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28/02/2013 1 Genética modelos de herança genética e os experimentos de Mendel FAESA Prof. Ana Carolina Gregor Johann Mendel (1822-1884) • 1857 iniciou trabalho com hibridização de ervilhas (Pisum sativum) • 1865 publicou trabalho “leis da hereditariedade” • Aconselhado por Nägeli, realizou experimentos com chicória (Hieracium). • Em 1900 De Vries, Correns e Tschermak redescobriram os trabalhos de Mendel • Em 1915 Genética Mendeliana se tornou a essência da genética com a teoria cromossômica de Morgan 28/02/2013 2 Herança por mistura • Antes de Mendel existia o conceito de herança por mistura: a descendência apresenta características similares em ambos genitores mas, a descendência nem sempre é uma mistura intermediária das características de seus genitores. • Caracteres se tornariam homogêneos em poucas gerações (Jenkins, 1867) Metodologia utilizada por Mendel • Exemplo marcante do método científico; • Escolha do material de pesquisa; • Planejamento dos experimentos; • Coletou muitos dados; • Analisou matematicamente – resultados consistentes com hipótese; • Testou as previsões com novos experimentos. 28/02/2013 3 Organismo teste – porque ervilha? • Facilidade de cultivo; • Ampla variedade de cores e formas; • Ciclo de vida curto; • Elevado número de descendentes; • Fecundação facilmente controlada (auto-fecundação e cruzada). O experimento de Mendel • Autofecundação durante várias gerações para obter linhagens puras LINHAGEM PURA – população que produz descendência homogênea para o caráter particular em estudo; todos os descendentes produzidos por autofecundação ou cruzamento dentro da população, mostra a mesma característica. Conceitos importantes: Linhagem pura Polinização cruzada Autofecundação 28/02/2013 4 Seleção dos caracteres estudados Vargens não madura verde ou amarela Semente lisa ou rugosa Semente amarela ou verde Pétalas Púrpuras ou Brancas Vargens maduras inflada ou murcha Caule longo ou curtoFlores axiais ou terminais Primeiro experimento de Mendel (P) (F1) Ex.: Caráter: cor da flor. Fenótipo: púrpura ou branco Cruzamento recíprocrosCruzamento recíprocrosCruzamento recíprocrosCruzamento recíprocros Branca x Púrpura Púrpura x Branca Todas flores Todas flores Todas flores Todas flores púrpuras!!púrpuras!!púrpuras!!púrpuras!! Conceitos importantes: Geração P e F1 Cruzamento recíproco 28/02/2013 5 Primeiro experimento de Mendel (P) (F1) Ex.: Caráter: cor da flor. Fenótipo: púrpura ou branco Cruzamento recíprocrosCruzamento recíprocrosCruzamento recíprocrosCruzamento recíprocros Branca x Púrpura Púrpura x Branca Todas flores Todas flores Todas flores Todas flores púrpuras!!púrpuras!!púrpuras!!púrpuras!! Conceitos importantes: Geração P e F1 Cruzamento recíproco Autofecundação da F1 F2 F1 Flores Púrpuras x Flores Púrpuras F2 929 sementes 705 – flores Púrpura 224 – flores Branca 3 : 1 Conceito importante: Geração F2 28/02/2013 6 Resultados de todos os cruzamentos de Mendel em que os genitores diferiam por uma característica Fenotipo parental Cruza F1 F2 Proporção na F 2 Lisa Semente lisa x rugosa Todas lisas 5474 lisas; 1850 rugosas 2,96:1 Amarela Semente amarela x verde Todas amarelas 6022 amarelas; 2001 verdes 3,01:1 Púrpura Pétalas púrpuras x brancas Todas púrpuras 705 púrpuras; 224 brancas 3,15:1 Inflada Vargem inflada x murcha Todas infladas 882 infladas ; 299 murchas 2,95:1 Verde Vargem verde x