Por que as plantas que produzem ervilhas amarelas podem ter descendentes de cor verde de onde vem suas características?

Primeira Lei de Mendel e Heredogramas: a base necessária para entender Genética

Primeira Lei de Mendel e Heredograma: a base necessária para entender Genética

A Genética é o ramo da Biologia que estuda a forma como se transmitem as características biológicas de uma geração para a outra. São conceitos importantes sobre este tema: genoma (conjunto haploide de cromossomos), cariótipo (conjunto diploide de cromossomos), lócus gênicos (local que o gene ocupa no cromossomo), e alelo (genes que ocupam o mesmo lócus).

Outros conceitos importantes para a genética são o genótipo e o fenótipo. O genótipo é a a constituição genética de um indivíduo, enquanto o fenótipo é a expressão das características apresentadas pelo indivíduo, manifestadas de acordo com seu genótipo e o ambiente.

O monge Gregor Mendel (1822-1844) é conhecido como o pai da genética, e deu início a diversos experimentos, que responderam uma série de perguntas sobre a hereditariedade.

Gregor Mendel

Primeira Lei de Mendel

A Primeira Lei de Mendel surgiu de experimentos com ervilhas da espécie Pisum sativum, uma planta de fácil cultivo com produção de muitas sementes, curto ciclo de vida (importante para observar várias gerações em um curto espaço de tempo), características variadas bem visíveis e distintas (como diferentes cores de semente ou textura das mesmas) e fácil polinização artificial.

Ervilha ‘Pisum sativum’ e as características observáveis. Parte do sucesso de Mendel se deve ao fato dele ter se concentrado em apenas uma característica por vez.

Inicialmente, Mendel observou seis gerações resultantes de autofecundação para selecionar indivíduos puros, que dariam origem a indivíduos semelhantes à sua geração anterior (no caso, que gerariam apenas indivíduos com sementes amarelas ou apenas sementes verdes). A partir daí, Mendel cruzou uma planta pura (homozigota) de sementes amarelas (com genótipo YY) com uma de sementes verdes (com genótipo yy), sendo chamada geração parental P. Como resultado deste cruzamento, obteve na geração F1 apenas indivíduos de semente amarela, mas que seriam chamados por ele de híbridos (hoje conhecidos como heterozigotos), com genótipo Yy.

Em seguida, Mendel realizou uma autofecundação entre os indivíduos da geração F1, obtendo uma geração F2 com proporção de 3 ervilhas amarelas para 1 ervilha verde. A partir da observação deste fenômeno, Mendel pôde concluir que as ervilhas amarelas tinham um fator de dominância sobre as ervilhas verdes. Em seguida, observando individualmente outras características, ele pôde concluir que, em todas as características, uma apresentava dominância sobre a outra.

Cruzamentos realizados por Mendel.

A partir destes resultados, Mendel pôde concluir:

• Cada organismo possui um par de genes responsável pela determinação de uma característica.
• Cada organismo parental, pai e mãe, envia apenas um gene de cada par.
• Para a presença de dois fatores, se houver dominância de um sobre o outro, apenas a característica dominante se manifestará.
• Os genes são transmitidos através dos gametas dos parentais.

Então, a Primeira Lei de Mendel é conhecida como a Lei da Segregação dos Fatores, Pureza dos Gametas ou Monoibridismo, e afirma que todas as características de um indivíduo são determinadas por um par de genes segregados durante a formação dos gametas, transmitidos aos descendentes pelos pais, que doam um gene cada.

IMPORTANTE: a proporção de genótipo, no cruzamento entre heterozigotos (Yy x Yy) é 1:2:1, ou seja, YY : 2 Yy : yy. A proporção de fenótipo é de 3:1, ou seja, três amarelas (YY e Yy) para uma verde (yy).

Casos especiais da Primeira Lei de Mendel

Codominância e ausência de dominância

‘Mirabilis jalapa’, a “flor-maravilha”.

