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GENÉTICA BÁSICA
Tópicos
Propósito
Citologia
o Célula
o Cromossomos
o Divisão Celular
Formação de gametas
o Esporogenese e Gametogenese
o Gametas
Herança Monofatorial
o Mendel
o 1a. Lei de Mendel
o Cruzamentos
o Cruzamento Teste
o Autofecundações
o Retrocruzamento
Genes Independentes
o 2a. Lei de Mendel
o Dois ou Mais Genes
Modificações na RF 9:3:3:1
o Relação de Dominância
o Interações Epistáticas
o Interações Não-Epistáticas
o Ligação Fatorial
Mutações
o Mutações
o Alelos Múltiplos
Sexo
o Mecanismos de Determinação do Sexo
o Hereditariedade em Relação ao Sexo
Ligação Fatorial
o Dois Genes
o Três Genes
Probabilidade
o Probabilidade e Distribuição Binomial
o Qui-quadrado
Citogenética
o Variação Numérica
o Variação Estrutural
Genética Molecular
Genética de Populações
Genética Quantitativa
Hernça Extra-Nuclear
PROGRAMA GBOL
O programa GB-OL, Genética Básica on-line, foi desenvolvido com a finalidade de ser um instrumento
adicional para o ensino de Genética entre estudantes de graduação, utilizando-se, para tal, recursos
computacionais.
A Genética é uma ciência que desperta grande interesse por tratar de temas que estão diretamente
relacionados com a vida do homem. Enfatiza a evolução, a hereditariedade e o melhoramento. Muitos dos
avanços da humanidade para o próximo milênio, certamente virão de descobertas e aplicações de
princípios genéticos.
Apesar da motivação pelos temas abordados na Genética, o ensino de seus tópicos não tem sido tarefa
fácil, talvez porque a genética abranja várias áreas e associa princípios probabilísticos e conceitos
fundamentais de biologia. Mesmo entre os geneticistas, há grande diversidade de especialização,
destacando as áreas de citogenética, mutagênese, evolução, genética molecular, quantitativa e de
populações. Atualmente há disponibilidade de literatura ampla, a maioria bem ilustrada e com inúmeros
exemplos em qualquer espécie de trabalho e, de forma mais abrangente, na espécie humana. Todos estes
recursos tem atraído leitores e contribuído para que o conhecimento seja repassado aos iniciantes na área.
Entretanto, a abordagem tradicional em livros e artigos ainda é feita de forma estática e pouco interativa.
Torna-se difícil descrever processos dinâmicos como, por exemplo, a divisão celular ou a síntese proteíca,
em textos ou recursos audio-visuais como slides e transparência. Certos exemplos também tornam-se
restritos pela dimensão ou dificuldade de cálculo como por exemplo, predição de genótipos e fenótipos
envolvendo vários genes segregantes.
Acredita-se que o programa GBOL permitirá superar grande parte dos problemas encontrados no ensino e
aprendizagem da Genética. A apresentação de ilustrações, fotos, animações e de situações simuladas e
aleatorizadas certamente permitirá superar muitos dos entraves para o ensino e aprendizagem de temas de
Genética, tornando esta atividade simples, agradável e atraente para o usuário do GBOL.
A Célula
É a unidade fundamental dos seres vivos. Todos os seres vivos são
compostos desta unidade fundamental, desde as mais simples estruturas
unicelulares, as bactérias e os protozoários, até os mais complexos,
como o ser humano e as plantas. Dentro do mesmo indivíduo as células
de diferentes tecidos são diferentes, não existindo célula típica.
Algumas diferenças entre células animais e vegetais são ressaltadas no
aplicativo GBOL.
As estruturas subcelulares (organelas) são comuns a muitos tipos de
células. Essas organelas desenvolvem funções distintas, que, no total,
produzem as características de vida associada com a célula. As
seguintes organelas estão presentes nos organismos superiores:
No Citoplasma:
1. Ribossomos : Locais de síntese de cadeia polipeptídicas.
2. Retículo Endoplasmático : Área em que ocorrem as reações
bioquímicas. O RE granular é responsável pelo transporte de
material dentro da célula e participa da síntese de proteínas. O
RE liso também tem por função permitir o transporte de
substâncias, síntese de esteróides, inativação de certos
hormônios, inativação de substâncias nocivas.
3. Complexo de Golgi: Acúmulo e eliminação de secreções e
síntese de açúcares.
4. Lisossomos : Produção de enzimas digestivas intracelulares
que ajudam na eliminação de bactérias e corpos estranhos. Se
rompido, podem causar a destruição da célula.
5. Mitocôndrias : Respiração e produção de energia (ciclo de
Krebs, cadeia de transporte de elétrons, dentre outros).
6. Centríolos - ausentes em vegetais superiores . Formação de
cílios e flagelos. Formam os pólos para o processo de divisão
celular.
7. Plastos - ausentes em animais. Estruturas para armazenamento
de amido, pigmentos e outros produtos celulares. É no
cloroplasto que ocorre a fotossíntese.
8. Vacúolos - ausentes em animais. Participação no controle
osmótico da célula e armazenamento de substâncias, excesso de
água, pigmentos solúveis e diversos produtos a serem
eliminados.
9. Peroxissomos : Degradação de água oxigenada e do álcool.
10. Glioxissomos - ausentes em animais. Contém enzimas para
conversão de lipídios em açúcares, utéis no metabolismo celular.
No Núcleo:
1. Envoltório Nuclear : estrutura permeável, que permite a
entrada e saída seletiva de produtos celulares.
2. Cromossomos : entidades portadoras da informação genética.
3. Nucléolo : síntese de RNA ribossômico.
CROMOSSOMOS
Tópicos
Conceito
Constituição
DNA
DNA-Histonas
Propriedades
Estrutura
Tamanho e Posição do Centrômero
Cromossomos Sexuais e Autossomais
Número de Cromossomos
Retorna ao GBOL
Conceito:
Cromossomos (Kroma=cor, soma=corpo) são filamentos espiralados de cromatina, existente no
suco nuclear de todas as células. Volta
Constituição
A cromatina é constituída de nucleoproteínas (RNA e DNA em maior parte), além de proteínas
globulares, fosfatídeos e elementos minerais tais como cálcio e magnésio. Ela pode se apresentar sob
a forma de eucromatina ou de heterocromatina. A heterocromatina é a parte mais condensada e de
maior coloração por corantes básicos em núcleos interfásicos, entretanto parece estar relacionada
com menor atividade gênica. Volta
DNA
O DNA, constituinte fundamental do cromossomo, é formado por bases nitrogenadas, entre elas as
purinas, representadas pela adenina e guanina, e pelas piridimindas, representadas pela citosina e
timina. No mRNA e timina é substituída pela uracila.
A molécula de DNA é uma hélice dupla helicóidal, em que o filamento
externo é constituído por fósforo e açúcar e a parte mais interna pelas
ligação por pontes duplas de hidrogênio entre adenina e guanina e
triplas entre citosina e timina. Volta
DNA-Histonas
Outro aspecto importante é a associação
entre DNA e histonas. As histonas formam
um complexo juntamente com os grupos
fosfatados do DNA carregados
negativamente. As histonas são
carregadas positivamente, sendo
conhecidas por "proteínas básicas". As
cargas positivas são fornecidas por uma
alta proporção de aminoácidos lisina e
arginina. Algumas histonas são
denominadas "ricas em lisina" e outras
"ricas em arginina". Em geral são
encontradas somente nos organismos em
que a diferenciação celular ocorre
(eucariotas). São distinguidas, em função
da proporção lisina/arginina, cincodiferentes tipos de histonas (H1, 2 H2A, 2
H2B e 2 H3). A complexação das histonas
além de causar um aumento do diâmetro
do DNA, de cerca de 20 a 30 angstron,
muda também as propriedades físicas do
DNA. A temperatura de fusão
(temperatura na qual os fios de DNA
mudam da forma de hélice dupla regular
para a forma de fio simples, é bastante
aumentada. Volta
Propriedades
Se autoreproduzem durante as divisões nucleares conservando suas propriedades morfológicas e
fisiológicas.
São entidades permanentes no núcleo. Células em condições de inanição apresentam numero de
cromossomos constante.
Absorvem luz ultra-violeta ( 2600 Å)
Nos diplóides, cada cromossomo tem seu homólogo.
Estrutura
Em sua estrutura, o cromossomo
apresenta a unidade estrutural
filamentosa de DNA que se apresenta em
forma de espiral, sendo envolvido por
uma substância protéica denominada
matriz. Destacam-se as seguintes partes:
Cromômeros- A cromatina não é um
filamento uniforme, mas apresenta em
toda sua extensão engrossamentos
bastante irregulares com aspectos de
granulações (Cromômeros). Seu tamanho e localização são constantes para cada cromossomo.
Cromatídeos - É o resultado da divisão longitudinal do cromossomo durante a divisão celular.
Centrômero- Constrição primária que divide o cromossomo em dois braços e influi no
movimento durante a divisão celular. Comumente há um centrômero por cromossomo mas existem
organismos dicêntricos ou policêntricos.
Satélite - Porção terminal de material cromossômico separado do cromossomo por uma
constrição secundária.
Zona SAT - Região relacionada com a formação do nucléolo durante a telófase.
O estudo da morfologia dos cromossomos por fixação e coloração básica é mais fácil durante a
metáfase e anáfase da divisão celular, pois os filamentos apresentam-se mais compactos e
condensados. Um esquema ilustrativos das partes de um cromossomo é verificado a seguir:
Volta
Tamanho e Posição do Centrômero
Os cromossomos se distinguem quanto ao tamanho, classificando-se como longos ( > 10 µM),
médios (4-8 µM) e curtos (< 2 µM). Em certos organismos ou em partes de alguns organismos são
encontrados cromossomos de tamanho consideravelmente maior que os demais. Esses
cromossomos, denominados "gigantes". Um exemplo são os cromossomos politênicos, encontrados
em células de glândulas salivares, esôfago, intestino e tubos de Malpighi de dípteros. São originados
de uma série de divisões longitudinais dos cromossomos sem a separação dos cromatídeos
(endomitose = multiplicação dos cromossomos, aumento do volume nuclear e celular sem divisão
celular.) Também quanto a posição relativa dos centrômeros, podendo ser:
Metacêntrico: Centrômero mediano. Os dois braços tem relação de comprimento 1:1 até 2,5:1.
(Forma de V)
Acrocêntrico: Centrômero próximo de um dos extremos do cromossomo. Relação de 3:1 a 10:1.
Telocêntrico: Centrômero estritamente terminal. O cromossomo tem um único braço.
Sub-metacêntrico.: Apresenta-se em forma de J.
Cromossomos homólogos além de ter mesmo tamanho e manter a mesma posição relativa dos
centrômero, apresentam mesma posição de constrições secundárias, presença de satélites e
distribuição de cromômeros. Volta
Cromossomos Sexuais e Autossomais
Outro fato importante é a distinção, em certas espécies, dos cromossomos autossomais e sexuais.
Assim, por exemplo, os machos de algumas espécies, incluindo a espécie humana, o sexo está
associado a um par de cromossomos morfologicamente diferente de seu homólogo (heteromórfico).
Esses cromossomos são designados por X e Y. Os demais cromossomos são denominados de
autossomais. Volta
Número de Cromossomos
O numero de cromossomo é, em geral, constante para os indivíduos de uma mesma espécie. O
número básico de cromossomos da espécie ou o conjunto completo de cromossomos diferentes é
denominado por genoma. Assim, o genoma humano é representado por 23 cromossomos. Em
organismos diplóides as células somáticas apresentam 2n cromossomos no qual n veio de seu
genitor feminino e os n restantes do genitor masculino. Pelo processo meiótico, formam-se gametas
com n cromossomos. Assim, o estado haplóide, ou gamético, quando a espécie de referência é
diplóide, contém o genoma da espécie. Espécies poliplóides, como por exemplo o trigo hexaplóide
(6x = 42), podem tem em seus gametas mais de um genoma, conforme ilustrado a seguir:
Célula Esp. Humana Drosophila Trigo
Somática 2x=46 2x=8 6x = 42
Gametas (n) n = 23 n = 4 n = 21
Genoma (x) x =23 x = 4 x = 7
O número de cromossomos não tem relação direta com a posição da espécie no esquema de
classificação fílogenético. Por exemplo:
Espécie Número de Cromossomos
Humana 46
Milho 20
Ervilha 14
Drosophila 8
Dália 64
Tatu 64
Cavalo 64
DIVISÃO CELULAR
Tópicos
Introdução
Mitose
Meiose
Retorna ao GBOL
Introdução:
Em estudos de genética a preocupação básica é o entendimento de como as características são
repassadas entre as gerações. De uma forma geral, podemos imaginar vários indivíduos de uma
população que se intercruzam formando novos descendentes, que manifestarão fenótipos
resultantes da ação e interação dos genes recebidos.
O processo de origem de novos
indivíduos se inicia pela
formação de gametas dos
genitores e subsequente união
entre os mesmos. Da
fecundação forma-se a célula
ovo, ou zigoto, que reconstitui o
número de cromossomo da
espécie. Esta célula inicial se
desenvolve gerando o indivíduo
adulto, formados por mais de
um trilhão de células, a partir
da célula original, como no
caso da espécie humana.
Verifica-se, portanto, que os
processos reducionais e
conservativos são
fundamentais na transmissão
das características
hereditárias. Volta
Mitose
Conceito
É o processo pelo qual é construído uma cópia exata de cada cromossomo, a informação genética é
replicada e distribuída eqüitativamente aos 2 produtos finais. As características básicas da mitose
são:
a) Distribuição eqüitativa e conservativa do número de cromossomos.
b) Distribuição eqüitativa e conservativa da informação genética.
Descrição das Fases
A - Intérfase
Na intérfase o núcleo apresenta um contorno nítido pela presença da membrana nuclear. Os
cromossomos estão invisíveis devido ao índice de refração ser igual a da cariolinfa (suco nuclear) e
a problemas tinturiais. Os cromossomos começam a se diferenciar engrossando-se e tornando-se
mais visível. O engrossamento se dá em parte pela espiralização e em parte pelo acúmulo de uma
substância protéica denominada matriz (O cromossomo aumenta o diâmetro e diminui o tamanho).
Ocorre a divisão longitudinal do cromossomo e replicação semi-conservativa da informação
genética (DNA).
B - Prófase
Na prófase os cromossomos tornam-se mais espiralados, encurtando-se, aumentando o diâmetro e
individualizando-se. Em preparações fixadas e coradas o cromossomo parece ser sólido e oval ou
assemelha-se a um bastão. As cromátides já podem ser observadas no final da prófase. Elas
mantêm-se unidas pelo centrômero, o qual se liga às fibras do fuso cromático. A membrana nuclear
desaparece e os centríolos migram para os pólos.
C - Metáfase
Há formação da placa equatorial, ou seja os cromossomos se dispõena posição mediana da célula,
possibilitanto a distribuição equitativa da informação genética. Os cromossomos estão bem
individualizados e fortemente condensados. Essa fase é adequada para se fazer contagem de
cromossomos e verificação dealterações estruturais grosseiras. As linhas do fuso surgem em forma
de linhas centrais (ou contínuas) ou de linhas cromossomais.
D- Anáfase
Ocorre a separação das cromátides que se dá inicialmente pelo centrômero e posteriormente ao
longo de todo cromossomo. Cada unidade tem seu próprio centrômero. Esta é a fase mais adequada
para visualizar a posição do centrômero .
E - Telófase
A membrana nuclear é reconstituída em torno de cada núcleo-filho e os nucléolos reaparecem. A
citocinese ocorre. Volta
Meiose
Conceito
A meiose é o processo que se verifica tanto nos órgãos sexuais masculinos quanto femininos.
Através da meiose os gametas ficam com o número de cromossomos reduzidos à metade, ao estado
denominado haplóide. Quando o gameta de origem materna se une ao gameta de origem paterna o
número de cromossomos característico da espécie é restabelecido.
A meiose é um processo divisional, que, a partir de uma célula inicial com 2n cromossomos, leva à
formação de células filhas com metade desse número. Também é definida como o processo que
envolve duas divisões sucessivas do núcleo, acompanhada de uma só redução no número de
cromossomos.
A divisão meiótica compreende 2 fases: a reducional (meiose I) e a equacional (meiose II).
Descrição das Fases
A - Intérfase
Na intérfase o núcleo apresenta-se bem individualizado pela presença da membrana nuclear. Os
cromossomos começam a se diferenciar, engrossando-se e tornando-se mais visível. Ocorre a
divisão longitudinal do cromossomo e replicação da informação genética, no modelo semi-
consevativo.
B - Prófase I
A prófase I é estudada através de seus vários estágios dados a seguir.
B.1 - Leptóteno (filamentos finos)
É a fase inicial da prófase da primeira divisão meiótica. Os cromossomos aparecem unifilamentares
(apesar da replicação já ter ocorrido) e as cromátides são invisíveis. A invisibilidade das cromátides
permanece até a sub-fase de paquíteno.
B.2. Zigóteno
Durante o estágio de zigóteno cada cromossomo parece atrair o outro para um contato íntimo, à
semelhança de um ziper. Este pareamento, denominado sinapse, é altamente específico e ocorre
entre todas as seções homólogas dos cromossomos, mesmo se essas seções estão presentes em outros
cromossomos não homólogos.
Sabemos que para cada cromossomo contribuído por um pai, existe um que lhe e homólogo,
contribuído pelo outro progenitor. São esses os cromossomos que se pareiam.
B.3. Paquíteno
O paquíteno é um estágio de progressivo encurtamento e enrolamento dos cromossomos que ocorre
após o pareamento no zigóteno ter sido completado. No paquíteno as duas cromátides irmãs de um
cromossomo homólogo estão associados às duas cromátides irmãs de seus homólogos. Esse grupo de
4 cromátides é conhecido como bivalente ou tétrades e uma série de troca de material genético
ocorre entre cromátides não irmãs de homólogos (Crossing-over)
O paquíteno é também o estágio em que uma estrutura chamada de complexo sinaptonêmico pode
ser observada entre os cromossomos através de microscópios eletrônicos. Ele aparece como faixas
de 3 componentes longitudinais organizados em 2 camadas laterais de elementos densos e a central
constituída basicamente de proteínas. O complexo permite que os cromossomos estejam em um
contato mais íntimo e mais preciso.
B.4. Diplóteno
No estágio de diplóteno cada cromossomo age como se repelisse o pareamento íntimo estabelecido
entre os homólogos, especialmente próximo ao centrômero. Talvez isso ocorra devido ao
desaparecimento da força de atração existente no paquíteno ou devido a uma nova força de
repulsão que se manifesta.
A separação é impedida em algumas regiões, em lugares onde os filamentos se cruzam. Essas
regiões ou pontos de intercâmbios genéticos, são conhecidas por quiasmas. Uma tétrade pode
apresentar vários quiasmas dando figuras em configuração de V, X, O ou de correntes. Em muitos
organismos suas posições e número parecem ser constantes para um particular cromossomo.
B.5. Diacinese
Na diacinese a espiralização e contração dos cromossomos continua até eles se apresentarem como
corpúsculos grossos e compactos. Durante a fase final desse estágio ou início da metáfase I, a
membrana nuclear dissolve e os bivalentes acoplam-se, através de seus centrômeros, às fibras do
fuso cromático. O nucleolo desaparece. O número de quiasma é reduzido devido a terminalização.
A terminalização é um processo pelo qual, dado o encurtamento dos filamentos e a força de
repulsão existente entre homólogos, os quiasmas vão sendo empurrados para alguns se escaparem
por completo.
C - Metáfase I
Nessa fase os bivalentes orientam-se aleatoriamente sobre a placa equatorial. Em geral os
cromosssomos estão mais compactos que aqueles da fase correspondente da mitose e permitem uma
contagem das unidades que estão presentes na parte mediana da célula.
D - Anáfase I
Nessa fase inicia a movimentação das díades para pólos opostos, mas não há rompimento dos
centrômeros. Nesse caso há movimento de cromossomos inteiros para pólos opostos e,
consequentemente, essa fase reduz o número de cromossomos a metade.
Essa fase é adequada ao estudo da posição dos centrômeros, pois as cromátides se abrem
permanecendo unidas apenas pelos centrômeros e assim apresentando especiais. Nessa fase ainda
ocorre algumas quebras de quiasmas que ainda restaram.
E - Telófase I
Como na mitose os dois grupos formados ou aglomerados nos pólos passam por uma série de
transformações: A identidade das díades começa a desaparecer, os filamentos tornam-se a
desespiralizar (perda de visibilidade). Os núcleos não chegam ao repouso total, pois logo após
começa a se preparar para a segunda divisão meiótica. Variando de acordo com o organismo, uma
divisão do citoplasma pode ou não se verificar imediatamente após a separação dos dois núcleos.
F - Intercinese
Fase que vai desde o final da primeira divisão até o início da segunda divisão. Essa fase difere da
intérfase por não ocorrer a replicação da informação genética, tal como ocorre na intérfase.
G - Prófase II
Essa fase é muito mais simples que a prófase I, pois os cromossomos não passam por profundas
modificações na intercinese. Ocorre os seguintes fenômenos: desaparecimento da membrana
nuclear; formação do fuso cromático e movimentação das díades para a placa equatorial.
H - Metáfase II
Os cromossomos, agora em número reduzido à metade, alinham-se na placa equatorial da célula.
I- Anáfase II
Os centrômeros se dividem permitindo a separação das cromátides irmãs migrarem para pólos
opostos. Essas cromátides poderão carregar informação genética diferente caso tenha ocorrido
permuta durante a prófase I (paquíteno).
J - Telófase II
- Os cromossomos atingindo os pólos se aglomeram e as novas células são reconstituídas. Após a
citocinese forma-se um grupo de 4 células haplóides denominadas de tétrades. Cada célula dessa
meiose irá conter um grupo de cromossomos não homólogos.
ESPOROGENESE E GAMETOGENESE
VEGETAL
Tópicos
Introdução
Microsporogenes e Gametogenese masculina
Megasporogenese e Gametogenese feminina
Dupla fertilização
Retorna ao GBOL
Introdução:O processo de produção de esporos e gametas nas
plantas é bastante variável. Neste aplicativo é
apresentado apenas o processo relacionado com as
plantas possuidoras de flores, denominadas de
angiospermas. Estes processos ocorrem nos aparelhores
reprodutores feminino e masculino, denominados
gineceu e androceu, respectivamente. O gineceu
apresenta o estigma, o estilete e o ovário e o androceu
apresenta a antera, o conectivo e filete.
Microsporogenese e gametogenese masculina
É o processo de formação de esporos, grãos de pólen, em órgãos sexuais masculinos de um planta.
Esse processo ocorre a partir de células da parede interna da antera que contém as células-mãe do
grão de pólen.
Envolve as seguintes etapas:
Microsporogenese
MULTIPLICAÇÃO
A célula inicial do tecido germinativo passa por sucessivas mitoses dando origem a uma população
de microsporogônios.
CRESCIMENTO
Os microporogônios aumentam seus volumes de citoplama e núcleo dando origem ao
microsporócito 1º que e uma célula capacitada a sofrer meiose.
MEIOSE
Na primeira etapa (Meiose I ou etapa reducional) cada microsporócito 1º dá origem a dois
microsporócito 2º e na segunda etapa (Meiose II ou etapa equacional) cada microsporócito 2º dá
origem a um micrósporo.
DIFERENCIAÇÃO
O micrósporo se diferencia em um grão de pólen, que apresenta duas camadas protetoras (exina e
intina) com vários póros e o núcleo haplóide.
Gametogenese
Terminada a diferenciação, o núcleo do grão de pólen sofre primeira cariocinese, dando origem a
dois núcleos. Um é denominado reprodutivo e o outro vegetativo. Posteriormente o núcleo
reprodutivo passa pela segunda cariocinese, dando origem aos núcleos gaméticos masculino. Assim,
cada grão de pólen adulto contém três núcleos haplóides com informação genética idêntica. Dois
destes núcleos participarão na formação da próxima descendência (um contribuirá para a
formação do embrião e o outro para um tecido de reserva denominado endosperma). Volta
Megasporogenese e gametogenese feminina
É o processo de produção de esporos no aparelho reprodutor feminino da planta, resultando o saco
embrionário. Este processo visa também garantir que o esporo e o gameta feminino contenha
quantidade de nutriente satisfatória para o desenvolvimento inicial do embrião.
Envolve as seguintes etapas
Megasporogenese (ou macrosporogênese)
MULTIPLICAÇÃO
A célula inicial do epitélio germinativo (nucela) sofre várias mitoses dando origem a uma população
de megasporogônias (ou macrosporogônias).
CRESCIMENTO
A megasporogônia aumenta seu volume nuclear e citoplamático dando origem a um megasporócito
1º.
MEIOSE
A primeira etapa, ou meiose I, é irregular pela ocorrência de uma citocinese diferencial que dá
origem a uma célula abortiva e ao megasporócito 2º. Essa meiose irregular garantirá um esporo
com maior quantidade de nutrientes. Na segunda etapa, ou meiose II, o megasporócito 2º dá origem
a uma megáspora e outra célula abortiva. Células abortivas podem se dividir dando origem a duas
outras células abortivas.
DIFERENCIAÇÃO
Forma-se o saco embrionário.
Gametogenese
O núcleo do saco embrionário passa por três cariocineses dando origem ao saco embrionário
imaturo, que contém oito núcleos entre os quais encontram-se duas sinérgides, a oosfera (gameta
feminino), dois núcleos polares e três antípodas. Todos os núcleos são haplóides e contém a mesma
informação genética. Posteriormente as sinérgides e antípodas são reabsorvidas e os núcleos polares
se fundem dando origem a um núcleo 2x . Volta
Dupla-fertilização
Na dupla-fertilização é formado o embrião e o endosperma. O embrião é resultante da união entre
a oosfera (gameta feminino) e um núcleo gamético levado pelo grão de pólen. O endosperma, tecido
de reserva de muitos vegetais, é formado pela união dos dois núcleos polares, do saco embrionário,
com outro núcleo gamético do grão de pólen. Tem-se portanto, o embrião diplóide (2x) e o
endosperma triplóide (3x). Volta
FORMAÇÃO DE GAMETAS
Tópicos
Genes independentes
Genes ligados
Genes ligados e independentes
Genes autossomais e sexuais
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GENES INDEPENDENTES
Genes independentes são aqueles localizados em cromossomos diferentes. O número de gametas
formados por um indivíduo cujo genótipo apresenta-se em heterozigose para n locos é dado por
2^n.
Como ilustração será considerado o indivíduo de genótipo : AabbCcddee
Este indivíduo produz 4 gametas diferentes, pois apresenta em seu genótipo dois locos em
heterozigose (Loco A/a e C/c). Assim, tem-se 2² = 4 gametas. Estes gametas são:
Tipos de gametas Freqüência Freqüência
AbCde P(A) P(b) P(C) P(d) P(e) (1/2)(1)(1/2)(1)(1) = 1/4
Abcde P(A) P(b) P(c) P(d) P(e) (1/2)(1)(1/2)(1)(1) = 1/4
abCde P(a) P(b) P(C) P(d) P(e) (1/2)(1)(1/2)(1)(1) = 1/4
abcde P(a) P(b) P(c) P(d) P(e) (1/2)(1)(1/2)(1)(1) = 1/4
Volta
GENES LIGADOS
DOIS GENES LIGADOS
Para se ter um entendimento sobre ligação fatorial é necessário que inicialmente seja apresentado o
conceito e tipos de fases de ligação. Existem dois tipos de fases de ligação, as quais serão descritas a
seguir:
Fase de aproximação ou acoplamento
É a condição na qual os dois alelos dominantes (ou recessivos) tem maior probabilidade de penetrar
simultaneamente em um gameta. Ou é a fase em que estão em um mesmo cromossomo os alelos
dominantes (ou recessivos) dos dois genes.
A B// a b
. São observadas as seguintes características:
- Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = ½
- Gametas produzidos: A B e ab, com freqüência, e Ab e aB, com freqüência R. Em que e P e R
referem-se, respectivamente, aos tipos paternais e recombinantes. Pode-se verificar que P é maior
ou igual a R.
Tipos de gametas Gametas Freqüência
Paternal AB P = (1 - d)/2
Paternal ab P = (1 - d)/2
Recombinante Ab R = d/2
Recombinante aB R = d/2
Fase de repulsão
É a condição na qual o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo de outro gene tem maior
probabilidade de penetrar simultaneamente em um gameta. Ou, é a fase em que estão num mesmo
cromossomo o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo do outro gene.