amarela Todas verdes 428 verdes; 152 amarelas 2,82: 1 Axial Flores axiais x terminais Todas axiais 651 axiais; 207 terminais 3,14: 1 Longo Caule longo x curto Todos longos 787 longos; 277 curtos 2,84: 1 Para todas as características estudadas, Mendel verificou que: • Existia uniformidade nos híbridos da primeira geração (F1) – apenas caráter de um parental; • Na geração F2, ambas as variantes surgiam – proporção 3:1. • Determinantes genéticos devem estar presentes na F1, mas não são expressos Conceitos importantes: Genótipo, fenótipo, dominante e recessivo 28/02/2013 7 Conceitos importantes: Genótipo, fenótipo, dominante, recessivo, homozigoto e heterozigoto Autofecundação da F2 • Brancas F2 somente Brancas (puras) • Púrpuras F2 1/3 Púrpuras puras 2/3 Púrpuras (3) e Brancas (1) 28/02/2013 8 Autofecundação da F2 • Brancas F2 somente Brancas (puras) • Púrpuras F2 1/3 somente Púrpuras 2/3 Púrpuras (3) e Brancas (1) Autofecundação da F2 • Brancas F2 somente Brancas (puras) • Púrpuras F2 1/3 somente Púrpuras 2/3 Púrpuras (3) e Brancas (1) Conceitos importantes: Proporção fenotípica e genotípica 28/02/2013 9 Autofecundação da F2 • Brancas F2 somente Brancas (puras) • Púrpuras F2 1/3 somente Púrpuras 2/3 Púrpuras (3) e Brancas (1) Conceitos importantes: Proporção fenotípica e genotípica Autofecundação da F2 • Brancas F2 somente Brancas (puras) • Púrpuras F2 1/3 somente Púrpuras 2/3 Púrpuras (3) e Brancas (1) Conceitos importantes: Proporção fenotípica e genotípica 28/02/2013 10 Autofecundação da F2 • Brancas F2 somente Brancas (puras) • Púrpuras F2 1/3 somente Púrpuras 2/3 Púrpuras (3) e Brancas (1) Conceitos importantes: Proporção fenotípica e genotípica Proporção fenotípica na F2 – 3 Púrpuras : 1 Branca Proporção genotípica na F2 – 1 Púrpura ”pura”: 2 Púrpuras “impuras” : 1 Branca Mendel deduziu a seguinte explicação: 1) A existência de gene; 2) Os genes estão em pares; 3) O princípio da segregação; 4) Conteúdo gamético; 5) Fertilização aleatória. 28/02/2013 11 Cruzamento teste • Cruzamento com homozigoto recessivo • Obteve 58 amarelas (Yy) e 52 verdes (yy) Confirmação da segregação igual de Y e y nos indivíduos da F1 Conceito importante: Cruzamento teste Primeira Lei de Mendel (segregação igual) • Os dois membros de um par de genes se segregam um do outro para os gametas, de forma que a metade dos gametas leva um membro do par e a outra metade dos gametas leva o outro membro do par. a Par de gene A A a 28/02/2013 12 Uso das propriedades genéticas • Previsão dos tipos de prole de um cruzamento – frequência esperada • Regra do produto – eventos ocorrem juntos • Regra da soma – um entre dois eventos ocorrer • Cruzando dois indivíduos heterozigotos para o caracter cor da semente, indique a probabilidade de: • A) duas sementes amarelas • B) duas sementes verdes • C) uma semente amarela e uma verde • D) duas sementes verdes ou duas amarelas 1ª Lei de Mendel e Genética Humana • Características humanas com padrões de herança mendeliana; • Exames de registros – Análise de heredogramas 28/02/2013 13 • Distúrbios autossômicos recessivos • Ex: Albinismo aa = fenótipo albino (sem pigmentos) AA e Aa = fenótipo pigmentado • Distúrbios autossômicos dominantes • Ex: Pseudo-acondroplasia dd = estatura normal DD e Dd = fenótipo anão • Alelo dominante pode ser raro. Exemplo • A fenilcetonúria (PKU) é causada por um alelo recessivo com herança mendeliana simples. • Um casal pretende ter um filho mas procura uma consulta genética porque o homem tem uma irmã com PKU e a mulher tem um irmão com PKU. Não existem outros casos conhecidos em suas famílias. Eles pedem ao consultor genético quedetermine a probabilidade de que seu primeiro filho tenha PKU. Qual é a probabilidade? 