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1ª Lei de Mendel: Lei da Segregação dos Fatores A comprovação da hipótese de dominância e recessividade nos vários experimentos efetuados por Mendel levou mais tarde à formulação da sua 1ª lei: “Cada característica é determinada por dois fatores que se separam na formação dos gametas, onde ocorrem em dose simples”, isto é, para cada gameta masculino ou feminino encaminha- se apenas um fator. Mendel não tinha ideia da constituição desses fatores, nem onde se localizavam. As bases celulares da segregação A redescoberta dos trabalhos de Mendel, em 1900, trouxe a questão: onde estão os fatores hereditários e como eles se segregam? Em 1902, enquanto estudava a formação dos gametas em gafanhotos, o pesquisador norte americano Walter S. Sutton notou surpreendente semelhança entre o comportamento dos cromossomos homólogos, que se separavam durante a meiose, e os fatores imaginados por Mendel. Sutton lançou a hipótese de que os pares de fatores hereditários estavam localizados em pares de cromossomos homólogos, de tal maneira que a separação dos homólogos levava à segregação dos fatores. Hoje sabemos que os fatores a que Mendel se referiu são os genes (do grego genos, originar,provir), e que realmente estão localizados nos cromossomos, como Sutton havia proposto. As diferentes formas sob as quais um gene pode se apresentar são denominadas alelos. A cor amarela e a cor verde da semente de ervilha, por exemplo, são determinadas por dois alelos, isto é, duas diferentes formas do gene para cor da semente. Leis de Mendel Conhecido como o pai da genética, foi um monge agostiniano que contribuiu fortemente para a compreensão atual da Genética. Realizando experimentos com ervilhas em um mosteiro na Áustria, ele acabou postulando as atualmente chamadas Leis de Mendel. Mendel realizou diversos experimentos com ervilhas a fim de demonstrar os mecanismos de hereditariedade. Ele resolveu utilizar as ervilhas porque elas realizam autofecundação, possuem ciclo de vida curto, são cultivadas facilmente e produzem um grande número de descendentes. As ervilhas, além das vantagens já citadas, possuem características simples de se observar, tais como a cor e a forma da semente. Mendel analisou sete dessas características que não possuíam intermediários: textura da semente, cor da semente, cor do tegumento, forma das vagens, cor das vagens, posição das flores e altura das plantas. O monge passou dois anos selecionando as sementes antes de iniciar o seu estudo, o que contribuiu muito para a obtenção de resultados precisos. Ele acreditava que cada característica da planta deveria ser determinada por um fator. Para realizar seus experimentos, ele usou as plantas que foram chamadas por ele de puras. Essas linhagens caracterizavam-se pelo fato de serem fruto de autofecundação por várias gerações. Para obter plantas puras, ele realizava a autofecundação e analisava os descendentes, que deveriam possuir a mesma característica da planta que os originou. Em um dos seus experimentos, Mendel cruzou plantas puras de sementes lisas com plantas puras de sementes rugosas. Ele esperava obter indivíduos que fossem uma mistura entre as características lisas e rugosas. Entretanto, o que ele observou foi a presença apenas de sementes lisas. Esses indivíduos foram chamados de híbridos por serem resultado de um cruzamento de plantas com características diferentes A partir do cruzamento de linhagens puras de ervilhas com sementes lisas e rugosas, Mendel obteve apenas sementes lisas. Gregor Mendel Ele então pegou as plantas originadas desse cruzamento (híbridos), cruzando-as entre si. Ele obteve desse cruzamento sementes lisas e rugosas em uma proporção de 3: 1, ou seja, 75% das sementes eram lisas e 25% eram rugosas. . Ao realizar o cruzamento dos híbridos, Mendel obteve uma proporção de lisas e rugosas de 3:1 Mendel resolveu chamar a característica que mais apareceu nos indivíduos de dominante e aquela que pouco se manifestou de recessiva. Ele nomeou a geração que deu início ao experimento de parental (P), a primeira geração de filhos de F 1 e a segunda geração recebeu o nome de F 2 . Para todos os caracteres analisados, Mendel observou que a geração F 2 sempre apresentava uma proporção de 3 : 1, o que poderia sugerir que sempre haveria um fator que dominava sobre o outro. Baseando-se nesses resultados, Mendel formulou algumas hipóteses: As características são determinadas por pares de fatores hereditários. Um fator é herdado da mãe e o outro é herdado do pai. (50% de cada) Indivíduos ditos puros possuem os fatores iguais. Já os híbridos possuem fatores diferentes entre si e produzem dois tipos de gameta. Quando dois fatores são encontrados em um indivíduo, apenas um deles manifesta-se. Quando os gametas se formam, ocorre a separação dos fatores. Diante dessas hipóteses, originou-se