A b// a B
. São observadas as seguintes propriedades:
- Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = ½
Gametas produzidos: A b e a B, com freqüência P, e A B e a b, com freqüência R.
Tipos de gametas Gametas Freqüência
Paternal Ab P= (1 - d)/2
Paternal aB P= (1 - d)/2
Recombinante ab R = d/2
Recombinante AB R = d/2
TRÊS GENES LIGADOS
Considerando o triplo-heterozigoto pode-se verificar que é possível serem produzidos até oito tipos
de gametas diferentes. Será considerado, como ilustração, o indivíduo de genótipo:
Indivíduo: A B C // a b c
As freqüências dos gametas podem ser estabelecidas considerando os oito tipos de gametas: 2
paternais, 2 de permuta simples na região 1 (entre o primeiro e segundo genes), 2 de permuta
simples na região 2 (entre o segundo e terceiro gene) e 2 de permuta dupla. As freqüências destes
gametas são P, R1, R2 e Rd, respectivamente.
Neste caso admite-se serem conhecidas as disâncias (d1 e d2) e a interferência entre as regiõescromossômicas (I), como exemplificado a seguir:
A/a, B/b e C/c.
d(A/a - B/b)=d1
d(B/b - C/c)=d2
Ordem: A/a - B/b - C/C
Coincidência = co
Assim, inicia-se por estimar Rd, considerando um total de 100 gametas, e as expressões:
Crossing-over duplo esperado na hipótese de interferência nula
CODE = (d1 x d2)/100
Crossing-over duplo a ser observado
Refere-se à freqüência de permuta dupla que se espera observar na descendência, admitindo a
ocorrência de permuta.
CODO =(1-I)CODE = coCODE
em que:
I : interferência cromossômica
co : coincidência = 1 - I
Valor da freqüência do duplo-recombinante (Rd)
Neste caso, utiliza-se a expressão:
Rd = CODO/2
Valor da freqüência do recombinante simples R1
Para o cálculo de R1, tem-se:
R1 =(d1 - CODO)/2
Valor da freqüência do recombinante simples R2
Para o cálculo de R2, tem-se:
R2 =(d2 - CODO)/2
Valor da freqüência do gameta paternal (P)
É obtido por diferença:
P = [100 - 2(R1 + R2 + Rd)]/2
Gametas de um triplo-heterozigoto - EX : AbC//aBc
Gametas Tipo Freqüência
AbC P P = [100 - 2(R1 + R2 + Rd)]/2
aBc P P = [100 - 2(R1 + R2 + Rd)]/2
ABc R1 (d1 - CODO)/2
abC R1 (d1 - CODO)/2
Abc R2 (d2 - CODO)/2
aBC R2 (d2 - CODO)/2
ABC Rd CODO/2
abc Rd CODO/2
Volta
GENES LIGADOS E INDEPENDENTES
Neste caso aplicam-se, simultaneamente, os pricípios de obtenção e estabelecimento de freqüências
de genes independentes e ligados. Será considerado o triplo-heterozigoto para os genes A/a, B/b e
C/c. Porém, será adimitido que os genes A/a e B/b estão ligados (pertencem ao mesmo cromossomo)
e o C/c é independente (localiza-se em outro crromossomo). Também é possível serem produzidos
até oito tipos de gametas diferentes. Será considerado, como ilustração, o indivíduo de genótipo:
Indivíduo: (AB//aB) Cc
As freqüências dos gametas podem ser estabelecidas considerando os quatro tipos de gametas para
os locos A/a e B/b ligados: 2 paternais e 2 recombinantes. Estas freqüências são combinadas,
usando a lei probabilística para eventos independentes, com as freqüências dos gametas relativos ao
loco C/c.
Neste caso será admitido que a distância entre os genes A/a e B/b é d, de tal forma que se tenha:
Gametas Tipo Freqüência
(AB)C P(AB) P(C) (P)(1/2)=((1-d)/2))(1/2)
(AB)c P(AB) P(c) (P)(1/2)=((1-d)/2))(1/2)
(ab)C P(ab) P(C) (P)(1/2)=((1-d)/2))(1/2)
(ab)c P(ab) P(c) (P)(1/2)=((1-d)/2))(1/2)
(Ab)C P(Ab) P(C) (R)(1/2)=(d/2)(1/2)
(Ab)c P(Ab) P(c) (R)(1/2)=(d/2)(1/2)
(aB)C P(aB) P(C) (R)(1/2)=(d/2)(1/2)
(aB)c P(aB) P(c) (R)(1/2)=(d/2)(1/2)
Volta
GENES AUTOSSOMAIS E SEXUAIS
Genes sexuais são aqueles localizados nos cromossomos sexuais, e autossomais aqueles localizados
nos demais cromossomos. Os cromossomos sexuais, como na espécie humana e mamíferos,
apresentam regiões de homologias diferenciadas. Assim, distinguem-se os seguintes genes:
Genes ligados ao sexo
Refere-se à herança de genes localizados na porção não homóloga do cromossomo X (mamíferos,
Drosophila, etc.) ou no cromossomo análogo Z. Os genótipos apresentados pela fêmea serão XA
XA, XA Xa e Xa Xa. Os apresentados pelos machos serão XA Y e Xa Y.
Genes parcialmente ligados ao sexo
São aqueles genes localizados na região homóloga dos cromossomos X e Y. Este genes podem
permutar-se durante o paquíteno já que se encontram nas regiões dos cromossomos sexuais que se
pareiam.Os genótipos apresentados pela fêmea serão XA XA, XA Xa e Xa Xa. Os apresentados
pelos machos serão XA YA , XA Ya, Xa YA e Xa Ya.
Genes holândricos
São genes localizados no cromossomo Y, no segmento sem homologia. O cromossomo Y é o
principal determinante da masculinidade na espécie humana e outros mamíferos. Nele deve estar
contido os genes de efeito masculinizante. Afora esta possível ação masculinizante, pouco se conhece
sobre os genes do Y, com algumas exceções no homem. Os genótipos apresentados pelo macho serão
X YA ou X Ya.
Como o cromossomo Y é restrito aos machos, apenas este sexo apresentam tais características,
sendo repassado de pais para filhos.
As freqüências dos gametas são obtidas de forma similar a decrita para genes ligados e
independentes. Volta
MENDEL
Gregor Mendel (1822-1884) é chamado, com mérito, o pai
da genética. Realizou trabalhos com ervilha (Pisum sativum
2x=14 ) no mosteiro de Brunn, na Áustria.
Sua primeira monografia foi publicada em 1866 mas, devido
ao caráter quantitativo e estatístico de seu trabalho, e das
influências do trabalho de Darwin (1859) sobre a origem das
espécies, pouca atenção foi dada àqueles relatos.
Em 1900 o trabalho de Mendel foi redescoberto por outros
pesquisadores. Cada um deles obtiveram, a partir de
estudos independentes, evidências a favor dos princípios de
Mendel, citando-o em suas publicações.
Em 1905, o inglês William Bateson, batizou essa ciência que
começava a nascer de Genética.
O TRABALHO DE MENDEL
Mendel não foi o único a realizar experimentos de hibridação, mas foi o que obteve maior sucesso,
devido a metodologia e ao material escolhido.
Material escolhido
Trata-se de material com muita variabilidade, há genitores contrastantes para vários caracteres; há
possibilidade de se obter progênie abundante; a espécie é de fácil cultivo e ocupa pouco espaço; o
ciclo é relativamente curto e a planta autógama, atingindo a homozigose e pureza por processo
natural de propagação.
Metodologia
Mendel destacou-se por ter adotado procedimentos metodológicos científicos e criteriosos.
Destacam-se os fatos de ter analisado um caráter por vez; trabalhado com pais puros; e ter
quantificado os dados.
Mendel estudou 7 características, cada uma com duas manifestações fenotípicas. Elas são
relacionadas na tabela que segue.
Característica Dominância Recessividade
Tipo de inflorescência axilar terminal
Forma da casca da semente lisa rugosa
Cor dos cotilédones amarelos verdes
Cor da casca da semente cinza branco
Forma da vagem normal sulcada
Cor da vagem verde amarela
Altura da planta alta anã
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1a. LEI DE MENDEL
INTRODUÇÃO
Mendel realizou seus trabalhos envolvendo genitores de ervilhas contrastantes em relação a cada
um dos sete caracteres estudados.
Característica Dominância Recessividade
Tipo de inflorescência axilar terminal
Forma da casca da semente lisa rugosa
Cor dos cotilédones amarelos verdes
Cor da casca da semente cinza branco
Forma da vagem normal sulcada
Cor da vagem verde amarela
Altura da planta alta anã
EXPERIMENTO ENVOLVENDO PLANTAS ALTAS E ANÃS
Considerando o caráter altura de plantas pode-se
detalhar seus resultados da seguinte maneira:
a) Cruzamento inicial : Envolveu genitores contrastantes
altos e anões.
b) Geração F1. Na primeira geração (F1), verificou-se
que toda descendência era alta. O fenótipo anão havia
desaparecido
c) Geração F2 : Quando se autofencundou o F1,
verificou-se uma descendência constituída de 787
plantas altas e 277 plantas anãs. Ou seja, das 1064
plantas 1/4 era anã e 3/4 era alta.
d) Teste da F2 anã. Autofecundando-se as plantas anãs
observou-se que a progênie sempre era anã e,
consequentemente essas plantasanãs F2 eram puras
e) Teste da F2 alta. As plantas altas quando
autofecundadas davam descendência só alta ou alta e
anãs, na proporção de 3:1.
Do total das plantas altas da geração F2 apenas 1/3 eram puras, ou seja, quando autofecundadas
davam só plantas altas.
Os 2/3 restantes eram impuros (ou segregavam), ou seja, quando autofecundadas, davam plantas
altas e anãs, na proporção de 3 alta : 1 anã
CONCLUSÕES
Cruzando-se pais puros contrastantes e autofecundando-se a geração F1, observa-se:
Relação de Aparência = 3/4 altas : 1/4 anãs
Relação de Pureza = 1/4 alta pura: 2/4 alta impura: 1/4 anã pura.
HIPÓTESE
Através dos resultados observados, Mendel formulou a
hipótese de que o caráter estaria sendo controlado por 2
determinantes de modo que o indivíduo teria os 2, mas
os gametas apenas 1. Por esta hipótese, os resultados
poderiam ser explicados satisfatoriamente.
Relação de Pureza (ou Genotípica )= ¼ Alta pura
(atribuído a AA) : 2/4 Alta não-pura (atribuído a Aa) :
¼ Anã pura (atribuído a aa)
Relação de Aparência (ou Fenotípica ) = ¾ Alta
(atribuído a A_ ou AA + Aa) : ¼ Anã (atribuído a aa)
1a. LEI
O mesmo modelo, pressupondo que cada indivíduo teria dois fatores para o controle da
característica, mas passando apenas um para próxima geração foi aplicado para explicar os
resultados dos demais experimentos. Em todas as situações avaliadas a hipótese mostrava-se
adequada para elucidar o fenômeno biológico estudado. Este fato levou Mendel a enunciar sua
primeira lei.
Por esta lei é estabelecido que os fatores genéticos (alelos) ocorrem aos pares nos indivíduos, mas
apenas um é passado ao descendente por intermédio dos gametas.
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CRUZAMENTOS
Tópicos
Autofecundações
Acasalamento ao acaso
Cruzamentos direcionados
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Autofecundações
Ocorre quando o cruzamento envolve gametas masculinos e femininos produzidos pelo próprio
indivíduo. Ocorre geralmente em vegetais, que contam com o aparelho reprodutor masculino e
feminino na mesma planta (plantas monóicas) ou na mesma flor (plantas hermafroditas)
Será considerado, como ilustração, a descendência obtida por autofecundação numa população P1,
constituída de 20 indivíduos AA, 30 Aa e 50 aa. Neste caso tem-se o seguinte esquema de
cruzamentos.
Genótipos Probabilidade AA Aa aa
AA 0,20 0,20 - -
Aa 0,30 0,075 0,15 0,075
aa 0,50 - - 0,50
Total 1,00 0,275 0,15 0,575
Esta população descendente é facilmente predita sabendo-se que a cada geração de autofecundação
a freqüência de heterozigotos reduz-se à metade. Assim, a freqüência que originalmente é 0,30
passa para 0,15. Os 0,15 restante é distribuido equitativamente entre os homozigotos. Logo a
freqüência de AA torna-se 0,20 + ½(0,15) = 0,275 e a de aa, torna-se 0,50 + ½(0,15) = 0,575.
Assim, a população autofecundada terá a seguinte constituição:
Genótipos Freqüência
AA 0,275
Aa 0,150
aa 0,575
Volta
Acasalamento ao Acaso
Ocorre quando os cruzamentos não são estabelecidos de forma preferencial.
Será considerado, como ilustração, a descendência obtida por acasalamento ao acaso entre
indivíduos de uma população população P1, constituída de 50 indivíduos AA, e 50 Aa. Assim a
freqüência de homozigotos dominantes (D) é de 0,5, a de heterozigotos (H) é de 0,5 e a de recessivos
(R) é 0,0.
Neste caso tem-se o seguinte esquema de cruzamentos:
Cruzamentos Probabilidade AA Aa aa
AAxAA 0,50x0,50 0,25 - -
AAxAa(*) 2x0,50x0,50 0,25 0,25 -
AaxAa 0,50x0,50 0,0625 0,125 0,0625
Total 1,00 0,5625 0,375 0,0625
(*) Inclui também o cruzamento Aa x AA
O usuário, com conhecimento adicional em genética de populações, poderá estimar com facilidade
as freqüências gênicas ou alélicas da população, pelas expressões:
f(A) =p= D + (1/2)H
e
f(a) = q = R + (1/2)H
Assim, para população P2, tem-se:
f(A) = p =0,75
f(a) = q = 0,25
Utilizando-se o princípio de equilíbrio de Hardy-Weinberg, aplicado a populações derivadas de
acasalamento ao acaso, também obtém-se:
Genótipos Esperado Freqüência
AA p² 0,5625
Aa 2pq 0,3750
aa q² 0,0625
Volta
Cruzamentos Direcionados
Ocorre quando os cruzamentos são estabelecidos de forma preferencial. Como exemplo será
considerado o cruzamento entre os indivíduos de 2 populações P1 e P2, dadas a seguir:
Genótipos P1 P2
AA 20 50
Aa 30 50
aa 50 0
Considera-se, inicialmente, a freqüência genotípica em cada população, dadas a seguir:
Freqüência P1 P2
D=f(AA) 0,20 0,50
H=f(Aa) 0,30 0,50
R=f(aa) 0,50 0,0
Assim, são estabelecidos os seguintes cruzamentos:
P1 x P2 Probabilidade AA Aa aa
AAxAA 0,20x0,50 0,10 - -
AAxAa 0,20x0,50 0,05 0,05 -
AaxAA 0,30x0,50 0,075 0,075 -
AaxAa 0,30x0,50 0,0375 0,075 0,0375
aaxAA 0,50x0,50 - 0,25 -
aaxAa 0,50x0,50 - 0,125 0,0125
Total 1,00 0,2625 0,575 0,1625
Conclui-se que, para o cruzamento considerado, a população híbrida terá a seguinte constituição:
Genótipos Freqüência
AA 0,2625
Aa 0,5750
aa 0,1625
VoltaCRUZAMENTO TESTE
CONCEITO
O cruzamento teste é entendido como sendo o cruzamento entre um indivíduo (I) qualquer com
outro em homozigose recessiva, para os genes envolvidos no controle do caráter em estudo. Tem
sido de grande importância em estudos de ligação fatorial ou em estudos de identificação de
genótipos.
IMPORTÂNCIA
Em estudos de ligação fatorial a distância entre genes é medida pela freqüência de gametas
recombinantes. Assim, para se estimar a freqüência de cada gameta produzido por um duplo
heterozigoto, com genes ligados, realiza-se o cruzamento teste. O testador, sendo recessivo, permite
a manifestação de genes vindos do duplo-heterozigoto e a freqüência dos indivíduos formados
refletem a freqüência de seus gametas.
Em estudos de identificação de genótipos, o cruzamento teste também tem sua importância.
Consideraremos uma certa doença em uma espécie, sendo a resistência, determinada por A- (AA ou
Aa) e a susceptibilidade, determinada por aa. Tendo-se um indivíduo com fenótipo dominante
(resistente) surge a dúvida de que se trata de um homozigoto ou de um portador da forma alélica
indesejável. A identificação do verdadeiro genótipo torna-se possível analisando a descendência do
cruzamento teste, pois existem duas possibilidades:
a) Se surgirem só descendentes resistentes, conclui-se que o indivíduo é AA;
b) Se surgirem descendentes resistentes e susceptiveis, conclui-se que o indivíduo é Aa.
TAMANHO DE AMOSTRA
O problema que surge na análise da descendência para identificação de genótipos diz respeito ao
número de indivíduos, para que a inferência a respeito do genótipo do genitor seja feita com grau
satisfatório de certeza. Assim, se na descendência do cruzamento teste surgirem resistentes e
susceptíveis teremos certeza absoluta de que o genitor é Aa, mas se surgirem n descendentes
resistentes, e n for um número relativamente pequeno, concluiremos que o genitor tem genótipo
AA, mas com certeza 1 - w, sendo w o erro que se comete por desprezar o fato do indivíduo poder
ser Aa e, no cruzamento ( no caso, cruzamento teste) proporcionar apenas resistentes.
Podemos considerarduas situações de identificação de genótipos:
Um indivíduo resistente que ao ser submetido ao cruzamento teste proporcionou n descendentes
resistentes
Neste caso conclui-se que o genótipo do indivíduo é AA, com certeza de 1 - w, sendo w o erro que se
comete por desprezar o fato do indivíduo poder ser Aa e, no cruzamento teste proporcionar apenas
resistentes. Logo, o erro w é estimado por meio de:
w = (1/2)^n e c = certeza = 1 - w
Assim, o número de descendentes a serem avaliados para se concluir sobre o genótipo do genitor
com c % de certeza é:
n = LOG(1-c)/LOG(1/2)
Se for especificado certeza de 99%, teremos:
n = LOG(1-0,99)/LOG(1/2) = 6,64
Ou seja, serão necessário 7 descendentes para que a inferência sobre o genitor seja feita com 99%
de certeza.
Um indivíduo resistente que ao ser autofecundado proporcionou n descendentes resistentes
Neste caso conclui-se que o genótipo do indivíduo é AA, com certeza de 1 - w, sendo a o erro que se
comete por desprezar o fato do indivíduo poder ser Aa e, na autofecundação proporcionar apenas
resistentes. Logo, o erro a é estimado por meio de:
w = (3/4)^n e c = certeza = 1 - w
Se for especificado um certo grau de certeza, pode-se estimar o tamanho da amostra por meior de:
n = LOG(1-c)/LOG(3/4)
Assim, se for especificado certeza de 99%, teremos:
n = LOG(1-0,99)/LOG(3/4) =16
Ou seja, serão necessário 16 descendentes para que a inferência sobre o genitor seja feita com 99% de
certeza.
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AUTOFECUNDAÇÕES
CONCEITO
A autofecundação é um processo de propagação sexuado, que se verifica naturalmente em muitas
espécies vegetais, que contam com os aparelhos reprodutores masculino e feminino na mesma
planta. Também é utilizado em programas de melhoramento, com vistas a obtenção de linhagens
homozigóticas, para obtenção de híbridos heteróticos, a partir de seus intercruzamentos.
EFEITO DA AUTOFECUNDAÇÃO
Se uma população de heterozigotos (100% Aa) é autofecundada, a descendência (F1) será formada
de 50% de heterozigotos e 50% de homozigotos (AA + aa). Assim, em apenas uma geração de
autofecundação a freqüência de heterozigoto reduz-se à metade. Este fato se verifica nas gerações
seguintes, ou seja, se a F1 for novamente autofecundada, teremos:
F1 Probabilidade AA Aa aa
AA 0,25 0,25 - -
Aa 0,50 0,125 0,25 0,125
aa 0,25 - - 0,20
Total 1,00 0,375 0,25 0,375
Verifica-se que agora a freqüência de heterozigoto, reduzida à metade, é de 25%. Os 25 % restantes
é distribuído equitativamente para os homozigotos.
DESCENDÊNCIA POR AUTOFECUNDAÇÃO
Há uma forma generalizada de predizer a descendência após n gerações de autofecundação em uma
dada população. Como ilustração é considerado um exemplo de uma população constituída
inicialmente por 20 AA, 40 Aa e 40 aa. A freqüência inicial de heterozigotos é, portanto 0,4. A
freqüência de heterozigotos será reduzida à metade a cada geração de autofecundação, e portanto
pode ser estimada por meio de:
f(Hn) = (1/2)^n f(Ho)
em que
f(Hn) : freqüência de heterozigotos após n gerações de autofecundações;
f(Ho) : freqüência inicial de heterozigotos.
Como exemplo, será obtida a relação genotípica após 3 gerações de autofecundações.
f(Ho) = 0,4
f(Hn) = (1/2)³ f(Ho)=(1/2)³ (0,40) = 5%
A redução na freqüência de heterozigotos foi, portanto, de 35%, dos quais 17,5 contribuiram para o
acréscimo de aa (totalizando 57,5%) e 17,5 para o acréscimo de AA (totalizando 37,5).
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RETROCRUZAMENTOS
CONCEITO
Retrocruzamento refere-se ao cruzamento de um descendente com qualquer um de seus genitores.
O termo genitor pode ser entendido no sentido restrito, se referindo aqueles indivíduos que de fato
contribuiram, por intermédio de seus gametas, para a formação do descendente ou no sentindo
amplo, se referindo a indivíduos representativos da variedade, raça ou tipo dos genitores estudados.
Neste último caso, retrocruzamento não é, necessariamente, um tipo de cruzamento endogâmico (ou
consangüíneo).
Retrocruzamento tem sido reconhecido como um importante método de melhoramento, utilizado
para a obtenção de materiais genéticos superiores, obtidos pela transferência de um ou poucos
genes, de uma fonte não-recorrente.
ILUSTRAÇÃO
Como ilustração, é considerado uma variedade ( C ) geneticamente superior, utililizada pelos
agricultures pelos seus excelentes atributos. Entretanto esta variedade poderá vir apresentar
limitações de cultivo por ter genótipo hh, que confere a susceptibilidade a certa doença, que até
então não ocorria na região. Será considerado que se dispõe de fonte de resistência em uma
variedade não-comercial (S), de genótipo HH. Objetiva-se, neste caso, obter o material genético
idêntico ao C original, porém com o gene de resistência H. para tal, realiza-se o cruzamento inicial:
Cruzamento original : C (hh) x S (HH)
F1 : Hh
A F1, por ser um híbrido, reúne, em probabilidade ½ das características desejáveis da variedade C,
mas concentra a outra ½ de características da variedade S. Para se eliminar as características
indesejáveis de S, realiza-se o retrocruzamento envolvendo o genitor recorrente C, tendo-se:
Retrocruzamento 1: F1 (Hh) x C (hh)
Descendência RC1 : Hh e hh. Indivíduos hh são indesejáveis e, portanto, eliminados.
A similaridade da RC1 com o material C é agora, em probabilidade, igual a 75%. Este valor é
obtido considerando que cada descendente herda metade dos atributos genéticos de cada genitor.
Assim, considera-se:
RC1 = ½ [C] + ½ [F1]
Sendo:
[C] : informação genética atribuída ao genitor C;
[F1] : informação genética atribuída ao genitor F1. Sendo um híbrido, tem-se:
F1 = ½[C] + ½ [S]
Logo,
RC1 = ½ [C] + ½{ ½[C] + ½[S]} = ¾ [C] + ¼ [S]
Retrocruzamento 2: RC1 (Hh) x C (hh)
Descedência :RC2 : Hh e hh. Indivíduos hh são indesejáveis e, portanto, eliminados.
A similaridade da RC2 com o material C é, em probabilidade, igual a 87,5%. Este valor é obtido de
forma análoga:
RC2 = ½ [C] + ½ [RC1]
Logo,
RC2 = ½ [C] + ½{ ¾ [C] + ¼ [S]} = 7/8 [C] + 1/8 [S]
Conclui-se que a cada geração de retrocruzamento, a contribuição do genitor não-recorrente (S)
reduz-se à metade.
CARACTERÍSTICAS GERAIS
De maneira geral, conclui-se que:
a) A freqüência de indivíduos resistentes e susceptíveis na n-ésima geração de retrocruzamento é de
50 % (1/2 Aa e ½ aa);
b) A similaridade dos indivíduos da n-ésima geração com o genitor não-recorrente (S, no exemplo)
será:
Similaridade com genitor não-recorrente : (1/2)^(n+1)
c) A similaridade dos indivíduos da n-ésima geração com o genitor recorrente (C, no exemplo)
será:
Similaridade com genitor recorrente : 1 - [(1/2)^(n+1)]
d) Deve ser ressaltado que após 5 a 7 gerações de retrocruzamentos, tem-se material genético
praticamente com todas características da variedade original C. Entretanto o genótipo é ainda
heterozigoto. Torna-se, portanto, necessário o intercruzamento (ou autofecundação) entre os
indivíduos Hh, de tal forma que se obtenha na descendência indivíduos C HH.
Retorna ao GBOL2a. LEI DE MENDEL
INTRODUÇÃO
Após verificar o modo de transmissão dos genes que regulavam os vários caracteres, Mendel passou
a investigação de como eram transmitidos os alelos pertencentes a genes diferentes.
A partir dos dados de seus ensaios já se tinha o conhecimento prévio sobre o controle de cada um
dos sete caracteres analisados. Assim, considerando dois deles tinham-se as informações:
Caráter cor dos cotilédones
Já tinha sido observado que o padrão amarelo (V_) apresentava dominância sobre o padrão verde
(vv)
Caráter aspecto da casca da semente
Neste caso, já se observa que o padrão de casca lisa (R_) era dominante dobre o tipo casca rugosa (
rr)
EXPERIMENTO
Mendel realizou experimentos envolvendo genitores
puros (homozigotos), os quais foram cruzados e,
posteriormente, obtida a descendência F2. Avaliaram-se
em cada geração o padrão fenotípico em relação aos dois
caracteres estudados.
RESULTADOS
Através dos dados obtidos pode-se fazer a análise individual de cada caráter e, posteriormente, a
análise conjunta. Assim, observa-se:
Para o caráter cor dos cotilédones
Foram observadas as relações:
P (amarelo) = (315 + 101)/556 =3/4
P (verde) = (108+32)/556 = 1/4
Para o caráter aspecto da casca da semente
Foram observadas as relações:
P (lisa) = (315 + 108)/556 = 3/4
P (rugosa) = (101+32)/556 = 1/4
Para a análise conjunta
Pela análise conjunta verifica-se que:
P (Amarelo lisa) = 315/556 = 9/16
P (Amarelo rugosa) = 101/556 = 3/16
P (Verde lisa) = 108/556 =3/16
P (verde rugosa) = 325/556= 1/16
Este resultado é também obtido utilizando a lei probabilística aplicada para eventos independentes.
Por esta lei, quando se dispõe de dois eventos A e B, independentes, tem-se:
P (A e B) = P(A) P(B)
Assim, verifica-se que:
P (Amarelo lisa) = P(Amarelo) P(Lisa) = (3/4)(3/4) = 9/16
P (Amarelo rugosa) = P(Amarelo) P(Rugosa) = (3/4) (1/4) = 3/16
P (Verde lisa) = P(Verde) P(Lisa0 = (1/4) (3/4) = 3/16
P (verde rugosa) = P(Verde) P(Rugosa) = (1/4) (1/4) = 1/16
LEI DA SEGREGAÇÃO E COMBINAÇÃO INDEPENDENTE
Com base nos resultados encontrados Mendel postulou sua segunda lei, segundo a qual os genes
localizados em cromossomos diferentes, segregam independentemente.
RF e RG NA DESCENDÊNCIA DE UM DIÍBRIDO
Atribuindo os genótipos aos genitores, pode-se
esquematizar o experimento realizado por Mendel
conforme ilustrado na figura ao lado.
