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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Aula Relações Ecológicas

Relações Ecológicas

 As relações ecológicas entre os seres vivos podem ser classificadas como intraespecíficas quando ocorrem entre indivíduos da mesma espécie e interespecíficas quando ocorrem entre indivíduos de espécies diferentes. Ainda podem ser de dois tipos, harmônica quando nenhum dos indivíduos envolvidos é prejudicado e desarmônica quando pelo menos um dos indivíduos envolvidos é prejudicado.

 1. Relações Intraespecíficas

 a) Sociedade (+/+): É caracterizada por indivíduos da mesma espécie que se agrupam de maneira estável para obter algumas vantagens. As sociedades são caracterizadas pela divisão e trabalho, o cuidado parental e a sobreposição de gerações. Os indivíduos são anatomicamente separados. Podemos observar dois tipos de sociedade:

  • Isomorfas: Nestas sociedades todos os indivíduos nascem iguais, sem pré-definição morfológica de trabalho. 

  • Heteromorfas: Cada indivíduo é anatomicamente modificado para a função que realiza. Dentro dessa variedade de formas, cada grupo diferente é denominado casta. É comum entre insetos sociais como as formigas (representado na figura ao lado), cupins e abelhas. Nessas sociedades, a divisão de trabalho atinge seu nível máximo.

 b) Colônia (+/+): É caracterizada pela união de indivíduos da mesma espécie em nível anatômico e fisiológico. Eles apresentam um grau profundo de interdependência, sendo impossível a vida quando isolados. Podemos identificar dois tipos de colônia:

  • Homomórficas: Não há diferença morfológica entre os indivíduos da colônia nem divisão do trabalho. Exemplo: Corais.

  • Heteromórficas: Os indivíduos que compõe a colônia apresentam diferenças morfológicas e divisão do trabalho. Ex: Caravela (representada na figura ao lado)

 c) Competição (-/-): A qualquer momento da vida de um organismo ele está competindo com outros, por alimento e energia. Enquanto as plantas competem principalmente por luz, água e sais minerais, os animais competem também por espaço vital, posse da fêmea, defesa da prole etc. Uma das consequências da competição dentro de uma mesma espécie é o controle do tamanho da população.

A luta constante para defender território é movimentada pelo instinto dos seres vivos de passar seus genes adiante. A competição contribui de forma marcante para seleção natural, uma vez, que apenas os indivíduos mais adaptados ou com vantagem reprodutiva conseguem gerar descendentes. Em uma relação de competição, ocorre prejuízo para ambos os lados. Isso fácil de imaginar quando pensamos no cenário de uma guerra. Embora um dos lados saia teoricamente como vencedor, ocorrem gastos, perdas e mortes dos dois lados.

 Assim, a competição intraespecífica ocorre quando indivíduos da mesma espécie, ocupando o mesmo hábitat, se utilizam de um mesmo tipo de recurso ou alimento, estabelecendo-se uma competição entre eles que pode levar a eliminação de uma das populações da espécie.

 d) Canibalismo (+/-): Ocorre quando um animal mata e devora outro na mesma espécie. O canibalismo pode ser observado, por exemplo, em insetos, quando animais menores, mais fracos ou doentes são devorados por outros maiores e sadios. É comum também após o ato sexual, principalmente entre algumas espécies de aracnídeos e insetos, onde a fêmea devora o macho depois (ou em alguns casos até durante) a fecundação. O canibalismo também ocorre em populações onde os recursos se tornaram escassos, devido ao crescimento excessivo do número de seus integrantes.

 2. Relações Interespecíficas:

 a) Mutualismo (+/+): Alguns tipos de relação se caracterizam, pela união entre de indivíduos de espécies diferentes, onde estes se encontram intimamente associados. Essa associação se dá a nível anatômico e fisiológico, ocorrendo troca de alimento e produtos metabólicos entre eles. O grau de interdependência é tão alto que a separação dos indivíduos impossibilita a sobrevivência de ambos.

