Aula – 2ª Lei de Mendel: Lei da segregação independente

Aula – 2ª Lei de Mendel: Lei da segregação independente

Recordando…

A genética moderna teve sua origem no jardim de um mosteiro, onde um monge chamado Gregor Johann Mendel documentou um mecanismo particular de herança a partir de seus experimentos e observações, desenvolvendo a Teoria da Hereditariedade algumas décadas antes dos cromossomos serem observados ao microscópio e terem a sua significância compreendida. Por conta desta descoberta essencial para as bases da genética, Mendel é conhecido hoje como o Pai da Genética.

A partir de seus experimentos com ervilhas, postulou duas leis:

A primeira, também conhecida como a Lei da segregação, na qual Mendel considerou que “os dois alelos para um caractere herdável segregam (se separam) durante a formação dos gametas e terminam em gametas diferentes”. Dessa forma, um óvulo ou um espermatozoide ganham apenas um dos dois alelos presentes nas células somáticas do organismo que está produzindo o gameta.

A segunda lei, conhecida como Lei da segregação independente, Mendel estabelece que “Dois ou mais pares de alelos situados em diferentes pares cromossômicos, durante a gametogênese, segregam independentemente, formando todas as combinações possíveis com frequências iguais nos gametas”. Trataremos sobre essa lei nesta aula, mas antes de entramos em maiores detalhes, vamos relembrar alguns conceitos que usaremos para explicar a 2ª Lei de Mendel e alguns outros conceitos relacionados a hereditariedade:

VOCÊ SE LEMBRA DE:

– Retrocruzamento: É o cruzamento da geração filha (F1) com um dos parentais (P). É realizado com plantas e alguns animais de laboratório.

– Autofecundação: É o cruzamento de indivíduos da F1 pertencentes à mesma planta.

– Cruzamento-teste: Para descobrir o genótipo de um organismo que apresenta variedade dominante de uma certa característica, promove-se o seu acasalamento com um organismo homozigoto recessivo. Se a descendência for toda de fenótipo dominante, o genótipo investigado é homozigoto; se for mista (1/2 dominante, 1/2 recessiva), o genótipo é heterozigoto.

– Alelos: São segmentos homólogos de DNA, formas alternativas de um mesmo gene que afetam a mesma característica de modo diferente. O alelo recessivo é representado por letra minúscula, enquanto o alelo dominante, por letra maiúscula, sendo sempre representados por uma mesma letra.

– Gene: É a unidade de herança, a origem primária dos caracteres, responsável por armazenar as informações hereditárias. Estes possuem diferentes números de pares de nucleotídeos e correspondem a diferentes segmentos do DNA.

– Locus: Posição específica de um gene no cromossomo.

– Cromossomos Homólogos: são cromossomos de origem paterna e materna que apresentam genes para as mesmas características, ou seja, são iguais entre si, formando um par. Esses pares só existem nas células somáticas das espécies diplóides. Num par, os dois homólogos possuem genes para os mesmos caracteres.

– Caractere: Traço hereditário que varia entre os indivíduos.

– Homozigoto: Um organismo que possui um par de alelos idênticos para um gene.

– Heterozigoto: Um organismo que possui um par de alelos diferentes para um gene.

– Herança intermediária ou ausência de dominância: Tipo de herança determinado por um par de alelos em que não há dominância entre um e outro, e o heterozigoto apresenta um fenótipo intermediário em relação aos dois homozigotos. (Ex. Flor maravilha)

– Co-dominância: É o tipo de herança em que o heterozigoto apresenta manifestações tanto de um dos alelos quanto de outro, não intermediárias. (ex: Gado Shourton)

– Genótipo: composição genética de um indivíduo, mais frequentemente usado a respeito de um gene ou grupo de genes.

– Fenótipo: manifestação visível ou detectável de um genótipo.

– Pleitropia ou pleitropismo: É o fato de um gene poder influir em dois ou mais caracteres.

Mono e Di-híbridos: Mono-híbrido, indivíduos heterozigotos para um caractere. Di-hibrido, indivíduos heterozigotos para dois caracteres.


2ª Lei de Mendel

 A 2ª Lei de Mendel estuda duas ou mais características ao mesmo tempo, determinadas por alelos situados em pares de cromossomos homólogos diferentes; portanto, tem validade para os casos de di-hibridismo, tri-hibridismo ou poli-hibridismo de uma maneira geral.