A descendência F2 é obtida considerando:
Gametas F1 VR Vr vR vr
VR VVRR VVRr VvRR VvRr
Vr VVRr VVrr VvRr Vvrr
vR VvRR VvRr vvRR vvRr
vr VvRr Vvvr vvRr vvrr
São, portanto, estabelecidas as seguintes relações:
a - Relação Genotípica
Pode ser obtida pelo método da contagem, observando cada classe e sua ocorrência no tabuleiro de
cruzamento. Outra possibilidade é usando os princípios de probabilidades. Sabe-se que , para cada
caráter, tem-se na F2 as probabilidades:
Cruzamento na F1: Vv x Vv
Na F2:
P(VV) = ¼ P(Vv) = 2/4
P(vv) = ¼ P(V-) = ¾
Cruzamento na F1: Rr x Rr
Na F2:
P(RR) = ¼ P(Rr) = 2/4
P(rr) = ¼ P(R-) = ¾
Assim, obtém-se:
Genótipos
Método da
contagem
Método da probabilidade
VVRR 1 P(VV)P(RR)=(1/4)(1/4)=1/16
VVRr 2 P(VV)P(Rr)=(1/4)(2/4)=2/16
VVrr 1 P(VV)P(rr)=(1/4)(1/4)=1/16
VvRR 2 P(Vv)P(RR)=(2/4)(1/4)=2/16
VvRr 4 P(Vv)P(Rr)=(2/4)(2/4)=4/16
Vvrr 2 P(Vv)P(rr)=(2/4)(1/4)=2/16
vvRR 1 P(vv)P(RR)=(1/4)(1/4)=1/16
vvRr 2 P(vv)P(Rr)=(1/4)(2/4)=2/16
vvrr 1 P(vv)P(rr)=(1/4)(1/4)=1/16
O método de contagem é trabalhoso e demorado. O número de células do tabuleiro de cruzamento
é de 2n, sendo n o número de gametas formados. Quando se tem dois genes em herozigose tem-se
um tabuleiro 4x4; para três genes tem-se um tabuleiro 8x8, dificultando a contagem dos diferentes
tipos de genótipos.
O método da probabilidade é rápido, pois permite obter a freqüência de um particular genótipo ou
fenótipo sem a necessidade de obtenção de todos os outros. Esse método é mais fácil de ser aplicado
quando se tem genes independentes.
b - Relação Fenotípica
Pode também ser obtida pelo método da contagem, observando cada classe e sua ocorrência no
tabuleiro de cruzamento. Outra possibilidade é usando os princípios de probabilidades.
Fenótipos Classes
Método da
contagem
Método da probabilidade
Amarelo,
Lisa
V-R- 9
P(V-)P(R-
)=(3/4)(3/4)=9/16
Amarelo,
Rugosa
V-rr 3 P(V-)P(rr)=(3/4)(1/4)=3/16
Verde,
Lisa
vvR- 3
P(vv)P(R-
)=(1/4)(3/4)=3/16
Verde,
Rugosa
vvrr 1 P(vv)P(rr)=(1/4)(1/4)=1/16
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GENES INDEPENDENTES
Tópicos
Introdução
Triplo-heterozigoto
Cruzamentos entre híbridos - Generalização
Aplicação
Retorna ao GBOL
INTRODUÇÃO
Os princípios básicos apresentados nos experimentos de Mendel, utilizados para a formulação das
leis básicas , foram aplicados para um e dois genes. A generalização para n genes com segregação
independente pode ser facilmente realizada, aplicando-se os conhecimentos para cada gene
individualmente, e posteriormente fazendo-se a análise global, de todos os genes envolvidos,
considerando o princípio probabilístico aplicado a eventos independentes. Volta
TRIPLO HETEROZIGOTO
Será considerado um indivíduo triíbrido, que se encontra em heterozigose para três genes (A/a, B/b
e C/c) independentes. Trata-se portanto de um genótipo AaBbCc. As seguintes informações podem
ser obtidas:
Gametas formados por um triíbrido
Formam-se oito diferentes gametas. Por ser genes independentes, a freqüência de cada um deles
será de 1/8, pois para cada loco tem-se:
P(A)=P(a)=P(B)=P(b)=P(C)=P(c) = ½
E, ainda, de forma conjunta, tem-se:
P(ABC) = P(A) P(B) P(C) = ( ½ ) ( ½ ) ( ½ )=1/8
Relação genotípica obtida de um triíbrido
Para cada gene segregante formam-se três diferentes genótipos. Assim, considerando o gene A/a em
heterozigose (Aa), formam-se, na descedência, os genótipos AA, Aa e aa. O mesmo ocorre em
relação aos demais genes segregantes. A combinação entre eles dará origem a 3x3x3 = 27 genótipos
diferentes na descendência. A freqüência de cada genótipo pode ser obtida pelo método das
probabilidades, considerando que:
P(AA) = ¼; P(Aa) = 2/4 e P(aa) = ¼
P(BB) = ¼; P(Bb) = 2/4 e P(bb) = ¼
P(CC) = ¼; P(Cc) = 2/4 e P(cc) = ¼
Assim, como ilustração, tem-se:
P(AA BB CC) = ( ¼ ) ( ¼ ) ( ¼ ) = 1/64
O genótipo de maior ocorrência será:
P(Aa Bb Cc) = ( 2/4 ) ( 2/4 ) ( 2/4 ) = 8/64
Para os demais genótipos tem-se:
Genótipo Freqüência Genótipo Freqüência Genótipo Freqüência
AABBCC 1 AaBBCC 2 aaBBCC 1
AABBCc 2 AaBBCc 4 aaBBCc 2
AABBcc 1 AaBBcc 2 aaBBcc 1
AABbCC 2 AaBbCC 4 aaBbCC 2
AaBbCc 4 AaBbCc 8 aaBbCc 4
AABbcc 2 AaBbcc 4 aaBbcc 1
AAbbCC 1 AabbCC 2 aabbCC 1
AAbbCc 2 AabbCc 4 aabbCc 2
AAbbcc 1 Aabbcc 2 aabbcc 1
Relação Fenotípica obtida de um triíbrido
Considerando que há dominância completa entre os alelos de cada gene, verifica-se que para cada
gene segregante formam-se dois diferentesfenótipos. Assim, considerando o gene A/a em
heterozigose (Aa), formam-se na descedência os fenótipos correspondentes às classes A- (AA ou Aa)
e aa. O mesmo ocorre em relação aos demais genes segregantes. A combinação entre eles dará
origem a 2x2x2 = 8 fenótipos diferentes na descendência. A freqüência de cada fenótipo também
pode ser obtida pelo método das probabilidades, considerando que:
P(A-) = 3/4 e P(aa) = ¼
P(B-) = 3/4 e P(bb) = ¼
P(C-) = 3/4 e P(cc) = ¼
Assim, pode-se listar os seguintes fenótipos com suas respectivas freqüências:
Fenótipos Freqüência
A- B- C- (3/4) (3/4) (3/4) = 27/64
A- B- cc (3/4) (3/4) (1/4) = 9/64
A- bb C- (3/4) (1/4) (3/4) = 9/64
A- bb cc (3/4) (1/4) (1/4) = 3/64
aa B- C- (1/4) (3/4) (3/4) = 9/64
aa B- cc (1/4) (3/4) (1/4) = 3/64
aa bb C- (1/4) (1/4) (3/4) = 3/64
aa bb cc (1/4) (1/4) (1/4) = 1/64
Volta
CRUZAMENTOS ENTRE HÍBRIDOS - GENERALIZAÇÃO
Pode-se agora generalizar os resultados a serem obtidos quando se considera o cruzamento entre
indivíduos que apresentam n genes em heterozigose. O quadro a seguir ilustra as possibilidades de
formação de gametas, genótipos e fenótipos.
Novamente ressalta-se que está sendo considerado apenas genes independentes, ou seja, localizados
em cromossomos diferentes. O mesmo poderia ser afirmado para aqueles genes ligados, mas com
uma freqüência de recombinação que os tornam comparáveis a genes independentes.
Na obtenção dos fenótipos também considera-se dominância completa, de tal forma que para cada
gene em heterozigose formam-se dois diferentes fenótipos. Se, ao contrário, ocorre codominância
tem-se, para cada gene segregante, três diferentes fenótipos. Em muitos casos as duas situações
ocorrem, ou seja, alguns genes apresentam dominância completa e outros apresentam
codominância ou ausência de dominância.
O quadro a seguir ilustra as possibilidades de gametas, genótipos e fenótipos formados a partir de
um indivíduo em heterozigose para n genes.
Nº de genes
em
heterozigose
na F1
Gametas
diferentes
da F1
Genótipos
diferentes na
F2
Fenótipos
diferentes na F2,
com dominância
completa entre
os alelos
1 2(A,a) 3(AA,Aa,aa) 2(A-,aa)
2 4 9 4
3 8 27 8
... ... ... ...
n 2^n 3^n 2^n
Volta
APLICAÇÃO
Será considerado como ilustração quatro genes independentes, controlando os seguintes
caracteres:
A- : flor vermelha aa : flor branca
BB : fruto redondo Bb : fruto oval bb : fruto triangular
C- : planta alta cc : planta anã
D- : inflorescência simples dd : inflorescência composta
Considera-se o cruzamento entre os indivíduos X, de genótipo AabbCcDd, e o Y, de genótipo
AaBbCCdd. Serão consideradas os seguintes informações:
Número de gametas formados por X e por Y.
Os indivíduos X e Y apresentam, respectivamente, 3 e 2 genes em heterozigose. Assim, X produz 8
(2³) gametas diferentes e Y produz 4 (2²) gametas diferentes. Os gametas são:
De X : AbCD; AbCd; AbcD; Abcd; abCD; abCd; abcD; abcd;
De Y : ABCd; AbCd; aBCd; abCd;
Genótipos diferentes formados na descendência do cruzamento entre X e Y.
Como trata-se de genótipos diferentes, deve-se considerar gene a gene. Assim, tem se:
Gene Cruzamento Descendência
A/a X = Aa e Y= Aa AA, Aa e aa
B/b X = bb e Y = Bb Bb e bb
C/c X = Cc e Y = CC CC e Cc
D/d X = Dd e Y = dd Dd e dd
Considerando-se todas as combinações, teremos 3x2x2x2 = 24 diferentes genótipos na descendência
do cruzamento entre X e Y. A freqüência de cada genótipo pode ser obtida pelo método da
probabilidade. Assim, como ilustração tem-se:
P(AaBbCcDd) = (2/4) (1/2) (1/2) (1/2) = 2/32
P(aa bb CC dd) = (1/4) (1/2) (1/2) (1/2) = 1/32
P(A- B- C- D-) = (3/4) (1/2) (1) (1/2) = 3/16
Genótipos diferentes formados da autofecundação de X.
Neste caso pode-se predizer o número de genótipo utilizando a formula genérica 3^n (para o
indivíduo X tem-se n = 3, pois existem três genes em heterozigose) ou considerar gene a gene.
Assim, tem se:
Gene Autofecundação Descendência
A/a X = Aa AA, Aa e aa
B/b X = bb bb
C/c X = Cc CC, Cc e cc
D/d X = Dd DD, Dd e dd
Considerando-se todas as combinações, teremos 3x1x3x3 = 3³ = 27 diferentes genótipos na
descendência da autofecundação de X. A freqüência de cada genótipo pode ser obtida pelo método
da probabilidade. Assim, como ilustração tem-se:
P(AabbCcDd) = (2/4) (1) (2/4) (2/4) = 8/64
P(aa bb cc dd) = (1/4) (1) (1/4) (1/4) = 1/64
Genótipos diferentes formados da autofecundação deY.
Para Y tem-se 2 genes em heterozigose e, portanto, são formados 3² = 9 diferentes genótipos.
Considerando gene a gene, tem se:
Gene Autofecundação Descendência
A/a Y = Aa AA, Aa e aa
B/b Y = Bb BB, Bb e bb
C/c Y = CC CC
D/d Y = dd dd
Considerando-se todas as combinações, teremos 3x3x1x1 = 3² = 9 diferentes genótipos na
descendência da autofecundação de Y.
Fenótipos diferentes formados na descendência do cruzamento entre X e Y.
Como trata-se de genótipos diferentes, também deve-se considerar gene a gene. Assim, tem se:
Gene Cruzamento Descendência
A/a X = Aa e Y= Aa flores vermelhas e brancas
B/b X = bb e Y = Bb frutos ovais e triangulares
C/c X = Cc e Y = CC plantas altas
D/d X = Dd e Y = dd inflorescências simples e compostas
Considerando-se todas as combinações, teremos 2x2x1x2 = 8 diferentes genótipos na descendência
do cruzamento entre X e Y. A freqüência de cada fenótipo pode ser obtida pelo método da
probabilidade. Assim, como ilustração tem-se:
P(vermelha, oval, alta, simples ) = (3/4) (1/2) (1) (1/2) = 3/16
Fenótipos diferentes formados da autofecundação de X
Neste caso, como existe um gene em que há codominância o mais apropriado é também considerar
gene a gene. Assim, tem se:
Gene Autofecundação Descendência
A/a X = Aa flores vermelhas ou brancas
B/b X = bb frutos triangulares
C/c X = Cc plantas altas e anãs
D/d X = Dd inflorescências simples e compostas
Considerando-se todas as combinações, teremos 2x1x2x2 = 8 diferentes fenótipos na descendência
da autofecundação de X.
Fenótipos diferentes formados da autofecundação de Y
Para Y, considerando gene a gene, tem se:
Gene Autofecundação Descendência
A/a Y= Aa flores vermelhas ou brancas
B/b Y = Bb frutos redondos, ovais e triangulares
C/c Y = CC plantas altas
D/d Y = dd inflorescências compostas
Volta
RELAÇÃO DE DOMINÂNCIA
ENTRE ALELOS
Tópicos
Dominância completa
Codominância
Ausência de dominância
Alelos letais
Segregação - um gene
Segregação - dois genes
Aplicação
Retorna ao GBOL
DOMINÂNCIA COMPLETA
Nesse caso um alelo é capaz de suprimir a manifestação do outro quando em heterozigose, de tal
forma que o fenótipo do heterozigoto é igual ao apresentado por um dos homozigotos (homozigoto
dominante).
Como exemplo cita-se o gene V/v em ervilha, em que V determina cotilédones de cor amarela e v
cotilédones de cor verde. Tem-se, portanto:
VV = amarelo
Vv = amarelo
vv = verde
Volta
CODOMINÂNCIA
Ocorre quando ambos os alelos de um gene se expressam integralmente noheterozigoto, de tal
forma que o fenótipo deste heterozigoto é distinto em relação aos dois homozigotos.
Em 1927, Landeateiner e Levine descobriram um grupo de antígeno nos glóbulos vermelhos no
sangue, denominados de antígeno M e N. Toda as pessoas podem ser classificadas em M, N ou MN.
A herança desse caráter é monogênica, através de alelos codominantes, que atuam da seguinte
forma:
LM : produz o antígeno M
LN : produz o antígeno N.
As pessoas são classificadas em:
Grupo Sangüíneo Antígenos Genótipo
M M LM LM
N N LN LN
MN M e N LM LN
Volta
AUSÊNCIA DE DOMINÂNCIA
Nesse caso os alelos expressam integralmente quando em heterozigose, mas o fenótipo do
heterozigoto é intermediário aos dois homozigotos em função de um efeito quantitativo da atividade
dos alelos. Como o exemplo cita-se a ação do gene V/v conforme descrito a seguir:
VV = Vermelho
Vv = rosa
vv = branco
Volta
ALELOS LETAIS
Nesse caso a manifestação fenotípica do alelo é a morte do indivíduo, seja na fase pré-natal ou pós-
natal, anterior a maturidade. Os alelos letais dominantes surgem de mutações de um alelo normal.
Os portadores morrem antes de deixar descendente, sendo rapidamente removido da população.
Os alelos letais recessivos só resultam na morte do indivíduo quando em homozigose. Os
heterozigotos podem não apresentar efeitos fenotípicos deletérios, e assim permitem que esses alelos
permaneçam na população, mesmo que em baixa freqüência. Como ilustração cita-se o gene C/c
que controla a quantidade de clorofila na flor ornamental boca-de-leão. Assim, tem-se:
CC = folha verde
Cc = folha verde claro
cc = letal
Volta
SEGREGAÇÃO - UM GENE
Em razão da relação da dominância entre os alelos tem-se, na decendência de um heterozigoto,
várias proporções fenotípicas ou genotípicas, conforme ilustrado a seguir:
Relação de
Dominância
RG na descendência
de um híbrido
RF na descendência
de um híbrido
Dominância
completa
1:2:1 3:1
Codominância 1:2:1 1:2:1
Ausência de
dominância
1:2:1 1:2:1
Homozigoto letal 1:2 1:2 ou 1
Volta
SEGREGAÇÃO - DOIS GENES
Quando se consideram dois genes em heterozigose, como visto nos experimentos que conduziram à
formulação da 2a. Lei de Mendel, tem-se a proporção fenotípica clássica 9:3:3:1. Entretanto, alguns
fatores afetam a proporção 9:3:3:1, que são:
a- Relação de dominância entre alelos
b- Relação gênica entre não-alelos (interações epistáticas.)
c- Ligação fatorial (ou gênica)
Considerando os dois locos gênicos, algumas possíbilidade de relação fenotípica são descritas a
seguir:
1º loco 2º loco RF nos adultos Combinação
Dominância
completa
Dominância
completa
9:3:3:1 (3:1)(3:1)
Dominância
completa
Ausência de
dominância
3:6:3:1:2:1 (3:1)(1:2:1)
Ausência de
dominância
Ausência de
dominância
1:2:1:2:4:2:1:2:1 (1:2:1)(1:2:1)
Dominância
completa
Recessivo
letal
3:1:6: 2 (3:1)(1:2)
Ausência de
dominância
Recessivo
letal
1:2:1:2:4:2 (1:2:1)(1:2)
Recessivo
letal
Recessivo
letal
4:2:2:1 (2:1)(2:1)
Volta
APLICAÇÃO
Bovino (Dominância completa e ausência de dominância)
Considera-se, neste caso, o gene que controla a presença de chifres (C/c) e a cor da pelagem,
conforme descrito a seguir:
C/c = ausência de chifre/presença de chifres
RR = vermelho
Rr = rosilho
rr = branco
Cruzamentos entre duplo-heterozigotos (CcRr x CcRr) formam:
Chifre Pelagemo RF
3/4 Sem chifre (C_) 1/4 Vermelho(RR) 3
3/4 Sem chifre (C_) 2/4 Rosilho(Rr) 6
3/4 Sem chifre (C_) 1/4 Branco(rr) 3
1/4 Com chifre (cc) 1/4 Vermelho(RR) 1
1/4 Com chifre (cc) 2/4 Rosilho(Rr) 2
1/4 Com chifre (cc) 1/4 Branco(rr) 1
Rabanete (ausência de dominância e ausência de dominância)
Considera-se, neste caso, o gene que controla o formato do fruto (L/L') e a cor da flor, conforme
descrito a seguir:
LL - fruto longo
LL' - fruto oval
L'L' - fruto redondo
RR - flor vermelha
RR' - flor púrpura
R'R' - flor branca
A descendência do cruzamentos entre duplo-heterozigotos (LL'RR' x LL'RR') é descrita a seguir:
Cor da Flor Forma do Fruto RF
1/4 Vermelha (LL) 1/4 Longo (RR) 1
2/4 Púrpura (LL') 1/4 Longo (RR) 2
1/4 Branca (L'L') 1/4 Longo (RR) 1
1/4 Vermelha (LL) 2/4 Oval (RR') 2
2/4 Púrpura (LL') 2/4 Oval (RR') 4
1/4 Branca (L'L') 2/4 Oval (RR') 2
1/4 Vermelha (LL) 1/4 Redondo (R'R') 1
2/4 Púrpura (LL') 1/4 Redondo (R'R') 2
1/4 Branca (L'L') 1/4 Redondo (R'R') 1
Galináceos (codominância e recessivo letal)
Considera-se, neste caso, o gene que controla a cor das asas (F/F') e o tamanho das pernas,
conforme descrito a seguir:
FF penas pretas
F'F' penas salpicadas de branco
FF' penas azuis
CC pernas normais
Cc pernas curtas (rastejantes)
cc letal
A descendência do cruzamentos entre duplo-heterozigotos(FF'CC x FF'Cc) é descrita a seguir:
Pernas Cor das penas RF adulta
2/3 Rastejante (Cc) 1/4 Preta (FF) 2
2/3 Rastejante (Cc) 2/4 Azul (FF') 4
2/3 Rastejante (Cc) 1/4 Salpicada (F'F') 2
1/3 Normal (cc) 1/4 Preta (FF) 1
1/3 Normal (cc) 2/4 Azul (FF') 2
1/3 Normal (cc) 1/4 Salpicada (F'F') 1
Espécie humana (letal e letal)
Considera-se, neste caso, o gene que controla a debilidade mental(I/i) e a presença de
anormalidades nos dedos (B/B') , conforme descrito a seguir:
I_ = normal
ii = debilidade mental (idiotia amaurótica infantil)
BB =letal
BB' =dedos curtos (braquifalangia)
B'B' = normal
A descendência do casamento entre duplo-heterozigotos(BB'Ii x BB'Ii) é descrita a seguir:
Idiotia Braquifalangia RF adulta
1 Normal (I-) 2/3 dedos curtos (BB') 2
1 Normal (I-) 1/3 dedos normais (B'B') 1
Espécie humana (letal e letal)
Considera-se, neste caso, o gene que controla a debilidade mental em estádio juvenil (I/i) e adulto
(J/j), conforme descrito a seguir:
I_ = normal
ii = idiotia amaurótica infantil
J_ = normal
jj = idiotia amaurótica juvenil
A descendência do casamento entre duplo-heterozigotos (IiJj x IiJj) é descrita a seguir:
100% normal (adulto)
Drosophila (letal e letal)
Considera-se, neste caso, o gene que controla a coloração dos olhos (P/p) e o tipo de cerdas (S/s) ,
conforme descrito a seguir:
PP olhos de coloração selvagem
Pp olhos de coloração ameixa
pp letal
SS = cerdas selvagens
Ss = cerdas curtas e grossas
ss = letal
A descendência do cruzamentos entre duplo-heterozigotos(PpSs x PpSs) é descrita a seguir:
Olhos Cerdas RF adulta
1/3 Selvagem (PP) 1/3 Selvagem (SS) 1
1/3 Selvagem (PP) 2/3 Curta (Ss) 2
2/3 Ameixa (Pp) 1/3 Selvagem (SS) 2
2/3 Ameixa (Pp) 2/3 Curta (Ss) 4
Volta
INTERAÇÕES GÊNICAS
EPISTÁTICAS
Tópicos
Interação Gênica
Interações Epistáticas
Tipos de Epistasias
Exemplos
Retorna ao GBOLINTERAÇÃO GÊNICA
A interação gênica ocorre quando dois ou mais genes controlam um mesmo caráter. Estes genes
podem, ou não, estar localizados em um mesmo cromossomo.
Nas discussões anteriores foram considerados dois genes independentes, cujo cruzamento entre
híbridos fornecia a proporção mendeliana clássica de 9:3:3:1. As interações gênicas são fatores que
contribuem para a alteração desta proporção.
Os tipos de interações são:
a - Interação gênica epistática;
b - Interação gênica não-epistática.
Volta
INTERAÇÕES EPISTÁTICAS
As interações epistáticas apresentam as seguintes características:
a) Ocorrem quando dois ou mais genes determinam a produção de enzimas que catalisam
diferentes etapas de uma mesma via biossintética.
Vias biossintéticas são aquelas em que as
enzimas produzidas por determinados genes
atuam, de maneira que, uma substância
inicial (substância precursora) é desdobrada
em substratos até dar origem a um produto
final, que pela ação do meio resultará na
manifestação fenotípica para aquele caráter.
SP = substância precursora
S1 e S2 = produtos intermediários
PF = produto final
A e B = alelos que produzem enzimas normais
a e b = alelos que produzem enzimas que causam bloqueio na via biossintética.
b) A epistasia envolve a supressão gênica
inter-alélica, ou seja, os alelos de um loco
gênico encobre a expressão de outro alelo
pertencente a outro loco gênico (não-alelo).
Isto pode ser evidenciado na seguinte via, em
que:
SP = determina ausência de cor (branco)
S1 = determina a cor amarela
S2 = determina a cor vermelha
Desta forma tem-se a seguinte ação gênica:
A_ : permite a expressão da cor
aa : inibe a cor (branco)
B- : manifesta a cor vermelha
bb : manifesta a cor amarela
Verifica-se, portanto, que o fenótipo apresentado por um indivíduo de genótipo B- dependerá da
ação do gene A/a. Se houver A-, o fenótipo será vermelho, pois a enzima produzida pelo alelo B,
atuará catalizando a transformação de S1 em S2. Entretanto, se houver aa, a ação do gene B será
suprimida, pois apesar de produzir a enzima e2, não haverá substrato para sua ação catalítica. O
mesmo fato ocorre em relação a condição genotípica bb. Pode-se, portanto, afirmar que a condição
aa inibe ou suprime a ação do loco B/b.
c) O alelo (ou gene) que mascara a expressão do outro é denominado de epistático e o alelo (ou
gene) cuja ação é suprimida é denominado de hipostático. No exemplo anterior o alelo a é o
epistático e o gene B/b é o hipostático.
d) Quando se verifica epistasia entre dois locos gênicos, o número de fenótipos entre os
descendentes será menor que quatro. A proporção 9:3:3:1 se modifica dando origem a uma
combinação daquela proporção. Volta
TIPOS DE EPISTASIAS
Tipo
Forma
epistática
RF
esperada
1. Epistasia dominante (A) 12:3:1
2. Epistasia recessiva (a) 9:3:4
3. Genes duplos dominantes com
efeito cumulativo
(A,B) 9:6:1
4. Genes duplo dominantes sem o
efeito cumulativo
(A,B) 15:1
5. Genes duplos recessivos com
efeito cumulativo
(a,b) 9:6:1
6. Genes duplos recessivos sem o
efeito cumulativo
(a,b) 9:7
7. Interação dominante e recessiva (A,b) 13:3
Volta
EXEMPLOS
Na natureza são encontrados vários exemplos dos tipos de epistasias abordados neste capítulo.
Como ilustrações podem ser considerados os seguintes caracteres
Tipos Proporção Espécie Controle gênico
1 - Epistasia dominante 12:3:1 Cebola
V_ = vermelho
vv = amarelo
I_ = inibe a cor
ii = permite a cor
2 - Epistasia recessiva 9:3:4 Cebola
V_ = vermelho
vv = amarelo
C_ = permite a cor
cc = inibe a cor
3 - Interação dominante e recessiva 13:3 Cebola
I_ = inibe a coloração
ii = permite a cor
C_ = permite a cor
cc = inibe a cor
4 - Gemes duplos dominantes (sem
efeito cumulativo)
15:1
Bolsa-de-pastor
(crucífera)
A_B, A_bb, aaB_ =
fruto triangular
Aabb = fruto oval
5 - Genes duplos recessivos (sem
efeito cumulativo)
9:7 Trevo
A_B_ = alto teor de
cianeto
A_bb, aaB_ e aabb =
baixo teor
6 - Genes duplos (dominantes e
recessivos) com efeito cumulativo
9:6:1 Abóbora
A_B_ = achatada
A_bb e aaB_ =
esférica
aabb = alongada
Volta
INTERAÇÕES
NÃO-EPISTÁTICAS
Tópicos
Características
Exemplo
Pleiotropia
Retorna ao GBOL
CARACTERÍSTICAS
As interações não-epistáticas diferem das epistáticas pelas seguintes razões:
a) Os genes produzem enzimas que atuam em vias biossintéticas (ou
metabólicas) distintas. Será considerado como ilustração a ação dos genes
A/a e B/b, que determinam a produção das enzimas E1 e E2, que
participam das vias biossintéticas, conforme ilustrado no esquema ao
lado.
b) Ao contrário das interações epistáticas, não há supressão gênica
interalélica, mas a mistura dos produtos de cada via metabólica poderão
se misturar dando diferentes fenótipos. Podemos considerar a seguinte
ação gênica a título de ilustração:
Possíveis Genótipos Produto final Fenótipo
A_B_ S2 e S4 Roxo
A_bb S2 e S3 Vermelho
aaB_ S1 e S4 Rosa
aabb S1 e S3 Branco
Verifica-se neste caso que não é possível estabelecer o fenótipo de um indivíduo B-, sem considerar
o gene A/a, o mesmo ocorrendo para o indivíduo bb. Assim, a condição A_ B_ determina a
manifestação do roxo, enquanto que a condição aaB_, determina o rosa. Neste caso, a variação da
expressão gênica não é atribuída à supressão, mas às diferentes mistura de produtos. Em A_ B_,
tem-se S2 e S4, como produtos metabólicos e, para aa B_, tem- S1 e S4. Estas combinações
diferentes, produzem fenótipos diferentes.
c) Nas interações não-epistáticas a proporção 9:3:3:1 pode ser mantida, entretanto essa relação
fenotípica distingue-se da proporção mendeliana clássica, pois nesse caso tem-se dois genes, mas
apenas um caráter em questão.
