Os trabalhos de Mendel: Monoibridismo

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Os trabalhos de Mendel:
Monoibridismo
Johann Mendel
Pai da Genética
● Nasceu em 1822 na região da
Morávia, atual República Tcheca (na
época, fazia parte do império
Austro-Húngaro);
● Aos 21 anos entrou para um
mosteiro católico;
● Aos 25 anos foi ordenado padre e
ganhou o nome de Gregor (Gregor
Johann Mendel);
● Foi professor em escola secundária
local e entre 1851 a 1853 estudou na
Universidade de Viena. De volta ao
mosteiro, iniciou seus experimentos
realizando cruzamentos com
algumas espécies, obtendo sucesso
com as ervilhas.
Pesquisa
Mendel queria entender o comportamento
das características ao longo das gerações.
Ao analisar algumas espécies vegetais,
elegeu a planta da ervilha para fazer os
seus estudos. Ele fez cruzamentos
controlados com ervilhas durante oito anos
no jardim do mosteiro onde vivia.
● 1864: concluiu seus estudos;
● 1865: apresentou seus resultados em
um congresso para a Sociedade dos
Naturalistas;
● 1866: publicou seus estudos na forma
de trabalho cientí�co.
Entretanto, faleceu aos 62 anos (1884) sem
saber que seria chamado de “pai da
genética”. Em 1900, três cientistas
independentes chegaram às mesmas
conclusões de Mendel e ao fazerem a
redução de literatura reconheceram que
antes ele já teria chegado ao mesmo
raciocínio. Após este período as conclusões
de Mendel passaram a ser conhecidas como
leis mendelianas.
Nota: Para compreender a importância dos
trabalhos de Mendel é interessante falar um
pouco sobre a compreensão que se tinha na
época. No período em que Mendel realizou seus
estudos a citologia estava nos seus primórdios,
apenas um ano depois da sua morte foi lançada
uma hipótese para explicar a constância do
número de cromossomos de uma geração para
outra e apenas em 1902 foi lançada a Teoria
Cromossômica da Herança (Boveri e Sutton).
Então, quando Mendel apresentou seus
resultados, a ideia sobre herança das
características era entendida mais como uma
“mistura” de material dos pais e também não
era muito claro que material seria este.
↪ Hipótese cientí�ca predominante na época:
um certo material dos pais era “misturado”
quando um descendente era gerado.
Nota: Mendel que lançou os fundamentos
modernos da existência de unidades
hereditárias.
O Modelo experimental
A ervilha (pisum sativum) reúne algumas
características muito importantes que
devem ser consideradas ao se eleger um
organismo para um experimento de
genética, apresentando:
● porte pequeno e é de fácil cultivo;
● ciclo de vida curto;
● produção de muitas sementes por
planta e é possível fazer um
controle da reprodução;
● características com contrastes -
contrastantes: variação de cor das
�ores, cor da semente, tamanho da
planta. Importante, pois com relação
ao tamanho da planta, por exemplo,
não teremos nada a aprender sobre a
herança do tamanho se todas elas
apresentarem o mesmo tamanho.
O sucesso de mendel
Mas o que se deve ao sucesso Mendel?
Muitos cientistas falharam nessa parte,
pois queriam entender a herança de muitas
características ao mesmo tempo, ao
contrário dos outros, Mendel focava em
apenas uma característica por vez.
Fez cruzamentos controlados e manteve
cuidadosos registros qualitativos e
quantitativos dos resultados, além disso, ele
trabalhou com linhagens que ele chamou de
puras, pois eram plantas que geração após
geração não alteravam suas características
e só depois de entender bem o
comportamento de todas as características
individualmente, passou a analisar o
comportamento de duas ao mesmo tempo.
Autofecundação
A �or é a estrutura responsável pela
reprodução das plantas angiospermas
(presença de �ores e frutos).
A �or da ervilha possui tanto a parte
feminina quanto a parte masculina e suas
�ores são chamadas de gineceu e androceu,
respectivamente, ou seja, ela é
hermafrodita ou monóica. Assim, a ervilha
se reproduz por autopolinização ou
autofecundação.
Na imagem observa- se as anteras da parte
masculina e o estigma da parte feminina.
