HERANCA MONOGENICA (Griffiths et al , 2016)

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2.3
2.4
2.5
2.6
O	monastério	do	pai	da	genética,	Gregor	Mendel.	Uma	estátua	de	Mendel	encontra-se	visível	ao	fundo.	Atualmente,	essa	parte	do	monastério
é	um	museu,	e	os	curadores	plantaram	begônias	vermelhas	e	brancas	em	uma	disposição	que	representa	graficamente	o	tipo	de	padrões	de
herança	obtido	por	Mendel	com	ervilhas.	(Anthony	Griffiths.)
TÓPICOS
Padrões	de	herança	monogênica
Base	cromossômica	dos	padrões	de	herança	monogênica
Base	molecular	dos	padrões	de	herança	mendeliana
Alguns	genes	descobertos	por	meio	da	observação	das	proporções	de	segregação
Padrões	de	herança	monogênica	ligada	ao	sexo
Análise	de	heredogramas	humanos
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Q
RESULTADOS	DE	APRENDIZAGEM
Após	ler	este	capítulo,	você	será	capaz	de:
Descobrir	um	conjunto	de	genes	que	afetam	uma	propriedade	biológica	específica	de	interesse,	por
meio	 da	 observação	 das	 proporções	 de	 herança	 monogênica	 de	 mutantes	 que	 afetam	 aquela
propriedade
Na	progênie	dos	cruzamentos	controlados,	 reconhecer	 as	proporções	 fenotípicas	diagnósticas	da
herança	monogênica	(1:1	em	haploides,	e	3:1,	1:2:1	e	1:1	em	diploides)
Explicar	 as	 proporções	 de	 herança	monogênica	 em	 termos	 do	 comportamento	 cromossômico	 na
meiose
Prever	as	proporções	fenotípicas	entre	descendentes	de	cruzamentos	de	genitores	que	diferem	em
um	único	gene
Propor	hipóteses	razoáveis	para	explicar	a	dominância	e	a	recessividade	de	alelos	específicos	no
nível	molecular
Aplicar	 as	 regras	 da	 herança	monogênica	 para	 a	 análise	 de	 heredogramas	 em	 seres	 humanos	 e
reconhecer	 os	 padrões	 diagnósticos	 de	 condições	 autossômicas	 dominantes,	 autossômicas
recessivas,	ligadas	ao	X	dominantes	e	ligadas	ao	X	recessivas
Calcular	o	risco	de	os	descendentes	herdarem	uma	condição	causada	por	um	alelo	mutante	em	um
ou	mais	ancestrais	específicos.
ue	tipos	de	pesquisas	os	biólogos	realizam?	Uma	área	central	de	pesquisas	na	biologia	de	todos
os	organismos	é	a	 tentativa	de	compreender	como	um	organismo	se	desenvolve	a	partir	de	um
ovo	 fertilizado	 até	 um	adulto	—	em	outras	 palavras,	 o	 que	 faz	 um	organismo	 ser	 como	ele	 é.
Normalmente,	esse	objetivo	geral	é	fragmentado	no	estudo	das	propriedades	biológicas	individuais,	tais
como	o	desenvolvimento	da	cor	das	flores	da	planta	ou	a	locomoção	animal	ou	a	absorção	de	nutrientes,
embora	os	biólogos	também	estudem	algumas	áreas	gerais,	tais	como	o	modo	como	uma	célula	funciona.
Como	os	geneticistas	analisam	as	propriedades	biológicas?	A	abordagem	genética	para	a	compreensão
de	qualquer	propriedade	biológica	é	encontrar	o	subconjunto	de	genes	no	genoma	que	influenciam	aquela
propriedade,	um	processo	por	vezes	denominado	descoberta	dos	genes.	Após	 esses	genes	 terem	sido
identificados,	as	suas	funções	celulares	podem	ser	elucidadas	por	meio	de	pesquisas	adicionais.
Existem	 diversos	 tipos	 diferentes	 de	 abordagens	 analíticas	 para	 a	 descoberta	 dos	 genes,	 mas	 um
método	 amplamente	 utilizado	 depende	 da	 detecção	 de	padrões	 de	 herança	monogênica,	 tópico	 deste
capítulo.
Tudo	 na	 genética,	 em	 um	 ou	 outro	 aspecto,	 tem	 por	 base	 as	 variantes	 que	 podem	 ser	 herdadas.	 A
abordagem	básica	da	genética	 é	 comparar	 e	 contrastar	 as	propriedades	de	variantes,	 e	 a	partir	 dessas
comparações	fazer	deduções	a	respeito	da	função	genética.	Isso	é	semelhante	ao	modo	como	você	faria
inferências	 a	 respeito	 de	 como	 funciona	 uma	 máquina	 não	 familiar	 ao	 alterar	 a	 composição	 ou	 as
posições	das	partes	atuantes	ou	até	mesmo	por	meio	da	remoção	das	partes,	cada	uma	de	uma	vez.	Cada
variante	representa	um	“ajuste”	da	máquina	biológica,	a	partir	do	qual	a	sua	função	pode	ser	deduzida.
1.
2.
Em	 genética,	 o	 tipo	 mais	 comum	 de	 qualquer	 propriedade	 de	 um	 organismo	 é	 denominado	 tipo
selvagem,	o	qual	é	encontrado	“no	ambiente”	ou	na	natureza.	As	variantes	hereditáveis	observadas	em
um	organismo	que	difere	do	tipo	selvagem	são	mutantes,	organismos	que	apresentam	algum	tipo	anormal
de	 uma	 propriedade.	Como	 exemplos,	 o	 tipo	 selvagem	 e	 alguns	mutantes	 em	 dois	 organismos-modelo
estão	mostrados	na	Figura	2.1.	Os	tipos	alternativos	da	propriedade	são	denominados	fenótipos.	Nessa
análise,	distinguimos	um	fenótipo	do	tipo	selvagem	e	um	fenótipo	mutante.
Em	comparação	ao	tipo	selvagem,	os	mutantes	são	raros.	Sabemos	que	eles	surgem	a	partir	dos	tipos
selvagens	por	meio	de	um	processo	denominado	mutação,	 que	 resulta	em	uma	alteração	que	pode	 ser
herdada	no	DNA	de	um	gene.	O	tipo	alterado	do	gene	também	é	denominado	mutação.	As	mutações	nem
sempre	 são	 prejudiciais	 para	 um	 organismo;	 por	 vezes,	 elas	 podem	 ser	 vantajosas,	 mas	 com	 mais
frequência	não	apresentam	efeito	observável.	Sabe-se	bastante	a	respeito	dos	mecanismos	que	causam	as
mutações	 (ver	 Capítulo	 16),	 mas	 em	 geral	 pode-se	 dizer	 que	 elas	 surgem	 a	 partir	 de	 erros	 no
processamento	celular	do	DNA.
A	 maior	 parte	 das	 populações	 naturais	 também	 apresenta	 polimorfismos,	 definidos	 como	 a
coexistência	de	dois	ou	mais	fenótipos	de	uma	propriedade	biológica	razoavelmente	comuns,	tais	como	a
ocorrência	 de	 ambas	 as	 plantas	 com	 frutas	 vermelhas	 e	 laranja	 em	 uma	 população	 de	 framboesas
selvagens.	 A	 análise	 genética	 pode	 utilizar	 (e	 utiliza)	 os	 polimorfismos,	 mas	 os	 polimorfismos
apresentam	 a	 desvantagem	 de	 em	 geral	 não	 envolver	 a	 propriedade	 específica	 de	 interesse	 para	 o
pesquisador.	 Os	 mutantes	 são	 muito	 mais	 úteis,	 tendo	 em	 vista	 que	 possibilitam	 que	 o	 pesquisador
enfoque	qualquer	propriedade.
Declarando	simplesmente,	as	etapas	gerais	da	análise	funcional	por	meio	da	descoberta	dos	genes	são
como	segue:
Reunião	de	mutantes	que	afetam	a	propriedade	biológica	de	interesse.
Cruzamento	 (acasalamento)	 de	 mutantes	 com	 o	 tipo	 selvagem	 para	 verificar	 se	 os	 seus
descendentes	mostram	proporções	de	selvagens	e	mutantes	características	da	herança	monogênica.
FIGURA	2.1	Estas	fotografias	mostram	a	variedade	dos	fenótipos	mutantes	típicos	daqueles	obtidos	na	dissecção	genética	das	propriedades
3.
4.
biológicas.	 Esses	 casos	 são	 da	 dissecção	 do	 desenvolvimento	 das	 flores	 na	 Arabidopsis	 thaliana	 (A)	 e	 do	 crescimento	 de	 hifas	 em
Neurospora	crassa,	um	fungo	(B).	WT	=	Tipo	selvagem.	(A.	George	Haughn;	B.	Anthony	Griffiths/Olivera	Gavric.)
Dedução	das	funções	do	gene	no	nível	molecular.
Dedução	de	como	o	gene	interage	com	outros	genes	para	produzir	a	propriedade	em	questão.
Dessas	etapas,	apenas	1	e	2	serão	abrangidas	no	presente	capítulo.
A	 descoberta	 dos	 genes	 tem	 início	 com	 uma	 “caçada”	 para	 reunir	 mutantes	 nos	 quais	 a	 função
biológica	em	investigação	está	alterada	ou	destruída.	Embora	os	mutantes	sejam	individualmente	raros,
existem	modos	de	intensificar	a	sua	recuperação.	Um	método	amplamente	utilizado	é	tratar	o	organismo
com	radiação	ou	substâncias	químicas	que	aumentam	a	taxa	de	mutação.	Após	o	tratamento,	o	modo	mais
direto	 de	 identificar	 os	 mutantes	 é	 rastrear	 visualmente	 uma	 quantidade	 muito	 grande	 de	 indivíduos,
procurando	por	uma	ocorrência	aleatória	de	mutantes	naquela	população.	Além	disso,	diversos	métodos
de	seleção	podem	ser	planejados	para	o	enriquecimento	em	relação	aos	tipos	procurados.
Armados	 com	 um	 conjunto	 de	mutantes	 que	 afetam	 a	 propriedade	 de	 interesse,	 espera-se	 que	 cada
mutante	represente	uma	lesão	em	um	de	um	conjunto	de	genes	que	controlam	a	propriedade.	Portanto,	a
esperança	é	que	uma	via	genética	ou	uma	rede	razoavelmente	completa	esteja	representada.	Entretanto,
nem	todos	os	mutantes	são	causados	por	lesões	monogênicas	(alguns	têm	etiologia	muito	mais	complexa),
de	modo	que	primeiramente	cada	mutante	deve	ser	testado	para	verificar	se	de	fato	ele	é	causado	por	uma
mutação	monogênica.
O	 teste	 em	 relação	 à	 herança	 monogênica	 ocorre	 por	 meio	 do	 cruzamento	 dos	 indivíduos	 que
apresentam	a	 propriedade	mutante	 com	o	 tipo	 selvagem	e	 em	 seguida	 com	a	 análise	 da	 primeira	 e	 da
segunda	gerações	dos	descendentes.Como	um	exemplo,	uma	planta	mutante	com	flores	brancas	é	cruzada
com	o	 tipo	 selvagem	que	 apresenta	 flores	 vermelhas.	A	 progênie	 desse	 cruzamento	 é	 analisada	 e,	 em
seguida,	 intercruzada	 para	 produzir	 uma	 segunda	 geração	 de	 descendentes.	 Em	 cada	 geração,	 as
proporções	diagnósticas	de	plantas	com	flores	vermelhas	em	relação	àquelas	com	flores	brancas	revelam
se	 um	 gene	 único	 controla	 a	 cor	 da	 flor.	 Em	 caso	 afirmativo,	 por	 inferência,	 o	 tipo	 selvagem	 seria
codificado	pela	forma	selvagem	do	gene	e	o	mutante	seria	codificado	por	um	tipo	do	mesmo	gene	no	qual
um	evento	de	mutação	tenha	de	algum	modo	alterado	a	sequência	do	DNA.	Outras	mutações	que	afetam	a
cor	da	 flor	 (talvez	malva,	manchada,	 listrada,	e	assim	por	diante)	 são	analisadas	do	mesmo	modo,	em
geral	resultando	em	um	conjunto	definido	de	“genes	de	cor	da	flor”.	A	utilização	de	mutantes	desse	modo
por	 vezes	 é	 denominada	dissecção	genética,	 tendo	 em	 vista	 que	 a	 propriedade	 biológica	 em	 questão
(nesse	caso,	a	cor	da	flor)	é	selecionada	e	separada	para	revelar	o	seu	programa	genético	subjacente,	não
com	um	bisturi,	mas	com	mutantes.	Cada	mutante	possivelmente	identifica	um	gene	em	separado	que	afeta
aquela	propriedade.
Após	 um	 conjunto	 de	 genes-chave	 ter	 sido	 definido	 desse	 modo,	 diversos	 métodos	 moleculares
diferentes	podem	ser	utilizados	para	estabelecer	as	funções	de	cada	um	dos	genes.	Esses	métodos	serão
abordados	nos	capítulos	posteriores.	Portanto,	 a	genética	 tem	sido	utilizada	para	definir	o	conjunto	de
funções	 gênicas	 que	 interagem	 para	 produzir	 a	 propriedade	 que	 denominamos	 cor	 da	 flor	 (neste
2.1
exemplo).
Esse	 tipo	de	abordagem	para	a	descoberta	dos	genes	por	vezes	é	denominado	genética	direta,	 uma
estratégia	para	a	compreensão	da	função	biológica	que	tem	início	com	mutantes	de	gene	único	aleatórios
e	que	termina	com	a	sua	sequência	de	DNA	e	a	sua	função	bioquímica.	(Veremos	a	genética	reversa	em
atuação	nos	capítulos	posteriores.	Em	resumo,	ela	tem	início	com	a	análise	genômica	no	nível	do	DNA
para	identificar	um	conjunto	de	genes	candidatos	que	codificam	a	propriedade	biológica	de	interesse,	em
seguida	 induz	 mutantes	 direcionados	 especificamente	 para	 aqueles	 genes,	 e	 em	 seguida	 examina	 os
fenótipos	mutantes	para	verificar	se	de	fato	eles	afetam	a	propriedade	em	estudo.)