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EXEMPLO
Um exemplo de ação gênica não-epistática é encontrado em galináceos, em que as cristas podem se
apresentar nas seguintes formas:
- Tipos serra (ou simples) - Leghorns
- Tipo rosa - Wyandottes
- Tipos ervilha - Brahmas
- Tipo noz (ou amêndoa) - Cruzamento entre Wyandottes com Brahmas.
Foram realizados os seguintes cruzamentos:
Cruzamentos F1 F2
Simples x Simples Simples Simples
Rosa x Simples Rosa
3/4 Rosa
1/4 Simples
Ervilha x Simples Ervilha
3/4 Ervilha
1/4 Simples
Rosa x Ervilha Noz
9/16 Noz
3/16 Rosa
3/16 Ervilha
1/16 Simples
Nos cruzamentos entre rosa e simples ou entre ervilha e simples há indicativo da existência de um
gene segregante controlando o caráter. Percebe-se que tanto rosa quanto ervilha dominam o
padrão simples. A questão adicional é a constatação da existência de dois locos gênicos controlando
o caráter. O cruzamento entre ervilha e rosa é fundamental para se avaliar a hipótese de alelismo
múltiplo ou de interação gênica. A proporção 9:3:3:1 na F2 deste cruzamento indica se tratar de
dois genes, cuja ação se complementam caracterizando o fenômeno não-epistático. A caracterização
dos genótipos pode ser feita conforme quadro a seguir:
Cruzamentos F1 F2Simples(rree) x
Simples(rree)
Simples(rree) Simples(rree)
Rosa (RRee) x
Simples(rree)
Rosa (Rree)
3/4 Rosa(R-ee)
1/4 Simples(rree)
Ervilha(rrEE) x
Simples(rree)
Ervilha(rrEe)
3/4 Ervilha (rrE-)
1/4 Simples(rree)
Rosa(RRee) x
Ervilha(rrEE)
Noz(RrEe)
9/16 Noz(R-E-)
3/16 Rosa(R-ee)
3/16 Ervilha(rrE-
)
1/16
Simples(rree)
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PLEIOTROPIA
É o fenômeno pelo qual um único gene controla mais de um caráter. Efeitos pleiotrópicos são
fundamentais, pois são causas de correlações entre caracteres. Há grande interesse no estudo e
conhecimento da ação destes genes, muitas vezes utilizados como marcadores ou auxiliares na
seleção e, ou, identificação de caracteres mais complexos ou de difícil medição.
Uma ilustração é o gene que controla a cor do hipocótilo e das flores de soja. Como a coloração do
hipocótilo manifesta-se em estádio de plântula, torna-se de grande interesse em trabalhos de
hibridação. Assim, tem-se:
Genótipo Cor da Flor Cor do Hipocótilo
AA Roxa Roxo
Aa Roxa Roxo
aa Branca Verde
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MUTAÇÕES
Tópicos
Conceito
Origem
Agentes Mutagênicos
Aspectos Gerais
Mutações e o Melhoramento
Taxa de Mutação
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CONCEITO
Mutações gênicas são mudanças repentinas que ocorrem nos genes, ou seja, é o processo pelo qual
um gene sofre uma mudança estrutural. As mutações distinguem-se das aberrações por serem
alterações a nível de ponto, envolvendo a eliminação ou substituição de um ou poucos nucleotídeos
da fita de DNA.
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ORIGEM
Adição ou subtração de bases
A adição ou subtração de bases altera o código genético, definido pela seqüência de três bases
adjacentes no mRNA, e consequentemente poderá alterar o tipo de aminoácido incluído na cadeia
protéica e, em última analise, poderá alterar a expressão fenotípica.
Substituição de bases
A substituição de uma purina (adenina e guanina) por outra purina, ou de uma pirimidina (citosina
e timina) por outra pirimidina é denominada de transição. A substituição de uma purina por uma
pirimidina, ou vice-versa é denominada de transversão.
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AGENTES MUTAGÊNICOS
Os agentes mutagênicos são de natureza química ou física. A seguir é descrito alguns agentes e suas
ações.
Agentes Físicos
a) temperatura
Em determinados organismos a variação de 10ºC pode duplicar a taxa de mutação.
b) Radiações
b1) Ionizantes
São os raios X, alfa, beta e gama. Atuam alterando a valência química, através da ejeção (expulsão)
de elétrons. A taxa de mutação é geralmente proporcional à dosagem de irradiação (principalmente
no caso de raio X). Esta regra se aplica à quantidade de danos mas não à qualidade. Uma única
mutação poderá ser de importância vital para o organismo.
No homem, quando a dosagem é inferior à 50 mR (miliroentgens) não se percebe qualquer lesão
imediata, embora alguns efeitos nocivos ocultos possam ocorrer como a indução de leucemia e
redução do tempo de vida.
b2) Excitantes
São os raios que atuam aumentando o nível de energia do átomo, tornando-os menos estáveis. O
exemplo típico é a ultra violeta que provoca dímeros de timina através de ligações covalentes. Os
raios ultra violeta não penetram tão bem quanto os raios X, mas são prontamente absorvidos por
alguns pontos específicos do indivíduo.
Agentes Químicos
Existem várias substâncias químicas com efeito mutagênico, entre elas pode-se citar o HNO2,
hidroxilamina e a cafeína. O ácido nitroso e a hidroxilamina (NH4)OH atuam provocando
substituição de bases.
A cafeína, por exemplo, é um derivado da purina; várias purinas foram indicadas como substâncias
que causam quebras nos cromossomos de plantas e bactérias. Por este motivo, sempre houve
grande interesse pela cafeína por causa da grande quantidade que o homem civilizado ingere
através do chá ou café.
Em experimentos com ratos não foi encontrado nenhuma quebra de cromossomos quando estes
foram tratados com doses máximas toleráveis. Quando células humanas, em cultura de tecido,
foram expostas a solução de cafeína, foram encontradas algumas quebras cromossômicas. Foi
relatado que havia evidências de que a cafeína tem um efeito mutagênico fraco.
Em bactérias descobriu-se que a adenosina, constituinte do ATP anulava a ação da cafeína e de
outros derivados de purinas. Ela também reduz a quantidade de mutações espontâneas.
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ASPECTOS GERAIS
Origem de novos alelos
A mutação proporciona o aparecimento de novas formas de um gene e, consequentemente, é
responsável pela variabilidade gênica. Entretanto, o processo de melhoramento, via mutação, não é
muito usado por ser caro, trabalhoso e de resultado incerto. Em caso de necessidade, é mais fácil
fazer uso da variabilidade genotípica obtida pelos processos meióticos, do que tentar gerar
variabilidade gênica.
Podem ser reversíveis
As mutações podem se reverterem, mas a mutação nos dois sentidos não ocorrem com a mesma
taxa. A reversão requer uma mudança especifica, mas a mudança original pode ocorrer em
qualquer um dos nucleotídeos da estrutura do gene. Em mutações espontâneas tem sido verificado
que u (taxa de mutação) é aproximadamente 10 vezes superior a v (taxa de retromutação).
Mutações espontâneas vs induzidas
As mutações serão ditas espontâneas quando as causas que deram origem à alteração no DNA são
desconhecidas. Quando se conhece a causa diz-se que a mutação foi induzida. Em geral, as
mutações espontâneas ocorrem em proporção de 1/10^6 a 1/10^5. Através da indução pode-se
aumentar a freqüência da mutação, mas, de maneira geral, não se pode orientá-la, no sentido
desejado.
Um exemplo de uma mutação espontânea vantajosa é o cultivar de soja "Viçoja" mutante
originado de plantações de soja. Nestas plantações surgiu uma planta mais alta, tardia e que não
segregou dando origem, posteriormente, ao cultivar "UFV - 1".
Podem ser recorrentes
Como as mutações se repetem tanto no tempo como no espaço, podemos associá-las a determinadas
taxas, e deduzirmos teoricamente o seu efeito como agente de alterações da freqüência gênica de
uma população.
Podem ser hereditárias
A mutação será hereditária quando atingir uma estrutura gamética ou qualquer órgão que venha
contribuir para a formação da geração descendente. Uma mutação somática poderá ser
transmitida de geração após geração, quando a espécie em consideração contar com algum
processo que permita a multiplicação da mutação na área somática. Este fato é freqënte quando a
espécie contar com qualquer processo de propagação vegetativa.
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MUTAÇÕES E O MELHORAMENTO
O processo evolutivo consiste basicamente em concentrar em uma população indivíduos com maior
freqüência de genes favoráveis. Um organismo evoluído é resultante de um processo de seleção, no
qual as mutações que lhe eram vantajosas foram preservadas. Portanto, para estes indivíduos é
pouco provável que alterações aleatórias nos genes possam contribuir para melhorias, uma vez que
o organismo já se encontra em estágio avançado de seleção. Assim, de maneira geral, considera-se
que a maioria das mutações são prejudiciais.
A mutação é responsável pela variabilidade gênicae por extensão pela variabilidade genotípica. Ela
fornece a matéria prima para o processo evolutivo e, em algumas situações é fundamental para o
melhoramento, cujo sucesso depende da existência de variabilidade. Entretanto, os organismos
mais evoluídos apresentam uma grande diversidade de germoplasma (conjunto de DNA), que
associado ao processo meiótico, tem fornecido materiais adequados às exigências dos programas de
melhoramento.
O uso de agentes mutagênicos é caro, trabalhoso e de resultado incerto. Seu uso tem se justificado
quando não mais existe variabilidade no germoplasma.
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TAXA DE MUTAÇÃO
O cálculo da taxa de mutação pode ser realizado para os diversos caracteres, avaliando-se
cruzamentos específicos. Como ilustração será considerado o estudo da taxa de mutação do alelo a
para A, que controla a cor da flor em uma espécie vegetal. Nesta espécie a condição A_ determina
as flores vermelhas e aa as flores brancas.
Cruzamento entre plantas de flores brancas, considerando a ocorrência de mutação de a para A
igual a u, produzem descendentes com a seguinte freqüência genotípica e fenotípica:
Brancas (aa) x Brancas (aa)
Gametas A(u) a(1-u)
A(u) AA u² Aa u(1-u)
a(1-u) Aa u(1-u) aa (1-u)²
Desta forma espera-se encontrar a seguinte relação fenotípica:
Fenótipos Freqüência
Vermelhas u²+2u(1-u)
Brancas (1-u)²
Como ilustração será considerado um experimento em que foi avaliada a descendência do
cruzamento entre plantas de flores brancas. Foram observadas 498 plantas de flores brancas e duas
vermelhas. Admitindo que as plantas de flores vermelhas são mutantes, pode-se considerar que:
f(Observado de plantas de flores brancas) = 498/500
f(Esperada de plantas de flores brancas) = (1 - u)²
Considera-se que:
(1-u)² = 498/500
Obtém-se:
u = 1/500
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ALELOS MÚLTIPLOS
Tópicos
Conceito
Série em Coelhos
Grupo Sangüíneo ABO
Fator Rh
Grupo Sangüíneo MN
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CONCEITO
Alelos são formas alternativas de um mesmo gene e que, consequentemente ocupam mesmo loco em
cromossomos homólogos. Os efeitos genéticos destes alelos dependem de suas relações de
dominância. Estes alelos têm origem nas mutações, que são capazes de causar alterações estruturais
nos genes de tal forma que é possível ocorrer mais de um par de alelos para um determinado gene.
Alelos múltiplos referem-se a uma série, constituída de três ou mais alelos, pertencentes a um
mesmo gene e que ocorre dois a dois em um organismo diplóide. Nas células somáticas de um
indivíduo diplóide pode existir dois alelos diferentes de uma determinada série, enquanto que no
gameta existe apenas um.
Assim, considerando uma série constituída de 8 alelos, existiriam na célula somática e gamética de
um hexaplóide, 6 e 3 alelos, respectivamente e na de um tetraplóide, 4 e 2, respectivamente.
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SÉRIE EM COELHOS
Um exemplo clássico de alelos múltiplos foi descoberto há muitos anos em coelhos. São conhecidos
vários tipos de pelagem, condicionados por uma série constituída por 4 alelos. As classes genotípicas
e fenotípicas são descritas a seguir:
Genótipos Fenótipos
CC Cc1 Cc2
Cc3
Colorido
c1c1 c1c2
c1c3
Cinza (mistura de preto e branco)
c2c2 c2c3
Himalaio (branco com extremidades escuras,
com orelha, focinho, pata)
c3c3 Albino
Nesta série é observada a seguinte relação de dominância C > c1 > c2 > c3. Verifica-se também a
ocorrência de a(a+1)/2 =10 diferentes genótipos na população.
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GRUPO SANGÜÍNEO ABO
Desde muito tempo havia preocupações a respeito do sucesso da transfusão de sangue em certas
pessoas. Em 1900-1901, K. Landesteiner, observou que quando o sangue de certas pessoas eram
misturados ocorria no sangue do doador, a reação de aglutinação. Foi formulada a hipótese de que
deveriam ter vários tipos de antígenos, sendo uns compatíveis e outros não.
Posteriormente foi comprovada a hipótese de Landesteiner; ou seja, foi descoberto dois tipos de
antígenos e dois tipos de anticorpos. Testes na população humana permitiu classificá-la nos
diferentes grupos sangüíneos:
Grupo
Sangüíneo
Antígeno
A
Antígeno
B
Anticorpo
A
Anticorpo
B
A P - - P
B - P P -
AB P P - -
O - - P P
P = presente, - = ausente
Os antígenos são transportados pelos glóbulos vermelhos e os anticorpos existem no soro ou
plasma. Com a descoberta destes vários grupos sangüíneos pode-se tirar dois tipos de informações.
Informação médica - transfusões
Refere-se a conhecimentos sobre a compatibilidade em transfusões de sangue. Na transfusão deve-
se considerar os aspectos: a diluição do soro recebido e a circulação ativa do paciente. Assim, nas
transfusões deve-se preocupar com a existência de anticorpos no receptor, pois os anticorpos do
doador, em geral, tem seu efeito atenuado em razão da diluição e da circulação ativa do sangue do
paciente. As seguintes transfusões de sangue são possíveis, além da doação dentro do mesmo
grupo:
Doador Receptor A Receptor B Receptor AB Receptor O
A Sim Não Sim Não
B Não Sim Sim Não
AB Não Não Sim Não
O Sim Sim Sim Sim
Constata-se que o grupo sangüíneo O, por doar sangue para os demais grupos sem reação de
incompatibilidade, é denominado doador universal e o AB, por receber sangue dos demais grupos,
é denominado receptor universal.
Informação genética
A herança do grupo sangüíneo ABO pode ser explicada através de uma série de três alelos onde o
alelo IA é responsável pela presença do antígeno A e anticorpo B, o alelo IB é responsável pela
presença do antígeno B e anticorpo A e o alelo i é responsável pela ausência dos dois antígenos e
presença dos dois tipos de anticorpos. Desta forma, tem-se o seguinte quadro de genótipos e
fenótipos.
Grupo Sangüíneo Genótipo
A IAIA IAi
B IBIB IBi
AB IAIB
O ii
Trata-se de uma série de alelos múltiplos pois estão envolvidos três alelos. Entre estes alelos há
relação de dominância completa (entre IA e i e entre IB e i) e de codominância (entre IA e IB).
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FATOR Rh
Descoberta
O fator Rh foi descoberto em 1940 por Landesteiner e A.S. Wiene em experimentos realizados com
coelhos e macacos. Nos experimentos foi injetado sangue de um macaco do gênero Rhesus em
cobaias, onde se obteve como resposta a formação de anticorpos capazes de aglutinar as hemácias
provenientes do macaco.
Herança do fator Rh na população humana
Uma vez extraído os anticorpos das cobaias, eles foram testados na população humana. Nestes
testes, foi verificado que parte da população humana apresentava reação de aglutinação enquanto
que outra mostrava-se insensível. Os indivíduos que apresentavam reação de aglutinação com
anticorpos foram denominados pertencentes ao grupo Rh+, os demais, que não apresentavam
aglutinação, pertenciam ao grupo Rh-.
Em estudos genéticos ficou comprovado que a herança do fator Rh é monogênica, sendo a presença
do antígeno Rh condicionada a um alelo dominante (R) e a ausência pelo alelo recessivo (r). O anti-
Rh não ocorre naturalmente na população humana.
Grupo Genótipo Antígeno Rh Anti-Rh
RH+ RR ou Rr Presente Ausente
RH- rr Ausente Ausente (*)
(*)Presente após ser sensibilizado em uma transfusão em que o sangue recebido é de RH+.
Doações
O anti-Rh não está presente naturalmente no sangue humano mas pode ser induzido na presença
do antígeno Rh (fator Rh). As seguintes doações são possíveis:
RH- pode doar para RH+ e para RH-
RH+ pode doar para RH+ e Rh-. No último caso, apenas quando o Rh- não conta com anti-Rh.
A transfusão de sangue do doador Rh+ para o receptor Rh-, não terá problemas na primeira vez,
pois após a doação o receptor terá apenas anticorpos, uma vez que as hemáceas serão substituídas.
Em transfusões posteriores os anti-Rh existentes por indução, provocarão uma reação contrária ao
fator Rh estranho, com resultados clínicos bastante sérios.
Doença Hemolítica do Recém-Nascido (Dhr) - Eritroblastose Fetal
O problema genético
Mulheres Rh- (rr) que se casam com homens Rh+ (RR ou Rr) podem dar origem a crianças Rh+.
Como existe a possibilidade do sangue materno ser transferido para o feto, em razão de um defeito
na placenta ou hemorragias durante a gestação e parto, há possibilidades de se formar, no
organismo materno, o anti-Rh.
As crianças de partos subsequentes, do grupo Rh+ podem apresentar sérios problemas. Os
anticorpos produzidos na gestação anterior poderá atingir o sangue do feto e provocar a destruição
de suas hemácias.
Problemas apresentados pelas crianças com DHR
Os seguintes problemas podem ocorrer: Morte intrauterina; morte logo após parto; anemia grave;
crianças surdas ou deficientes mentais; icterícia (coloração amarela anormal devido ao derrame da
bílis no corpo e no sangue, devido às bilirrubinas) e insuficiência hepática.
Controle e amenização de risco da DHR
Há algumas alternativas para contornar ou amenizar o problema decorrente do risco da
eritroblastose fetal. Algumas delas encontram-se listadas a seguir:
a) O médico pode conhecer a gravidade da situação antes que a criança nasça. Os testes de amostra
do líquido amniótico extraído com agulhas pode indicar se o feto vai bem ou mal. Se o perigo for
grande recomenda-se a cesariana, aborto ou transfusão de sangue logo após o parto. No último
caso, a criança deve receber sangue Rh-, que posteriormente seria substituído pelo Rh+ original.
b) Utilizar anticorpos incompletos. Este tipo de anticorpo não aglutina os glóbulos vermelhos do
sangue Rh+. Em vez disto, os anticorpos anexam-se aos antígenos receptores, nas suas superfícies, e
os revestem. Estes anticorpos incompletos podem ser injetados numa mãe Rh- imediatamente ao
parto. Estes anticorpos incompletos são destruídos dentro de poucos meses e não apresentam
qualquer perigo para a mãe ou suas gerações posteriores.
c) O risco será menor se o homem apresentar genótipo heterozigoto. No Brasil uma mulher Rh-
corre muito risco, pois a freqüência de indivíduos Rh+ é de 87%.
d) Outro fator que diminui o risco do DHR é o fato de que certas mulheres não produzem
anticorpos, mesmo sendo induzidas. Além disto, a penetração do sangue através da placenta até a
circulação materna não ocorre com freqüência, sendo que a indução, em geral, ocorre por
acidentes.
e) Há de se considerar ainda o efeito protetor do sistema ABO. A mãe Rh- do grupo O, tendo um
filho Rh+ do grupo A não será induzida a produzir anti-Rh, pois seu anti-A destruirá as hemácias
do doador (feto) antes da indução. Nos casos em que a mãe é do grupo Rh+ e o filho é Rh- não há
problemas para a mãe pois a produção de anticorpos pela criança só se inicia cerca de 6 meses após
seu nascimento.
Volta
GRUPO SANGÜÍNEO MN
Em 1927, Landesteiner e Levine descobriram um outro grupo de antígeno nos glóbulos vermelhos
no sangue. Estes antígenos foram denominados de M e N. Grupos da população humana são
classificados em M, N ou MN se tiverem antígeno M, N ou ambos respectivamente.
A razão da pouca importância desses tipos de antígenos M e N na transfusão de sangue é pelo fato
destes antígenos serem fracos e incapazes de induzir a formação de anticorpos no organismo
humano. Os anticorpos utilizados nos testes são obtidos em cobaias.
Genótipos Antígeno M Antígeno N Fenótipo
LM LM Presente Ausente M
LM LN Presente Presente MN
LN LN Ausente Ausente N
Volta
MECANISMOS DE
DETERMINAÇÃO DO SEXO
Tópicos
Introdução
Mecanismo dos Cromossomos Sexuais
Balanço Gênico
Haplodiploidismo
Efeito de Genes
Efeito do Ambiente
Aberrações Sexuais na Espécie Humana
Cromatina Sexual
Ginandromosfidmo
Retorna ao GBOL
INTRODUÇÃO
O caráter sexo sempre foi tratado como tendo um tipo especial de herança, uma vez em qualquer
cruzamento, para a maioria das espécies, o resultado apresentado pela progênie é sempre 1/2
macho : 1/2 fêmeas. A idéia da existência de vários mecanismos envolvidos na determinação do sexo
resultou de vários e trabalhos envolvendo diferentes espécies vegetais e animais.
Alguns dos trabalhos fundamentais foram realizados por Van Beneden em 1866, relatando que a
fertilização deveria envolver a união de um espermatozóide e um óvulo. Estes resultados foram
obtidos em experimentos realizados em coelhos. Hartwig (1876) descreveu o mesmo fato em
experimentos envolvendo ouriço-do-mar.
Henking (1891) apresentou as primeiras investigações que relacionaram cromossomos com
determinação do sexo. Seus estudos, realizados com insetos, revelaram que metade dos
espermatozóides recebiam uma determinada estrutura nuclear e a outra não. Ele denominou esta
estrutura de corpúsculo X. McClung (1902) realizou estudos citológicos em diferentes espécies de
gafanhotos e concluiu que as células somáticas das fêmeas tinha número de cromossomos diferente
das células do macho e que havia associação entre a presença do cromossomo X e a determinação
de sexo nestes insetos.
Wilson trabalhando com insetos do gênero Protenor demonstrou que as fêmeas apresentavam 14
cromossomos em suas células somáticas e eram capazes de produzir gametas carregando 7
cromossomos. Os machos apresentavam 13 cromossomos em suas células somáticas e eram capazes
de produzir gametas com 7 ou 6 cromossomos. A diferença do número de cromossomos era
determinante do sexo.
Volta
MECANISMO DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS
Macho heterogamético -Espécie humana e outros mamíferos
Na espécie humana, e aparentemente em todos os outros mamíferos, a presença do cromossomo Y
determina a masculinidade. Na espécie humana o sexo é definido da seguinte maneira:
Sexo Célula Somática Célula Gamética
Homem 44 autossomais + XY 22 autossomais + X ou Y
Mulher 44 autossomais + XX 22 autossomais + X
Macho heterogamético - Insetos: Percevejos (Hemípteros) e gafanhotos e baratas (Orthoptera)
Neste caso o número de cromossomos X é o determinante do sexo. O sexo é caracterizado por:
Fêmeas:
- Apresentação um número par de cromossomos em suas células somáticas.
- São do tipo XX + 2A.
- Produzem apenas um tipo de gameta: A + X.
Machos:
- Apresentam um número ímpar de cromossomos em suas células somáticas.
- São do tipo: 2A + XO.
- Produzem dois diferentes gametas: (A + X) e (A).
Também neste caso a proporção ½ macho: ½ fêmea é mantida pois os cruzamentos envolvem os
indivíduos XX x XO.
Fêmea heterogamética - Borboletas, mariposas e alguns peixes e aves
Neste caso a determinaçãode sexo se assemelha a apresentada pela espécie humana, entretanto,
neste caso, as fêmeas são heterogaméticas. Por motivo de clareza o cromossomo X passa a ser
representado por Z e o Y por W. Os sexos são caracterizados por:
Fêmeas
- Constituição cromossômica: 2A + ZW
- Produzem dois tipos diferentes de gametas:
Machos
- Constituição cromossômica: 2A + ZW
- Produzem apenas um tipo de gameta: A + Z
Volta
BALANÇO GÊNICO
O mecanismo de determinação de sexo pelo balanço gênico é aplicável aos insetos do gênero
Drosophila. Inicialmente imaginou-se que o mecanismo de determinação de sexo nestes insetos
seria, semelhante ao apresentado pela espécie humana. Em observações citológicas em células
somáticas constatou-se um conjunto diplóide de 8 cromossomos (2x = 8), em que as fêmeas
apresentam constituição cromossômica 2A + XX e os machos 2A + XY.
Com base em observações em tipos sexuais, foi proposto que a determinação do sexo em Drosophila
seria função de um índice sexual (Is) que é função do balanço entre cromossomos X e conjuntos
autossomais, conforme descrito a seguir:
IS = (Número de cromossomos X)/(Número de conjunto autossomais)
Com base neste índice sexual o sexo seria determinado segundo a tabela abaixo:
Índice Sexual (IS) Sexo
< 0,5 Metamacho
0,5 Macho
(0,5 - 1,0) Intersexo
1,0 Fêmea
> 1,0 Metafêmea
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HAPLODIPLOIDISMO
O haplodiploidismo é um complexo mecanismo de determinação de sexo descrito para
Hymenopteros (formigas, abelhas e vespas). Nas abelhas o sexo masculino é definido pela condição
haplóide (ou monoplóide) e os sexo feminino pela condição diplóide do indivíduo. As fêmeas,
organismos diplóides, dependem da alimentação para adquirir fertilidade. A alimentação
prolongada com geléia real possibilita a formação de rainhas que são responsáveis pela formação
da colmeia.
Série de alelos múltiplos em abelhas
Em adição ao sistema haplodiplóide de determinação do sexo existe uma série de alelos múltiplos
também envolvida nas manifestações sexuais. A série é representada por 12 alelos: S1, S2, ...... S12,
e atua da seguinte maneira:
a. Indivíduos resultantes da fertilização
Heterozigotos (SiSj, para i diferente de j) serão fêmeas
Homozigotos (SiSj para i = j) serão machos inviáveis.
b. Indivíduos não fertilizados: Serão machos hemizigóticos.
Volta
EFEITO DE GENES
Neste caso a determinação do sexo não é determinada por cromossomos mas pela ação diferencial
dos genes. A progênie, em relação ao sexo, é formada segundo as proporções mendelianas. Um
exemplo refere-se a ação dos gene Ba/ba e Ts/ts no milho
No milho estes genes atuam do seguinte maneira:
Ba - : planta normal
ba ba : planta com talo estaminado, mas sem espiga.
Ts - : planta normal
ts ts : planta com pendão substituído por uma estrutura pistilada.
Do cruzamento entre plantas duplo heterozigotas (Ba ba Ts ts) surge na descendência:
9/16 de plantas normais (Ba_ Ts_)
3/16 de plantas unissexual masculina (ba ba Ts_)
3/16 de plantas unissexual feminina (Ba_ ts ts)
1/16 de planta unissexual feminina pouco produtiva (ba ba ts ts)
Volta
EFEITO DO AMBIENTE
Neste caso machos e fêmeas tem a mesma constituição genética, mas a diferenciação dos órgãos
sexuais são dependentes de estímulos ambientais. Um exemplo de determinação do sexo através do
ambiente é encontrado no verme marinho Bonellia viridis, em que o macho, bem menor que a
fêmea, vive dentro do aparelho reprodutivo das fêmeas. A fêmea libera os ovos, já fertilizados, no
meio aquático os quais depois de eclodidos, diferenciam-se em machos e fêmeas. Para sobreviverem
os machos penetram, através da abertura superior da fêmea e atingem o ovário da mesma.
As evidências de que a determinação do sexo é feita por estímulo do ambiente surgiu no seguinte
experimento:
Tratamento 1: Ovo colocado para eclodir em um ambiente aquático isolado. Neste caso todos os
ovos eclodiram dando origem a apenas fêmeas.
Tratamento 2: Ovo colocado para eclodir em ambientes contendo fêmeas adultas. Os ovos
eclodiram dando origem a machos e fêmeas. Os machos migraram para o interior das fêmeas
adultas.