Alguns exemplos comuns de mutualismo:

  • Cupins e Protozoários: Cupins se alimentam de madeira sem contanto, possuir a enzima responsável pela digestão de celulose, que é o principal componente da madeira. Entretanto no aparelho digestivo dos cupins existem protozoários capazes de digerir a celulose, tornando a energia contida nessa molécula acessível para ambos os organismos.

  • Leguminosas e bactérias: Bactérias vivem no interior das raízes de leguminosas, realizando a fixação de nitrogênio, que será utilizado pela planta para realização da fotossíntese. As bactérias presente nas raízes são muito sensíveis à ação oxigênio livre da atmosfera. Assim, as raízes oferecem proteção para as bactérias contra a ação oxidativa.

  • Algas e fungos (líquens): Associação de algas e fungos forma um novo organismo denominado líquen. As algas sendo organismos autotróficos fornecem matéria orgânica para os fungos. Estes por sua vez, criam um ambiente úmido, protegido e rico em sais minerais para que as algas realizem a fotossíntese. Ao agirem como um pequeno ecossistema (algas agem como produtores e os fungos como consumidores/decompositores), líquens podem se estabelecer em ambientes bastante desfavoráveis, sendo usualmente os organismos pioneiros na instalação de uma comunidade.

  • Fungos e raízes de vegetais: Algumas espécies de fungos se associam a superfície e ao córtex das raízes de plantas, formando uma associação denominada micorriza. Os fungos facilitam a absorção de água e sais minerais pelas plantas, além de decomporem substâncias orgânicas para estas. Em troca as plantas fornecem produtos orgânicos da fotossíntese.

 b) Protocooperação (+/+): Nessa relação, assim como no mutualismo, ambos os participantes se beneficiem, porém eles podem viver de modo independente, sem a necessidade de se unir. Ex: Um dos mais conhecidos exemplos é a associação entre a anêmona-do-mar e o paguro, um crustáceo semelhante ao caranguejo, também conhecido como Bernardo-eremita ou ermitão. O paguro tem o corpo mole e costuma ocupar o interior de conchas abandonadas de gastrópodes (moluscos). Sobre a concha, costumam instalar-se uma ou mais anêmonas-do-mar. Dessa união, surge o benefício mútuo: a anêmona possui células urticantes, que afugentam os predadores; o paguro, ao se deslocar, possibilita à anêmona uma melhor exploração do espaço, em busca de alimento.

c) Comensalismo (+/0): Nesse tipo de relação, apenas um dos indivíduos envolvidos se beneficia sem, contanto, causar prejuízo ao outro. Muitos seres se aproveitam dos restos alimentares de outros, estando em perfeita harmonia com estes. Apesar de o termo comensal significar “aquele que come com alguém”, nem todos os casos de comensalismo têm caráter alimentar.

Ex: Rêmora x tubarão – a rêmora ou peixe-piloto possui nadadeira dorsal modificada, funcionando como uma ventosa localizada sobre a cabeça e que serve para mantê-lo preso à parte ventral do tubarão. A rêmora, como o peixe-piloto, alimenta-se dos restos do alimento do tubarão.

 d) Inquilinismo (+/0): É um caso de comensalismo, onde um dos indivíduos usa o corpo de outro como abrigo. Ex: O fierásfer ou peixe-agulha é um pequeno peixe que se esconde dentro do aparelho digestivo do pepino-do-mar (um equinoderma), sem, contanto, lhe causar prejuízo.

 e) Epifitismo(+/0): Outro caso de comensalismo, onde um vegetal serve de suporte para outros. Ex: Muito comum em vegetais de pequeno porte como bromélias e orquídeas, que se utilizam de uma posição privilegiada nos galhos de árvores de mais altas para captar a luz do sol.

 f) Competição (-/-): Ocorre quando duas espécies diferentes, ocupando o mesmo hábitat, utilizam-se de um mesmo tipo de recurso ou alimento, estabelecendo-se entre elas uma competição que pode levar a eliminação de uma das populações da comunidade.