CONCEITO-CHAVE	A	 abordagem	 genética	 para	 a	 compreensão	 de	 uma	 propriedade	 biológica	 é
descobrir	 os	 genes	 que	 a	 controlam.	 Uma	 abordagem	 para	 a	 descoberta	 dos	 genes	 é	 isolar	 os
mutantes	 e	 verificar	 cada	 um	 em	 relação	 aos	 padrões	 de	 herança	 monogênica	 (proporções
específicas	da	expressão	normal	e	mutante	da	propriedade	nos	descendentes).
A	 descoberta	 dos	 genes	 é	 importante	 não	 apenas	 em	 organismos	 experimentais,	 como	 também	 em
estudos	aplicados.	Uma	área	crucial	é	a	agricultura,	na	qual	a	descoberta	dos	genes	pode	ser	utilizada
para	 compreender	 uma	 propriedade	 comercial	 desejável	 de	 um	 organismo,	 tal	 como	 o	 seu	 conteúdo
proteico.	A	genética	humana	é	outra	área	 importante:	 saber	quais	 funções	gênicas	estão	envolvidas	em
uma	doença	ou	uma	condição	específica	são	informações	úteis	para	desenvolver	terapias.
As	 regras	 da	 herança	 monogênica	 foram	 elucidadas	 originalmente	 na	 década	 de	 1860	 pelo	 monge
Gregor	Mendel,	que	vivia	em	um	monastério	na	cidade	de	Brno,	atualmente	parte	da	República	Tcheca.	A
análise	 de	Mendel	 é	 o	 protótipo	 da	 abordagem	 experimental	 para	 a	 descoberta	 de	 gene	 único,	 ainda
utilizada	atualmente.	De	 fato,	Mendel	 foi	o	primeiro	a	descobrir	um	gene!	Mendel	não	 sabia	o	que	os
genes	 eram,	 como	 influenciavam	as	 propriedades	 biológicas	 ou	 como	 eram	herdados	 no	nível	 celular.
Atualmente,	 sabemos	 que	 os	 genes	 atuam	 por	meio	 de	 proteínas,	 um	 tópico	 ao	 qual	 retornaremos	 nos
capítulos	 posteriores.	 Também	 sabemos	 que	 os	 padrões	 de	 herança	 monogênica	 são	 produzidos	 em
virtude	de	os	genes	serem	parte	dos	cromossomos	e	de	esses	serem	repartidos	de	modo	muito	preciso
entre	as	gerações,	conforme	veremos	posteriormente	no	capítulo.
Padrões	de	herança	monogênica
Relembre	que	a	primeira	etapa	na	dissecção	genética	é	obter	as	variantes	que	diferem	na	propriedade	em
investigação.	Supondo	que	obtivemos	uma	coleção	de	mutantes	relevantes,	a	próxima	questão	é	se	cada
uma	das	mutações	é	herdada	como	um	gene	único.
Experimentos	pioneiros	de	Mendel
A	primeira	análise	da	herança	monogênica	como	uma	via	para	a	descoberta	dos	genes	foi	realizada	por
Gregor	 Mendel.	 É	 dele	 a	 análise	 que	 seguiremos	 como	 um	 exemplo.	 Mendel	 escolheu	 a	 ervilha	 de
jardim,	 Pisum	 sativum,	 como	 seu	 organismo	 de	 pesquisa.	 A	 escolha	 do	 organismo	 para	 qualquer
pesquisa	biológica	é	crucial,	e	a	escolha	de	Mendel	comprovou	ser	uma	boa	escolha,	tendo	em	vista	que
ervilhas	 são	 de	 fácil	 plantio	 e	 cultivo.	 Entretanto,	 observe	 que	 Mendel	 não	 investigou	 mutantes	 de
ervilhas;	em	vez	disso,	fez	uso	de	mutantes	que	haviam	sido	encontrados	por	outras	pessoas	e	que	haviam
sido	utilizados	na	horticultura.	Além	disso,	 o	 trabalho	de	Mendel	difere	da	maior	parte	das	pesquisas
genéticas	 realizadas	 atualmente,	 no	 sentido	 em	 que	 não	 foi	 uma	 dissecção	 genética;	 ele	 não	 estava
interessado	nas	propriedades	das	próprias	ervilhas,	mas	sim	no	modo	como	as	unidades	hereditárias	que
influenciavam	aquelas	propriedades	eram	herdadas	de	geração	para	geração.	Contudo,	as	leis	da	herança
deduzidas	 por	 Mendel	 são	 exatamente	 aquelas	 que	 utilizamos	 atualmente	 na	 genética	 moderna	 na
identificação	dos	padrões	monogênicos	de	herança.
Mendel	optou	por	investigar	a	herança	de	sete	propriedades	da	espécie	de	ervilha	escolhida:	cor	da
ervilha,	formato	da	ervilha,	cor	da	vagem,	formato	da	vagem,	cor	da	flor,	altura	da	planta	e	posição	do
broto	florescente.	Em	genética,	os	termos	característica	e	traço	são	utilizados	de	modo	mais	ou	menos
sinônimo;	 eles	 significam	 aproximadamente	 “propriedade”.	 Para	 cada	 uma	 dessas	 sete	 características,
Mendel	obteve	de	seu	fornecedor	de	horticultura	duas	linhagens	que	apresentavam	fenótipos	distintos	e
contrastantes.	 Esses	 fenótipos	 contrastantes	 estão	 ilustrados	 na	 Figura	 2.2.	 Seus	 resultados	 foram
substancialmente	 os	 mesmos	 em	 relação	 a	 cada	 traço	 e,	 assim,	 podemos	 utilizar	 um	 traço,	 a	 cor	 da
semente	 da	 ervilha,	 como	 uma	 ilustração.	 Todas	 as	 linhagens	 utilizadas	 por	 Mendel	 eram	 linhagens
puras,	 o	 que	 significa	 que,	 em	 relação	 ao	 fenótipo	 em	 questão,	 toda	 a	 prole	 produzida	 por	 meio	 de
cruzamentos	 entre	 os	 membros	 daquela	 linhagem	 era	 idêntica.	 Por	 exemplo,	 dentro	 da	 linhagem	 com
sementes	amarelas,	toda	a	progênie	de	qualquer	cruzamento	era	de	sementes	amarelas.
A	análise	de	Mendel	da	hereditariedade	em	ervilhas	fez	uso	extensivo	de	cruzamentos.	Para	realizar
um	cruzamento	em	plantas	como	a	ervilha,	o	pólen	simplesmente	é	transferido	das	anteras	de	uma	planta
para	o	estigma	de	outra.	Um	tipo	especial	de	cruzamento	é	a	autopolinização,	que	é	realizada	ao	permitir
que	o	pólen	de	uma	flor	seja	depositado	sobre	o	seu	próprio	estigma.	O	cruzamento	e	a	autopolinização
estão	ilustrados	na	Figura	2.3.	O	primeiro	cruzamento	realizado	por	Mendel	foi	de	plantas	das	linhagens
com	sementes	amarelas	com	plantas	das	linhagens	com	sementes	verdes.	Em	seu	programa	de	cruzamento
geral,	 essas	 linhagens	 constituíram	 a	 geração	 parental,	 abreviada	 P.	 Na	 Pisum	 sativum,	 a	 cor	 da
semente	 (a	 ervilha)	 é	 determinada	pela	 constituição	genética	da	própria	 semente;	 portanto,	 as	 ervilhas
que	 resultam	de	um	cruzamento	são	efetivamente	progênie	e	podem	ser	convenientemente	classificadas
em	 relação	 ao	 fenótipo	 sem	 a	 necessidade	 de	 seu	 cultivo	 até	 plantas.	Observou-se	 que	 a	 progênie	 de
ervilhas	 do	 cruzamento	 entre	 as	 diferentes	 linhagens	 puras	 eram	 todas	 amarelas,	 não	 importava	 qual
genitor	 (amarelo	 ou	 verde)	 fosseutilizado	 como	masculino	 ou	 feminino.	 Essa	 geração	 de	 progênie	 é
denominada	primeira	geração	filial,	ou	F1.	A	palavra	filial	advém	das	palavras	em	latim	filia	 (filha)	e
filius	 (filho).	Portanto,	os	 resultados	desses	dois	cruzamentos	 recíprocos	 foram	como	segue,	em	que	×
representa	um	cruzamento:
FIGURA	2.2	Para	cada	característica,	Mendel	estudou	dois	fenótipos	contrastantes.
Fêmea	da	linhagem	amarela	×	Macho	da	linhagem	verde	→	Todas	as	ervilhas	da	F1	amarelas
Fêmea	da	linhagem	verde	×	Macho	da	linhagem	amarela	→	Todas	as	ervilhas	da	F1	amarelas
Os	 resultados	 observados	 nos	 descendentes	 de	 ambos	 os	 cruzamentos	 recíprocos	 foram	os	mesmos	 e,
assim,	iremos	tratá-los	como	um	cruzamento.	Mendel	cultivou	as	ervilhas	da	F1	até	se	tornarem	plantas,	e
autopolinizou	 essas	 plantas	 para	 obter	 a	 segunda	 geração	 filial,	 ou	F2.	 A	 F2	 foi	 composta	 por	 6.022
ervilhas	amarelas	e	2.011	ervilhas	verdes.	Em	resumo:
FIGURA	2.3	Em	um	cruzamento	de	uma	ervilha	(esquerda),	o	pólen	das	anteras	de	uma	planta	é	transferido	para	o	estigma	de	outra.	Na
autopolinização	(direita),	o	pólen	é	transferido	das	anteras	para	o	estigma	da	mesma	planta.
F1	amarela	×	F1	amarela	→	F2	composta	por	6.022	amarelas	2.001	verdes	Total	8.023
Mendel	observou	que	esse	resultado	estava	muito	próximo	de	uma	proporção	matemática	de	três	quartos
(75%)	de	amarelas	e	um	quarto	(25%)	de	verdes.	Um	cálculo	simples	nos	demonstra	que	6.022/8.023	=
0,751	ou	75,1%,	e	que	2.001/8.023	=	0,249	ou	24,9%.	Portanto,	havia	uma	proporção	de	3:1	de	amarelas
e	verdes.	Curiosamente,	o	fenótipo	verde,	que	havia	desaparecido	na	F1,	havia	reaparecido	em	um	quarto
dos	 indivíduos	 da	 F2,	 demonstrando	 que	 os	 determinantes	 genéticos	 em	 relação	 ao	 verde	 realmente
existiam	na	F1	amarela,	embora	não	expressos.
Para	 investigar	 adicionalmente	 a	 natureza	 das	 plantas	 da	 F2,	 Mendel	 autopolinizou	 as	 plantas
cultivadas	 a	 partir	 das	 sementes	 da	 F2.	 Ele	 observou	 três	 tipos	 de	 resultados	 diferentes.	 As	 plantas
cultivadas	 a	 partir	 das	 sementes	 verdes	 da	 F2,	 quando	 autopolinizadas,	 originavam	 apenas	 ervilhas
verdes.	Entretanto,	a	autopolinização	das	plantas	cultivadas	a	partir	das	sementes	amarelas	da	F2	resultou
em	dois	 tipos:	 um	 terço	 delas	 era	 de	 sementes	 amarelas	 puras,	mas	 dois	 terços	 delas	 deram	progênie
mista,	sendo	três	quartos	de	sementes	amarelas	e	um	quarto	de	sementes	verdes,	assim	como	as	plantas	da
F1.	Em	resumo:
	da	F2	era	verde,	que,	quando	autopolinizada,	forneceu	todas	verdes
	da	F2	eram	amarelas;	dessas, ,	quando	autopolinizado,	originou	todas	amarelas
,	quando	autopolinizados,	originaram	 	amarelas	e
	verde
Portanto,	observada	de	outro	modo,	a	F2	foi	composta	por:
	verde	puras
	amarelo	puras
	de	amarelas	semelhantes	às	da	F1	(progênie	mista)
Assim,	a	proporção	de	3:1	em	um	nível	mais	fundamental	é	uma	proporção	de	1:2:1.
Mendel	 realizou	 outro	 cruzamento	 informativo	 entre	 as	 plantas	 com	 sementes	 amarelas	 da	 F1	 e
qualquer	 planta	 com	 sementes	 verdes.	 Nesse	 cruzamento,	 a	 progênie	 demonstrou	 as	 proporções	 de
metade	amarelas	e	metade	verdes.	Em	resumo:
Amarela	da	F1	×	Verde	→	 	amarelo
	verde
Esses	dois	tipos	de	cruzamentos,	a	autopolinização	de	F1	e	o	cruzamento	da	F1	com	qualquer	planta	com
sementes	 verdes,	 forneceram	 progênies	 amarelas	 e	 verdes,	mas	 em	 diferentes	 proporções.	 Essas	 duas
proporções	estão	representadas	na	Figura	2.4.	Observe	que	as	proporções	são	observadas	apenas	quando
são	combinadas	as	ervilhas	de	diversas	vagens.
1.
2.
3.
FIGURA	2.4	Mendel	obteve	uma	proporção	fenotípica	de	3:1	em	sua	autopolinização	da	F1	(esquerda)	e	uma	proporção	fenotípica	de	1:1	em
seu	cruzamento	da	F1	amarela	com	verde	(direita).	Os	tamanhos	de	amostra	são	arbitrários.
As	proporções	de	3:1	e	1:1	observadas	em	relação	à	cor	da	ervilha	 também	foram	observadas	para
cruzamentos	comparáveis	em	relação	às	outras	seis	características	que	Mendel	estudou.	Os	valores	reais
para	as	proporções	de	3:1	em	relação	àqueles	traços	são	mostrados	na	Tabela	2.1.
Lei	de	Mendel	da	segregação	igual
Inicialmente,	 o	 significado	 dessas	 proporções	matemáticas	 precisas	 e	 repetíveis	 não	 foi	 evidente	 para
Mendel,	mas	ele	foi	capaz	de	planejar	um	modelo	brilhante	que	não	apenas	explicou	todos	os	resultados,
como	 também	 representou	o	nascimento	histórico	da	ciência	da	genética.	O	modelo	de	Mendel	para	o
exemplo	da	cor	da	ervilha,	traduzido	em	termos	modernos,	foi	como	segue:
Um	fator	hereditário,	denominado	gene,	é	necessário	para	a	produção	da	cor	da	ervilha.