Tratamento 3: Ovos colocados para eclodir em ambiente que continha extrato de fêmeas. Os ovos
eclodiram dando origem a machos e fêmeas. Os machos não sobreviveram pela ausência de fêmeas
adultas.
Neste experimento ficou demonstrado que as fêmeas surgem em qualquer situação, mas para a
diferenciação do sexo masculino é necessário a presença da fêmea ou de substâncias produzidas por
elas.
Volta
ABEERAÇÕES SEXUAIS NA ESPÉCIE HUMANA
Além do padrão normal 2A +XY e 2A + XX (A refere-se a um conjunto autossomal com 22
cromossomos) existem na população humana indivíduos com excesso ou falta de cromossomos
sexuais, classificados como portadores de aberrações sexuais. Podem ser citados os seguintes
exemplos:
Síndrome de Klinefelter
Trata-se da reversão sexual do indivíduo masculino em direção ao sexo feminino. Ocorre com uma
taxa de 2 a 3 em cada 1.000 indivíduos. Os sintomas graves são: porte alto, tendência a
feminilização, seios grandes, e retardamento mental. Entretanto alguns são imperceptíveis. Estes
indivíduos podem se casar e a consumação pode ser efetuada de forma legal. A Constituição
cromossômica é de 44 autossomais XXY. É considerado também o indivíduo XXYY. Indivíduos
XXXY ou XXXXY são considerados como extremo de Klinefelter. A causa principal é a anomalia
meiótica, por exemplo uma não-disjunção das cromátides tanto na ovogênese quanto na
espermatogênese (em menor probabilidade).
Síndrome de Turner
Reversão sexual do indivíduo do sexo feminino em direção ao sexo masculino. Ocorre com uma
taxa de 0,2 a 0,3 em cada 1.000 indivíduos. Como sintomas mais característicos destacam-se a
estatura mais baixa, pescoço alado, e sub-fertilidade. A constituição cromossômica é 44 autossomais
+ XO.
Síndrome XYY
São indivíduos agressivos e de pouca inteligência. São comumente encontrados em hospícios e
hospitais, entretanto a razão de serem encontrados também em prisões não está associada a taras
sexuais.
Volta
CROMATINA SEXUAL
Em adição às várias distinções entre os sexos com relação aos cromossomos sexuais (tamanho,
propriedades tinturiais, ativação gênica, etc.) existe também uma importante diferença no que diz
respeito a coloração de núcleos somáticos.
De acordo com Barr e Bertran, nas fêmeas de mamíferos, existe um local de coloração no núcleo
que não é verificado nos machos. Estes sítios coloridos são denominados por: "corpúsculo de Barr",
"corpúsculo de cromatina positiva" ou "cromatina sexual". O número de corpúsculos de Barr
constatado em células somáticas em alguns indivíduos são:
Indivíduo No. de corpúsculos
Homem normal (XY) 0
Mulher normal (XX) 1
Síndrome de Klinefelter (XXY) 1
Síndrome de Turner (XO) 0
Extremo de Klinefelter (XXXY) 2
Síndrome XYY 0
Com as observações anteriores ficou constatado que:
Nº de corpúsculo = Nº de cromossomo X - 1
De acordo com a hipótese apresentada por Lyon e Russel os corpúsculos seriam o resultado da
inativação, compactação e heterocromatização de todos, exceto um, cromossomo X do indivíduo.
Fêmeas de mamíferos (XX)devem apresentar um destes cromossomos inativo de maneira que o
relacionamento de dosagem entre cromossomos sexuais eucromáticos e cromossomos autossomais
seria o mesmo que nos tecidos somáticos dos machos.
A heterocromatização é facultativa, ou seja, ocorre apenas em determinados estágios da célula.
Assim, uma mulher de constituição cromossômica XX é capaz de formar óvulos contendo
cromossomo X ativo.
A inativação é casual. Uma mulher XmXp, onde Xm é o cromossomo X de origem materna e Xp é o
cromossomo X de origem paterna pode apresentar, dependendo da célula somática, um ou o outro
cromossomo X inativo.
Na espécie humana a heterocromatização só é observada após o 16º dia de gestação. Este pequeno
período de ativação do cromossomo X é suficiente para causar as variações encontradas entre um
indivíduo XY e XXY.
Um exemplo da inativação casual do cromossomo X é encontrado em gatos. Nestes animais o
padrão de pelagem preto e amarelo é condicionado por um gene ligado ao sexo e o padrão branco
por outro gene autossomal. As seguintes cores são verificadas:
Fêmeas Machos
XAXA Preta (preta e branca)
XAY Preto (preto e
branco)
XAXB preta e amarela (preta,
amarela e branca)
XBY Amarelo (amarelo
e branco)
XBXB Amarela (amarela e
branca)
Volta
GINANDROMORFISMO
Ginandromorfos são mosaícos sexuais no qual algumas partes do animal apresentam características
femininas e outras masculinas. Em alguns casos tanto as genitálias e gônodas masculinas quanto as
femininas podem estar presente no mesmo animal. A freqüência natural tem sido de 1/2000 ou 1/3000
moscas. Entretanto muitos destes ginandromorfos apresentam poucas secções revertidas. Os
ginandromorfos bilaterais são mais raros. A freqüência pode ser aumentada quando o indivíduo apresenta
um cromossomo X em anel (ligado pelas extremidades).
Os ginandromorfos bilaterais tem sido explicados como uma irregularidade na mitose da primeira
clivagem. Um exemplo interessante foi observado na descendência de cruzamentos envolvendo machos
de olho barra e fêmea normal. O caráter forma do olho, regulado por um gene ligado ao sexo em que o
"alelo" B determina o olho barra e o alelo recessivo b o olho normal.
Foi considerado o seguinte cruzamento: fêmeas normal (XbXb) e macho barra (XBY). A descendência
feminina foi do tipo XBXb. Uma anomalia no processo fez com que a célula zigótica originasse células
com constituição cromossômica diferente em relação aos cromossomos sexuais. Foram formadas células
XBXb e XbO, de tal forma que o indivíduo adulto era do tipo XBXb / XbO Assim, os tecidos e órgãos
que tiveram origem de XBXb manifestavam características sexuais femininas e aqueles com origem em
XbO, manifestavam características masculinas. Além das diferenças proporcionadas pelo padrão sexual,
observa no ginandromorfo bilateral, originado do referido cruzamento, um olho barra (XBXb) e outro
normal (XbO)
Um ginandromorfo se diferencia de um intersexo quanto a origem e à constituição cromossômica. O
ginandromorfo tem origem numa irregularidade mitótica, enquanto que o intersexo é formado por uma
combinação gamética que resulta num índice sexual entre 0,5 e 1,0. O ginandromorfo apresenta em um
mesmo indivíduo, células com diferentes números de cromossomos. No intersexo o número de
cromossomos é constante para todas as células do indivíduo.
Volta
<LIGAÇÃO GÊNICA
MAPA CROMOSSÔMICO
Tópicos
Introdução
Ordem entre três genes
Distância entre genes
Coincidência e Interferência
Aplicação
Uso do mapa cromossômico
Retorna ao GBOL
INTRODUÇÃO
Os dados dos cruzamentos para estimação de distâncias, considerando apenas a segregação de dois
genes, tendem a subestimar as distâncias verificadas entre os mesmos. Isto se dá devido à permuta
dupla que ocorre e não é computada como uma classe distinta, mas é incluída nas classes paternais.
O duplo-heterozigoto em fase de aproximação (AB//ab), por exemplo é capaz de produzir gametas
contendo AB quando não existir permuta (classe paternal) ou quando ocorrer uma permuta de
ordem par (2, 4, 6 etc permutas entre os dois genes) entre seus locos. Assim, a classe que se
considera como paternal inclui também indivíduos recombinantes que deveriam ser incluídos no
cálculo da distância entre os genes.
Volta
ORDEM ENTRE TRÊS GENES
A ordem dos genes é determinada comparando-se as classes paternais, reconhecidas pela sua maior
freqüência, e as classes originadas de uma permuta dupla, reconhecidas pela sua menor freqüência,
obtidas a partir do cruzamento entre o triíbrido e um testador.
Considerando o triíbrido ABC//abc pode-se verificar que, entre os oito tipos de gametas diferentes
por ele produzido, os gametas P paternais diferem dos de permuta dupla Rd pelo gene que ocupa a
posição intermediária.
Indivíduo: A B C // a b c
Tipos Gametas
P ABC
P abc
Rd AbC
Rd aBc
Para determinar a ordem entre três genes deve-se ressaltar os seguintes aspectos:
- A ordem A/a - B/b - C/c é idêntica à ordem C/c - B/b - A/a.
- Como existem 2 classes paternais e 2 de permuta dupla é possível fazer quatro comparações.
Todas as comparações nos levam à mesma conclusão.
- Nas comparações, aquela que tiver comportamento contrário às outras duas corresponderá ao
gene que ocupa a posição intermediária.
Volta
DISTÂNCIA ENTRE GENES
Após estabelecida a ordem dos genes identifica-se, em função do genótipo do progenitor, as classes
originárias de permutas simples na região 1 (R1) e 2 (R2). Através da avaliação da freqüência de
recombinação que ocorre numa e noutra região determina-se a distância referente a cada região. O
genótipo do triplo-heterozigoto é identificado pelos gametas do tipo paternal. Assim, tem-se:
Indivíduo: A B C // a b c
Tipos Gametas
P ABC
P abc
Rd AbC
Rd aBc
R1 aBC
R1 Abc
R2 ABc
R2 abC
Uma vez identificadas as classes P, R1, R2 e Rd, calculam-se as distâncias pelas expressões:
d(A/a-B/b) = [100(R1 +R1 + Rd + Rd)]/total
d(B/b-C/c) = [100(R2 +R2 + Rd + Rd)]/total
d(A/a - C/c) = d(A/a - B/b) + d(B/b - C/c)
Para o exemplo tem-se:
Volta
COINCIDÊNCIA E INTERFERÊNCIA
A interferência é o fenômeno pelo qual a ocorrência de permuta em uma região é capaz de reduzir
a taxa de permuta na região adjacente. A ocorrência de um crossing-over num dado segmento
cromossômico é um evento casual, mas a sua distribuição não é. A chance de ocorrer permuta em
duas regiões adjacentes simultaneamente, não pode ser obtida pelo produto da probabilidade de
ocorrer permuta na região 1, expresso pela distância nesta região e a probabilidade de ocorrer
permuta na região 2, pois são eventos dependentes ou interrelacionados.
Pelas razões expostas, tem sido verificado que a taxa de crossing-over duplo esperada (CODE) é
sempre superior à taxa de crossing-over duplo observado (CODO).
Os seguintes parâmetros podem ser definidos:
CODE = (d1)(d2)/100
CODO = [100(Rd+Rd)]/TOTAL
A coincidência é definida por:
co = CODO/CODE
A interferência é dado pelo complemento aritmético:
I = (CODE - CODO)/CODE = 1 - co
Uma situação oposta existe no fago T4 e no fungo Aspergilus. A ocorrência de permuta em uma
região tende aumentar aprobabilidade de ocorrência de permuta nas regiões vizinhas. Neste caso o
coeficiente de coincidência é superior a unidade e a interferência é negativa.
Volta
APLICAÇÃO
Como exemplo é considerado a análise da descendência do cruzamento teste envolvendo uma
planta de milho triplo-heterozigoto em relação aos seguintes genes:
A/a : folha sem brilho/brilhante
B/b : folha verde/virescente
C/c : pendão normal/parcialmente estéril
A descendência foi formada por:
Observado Brilho da folha Cor da Folha Pendão
235 Sem brilho Verde Normal
62 Brilhante Verde Parc. Estéril
40 Sem brilho Verde Parc. Estéril
4 Sem brilho Virescente Parc. Estéril
270 Brilhante Virescente Parc. Estéril
7 Brilhante Verde Normal
48 Brilhante Virescente Normal
60 Sem brilho Virescente Normal
Assim, são obtidas as seguintes informações:
Ordem entre os genes
É obtida comparando as classes P e Rd. Quatro comparações são possíveis:
P = sem brilho verde normal
Rd = sem brilho virescente parc. estéril
comparação : = # #
P = sem brilho verde normal
Rd = brilhante verde normal
comparação : # = =
P = brilhante virescente parc. estéril
Rd = sem brilho virescente parc. estéril
comparação : # = =
P = brilhante virescente parc. estéril
Rd = brilhante verde normal
comparação : = # #
Conclusão : A ordem é B/b - A/a - C/c ou C/c - A/a - B/b
Genótipo do genitor
É reconstituído pelos gametas paternais, identificados na ordem correta, conforme ilustrado a
seguir:
Gameta Tipo Observado Brilho da folha Cor da Folha Pendão
BAC P 235 Sem brilho Verde Normal
Bac - 62 Brilhante Verde Parc. Estéril
BAc - 40 Sem brilho Verde Parc. Estéril
bAc Rd 4 Sem brilho Virescente Parc. Estéril
bac P 270 Brilhante Virescente Parc. Estéril
BaC Rd 7 Brilhante Verde Normal
baC - 48 Brilhante Virescente Normal
bAC - 60 Sem brilho Virescente Normal
Conlusão : O genótipo do genitor é : B A C // b a c
Distância entre os genes
Como base no genótipo do genitor identificam-se as classes R1 e R2. Assim, tem-se:
Gameta Tipo Observado Brilho da folha Cor da Folha Pendão
BAC P 235 Sem brilho Verde Normal
Bac R1 62 Brilhante Verde Parc. Estéril
BAc R2 40 Sem brilho Verde Parc. Estéril
bAc Rd 4 Sem brilho Virescente Parc. Estéril
bac P 270 Brilhante Virescente Parc. Estéril
BaC Rd 7 Brilhante Verde Normal
baC R2 48 Brilhante Virescente Normal
bAC R1 60 Sem brilho Virescente Normal
As distâncias são dadas por:
d1 = [100( R1 + R1 + Rd + Rd)]/TOTAL = [100(62 + 60 + 4 + 7)]/726 = 18,319 centimorgans
d2 = [100( R2 + R2 + Rd + Rd)]/TOTAL = [100(40 + 48 + 4 + 7)]/726 = 13,636 centimorgans
Crossig-over duplo observado - CODO
CODO = [100( Rd + Rd)]/TOTAL = [100( 4 + 7)]/726 = 1,515 %
Crossig-over duplo esperado - CODE
CODE = [(d1)(d2)]/100 = [(18,319)(13,636)]/100 = 2,498%
Coincidência e Interferência
CODE = [(d1)(d2)]/100 = [(18,319)(13,636)]/100 = 2,498%
co = CODO/CODE = 1,515/2,498 = 0,6
I = 1 - Co = 1 - 0.6 = 0.4
Volta
USO DO MAPA CROMOSSÔMICO
Com os dados do mapa cromossômico pode-se predizer a descendência do cruzamento
considerando os genes ligados. Neste caso, é fundamental que os gametas sejam estabelecidos de
forma correta e suas freqüências sejam apropriadamente estimadas.
As freqüências dos gametas podem ser estabelecidas considerando os oito tipos de gametas: 2
paternais, 2 de permuta simples na região 1 (entre o primeiro e segundo genes), 2 de permuta
simples na região 2 (entre o segundo e terceiro gene) e 2 de permuta dupla. As freqüências destes
gametas são P, R1, R2 e Rd, respectivamente.
Neste caso admite-se serem conhecidas as disâncias (d1 e d2) e a interferência entre as regiões
cromossômicas (I), como exemplificado a seguir:
A/a, B/b e C/c.
d(A/a - B/b)=d1 = 10 ud
d(B/b - C/c)=d2 = 20 ud
Ordem: A/a - B/b - C/C
Coincidência = co = 0.8
Assim, inicia-se por estimar Rd, considerando um total de 100 gametas, e as expressões:
Crossing-over duplo esperado na hipótese de interferência nula
CODE = (d1 x d2)/100 = (10 x 20)/100 = 2%
Crossing-over duplo a ser observado
Refere-se à freqüência de permuta dupla que se espera observar na descendência, admitindo a
ocorrência de permuta.
CODO =(1-I)CODE = coCODE = 0,8 x 2 = 1,6%
em que:
I : interferência cromossômica
co : coincidência = 1 - I
Valor da freqüência do duplo-recombinante (Rd)
Neste caso, utiliza-se a expressão:
Rd = CODO/2 = 0,8%
Valor da freqüência do recombinante simples R1
Para o cálculo de R1, tem-se:
R1 =(d1 - CODO)/2 =(10 - 1,6)/2 = 4,2%
Valor da freqüência do recombinante simples R2
Para o cálculo de R2, tem-se:
R2 =(d2 - CODO)/2 =(20 - 1,6)/2 = 9,2%
Valor da freqüência do gameta paternal (P)
É obtido por diferença:
P = [100 - 2(R1 + R2 + Rd)]/2 = 35,8
Gametas de um triplo-heterozigoto - EX : AbC//aBc
Gametas Tipo Freqüência
AbC P 35,8%
aBc P 35,8%
ABc R1 4,2%
abC R1 4,2%
Abc R2 9,2%
aBC R2 9,2%
ABC Rd 0,8%
abc Rd 0,8%
Volta
HEREDITARIEDADE
EM RELAÇÃO AO SEXO
Tópicos
Genes ligados ao sexo
Genes parcialmente ligados ao sexo
Genes holândricos
Genes influenciados pelo sexo
Genes limitados ao sexo
Retorna ao GBOL
GENES LIGADOS AO SEXO
CONCEITO
Refere-se à herança de genes localizados na porção não homóloga do cromossomo X (mamíferos,
Drosophila, etc.) ou no cromossomo análogo Z.
CARACTERÍSTICAS
Os seguintes fatos são evidências de um herança ligada ao sexo:
Herança cruzada em cruzamentos onde a fêmea é recessiva;
Cruzamentos recíprocos com resultados diferentes;
Herança do tipo avô-neto. Neste caso o fenótipo do avô desaparece na F1 e volta aparecer na F2.
EXEMPLOS
Cor de olhos em Drosophila
Fenótipo Macho Fêmea
Vermelho XB Y XBXB XBXb
Branco Xb Y XbXb
Daltonismo
O daltonismo é um defeito na visão em que o indivíduo confunde cores. Comumente a confusão se
faz entre o verde e o vermelho e daí o nome, dado em relação ao químico Dalton, que sofria desta
anomalia. Este defeito é provocado por um alelo recessivo ligado ao sexo.
Fenótipo Homem Mulher
Normal XDY XDXD ou XDXd
Daltônico XdY XdXd
Hemofilia
A hemofilia é uma anomalia na capacidade de coagulação do sangue, regulada por um alelo
recessivo ligado ao sexo. É uma doença que causou grande mal às famílias reais européias, depois
de ser introduzida pelos descendentes da rainha Vitória. Os sintomas apresentados pelo hemofílico
são: hemorragia quer por ferimento ou não; sangramento de natureza de fluxo lento e persistente;
sangramento duradouro. Pode durar semanas e então levar a uma anemia profunda. Verificou-se
que a coagulação em tubo de ensaio poderia levar 30 minutos ou horas se o sangue fosse de um
hemofílico. Com relação a este caráter são verificados os seguintes genótipos e fenótipos:
Fenótipo Homem Mulher
Normal XHY XHXH ou XHXh
Hemofílico XhY XhXhOs zigotos hemofílicos femininos tem possibilidades teóricas para existirem, entretanto nunca
foram convenientemente admitidos. Estes zigotos seriam formados a partir do casamento entre um
homem XhY e uma mulher XHXh. A chance do homem hemofílico, vir a se casar é pequena e,
mesmo que o casamento ocorra, a probabilidade de surgir uma mulher hemofílica é de apenas
25%.
Alguns autores acham que mulheres XhXh viveriam no máximo até a primeira menstruação.
BIRCH demonstrou que hormônios feminino tem efeito favorável na coagulação de sangue.
Entretanto a aplicação destes hormônios em homens hemofílicos apresentou resultados duvidosos.
Volta
GENES PARCIALMENTE LIGADOS AO SEXO
CONCEITO
É a herança daqueles genes localizados na região homóloga dos cromossomos X e Y. Este genes
podem permutar-se durante o paquíteno já que se encontram nas regiões dos cromossomos sexuais
que se pareiam. O genótipo apresentado pelo macho poderá ser: XAYA, XAYa, XaYA e XaYa.
EXEMPLOS
Retinite pigmentar
A retinite pigmentar é uma degeneração da retina com depósito de substâncias melânicas levando à
cegueira. É causada por um alelo dominante, parcialmente ligada ao sexo. Os seguintes genótipos
são encontrados na população humana:
Fenótipo Homem Mulher
Retinite XRYR, XRYr e XrYR XRXR e XRXr
Normal XrYr XrXr
Como o gene localiza-se na região de homologia há possibilidade de formação de indivíduos
recombinantes. Considerando o casamento entre um homem com retinite, de contituição
cromossômica XrYR e uma mulher normal XrXr, constata-se que há possibilidade de serem
formados homens normais XrYr e mulheres com retinite XRXr, em razão da união de envolvendo
espermatozóides recombinantes com XR ou Yr.
Xeroderma pigmentosum
Anormalidade caracterizada por uma irritação na pele formando placas pigmentosas. Há
formações cancerosas no corpo ou a presença de tumores malignos. A anormalidade gera também
uma fotossensibilidade nos olhos à luz solar. Esta anormalidade é provocada por um alelo recessivo
parcialmente ligado ao sexo.
Fenótipo Homem Mulher
Normal XPYP, XPYp e XpYP XPXp e XPXP
Xeroderma XpYp XpXp
Volta
GENES HOLÂNDRICO
CONCEITO
É a herança daqueles genes localizados no cromossomo Y, no segmento sem homologia. O
cromossomo Y é o principal determinante da masculinidade na espécie humana e outros
mamíferos. Nele deve estar contido os genes de efeito masculinizante. Afora esta possível ação
masculinizante, pouco se conhece sobre os genes do Y, com algumas exceções no homem.
Como o cromossomo Y é restrito aos machos, apenas este sexo apresentam tais características,
sendo repassado de pais para filhos.
EXEMPLOS
Ictiose grave Este é um dos exemplos incluídos como gene holândrico, entretanto segundo STERN,
não é a rigor, um caso conclusivo. Um cidadão inglês, Edward Lambert, nascido em 1917 tinha
pelos longos e duros, a semelhança de cerdas de porco, e daí o nome que se lhe deu de "porco
espinho". Ele casou-se e teve 6 filhos que também apresentavam a mesma característica. O fenótipo
nunca foi encontrado em mulheres.
Hipertricose auricular Tem sido considerado talvez o único exemplo, na espécie humana, de
herança holândrica. A hipertricose é caracterizada pela presença de pelo no pavilhão auditivo,
muito comum em homens indianos.
Volta
GENES INFLUENCIADOS PELO SEXO
CONCEITO
Na herança influenciada pelo sexo o efeito do gene é afetado pelas características hormonais e
fisiológicas do sexo em que se encontra. Um gene é influenciado pelo sexo quando ele age como
dominante num sexo mas recessivo no outro. Assim, ocorre uma reversão de dominância em função
do sexo do indivíduo, a qual é constatada pela variação de fenótipos apresentados pelos
heterozigotos dos dois sexos.
EXEMPLOS
Calvície
A calvície pode ter origem em vários fatores: seborréia, sífilis, distúrbio da tiróide etc. Entretanto a
intensidade e alguns tipos de calvície pode ser hereditária. A calvície hereditária tem o seguinte
mecanismo genético:
Genótipo Homem Mulher
BB Calvo Calva
Bb Calvo Não calva
Bb Não calvo Não calva
Neste caso, o alelo B determina a calvície e o alelo b determina a persistência de cabelos. O alelo B
domina b, quando em um genótipo do indivíduo do sexo masculino. Em indivíduos do sexo
feminino o alelo b domina o alelo B.
Pelagem de gado ayrshire
Nesta raça de gado leiteiro o animal branco pode apresentar áreas (manchas) no pescoço que
podem ter coloração vermelha ou castanha. Os seguintes alelos determinam a herança deste
caráter:
M1 = castanho
M2 = vermelho
Sendo que M1 domina M2 em organismos do sexo masculino, mas é dominado por M2 nos
indivíduos do sexo feminino. Assim, são verificados os seguinte fenótipos associados aos genótipos
atribuídos ao gene M1/M2:
Genótipo Macho Fêmea
M1 M1 Castanho Castanho
M1 M2 Castanho Vermelho
M2 M2 Vermelho Vermelho
Presença de chifres em carneiros
Com relação a este caráter temos o seguinte mecanismo genético:
H1 = com chifre
H2 = sem chifre
Neste caso, H1 domina H2 nos machos e H2 domina H1 nas fêmeas, conforme ilustrado no quadro
a seguir:
Genótipo Macho Fêmea
H1 H1 Com chifre Com chifre
H1 H2 Com chifre Sem chifre
H2 H2 Sem chifre Sem chifre
Volta
GENES LIMITADOS AO SEXO
CONCEITO
Neste caso um dos sexos apresenta um único fenótipo, para qualquer que seja seu genótipo. A
segregação fenotípica ocorre apenas no sexo oposto.
EXEMPLOS
Asas de borboletas (gênero Colias)
Neste exemplo a segregação fenotípica ocorre apenas no sexo feminino, no qual o alelo W determina
as asas de cor branca e o alelo recessivo w determina asas de cor amarela. Os machos só se
apresentam com asas amarelas.
Genótipo Fêmeas Machos
W W Branca Amarela
W w Branca Amarela
w w Amarela Amarela
Penas de galinhas
Neste exemplo a segregação fenotípica ocorre apenas no sexo masculino. No sexo feminino, o
fenótipo é o mesmo, independente do genótipo da ave.
Genótipo Macho Fêmea
H H penas de galinha penas de galinha
H h penas de galinha penas de galinha
h h penas de galo penas de galinha
O alelo H inibe a presença de penas masculinas quando em presença de hormônios sexuais
masculinos. Se o galo Hh for castrado, o nível de hormônios masculino decresce e o efeito inibitório
do alelo H desaparece, permitindo h manifestar-se e o galo passa, após castrado, ter penas de galos.
Volta
LIGAÇÃO FATORIAL
DOIS GENES
Tópicos
Introdução
Fases de Ligação
Duplo heterozigoto - Genes independentes
Duplo heterozigoto - Genes em aproximação
Duplo heterozigoto - Genesem repulsão
Distância, % Recombinação, %Quiasma
Ligação - Cruzamento Teste
Ligação - Progênie F2
Retorna ao GBOL
INTRODUÇÃO
Ligação fatorial diz respeito a existência de 2 ou mais genes, localizados no mesmo cromossomo. O
fenômeno foi descoberto em 1906 por BATESON e PUNNETT, que verificaram a falta de
independência de dois genes em ervilhas. Quando os genes estão muito próximos, no mesmo
cromossomo, dizemos que ocorre "linkage completa" e quando eles estão suficientemente
separados dizemos que ocorre"linkage parcial".
Volta
FASES DE LIGAÇÃO
Para se ter um entendimento sobre ligação fatorial é necessário que inicialmente seja apresentado o
conceito e tipos de fases de ligação. Existem dois tipos de fases de ligação, as quais serão descritas a
seguir:
Fase de aproximação ou acoplamento
É a condição na qual os dois alelos dominantes (ou recessivos) tem maior probabilidade de penetrar
simultaneamente em um gameta. Ou é a fase em que estão em um mesmo cromossomo os alelos
dominantes (ou recessivos) dos dois genes.
A B// a b
Fase de repulsão
É a condição na qual o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo de outro gene tem maior
probabilidade de penetrar simultaneamente em um gameta. Ou, é a fase em que estão num mesmo
cromossomo o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo do outro gene.
A b// a B
Volta
DUPLO HETEROZIGOTO - GENES INDEPENDENTES
O duplo-heterozigoto com genes independentes é representado simbolicamente por AaBb e
apresenta as seguintes características:
- Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = ½
- Gametas produzidos : ¼ A B : ¼ Ab : ¼ aB : ¼ ab
- Relação fenotípica na descendência do cruzamento entre duplo-heterozigotos : RF: 9:3:3:1
Volta
DUPLO HETEROZIGOTO - GENES EM PROXIMAÇÃO
O duplo-heterozigoto com genes em fase de aproximação é representado por AB//ab. São
observadas as seguintes características:
- Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = ½
- Gametas produzidos: A B e ab, com freqüência P, e Ab e aB, com freqüência R. Em que P e R
referem-se, respectivamente, aos tipos paternais e recombinantes. Pode-se verificar que P é maior
ou igual a R. O valor de P será igual ao de R, quando os genes estiverem ligados, mas ocorrer
freqüência de recombinação igual a 50%, de tal forma que a segregação se verificará da mesma
forma se estes genes fossem independentes.