 g) Parasitismo (+/-): Parasitas são organismos que se instalam e vivem no corpo de outros, denominados hospedeiros, dos quais retiram alimentos e outros recursos. Os parasitas não matam seus hospedeiros imediatamente, mas causam inúmeros prejuízos a longo prazo, uma vez que interferem nas funções orgânicas, debilitando e sendo responsáveis por inúmeras doenças. Encontramos parasitas em quase todos os grupos de organismos: vírus, bactérias, protozoários, fungos, vermes, insetos e até mesmo plantas.

 h) Predação (+/-): Nessa relação, a espécie predadora ataca, mata e devora a presa. A predação ou predatismo é um importante mecanismo de seleção natural, uma vez que os predadores e as presas ágeis e eficientes são os que têm maiores possibilidades de sobrevivência e, assim de gerar descendentes com maior probabilidade de apresentar essas características adaptativas.

 i) Amensalismo (-/0): O amensalismo ou antibiose consiste numa relação desarmônica em que indivíduos de uma população secretam substâncias que inibem ou impedem o desenvolvimento de indivíduos de populações de outras espécies. É o caso bem conhecido dos antibióticos, que, produzidos por fungos, impedem a multiplicação das bactérias. Esses antibióticos são largamente utilizados pela medicina, no combate às infecções bacterianas. O mais antigo antibiótico que se conhece é a penicilina, substância produzida pelo fungo Penicillium notatum. Outro caso de amensalismo é conhecido por maré vermelha. Sob determinadas condições ambientais, certas algas marinhas microscópicas de cor avermelhada e produtoras de substâncias altamente tóxicas apresentam intensa proliferação, formando enormes manchas vermelhas no oceano. Por essa razão, a concentração dessas substâncias tóxicas aumenta, provocando grande mortalidade de animais marinhos.

Exercícios:

  1. As relações ecológicas podem ser intraespecíficas ou interespecífica. Quando ocorre cada uma delas? Explique e dê exemplos.

  2. A rêmora e o tubarão são exemplos de uma relação ecológica denominada comensalismo. Defina essa relação e identifique qual desses indivíduos é a espécie comensal, e o por quê.

  3. A caravela, cnidário formado por vários indivíduos anatomicamente unidos, entre os quais há uma divisão de trabalho, é um exemplo de qual relação ecológica? Explique.

  4. Em 1927, Alexander Fleming observou que o fungo mofo verde (Penicillium notadum), impedia o desenvolvimento de colônias de bactérias próximas a ele. Qual a relação entre essas duas espécies?

  5. Qual a diferença entre mutualismo e protocooperação? Dê um exemplo de cada.

  6. (ENEM-2011) Os vaga-lumes machos e fêmeas emitem sinais luminosos para se atraírem para o acasalamento. O macho reconhece a fêmea de sua espécie e, atraído por ela, vai ao seu encontro. Porém, existe um tipo de vaga-lume, o Photuris, cuja fêmea engana e atrai os machos de outro tipo, o Photinus, fingindo ser desse gênero. Quando o macho Photinus se aproxima da fêmea Photuris, muito maior que ele, é atacado e devorado por ela. A relação descrita no texto, entre a fêmea do gênero Photuris e o macho do gênero Photinus, é um exemplo de:

A. comensalismo

B. inquilinismo

C. cooperação

D. predatismo

E. mutualismo

  1. (UERJ – 2008) Na natureza, são frequentes os exemplos de relações benéficas entre indivíduos, mesmo de espécies diferentes, como é o caso do caranguejo paguro e da anêmona. O caranguejo aumenta sua proteção vivendo em conchas abandonadas e permitindo que anêmonas – produtoras de substância urticante contra predadores – se depositem nelas. As anêmonas, por sua vez, ganhando mobilidade, capturam melhor es alimentos.