28/02/2013 14 Cruzamento diíbrido - As linhagenspuras parentaisdiferem em dois genes que controlamduas diferenças de caracteresdistintos As proporções lisas:rugosas e amarelas:verdes são ambas 3:1 Duas proporções independentes combinadas aleatoriamente (lisa, amarela) Quadrado de Punnett para predizer o resultado de um cruzamento diíbrido Para primeira Lei de Mendel: gametas Y = gametas y = 1/2 gametas R = gametas r = 1/2 p (RY) = 1/2 x 1/2 =1/4 p (Ry) = 1/2 x 1/2 =1/4 p (rY) = 1/2 x 1/2 =1/4 p (ry) = 1/2 x 1/2 =1/4 28/02/2013 15 Segunda Lei de Mendel • A segregação de um par de genes durante a formação dos gametas se produz de maneira independente de outros pares de genes. Pares de genes A a B bA B a b a B Bb aA b A Gametas Gametas Problemas Considere 3 ervilhas amarelas lisas, chamadas A, B e C. Cada uma desenvolveu-se em uma planta e foi cruzada com plantas de sementes verdes e rugosas. Exatamente 100 ervilhas obtidas de cada cruzamento foram distribuídas em classes fenotípicas do seguinte modo: A: 51 amarelas, lisas 49 verdes, lisas B: 100 amarelas, lisas C: 24 amarelas, lisas 26 amarelas, rugosas 25 verdes, lisas 25 verdes, rugosas Quais eram os genótipos de A, B e C? (use símbolos gênicos de sua escolha, mas identifique-os) 28/02/2013 16 Problemas Aa; bb; Cc; Dd; Ee x Aa; Bb; Cc; dd; Ee Qual a porcentagem da prole que tem o genótipo aa; bb; cc; dd; ee? Veja um exemplo de quadrado de Punnett. a) Quantos genótipos existem nos 16 quadrados da grade? b) Qual a proporção genotípica subjacente à proporção fenotípica de 9:3:3:1? c) Mendel previu que em todas menos uma das classes fenotípicas no quadrado de Punnett haveria vários genótipos diferentes. Em particular, ele fez muitos cruzamentos para identificar os genótipos subjacentes ao fenótipo lisa, amarela. Explique como se pode identificar os vários genótipos subjacentes ao fenótipo lisa, amarela. (Lembre-se, todas as ervilhas lisas e amarelas parecem idênticas). Problemas 28/02/2013 17 Há algum modo que possa prova que um animal não é portador de um alelo recessivo (isto é, não é heterozigoto para um determinado gene)? Explique. Em urtigas o caráter denteado das folhas domina o caráter liso. Numa experiência de polinização cruzada, foi obtido o seguinte resultado: 89 denteadas e 29 lisas. A provável fórmula genética dos cruzantes é: • a) Dd x dd • b) DD x dd • c) Dd x Dd • d) DD x Dd • e) DD x DD Problemas Um grupo de coelhos de mesmo genótipo foi mantido junto em uma gaiola e produziu 27 animais de coloração escura para 9 de coloração clara. Admitindo-se para C o gene dominante e c para o gene recessivo, qual o genótipo dos animais, respectivamente para machos e fêmeas? a) CC x cc b) Cc x CC c) cc x cc d) CC x CC e) Cc x Cc Problemas 28/02/2013 18 Que é fenótipo? a) É o conjunto de características decorrentes da ação do ambiente. b) Influi no genótipo, transmitindo a este as suas características c) É o conjunto de características decorrentes da ação do genótipo. d) É o conjunto de características de um indivíduo. e) É o conjunto de caracteres exteriores de um indivíduo. Problemas
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