- Relação fenotípica na descedência do duplo-heterozigoto: Neste caso a proporção 9:3:3:1 é
alterada. A proporção de indivíduos homozigotos recessivos torna-se, de maneira geral, superior a
1/16.
Observa-se que, se os genes estão ligados, a segregação de um par de não-alelos não ocorre de
maneira independente. Se um gameta é portador de um alelo A a probabilidade dele também ser
portador do alelo B é maior do que a do alelo b, pois neste caso haveria necessidade de
recombinação gênica, que é um evento raro.
Volta
DUPLO HETEROZIGOTO - GENES EM REPULSÃO
O duplo-heterozizoto em fase de repulsão é representado por Ab//aB. São observadas as seguintes
propriedades:
- Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = ½
Gametas produzidos: A b e a B, com freqüência P, e A B e a b, com freqüência R.
- Relação fenotípica na descendência do duplo-heterozigoto também é diferente da 9:3:3:1. A
proporção de homozigotos recessivos é inferior a 1/16.
Volta
DISTÂNCIA, %RECOMBINAÇÃO, % QUIASMA
Durante a meiose o cromossomo se divide longitudinalmente dando origem a duas cromátides
irmãs. Os cromossomos homólogos se pareiam dando origem a uma estrutura denominada de
tétrades ou bivalentes. Quando não existe permuta (ou quiasmas) todos os gametas serão do tipo
paternal e quando existe permuta serão formados ½ dos gametas do tipo paternal e a outra metade
do tipo recombinante. Considerando 4 tétrades (T) em 4 diferentes células e que cada célula dará
origem a 4 gametas, pode-se predizer os tipos de gametas formados conforme ilustrado a seguir. O
símbolo "x" representa a presença de quiasma na tétrade e "-" representar a ausência do
mesmo. Tétrades Gametas
T1 T2 T3 T4 gameta P gameta R Quiasmas(%) Recombinação(%)
x x x x 8 8 100 50
x x x - 10 6 75 37.5
x x - - 12 4 50 25
x - - - 14 2 25 12.5
- - - - 16 0 0 0
Analisando a tabela acima conclui-se que:
(1/2) % QUIASMA = % RECOMBINAÇÃO
A porcentagem de recombinação é também função da distância entre os genes. Quanto maior for a
distância entre dois genes, maior será a probabilidade de ocorrer um quiasma naquela região e,
consequentemente, maior será a porcentagem de recombinação.
A curva de relação entre porcentagem de recombinação e a distância entre genes foi estabelecida
para vários organismos. Assim, para pequenas distâncias entre os genes, inferior a 20 centimorgans
(ou "unidade de distância" ou "unidades mapa"), tem sido adotada a seguinte expressão:
% Recombinação = Distância entre os genes
Volta
LIGAÇÃO - CRUZAMENTO TESTE
Ligações fatoriais podem ser avaliadas analisando a progênie do cruzamento entre um duplo-
heterozigoto e outro em homozigose recessiva (cruzamento teste).
Será dado um exemplo em que se considera dois genes. O gene A/a controla o formato do fruto (A/a
fruto redondo/alongado) e o gene B/b a inflorescência (B/b inflorescência simples/composta). A
descendência do cruzamento teste é apresentada, permitindo as seguintes análises.
Fenótipo Observado
Redondo, Simples 83
Redondo, Composta 19
Alongado, Simples 23
Alongado, Composta 85
Constatação da evidência de ligação fatorial
Considera-se inicialmente a hipótese de que os genes são independentes. Avalia-se a segregação de
cada loco individualmente, verificando a proporção 1:1, e, posteriormente, a segregação conjunta
de 1:1:1:1. Considera-se que um duplo-heterozigoto (AaBb) quando submetido ao cruzamento teste
dá como resultado os valores:
"A B" = a1
"A b" = a2
"a B" = a3
"a b" = a4
Ao lançar a hipótese de independência de segregação entre os genes A/a e B/b, deve-se esperar uma
razão de segregação igual a 1:1:1:1. Esta proporção poderá ser testada pelo qui-quadrado,
considerando todas as 4 classes fenotípicas e fazendo o teste com 3 graus de liberdade. Entretanto, a
rejeição desta hipótese não implica que os genes estejam ligados, pois é possível que o gene A/a e/ou
B/b não está segregando na proporção esperada de 1:1. Para se estudar esta possibilidade devere-se
decompor os 3 graus de liberdade do qui-quadrado, obtido da análise das 4 classes fenotípicas em:
Qui-quadrado A/a (QQ)
Mede a segregação do loco A/a na hipótese de segregação 1:1. Está associado a 1 grau de liberdade.
Pode ser calculado considerando:
Fenótipo Observado Esperado Desvio
"A" a1 + a2 (a1 + a2 + a3 + a4)/2 d
"a" a3 + a4 (a1 + a2 + a3 + a4)/2 -d
de onde se obtém:
QQ = 2d²/ESP = 4d²/N = (a1 + a2 - a3 - a4)²/N
N = a1 + a2 + a3 + a4
Qui-quadrado B/b (QQ)
Mede a segregação do loco B/b na hipótese de segregação 1:1. Está associado a 1 grau de liberdade.
Pode ser calculado considerando:
Fenótipo Observado Esperado Desvio
"B" a1 + a3 (a1 + a2 + a3 + a4)/2 d
"b" a2 + a4 (a1 + a2 + a3 + a4)/2 -d
de onde se obtém:
QQ = 2d²/ESP = 4d²/N = (a1 - a2 + a3 - a4)²/N
Qui-quadrado L (QQ)
Mede a segregação conjunta de A/a e B/b baseada no princípio de ortogonalidade. Está associado a
1 grau de liberdade. Existindo ligação fatorial, as classes "AB + ab" e "aB + Ab" corresponderão
às classes paternais e recombinantes, respectivamente, nos casos do duplo-heterozigoto estar em
fase de aproximação, ou, aocontrário, nos casos em que o duplo-heterozigoto se encontrar em
repulsão.
Em qualquer um dos casos (aproximação ou repulsão) a igualdade de "AB + ab" = "aB + Ab",
testa a hipótese de que P = R = 0,5, em que não existe ligação fatorial, sendo P a classe paternal e R
a classe recombinante. Assim, considera-se os seguintes valores:
Fenótipo Observado Esperado Desvio
"AB + ab" a1 + a4 (a1 + a2 + a3 + a4)/2 d
"aB + Ab" a2 + a3 (a1 + a2 + a3 + a4)/2 -d
de onde se obtém:
QQ = (a1 - a2 - a3 + a4)²/N
Genótipo do F1
O genótipo do F1 é estabelecido a partir de seus gametas do tipo paternal. O cruzamento teste é de
grande utilidade, pois as freqüências dos indivíduos refletem a freqüência dos gametas produzidos
pelo F1. Aqueles de maior freqüência são os paternais (P) e os de menores freqüências são os
recombinantes (R). Neste caso, tem-se:
Fenótipo Gameta vindo do F1 Freqüência Tipo de gameta
Redondo, Simples A B 23 R
Redondo, Composta A b 85 P
Alongado, Simples a B 83 P
Alongado, Composta a b 19 R
Como as classes paternais, de maior freqüência, se referem aos gametas Ab e aB, conclui-se que o
duplo-heterozigoto envolvido no cruzamento teste apresenta os genes ligados em repulsão, de tal
forma que seu genótipo é representado por Ab//aB.
Distância entre os genes
A distância entre os genes é estimada por meio da freqüência dos gametas recombinantes,
identificados por R. Assim, no exemplo, tem-se:
d = [100(R+R))]/TOTAL = [100(19+23)]/210 = 20% = 20 centimorgans
Volta
LIGAÇÃO - PROGÊNIE F2
A utilização de cruzamentos teste em estudos de ligação fatorial tem sido adequada pela
possibilidade de identificação do genótipo e gametas do progenitor através de sua descendência.
Entretanto, muitas vezes devemos avaliar a existência de ligação fatorial em dados resultantes de
uma geração F2.
Será novamente considerado o exemplo em que se considera dois genes. O genes A/a controla o
formato do fruto (A/a fruto redondo/alongado) e o genes B/b a inflorescência (B/b inflorescência
simples/composta). A descendência F2 é apresentada, permitindo as seguintes análises.
Fenótipo Observado
Redondo, Simples 102
Redondo, Composta 48
Alongado, Simples 48
Alongado, Composta 2
Avaliação da existência de ligação fatorial
Ao lançar a hipótese de independência de segregação entre os genes A/a e B/b, deve-se esperar uma
razão de segregação igual a 9:3:3:1. Esta proporção poderá ser testada pelo qui-quadrado,
considerando todas as 4 classes fenotípicas e fazendo o teste com 3 graus de liberdade. Entretanto, a
rejeição desta hipótese não implica que os genes estejam ligados, pois é possível que o gene A/a e/ou
B/b não está segregando na proporção esperada de 3:1. Para se estudar esta possibilidade deve-se
decompor os 3 graus de liberdade do qui-quadrado, obtido da análise das 4 classes fenotípicas.
Considera-se que um duplo-heterozigoto, quando autofecundado, proporciona a seguinte
descendência:
"A B" = a1
"A b" = a2
"a B" = a3
"a b" = a4
As seguintes expressões de qui-quadrado podem ser obtidas a partir deste conjunto de dados:
Qui-quadrado Total
Testa a hipótese de segregação 9:3:3:1. Em casos de significância, não se pode concluir que os genes
estejam ligados, pois é possível que haja problemas na segregação de cada loco individualmente.
Qui-quadrado A/a (QQ)
Testa a segregação 3:1 do loco A/a. Pode ser obtido através da expressão:
QQ = (a1 + a2 -3a3 - 3a4)²/3N, está associado a 1GL.
Qui-quadrado B/b (QQ)
Testa a segregação do loco B/b na proporção de 3:1. Este qui-quadrado está associado a 1 grau de
liberdade e é obtido pela expressão:
QQ = (a1 - 3a2 + a3 - 3a4)²/3N, está associado a 1GL
Qui-quadrado L
Testa a segregação conjunta dos genes A/a e B/b. É obtido pelo princípio de ortogonalidade e está
associado a 1 grau de liberdade.
QQ = (a1 - 3a2 - 3a3 + 9a4)²/9N
Identificação do genótipo do F1
A existência de ligação fatorial pode ser constatada pela freqüência do homozigoto recessivo que
será superior a 1/16 quando os genes estiverem ligados em fase de aproximação e inferior a 1/16
quando os genes estiverem ligados em fase de repulsão. Para o exemplo em consideração, verifica-se
que:
f(homozigoto recessivo) = f(enrolada, anãs) = 2/200=0,01
Como este valor é inferior a 1/16 (= 0,0625) conclui-se que trata-se de um F1, duplo-hetrozigoto
com genes em repulsão, ou seja: Ab//aB
Cálculo da distância entre os genes
A distância entre os genes poderá ser calculada através das proporções esperadas, mostradas na
tabela a seguir:
Fenótipos Fase de Aproximação Fase de Repulsão
A_B_ 0.75 - [d(2-d)/4] 0,5 + d²/4
A_bb d(2-d)/4 0,25 - d²/4
aaB_ d(2-d)/4 0,25 - d²/4
aabb 0.25 - [d(2-d)/4] d²/4
Assim, pode-se determinar a distância entre os genes através das expressões:
a- Fase de aproximação
d = 1 - 2Raiz[ f(aabb)]
b- Fase de repulsão
d = 2Raiz[ f(aabb)]
Para o exemplo em consideração, tem-se:
d = 2Raiz[ f(aabb)] = 2Raiz(2/200) = 20% = 20 centimorgans
Volta
LIGAÇÃO GÊNICA
MAPA CROMOSSÔMICO
Tópicos
Introdução
Ordem entre três genes
Distância entre genes
Coincidência e Interferência
Aplicação
Uso do mapa cromossômico
Retorna ao GBOL
INTRODUÇÃO
Os dados dos cruzamentos para estimação de distâncias, considerando apenas a segregação de dois
genes, tendem a subestimar as distâncias verificadas entre os mesmos. Isto se dá devido à permuta
dupla que ocorre e não é computada como uma classe distinta, mas é incluída nas classes paternais.
O duplo-heterozigoto em fase de aproximação (AB//ab), por exemplo é capaz de produzir gametas
contendo AB quando não existir permuta (classe paternal) ou quando ocorrer uma permuta de
ordem par (2, 4, 6 etc permutas entre os dois genes) entre seus locos. Assim, a classe que se
considera como paternal inclui também indivíduos recombinantes que deveriam ser incluídos no
cálculo da distância entre os genes.
Volta
ORDEM ENTRE TRÊS GENES
A ordem dos genes é determinada comparando-se as classes paternais, reconhecidas pela sua maior
freqüência, e as classes originadas de uma permuta dupla, reconhecidas pela sua menor freqüência,
obtidas a partir do cruzamento entre o triíbrido e um testador.
Considerando o triíbrido ABC//abc pode-se verificar que, entre os oito tipos de gametas diferentes
por ele produzido, os gametas P paternais diferem dos de permuta dupla Rd pelo gene que ocupa a
posição intermediária.
Indivíduo: A B C // a b c
Tipos Gametas
P ABC
P abc
Rd AbC
Rd aBc
Para determinar a ordem entre três genes deve-se ressaltar os seguintes aspectos:
- A ordem A/a - B/b - C/c é idêntica à ordem C/c - B/b - A/a.
- Como existem 2 classes paternais e 2 de permuta dupla é possível fazer quatro comparações.
Todas as comparações nos levam à mesma conclusão.
- Nas comparações, aquela que tiver comportamento contrário às outras duas corresponderá ao
gene que ocupa a posição intermediária.
Volta
DISTÂNCIA ENTRE GENES
Após estabelecida a ordem dos genes identifica-se, em função do genótipo do progenitor,as classes
originárias de permutas simples na região 1 (R1) e 2 (R2). Através da avaliação da freqüência de
recombinação que ocorre numa e noutra região determina-se a distância referente a cada região. O
genótipo do triplo-heterozigoto é identificado pelos gametas do tipo paternal. Assim, tem-se:
Indivíduo: A B C // a b c
Tipos Gametas
P ABC
P abc
Rd AbC
Rd aBc
R1 aBC
R1 Abc
R2 ABc
R2 abC
Uma vez identificadas as classes P, R1, R2 e Rd, calculam-se as distâncias pelas expressões:
d(A/a-B/b) = [100(R1 +R1 + Rd + Rd)]/total
d(B/b-C/c) = [100(R2 +R2 + Rd + Rd)]/total
d(A/a - C/c) = d(A/a - B/b) + d(B/b - C/c)
Para o exemplo tem-se:
Volta
COINCIDÊNCIA E INTERFERÊNCIA
A interferência é o fenômeno pelo qual a ocorrência de permuta em uma região é capaz de reduzir
a taxa de permuta na região adjacente. A ocorrência de um crossing-over num dado segmento
cromossômico é um evento casual, mas a sua distribuição não é. A chance de ocorrer permuta em
duas regiões adjacentes simultaneamente, não pode ser obtida pelo produto da probabilidade de
ocorrer permuta na região 1, expresso pela distância nesta região e a probabilidade de ocorrer
permuta na região 2, pois são eventos dependentes ou interrelacionados.
Pelas razões expostas, tem sido verificado que a taxa de crossing-over duplo esperada (CODE) é
sempre superior à taxa de crossing-over duplo observado (CODO).
Os seguintes parâmetros podem ser definidos:
CODE = (d1)(d2)/100
CODO = [100(Rd+Rd)]/TOTAL
A coincidência é definida por:
co = CODO/CODE
A interferência é dado pelo complemento aritmético:
I = (CODE - CODO)/CODE = 1 - co
Uma situação oposta existe no fago T4 e no fungo Aspergilus. A ocorrência de permuta em uma
região tende aumentar a probabilidade de ocorrência de permuta nas regiões vizinhas. Neste caso o
coeficiente de coincidência é superior a unidade e a interferência é negativa.
Volta
APLICAÇÃO
Como exemplo é considerado a análise da descendência do cruzamento teste envolvendo uma
planta de milho triplo-heterozigoto em relação aos seguintes genes:
A/a : folha sem brilho/brilhante
B/b : folha verde/virescente
C/c : pendão normal/parcialmente estéril
A descendência foi formada por:
Observado Brilho da folha Cor da Folha Pendão
235 Sem brilho Verde Normal
62 Brilhante Verde Parc. Estéril
40 Sem brilho Verde Parc. Estéril
4 Sem brilho Virescente Parc. Estéril
270 Brilhante Virescente Parc. Estéril
7 Brilhante Verde Normal
48 Brilhante Virescente Normal
60 Sem brilho Virescente Normal
Assim, são obtidas as seguintes informações:
Ordem entre os genes
É obtida comparando as classes P e Rd. Quatro comparações são possíveis:
P = sem brilho verde normal
Rd = sem brilho virescente parc. estéril
comparação : = # #
P = sem brilho verde normal
Rd = brilhante verde normal
comparação : # = =
P = brilhante virescente parc. estéril
Rd = sem brilho virescente parc. estéril
comparação : # = =
P = brilhante virescente parc. estéril
Rd = brilhante verde normal
comparação : = # #
Conclusão : A ordem é B/b - A/a - C/c ou C/c - A/a - B/b
Genótipo do genitor
É reconstituído pelos gametas paternais, identificados na ordem correta, conforme ilustrado a
seguir:
Gameta Tipo Observado Brilho da folha Cor da Folha Pendão
BAC P 235 Sem brilho Verde Normal
Bac - 62 Brilhante Verde Parc. Estéril
BAc - 40 Sem brilho Verde Parc. Estéril
bAc Rd 4 Sem brilho Virescente Parc. Estéril
bac P 270 Brilhante Virescente Parc. Estéril
BaC Rd 7 Brilhante Verde Normal
baC - 48 Brilhante Virescente Normal
bAC - 60 Sem brilho Virescente Normal
Conlusão : O genótipo do genitor é : B A C // b a c
Distância entre os genes
Como base no genótipo do genitor identificam-se as classes R1 e R2. Assim, tem-se:
Gameta Tipo Observado Brilho da folha Cor da Folha Pendão
BAC P 235 Sem brilho Verde Normal
Bac R1 62 Brilhante Verde Parc. Estéril
BAc R2 40 Sem brilho Verde Parc. Estéril
bAc Rd 4 Sem brilho Virescente Parc. Estéril
bac P 270 Brilhante Virescente Parc. Estéril
BaC Rd 7 Brilhante Verde Normal
baC R2 48 Brilhante Virescente Normal
bAC R1 60 Sem brilho Virescente Normal
As distâncias são dadas por:
d1 = [100( R1 + R1 + Rd + Rd)]/TOTAL = [100(62 + 60 + 4 + 7)]/726 = 18,319 centimorgans
d2 = [100( R2 + R2 + Rd + Rd)]/TOTAL = [100(40 + 48 + 4 + 7)]/726 = 13,636 centimorgans
Crossig-over duplo observado - CODO
CODO = [100( Rd + Rd)]/TOTAL = [100( 4 + 7)]/726 = 1,515 %
Crossig-over duplo esperado - CODE
CODE = [(d1)(d2)]/100 = [(18,319)(13,636)]/100 = 2,498%
Coincidência e Interferência
CODE = [(d1)(d2)]/100 = [(18,319)(13,636)]/100 = 2,498%
co = CODO/CODE = 1,515/2,498 = 0,6
I = 1 - Co = 1 - 0.6 = 0.4
Volta
USO DO MAPA CROMOSSÔMICO
Com os dados do mapa cromossômico pode-se predizer a descendência do cruzamento
considerando os genes ligados. Neste caso, é fundamental que os gametas sejam estabelecidos de
forma correta e suas freqüências sejam apropriadamente estimadas.
As freqüências dos gametas podem ser estabelecidas considerando os oito tipos de gametas: 2
paternais, 2 de permuta simples na região 1 (entre o primeiro e segundo genes), 2 de permuta
simples na região 2 (entre o segundo e terceiro gene) e 2 de permuta dupla. As freqüências destes
gametas são P, R1, R2 e Rd, respectivamente.
Neste caso admite-se serem conhecidas as disâncias (d1 e d2) e a interferência entre as regiões
cromossômicas (I), como exemplificado a seguir:
A/a, B/b e C/c.
d(A/a - B/b)=d1 = 10 ud
d(B/b - C/c)=d2 = 20 ud
Ordem: A/a - B/b - C/C
Coincidência = co = 0.8
Assim, inicia-se por estimar Rd, considerando um total de 100 gametas, e as expressões:
Crossing-over duplo esperado na hipótese de interferência nula
CODE = (d1 x d2)/100 = (10 x 20)/100 = 2%
Crossing-over duplo a ser observado
Refere-se à freqüência de permuta dupla que se espera observar na descendência, admitindo a
ocorrência de permuta.
CODO =(1-I)CODE = coCODE = 0,8 x 2 = 1,6%
em que:
I : interferência cromossômica
co : coincidência = 1 - I
Valor da freqüência do duplo-recombinante (Rd)
Neste caso, utiliza-se a expressão:
Rd = CODO/2 = 0,8%
Valor da freqüência do recombinante simples R1
Para o cálculo de R1, tem-se:
R1 =(d1 - CODO)/2 =(10 - 1,6)/2 = 4,2%
Valor da freqüência do recombinante simples R2
Para o cálculo de R2, tem-se:
R2 =(d2 - CODO)/2 =(20 - 1,6)/2 = 9,2%
Valor da freqüência do gameta paternal (P)
É obtido por diferença:
P = [100 - 2(R1 + R2 + Rd)]/2 = 35,8
Gametas de um triplo-heterozigoto - EX : AbC//aBc
Gametas Tipo Freqüência
AbC P 35,8%
aBc P 35,8%
ABc R1 4,2%
abC R1 4,2%
Abc R2 9,2%
aBC R2 9,2%
ABC Rd 0,8%
abc Rd 0,8%
Volta
PROBABILIDADE
DISTRIBUIÇÃO BINOMIAL
Tópicos
Probabilidade
Propriedades
Leis de Probabilidade
Distribuição BinomialDistribuição Multinomial
Retorna ao GBOL
PROBABILIDADE
Dado um acontecimento A, sendo nA o numero de casos favoráveis relativo a sua realização e ñA o
número de casos contrários a probabilidade de A pode ser definida como:
p(A) = nA/(nA + ñA)
De outra forma, a probabilidade é a razão entre o número de maneiras igualmente provável de um
evento ocorrer e o número igualmente provável de todos acontecimentos ocorrerem.
Volta
PROPRIEDADES
O cálculo da probabilidade de um evento A deve satisfazer as seguintes propriedades:
a) 0 (menor ou igual) P(A) (menor ou igual) 1
b) P(S) = 1, sendo S o conjunto de todos os resultados possíveis ou universo.
c) P( ) = 0
Como ilustração é considerado a cor dos olhos na espécie humana, em que a condição A- determina
olhos castanhos e aa determina olhos azuis. Do casamento entre genitores heterozigotos(Aa x Aa),
formam-se:
Fenótipo Descrição Probabilidade
Meninos de olhos castanhos XY A- P(XY) P(A-) = ½ x ¾ = 3/8
Meninos de olhos azuis XY aa P(XY) P(aa) = ½ x ¼ = 1/8
Meninas de olhos castanhos XX A- P(XX) P(A-) = ½ x ¾ = 3/8
Meninas de olhos azuis XX aa P(XX) P(aa) = ½ x ¼ = 1/8
Volta
LEIS DE PROBABILIDADE
Lei da soma para eventos mutuamente exclusivos
Eventos mutuamente exclusivos são aqueles cuja ocorrência de um elimina a possibilidade de
ocorrência do outro. Neste caso a probabilidade de ocorrência de um ou outro evento é expressa
por:
P(A ou B) = P(A) + P(B)
Exemplo: No casamento especificado, será estimada a probabilidade de nascer um menino de olhos
castanhos ou uma menina de olhos azuis. Assim, tem-se:
P(A) = P(menino de olhos castanhos) = 3/8
P(B) = P(meninas de olhos azuis) = 1/8
P(A ou B) = P(A) + P(B)= 3/8 + 1/8 = 1/4
Lei da soma para eventos mutuamente exclusivos
Neste caso podemos definir a seguinte expressão de probabilidade
P(A ou B) = P(A) + P(B) - P(A e B)
Exemplo: No casamento especificado, será estimada a probabilidade de nascer um menino ou uma
criança de olhos azuis. Assim, tem-se:
P(A) = P(menino) = 1/2
P(B) = P(olhos azuis) = 1/4
P(A e B) = P(meninos de olhos azuis) = 1/8
P(A ou B) = P(A) + P(B ) - P(A e B) = 1/2 + 1/4 - 1/8
A necessidade de subtrair a probabilidade de meninos de olhos azuis na P(A ou B) pode ser
constatada pois tanto a valor P(menino) quanto P(olhos azuis) inclui a possibilidade de sair menino
de olhos azuis, consequentemente esta probabilidade estaria sendo somada duas vezes caso não
houvesse aquela subtração.
Lei do produto para eventos independentes
Dois eventos são independentes quando a probabilidade de ocorrer B não é condicional à
ocorrência de A. A expressão que define a lei do produto para eventos independentes é a seguinte:
P(A e B) = P(A) . P(B)
Exemplo: Em uma família será estimada a probabilidade do ser menino e ter olhos azuis.
P( menino e olhos azuis) = P(menino) . P(olhos azuis) =(1/2)(1/4) = 1/8
Lei do produto para eventos dependentes (ou condicionais ou ligados)
Neste caso temos a seguinte expressão de probabilidade:
P(A e B) = P(A) . P(B/A) = P(B) . (P(A/B)
Será considerado agora o gene que deteramina o daltonismo na espécie humana. Trata-se de um
gene ligado ao sexo, em que:
Mulheres normais : XD XD ou XD Xd
Mulheres daltônicas : Xd Xd
Homens normais : XDY
Homens daltônicos : XdY
Considerando o casamento entre uma mulher normal, portadora, e um homem normal, tem-se as
descendências:
Gametas XD Y
XD XD XD XD Y
Xd XD Xd Xd Y
Conclui-se que:
P(menino) = P(menina) = ½
P(Normal) = ¾
P(Daltonismo) = ¼
Exemplo: No casamento especificado, será estimada a probabilidade de nascer uma menina
daltônica. Verifica-se, neste caso, que:
P(menina daltônica) # P(menina) x P(daltônica)
Ao contrário, tem-se:
P(menina daltônica) = P(menina) x P(daltonica/menina) = ½ x 0 = 0
Volta
DISTRIBUIÇÃO BINOMIAL
Utilização
A distribuição poderá ser empregada na determinação da probabilidade quando no evento
especificado se deseja calcular a probabilidade de uma acontecimento composto estabelecido por
vários eventos. Neste caso, os eventos que constituem o acontecimento devem ser independentes e a
ordem dos eventos, dentro do acontecimento, não influencia o cálculo da probabilidade. Em muitas
outra situações é necessário a reposição dos dados, para que se possa usar a distribuição binomial
ou multinomial.
Conceito
Entende-se por distribuição binomial como sendo aquela em que os termos da expansão do binômio
(ou multinômio) correspondem às probabilidades de todos os eventos possíveis do espaço amostral.
O binômio (ou multinômio) é formado pelas probabilidades de cada acontecimento elevado ao
número total de ocorrências.
Ilustração
Para exemplificar será considerado o exemplo dos bovinos, considerando três nascimentos. A
probabilidade de sair um animal sem chifre é igual a S (S = ¾) e a probabilidade de sair com chifre
igual a C (C = ¼). Assim, tem-se as seguintes situações;
Acontecimentos 1o. Animal 2o. Animal 3o. Animal Probabilidade
3 Com chifres Com Com Com C³
Com Com Sem
2 Com e 1 Sem chifres Com Sem Com 3C²S
Sem Com Com
Com Sem Sem
1 Com e 2 Sem chifres Sem Com Sem 3CS²
Sem Sem Com
3 Sem chifres Sem Sem Sem S³
A seqüência C³ + 3C²S + 3CS² + S³ tem dois significados:
a) Cada elemento corresponde a uma probabilidade de um evento do espaço amostral. Sendo
probabilidade, se verifica:
C³ + 3C²S + 3CS² + S³ = 1
b) Corresponde a expansão do binômio:
(C + S)³ = C³ + 3C²S + 3CS² + S³ = 1
Volta
DISTRIBUIÇÃO MULTINOMIAL
A obtenção da probabilidade através da expansão do binômio apresenta inconvenientes quando o
valor de n (número total de ocorrências) é relativamente grande.