Cada	planta	apresenta	um	par	desse	tipo	de	gene.
O	gene	se	apresenta	em	duas	formas,	denominadas	alelos.	Se	o	gene	for	foneticamente	denominado
um	 gene	 “ípsilon”,	 então	 os	 dois	 alelos	 podem	 ser	 representados	 por	 Y	 (que	 faz	 referência	 ao
fenótipo	amarelo)	e	y	(que	faz	referência	ao	fenótipo	verde).
4.
5.
6.
7.
Tabela	2.1	Resultados	de	todos	os	cruzamentos	de	Mendel	nos	quais	os	genitores	diferiam	em	uma
característica.
Fenótipos	parentais F1 F2 Proporção	da	F2
1.	Sementes	lisas	×	Rugosas Todas	lisas 5.474	lisas;	1.850	rugosas 2,96:1
2.	Sementes	amarelas	×
Verdes
Todas	amarelas 6.022	amarelas;	2.011	verdes 3,01:1
3.	Pétalas	roxas	×	Brancas Todas	roxas 705	roxas;	224	brancas 3,15:1
4.	Vagens	infladas	×	Murchas Todas	infladas 882	infladas;	299	murchas 2,95:1
5.	Vagens	verdes	×	Amarelas Todas	verdes 428	verdes;	152	amarelas 2,82:1
6.	Flores	axiais	×	Terminais Todas	axiais 651	axiais;	207	terminais 3,14:1
7.	Caules	longos	×	Curtos Todos	longos 787	longos;	277	curtos 2,84:1
Uma	planta	pode	ser	Y/Y,	y/y,	ou	Y/y.	A	barra	demonstra	que	os	alelos	são	um	par.
Na	planta	Y/y,	o	alelo	Y	domina	e,	assim,	o	fenótipo	será	amarelo.	Portanto,	o	fenótipo	da	planta	Y/y
define	o	alelo	Y	como	dominante	e	o	alelo	y	como	recessivo.
Na	meiose,	os	membros	de	um	par	de	genes	separam-se	igualmente	dentro	das	células	que	se	tornam
ovócitos	e	espermatozoides,	os	gametas.	Essa	separação	igual	se	tornou	conhecida	como	primeira
lei	de	Mendel,	ou	lei	de	segregação	igual.	Portanto,	um	único	gameta	contém	apenas	um	membro	do
par	de	genes.
Na	 fertilização,	 os	 gametas	 se	 fundem	 aleatoriamente,	 independentemente	 de	 qual	 alelos	 eles
contêm.
Aqui,	 introduzimos	 uma	 parte	 da	 terminologia.	 Um	 ovócito	 fertilizado,	 a	 primeira	 célula	 que	 se
desenvolve	 em	 um	 indivíduo	 da	 progênie,	 é	 denominado	 zigoto.	 Uma	 planta	 com	 um	 par	 de	 alelos
idênticos	é	denominada	homozigota	(substantivo	homozigose),	e	uma	planta	na	qual	os	alelos	do	par	são
diferentes	é	denominada	heterozigota	(substantivo	heterozigose).	Por	vezes,	um	heterozigoto	em	relação
a	 um	 gene	 é	 denominado	 mono-híbrido.	 Um	 indivíduo	 pode	 ser	 classificado	 como	 homozigoto
dominante	(tal	como	Y/Y),	heterozigoto	(Y/y),	ou	homozigoto	recessivo	(y/y).	Em	geral,	em	genética	as
combinações	alélicas	subjacentes	aos	fenótipos	são	denominadas	genótipos.	Portanto,	Y/Y,	Y/y	e	y/y	 são
todos	genótipos.
A	 Figura	 2.5	 demonstra	 como	 os	 postulados	 de	 Mendel	 explicam	 as	 proporções	 das	 progênies
ilustradas	na	Figura	2.4.	As	linhagens	puras	são	homozigotas,	sejam	Y/Y	ou	y/y.	Portanto,	cada	linhagem
produz	apenas	gametas	Y	ou	apenas	gametas	y,	originando	só	homozigotos.	Quando	cruzadas	entre	si,	as
linhagens	Y/Y	e	y/y	produzem	uma	geração	F1	composta	por	todos	indivíduos	heterozigotos	(Y/y).	Tendo
em	 vista	 que	 Y	 é	 dominante,	 todos	 os	 indivíduos	 da	 F1	 são	 de	 fenótipo	 amarelo.	 Pode-se	 pensar	 na
autopolinização	dos	indivíduos	da	F1	como	um	cruzamento	do	tipo	Y/y	×	Y/y,	que	por	vezes	é	denominado
um	cruzamento	mono-híbrido.	A	segregação	igual	dos	alelos	Y	e	y	na	F1	heterozigota	resulta	em	gametas
do	sexo	masculino	e	feminino,	metade	dos	quais	são	Y	e	metade	dos	quais	são	y.	Os	gametas	masculinos	e
femininos	se	fundem	aleatoriamente	na	fertilização,	com	os	resultados	demonstrados	na	grade	na	Figura
2.5.	A	composição	da	F2	é	de	três	quartos	de	sementes	amarelas	e	um	quarto	de	verdes,	umaproporção
de	3:1.	A	proporção	de	um	quarto	das	 sementes	F2	 é	 verde	puro,	 conforme	 esperado	do	genótipo	y/y.
Entretanto,	 as	 sementes	 amarelas	da	F2	 (que	 totalizam	 três	quartos)	 são	de	dois	genótipos:	 dois	 terços
delas	 são	claramente	heterozigotos	Y/y,	 e	 um	 terço	 é	homozigoto	dominante	Y/Y.	 Portanto,	 observamos
que,	na	base	da	proporção	fenotípica	de	3:1	na	F2,	encontra-se	uma	proporção	genotípica	de	1:2:1:
A	ilustração	geral	de	um	indivíduo	que	expressa	o	alelo	dominante	é	Y/—;	o	 travessão	representa	uma
abertura	que	pode	ser	preenchida	por	outro	Y	ou	por	um	y.	Observe	que	a	segregação	igual	é	detectável
apenas	na	meiose	de	um	heterozigoto.	Portanto,	Y/y	produz	metade	dos	gametas	Y	e	metade	dos	gametas	y.
Embora	a	segregação	igual	esteja	ocorrendo	também	em	homozigotos,	nem	a	segregação	 	Y:	 	Y,	nem	a
segregação	 	y:	 	y	é	significativa	ou	detectável	no	nível	genético.
FIGURA	2.5	Os	resultados	de	Mendel	(esquerda)	são	explicados	por	um	modelo	monogênico	(direita),	que	postula	a	segregação	igual	dos
membros	de	um	par	de	genes	nos	gametas.
Agora	 também	podemos	explicar	os	resultados	do	cruzamento	entre	as	plantas	cultivadas	a	partir	de
sementes	amarelas	da	F1	 (Y/y)	e	as	plantas	cultivadas	a	partir	de	sementes	verdes	 (y/y).	Nesse	caso,	a
segregação	 igual	 nas	 heterozigotas	 amarelas	 da	 F1	 fornece	 gametas	 com	 uma	 proporção	 de	 	Y:	 	 y.
Entretanto,	o	genitor	y/y	somente	pode	produzir	gametas	y.	Assim,	o	fenótipo	da	progênie	depende	apenas
de	qual	alelo	elas	herdam	do	genitor	Y/y.	Portanto,	a	proporção	gamética	de	 	Y:	 	y	do	heterozigoto	é
convertida	em	uma	proporção	genotípica	de	 	Y/y:	 	y/y,	que	corresponde	a	uma	proporção	fenotípica	de
1:1	 de	 plantas	 com	 sementes	 amarelas	 e	 plantas	 com	 sementes	 verdes.	 Isso	 está	 ilustrado	 no	 painel	 à
direita	da	Figura	2.5.
Observe	que,	ao	definir	os	pares	de	alelos	subjacentes	aos	seus	fenótipos,	Mendel	havia	identificado
um	gene	que	afeta	radicalmente	a	cor	da	ervilha.	Essa	identificação	não	era	o	seu	interesse	primário,	mas
podemos	observar	como	o	achado	dos	padrões	de	herança	monogênica	é	um	processo	de	descoberta	de
genes,	que	identifica	os	genes	individuais	que	influenciam	uma	propriedade	biológica.
CONCEITO-CHAVE	Todas	as	proporções	genéticas	de	1:1,	3:1	e	1:2:1	são	diagnósticas	da	herança
monogênica	e	têm	por	base	a	segregação	igual	em	um	heterozigoto.
A	 pesquisa	 de	 Mendel	 em	 meados	 do	 século	 19	 não	 foi	 notada	 pela	 comunidade	 científica
internacional	 até	 que	 observações	 semelhantes	 foram	 publicadas	 de	 modo	 independente	 por	 diversos
2.2
outros	 pesquisadores	 no	 século	 20.	 Logo	 depois,	 pesquisas	 em	 muitas	 espécies	 de	 plantas,	 animais,
fungos	e	algas	demonstraram	que	a	lei	da	segregação	igual	de	Mendel	era	aplicável	a	todos	os	eucariotos
sexuados	e,	em	todos	os	casos,	tinha	por	base	as	segregações	cromossômicas	que	ocorrem	na	meiose,	um
tópico	ao	qual	nos	voltaremos	na	próxima	seção.
Base	cromossômica	dos	padrões	de	herança	monogênica
A	consideração	de	Mendel	sobre	a	segregação	igual	era	que	os	membros	de	um	par	de	genes	segregavam
igualmente	na	 formação	dos	gametas.	Ele	não	 tinha	conhecimento	a	 respeito	dos	eventos	 subcelulares
que	ocorrem	quando	as	células	se	dividem	na	formação	dos	gametas.	Atualmente,	compreendemos	que	os
pares	 de	 genes	 estão	 localizados	 em	 pares	 de	 cromossomos	 e	 que	 são	 os	 membros	 de	 um	 par	 de
cromossomos	que	de	fato	se	segregam,	carreando	os	genes	com	eles.	Os	membros	de	um	par	de	genes	são
segregados	como	uma	consequência	inevitável.
Herança	monogênica	em	diploides
Quando	 as	 células	 se	 dividem,	 assim	 também	 precisam	 se	 dividir	 o	 núcleo	 e	 seus	 principais
componentes,	 os	 cromossomos.	 Para	 compreender	 a	 segregação	 gênica,	 primeiramente	 é	 preciso
compreender	 e	 contrastar	 os	 dois	 tipos	 de	 divisões	 nucleares	 que	 ocorrem	 em	 células	 eucarióticas.
Quando	as	células	somáticas	(corporais)	se	dividem	para	aumentar	sua	quantidade,	a	divisão	nuclear	que
as	 acompanha	 é	 denominada	mitose,	 um	 estádio	 programado	 de	 todos	 os	 ciclos	 de	 divisão	 celular
eucariótica	(Figura	2.6).	A	mitose	pode	ocorrer	em	células	diploides	ou	haploides.	Como	resultado,	uma
célula	genitora	se	torna	duas	células	geneticamente	idênticas.	Portanto,
Qualquer	2n	→	2n	+	2n
ou	n	→	n	+	n
Esse	 “truque”	 de	 constância	 é	 conquistado	 quando	 cada	 cromossomo	 se	 replica	 para	 produzir	 duas
cópias	 idênticas	dele	próprio,	 com	a	concomitante	 replicação	do	DNA.	As	duas	 cópias	 idênticas,	que
com	 frequência	 são	 discerníveis	 visualmente,	 são	 denominadas	 cromátides-irmãs.	 Em	 seguida,	 cada
cópia	é	puxada	em	direção	às	extremidades	opostas	da	célula.	Quando	a	célula	se	divide,	cada	célula-
filha	apresenta	o	mesmo	conjunto	cromossômico	que	a	sua	genitora.
Além	disso,	 a	maior	parte	dos	 eucariotos	 apresenta	um	ciclo	 sexuado	e,	nesses	organismos,	 células
diploides	 especializadas,	 denominadas	meiócitos,	 são	 separadas	 e	 se	 dividem	 para	 produzir	 células
sexuais,	 tais	como	espermatozoides	e	ovócitos	em	plantas	e	animais,	ou	esporos	sexuais	em	fungos	ou
algas.	Ocorrem	duas	divisões	celulares	sequenciais,	e	as	duas	divisões	nucleares	que	as	acompanham	são
denominadas	meiose.	Tendo	em	vista	que	ocorrem	duas	divisões,	quatro	células	são	produzidas	a	partir
de	 cada	 célula	 genitora.	 A	 meiose	 ocorre	 apenas	 em	 células	 diploides,	 e	 os	 gametas	 resultantes
(espermatozoides	 e	 ovócitos	 em	 animais	 e	 plantas)	 são	 haploides.	 Portanto,	 o	 resultado	 líquido	 da
meiose	é:
FIGURA	2.6.
2n	→	n	+	n	+	n	+	n
Essa	divisão	geral	pela	metade	da	quantidade	de	cromossomos	durante	a	meiose	é	conquistada	por	meio
de	uma	replicação	e	duas	divisões.	Assim	como	com	a	mitose,	cada	cromossomo	é	replicado	uma	vez,
mas	na	meiose	os	cromossomos	replicados	(cromátides-irmãs)	permanecem	unidos.	Um	de	cada	um	dos
pares	de	cromossomos	 replicados	é	puxado	em	direção	às	extremidades	opostas	da	célula,	 e	ocorre	a
divisão.	Na	segunda	divisão,	as	cromátides-irmãs	se	separam	e	são	puxadas	em	direção	às	extremidades
opostas	da	célula.
A	 localização	 dos	 meiócitos	 nos	 ciclos	 de	 vida	 de	 animais,	 plantas	 e	 fungos	 está	 demonstrada	 na
Figura	2.7.