Mendel identificou sua segunda lei acompanhando dois caracteres ao mesmo tempo, como a cor e o formato da ervilha. As ervilhas podem ser amarelas ou verdes, e elas também podem ser redondas (lisas) ou rugosas.

A partir de cruzamentos de um único caractere, Mendel sabia que o alelo para ervilhas amarelas era dominante (Y) e os alelos para as ervilhas verdes era recessivo (y). Para o caractere do formato da ervilha, o alelo para sementes redondas era dominante (R) e para as rugosas era recessivo (r).

Imagine o cruzamento de duas variedades puras de ervilhas que diferem em ambos os caracteres:

Planta com sementes amarelas e redondas (YYRR)

X

Planta com sementes verdes e rugosas (yyrr)

As plantas da F1 serão di-hibridas, indivíduos heterozigotos para os dois caracteres (YyRr).

Mas será que esses dois caracteres são transmitidos a partir dos pais para a descendência como um “pacote”? Isto é, os alelos Y e R estão sempre juntos, geração após geração?

Ou será que a cor e formato das ervilhas são herdados independentemente? O que você acha?

A figura a seguir como um cruzamento di-híbrido e um cruzamento entre di-hibridos da F1, pode determinar qual dessas hipóteses está correta.

Fonte: Biologia (Campbell, 2010)

Fonte: Biologia (Campbell, 2010)

As plantas F1, de genótipo YyRr, exibem ambos os fenótipos dominantes, sementes amarelas com formato redondo, independente de qual hipótese estiver correta. A etapa chave no experimento é observar o que acontece quando as plantas F1 autopolinizam e produzem descendência F2.

Se os híbridos devem transmitir seus alelos nas mesmas combinações em que os alelos foram herdados a partir da geração P, então os híbridos F1 produzirão apenas duas classes de gametas: YR e yr. Essa hipótese de “segregação dependente” prediz que a geração F2 será de 3:1, assim como no cruzamento do mono-hibrido (quadro esquerdo da figura). Mas será que é isso que acontece?

A hipótese alternativa é que dois pares de alelos segregam independentemente um do outro. Ou seja, os genes são “empacotados” em gametas em todas as combinações alélicas possíveis, desde que cada gameta possua um alelo para cada gene.

No nosso exemplo, uma planta F1 produzirá 4 classes de gametas em quantidades iguais: YR, Yr, yR, yr. Se os espermatozoides das quatro classes fertilizarem óvulos das quatro classes, existirão 16 (4×4) maneiras com igual probabilidade dos alelos se combinarem na geração F2 (quadro do lado direito da figura). Essa combinação compõe quatro categorias fenotípicas com uma proporção de 9:3:3:1 (9 ervlhas redondas amarelas para 3 verdes redondas para 3 amarelas rugosas para uma verde rugosa).

Quando Mendel realizou o experimento e classificou a descendência F2, seus resultados estavam próximos à proporção fenotípica predita de 9:3:3:1, dando suporte à hipótese de alelos para um gene são distribuídos nos gametas independentemente dos alelos de outros genes.

Mendel testou 7 caracteres de ervilhas em várias combinações d-i-hibridas e sempre observou uma proporção fenotípica de 9:3:3:1 na geração F2.

A lei se aplica apenas para genes (pares alelos) localizados em cromossomos diferentes – isto é, em cromossomos não homólogos. Os genes localizados próximos uns dos outros no mesmo cromossomo tendem a ser herdados juntos e possuem padrões de hereditariedade mais complexos do que o predito pela lei da segregação indepentente.

 

EXERCÍCIO

1- O cruzamento entre uma planta de ervilha rugosa-verde rrvv com um planta lisa-amarela RRVV tem como descendente em F1:

  1. a) Apenas plantas lisa-verde.
  2. b) Plantas tanto lisa-amarela quanto rugosa-verde.
  3. c) Apenas plantas lisa-amarela
  4. d) Apenas plantas rugosa-verde.

Referências:

  • Biologia / Neil A. Campbell, jane B. Reece; tradução Anne D. Villela [et al.]. – 8. ed. – Porto Alegre: Artmed, 2010.
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Para maiores informações e inscrições acesse: http://eventos.ufrrj.br/sembio/

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