A expansão do binômio resultará em n + 1 termos e, consequentemente, é impraticável obte-los
para n relativamente grande e, para se obter a probabilidade de um evento é necessário conhecer a
probabilidade de todos os outros que constituem o espaço amostral. Outro aspecto de dificuldade
ocorre quando se tem vários eventos, estabelecendo-se, portanto, um multinômio.
Para contornar os problemas, pode-se estimar as probabilidades utilizando-se o termo geral da
distribuição multinomial. Este procedimento é mais adequado pois permite estimar a probabilidade
do evento desejado sem ser necessário conhecer qualquer outro termo do multinômio.
O termo geral é expresso por:
em que,
ni = número de ocorrências do evento i
N = = número total de ocorrências
pi = probabilidade de ocorrência do evento i
Volta
TESTE DE
PROPORÇÕES GENÉTICAS
QUI-QUADRADO
Tópicos
Introdução
Teste de Hipótese
Qui-quadrado - Utilização e Limitações
Retorna ao GBOL
INTRODUÇÃO
Entre os testes de avaliação de hipóteses genéticas o teste de x² tem se mostrado bastante útil e
eficiente, pois leva em consideração os desvios ocorridos entre valores previstos e observados e é
sensível ao tamanho da amostra.
A variável aleatória e contínua v, que tem distribuição de x² é definida como sendo o quadradoda
variável u de distribuição normal reduzida ou seja:
v = u²
Como u tem média zero 0 e variância 1,0, a variável v necessariamente passa pela origem e, por ser
o quadrado de u, será sempre positiva ou nula.
Volta
TESTE DE HIPÓTESE
NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA PRÉ-ESTABELECIDO
Neste caso, para se testar uma hipótese genética, é necessário obter duas estatísticas denominadas x²
calculado e x² tabelado. O x² calculado é obtido a partir dos dados experimentais, levando-se em
conta os valores observados e aqueles que seriam esperados dentro da hipótese genética formulada.
O x² tabelado depende dos graus de liberdade e do nível de significância adotado. A tomada de
decisão é feita comparando-se o valor do x² obtido com base nos resultados observados com o valor
do x² apresentado nas tabelas. As seguintes decisões devem ser tomadas:
Se x² calc > ou = x² tab => Rejeita-se Ho
Se x² calc < x² tab => Não se rejeita Ho
Ho refere-se à hipótese formulada à respeito do caráter que se está estudando.
Assim, rejeita-se uma hipótese quando a máxima probabilidade de erro ao rejeitar aquela hipótese
for baixa (alfa baixo). Ou, quando a probabilidade dos desvios terem ocorrido pelo simples acaso é
baixa. O valor do x² é tabelado é encontrado em vários livros de estatística e são obtidos para um
determinado nível de significância (alfa) e certos graus de liberdade.
Os graus de liberdade, na maioria das vezes, é igual ao número de classes fenotípicas menos 1.0.
O nível de significância (alfa) representa a máxima probabilidade de
erro que se tem ao rejeitar uma hipótese.
O valor do qui-quadrado a ser comparado com o tabelado pode ser
calculado através da ao lado.
Como ilustração será considerado o cruzamento entre plantas de frutos alongados, resultando a
descendência:
Fenótipos Observado
Alongados 860
Achatados 280
Ovais 350
Redondos 110
Será testada a hipótese de que o caráter é regulado por 2 genes com interação não-epistática,
segregando na proporção 9:3:3:1. Assim, tem-se:
Fenótipos Observado Esperado O-E (O-E)²/E
Alongados 860 900 -40 1,7777
Achatados 280 300 -20 1,3333
Ovais 350 300 50 8,3333
Redondos 110 100 10 1,0000
Obtém-se o valor do qui-quadrado calculado pela expressão:
x²calc = [(860-900)²/900] + [(280-300)²/300] + [(350-300)²/300] + [(110-100)²/100] = 12,44
Os graus de liberdade são : GL = n-1 = 4-1 = 3. Adotando-se o nível de significância igual a 5%,
encontra-se em uma tabela de qui-quadrado, o seguinte valor: x² = 7,81
G.L. 0.99 0.95 0.80 0.50 0.20 0.05
1 0.0001 0.004 0.06 0.46 1.64 3.84
2 0.02 0.10 0.45 1.39 3.22 6.00
3 0.11 0.35 1.00 2.34 4.64 7.81
4 0.29 0.71 1.65 3.36 5.99 9.49
Conclui-se, portanto, que a hipótese é rejeitada ao nível de significância estabelecido, pois x²cal (=
12,44) é menor que x²tab (= 7,81)
NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA ESTIMADO
O uso de um nível de significância pré-estabelecido é questionável, pois é estabelecido de forma
arbitrária. Não leva em consideração a característica que está sendo estudada e nem a qualidades
dos dados experimentais. Assim, o mais apropriado é tornar o nível a incógnita a ser estimada,
sendo útil no processo de tomada de decisão e de comparação entre diferentes ensaios.
Para o exemplo em consideração em que os graus de liberdade são 3 e o x²calc = 12,44 , pode-se
estimar o nível de significância por intervalo, usando uma tabela. Para este caso, verifica-se que o
nível (alfa) é menor que 0,05. Outra maneira é utilizando recursos computacionais em que a função
de probabilidade do teste Qui-quadrado está disponível. Tem-se neste caso:
alfa = nível de significância = 0,6018%
Trata-se de um valor pequeno, indicando que a probabilidade de erro, ao rejeitar Ho é inferior a
0,6%, indicando a provável falsidade da hipótese.
Volta
QUI-QUADRADO - UTILIZAÇÃO E LIMITAÇÕES
O teste de qui-quadrado aplicável às análises de resultados genéticos tem as seguintes vantagens e
limitações:
Vantagens
É sensível aos desvios definidos entre valores previstos e observados e ao tamanho da amostra. O
teste exige que, quanto maior for o tamanho da amostra, menor deverá ser os desvios para que a
hipótese não seja rejeitada.
Limitações
O teste deve ser utilizado somente nos dados numéricos do experimento e nunca em proporções ou
em porcentagens.
O teste não pode ser corretamente aplicado em experimentos nos quais a freqüência esperada de
qualquer classe fenotípica seja menor que cinco.
O teste deverá apresentar correções para amostras de tamanho pequeno.
A expressão de qui-quadrado dada anteriormente é aplicável à variável v de distribuição contínua.
Entretanto em vários experimentos estão envolvidas apenas um número reduzido de classe
fenotípicas definindo, consequentemente, uma distribuição discreta. É necessário uma correção na
expressão do qui-quadrado afim de se corrigir a falta de continuidade. A correção de Yates para
continuidade é dada por:
Esta expressão é recomendada quando existe somente um
grau de liberdade e a freqüência prevista para alguma classe
fenotípica situa-se entre 5 e 10.
Volta
VARIAÇÕES NUMÉRICAS
Tópicos
Introdução
Aneuplóides
Uso de aneuplóides em estudos genéticos
Euplóides
Poliplóides em animaisl
Retorna ao GBOL
INTRODUÇÃO
A citogenética é uma ciência especializada da genética que estuda a relação entre os eventos
celulares, especialmente aqueles relacionados aos cromossomos, com os eventos genéticos e
fenotípicos. Entre os assuntos mais detalhados pela citogenética encontram se os estudos sobre as
variações numéricas e estruturais dos cromossomos.
Cada espécie apresenta um número característico de cromossomo. Na grande maioria os
organismos superiores são diplóides e, consequentemente, apresentam 2x cromossomos em suas
células somáticas e x nas células gaméticas. Entretanto encontram-se, não raramente, certos
indivíduos com número de cromossomos alterados em relação ao estado diplóide. Assim, numa
população de milho, cujo genoma é representado ror 10 cromossomos, pode-se encontrar plantas
com 18, 19, 21, 30, 40 cromossomos, dentre outros.
Os indivíduos, com relação à variação numérica, se classificam em:
a. Aneuplóides
b. Euplóides
Volta
ANEUPLÓIDES
CONCEITO
São que apresentam um conjunto de cromossomos que não corresponde a um múltiplo exato do
genoma da espécie.
TIPOS DE ANEUPLÓIDES
A tabela a seguir apresenta alguns diferentes tiros de aneuplóides com suas respectivas fórmulas de
número de cromossomos. Na tabela é considerado uma espécie de referência cujo genoma é
representado por três cromossomos, tais como ABC.
Aneuplóide Fórmula Exemplo Exemplo na espécie humana
Nulissômico 2X - 2 (AB) (AB) 22 pares
Monossômico 2X - 1 (ABC)(AB) 45 (22pares + 1)
Trissômico 2X + 1 (ABC)(ABC)(A) 47 (23pares + 1)
Duplo-trisômico 2X +1 + 1 (ABC)(ABC)(A)(B) 48 (23pares + 1 + 1)
Monossômico-tris 2X-2 l + 1 (ABC)(AB)(A) 46 (22pares + 1 + 1)
Tetrassômico 2x + 2 (ABC) (ABC) (A) (A) 48 (24pares)
DESCRIÇÃO DE ALGUNS ANEUPLÓIDES
a. Nulissômico
Indivíduo com variação numérica de cromossomo, que se caracteriza por apresentar um par de
cromossomo à menos em relação ao diplóide normal.
b.Monossômico
Indivíduo que apresenta um cromossomo a menos em relação ao diplóide normal. Na espécie
humana, a síndrome de Turner é um exemplo de monossomia.
c. Trissômico
Indivíduo que apresenta um excesso de um cromossomo em relação ao diplóide. Na espécie humana
temos como exemplo a síndrome de Klinefelter e a síndrome de Down. A síndrome de Down, foi
descrita por DOWN, em 1866, e se caracteriza pelo excesso do cromossomo 21. O indivíduo com
este tido de síndrome apresenta debilidade mental, feições semelhante à asiática (mongolismo) e
apenas uma linha no quinto dedo.
d. Tetrassômico
Indivíduo que apresenta um par de cromossomos a mais em relação ao diplóide.
Volta
USO DE ANEUPLÓIDES EM ESTUDOS GENÉTICOS
A utilização de aneuplóides em estudos genéticos tem sido principalmente para localizar ou
identificar o cromossomo a que um determinado gene pertence. Para este fim é necessário ter à
disposição uma série de monossômicos (ou nulissômicos).
Série monossômica é um conjunto de populações em que cada uma apresenta monossomia para um
determinado cromossomo. Assim, para uma população de milho onde o genoma é representado por
10 cromossomos, deve-se ter estoque com monossomia para o cromossomo 1, outro estoque para o
cromossomo 2, e assim por diante, até o estoque monossômico para o cromossomo 10.
Será considerado, como ilustração, que em uma população, cujo genoma é representado por quatro
cromossomos, surgiu uma forma recessiva de um gene (a) e que se deseja saber em qual
cromossomo este gene está localizado. Para isto deve-se fazer o cruzamento deste indivíduo com os
estoques monossômicos e através da análise de segregação na progênie pode-se facilmente
identificar o cromossomo a que o gene pertence. A seguir é apresentado um exemplo de
identificação de cromossomo através do uso de uma série monossômica:
Indivíduo Normal Estoque Monossômico Genótipo F1
aa 10 22 33 44 AA Aa
aa 11 20 33 44 AA Aa
aa 11 22 30 44 A Aa:a (pseudo-dominância)
aa 11 22 33 40 AA Aa
0 : significa a ausência do cromossomo.
A progênie F1 em que manifesta o fenótipo recessivo, por pseudo- dominância, é identificada e
utilizada para reconhecer o cromossomo a que pertence o gene estudado. Pseudo-dominância é a
manifestação de fenótipo recessivo em população supostamente portadora de alelo dominante.
Ocorre em razão de deficiências e, ou, perda de cromossomos.
Será considerado agora que se deseja identificar o cromossomo a que pertence a forma homozigota
B . Neste caso, deve-se realizar os seguintes cruzamentos:
Indivíduo Normal Estoque Monossômico Genótipo F1 F2
BB 10 22 33 44 bb Bb 3B_1bb
BB 11 20 33 44 b Bb:B (3B_:1bb)(1B_)
BB 11 22 30 44 bb Bb 3B_:1bb
BB 11 22 33 40 bb Bb 3B_:1bb
Neste caso, a progênie F2 em que se manifesta segregação fenotípica diferenciada é que deve ser
identificada e utilizada como indicativo do cromossomo a que pertence o gene estudado.
Volta
EUPLÓIDES
CONCEITO
O termo euplóide é aplicado aos organismos que apresentam conjunto de cromossomos igual a um
múltiplo exato do número básico da espécie.
TIPOS DE EUPLÓIDES
A seguir é apresentada a fórmula cromossômica referente a vários tipos de euplóides e exemplos
tomando como referência uma espécie cujo genoma é representado pelos cromossomos A, B e C.
Tipos Fórmula Exemplo
Monoplóides x (ABC)
Poliplóides
Triplóides 3x (ABC) (ABC) (ABC)
Autotetraplóide 4x (ABC)(ABC)(ABC)(ABC)
Alotetraplóide 2x + 2x' (ABC)(ABC)(A'B'C')(A'B'C)
EFEITOS FENOTÍPICOS DE POLIPLÓIDES
As seguintes manifestações fenotípicas estão associadas aos poliplóides:
- Formação de órgãos vegetativos gigantes. Devido a esta particularidade a poliploidia tem
merecido grande atenção por parte dos floricultores e horticultores. Exemplos bem sucedidos de
poliploidia na floricultura são encontrados no cravo-de-defunto, boca-de-leão, dentre outros.
Formação de órgãos reprodutivos gigantes e de melhor qualidade. As maçãs poliplóide apresentam
frutos maiores e de textura de melhor qualidade. Os milhos poliplóides são mais vigorosos e
produzem 20% a mais de vitaminas que o milho normal.
Fator de incorporação de resistência a doenças e outras qualidades desejáveis. A espécie Nicotiana
tabaco é sensível ao vírus TMV mas a espécie N glutinosa e hipersensível, o alotetraplóide
resultante do cruzamento destas espécies apresenta também a hipersensibilidade.
DESCRIÇÃO DE ALGUNS EUPLÓIDES
a. Monoplóides
A monoploidia, é mais freqüentemente encontrada em certos organismos inferiores tais como
fungos. Em organismos superiores a monoploidia é rara e quando ocorre está associada a
indivíduos de baixo vigor. Alguns exemplos de monoploidia já estabelecida é encontrada em
abelhas e vespas. O termo monoplóide distingue-se do termo haplóide pois este é aplicável ao estado
gamético do indivíduo.
b. Poliplóides
Metade dos gêneros das plantas contem poliplóides, sendo que nas gramíneas cerca de 2/3 são
poliplóides. Entretanto, a poliploidia é rara nos animais.
b.1. Triplóides
Os triplóides se caracterizam pela esterilidade (ou sub-fertilidade) devido o processo de
gametogênese ser irregular resultando gametas desbalanceados. Os seguintes exemplos podem ser
citados: Certos tipos de maçãs são triplóides e suas características são perpetuadas por enxerto e
brotamento. Flores de tulipa que são perpetuadas por propagação vegetativa. Melancias 3x,
produzidas a partir do cruzamento entre plantas 2x e 4x, não apresentam sementes e são mais
doces. Peixes triplóides que devido a esterilidade apresentam maior conversão alimentar.
b.2. Autopoliplóide
O prefixo auto e utilizado quando o poliplóide em questão apresenta as seguintes características:
Um autopoliplóide é aquele no qual o correspondente diplóide é uma espécie fértil , que reúne
genomas idênticos e que apresenta apenas associações multivalentes na meiose. Alguns exemplos
são:
a) trigo: Triticum monococcum é diplóide (2x = 14) e de baixa produtividade, mas o T. dicoccum é
tetraplóide e apresenta grãos grandes e duros os quais são usados na produção do macarrão.
b) Tomateiros com número de cromossomos acima de 2x são maiores e produzem frutos mais
saborosos que os diplóides.
b.3. Alopoliplóides
b.3. Alopoliplóides O prefixo alo e usado quando o poliploíde apresentar as seguintes
características: contém genomas duplicados de um híbrido mais ou menos estéril; apresenta
associações bivalentes durante a meiose, comportando-se, em termos de segregação, como um
diplóide normal e reúne, em suas células, genomas de diferentes espécies. Exemplos:
Raphanus sativus (rabanete, 2x = 18) X Brassica oleracea (brócoli, 2x' = 18)
F1 : Híbrido (± estéril) (x + x')
F2 : Raphanobrassica (2x + 2x')
Infelizmente o alotetrapoliplóide raphanobrassica apresenta folhagens de rabanete e raiz de
brócoli, não tendo valor de importância comercial.
Spartinna alterniflora (origem EUA)(2x = 60) X Spartina anglica(origem França e Inglaterra)(2x' =
62)
F1 : Híbrido (± estéril) (x + x')
F2: Spartina maritima(2x + 2x') = 122
Primula floribunda(2x = 18) X Primula verticilata(2x' = 18)
F1 : Híbrido (± estéril) (x + x')
F2: Primula kewensis (2x + 2x' = 36) Primula verticilata
Algodão velho mundo (2x = 26 Cr. grandes) X Algodão americano (2x' =26 Cr. Pequenos)
F1 : Híbrido (± estéril) (x + x')
F2: Algodão novo mundo (2x + 2x' = 26G + 26P)Volta
POLIPLÓIDES EM ANIMAIS
Apesar da poliploidia ser freqüente em vegetais ela é relativamente rara em animais. As razões
para este fato são apontadas a seguir: Os animais, em geral, contam com mecanismos de
cromossomos sexuais na determinação do sexo. Entretanto a adição de cromossomos sexuais (X e
Y) levam à perda de vigor, debilidades físicas e mentais esterilidade (ou sub-fertilidade).
Em geral os animais não apresentam mecanismos de propagação assexual para estabilização do
híbrido interespecífico. Exceção é encontrada no camarão de água salgada (Artemia salina) que
mostra evidências de poliploidia e apresenta como meio de estabilidade a propagação por
partenogênese.
A hibridação interespecífica é muito difícil em função da anatomia, estrutura de grupo e cios
apresentados pelos animais. Tem sido citados como exemplo de híbridos interespecífico a mula
(jumento com égua), o pintagol (canário comum com belga), dentre outros.
Volta
VARIAÇÕES ESTRUTURAIS
Tópicos
Introdução
Deficiências
Duplicações
Inversões
Translocações
Retorna ao GBOL
INTRODUÇÃO
As variações estruturais englobam os estudos das deficiências, duplicações, inversões e
translocações. Estas variações podem conduzir a variações fenotípicas interessantes, muitas vezes
prejudiciais ao desenvolvimento e adaptação do indivíduo. Muitas delas podem ser detectadas a
partir de estudos meióticos, evidenciando o pareamento cromossômico que se torna irregular pela
variação do padrão normal.
Volta
DEFICIÊNCIAS
Deficiência, é o tipo de aberração onde ocorre a ausência de segmentos cromossômicos envolvendo
um ou mais genes. Os seguintes tipos ocorrem:
a. Homozigota terminal
Uma deficiência é homozigota quando ocorre em um cromossomo e no seu homólogo. Ela é
terminal quando o segmento cromossômico ausente faz parte da extremidade do cromossomo.
b. Homozigota intercalar (intersticial)
Uma deficiência é intercalar quando envolve a perda de um segmento intermediário. Apesar de
envolver duas quebras a grande maioria das deficiências identificadas são do tipo intercalar.
c. Heterozigota terminal
Uma deficiência é heterozigota quando ocorre em apenas em cromossomo, não ocorrendo no
homólogo. Apresenta uma sinapse anômala, exibindo um monofilamento na estrutura bivalente.
d. Heterozigota intercalar
Uma deficiência heterozigota intercalar quando envolve a perda de um segmento intermediário em
apenas um dos cromossomos. Apresenta uma sinapse anômala, exibindo uma alça no pareamento.
Volta
DUPLICAÇÕES
Diz respeito a existência de segmento cromossômicos repetidos ao longo de um determinado
cromossomo. É um fenômeno anormal, ao contrário da replicação que ocorre nas interfases da
divisão celular, mitótica ou meiótica.
Alguns segmentos do cromossomo, quando duplicados portam-se como dominantes e alguns casos
como recessivos. Outros mostram herança intermediária e outros tem efeito cumulativo. Tem-se os
seguinte tipos de duplicações:
a. Homozigota terminall
Uma duplicação homozigota e terminalquando ocorre em um cromossomo e no seu homólogo e o
segmento cromossômico duplicado faz parte da extremidade do cromossomo.
b. Homozigota intercalar (intersticial)
Uma duplicação é homozigota e intercalar quando envolve a duplicação de um segmento
intermediário em ambos os homólogos.
c. Heterozigota terminal
Uma deficiência é heterozigota terminal quando ocorre em apenas em cromossomo, não ocorrendo
no homólogo e envolve um segmento da extremidade cromossômica. Apresenta uma sinapse
anômala, à semelhança das duplicações.
d. Heterozigota intercalar
Uma duplicação heterozigota intercalar ocorre quando envolve a duplicação de um segmento
intermediário em apenas um dos cromossomos. Apresenta uma sinapse anômala,à semelhança das
duplicações.
Volta
INVERSÕES
São aberrações cromossômicas em que um determinado segmento cromossômico sofre uma quebra
e são reinseridos em ordem inversa. Apresentam os seguintes tipos:
a. Homozigota paracêntrica
A inversão ocorre no cromossomo e no seu homólogo. O centrômero localiza-se fora do segmento
invertido.
b. Homozigota pericêntrica
O centrômero localiza-se dentro da região invertida. A inversão envolve os dois cromossomos do
par de homólogos.
c. Heterozigota paracêntrica
A inversão ocorre apenas em um dos cromossomos do par de homólogos. O centrômero localiza-se
fora do segmento invertido. Apresenta uma sinapse anômala, caracterizada pela formação de alça e
laço cromossômico.
d. Heterozigota pericêntrica
A inversão ocorre apenas em um dos cromossomos do par de homólogos. O centrômero localiza-se
dentro do segmento invertido. Apresenta uma sinapse anômala, caracterizada pela formação de
alça e laço cromossômico.
Volta
TRANSLOCAÇÕES
São aberrações onde ocorrem transferência de segmentos cromossômicos entre cromátides de
cromossomos não homólogos. São dos seguintes tipos:
Simples homozigotas
A translocação é unidirecional e ocorre nos dois cromossomos do par de homólogos.
Simples heterozigota
A translocação é unidirecional e ocorre em apenas um dos cromossomos do par de homólogos.
Apresenta uma sinapse anômala, envolvendo cromossomos não-homólogos na associação.
Recíproca homozigota
A translocação é bidirecional e ocorre nos dois cromossomos do par de homólogos.
Recíproca homozigota ou heterozigota
A translocação é bidirecional e ocorre em apenas um dos cromossomos do par de homólogos.
Apresenta uma sinapse anômala, exibindo configurações em forma de cruz.
Os gametas formados dependem do tipo de segregação:
a. Alternada
b. Adjacente I
c. Adjacente II
A segregação adjacente II é menos freqüente pois permite que centrômero de cromossomos
homólogos se localizem em um mesmo gameta. Devido a este fato a porcentagem de gametas
estéreis e inferior a 2/3.
Volta
GENÉTICA MOLECULAR
Tópicos
Identificação do material genético
DNA e RNA
Função do material genético
Bases fisiológicas da dominância e recessividade
Código genético
Síntese de cadeia polipeptídica
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IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL GENÉTICO
Em 1866 Mendel descreveu os genes através dos seus efeitos finais tais como os fenótipos. Pelos
experimentos de Mendel, e de outros pesquisadores, ficou definido que os genes levam a informação
genética de uma geração para outra e, apesar de não ser visto ou delimitado fisicamente, deveriam
apresentar as seguintes propriedades:
- Replicação: processo que permite ao gene produzir outras unidades iguais a si próprio.
- Transcrição: Processo pelo qual a informação genética, é transferida para o local apropriado
(ribossomo) e é traduzido.
- Tradução: Processo pelo qual são produzidas as proteínas a partir de uma seqüência de
nucleotídeos.
Após Mendel, os genes foram definidos quimicamente e foram conhecidos pelo que realizam na
síntese protéica e não a nível de expressão fenotípica.
Miescher (1869-71) publicou metodologia, que permite separar o núcleo do citoplasma. Do núcleo
ele extraiu uma substância denominada nucleína, hoje conhecida por ácido nucléico, que se
caracterizavapor ter alta acidez, apresentava grande quantidade de fósforo e não continha
enxofre.
Mais tarde descobriram que a nucleína estava associada, a vários tipos de proteínas formando a
nucleoproteínas.
Da porção protéica foi constatado dois tipos de proteínas:
a. Protaminas: Proteína de estrutura simples, consistindo na maioria das vezes de grupos do
aminoácido arginina. Esta proteína está presente no esperma de peixes e aves.
b. Histona: Proteínas relativamente complexas de ocorrência mais ampla.
Embora os peixes e as aves não sejam as mais complexas das criaturas parece difícil aceitar a idéia
de que o material genético destes organismos seja a protamina. Ela, constituída quase apenas de
arginina, não deveria ser capaz de originar os outros 20 aminoácidos conhecidos. Também é pouco
aceitável que o material genético seja a histona, até a formação de uma protamina.
Griffith (1928) apresentou as primeiras evidências de que o DNA é o material genético. As
evidências surgiram em experimentos realizados com bactérias do gênero Pneumococus. Muitas
linhagens ou tipos de pneumococus (Diplococcus pneumoniae) podem ser distinguidos por diversas
características:
Caracterização Virulenta Avirulenta
Colônia Lisa (S) Rugosa (R)
Capa protéica Presente Presente
O experimento realizado por Griffith é resumido a seguir:
Tratamento Resultado
· Tipo II R injetado em ratos
ratos
sobreviveram
· Tipo III S morto pelo calor injetado em
rato
ratos
sobreviveram
· Tipo III S morto pelo calor mais o tipo II
R injetado em ratos
ratos morreram
A mudança não poderia ter surgida por mutação pois um mutante deveria ser da mesma linhagem
genética do tipo III, entretanto foi o tipo II (com capa protéica) que adquiriu a propriedade de
causar a doença tal como o tipo III. Algum fator das bactérias do tipo III S estava aparentemente
sendo transferido para os cocus vivos (tipo II) de tal forma que o tipo II avirulento, transformara-
se em cocus virulentos. Este fenômeno foi conhecido como "efeito Griffith" ou "transformação".
Avery, MacLeod e McCarty (1944) publicaram resultados de extensas investigações durante um
período de 10 anos. Ele fizeram, em condições de laboratório, experimentos semelhante ao de
Griffith. Avery et al relataram que ao colocar em um tubo de ensaio bactérias II R (avirulenta),
extrato de DNA do tipo III S (virulenta) mortas pelo calor e soro que precipitava as bactérias do
tipo II R, foram recuperadas as colônias de bactérias do tipo III S. Estes experimentos
identificaram o DNA como material genético. Assim, quando o DNA extraído de uma linhagem é
introduzido em células de outra linhagem, os organismos receptores desenvolveram características
da linhagem doadora. Desta forma, conclui-se que:
- O DNA é o material genético em D. pneumoniae.
- O DNA atua como agente que especifica produção de um produto final.
Volta
DNA E RNA
Constituição química do DNA e RNA
Quando o ácido nucléico foi separado da proteína muitos pesquisadores, especialmente Levene,
mostraram que ele poderia ser quebrado em pequenas partes denominadas de nucleotídeos. Cada
nucleotídeo contém:
Caracterização DNA RNA
1. Açúcar Desoxiribose Ribose
2. Grupo Fosfatro H3PO4 H3PO4
3. Bases
nitrogenadas
Piridiminas:
Citosinas e
Timinas
Purinas
Adenina e Guanina
Piridiminas:
Citosinas e Uracil
Purinas
Adenina e
Guanina
Chargaff, em seus estudos, apresentou várias informações a respeito da molécula de DNA.
Identificou-se que ocorre ligações entre a pirimidina citosina e purina guanina e entre a pirimidina
timina e a purina adenina. As ligações envolvem duas pontes ente A e T e três entre G e C. Também
constatou a seguinte relação:
(C+A)/(G+T) =1
Diferenças entre DNA e RNA
O DNA se diferencia do RNA nos seguintes aspectos:
a. O açúcar do DNA é a desoxiribose enquanto que o do RNA é a ribose.
b. O DNA contém a timina e o RNA a uracil.
c. O DNA é um filamento duplo e o RNA é um monofilamento.
d. O DNA apresenta uma molécula longa e o RNA uma molécula curta
Modelo do DNA segundo Watson e Crick
Watson e Crick propuseram
um modelo de DNA cujos princípios físicos derivaram das figuras de
difração de raios X produzidas por Wilkins e Astracan, usando DNA
isolado. Os princípios químicos derivaram principalmente dos trabalhos
apresentados por Chargaff e seus associados.
