard Hughes Medica/Institute University of Wisconsin

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Os autores e a editora e1npenharam-se para citar adequadamente e dar o devido credito a todos os detentores dos direitos autorais de qualquer material utilizado neste livro, dispondo- se a possfveis acertos caso, inadvertidamente, a identifica~ao de algum deles tenha sido omitida.

Cover Image: Nipam H. Patel http://w\vw.patellab.org

First published in the United States by

W.H. FREEMAN AND CO., New York and Basingstoke Copyright © 2008 by W.H. Freeman and Co. All Rights Reserved

Publicado briginalmente nos Estados Unidos por

W.H. FREEMAN AND CO., New York and Basingstoke Copyright© 2008 by W.H. Freeman and Co. Todos os Direitos Reservados.

Direitos exclusives para a Hngua portuguesa

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Uma editora integrante do GEN I Grupo Editorial Nacional

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Fax: 21-2221-3202 gbk@ editoraguanabara.com. br w. edi toraguanabara. com. br

Editora~ao Eletronica: @-ANT HARes

Introdu~ao a genetica I Anthony J. F. Griffiths[et al.] ; [traduzido por Paulo A.

Motta].-Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. il.

Tradu~ao de: Introduction to genetic analysis, 9th ed

Apendices ISBN 978-85-277-1497-6

1. Genetica. 2. Hereditariedade. I. Griffiths, Anthony J. F. 08-3055.

2.07.08 25.07.08

CDD: 576.5 CDU: 575

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Traduzido por

Paulo A. Motta

Ex-Professor Adjunto do Departamento de Genetica da UFRJ e do Instituto de Biologia da UFF

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1. 0 Enfoque Genetico a Biologia, 1 t 1

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' I 1 ~ 1 PARTE I GENETICA DA TRANSMISSAO l i

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2. Heranc;a Monogenica, 25 1.

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3. Distribuic;:ao lndependente de Genes, 75 1

4. Mapeamento de Cromossomos Eucari6ticos por Recombinac;ao, 109

5. A Genetica de Bacterias e seus Virus,

6. lnterac;ao Genica, 187

151 i ~ I 1.3 i ~

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~ PARTE I DO DNAAO FEN6TIPO

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' 7. DNA: Estrutura e Replicac;ao, 225 i

~ 9. Proteinase sua Sintese, 275 I

10. 1.

Regulac;ao da Expressao Genica em Bacterias e seus Virus, 301

Regula~ao da Expressao Genica em Eucariontes, 329

13. Genomas e Genomica, 387 PARTE Ill MUTAc;Ao, VARIAt;AO E

14. 0 Genoma Dinamico: Elementos de Transposic;ao, 417

15. Mutac;ao, Reparo e Recombinac;ao,. 4.39

16. Alterac;oes Cromossomicas em larga Escala, 475

17. Genetica de Populac;oes, 51 7

18. Genetica Quantitativa, 545 t •

14 19. Genetica Evolutiva, 579

0 Enfoque Genetico a Biologia, 1

Genetica e as Perguntas da BioiogiaJ 2

A Base Molecular da lnforma~ao Genetical 4

Especificando a sequencia de aminoacidos de uma protefna, 5

Regulac;ao genica, 7 0 Programa da lnvestigac;ao Genetica, 7

A necessidade da variac;ao, 7 Comec;ando com variac;ao: Genetica direta, 8

Comec;ando com o DNA: Genetica reversa, 1 Metodologias Usadas em Genetica, 12

Visao geral, 12

Detecc;ao de moleculas especfficas de DNA, RNA e protefnas, 12

Organismos-modelo, 13 Lic;oes dos primeiros organismos-modelo, 13

A necessidade de uma variedade de organismos-modelo, 14

Genes, o Ambiente e o Organismof 17

Modelo 1: Determinac;ao genetica, 17

Modelo I: Determinac;ao ambiental, 17 Modelo Ill: lnterac;ao gen6tipo-ambiente, 18

0 usa do gen6tipo e fen6tipo, 18

Rufdo de desenvolvimento, 19 Tres nfveis de desenvolvimento, 19

20. lsolamento e Manipulac;ao de Gene, 609 ~~~~JI<$~~--~~~.#,'Xo~;,·!Wt$~~~-N'..tP$/'/ij~':-):~~~'«---~l<>~;.-..._,o;~-~ IIZ::'M\:'>:-*-')-0'-• " .. 1')1y. ••

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Um Guia Resumido para Organismos-modelo, 647

Apendice A: Nomenclatura Genetica, 663

Apendice B: Recursos de Bioinformatica para Genetica e Genomica, 665

Glossario, 667 Respostas de Problemas Selecionados, 689 fndice Alfabetico, 701 ;2-· Heran~a Monogenica, 25