Na espécie Mirabilis jalapa, ao cruzar flores brancas com flores vermelhas (tratando-se de homozigotos), 100% das flores obtidas possuem cor rosa. Ou seja, não há dominância entre branco e vermelho; trata-se de uma ausência de dominância ou dominância incompleta.

Usualmente, codominância e ausência de dominância são tratadas como sinônimos, mas isso não é verdadeiro. Na flor previamente mencionada, um exemplo de codominância seria se a planta apresentasse pétalas vermelhas e brancas intercaladas.

Um exemplo melhor de codominância seria o gado da raça Shorthorn. Caso um homozigoto vermelho cruze com um homozigoto branco, nasce um animal de pelagem mesclada, com partes brancas e partes vermelhas.

Gene letal

Camundongos são o exemplo mais clássico de genes letais.

No cruzamento de camundongos amarelos, a proporção da prole F1 seria 2 amarelos : 1 aguti.

Com isso, podemos concluir que camundongos aguti são recessivos e os pais são heterozigotos (em caso de pais iguais com filho diferente, os pais serão heterozigotos e o filho será homozigoto recessivo).

Sendo assim, o genótipo dos amarelos é Kk, enquanto dos agutis é kk. Pela proporção tradicional, esperava-se que fosse encontrada uma proporção fenotípica de 3:1, não de 2:1. Isso ocorre porque o rato de genótipo KK é abortado. Os genes letais são combinações gênicas que dão errado, gerando erros metabólicos tão graves que levam o indivíduo a óbito antes da idade reprodutiva.

Cruzamento de camundongos amarelos.

Heredograma

Heredograma

Heredogramas são diagramas utilizados para descrever o histórico familiar em termos de ascendência, descendência e incidência de características.

Seres humanos, por exemplo, são animais de ciclo de vida longo, portanto, não se pode realizar experimentos de cruzamento. Sendo assim, a determinação do padrão da herança de uma característica depende de um levantamento do histórico familiar, que será representado em um heredograma.

Um padrão básico de regras é seguido na montagem de um heredograma, sendo estas:

1. Os filhos são colocados da direita para a esquerda, em ordem de nascimento.
2. O homem vem a esquerda do casal e a mulher à direita, sempre que possível.
3. Cada geração que se sucede é marcada por algarismos romanos, enquanto indivíduos de cada uma são marcados por algarismos árabes, sempre da esquerda para a direita.

Legenda de símbolos usados em um heredograma.

A interpretação do heredograma parte da identificação da característica, se ela é recessiva ou dominante. Para isso, procuram-se pais fenotipicamente idênticos que tiveram filhos de fenótipo diferente. Se a característica for expressa apenas pelo filho e não pelos pais, os pais são de heterozigotos e o filho é um homozigoto recessivo. A partir daí, encontra-se o genótipo dos demais membros representados pelo heredograma.

Para fixar o conteúdo que você acabou de aprender e tirar todas as suas dúvidas antes de partir para os exercícios, confira um mapa mental em vídeo explicando tudo sobre o tema:

Baixe aqui o mapa mental e revise sempre que precisar!

Exercícios sobre a primeira lei de Mendel

1) (Mack-2009) O primeiro filho de um casal é diagnosticado como portador da forma grave da anemia falciforme que, sem tratamento, é letal. Essa doença é causada por um gene HbS que apresenta uma relação de codominância com o gene HbA , responsável pela produção de hemoglobina normal. Sabendo que os indivíduos heterozigotos apresentam a forma branda da doença, assinale a alternativa correta.

a) Um dos pais dessa criança pode ser normal para a anemia falciforme.

b) Não há probabilidade de esse casal vir a ter filhos normais.

c) Todo portador da forma branda da doença possui hemoglobina normal em seu sangue.

d) Todos os avós dessa criança são obrigatoriamente portadores da forma branda da doença.

e) Um dos pais dessa criança é obrigatoriamente homozigoto.