As	 características	 genéticas	 básicas	 da	 mitose	 e	 da	 meiose	 estão	 resumidas	 na	 Figura	 2.8.	 Para
facilitar	 a	 comparação,	 ambos	 os	 processos	 estão	 demonstrados	 em	 uma	 célula	 diploide.	 Observe,
novamente,	que	a	mitose	ocorre	em	uma	divisão	celular,	e	as	duas	células-“filhas”	resultantes	apresentam
o	mesmo	conteúdo	genômico	que	a	célula-“mãe”	(genitora).	O	primeiro	processo-chave	a	ser	observado
é	uma	replicação	cromossômica	pré-mitótica.	No	nível	do	DNA,	esse	estágio	é	a	fase	de	síntese,	ou	S
(ver	Figura	2.6),	na	qual	o	DNA	é	replicado.	A	replicação	produz	pares	de	cromátides-irmãs	idênticas,
que	 se	 tornam	visíveis	no	 início	da	mitose.	Quando	uma	célula	 se	divide,	 cada	membro	de	um	par	de
cromátides-irmãs	 é	 puxado	 para	 dentro	 de	 uma	 célula-filha,	 onde	 assume	 o	 papel	 de	 um	 cromossomo
pleno.	Portanto,	cada	célula-filha	apresenta	o	mesmo	conteúdo	cromossômico	da	célula	original.
Antes	da	meiose,	assim	como	na	mitose,	ocorre	a	replicação	cromossômica	para	formar	cromátides-
irmãs,	que	se	tornam	visíveis	na	meiose.	O	centrômero	aparentemente	não	se	divide	nesse	estádio,	mas	se
divide	na	mitose.	Também	contrariamente	à	mitose,	os	pares	homólogos	de	cromátides-irmãs	agora	 se
unem	 para	 formar	 um	 feixe	 de	 quatro	 cromátides	 homólogas.	 Essa	 reunião	 dos	 pares	 homólogos	 é
denominada	 sinapse,	 e	 se	 forma	 em	 virtude	 das	 propriedades	 de	 uma	 estrutura	 macromolecular
denominada	 complexo	 sinaptonêmico	 (SC),	 a	 qual	 corre	 pelo	 centro	 do	 par.	 Os	 cromossomos-irmãos
replicados	em	conjunto	são	denominados	díade	(da	palavra	grega	“dois”).	A	unidade	que	compreende	o
par	de	díades	em	sinapse	é	denominada	bivalente.	As	quatro	cromátides	que	compõem	um	bivalente	são
denominadas	tétrade	(da	palavra	grega	“quatro”),para	indicar	que	existem	quatro	unidades	homólogas
no	feixe.
FIGURA	2.7	Os	ciclos	de	vida	de	humanos,	plantas	e	fungos,	demonstrando	os	pontos	nos	quais	ocorrem	a	mitose	e	a	meiose.	Observe	que
em	humanos	do	sexo	feminino	e	em	muitas	plantas,	três	células	da	tétrade	meiótica	são	abortadas.	A	abreviação	n	indica	uma	célula	haploide,
2n,	uma	célula	diploide;	gp	faz	referência	a	gametófito,	o	nome	da	pequena	estrutura	composta	por	células	haploides	que	produzirá	gametas.
Em	muitas	plantas,	tais	como	o	milho,	um	núcleo	do	gametófito	masculino	se	funde	com	dois	núcleos	do	gametófito	feminino,	dando	origem	a
uma	célula	triploide	(3n),	que	em	seguida	replica	para	formar	o	endosperma,	um	tecido	nutritivo	que	circunda	o	embrião	(que	é	derivado	do
zigoto	2n).
(Uma	 observação	 entre	 parênteses.	 O	 processo	 de	 crossing	 over	 ocorre	 nesse	 estágio	 de	 tétrade.	 O
crossing	over	altera	as	combinações	de	alelos	de	diversos	genes	diferentes,	mas	não	afeta	diretamente	os
padrões	de	herança	monogênica;	portanto,	adiaremos	a	sua	abrangência	detalhada	até	o	Capítulo	4.	Para
o	 momento,	 vale	 observar	 que,	 à	 parte	 da	 sua	 função	 de	 combinação	 de	 alelos,	 o	 crossing	 over
sabidamente	também	é	um	evento	crucial,	que	é	essencial	para	a	adequada	segregação	dos	cromossomos
na	primeira	divisão	meiótica.)
FIGURA	2.8	Representação	 simplificada	da	mitose	 e	 da	meiose	 em	células	 diploides	 (2n	 =	Diploide;	n	 =	Haploide).	 (Versões	 detalhadas
estão	demonstradas	no	Apêndice	2.1,	adiante.)
Os	bivalentes	de	todos	os	cromossomos	se	movimentam	até	o	equador	da	célula	e,	quando	a	célula	se
divide,	uma	díade	vai	para	cada	nova	célula,	puxada	por	fibras	do	fuso	ligadas	próximo	aos	centrômeros.
Na	segunda	divisão	celular	da	meiose,	os	centrômeros	se	dividem	e	cada	membro	de	uma	díade	(cada
membro	 de	 um	 par	 de	 cromátides)	 se	movimenta	 para	 uma	 célula-filha.	 Portanto,	 embora	 o	 processo
tenha	 início	 com	o	mesmo	conteúdo	genômico	da	mitose,	 as	 duas	 segregações	 sucessivas	 resultam	em
quatro	células	haploides.	Cada	uma	das	quatro	células	haploides	que	constituem	os	quatro	produtos	da
meiose	 contém	 um	membro	 de	 uma	 tétrade;	 portanto,	 o	 grupo	 de	 quatro	 células	 por	 vezes	 também	 é
denominado	uma	tétrade.	A	meiose	pode	ser	resumida	como	segue:
Início:	→	dois	homólogos
Replicação:	→	duas	díades
Pareamento:	→	tétrade
Primeira	divisão:	→	uma	díade	para	cada	célula-filha
Segunda	divisão:	→	uma	cromátide	para	cada	célula-filha
Pesquisas	 em	 biologia	 celular	 demonstraram	 que	 as	 fibras	 do	 fuso	 que	 separam	 os	 cromossomos	 são
polímeros	 da	 molécula	 tubulina.	 A	 separação	 é	 causada	 principalmente	 por	 uma	 despolimerização	 e
consequente	encurtamento	das	fibras	no	ponto	em	que	elas	estão	unidas	aos	cromossomos.
O	 comportamento	 dos	 cromossomos	 durante	 a	meiose	 explica	 claramente	 a	 lei	 de	Mendel	 sobre	 a
segregação	igual.	Considere	um	heterozigoto	de	tipo	geral	A/a.	Podemos	simplesmente	seguir	o	resumo
precedente	enquanto	consideramos	o	que	ocorre	com	os	alelos	desse	gene:
Início:	um	homólogo	carrega	A	e	um	carrega	a
Replicação:	uma	díade	é	AA	e	uma	é	aa
Pareamento:	a	tétrade	é	A/A/a/a
Produtos	da	primeira	divisão:	uma	célula	AA,	a	outra	célula	aa	(o	crossing	over	pode	misturar	esses
tipos	de	produtos,	mas	a	proporção	geral	não	é	alterada)
Produtos	da	segunda	divisão:	quatro	células,	duas	do	tipo	A	e	duas	do	tipo	a
Portanto,	os	produtos	da	meiose	de	um	meiócito	heterozigoto	A/a	são	 	A	e	 	a,	precisamente	a	proporção
igual	que	é	necessária	para	explicar	a	primeira	lei	de	Mendel.
Meiose:
Observe	 que	 enfocamos	 os	 amplos	 aspectos	 genéticos	 da	meiose	 necessários	 para	 explicar	 a	 herança
monogênica.	Descrições	mais	completas	dos	estágios	detalhados	da	mitose	e	da	meiose	são	apresentadas
nos	Apêndices	2.1	e	2.2	ao	fim	deste	capítulo.
Herança	monogênica	em	haploides
Vimos	que	a	base	celular	da	lei	da	segregação	igual	é	a	segregação	dos	cromossomos	na	primeira	divisão
da	meiose.	Até	então	na	discussão,	a	evidência	em	relação	à	segregação	igual	de	alelos	nos	meiócitos	de
plantas	 e	 de	 animais	 é	 indireta,	 com	 base	 na	 observação	 que	 cruzamentos	 demonstram	 proporções
adequadas	de	progênie	esperadas	pela	segregação	igual.	Reconheça	que	os	gametas	nesses	estudos	(tais
como	o	de	Mendel)	precisam	advir	de	muitos	meiócitos	diferentes.	Entretanto,	 em	alguns	organismos,
seu	ciclo	de	vida	especial	possibilita	o	exame	dos	produtos	de	um	único	meiócito.	Esses	organismos	são
denominados	haploides,	bons	exemplos	dos	quais	são	a	maior	parte	dos	fungos	e	das	algas.	Eles	passam
a	maior	parte	de	suas	vidas	no	estado	haploide,	mas	conseguem	se	cruzar,	no	processo	que	forma	uma
célula	diploide	 temporária,	que	 se	 torna	o	meiócito.	Em	algumas	espécies,	os	quatro	produtos	de	uma
única	meiose	são	temporariamente	mantidos	juntos	em	um	tipo	de	saco.
Saccharomyces	cerevisiae	 (um	 fungo),	 fornece	um	bom	exemplo	 (ver	Organismo-modelo,	Levedura,
no	Capítulo	12).	Em	fungos,	existem	formas	 simples	de	 sexos,	denominadas	 tipos	reprodutivos.	Em	S.
cerevisiae,	 existem	 dois	 tipos	 reprodutivos	 e	 um	 cruzamento	 de	 sucesso	 somente	 pode	 ocorrer	 entre
linhagens	 de	 tipos	 reprodutivos	 opostos.	 Vejamos	 um	 cruzamento	 que	 inclui	 um	mutante	 de	 levedura.
Colônias	 de	 levedura	 do	 tipo	 selvagem	 normais	 são	 brancas,	 mas,	 ocasionalmente,	 surgem	 mutantes
vermelhos	em	virtude	de	uma	mutação	em	um	gene	na	via	bioquímica	que	sintetiza	a	adenina.	Utilizemos
o	mutante	vermelho	para	investigar	a	segregação	igual	em	um	único	meiócito.	Podemos	denominar	o	alelo
mutante	r	para	vermelho.	Qual	símbolo	podemos	utilizar	para	o	alelo	normal,	ou	do	tipo	selvagem?	Em
genética	experimental,	o	alelo	do	tipo	selvagem	em	relação	a	qualquer	gene	em	geral	é	designado	por	um
sinal	 de	mais,	+.	Esse	 sinal	 é	 unido	 como	um	 sobrescrito	 ao	 símbolo	 inventado	para	 o	 alelo	mutante.
Portanto,	 o	 alelo	 do	 tipo	 selvagem	 nesse	 exemplo	 será	 designado	 r+,	 mas	 com	 frequência	 é	 utilizado
apenas	o	sinal	+	como	uma	abreviação.	Para	verificar	a	segregação	monogênica,	o	mutante	vermelho	é
cruzado	com	o	tipo	selvagem.	O	cruzamento	será:
r+	×	r
Quando	 duas	 células	 do	 tipo	 reprodutivo	 oposto	 se	 fundem,	 é	 formada	 uma	 célula	 diploide,	 e	 é	 essa
célula	 que	 se	 torna	 o	 meiócito.	 No	 presente	 exemplo,	 o	 meiócito	 diploide	 será	 heterozigoto,	 r+/r.	 A
replicação	 e	 a	 segregação	 de	 r+	 e	 r	 originam	 uma	 tétrade	 de	 dois	 produtos	 meióticos	 (esporos)	 de
genótipo	 r+	 e	 dois	 de	 genótipo	 r,	 todos	 contidos	 dentro	 de	 um	 saco	 membranoso	 denominado	 asco.
Portanto,
Os	 detalhes	 do	 processo	 estão	 demonstrados	 na	 Figura	 2.9.	 Se	 os	 quatro	 esporos	 de	 um	 asco	 forem
isolados	(representando	uma	tétrade	de	cromátides)	e	utilizados	para	gerar	quatro	culturas	de	leveduras,
a	 segregação	 igual	 dentro	 de	 um	meiócito	 é	 revelada	 diretamente	 como	 duas	 culturas	 brancas	 e	 duas
vermelhas.	Se	analisarmos	os	esporos	aleatórios	de	muitos	meiócitos,	encontraremos	aproximadamente
50%	de	vermelhos	e	50%	de	brancos.
Observe	a	simplicidade	da	genética	haploide:	um	cruzamento	requer	a	análise	de	apenas	uma	meiose;
contrariamente,	um	cruzamento	diploide	requer	uma	consideração	da	meiose	em	ambos	os	genitores	dos
sexos	masculino	e	 feminino.	Essa	 simplicidade	é	um	motivo	 importante	para	a	utilização	de	haploides
como	 organismos-modelo.	 Outro	 motivo	 é	 que,	 em	 haploides,	 todos	 os	 alelos	 estão	 expressos	 no
fenótipo,	 tendo	 em	 vista	 que	 não	 existe	 mascaramento	 de	 recessivos	 por	 alelos	 dominantes	 no	 outro
homólogo.
2.3
FIGURA	2.9	Um	asco	isolado	do	cruzamento	+	×	r	leva	a	duas	culturas	de	+	e	duas	culturas	de	r.
Base	molecular	dos	padrões	de	herança	mendeliana
É	claro	que	Mendel	não	fazia	ideia	da	natureza	molecular	dos	conceitos	com	os	quais	estava	trabalhando.
Nesta	seção,	podemos	iniciar	a	introdução	de	alguns	dos	conceitos	de	Mendel	em	um	contexto	molecular.