2..3

Genes e Cromossomos,. 27

Pad roes de Heran<:a Monogenicaf 30 A lei de Mendel da segregac;ao igual, 30

A Base Cromossomica dos Pad roes de Heran~a Monogenicaf 35

Heranc;a monogenica em hapl6ides, 37

A base molecular da segregac;ao e expressao monogenica, 38

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••• VIII Conteudo

2.4 2.5

Descobrindo Genes pela Observac;ao das Proporc;oes de Segregac;ao, 47

Descobrindo um gene ativo no desenvolvimento da cor da flor, 48

Descobrindo um gene para desenvolvimento das asas, 48

Descobrindo um gene para a produc;ao de esporos, 49

Os resultados da descoberta do gene, 49 Genetica direta, 50

Prever as proporc;6es da prole ou gen6tipos parentais aplicando os princfpios da heranc;a monogenica, 50

Pad roes de Heranc;a Monogenica Ligada ao Sexo, 50

Cromossomos sexuais, 51

Pad roes de heranc;a ligada ao sexo, 51 Boxe de Organismo-modelo -Drosophila, 52

Heranc;a ligada ao X, 53 2.6 Analise de Heredogramas, 53

3.1 3.2

Disturbios autoss6micos recessives, 5

Disturbios autoss6micos dominantes, 56

Polimorfismos autoss6micos, 58 Disturbios recessives ligados ao X, 59

Disturbios dominantes ligados ao X, 61

Heranc;a ligada ao Y, 62 Calculo de riscos na analise de heredogramas, 63

Sementes da prole A"'f

Total 121 (i 7

Distribui~ao lndependente de Genes, 75

Lei de Mendel da Distribuic;ao lndependente, 76

Trabalhando com a Distribuic;ao I ndependente, 79

Prevendo as proporc;oes na prole, 80

Usa do teste do qui-quadrado nas proporc;oes monofbridas e difbridas, 81

Sfntese de linhagens puras, 83

Vigor hfbrido, 84

A Base Cromoss6mica da Distribuic;ao I ndependente, 85

Distribuic;ao independente em organismos dip16ides, 85

Distribuic;ao independente em organismos hapl6ides, 86

3.4 3.5

4.4 4.5

Distribuic;ao independente de genes autoss6micos e ligados ao X, 86

Recombinac;ao, 89 Boxe de Organismo-modelo-Neurospora, 89

Heranc;a Poligenica, 91

Genes de Organelas: Heranc;a lndependente do Nucleo, 93

Pad roes de heranc;a em organelas, 95

Segregac;ao citoplasmatica, 95 Mutac;oes citoplasmaticas em humanos, 97

Mapeamento de Cromossomos Eucari6ticos par Recombina~ao, 109

Diagn6stico de Ligac;ao, 1

Usa de frequencia de recombinantes para reconhecer ligac;ao, 1

Como os crossings produzem recombinantes para genes ligados, 112

Simbolismo de ligac;ao e terminologia, 113

Evidencia de que o crossing over e um processo de quebra e reuniao, 113

Evidencia de que o crossing over ocorre no estagio de q uatro cromatides, 113

Multiples crossings podem incluir mais de duas cromatides, 114

Mapeamento par Frequencia de Recombinac;ao, 114

Unidades de mapa, 115

Cruzamento-teste de tres pontos, 117 Deduc;ao da ordem dos genes par inspec;ao, 119

I nterferencia, 119

Usa de proporc;6es como diagn6stico, 120

Mapeamento com Marcadores Moleculares, 120

Polimorfismos de um s6 nucleotfdeo, 122 Mapeamento usando hap16tipos de SNP, 123

Pol i morfismos de com pri menta de seq Oencias si m pies, 125

Mapeamento de Centromere com Tetrades Lineares, 127

Usa do Teste do Qui-quadrado para Testar Analise de Ligac;ao, 129

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4.6 4.7

5.1 5.2

Usa de Valores Lad para Avaliar a Liga<;ao em Heredogramas Humanos, 131

Compute de Crossings Multiplos Nao-vistos, 132

Fun<;ao de mapa, 132 A Formula de Perkins, 133

Usa de Mapas Baseados em Recombinac;ao em Conjunto com Mapas Fisicos, 134

A Genetica de Bacterias e seus Virus, 151

Trabalhando com Microrganismos, 153

Conjugac;ao Bacteriana, 154 Descoberta da conjuga<;ao, 155

Boxe de Organismo-modelo -Escherichia coli, 1 5

Descoberta do fator fertilidade (F), 156 Linhagens Hfr, 157

Mapeamento de cromossomos bacterianos, 161 Plasmldeos F que levam fragmentos gen6micos, 163

Plasmldeos R, 164

5.3 Transforma~ao Bacteriana, 167

Mapeamento cromoss6mico usando transforma<;ao, 167

5.4 Genetica de Bacteri6fagos, 167

I nfec<;ao de bacterias par fagos, 168

Mapeamento de cromossomos de fagos usando cruzamentos de fagos, 169

5.5 Transduc;ao, 171

Descoberta da transdu<;ao, 171

Transdu<;ao generalizada, 171 Transdu<;ao especializada, 173

Mecanisme de transdu<;ao especializada, 174

Mapas Fisicos e Mapas de Liga{ao

Comparados, 174 • lntera~ao Genica, 187 lnteraf;6es de Alelos de urn Unico Gene: Varia~oes de Dominancia, 189