O tipo de interação descrita é denominada:

A. colônia

B. sociedade

C. amensalismo

D.protocooperação

  1. Qual o tipo de relação entre, as bactérias do gênero Rhizobium e as plantas leguminosas. Esse tipo de relação interespecífica é conhecido como:
    A. Predatismo
    B. Comensalismo
    C. Parasitismo
    D. Amensalismo
    E.Mutualismo

MÚSICA – RELAÇÕES ECOLÓGICAS – Som e vídeo disponíveis no link: http://youtu.be/1piTRPCYaks

(Autor desconhecido)

As relações podem ser

pra ganhar ou então pra perder.

Existindo ou não harmonia,

isso é o que devemos saber.

Ô ieiê ô iaiá, Ô ieiê ô iaiá

Ela terá harmonia se não houver prejuízo

e se alguma das partes tiver algum benefício.

Colônia tem indivíduos, podem ter corpos ligados, são bactérias, corais ou alguns protozoários.

Sociedade é marcante, os corpos são separados, organizados em funções como as abelhas já são.

O crocodilo e o palito na protocooperação,

ajuda não-obrigatória, faltando não morrerão.

Porém no mutualismo a união é vital,

algas e fungos são liquens, protozoário e cupim.

Comensalismo um ganha outro não tá nem aí.

O leão deixa pra hiena e ela morre de rir.

Inquilinismo em orquídeas que apoiadas crescerão, peixe entrou no holotúria que serviu de proteção.

Finalizando harmonia, cabra preste bem atenção,

se você não se ligar, é bom por recuperação.

REFRÃO

Mas se houver prejuízo, desarmonia já é.

Um ganha e o outro se ferra e assim não vai dar pé.

Competição é danada, o recurso faltará,

disputa é sempre acirrada e o mais forte vencerá.

No amensalismo produtos fatores inibirão que a espécie amensal cresça, antibiose serão.

O predatismo apresenta a presa e o predador,

o veadinho deu mole e o leão abocanhou.

Canibalismo aparece dentro da mesma espécie,

matou e teve motivo, em peixes isso acontece.

Parasitismo famoso, vivendo às custas alheia,

é o parasita na boa e o hospedeiro esperneia.

Pra acabar!

Pra acabar com a desarmonia, cabra preste bem atenção, se você não se ligar você vai tomar no… no prejuízo.

REFRÃO

Música Relações ecológicas – Vestibular

– Som e vídeo disponíveis no link:

 

MÚSICA – RELAÇÕES ECOLÓGICAS 

(Autor desconhecido)

As relações podem ser

pra ganhar ou então pra perder.

Existindo ou não harmonia,

isso é o que devemos saber.

Ô ieiê ô iaiá, Ô ieiê ô iaiá

Ela terá harmonia se não houver prejuízo

e se alguma das partes tiver algum benefício.

Colônia tem indivíduos, podem ter corpos ligados, são bactérias, corais ou alguns protozoários.

Sociedade é marcante, os corpos são separados, organizados em funções como as abelhas já são.

O crocodilo e o palito na protocooperação,

ajuda não-obrigatória, faltando não morrerão.

Porém no mutualismo a união é vital,

algas e fungos são liquens, protozoário e cupim.

Comensalismo um ganha outro não tá nem aí.

O leão deixa pra hiena e ela morre de rir.

Inquilinismo em orquídeas que apoiadas crescerão, peixe entrou no holotúria que serviu de proteção.

Finalizando harmonia, cabra preste bem atenção,

se você não se ligar, é bom por recuperação.

REFRÃO

Mas se houver prejuízo, desarmonia já é.

Um ganha e o outro se ferra e assim não vai dar pé.

Competição é danada, o recurso faltará,

disputa é sempre acirrada e o mais forte vencerá.

No amensalismo produtos fatores inibirão que a espécie amensal cresça, antibiose serão.

O predatismo apresenta a presa e o predador,

o veadinho deu mole e o leão abocanhou.

Canibalismo aparece dentro da mesma espécie,

matou e teve motivo, em peixes isso acontece.

Parasitismo famoso, vivendo às custas alheia,

é o parasita na boa e o hospedeiro esperneia.

Pra acabar!

Pra acabar com a desarmonia, cabra preste bem atenção, se você não se ligar você vai tomar no… no prejuízo.

REFRÃO