Iniciemos	com	os	alelos.	Utilizamoso	conceito	de	alelos	sem	defini-los	no	nível	molecular.	Quais	são	as
diferenças	estruturais	entre	os	alelos	do	tipo	selvagem	e	mutantes	no	nível	do	DNA	de	um	gene?	Quais
são	as	diferenças	funcionais	no	nível	proteico?	Os	alelos	mutantes	podem	ser	utilizados	para	estudar	a
herança	monogênica	sem	a	necessidade	de	compreender	a	sua	natureza	estrutural	ou	funcional.	Entretanto,
tendo	em	vista	que	um	motivo	primário	para	o	embarque	na	herança	monogênica	é	finalmente	investigar	a
função	de	um	gene,	devemos	compreender	a	natureza	molecular	dos	alelos	do	tipo	selvagem	e	mutante	em
ambos	os	níveis,	estrutural	e	funcional.
Diferenças	estruturais	entre	os	alelos	no	nível	molecular
Mendel	propôs	que	os	genes	se	apresentam	em	diferentes	formas,	que	atualmente	denominamos	alelos.	O
que	são	alelos	no	nível	molecular?	Quando	alelos	tais	como	A	e	a	são	examinados	no	nível	do	DNA	por
meio	da	utilização	da	tecnologia	moderna,	em	geral	observa-se	que	são	idênticos	na	maior	parte	de	suas
sequências	 e	 que	 diferem	 apenas	 em	 um	 ou	 diversos	 nucleotídios	 das	 centenas	 ou	 dos	 milhares	 de
nucleotídios	 que	 compõem	 o	 gene.	 Portanto,	 observamos	 que	 os	 alelos	 são	 versões	 verdadeiramente
diferentes	do	mesmo	gene.	O	diagrama	a	seguir	representa	o	DNA	de	dois	alelos	de	um	gene;	a	letra	x
representa	uma	diferença	na	sequência	de	nucleotídios:
Se	a	sequência	de	nucleotídios	de	um	alelo	é	alterada	como	resultado	de	um	“acidente”	químico	raro,	é
criado	 um	 novo	 alelo	mutante.	As	 referidas	 alterações	 podem	 ocorrer	 em	 qualquer	 local	 ao	 longo	 da
sequência	de	nucleotídios	de	um	gene.	Por	exemplo,	uma	mutação	pode	ser	uma	alteração	na	identidade
de	um	nucleotídio	único,	ou	a	deleção	de	um	ou	mais	nucleotídios,	ou	até	mesmo	a	adição	de	um	ou	mais
nucleotídios.
Existem	muitos	modos	por	meio	dos	quais	um	gene	pode	ser	alterado	pela	mutação.	Por	um	 lado,	a
lesão	 mutacional	 pode	 ocorrer	 em	 qualquer	 um	 de	 muitos	 locais	 diferentes.	 Podemos	 representar	 a
situação	 como	 segue,	 em	 que	 o	 azul-escuro	 indica	 a	 sequência	 de	DNA	do	 tipo	 selvagem	normal	 e	 o
vermelho	com	a	letra	x	representa	a	sequência	alterada:
Aspectos	moleculares	da	transmissão	dos	genes
Replicação	dos	alelos	durante	a	fase	S.	O	que	ocorre	com	os	alelos	no	nível	molecular	durante	a	divisão
celular?	Sabemos	que	o	componente	genômico	primário	de	cada	cromossomo	é	uma	molécula	de	DNA.
Essa	molécula	de	DNA	é	replicada	durante	a	fase	S,	que	precede	a	mitose	e	a	meiose.	Conforme	veremos
no	 Capítulo	 7,	 a	 replicação	 é	 um	 processo	 preciso	 e,	 assim,	 todas	 as	 informações	 genéticas	 são
duplicadas,	 sejam	do	 tipo	 selvagem	ou	mutante.	Por	 exemplo,	 se	uma	mutação	 for	o	 resultado	de	uma
alteração	 em	um	único	 par	 de	 nucleotídios	—	digamos,	 de	GC	 (tipo	 selvagem)	 para	AT	 (mutante)	—
então	em	um	heterozigoto,	a	replicação	será	como	segue:
A	replicação	do	DNA	antes	da	mitose	em	um	haploide	e	um	diploide	está	demonstrada	na	Figura	2.10.
Esse	 tipo	de	 ilustração	serve	para	nos	 lembrar	que,	em	nossas	considerações	sobre	os	mecanismos	da
herança,	essencialmente	são	as	moléculas	de	DNA	que	estão	sendo	movimentadas	nas	células	em	divisão.
Meiose	e	mitose	no	nível	molecular.	A	replicação	do	DNA	durante	a	fase	S	produz	duas	cópias	de	cada
alelo,	A	e	a,	 que	 agora	podem	ser	 segregadas	 em	células	 separadas.	A	divisão	nuclear	 visualizada	no
nível	do	DNA	está	demonstrada	na	Figura	2.11.
Demonstração	 da	 segregação	 cromossômica	 no	 nível	molecular.	 Interpretamos	 os	 padrões	 de	 herança
fenotípica	monogênica	em	relação	à	segregação	do	DNA	cromossômico	na	meiose.	Existe	algum	modo
para	 demonstrar	 a	 segregação	 do	 DNA	 diretamente	 (contrariamente	 à	 segregação	 fenotípica)?	 A
abordagem	 mais	 direta	 seria	 sequenciar	 os	 alelos	 (digamos,	 A	 e	 a)	 nos	 genitores	 e	 nos	 produtos
meióticos:	 o	 resultado	 seria	 que	 metade	 dos	 produtos	 apresentaria	 a	 sequência	 do	 DNA	A	 e	 metade
apresentaria	a	sequência	do	DNA	a.	O	mesmo	seria	verdadeiro	em	relação	a	qualquer	sequência	de	DNA
que	 diferisse	 nos	 cromossomos	 herdados,	 incluindo	 aquelas	 não	 necessariamente	 dentro	 dos	 alelos
correlacionados	com	fenótipos	conhecidos,	tais	como	flores	vermelhas	e	brancas.	Portanto,	observamos
que	as	 regras	da	segregação	anunciadas	por	Mendel	se	aplicam	não	somente	aos	genes,	mas	 também	a
qualquer	trecho	de	DNA	ao	longo	de	um	cromossomo.
FIGURA	2.10	Cada	cromossomo	se	divide	 longitudinalmente	em	duas	cromátides	 (esquerda);	no	nível	molecular	 (direita),	 a	molécula	 de
DNA	única	de	 cada	 cromossomo	 se	 replica,	 produzindo	duas	moléculas	de	DNA,	uma	para	 cada	 cromátide.	Também	estão	demonstradas
diversas	combinações	de	um	gene	com	o	alelo	do	tipo	selvagem	b+	e	o	tipo	mutante	b,	causado	pela	alteração	em	um	único	par	de	bases,	de
GC	para	AT.	Observe	que,	no	nível	do	DNA,	as	duas	cromátides	produzidas	quando	um	cromossomo	se	replica	são	sempre	idênticas	entre	si	e
ao	cromossomo	original.
CONCEITO-CHAVE	A	herança	mendeliana	é	demonstrada	por	qualquer	 segmento	de	DNA	em	um
cromossomo:	 por	 meio	 dos	 genes	 e	 de	 seus	 alelos	 e	 por	 meio	 de	 marcadores	 moleculares	 não
necessariamente	associados	a	qualquer	função	biológica.
Alelos	no	nível	molecular
No	nível	molecular,	o	fenótipo	primário	de	um	gene	é	a	proteína	que	ele	produz.	Quais	são	as	diferenças
funcionais	 entre	 as	proteínas	que	explicam	os	distintos	 efeitos	dos	alelos	do	 tipo	 selvagem	e	mutantes
sobre	as	propriedades	de	um	organismo?
Exploremos	 o	 tópico	 ao	 utilizar	 a	 doença	 humana	 fenilcetonúria	 (PKU).	 Veremos	 em	 uma	 seção
posterior	 na	 análise	 de	 heredogramas	 que	 o	 fenótipo	 da	 PKU	 é	 herdado	 como	 um	 traço	 mendeliano
recessivo.	 A	 doença	 é	 causada	 por	 um	 alelo	 defeituoso	 do	 gene	 que	 codifica	 a	 enzima	 hepática
fenilalanina	 hidroxilase	 (PAH).	 Essa	 enzima	 normalmente	 converte	 a	 fenilalanina	 nos	 alimentos	 no
aminoácido	tirosina:
Entretanto,	 uma	 mutação	 no	 gene	 que	 codifica	 essa	 enzima	 pode	 alterar	 a	 sequência	 de	 aminoácidos
próxima	 ao	 sítio	 ativo	 da	 enzima.	 Nesse	 caso,	 a	 enzima	 não	 consegue	 se	 ligar	 à	 fenilalanina	 (seu
substrato)	ou	convertê-la	em	tirosina.	Portanto,	a	fenilalanina	se	acumula	no	corpo	e	é	convertida,	em	vez
disso,	em	ácido	fenilpirúvico.	Esse	composto	interfere	no	desenvolvimento	do	sistema	nervoso,	levando
ao	retardo	mental.
Os	 bebês	 atualmente	 são	 testados	 de	modo	 rotineiro	 ao	 nascimento	 em	 relação	 a	 essa	 deficiência	 de
processamento.	 Se	 a	 deficiência	 for	 detectada,	 o	 acúmulo	 de	 fenilalanina	 poderá	 ser	 evitado	 com	 a
utilização	de	uma	dieta	especial	e	o	desenvolvimento	da	doença	será	interrompido.
A	enzima	PAH	é	composta	por	um	único	tipo	de	proteína.	Quais	alterações	ocorreram	no	DNA	mutado
do	gene	da	PKU,	e	como	a	 referida	alteração	no	nível	do	DNA	afeta	a	 função	da	proteína	e	produz	o
fenótipo	da	doença?	O	sequenciamento	dos	alelos	mutantes	de	muitos	pacientes	com	PKU	revelou	uma
pletora	de	mutações	em	diferentes	sítios	ao	longo	do	gene,	principalmente	nas	regiões	de	codificação	da
proteína,	 ou	 éxons;	 os	 resultados	 estão	 resumidos	 na	 Figura	 2.12.	 Elas	 representam	 uma	 variação	 de
alterações	 do	 DNA,	 mas	 a	 maior	 parte	 é	 de	 pequenas	 alterações	 que	 afetam	 apenas	 um	 par	 de
nucleotídios	 entre	 os	 milhares	 que	 constituem	 o	 gene.	 O	 que	 esses	 alelos	 têm	 em	 comum	 é	 que	 eles
codificam	uma	proteína	defeituosa,	que	deixa	de	apresentar	a	atividade	normal	da	PAH.	Ao	alterar	um	ou
mais	aminoácidos,	todas	as	mutações	inativam	alguma	parte	essencial	da	proteína	codificada	pelo	gene.
O	efeito	da	mutação	sobre	a	função	gênica	depende	da	região	dentro	do	gene	no	qual	ocorre	a	mutação.
Uma	 região	 funcional	 importante	 do	 gene	 é	 aquela	 que	 codifica	 um	 sítio	 ativo	 da	 enzima;	 assim,	 essa
região	 é	muito	 sensível	 à	mutação.	Além	disso,	 se	 observa	 que	 uma	minoria	 das	mutações	 ocorre	 em
íntrons,	 e	 essas	mutações	 com	 frequência	 impedem	o	 processamentonormal	 do	 transcrito	 primário	 do
RNA.	Algumas	das	consequências	gerais	da	mutação	no	nível	da	proteína	estão	demonstradas	na	Figura
2.13.	 Muitos	 dos	 alelos	 mutantes	 são	 de	 um	 tipo	 em	 geral	 denominado	 alelos	 nulos:	 as	 proteínas
codificadas	por	eles	apresentam	ausência	completa	da	função	da	PAH.	Outros	alelos	mutantes	reduzem	o
nível	da	função	enzimática;	por	vezes	eles	são	denominados	mutações	hipomórficas	(leaky),	 tendo	em
vista	 que	 alguma	 função	 do	 tipo	 selvagem	 parece	 “vazar”	 no	 fenótipo	mutante.	 O	 sequenciamento	 do
DNA	 com	 frequência	 detecta	 alterações	 que	 não	 causam	 impacto	 funcional,	 de	 modo	 que	 elas	 são
funcionalmente	do	tipo	selvagem.	Portanto,	observamos	que	os	termos	tipo	selvagem	e	mutante	por	vezes
devem	ser	utilizados	com	cautela.
FIGURA	2.11	Transmissão	gênica	e	de	DNA	na	mitose	e	na	meiose	em	eucariotos.	Estão	demonstrados	a	fase	S	e	os	principais	estágios	da
mitose	e	da	meiose.	As	divisões	mitóticas	(à	esquerda	e	na	parte	central)	conservam	o	genótipo	da	célula	original.	À	direita,	as	duas	divisões
meióticas	sucessivas	que	ocorrem	durante	o	estágio	sexuado	do	ciclo	de	vida	apresentam	o	efeito	líquido	de	dividir	pela	metade	o	número	de
cromossomos.	Os	alelos	A	e	a	de	um	gene	são	utilizados	para	demonstrar	como	os	genótipos	são	transmitidos	na	divisão	celular.
FIGURA	2.12	Muitas	mutações	no	gene	da	fenilalanina	hidroxilase	humana	que	causam	mau	funcionamento	enzimático	são	conhecidas.	O
número	de	mutações	nos	éxons,	ou	regiões	codificadoras	da	proteína	(pretas),	está	listado	acima	do	gene.	O	número	de	mutações	nas	regiões
intrônicas	(verdes,	numeradas	1	a	13)	que	alteram	a	recomposição	do	mRNA	está	 listado	abaixo	do	gene.	(Dados	de	C.	R.	Scriver,	Ann.
Rev.	Genet.	28,	1994,	141-165.)
FIGURA	2.13	Mutações	nas	regiões	de	um	gene	que	codificam	sítios	enzimáticos	ativos	levam	à	formação	de	enzimas	que	não	funcionam
(mutações	nulas).	Mutações	em	outras	regiões	gênicas	podem	não	apresentar	efeitos	sobre	a	função	enzimática	(mutações	silenciosas).	Os
promotores	são	sítios	importantes	na	iniciação	da	transcrição.
CONCEITO-CHAVE	 A	 maior	 parte	 das	 mutações	 que	 alteram	 o	 fenótipo	 altera	 a	 sequência	 de
aminoácidos	do	produto	proteico	do	gene,	resultando	em	redução	ou	ausência	de	função.