Polinização cruzada arti�cial
Como a ervilha se reproduz por
autofecundação, Mendel precisou realizar
manualmente a polinização cruzada. Ele
removeu as anteras de todas as �ores
daquela planta que iria usar como planta
materna e transferiu para ela os grãos de
pólen daquela planta que utilizou com
planta paterna.
Formato da semente
Uma das características analisadas por
Mendel foi o formato das sementes.
Mendel percebeu que algumas plantas
produziam sementes lisas e outras
sementes de aspecto rugoso. Ele queria
entender como o formato da semente era
herdado, assim, realizou a fecundação
cruzada entre uma planta pura de linhagem
lisa com outra planta pura de linhagem
rugosa e chamou de geração parental ou
simples P. Como resultado desta fecundação
cruzada observou apenas sementes lisas e
chamou de geração �lial 1 ou simplesmente
F1. Essas sementes foram plantadas e
cresceram as plantas �lhas. As plantas
resultantes ele deixou que se
reproduzissem por autofecundação, não
realizando desta vez a polinização cruzada.
As sementes produzidas desta maneira
comporiam a geração �lial 2 ou
simplesmente F2.
Nota: Em animais seria cruzamento entre
indivíduos da F1, ou seja, seria um cruzamento
entre irmãos (F1 com F1).
Em pisum sativum a textura da semente é
determinada pela sua própria composição
genética, assim as ervilhas resultante de
um cruzamento são efetivamente a prole, e
podem ser classi�cadas pela sua aparência
sem a necessidade de cultivá-las
novamente.
Mendel observou que as sementes lisas
eram maioria e ao dividir o valor maior pelo
menor, encontrou uma relação de 2,96 que
arredondando vai para 3, ou seja, para cada
3 sementes lisas havia 1 semente rugosa ou
ainda 75% das sementes eram lisas e 25%
eram sementes rugosas. Ele percebeu que
embora uma das plantas avós tivesse vindo
de linhagem pura de semente rugosa, esta
característica não apareceu na época,
aparecendo apenas na F2 e em menor
proporção. Então, Mendel chamou a
característica lisa de dominante e a
característica rugosa de recessiva.
Como era um excelente matemático, o
biólogo, fez uma interpretação bastante
interessante desses valores e concluiu que
para obter esta proporção da F2 de três
para um só seria possível se a
característica textura da semente fosse
condicionada por dois fatores e deu letras
para este fatores: R representaria o fator
dominante e o r representaria o fator
recessivo. Assim, as plantas da geração P
teriam dois fatores iguais, pois elas eram
puras, RR e rr. Ele não sabia exatamente o
que seriam esses fatores, mas sua
interpretação estava correta.
Para que a geração seguinte à F1
continuasse apresentando apenas dois
fatores para a característica textura ou
formato da semente, as plantas parentais
passariam apenas um de seus fatores para a
próxima geração, logo, todas as sementes
da F1 teriam dois fatores, ou seja, elas
seriam híbridas ou heterozigotas. Na F
híbrida o R veio de uma planta e o r veio de
outra planta.
O fato da planta F1 ter dois fatores
diferentes gera uma possibilidade maior de
combinação destes fatores na hora da
reprodução, assim, na geração F2, as
sementes lisas poderiam ter qualquer uma
destas duas combinações de fatores RR ou
Rr, já para as sementes rugosas apenas uma
combinação seria possível, rr.
Quadrado de Punnett
↪ Tabela de encontros gaméticos
O quadrado de Punnett está representando
todas as possibilidades de encontros dos
gametas das plantas F1.
Na primeira linha da tabela temos os
gametas produzidos pela parte feminina da
�or e na primeira coluna temos todos os
gametas produzidos pela parte masculina da
mesma �or e como Mendel disse os fatores
se separam na formação com igual
probabilidade. O quadrado de Punnett
mostra justamente isso, cada fator, tanto R
quanto r, têm 50% de chance de ocorrer ou
. A mesma coisa acontece com os 12
gametas femininos, eles têm a mesma
chance de ocorrer tanto gameta R quanto
gameta r. Na autofecundação da F1 nós
observamos que os encontros gaméticos
têm a mesma probabilidade de ocorrer todos
têm probabilidade de correr14
simplesmente pela multiplicação das
probabilidades isoladasde cada gameta:
. Mas ao fazer um resumo12 × 
1
2 =
1
4 
da tabela podemos perceber que o
heterozigoto foi formado duas vezes, por
exemplo, um R veio da parte feminina da
�or e o outro R veio da parte masculina da
mesma �or, mas o resultado �nal será o
mesmo: ambas as sementes serão lisos. No
resultado fazendo resumo numérico
percebemos que a proporção genotípica
será de 1:2:1 (RR: Rr: rr), ou seja, o
heterozigoto (Rr) ocorreu duas vezes a
mais, logo, 50% dos gametas será do tipo
heterozigoto.