Dominancia completa e recessividade, 189

Dominancia incompleta, 190 Co-dominancia, 191

6.2 6.3

•• Conteudo IX

Alelos letais recessives, 192

Boxe de Organismo-modelo-Camundongo, 194 lnterac;ao de Genes em Vias, 195

Vias biossinteticas em Neurospora, 195 I ntera<;ao gen ica em outros ti pas de vias, 197 lnterac;6es Genicas lnterferentes, 198

Defini<;ao de con juntos de genes usando o teste de com plementa<;ao, 199

Analise de mutantes duplos par muta<;6es aleat6rias, 201

6.4 Penetrancia e Expressividade. 209

PARTE I DO DNAAO FEN6TIPO

7 DNA: Estrutura e Replical;ao, 225

7.1 DNA: 0 Material Genetico, 226

Descoberta da transforma<;ao, 226

Experimento de Hershey-Chase, 227

7.2 A Estrutura do DNA, 228

A estrutura do DNA antes de Watson e Crick, 229

A dupla helice, 231

7.3 Replicac;ao Semiconservativa, 234 Experimento de Meselson-Stahl, 235

A forquilha de replica<;ao, 235 DNA polimerases, 236

7.4 Visao Geral da Replicac;ao do DN.A, 238

7.5 0 Replissomo: Uma Marcante Maquina de Replicac;ao, 239

Deselicoidizando a dupla helice, 240

Montagem do replissomo: inlcio da replica<;ao, 241

Replica~o em Organismos Eucari6bcos, 241

0 replissomo eucari6tico, 242

Origens eucari6ticas da replica<;ao, 242 Replica<;ao do DNA eo ciclo celular de levedura, 244

Origens de replica<;ao em eucariontes superiores, 244

Telomeros e Telomerase: Termino da Replica~o, 245

Tel6meros, cancer e envelhecimento, 246

8 RNA: Transcril;ao e Processamento, 253 8.1 RNA,. 254

Os primeiros experimentos sugerem um RNA intermediario, 254

Propriedades do RNA, 255

Classes do RNA, 256

Transcri~ao. 257 Visao Geral: DNA como molde para a transcri<;ao, 257

Estagios da transcri<;ao, 258

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• X · Conteudo

9.1 9.2

9.4 9.5

Transcric;ao em eucariontes, 261 lnfcio da transcric;ao em eucariontes, 262

Alongamento, termino e processamento pre-mRNA em eucariontes, 263

RNA Funcionais, 266

Pequenos RNA nucleares (snRNA): o mecanisme de recomposic;ao dos exons, 266

Auto-recomposic;ao de fntrons eo mundo de RNA, 267

Pequenos RNA de interfen§ncia (siRNA), 268

Proteinase sua Sintese, 275

Estrutura de Protelnas, 277 Cofinearidade de Gene e Protefna, 279

0 C6digo Genetico, 279

Codigos superpostos versus nao-superpostos, 280 Numero de letras no codon, 280

Uso de supressores para demonstrar um codigo triple, 281

Redundancia do codigo genetico, 282 Decifrando o codigo, 282

Codons de fim, 282 tRNA: 0 Adaptador, 283

Traduc;ao do codon pelo tRNA, 283 Novamente a redundancia, 285

Ribessomosl 286

Caracterfsticas dos ribossomos, 286 lnfcio, alongamento e termino da traduc;ao, 287

Mutac;oes sem sentido do supressor, 291

0 Proteomal 291

A recomposic;ao alternativa gera isoformas de protefna, 292

Eventos pos-traducionais, 292

10 Regulac;ao da Expressao Genica em Bacterias e seus Virus, 301

10.1 Regulac;ao Genica, 303

As bases da regulac;ao transcricional procariotica: i nterru ptores geneticos, 303

Um primeiro exame do circuito regulador lac, 304

10.2 Descoberta do Sistema lac: Controle Negative, 306

Genes control ados juntos, 307

Evidencia genetica do operador e repressor, 307

Evidencia genetica de alosteria, 309 Analise genetica do promotor lac, 309

Caracterizac;ao molecular do repressor lace operador lac, 31 0

M utac;oes pol ares, 311

10.3 Repressao Catab6Jica do Operon /ac: Controle Positive, 311

A base da repressao catabolica do operon lac: escolher o melhor ac;ucar para metabolizar, 311

As estruturas dos sftios-alvo de DNA, 312

Um resume do operon lac, 313

10.4 Controle Duplo Positive e Negative: e Operon de Arabinose, 313

10.5 Vias Metab61icas e Nfveis Adicionais de Regula~ao: Atenuac;ao, 314

A transcric;ao do operon trp e regulada em duas etapas, 315

10.6 Ciclos de Vida de Bacteri6fagos: Mais Reguladeres, 6perons Complexes, 317

Anatomia molecular da mudanc;a genetica, 320

Ligac;ao especffica de sequencia de protefnas regulatorias ao DNA, 321

10.7 Fatores Sigma Alternatives Regulam Gran des Con juntos de Genes, 322

(Parte 1 de 10)

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