Temos	 seguido	 a	 ideia	 de	 que	 descobrir	 um	 conjunto	 de	 genes	 que	 interferem	 com	 a	 propriedade
biológica	 em	 investigação	 é	 um	 objetivo	 importante	 da	 genética,	 tendo	 em	 vista	 que	 ele	 define	 os
componentes	 do	 sistema.	 Entretanto,	 descobrir	 o	 modo	 preciso	 por	 meio	 do	 qual	 os	 alelos	 mutantes
levam	aos	 fenótipos	mutantes	 com	 frequência	 é	desafiador,	 requerendo	não	apenas	 a	 identificação	dos
produtos	proteicos	desses	genes,	mas	também	estudos	celulares	e	fisiológicos	detalhados	para	medir	os
efeitos	das	mutações.	Além	disso,	descobrir	como	o	conjunto	de	genes	interage	é	um	segundo	nível	de
desafio	e	um	tópico	que	seguiremos	posteriormente,	com	início	no	Capítulo	6.
Dominância	e	recessividade.	Com	uma	compreensão	a	respeito	de	como	os	genes	atuam	por	meio	de	seus
produtos	 proteicos,	 podemos	 compreender	 melhor	 a	 dominância	 e	 a	 recessividade.	 A	 dominância	 foi
definida	 anteriormente	 neste	 capítulo	 como	 o	 fenótipo	 mostrado	 por	 um	 heterozigoto.	 Portanto,
formalmente,	é	o	fenótipo	que	é	dominante	ou	recessivo,	mas,	na	prática,	os	geneticistas	com	frequência
aplicam	 o	 termo	 aos	 alelos.	 Essa	 definição	 formal	 não	 apresenta	 conteúdo	 molecular,	 mas	 ambas	 a
dominância	 e	 a	 recessividade	podem	apresentar	 explicações	 simples	 no	nível	molecular.	 Introduzimos
aqui	o	tópico,	para	ser	revisitado	no	Capítulo	6.
Como	 os	 alelos	 podem	 ser	 dominantes?	 Como	 eles	 podem	 ser	 recessivos?	 A	 recessividade	 é
observada	 em	 mutações	 nulas	 nos	 genes	 que	 são	 funcionalmente	 haplossuficientes,	 imprecisamente
significando	 que	 uma	 cópia	 do	 gene	 apresenta	 função	 suficiente	 para	 produzir	 um	 fenótipo	 do	 tipo
selvagem.	Embora	uma	célula	diploide	do	tipo	selvagem	normalmente	apresente	duas	cópias	totalmente
funcionais	de	um	gene,	uma	cópia	de	um	gene	haplossuficiente	proporciona	produtos	genéticos	suficientes
(em	geral	 uma	proteína)	 para	 realizar	 as	 transações	 normais	 da	 célula.	Em	um	heterozigoto	 (digamos,
+/m,	em	que	m	é	um	nulo),	a	única	cópia	funcional	codificada	pelo	alelo	+	proporciona	produto	proteico
suficiente	para	a	função	celular	normal.	Em	um	exemplo	simples,	presuma	que	uma	célula	necessite	de	no
mínimo	 10	 unidades	 proteicas	 para	 funcionar	 normalmente.	 Cada	 alelo	 do	 tipo	 selvagem	 consegue
produzir	 12	 unidades.	 Portanto,	 um	 homozigoto	 do	 tipo	 selvagem	 +/+	 produzirá	 24	 unidades.	 O
heterozigoto	+/m	produzirá	12	unidades,	excedendo	o	mínimo	de	10	unidades	e,	portanto,	o	alelo	mutante
é	recessivo,	tendo	em	vista	que	não	apresenta	impacto	sobre	o	heterozigoto.
Outros	genes	são	haploinsuficientes.	Nos	referidos	casos,	um	alelo	mutante	nulo	será	dominante,	tendo
em	 vista	 que,	 em	 um	 heterozigoto	 (+/P),	 o	 único	 alelo	 do	 tipo	 selvagem	 não	 consegue	 proporcionar
produto	suficiente	para	a	função	normal.	Como	outro	exemplo,	vamos	presumir	que	a	célula	necessite	de
no	mínimo	20	unidades	dessa	proteína,	e	que	o	alelo	do	tipo	selvagem	produza	apenas	12	unidades.	Um
homozigoto	 do	 tipo	 selvagem	 +/+	 produz	 24	 unidades,	 que	 é	 superior	 ao	 mínimo.	 Entretanto,	 um
heterozigoto	 que	 envolve	 uma	 mutação	 nula	 (+/P)	 produz	 apenas	 12;	 portanto,	 a	 presença	 do	 alelo
mutante	 no	 heterozigoto	 resulta	 em	 um	 suprimento	 inadequado	 de	 produtos	 e	 se	 segue	 um	 fenótipo
mutante.
Em	alguns	casos,	a	mutação	resulta	em	uma	nova	função	para	o	gene.	As	referidas	mutações	podem	ser
dominantes,	 tendo	em	vista	que,	 em	um	heterozigoto,	o	 alelo	do	 tipo	 selvagem	não	consegue	mascarar
essa	nova	função.
A	partir	das	breves	considerações	anteriores,	observamos	que	o	fenótipo,	a	descrição	ou	a	medida	que
2.4
1.
2.
3.
seguimos	durante	a	herança	mendeliana,	é	uma	propriedade	emergente,	com	base	na	natureza	dos	alelos	e
no	 modo	 como	 o	 gene	 funciona	 normal	 ou	 anormalmente.	 O	 mesmo	 pode	 ser	 dito	 em	 relação	 às
descrições	de	dominante	e	recessivo	que	aplicamos	para	um	fenótipo.
Alguns	genes	descobertos	por	meio	da	observação	das	proporções	de
segregação
Relembre	que	um	objetivo	geral	da	análise	genética	atual	é	dissecar	uma	propriedade	biológica	por	meio
da	 descoberta	 do	 conjunto	 de	 genes	 únicos	 que	 a	 afetam.	 Aprendemos	 que	 um	 modo	 importante	 de
identificar	esses	genes	é	por	meio	das	proporções	de	segregação	fenotípica	geradas	por	suas	mutações	—
com	mais	frequência	proporções	de	1:1	e	3:1,	ambas	as	quais	têm	por	base	a	segregação	igual,	conforme
definida	por	Gregor	Mendel.
Vejamos	 alguns	 exemplos	 que	 estendem	 a	 abordagem	 mendeliana	 para	 um	 ambiente	 experimental
moderno.	 Tipicamente,	 o	 pesquisador	 é	 confrontado	 com	 uma	 variedade	 de	 fenótipos	 mutantes
interessantes,	que	afetam	a	propriedade	de	interesse	(tal	como	aquelas	ilustradas	na	Figura	2.1)	e	agora
precisa	 saber	 se	 eles	 são	 herdados	 como	 alelos	 de	 mutantes	 únicos.	 Os	 alelos	 mutantes	 podem	 ser
dominantes	ou	recessivos,	dependendo	da	sua	ação;	assim,	a	questão	da	dominância	também	precisa	ser
considerada	na	análise.
O	 procedimento	 padrão	 é	 cruzar	 o	mutante	 com	o	 tipo	 selvagem.	 (Se	 o	mutante	 for	 estéril,	 então	 é
necessária	outra	abordagem.)	Primeiramente,	consideraremos	três	casos	simples	que	abrangem	a	maior
parte	dos	desfechos	possíveis:
Uma	 flor	 fértil	mutante,	 sem	pigmento	nas	pétalas	 (p.	 ex.,	 com	pétalas	brancas,	 contrariamente	 às
vermelhas	normais).
Uma	mosca-das-frutas	fértil	mutante,	com	asas	curtas.
Um	fungo	fértil	mutante,	que	produz	excesso	de	ramos	hifais	(hiper-ramificação).
Um	gene	ativo	no	desenvolvimento	da	cor	da	flor
Para	 iniciar	o	processo,	a	planta	com	flores	brancas	é	cruzada	com	o	 tipo	selvagem	normal	vermelho.
Todas	as	plantas	da	F1	são	com	floresvermelhas	e,	das	500	plantas	da	F2	amostradas,	378	são	com	flores
vermelhas	e	122	são	com	flores	brancas.	Se	reconhecermos	a	existência	do	erro	de	amostragem,	essas
quantidades	 da	 F2	 estão	 muito	 próximas	 de	 uma	 proporção	 de	 ,	 ou	 3:1.	 Tendo	 em	 vista	 que	 essa
proporção	 indica	a	herança	monogênica,	podemos	concluir	que	o	mutante	é	causado	por	uma	alteração
recessiva	em	um	gene	único.	De	acordo	com	as	regras	gerais	da	nomenclatura	dos	genes,	o	alelo	mutante
para	as	pétalas	brancas	pode	ser	denominado	alb,	que	se	refere	a	albino,	e	o	alelo	do	tipo	selvagem	seria
alb+,	 ou	 apenas	 +.	 (As	 convenções	 em	 relação	 à	 nomenclatura	 dos	 alelos	 variam	 um	 pouco	 entre	 os
organismos:	 algumas	 das	 variações	 estão	 demonstradas	 no	 Apêndice	 A	 sobre	 a	 nomenclatura.)
Conjeturamos	 que	 o	 alelo	 do	 tipo	 selvagem	 desempenha	 um	 papel	 essencial	 na	 produção	 das	 pétalas
coloridas	da	planta,	uma	propriedade	que	é	quase	certamente	necessária	para	atrair	polinizadores	para	a
flor.	 O	 gene	 poderia	 estar	 implicado	 na	 síntese	 bioquímica	 do	 pigmento	 ou	 na	 parte	 do	 sistema	 de
sinalização	que	informa	às	células	da	flor	que	iniciem	a	fabricação	do	pigmento,	ou	em	uma	diversidade
de	 outras	 possibilidades	 que	 necessitam	 de	 investigação	 adicional.	 No	 nível	 puramente	 genético,	 os
cruzamentos	realizados	seriam	representados	simbolicamente	como
P +/+	×	alb/alb
F1 Todos	+/alb
F2 	+/+
	+/alb
	alb/alb
ou	graficamente	conforme	nas	grades	a	seguir	(ver	também	Figura	2.5).	Esse	tipo	de	grade	que	demonstra
os	 gametas	 e	 as	 fusões	 gaméticas	 é	 denominado	 quadrado	 de	 Punnett,	 em	 homenagem	 a	 um	 dos
primeiros	 geneticistas,	 Reginald	 C.	 Punnett.	 Eles	 são	 dispositivos	 úteis	 para	 explicar	 as	 proporções
genéticas.	Encontraremos	mais	nas	discussões	posteriores.
Um	gene	para	o	desenvolvimento	das	asas
No	exemplo	da	mosca-das-frutas,	o	cruzamento	da	mosca	com	asas	curtas	mutante	com	o	estoque	com
asas	longas	do	tipo	selvagem	produziu	uma	progênie	de	788	moscas,	classificadas	como	segue:
196	machos	com	asas	curtas
194	fêmeas	com	asas	curtas
197	machos	com	asas	longas
201	fêmeas	com	asas	longas
No	total,	existem	390	moscas	com	asas	curtas	e	398	com	asas	longas,	muito	próximas	de	uma	proporção
de	 1:1.	 A	 proporção	 é	 a	 mesma	 nos	machos	 e	 nas	 fêmeas,	 novamente	 dentro	 dos	 limites	 do	 erro	 de
amostragem.	 Portanto,	 a	 partir	 desses	 resultados,	 o	 mutante	 “asas	 curtas”	 muito	 provavelmente	 foi
produzido	por	uma	mutação	dominante.	Observe	que,	para	que	uma	mutação	dominante	seja	expressa,	é
necessária	apenas	uma	“dose”	única	do	alelo	mutante.	Assim,	na	maior	parte	dos	casos,	quando	o	mutante
aparecer	pela	primeira	vez	na	população,	ele	ocorrerá	no	estado	heterozigoto.	(Isso	não	é	verdadeiro	em
relação	 a	 uma	mutação	 recessiva,	 tal	 como	 aquela	 no	 exemplo	 da	 planta	 antecedente,	 que	 precisa	 ser
homozigota	para	 ser	 expressa	e	deve	 ser	originária	da	autopolinização	de	uma	planta	heterozigota	não
identificada	na	geração	anterior.)
Quando	 a	 progênie	 de	 asas	 longas	 foi	 intercruzada,	 todos	 os	 descendentes	 tinham	 asas	 longas,
conforme	 esperado	 de	 um	 alelo	 do	 tipo	 selvagem	 recessivo.	 Quando	 a	 progênie	 de	 asas	 curtas	 foi
intercruzada,	seus	descendentes	demonstraram	uma	proporção	de	 três	quartos	curtos	para	um	quarto	de
asas	longas.
As	mutações	dominantes	são	representadas	por	letras	ou	palavras	maiúsculas:	no	presente	exemplo,	o
alelo	mutante	pode	ser	denominado	SH,	que	se	refere	a	“curta”	(em	inglês,	short).	Então,	os	cruzamentos
seriam	representados	simbolicamente	como:
P +/+	×	SH/+
F1 	+/+
	SH/+
F1 +/+	×	+/+
Todas	+/+
F1 	SH/+	×	SH/+
	SH/SH
	SH/+
	+/+
ou	graficamente	conforme	demonstrado	nas	grades	adiante.
Essa	análise	do	mutante	da	mosca	identifica	um	gene	que	faz	parte	de	um	subconjunto	de	genes	que,	na
forma	 selvagem,	 são	 cruciais	 para	 o	 desenvolvimento	 normal	 de	 uma	 asa.	 Tal	 resultado	 é	 o	 ponto	 de
partida	para	estudos	adicionais,	cujo	foco	é	identificar	o	exato	desenvolvimento	e	as	vias	celulares	nas
quais	o	crescimento	da	asa	é	interrompido,	que,	após	a	identificação,	revelariam	o	momento	de	ação	do
alelo	selvagem	durante	o	desenvolvimento.