Ao analisar a aparência das ervilhas ou
fenótipo, é evidente a proporção de 3:1 (lisa:
rugosa). Se com apenas um fator R a ervilha
apresentara textura Lisa, então das quatro
possibilidades de encontros gaméticos,
apenas em uma delas não terá a presença do
fator R grande, neste caso a ervilha será
rugosa.
Recapitulando
↪ Cada organismo possui um par de fatores
responsável pelo aparecimento de
determinada característica;
↪ Esses fatores são recebidos do pai e da
mãe. Cada genitor contribui com apenas um
fator de cada par;
↪ Nos híbridos, somente o fator dominante
se manifesta, enquanto o fator recessivo
permanece "encoberto";
↪ Os indivíduos puros têm os fatores iguais,
são homozigotos (RR ou rr);
↪ Os indivíduos híbridos, apresentam
fatores diferentes, são heterozigotos (Rr);
↪ Os fatores se separam durante a
reprodução. Indivíduos puros apenas têm um
tipo de gameta e os híbridos, dois tipos, em
igual proporção.
A separação dos cromossomos
homólogos
Qual é a conexão da Meiose com as
interpretações de Mendel?
Quando Mendel disse que os fatores se
separam na formação dos gametas, sem
saber ele estava descrevendo o que
acontece na primeira divisão da Meiose
(reducional), quando os cromossomos
homólogos se separam em células-�lhas. O
fator R está localizado em um dos
cromossomos e o fator r está em outro
cromossomo, na verdade, R e r são formas
alternativas do mesmo gene, em outras
palavras, são alelos do mesmo gene.
Na segunda divisão da Meiose (equacional)
apenas as cromátides-irmãs se separam e
elas têm o mesmo fator, portanto, as
quatro células formadas no �nal da meiose,
metade delas vão carregar o alelo R e a
outra metade o alelo r.
A Primeira Lei de Mendel
A “Primeira lei de Mendel” é conhecida como
Lei da Segregação dos Fatores e a gente
pode anunciá-la da seguinte maneira:
“Todas as características de um indivíduo
são determinadas por dois ‘fatores’ que se
segregam, durante a formação dos gametas,
sendo que, cada genitor transmite apenas
um ‘fator’ para os seus descendentes”.
Observações
Obs. 1: O que Mendel chamou de “fator”,
hoje nós chamamos de gene;
Obs. 2: A segregação apontada por Mendel,
na verdade, refere-se a primeira divisão da
meiose, onde os cromossomos homólogos se
separam, reduzindo o número de
cromossomos nas células �lhas;
Obs. 3:Como a meiose reduz pela metade o
número de cromossomos, a união de dois
gametas restabelece o número correto de
alelos de cada “fator”, o qual deve estar
representado duas vezes (RR, Rr ou rr);
Obs. 4: Nem todas as características são
determinadas por um gene apenas e nem
todos os genes apresentam apenas dois
alelos;
Obs. 5: O processo de cruzamento para
textura da semente (semente lisa e
rugosa), anteriormente citado, foi realizado
por Mendel para outras seis características,
totalizando sete características
trabalhadas. Então, além da textura da
semente, ele trabalhou a cor da semente-
ele fez cruzamentos com plantas que
tinham a cor da semente de maneira
contrastante (amarelo ou verde)-, a cor da
casca da semente (rosa ou branca), a forma
da vagem (in�ada ou comprimida), a cor da
vagem (verde ou amarela), a posição das
�ores na planta, posição axilar ou terminal,
a planta podia também ser alta ou baixa.
Nota: Acesse a tabela de caracteres estudados por
Mendel para melhor visualização.
Na parte superior da tabela observa-se as
características dominantes e na parte
inferior da tabela as características
recessivas, onde foi veri�cada a mesma
proporção 3: 1 em todos os cruzamentos
que ele realizou com essas sete
características durante oito anos de
cruzamento entre ervilhas.
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