2) (FUVEST-2008 ADAPTADA) Na revista Nature, em 11 de agosto de 2005, foi publicada uma carta em que os autores sugeriram que as histórias do jovem “bruxo” Harry Potter,escritas por J. K. Rowling, poderiam ser úteis no ensino da hereditariedade. Nessas histórias, os indivíduos podem ser “bruxos” ou “trouxas”.

I. Harry Potter é filho único de um casal de “bruxos”.

II. O amigo de Potter, Ron Weasley, é “bruxo” e tem pai e mãe “bruxos”. Os irmãos de Ron,Fred e George, e sua irmã Gina também são “bruxos”.

III. A jovem“bruxa” Hermione nasceu do casamento entre uma “trouxa” e um “trouxa”.

IV. O“bruxo” Draco Malfoy, inimigo de Potter, tem pai e mãe “bruxos”.

Com base nessas informações, responda:

O “bruxo” Draco Malfoy despreza pessoas como Hermione, que têm pais “trouxas”, pois se considera um “bruxo” de sangue puro. Se vierem a se casar com “bruxos”, quem tem maior probabilidade de ter crianças “bruxas”, Draco ou Hermione? Por quê?

3) (VUNESP-2005) Considere as seguintes formas de herança:

I. Na planta boca-de-leão, há indivíduos homozigotos, cujo genótipo (CvCv) define cor vermelha nas flores. Indivíduos homozigotos com genótipos (CbCb) apresentam flores brancas. Os heterozigotos resultantes do cruzamento entre essas duas linhagens (CvCb) apresentam flores de cor rosa.

II. Em humanos,indivíduos com genótipos Ia Ia ou Ia i apresentam tipo sanguíneo A e os com genótipos Ib Ib ou Ib i apresentam tipo sanguíneo B. Os alelos Ia e Ib são, portanto,dominantes com relação ao alelo i. Por outro lado, o genótipo Ia Ib determina tipo sanguíneo AB.

III. A calvície é determinada por um alelo autossômico. Homens com genótipo C1 C1(homozigotos) ou C1 C2 (heterozigotos) são calvos, enquanto mulheres C1 C1 são calvas e C1 C2 são normais. Tanto homens quanto mulheres C2 C2 são normais.

I, II e III são, respectivamente, exemplos de

a) ausência de dominância, co-dominância e expressão gênica influenciada pelo sexo.

b) ausência de dominância, pleiotropia e penetrância incompleta.

c) co-dominância, epistasia e pleiotropia.

d) epistasia, co-dominância e ausência de dominância.

e) herança poligênica, dominância incompleta e expressão gênica influenciada pelo sexo.

Gabarito

1) C. Ambos os pais possuem, obrigatoriamente, pelo menos um gene para a anemia falciforme, possuindo assim o traço falcêmico. Partindo desse princípio, há a possibilidade de ambos serem heterozigotos, podendo ter filhos normais, com traço falcêmico ou com anemia falciforme, como foi o caso de seu primeiro filho. Não é obrigatório que todos os avós sejam portadores da forma branda da doença.

2) Ao observar a família de Hermione, percebe-se que a bruxaria trata-se de um gene recessivo ligado a um cromossomo autossômico, ou seja, tanto Draco quanto Hermione possuem genótipo “bb”. Se ambos casarem com bruxos, também de genótipo “bb”, a probabilidade de terem filhos bruxos é a mesma, 100%.

3) A. Na planta boca-de-leão, não há dominância entre branco e vermelho, manifestando um fenótipo “meio-termo”, caracterizando ausência de dominância. Já os tipos sanguíneos, no caso de genótipo Ia Ib, tanto Ia quanto Ib se manifestam, resultando no tipo sanguíneo AB, caracterizando assim a codominância. Quanto a calvície, é influenciada pelo sexo, já que se manifesta de forma diferente em homens e mulheres.

Por que as plantas que produzem as ervilhas amarelas podem ter descendentes de cor verde de onde vem suas características?

Por que plantas que produzem ervilhas amarelas podem ter descendentes de cor?

Como é possível uma planta de ervilha dar origem a semente verde ou amarela?

Quais são as características das ervilhas estudadas por Mendel?