a Primeira Lei de Mendel, também conhecida como Princípio da segregação dos fatores ou Princípio da pureza dos gametas, que pode ser enunciada da seguinte maneira: “Cada caráter é condicionado por um par de fatores que se segrega na formação dos gametas, nos quais ocorrem em dose simples.” Exemplo da primeira Lei de Mendel em um animal Vamos estudar um exemplo da aplicação da primeira lei de Mendel em um animal, aproveitando para aplicar a terminologia modernamente usada em Genética. A característica que escolhemos foi a cor da pelagem de cobaias, que pode ser preta ou branca. De acordo com uma convenção largamente aceita, representaremos por B o alelo dominante, que condiciona a cor preta, e por b o alelo recessivo, que condiciona a cor branca. Uma técnica simples de combinar os gametas produzidos pelos indivíduos de F 1 para obter a constituição genética dos indivíduos de F 2 é a montagem do quadrado de Punnet. Os conceitos de fenótipo e genótipo Dois conceitos importantes para o desenvolvimento da genética, no começo do século XX, foram os de fenótipo e genótipo, criados pelo pesquisador dinamarquês Wilhelm L. Johannsen (1857 – 1912). Fenótipo O termo “fenótipo” (do grego pheno, evidente, brilhante, e typos, característico) é empregado para designar as características apresentadas por um indivíduo, sejam elas morfológicas, fisiológicas e comportamentais. Também fazem parte do fenótipo características microscópicas e de natureza bioquímica, que necessitam de testes especiais para a sua identificação. Entre as características fenotípicas visíveis, podemos citar a cor de uma flor, a cor dos olhos de uma pessoa, a textura do cabelo, a cor do pelo de um animal, etc. Já o tipo sanguíneo e a sequência de aminoácidos de uma proteína são características fenotípicas revelada apenas mediante testes especiais. O fenótipo de um indivíduo sofre transformações com o passar do tempo. Por exemplo, à medida que envelhecemos o nosso corpo se modifica. Fatores ambientais também podem alterar o fenótipo: se ficarmos expostos à luz do sol, nossa pele escurecerá Genótipo O termo “genótipo” (do grego genos, originar, provir, e typos, característica) refere-se à constituição genética do indivíduo, ou seja, aos genes que ele possui. Estamos nos referindo ao genótipo quando dizemos, por exemplo, que uma planta de ervilha é homozigota dominante (VV) ou heterozigota (Vv) em relação à cor da semente. Fenótipo : genótipo e ambienteem interação O fenótipo resulta da interação do genótipo com o ambiente. Consideremos, por exemplo, duas pessoas que tenham os mesmos tipos de alelos para pigmentação da pele; se uma delas toma sol com mais frequência que a outra, suas tonalidades de pele, fenótipo, são diferentes. Um exemplo interessante de interação entre genótipo e ambiente na produção do fenótipo é a reação dos coelhos da raça himalaia à temperatura. Em temperaturas baixas, os pelos crescem pretos e, em temperaturas altas, crescem brancos. A pelagem normal desses coelhos é branca, menos nas extremidades do corpo (focinho, orelha, rabo e patas), que, por perderem mais calor e apresentarem temperatura mais baixa, desenvolvem pelagem preta. Determinando Genótipo Enquanto que o fenótipo de um indivíduo pode ser observado diretamente, mesmo que seja através de instrumentos, o genótipo tem que ser inferido através da observação do fenótipo, da análise de seus pais, filhos e de outros parentes ou ainda pelo sequenciamento do genoma do indivíduo, ou seja, leitura do que está nos genes. A técnica do sequenciamento, não é amplamente utilizada, devido ao seu alto custo e pela necessidade de aparelhagem especializada. Por esse motivo a observação do fenótipo e análise dos parentes ainda é o recurso mais utilizado para se conhecer o genótipo. Quando um indivíduo apresenta o fenótipo condicionado pelo alelo recessivo, conclui-se que ele é homozigoto quanto ao alelo em questão. Por exemplo, uma semente de ervilha verde é sempre homozigota vv. Já um indivíduo que apresenta o fenótipo condicionado pelo alelo dominante poderá ser homozigoto ou heterozigoto. Uma semente de ervilha amarela, por exemplo, pode ter genótipo VV ou Vv. Nesse caso, o genótipo do indivíduo só poderá ser determinado pela análise de seus pais e de seus descendentes. Caso o indivíduo com fenótipo dominante seja filho de pai com fenótipo recessivo, ele certamente será heterozigoto, pois herdou do pai um alelo recessivo. Entretanto, se ambos os pais têm fenótipo dominante, nada se pode afirmar. Será necessário analisar a descendência do indivíduo em estudo: se algum filho exibir o fenótipo recessivo, isso indica que ele é heterozigoto. Cruzamento- teste Este cruzamento é feito com um indivíduo homozigótico recessivo para o fator que se pretende estudar, que facilmente se identifica pelo seu fenótipo e um outro de genótipo conhecido ou não. Por