Um	gene	para	a	ramificação	das	hifas
Um	fungo	mutante	hiper-ramificado	(tal	como	a	colônia	semelhante	a	um	botão	na	Figura	2.1)	foi	cruzado
com	um	fungo	do	tipo	selvagem	com	ramificação	esparsa	normal.	Em	uma	progênie	de	300,	152	eram	do
tipo	selvagem	e	148	eram	hiper-ramificados,	muito	próximas	de	uma	proporção	de	1:1.	Inferimos	a	partir
dessa	 proporção	 de	 herança	 monogênica	 que	 a	 mutação	 hiper-ramificada	 é	 de	 um	 gene	 único.	 Em
haploides,	 atribuir	 a	 dominância	 normalmente	 não	 é	 possível,	 mas,	 para	 conveniência,	 podemos
denominar	 o	 alelo	 hiper-ramificado	hb	 e	 o	 tipo	 selvagem	hb+	 ou	 +.	Os	 cruzamentos	 obrigatoriamente
foram:
P +	×	hb
Meiócito	diploide +/hb
F1 	+
	hb
A	 análise	 da	mutação	 e	 da	 herança	 revelou	 um	 gene	 cujo	 alelo	 do	 tipo	 selvagem	 é	 essencial	 para	 o
controle	normal	da	 ramificação,	uma	função-chave	na	dispersão	do	 fungo	e	na	aquisição	de	nutrientes.
Agora	 o	 mutante	 precisa	 ser	 investigado	 para	 saber	 em	 que	 ponto	 na	 sequência	 normal	 do
desenvolvimento	ele	produz	um	bloqueio.	Essa	informação	revelará	o	momento	e	o	local	nas	células	em
que	o	alelo	normal	atua.
Por	vezes,	a	gravidade	de	um	fenótipo	mutante	torna	o	organismo	estéril,	incapaz	de	passar	pelo	ciclo
sexual.	 Como	 a	 herança	 monogênica	 dos	 mutantes	 estéreis	 pode	 ser	 demonstrada?	 Em	 um	 organismo
diploide,	 um	 mutante	 recessivo	 estéril	 pode	 ser	 propagado	 como	 um	 heterozigoto	 e	 em	 seguida	 o
heterozigoto	 pode	 ser	 autofecundado	 para	 produzir	 os	 esperados	 25%	 de	 mutantes	 homozigotos
recessivos	para	o	estudo.	Um	mutante	dominante	estéril	 é	um	beco	 sem	saída	genético	e	não	pode	 ser
propagado	 sexuadamente,	 mas,	 em	 plantas	 e	 fungos,	 tal	 mutante	 pode	 ser	 facilmente	 propagado
assexuadamente.
E	se	um	cruzamento	entre	um	mutante	e	um	tipo	selvagem	não	produzir	uma	proporção	de	3:1	ou	1:1,
conforme	 discutido	 aqui,	 mas	 alguma	 outra	 proporção?	 Tal	 resultado	 pode	 ocorrer	 em	 virtude	 das
interações	de	diversos	genes	ou	de	um	efeito	ambiental.	Algumas	dessas	possibilidades	são	discutidas	no
Capítulo	6.
Previsão	das	proporções	na	progênie	ou	dos	genótipos	parentais	por	meio	da	aplicação
dos	princípios	da	herança	monogênica
Podemos	resumir	a	análise	da	descoberta	dos	genes	como	segue:
Observe	as	proporções	fenotípicas	na	progênie	→
Deduza	os	genótipos	dos	genitores	(A/A,	A/a	ou	a/a)
Entretanto,	 o	mesmo	 princípio	 da	 herança	 (essencialmente	 a	 lei	 de	Mendel	 sobre	 a	 segregação	 igual)
também	pode	ser	utilizado	para	prever	as	proporções	fenotípicas	na	progênie	de	genitores	de	genótipos
conhecidos.	 Esses	 genitores	 seriam	 originários	 de	 estoques	mantidos	 pelo	 pesquisador.	Os	 tipos	 e	 as
proporções	da	progênie	de	cruzamentos	tais	como	A/A	×	A/a,	A/A	×	a/a,	A/a	×	A/a	e	A/a	×	a/a	podem	ser
facilmente	previstos.	Em	resumo:
Cruze	genitores	de	genótipos	conhecidos	→
Preveja	as	proporções	fenotípicas	na	progênie
Esse	tipo	de	análise	é	utilizado	em	cruzamentos	gerais	para	sintetizar	genótipos	para	pesquisas	ou	para	a
agricultura.	Também	é	útil	para	prever	probabilidades	de	diversos	desfechos	em	reproduções	humanas
em	famílias	com	histórias	de	doenças	monogênicas.
2.5
Após	a	herança	monogênica	ter	sido	estabelecida,	um	indivíduo	que	apresente	o	fenótipo	dominante,
mas	 de	 genótipo	 desconhecido,	 pode	 ser	 testado	 para	 verificar	 se	 o	 genótipo	 é	 homozigoto	 ou
heterozigoto.	Um	referido	teste	pode	ser	realizado	por	meio	do	cruzamento	do	indivíduo	(de	fenótipo	A/?)
com	uma	linhagem-testadora	recessiva	a/a.	Se	o	indivíduo	for	heterozigoto,	resultará	uma	proporção	de
1:1	( 	A/a	 e	 	a/a);	 se	 o	 indivíduo	 for	 homozigoto,	 toda	 a	 progênie	 apresentará	 o	 fenótipo	 dominante
(todas	A/a).	Em	geral,	o	cruzamento	deum	indivíduo	de	heterozigosidade	desconhecida	(em	relação	a	um
gene	ou	mais)	com	um	genitor	totalmente	recessivo	é	denominado	um	cruzamento-teste,	e	o	indivíduo
recessivo	é	denominado	testador.	Encontraremos	cruzamentos-teste	muitas	vezes	em	todos	os	capítulos
subsequentes;	 eles	 são	muito	 úteis	 para	 deduzir	 os	 eventos	meióticos	 que	 ocorrem	 em	 genótipos	mais
complexos,	 tais	 como	 di-híbridos	 e	 tri-híbridos.	 A	 utilização	 de	 um	 testador	 totalmente	 recessivo
significa	que	a	meiose	no	genitor	testador	pode	ser	ignorada,	tendo	em	vista	que	todos	os	seus	gametas
são	 recessivos	 e	 não	 contribuem	 para	 os	 fenótipos	 da	 progênie.	 Um	 teste	 alternativo	 em	 relação	 à
heterozigosidade	 (útil	 se	 o	 testador	 recessivo	 não	 estiver	 disponível	 e	 o	 organismo	 puder	 ser
autofecundado)	é	simplesmente	autofecundar	o	desconhecido:	se	o	organismo	que	está	sendo	testado	for
heterozigoto,	será	observada	uma	proporção	de	3:1	na	progênie.	Os	referidos	testes	são	úteis	na	análise
genética	de	rotina.
CONCEITO-CHAVE	 Os	 princípios	 da	 herança	 (tais	 como	 a	 lei	 de	 segregação	 igual)	 podem	 ser
aplicados	 em	 duas	 direções:	 (1)	 inferindo	 os	 genótipos	 a	 partir	 das	 proporções	 fenotípicas	 e	 (2)
prevendo	as	proporções	fenotípicas	a	partir	de	genitores	de	genótipos	conhecidos.
Padrões	de	herança	monogênica	ligada	ao	sexo
Os	cromossomos	que	estivemos	analisando	até	o	momento	são	autossomos,	os	cromossomos	“regulares”
que	formam	a	maior	parte	do	conjunto	genômico.	Entretanto,	muitos	animais	e	plantas	apresentam	um	par
especial	de	cromossomos	associados	ao	sexo.	Os	cromossomos	sexuais	também	se	segregam	igualmente,
mas	 as	 proporções	 fenotípicas	 observadas	 na	 progênie	 com	 frequência	 são	 diferentes	 das	 proporções
autossômicas.
Cromossomos	sexuais
A	 maior	 parte	 dos	 animais	 e	 muitas	 plantas	 demonstram	 dimorfismo	 sexual;	 em	 outras	 palavras,	 os
indivíduos	são	do	sexo	masculino	ou	feminino.	Na	maioria	desses	casos,	o	sexo	é	determinado	por	um
par	especial	de	cromossomos	sexuais.	Observemos	os	seres	humanos	como	um	exemplo.	As	células	do
corpo	humano	apresentam	46	cromossomos:	22	pares	homólogos	de	autossomos,	mais	2	 cromossomos
sexuais.	As	mulheres	apresentam	um	par	de	cromossomos	sexuais	idênticos	denominados	cromossomos
X.	 Os	 homens	 apresentam	 um	 par	 não	 idêntico,	 composto	 por	 um	 X	 e	 um	 Y.	 O	 cromossomo	 Y	 é
consideravelmente	 mais	 curto	 que	 o	 X.	 Portanto,	 se	 deixarmos	 A	 representar	 os	 cromossomos
autossômicos,	podemos	escrever:
Mulheres	=	44A	+	XX
Homens	=	44A	+	XY
Na	 meiose	 em	 indivíduos	 do	 sexo	 feminino,	 os	 dois	 cromossomos	 X	 pareiam	 e	 segregam	 como	 os
autossomos	 e,	 assim,	 cada	 ovócito	 recebe	 um	 cromossomo	X.	 Portanto,	 em	 relação	 aos	 cromossomos
sexuais,	 os	 gametas	 são	 de	 apenas	 um	 tipo	 e	 diz-se	 que	 o	 indivíduo	 do	 sexo	 feminino	 é	 o	 sexo
homogamético.	Na	meiose	em	indivíduos	do	sexo	masculino,	os	cromossomos	X	e	Y	pareiam	ao	longo
de	 uma	 região	 curta,	 que	 assegura	 que	 X	 e	 Y	 se	 separem,	 de	 modo	 que	 existem	 dois	 tipos	 de
espermatozoides,	metade	com	um	X	e	a	outra	metade	com	um	Y.	Portanto,	o	indivíduo	do	sexo	masculino
é	denominado	sexo	heterogamético.
Os	 padrões	 de	 herança	 de	 genes	 nos	 cromossomos	 sexuais	 são	 diferentes	 daqueles	 dos	 genes
autossômicos.	Os	padrões	de	herança	dos	cromossomos	sexuais	foram	investigados	pela	primeira	vez	no
início	da	década	de	1900	no	laboratório	do	grande	geneticista	Thomas	Hunt	Morgan,	com	a	utilização	da
mosca-das-frutas	Drosophila	melanogaster	 (ver	Organismo-modelo,	 adiante).	Esse	 inseto	 tem	sido	um
dos	organismos	de	pesquisa	mais	 importantes	em	genética;	 seu	ciclo	de	vida	curto	e	 simples	contribui
para	a	sua	utilidade	nesse	sentido.	As	moscas-das-frutas	apresentam	três	pares	de	autossomos,	mais	um
par	de	cromossomos	sexuais,	novamente	denominados	X	e	Y.	Assim	como	em	mamíferos,	as	fêmeas	da
Drosophila	apresentam	a	constituição	XX	e	os	machos	são	XY.	Entretanto,	o	mecanismo	de	determinação
sexual	 na	Drosophila	 difere	 daquele	 em	mamíferos.	Na	Drosophila,	 o	número	 de	 cromossomos	X	 em
relação	aos	autossomos	determina	o	sexo:	dois	X	resultam	em	uma	fêmea	e	um	X	resulta	em	um	macho.
Em	mamíferos,	a	presença	do	cromossomo	Y	determina	a	masculinidade	e	a	ausência	de	um	Y	determina
a	 feminilidade.	 Entretanto,	 é	 importante	 observar	 que,	 apesar	 dessa	 base	 um	 pouco	 diferente	 para	 a
determinação	 sexual,	 os	 padrões	 de	 herança	 monogênica	 dos	 genes	 nos	 cromossomos	 sexuais	 são
extraordinariamente	semelhantes	na	Drosophila	e	em	mamíferos.
As	 plantas	 vasculares	 demonstram	 uma	 diversidade	 de	 arranjos	 sexuais.	 As	 espécies	 dioicas	 são
aquelas	que	demonstram	dimorfismo	sexual	semelhante	ao	dos	animais,	com	as	plantas	do	sexo	feminino
apresentando	flores	que	contêm	apenas	ovários	e	as	plantas	do	sexo	masculino	apresentando	flores	que
contêm	apenas	anteras	(Figura	2.14).	Algumas	das	plantas	dioicas,	mas	não	todas,	apresentam	um	par	não
idêntico	de	cromossomos	associado	ao	(e	quase	certamente	determinando	o)	sexo	da	planta.	Das	espécies
com	cromossomos	sexuais	não	idênticos,	uma	grande	proporção	apresenta	um	sistema	XY.	Por	exemplo,
a	 planta	 dioica	 Melandrium	 album	 apresenta	 22	 cromossomos	 por	 célula:	 20	 autossomos,	 mais	 2
cromossomos	 sexuais,	 com	 fêmeas	XX	e	machos	XY.	Outras	 plantas	 dioicas	 não	 apresentam	pares	 de
cromossomos	 visivelmente	 diferentes;	 elas	 ainda	 podem	 apresentar	 cromossomos	 sexuais,	mas	 não	 de
tipos	visivelmente	distinguíveis.
Padrões	de	herança	ligada	ao	sexo
A	 citogenética	 divide	 os	 cromossomos	 X	 e	 Y	 em	 regiões	 homólogas	 e	 diferenciais.	 Novamente,
utilizemos	 os	 seres	 humanos	 como	 um	 exemplo	 (Figura	 2.15).	 As	 regiões	 diferenciais,	 que	 contêm	 a
maioria	dos	genes,	não	apresentam	correspondentes	no	outro	cromossomo	sexual.	Portanto,	em	homens,
os	genes	nas	 regiões	diferenciais	são	denominados	hemizigotos	 (“meio-zigotos”).	A	região	diferencial
do	cromossomo	X	contém	muitas	centenas	de	genes;	a	maior	parte	desses	genes	não	participa	na	função
sexual,	 e	 eles	 influenciam	 uma	 grande	 variedade	 de	 propriedades	 humanas.	 O	 cromossomo	Y	 contém
apenas	 algumas	 dúzias	 de	 genes.	Alguns	 desses	 genes	 apresentam	 correspondentes	 no	 cromossomo	X,
mas	a	maior	parte	não.	Esse	último	 tipo	participa	da	 função	 sexual	masculina.	Um	desses	genes,	SRY,
determina	 a	 própria	 masculinidade.	 Diversos	 outros	 genes	 são	 específicos	 para	 a	 produção	 de
espermatozoides	em	homens.
FIGURA	2.14	Exemplos	de	duas	espécies	de	plantas	dioicas	são:	A.	Osmaronia	dioica;	B.	Aruncus	dioicus.	(A.	Leslie	Bohm;	B.	Anthony
Griffiths.)
Em	geral,	diz-se	que	os	genes	nas	regiões	diferenciais	demonstram	padrões	de	herança	denominados
ligados	ao	sexo.	Os	alelos	mutantes	na	região	diferencial	do	cromossomo	X	demonstram	um	padrão	de
herança	monogênica	denominado	ligado	ao	X.	Os	alelos	mutantes	dos	poucos	genes	na	região	diferencial
do	cromossomo	Y	demonstram	ligação	ao	Y.	Um	gene	que	é	ligado	ao	sexo	pode	apresentar	proporções
fenotípicas	 que	 são	 diferentes	 em	 cada	 sexo.	 Nesse	 sentido,	 os	 padrões	 de	 herança	 ligada	 ao	 sexo
contrastam	com	os	padrões	de	herança	dos	genes	nos	autossomos,	que	são	os	mesmos	em	cada	sexo.	Se	a
localização	genômica	de	um	gene	for	desconhecida,	um	padrão	de	herança	ligado	ao	sexo	indica	que	o
gene	se	encontra	em	um	cromossomo	sexual.
Os	cromossomos	X	e	Y	humanos	apresentam	duas	regiões	homólogas	curtas,	uma	em	cada	extremidade
(ver	Figura	2.15).	Como	essas	 regiões	 são	homólogas,	 elas	 são	 semelhantes	a	 regiões	autossômicas	e,
assim,	são	denominadas	regiões	pseudoautossômicas	1	e	2.	Uma	dessas	 regiões	ou	ambas	pareiam	na
meiose	e	sofrem	crossing	over	(ver	Capítulo	4	para	detalhes	sobre	o	crossing	over).	Por	esse	motivo,	os
cromossomos	X	e	Y	podem	atuar	como	um	par	e	segregar	em	números	iguais	de	espermatozoides.
Herança	ligada	ao	X
Para	o	nosso	primeiro	exemplo	de	ligaçãoao	X,	nos	voltamos	para	a	cor	dos	olhos	na	Drosophila.	A	cor
dos	olhos	do	 tipo	selvagem	da	Drosophila	 é	vermelho-escura,	mas	existem	 linhagens	puras	com	olhos
brancos	(Figura	2.16).	Essa	diferença	fenotípica	é	determinada	por	dois	alelos	de	um	gene	localizado	na
região	diferencial	do	cromossomo	X.	O	alelo	mutante	no	presente	caso	é	w	para	olhos	brancos	(a	letra
minúscula	 indica	 que	 o	 alelo	 é	 recessivo)	 e	 o	 alelo	 do	 tipo	 selvagem	 correspondente	 é	w+.	 Quando
machos	de	olhos	brancos	são	cruzados	com	fêmeas	de	olhos	vermelhos,	toda	a	progênie	da	F1	apresenta
olhos	vermelhos,	sugerindo	que	o	alelo	que	determina	olhos	brancos	seja	recessivo.	O	cruzamento	desses
machos	 e	 fêmeas	 da	 F1	 de	 olhos	 vermelhos	 produz	 uma	 proporção	 da	 F2	 de	 3:1	 de	moscas	 de	 olhos
vermelhos	 para	moscas	 de	 olhos	 brancos,	mas	 todas	 as	moscas	 de	 olhos	 brancos	 são	machos.	 Esse
padrão	de	herança,	que	demonstra	uma	clara	diferença	entre	os	sexos,	está	explicado	na	Figura	2.17.	A
base	do	padrão	de	herança	é	que	todas	as	moscas	da	F1	recebem	um	alelo	do	tipo	selvagem	de	suas	mães,
mas	as	fêmeas	da	F1	também	recebem	um	alelo	de	olhos	brancos	de	seus	pais.	Portanto,	todas	as	fêmeas
da	F1	são	heterozigotas	do	tipo	selvagem	(w+/w),	e	os	machos	da	F1	 são	hemizigotos	do	 tipo	selvagem
(w+).	As	fêmeas	da	F1	transmitem	o	alelo	de	olhos	brancos	para	metade	de	seus	filhos,	que	o	expressam,	e
para	metade	 de	 suas	 filhas,	 que	 não	 o	 expressam,	 certamente	 porque	 precisam	 herdar	 o	 alelo	 do	 tipo
selvagem	de	seus	pais.
FIGURA	2.15	Os	cromossomos	sexuais	humanos	contêm	uma	região	diferencial	e	duas	regiões	de	pareamento.	As	regiões	foram	localizadas
ao	observar	onde	os	cromossomos	pareavam	na	meiose	e	onde	não	pareavam.
ORGANISMO-MODELO 	Drosophila
A	Drosophila	melanogaster	foi	um	dos	primeiros	organismos-modelo	a	serem	utilizados	em	genética.
Encontra-se	prontamente	disponível	a	partir	de	frutas	maduras,	apresenta	um	ciclo	de	vida	curto,	e	é
de	 simples	 cultivo	 e	 cruzamento.	O	 sexo	 é	 determinado	 pelos	 cromossomos	 sexuais	X	 e	Y	 (XX	=
Fêmea,	XY	=	Macho),	e	machos	e	fêmeas	são	facilmente	distinguidos.	Os	fenótipos	mutantes	surgem
regularmente	 em	 populações	 de	 laboratório	 e	 sua	 frequência	 pode	 ser	 aumentada	 por	 meio	 do
tratamento	com	radiação	mutagênica	ou	substâncias	químicas.	É	um	organismo	diploide,	com	quatro
pares	de	cromossomos	homólogos	(2n	=	8).	Nas	glândulas	salivares	e	determinados	outros	 tecidos,
ciclos	 múltiplos	 de	 replicação	 do	 DNA	 sem	 divisão	 cromossômica	 resultam	 em	 “cromossomos
gigantes”,	 cada	 um	 com	 um	 padrão	 de	 bandas	 único,	 que	 proporciona	 aos	 geneticistas	 pontos	 de
referência	para	o	estudo	de	mapeamento	e	de	rearranjos	cromossômicos.	Existem	muitas	espécies	e
raças	de	Drosophila,	que	tem	sido	uma	matéria-prima	importante	para	o	estudo	da	evolução.
Drosophila	melanogaster,	a	mosca-das-frutas.	(©blickwinkel/Alamy.)
O	tempo	voa	como	uma	flecha;	moscas-das-frutas	gostam	de	banana.1
(Groucho	Marx)
____________________
1Time	flies	like	an	arrow;	fruit	flies	like	a	banana.
O	cruzamento	recíproco	fornece	um	resultado	diferente;	ou	seja,	o	cruzamento	entre	fêmeas	com	olhos
brancos	e	machos	com	olhos	vermelhos	fornece	uma	F1	na	qual	todas	as	fêmeas	têm	olhos	vermelhos,	mas
todos	os	machos	têm	olhos	brancos.	Nesse	caso,	cada	fêmea	herdou	o	alelo	w+	dominante	do	cromossomo
X	do	pai,	enquanto	cada	macho	herdou	o	alelo	w	recessivo	de	sua	mãe.	A	F2	é	composta	por	metade	de
moscas	com	olhos	vermelhos	e	metade	de	moscas	com	olhos	brancos	de	ambos	os	sexos.	Portanto,	na
ligação	 ao	 sexo,	 observamos	 exemplos	 não	 apenas	 de	 diferentes	 proporções	 em	diferentes	 sexos,	mas
também	de	diferenças	entre	cruzamentos	recíprocos.
FIGURA	 2.16	 A	 mosca	 com	 olhos	 vermelhos	 é	 do	 tipo	 selvagem	 e	 a	 mosca	 com	 olhos	 brancos	 é	 um	mutante.	 (Science	 Source/Getty
Images.)
Observe	que	a	cor	dos	olhos	da	Drosophila	 não	 apresenta	 correspondência	 com	a	determinação	do
sexo	e,	 assim,	 temos	uma	 ilustração	do	princípio	de	que	os	genes	nos	cromossomos	sexuais	não	estão
necessariamente	 relacionados	 com	 a	 função	 sexual.	 O	 mesmo	 é	 verdadeiro	 em	 seres	 humanos:	 na
discussão	 da	 análise	 de	 heredogramas	 posteriormente	 neste	 capítulo,	 devemos	 observar	 muitos	 genes
ligados	ao	X,	ainda	que	poucos	possam	ser	interpretados	como	relacionados	à	função	sexual.
O	alelo	anormal	associado	à	cor	dos	olhos	brancos	na	Drosophila	é	 recessivo,	mas	 também	surgem
alelos	 anormais	 de	 genes	 no	 cromossomo	X	 que	 são	 dominantes,	 tal	 como	 o	mutante	 de	 asas	 peludas
(Hw)	 da	 Drosophila.	 Nos	 referidos	 casos,	 o	 alelo	 do	 tipo	 selvagem	 (Hw+)	 é	 recessivo.	 Os	 alelos
anormais	dominantes	demonstram	o	padrão	de	herança	correspondente	àquele	do	alelo	do	tipo	selvagem
para	olhos	vermelhos	no	exemplo	precedente.	As	proporções	obtidas	são	as	mesmas.
FIGURA	 2.17	 Cruzamentos	 recíprocos	 entre	 Drosophila	 com	 olhos	 vermelhos	 (vermelho)	 e	 com	 olhos	 brancos	 (branco)	 fornecem
diferentes	 resultados.	 Os	 alelos	 são	 ligados	 ao	 X,	 e	 a	 herança	 do	 cromossomo	 X	 explica	 as	 proporções	 fenotípicas	 observadas,	 que	 são
diferentes	 daquelas	 dos	 genes	 autossômicos.	 (Na	 Drosophila	 e	 em	 muitos	 outros	 sistemas	 experimentais,	 é	 utilizado	 um	 sinal	 de	 mais
sobrescrito	para	designar	o	alelo	normal,	ou	do	tipo	selvagem.	Aqui,	w+	codifica	os	olhos	vermelhos	e	w	codifica	os	olhos	brancos.)
CONCEITO-CHAVE	 A	 herança	 ligada	 ao	 sexo	 demonstra	 regularmente	 diferentes	 proporções
fenotípicas	nos	dois	sexos	da	progênie,	bem	como	diferentes	proporções	em	cruzamentos	recíprocos.
2.6
Historicamente,	nas	décadas	iniciais	do	século	20,	a	demonstração	por	Morgan	da	herança	ligada	ao	X
dos	olhos	brancos	na	Drosophila	 foi	uma	peça-chave	da	evidência	que	sugeriu	que	os	genes	estão,	de
fato,	localizados	em	cromossomos,	tendo	em	vista	que	um	padrão	de	herança	foi	correlacionado	com	um
par	específico	de	cromossomos.	A	ideia	se	tornou	conhecida	como	a	“teoria	cromossômica	da	herança”.
Naquele	período	na	história,	havia	sido	recentemente	demonstrado	que,	em	muitos	organismos,	o	sexo	é
determinado	por	um	cromossomo	X	e	um	Y	e	que,	em	machos,	esses	cromossomos	segregam	igualmente
na	 meiose	 para	 regenerar	 quantidades	 iguais	 de	 machos	 e	 fêmeas	 na	 próxima	 geração.	 Morgan
reconheceu	 que	 a	 herança	 dos	 alelos	 do	 gene	 da	 cor	 dos	 olhos	 é	 exatamente	 paralela	 à	 herança	 dos
cromossomos	X	 na	meiose;	 portanto,	 provavelmente	 o	 gene	 estava	 no	 cromossomo	X.	A	 herança	 dos
olhos	 brancos	 foi	 estendida	 às	 linhagens	 de	 Drosophila	 que	 apresentavam	 números	 anormais	 de
cromossomos	 sexuais.	Com	a	 utilização	dessa	 nova	 situação,	 ainda	 foi	 possível	 prever	 os	 padrões	 de
herança	de	genes	a	partir	da	segregação	dos	cromossomos	anormais.	Essas	previsões	terem	comprovado
estar	corretas	foi	um	teste	convincente	da	teoria	cromossômica.
Outras	análises	genéticas	revelaram	que,	em	galinhas	e	mariposas,	a	herança	ligada	ao	sexo	poderia
ser	 explicada	 apenas	 se	 a	 fêmea	 fosse	 o	 sexo	 heterogamético.	 Nesses	 organismos,	 os	 cromossomos
sexuais	femininos	foram	designados	ZW	e	os	masculinos	foram	designados	ZZ.
Análise	de	heredogramas	humanos
Os	cruzamentos	humanos,	assim	como	aqueles	dos	organismos	experimentais,	fornecem	muitos	exemplos
de	herança	monogênica.	Entretanto,	cruzamentos	experimentais	controlados	não	podem	ser	realizados	em
seres	humanos	e,	assim,	os	geneticistas	precisam	recorrer	ao	exame	de	registros	médicos	na	esperança	de
que	 tenham	ocorrido	 cruzamentos	 informativos	 (tais	 como	 cruzamentos	 de	mono-híbridos)	 que	possam
ser	 utilizados	 para	 inferir	 a	 herança	 monogênica.	 Um	 referido	 exame	 dos	 registros	 de	 cruzamentos	 é
denominado	análise	de	heredogramas.	Um	membro	de	uma	família	que	primeiramente	chama	a	atenção
de	um	geneticista	 é	denominado	probando	 (ou	propósito).	Normalmente,	 o	 fenótipo	do	probando	é	de
algum	modo	excepcional.	Por	exemplo,