exemplo, se cruzarmos um macho desconhecido com uma fêmea recessiva podemos determinar se o macho é portador daquele caráter recessivo ou se é puro. Caso este seja puro todos os filhos serão como ele, se for portador 25% serão brancos, etc. Esta explicação é muito básica, pois geralmente é preciso um pouco mais do que este único cruzamento. A limitação destes cruzamentos está no fato de não permitirem identificar portadores de alelos múltiplos para a mesma caracterís- tica, ou seja, podem existir em alguns casos mais do que dois alelos para o mesmo gene e o efeito da sua combinação variar . Além disso, podemos estar cruzando um fator para o qual o macho ou fêmea teste não são portadores, mas sim de outros alelos. Construindo um heredograma No caso da espécie humana, em que não se pode realizar experiências com cruzamentos dirigidos, a determinação do padrão de herança das características depende de um levantamento do histórico das famílias em que certas características aparecem. Isso permite ao geneticista saber se uma dada característica é ou não hereditária e de que modo ela é herdada. Esse levantamento é feito na forma de uma representação gráfica denominada heredograma (do latim heredium, herança), também conhecida como genealogia ou árvore genealógica. Construir um heredograma consiste em representar, usando símbolos, as relações de parentesco entre os indivíduos de uma família. Cada indivíduo é representado por um símbolo que indica as suas características particulares e sua relação de parentesco com os demais. Indivíduos do sexo masculino são representados por um quadrado, e os do sexo feminino, por um círculo. O casamento, no sentido biológico de procriação, é indicado por um traço horizontal que une os dois membros do casal. Os filhos de um casamento são representados por traços verticais unidos ao traço horizontal do casal. A montagem de um heredograma obedece a algumas regras: 1ª) Em cada casal, o homem deve ser colocado à esquerda, e a mulher à direita, sempre que for possível. 2ª) Os filhos devem ser colocados em ordem de nascimento, da esquerda para a direita. 3ª) Cada geração que se sucede é indicada por algarismos romanos (I, II, III, etc.). Dentro de cada geração, os indivíduos são indicados por algarismos arábicos, da esquerda para a direita. Outra possibilidade é se indicar todos os indivíduos de um heredograma por algarismos arábicos, começando-se pelo primeiro da esquerda, da primeira geração. Interpretação dos Heredogramas A análise dos heredogramas pode permitir se determinar o padrão de herança de uma certa característica (se é autossômica, se é dominante ou recessiva, etc.). Permite, ainda, descobrir o genótipo das pessoas envolvidas, se não de todas, pelo menos em parte delas. Quando um dos membros de uma genealogia manifesta um fenótipo dominante, e não conseguimos determinar se ele é homozigoto dominante ou heterozigoto, habitualmente o seu genótipo é indicado como A_, B_ ou C_, por exemplo. A primeira informação que se procura obter, na análise de um heredograma, é se o caráter em questão é condicionado por um gene dominante ou recessivo. Para isso, devemos procurar, no heredograma, casais que são fenotipicamente iguais e tiveram um ou mais filhos diferentes deles. Se a característica permaneceu oculta no casal, e se manifestou no filho, só pode ser determinada por um gene recessivo. Pais fenotipicamente iguais, com um filho diferente deles, indicam que o caráter presente no filho é recessivo! Uma vez que se descobriu qual é o gene dominante e qual é o recessivo, vamos agora localizar os homozigotos recessivos, porque todos eles manifestam o caráter recessivo. Depois disso, podemos começar a descobrir os genótipos das outras pessoas. Devemos nos lembrar de duas coisas: 1ª) Em um par de genes alelos, um veio do pai e o outro veio da mãe. Se um indivíduo é homozigoto recessivo, ele deve ter recebido um gene recessivo de cada ancestral. 2ª) Se um indivíduo é homozigoto recessivo, ele envia o gene recessivo para todos os seus filhos. Dessa forma, como em um “quebra-cabeças”, os outros genótipos vão sendo descobertos. Todos os genótipos devem ser indicados, mesmo que na sua forma parcial (A_, por exemplo). Em uma árvore desse tipo, as mulheres são representadas por círculos e os homens por quadrados. Os casamentos são indicados por linhas horizontais ligando um círculo a um quadrado. Os algarismos romanos I, II, III à esquerda da genealogia representam as gerações. Estão representadas três gerações. Na primeira há uma mulher e um homem casados, na segunda, quatro pessoas, sendo três do sexo feminino e uma do masculino. Os indivíduos presos a uma linha horizontal por traços verticais constituem uma irmandade. Na segunda geração observa-se casamento de uma mulher com um homem de uma irmandade de três pessoas.
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