Segundo Watson e Crick, o DNA apresenta as seguintes características:
a. O DNA é uma hélice dupla
helicoidal.
b. O enrolamento da hélice é para a direita.
c. Os longos filamentos externos relativamente rígidos, são constituídos de
fósforo (P) e açúcar (A).
d. No sentido transversal os
filamentos menos rígidos são
constituídos por bases
orgânicas (purinas e
pirimidinas) unidas, por
pontes de hidrogênio.
e. O comprimento de uma
volta completa, na espiral envolve cerca
de 10 nucleotídeos (34 angstron)
Associação entre DNA e Histonas
As histonas formam um complexo
juntamente com os grupos fosfatados do
DNA carregados negativamente. As
histonas são carregadas positivamente,
sendo conhecidas por "proteínas básicas". As cargas positivas são fornecidas por uma alta
proporção de aminoácidos lisina e arginina. Algumas histonas são denominadas "rica. em lisina" e
outras "ricas em arginina".
Em geral são encontradas somente nos organismos em que a diferenciação celular ocorre
(eucariotas). São distinguidos, em função da proporção lisina/arginina, cinco diferentes tipos de
histonas (H1, 2 H2A, 2 H2B e 2 H3).
A complexação das histonas além de causar um aumento do diâmetro do DNA, de cerca de 20 a 30
angstron, muda também as propriedades físicas do DNA. A temperatura de fusão (temperatura na
qual os fios de DNA mudam da forma de hélice dupla regular para a forma de fio simples) é
bastante aumentada.
Replicação do material genético
O modelo de replicação do DNA é dito ser semi-conservativo, ou seja, uma fita de DNA dá origem a
outras duas sendo que, cada uma delas apresenta um filamento da fita original.
A replicação ocorre na intérfase da divisão celular e é dirigida pela enzima DNA polimerase. Na
replicação as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas se rompem e a enzima DNA
polimerase cataliza a adição de novos nucleotídeos complementares às bases expostas de tal
maneira que duas novas fitas de DNA sejam formadas. .
O RNA - Ácido ribonucléico
O RNA é encontrado tanto no núcleo quanto no citoplasma. Tem sido reconhecido vários tipos de
RNA:
a. RNA mensageiro - mRNA
É o RNA envolvido pela transcrição da informação genética contida no DNA, no núcleo, e condução
da mesma até os sítios ribossômicos.
b. RNA transportador - tRNA
Caracteriza-se por ser um RNA pequeno, contendo cerca de 75 a 85 nucleotídeos e por assumir
uma forma de trevo. Sua função principal é a de conduzir os aminoácidos requeridos na síntese
protéica até as subunidades do ribossomo.
c. RNA ribossômico - rRNA
Entra na composição do Ribossomo. Sua função não é bem definida.
Volta
FUNÇÃO DO MATERIAL GENÉTICO
Garrod (1900), médico inglês, deu os primeiros passos para evidenciar a ação dos genes. Este
pesquisador estudou a alcaptonúria, uma doença hereditária caracterizada pela coloração escura
na urina. Para esta doença foi observadoque o escurecimento era conseqüência do acúmulo de
ácido homozentízico (alcapton) o qual, nos indivíduos normais, era decomposto através de reações
enzimáticas, de tal maneira que havia excreção de ácido acético. Constatou-se ainda que dietas com
tirozina e fenilalamina aumentava a manifestação de sintomas.
Os trabalhos decisivos sobre a função do gene foram apresentados por Beadle e Tatum que
propuseram a teoria "um gene - uma enzima". As idéias principais do trabalho realizado por estes
autores foram:
a. Todos os processos bioquímicos dos organismos estão sob controle genético.
b. Os processos bioquímicos ocorrem numa seqüência de reações individuais.
c. Cada reação simples é controlada por um gene simples.
d. Cada gene atua através do controle e produção de uma enzima específica.
Na atualidade esta teoria apresenta as seguinte falhas:
a. Um gene pode especificar a síntese de uma cadeia polipeptídica que não apresenta nenhuma
função enzimática (Ex.: Hemoglobina).
b. Uma enzima pode ser constituída por mais de uma cadeia polipeptídica (Ex.: RNA polimerase é
constituída por várias cadeias e, consequentemente, esta sob o controle de vários genes.
c. Um gene pode controlar a atividade de uma enzima especificada por outro gene (Ex.: sítio
operadores, repressores, etc.).
Volta
BASES FISIOLÓGICAS DA DOMINÂNCIA E RECESSIVIDADE
De acordo com a teoria "um gene - uma enzima" os genes agem através da produção de enzimas,
sendo que cada gene é responsável pela produção de uma enzima específica. Por este princípio
podemos explicar as bases fisiológicas da dominância e recessividade segundo uma determinada via
biossintética. Assim, tem-se:
Dominância completa
Neste caso a quantidade de enzimas produzidas pelo heterozigoto Aa, embora geralmente menor
que a produzida pelo homozigoto AA, é suficiente para produção do mesmo produto final de AA.
Dominância. incompleta
Neste caso a menor quantidade de enzimas normal produzida pelo heterozigoto Aa, em relação ao
homozigoto AA, resulta em uma menor quantidade de produto final que pelo efeito de dosagem
confere um fenótipo diferente do produzido pelo homozigoto AA.
Codominância
Neste caso o complexo enzimático produzido por Aa, dado a contribuição de A e de a, é diferente da
enzima produzida por AA e consequentemente o produto final será diferente daquele produzido
por AA. Neste caso a qualidade de enzima é o fator crítico.
Volta
CÓDIGO GENÉTICO
Definição de código genético
Sabe-se que o DNA, que se encontra no núcleo, tem a função de produzir proteínas cuja síntese
ocorre no núcleo. O DNA é uma seqüência de nucleotídeos e que existe apenas quatro tipos
diferentes de nucleotídeos: os nucleotídeos da adenina, da guanina, de timina e da citosina. Por
outro lado, as proteínas são polímero de subunidades (monômeros) denominadas de aminoácidos.
Cada aminoácido engloba um grupo amino (NH2) numa extremidade e um grupo carboxila
(COOH) na outra. Vinte tipos diferentes de aminoácidos ocorrem nas proteínas.
Diante do exposto surge a seguinte pergunta: quantos nucleotídeos seriam necessários para
codificar um aminoácido? Para responder a esta perguntas é necessário o seguinte raciocínio
matemático:
- Se 1 nucleotídeo codificasse um aminoácido só poderia existir 4 diferentes tipos de aminoácidos na
cadeia protéica.
- Se 2 nucleotídeos codificassem um aminoácido só poderia existir 16 tipos de aminoácidos
diferentes na cadeia protéica.
- Se 3 aminoácidos codificassem um aminoácido seria possível existir 64 tipos diferentes de
aminoácidos na cadeia protéica logo, por matemática, um código tríplice é a menor unidade de
codificação capaz de acomodar os 20 diferentes tipos de aminoácidos que comumente ocorrem nas
proteínas.
Atualmente definimos o CODON como sendo uma seqüência de três nucleotídeos adjacentes no
mRNA capaz de codificar um aminoácido.
Decifração do código genético
Estudos
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código
genético
represen
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e quatro
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mRNA,
sessenta
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dos
quais
codifica
m para
aminoácidos e três para terminação em cadeia. Três dos que codificam aminoácidos são
identificados também como iniciadores.
São evidenciadas as seguintes características do código genético:
Código genético redundante ou degenerado
O código genético é dito degenerado pelo fato de existir, para um determinado aminoácido, mais de
uma trinca para codificá-lo. Apenas a metionina (Met) e o triptofano (Trp) são codificados por um
único codon, representados por AUG e UGG, respectivamente.
A glicina (GLY), por exemplo, é codificada por GGG, GGC, GGA e GGU.
Trincas sem sentido ou terminalizadoras
São aquelas trincas que não codificam aminoácidos e que tem por função indicar o término da
síntese protéica. São também denominados trincas terminalizadoras. Ex.: UAG, UAA, UGA.
Código genético universal
O código genético é dito universal devido ao fato da mesma trinca codificar o mesmo aminoácido
em qualquer organismo. Em alguns casos certas trincas são mais eficientemente utilizadas.
Volta
SÍNTESE DE CADEIA POLIPEPTÍDICA
A síntese protéica envolve as seguintes etapas: Transcrição e Tradução
Transcrições
Processo que ocorre no núcleo da célula, no qual a mensagem genética é passada do DNA para uma
fita de mRNA, com auxílio da ação catalítica da enzima RNA polimerase.
A informação do DNA é transcrita em uma seqüência codificada do mRNA, através do uso, com
gabarito, de um filamento do DNA. Até hoje, o mecanismo de seleção do filamento apropriado
ainda é desconhecido.
O mRNA transcrito solta-se do modelo de DNA e desloca-se do núcleo para o citoplasma. Após o
mRNA se desacoplar, as pontes de hidrogênio que haviam-se desfeitas voltam-se a ligar.
A enzima RNA polimerase tem as seguintes funções:
a. Reconhecer as bases do DNA.
b. Selecionar os ribonucleotídeos apropriados.
c. Catalizam a formação de ligações entre os ribonucleotídeos.
d. Escolhe o filamento correto a ser transcrito.
A RNA polimerase é constituída de 6 cadeias polipeptídicas (2 alfa, beta, beta', gama e sigma),
sendo que o fator sigma é o responsável pela transcrição no local e fio correto.
Tradução
A tradução é um processo que ocorre no citoplasma da célula, no qual a mensagem trazida pela fita
de mRNA é traduzida em uma seqüência de aminoácidos.
O processo de tradução envolve as seguintes etapas:
a. Após a chegada da fita de mRNA no citoplasma, ocorre a complexação das subunidades do
ribossomo (nos procariotas o ribossomo é 70 s = 50 s + 30 s, e nos eucariotas é de 80 s = 50 s + 40 s)
com esta fita. Polissomos é a denominação que se dá à complexação de vários ribossomos a uma
mesma fita de mRNA. No caso da síntese da hemoglobina, os ribossomos reunem-se em 4 ou 5
polissomos.
b. É iniciado a leitura e tradução da fita de mRNA. Nos procariotas, em geral, a primeira trinca a
ser lida (fator de inicialização) é a AUG, que corresponde à metionina formilada (As trincas GUU,
GUC, GUA e GUG que corresponde à metionina formilada (as trincas GU, GUC, GUA, GUG, que
corresponde à valina também são fatores iniciadores), enquanto que nos eucariotas o primeiro
aminoácido é também a metionina mas não formilada. Nem todas as proteínas iniciam coma
metionina (ou valina) e isto se dá pelo fato da proteína final ser o resultado de uma reestruturação,
incluindo quebras, da estrutura linear de aminoácido.
Após a leitura da trinca ocorre a transferência do aminoácido requerido para os sítios
ribossômicos. Este transporte é realizado pelo tRNA. No tRNA é encontrado o anti-codon, que é
uma seqüência de três bases adjacentes complementares ao codon do mRNA.
c. O tRNA penetrando por uma abertura da subunidade 50S, ocupa o sítio aminoacil. Pela ação da
enzima translocase o tRNA ativado passa para o sítio peptidil, permitindo a leitura, pelo complexo
ribossomo-mRNA, da trinca consecutiva.
d. Após a leitura da nova trinca um novo tRNA é ativado e deslocado do suco citoplasmático para o
sítio aminoacil do complexo levando o aminoácido requerido pela proteína.
e. Pela ação da enzima peptidil transferase o aminoácido (ou seqüência de aminoácidos) que
pertencia ao tRNA do sítio peptidil é transferido e ligado ao aminoácido acoplado ao tRNA do sítio
aminoacil.
f. O tRNA desativado, que ocupa o sítio peptidil, deixa o complexo ribossomo-mRNA podendo ser
novamente ativado quando se fizer necessário.
g. Novamente, pela ação da enzima translocase, o tRNA ativado passa do sítio aminoacil para o sítio
peptidil permitindo a leitura de uma nova trinca. A leitura da nova trinca implica em ativação de
um outro tRNA.
h. O processo é continuado até que todos os aminoácidos necessários para a confecção da proteína
estejam ligados. A última trinca lida na fita de mRNA deverá ser um fator de terminalização (UAA,
UAG ou UGA) que não codifica nenhum aminoácido mas indica o término da síntese protéica.
i. A síntese protéica termina com a desativação do complexo ribossomo-mRNA, a desativação do
tRNA e formação da proteína que ainda se encontra em forma linear. Para adquirir a
especificidade é necessário que esta estrutura primária atinja uma estrutura terciária ou
quaternária.
Volta
GENÉTICA DE POPULAÇÕES
Tópicos
Estrutura genética de uma população
Fatores que afetam a freqüência gênica
Equilíbrio de Hardy-Weinberg
Avaliação de equilíbrio
Alelos múltiplos
Genes ligados ao sexo
Retorna ao GBOL
ESTRUTURA GENÉTICA DE UMA POPULAÇÃO
Uma população é a reunião de famílias com diferentes genótipos. O conhecimento da
estrutura genética de uma população é indispensável ao melhorista para realizar sobre ela
mudanças em magnitude e sentido desejado. A estrutura da população é definida pela
freqüência dos alelos que compõem os diferentes genótipos das diferentes famílias.
Considerando apenas o gene A/a, define-se uma população de tamanho n como sendo
aquela constituída de n1 indivíduos AA, n2 Aa e n3 aa, tal como ilustrado no quadro a
seguir:
Genótipos Nº de indivíduos Freqüência
AA n1 D = n1/n
Aa n2 H = n2/n
aa n3 R = n3/n
Total n 1
n = n1 + n2 + n3
D + H + R = 1,0
As freqüências dos alelos A e a, na população, podem ser obtidas por meio das expressões:
f(A) = p = (2n1 + n2)/2n = D + ½H
f(a) = q = (2n3 + n2)/2n = R + ½H
p + q = 1,0
Como exemplo, será considerada a seguinte população:
Genótipos Nº de indivíduos Freqüência
AA 200 D =0,2
Aa 400 H = 0,4
aa 400 R = 0,4
Total 1000 1
A partir destes valores, obtém-se:
p = f(A) = 0,2 + ½ (0,4) = 0,4
q = f(a) = 0,4 + ½ (0.4) = 0,6
Volta
FATORES QUE ALTERAM FREQÜÊNCIA GÊNICA
Os seguintes fatores podem ser utilizados para alterar a freqüência gênica de uma
população:
Processos Sistemáticos
São aqueles cuja alteração na freqüência gênica podem ser conhecidas, tanto em termos de
magnitude quanto em direção. Considera-se como processos sistemático a seleção,
migração e mutação.
Processos Dispersivos
São aqueles em que é possível conhecer apenas a magnitude da alteração da freqüência
mas não a direção em que ela foi alterada. Como processo dispersivo é considerado a
oscilação genética ou amostragem.
Volta
EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG
Em uma população suficientemente grande e na ausência de seleção, migração e mutação,
o equilíbrio é atingido após uma geração de acasalamento ao acaso ("aaa"), de tal maneira
que a relação genotípica torna-se igual ao quadrado da freqüência gênica e, com as
sucessivas gerações de acasalamento ao acaso, permanece inalterada.
Será considerada uma população original com genótipos AA, Aa e aa, nas freqüências D, H
e R, respectivamente. As freqüências alélicas são p e q, para A e a, respectivamente.
Considerando que ocorre acasalamento ao acaso ("aaa") entre os indivíduos desta
população, pode-se predizer a descendência, conforme ilustrado a seguir:
Cruzamento em Po Freqüência Pop1 - AA Pop 1 - Aa Pop 1 - aa
AA x AA D² D² - -
AA x Aa 2DH DH DH -
AA x aa 2DR - 2DR -
Aa x Aa H² H²/4 H²/2 H²/4
Aa x aa 2HR - HR HR
aa x aa R² - - R²
Total 1,0 (D+ ½H)²=p² 2(D+ ½H)(R+ ½H)=2pq (R+ ½H)²=q²
sendo, portanto,
f(A) = p1 = D + ½ H = p2 + ½ 2pq = p
f(a) = q1 = R + ½ H = q2 + ½ 2pq = q
A relação genotípica da descendência é dada por (pA + qa)²
Volta
AVALIAÇÃO DE EQUILÍBRIO
Um estudo de grande importância é avaliação da existência da condição de equilíbrio numa
determinada população. Caso isto ocorra, é indicativo que a mesma não está sujeita à
pressão de seleção, o fluxo de migração e a mutação são desprezíveis. Tendo-se informações
sobre as freqüências genotípicas, pode-se verificar as condições de equilíbrio, como
ilustrado a seguir:
Genótipos Num. Observado Freqüência
AA 100 0,6756
Aa 28 0,1891
aa 20 0,1351
Com os dados disponíveis, estimam-se as freqüência gênicas, como descrito a seguir:
f(A) = p = D + ½ H =0,675 + ½ 0,1891 = 0,7701
f(a) = q = R + ½ H = 0,1351 + ½ 0,1891 = 0,2299
No equilíbrio espera-se a freqüência igual a p², para AA, 2pq para Aa e q² para aa, que
corresponde a 0,5931 AA; 0,3537 Aa e 0,0527 aa. Assim, considerando os 148 indivíduos,
pode-se comparar os valores esperados com os observados, tal como descritos a seguir:
Genótipos Observado Esperado no Equilíbrio
AA 100 87,78
Aa 28 52,35
aa 20 7,80
Como se dispõe de três classes fenotípicas, com valores esperados obtidos por meio das
estimativas de p (ou de q), estima-se a estatística x², associada a 1 graus de liberdade. Para
os dados considerados, tem-se:
x² = [(100 - 87,78)²]/87,78 + [(28 - 52,35)²]/52,35 + [(20 - 7,80)²]/7,80 = 32,08
o valor de probabilidade associado é alfa = 0,0001. Conclui-se que os dados não se ajustam
ao esperado sendo, portanto, indicativo de que a população não se encontra em equilíbrio.
Volta
ALELOS MÚLTIPLOS
Mesmo quando mais de dois alelos são considerados em um loco (alelos múltiplos) o
equilíbrio e estabelecido após uma única geração de acasalamento ao acaso. Também neste
caso a relação genotípica da geração em equilíbrio é dada pelo quadrado da freqüência dos
alelos da geração original. Assim, considerando n alelos (Aj, com j=1 ...n com freqüência
f(Aj)), tem-se no equilíbrio as seguintes propriedades:
Relação Genotípica no equilíbrio = [f(A1) + f(A2) ... f(An)]²
Será considerado, a título de exemplo, uma série constituída por apenas três alelos: A1, A2
e A3 com freqüência p, q e r ,respectivamente. Os possíveis genótipos e as respectivas
freqüência genotípicas são dados as seguir:
Genótipos Nº de indivíduos Freqüência Genotípica
A1A1 N11 P11 = N11 / N
A1A2 N12 P12 = N12 / N
A1A3 N13 P13 = N13 / N
A2A2 N22 P22 = N22 / N
A2A3 N23 P23 = N23 / N
A3A3 N33 P33 = N33 / N
As freqüências gênicas podem ser obtidas através das expressões:
f(A1) = p = (2N11 + N12 + N12)/2N = P11 + (P12 + P13)/2
f(A2) = q = (2N22 + N12 + N23)/2N = P22 + (P12 + P23)/2
f(A3) = r = (2N33 + N13 + N23)/2N = P33 + (P13 + P23)/2 Após uma geração de
acasalamento ao acaso, tem-se as seguintes freqüências genotípicas:
Genótipos Freqüência
A1A1 p²
A1A2 2pq
A1A3 2pr
A2A2 q²
A2A3 2qr
A3A3 r²
Total 1.0
Volta
GENES LIGADOS AO SEXO
Neste caso, pode-se demonstrar que para se atingir o equilíbrio é necessário que as
freqüências dos alelos nos diferentes sexos sejam iguais. Este equilíbrio não é alcançado em
uma única geração, mas quando atingido se verifica as seguintes relações genotípicas:
Machos XAY XaY
Freqüência p q
Fêmeas XAXA XAXa XaXa
Freqüência p² 2pq q²
Considerando um gene deletério dominante ligado ao sexo (A), onde f(A)=p, espera-se
espera observar maior freqüência de defeito entre as mulheres (p² + 2pq > p). Para o caso
de um gene deletério recessivo (b) ligado ao sexo, espera-se maior freqüência de defeitos
entre os homens (q > q²).
Volta
GENÉTICA QUANTITATIVA
Tópicos
Caráter quantitativo
Média e Variância
Parâmetros genéticos
Seleção
Retorna ao GBOL
CARÁTER QUANTITATIVO
Genética Quantitativa é a parte da genética que estuda os caracteres quantitativos, os quais
distinguem-se dos caracteres qualitativos nos seguintes aspectos:
Herança poligênica
Os caracteres quantitativos são, em geral, regulados por vários genes, ao passo que os caracteres
qualitativos são de herança monogênica ou oligogênica.
Estudo a nível de populações e baseado na estimação de parâmetros
As características quantitativas são estudadas a nível de população e são descritas através de
parâmetros tais como média, variância e covariância. Os estudos qualitativos são feitos a nível de
indivíduos e a interpretação da herança é feita com base na contagem e proporções definidas pelos
resultados observados nas descendências dos cruzamentos.
Variações contínuas e efeito do meio
As características quantitativas são as que exibem variações contínuas (às vezes descontínuas) e são
parcialmente de origem não genética; ou seja, são grandemente afetadas pelo ambiente.
Apesar destas distinções verificamos que vários caracteres podem ser alvo de estudo tanto na
genética quantitativa quanto na qualitativa. Assim, por exemplo, o tamanho da leitegada em suínos
é um caráter descontínuo, fenotipicamente, mas como a descontinuidade não está completamente
sob efeito genético, poderá ser estudado na genética quantitativa. O caráter altura de planta apesar
de ser contínuo e descrito através de parâmetros, pode ser estudado na genética qualitativa, se
considerado apenas as classes de plantas altas e anãs.
A diferença primordial que existe entre a genética quantitativa e qualitativa reside no fato da
existência de um gene maior cujo efeito pode ser avaliado em classes discretas, mesmo sob efeito do
ambiente.
Volta
MÉDIA E VARIÂNCIA
Os estudos genéticos são feitos adotando o modelo básico F = G + M, que define o valor fenotípico
(F) como o resultado da ação do genótipo (G) sob influência do meio.
MÉDIAS E VARIÂNCIAS DE VALORES FENOTÍPICOS
A média de um conjunto de dados e o desvio
padrão são dados conforme expressões ao lado.
MÉDIAS E VARIÂNCIAS DE VALORES GENOTÍPICOS
Considerando apenas dois alelos, tem-se:
Genótipo Valor Genotípico (VG) VG (codificado para o PM) Freqüência
AA x1 a D
Aa x2 d H
a x3 -a R
PM = (x1 + x3)/2 : ponto médio
Assim:
Média genotípica = µg = aD + dH + (-a)R = a(D-R) + dH
Variância genotípica = V(G) = Da² + Hd² + R(-a)² - [a(D-R)+ dH ]²
V(G) = a²[(D+R) - (D-R)²] + d²H(1 - H) - 2adH (D - R)
Um dos meios para estudar um caráter quantitativo é o estudo dos valores fenotípicos obtidos de
progenitores contrastantes e de suas progênies. Neste estudo é considerado os valores obtidos de
progenitores P1 e P2 e suas descendência F1 e F2. A natureza da variância de cada geração pode
ser avaliada considerando os dados a seguir.
População f(AA)=D f(AA)=H f(aa) = R coef. de a² coef.de d² coef. de ad
P1 1 0 0 0 0 0
P2 0 0 1 0 0 0
F1 0 1 0 0 0 0
F2 1/4 2/4 1/4 1/2 1/4 0
Conclui-se que a variabilidade detectada nas gerações homozigóticas (P1 e P2) e da heterozigótica
(F1) é toda atribuída ao meio, ou seja:
v(P1) = v(P2) = v(F1) = v(M)
Assim, uma estimativa da variância ambiental pode ser obtida pela expressão:
v(M) = [v(P1) + v(P2) + 2v(F1)]/4
A variância detectada na geração F2 é parte devida a causas ambientais e parte devida à variações
genéticas, ou seja:
v(F2) = v(G) + v(M)
Volta
PARÂMETRO GENÉTICOS
Será considerado como ilustração os dados apresentados pelo programa GBOL, descrito na figura
apresentada a seguir.
Geração Num. de Indivíduos Média Variância
P1 20 50 6,0
P2 20 10 4,0
F1 50 25 5,0
F2 100 30 16,0
Variâncias na População F2
Com os dados disponíveis, estimam-se as variâncias:
v(F2) = 16
v(M) = [v(P1) + v(P2) + 2v(F1)]/4 = (6 +4 + 2X5)/4 = 5
v(G) = v(F2) - v(M) = 16 - 5 = 11
Herdabilidade
Como somente o valor fenotípico do indivíduo pode ser diretamente medido, mas é o valor genético
que determina sua influência na próxima geração, deve ser avaliado a proporção da variabilidade
existente na população segregante (F2) que é de natureza genética.
A herdabilidade, representada pelo símbolo H², pode ser estimada por meio de:
H²= v(G)/[v(G)+v(M)] = v(G)/v(F2) = 11/16 = 0,687
Conclui-se, portanto, que 68,7% da variação apresentada pela geração F2 é atribuído a causas
genéticas, o restante é atribuído ao ambiente.
Número mínimo de genes envolvidos na determinação do caráter
O número mínimo de genes poderá ser estimado considerando a natureza da variabilidade
genotípica. Sabemos que:
v(G) = 1/2a² + 1/4d²
Considerando R a amplitude total na F2, expresso pela diferença entre os progenitores, tem-se:
R = 2a para apenas um loco
Com a pressuposição de que os efeitos a são todos iguais, independente do loco considerado, tem-
se:
n = R²/[8v(G)]
Na dedução desta expressão são feitas as seguintes pressuposições: Os pais devem ser homozigotos;
todos os genes que aumentam a expressão fenotípica estão em um dos pais e todos os que diminuem
estão no outro; todos os genes são independentes; todos os genes devem ter efeitos iguais sobre a
expressão fenotípica do caráter. Para o exemplo em consideração, tem-se:
n = R²/[8V(G)] = (50-10)²/(8x11) = 18,18
Conclui-se que devem existir aproximadamente 19 genes segregantes controlando o caráter.
Heterose
Heterose, ou vigor híbrido, é a medida da superioridade do F1 em relação à média de seus pais.
Assim, tem-se:
h = F1 - ½(P1 + P2) = 25 - ½(50+10)= -5
Ou seja, o F1 produz abaixo do que seria esperado, com base na média de seus genitores.
Volta
SELEÇÃO
A população F2 apresenta variabilidade e pode ser submetida a seleção. Interessa para o
melhoramento avaliar a possibilidade de ganhos pela seleção praticada e predizer a média dos
indivíduos resultantes do intercruzamento daqueles indivíduos que serão selecionados. Um
esquema de seleção é apresentado a seguir:
Neste processo seletivo
considera-se a
população original, com
média Xo , o conjunto
de indivíduos
selecionados, com
média Xs, e a
população melhorada,
resultante do
acasalamento entre os
indivíduos selecionados
com média Xc1 . A
diferença ente a média dos selecionados (Xs) e a média original da população (Xo) é definida como
sendo o diferencial de seleção. A diferença entre a média da população melhorada (Xc1) e a
população original é definida como sendo o ganho obtido por seleção. Assim, tem-se:
DS = Xs - Xo
GS = Xc1 - Xo
Será considerado que a seleção esta sendo feita em relação aos indivíduos que apresentam uma
superioridade em relação à media da população (diferencial de seleção positivo). Na maioria dos
casos a media Xc1 será inferior a Xs , pois a seleção foi feita com base nos valores fenotípicos que
são fortemente influenciado pelo meio.Geralmente, observa-se que:
GS < DS, na maioria das vezes, pois a seleção e fenotípica.
GS = DS, quando não existir influencia do meio. A variação proporcionada pelo meio e considerada
igual a zero.
GS = 0, quando não existir variabilidade genética.
Assim, pode-se definir:
GS/DS = Variância genética/(Var. genética + Var. meio ) = H²
A herdabilidade expressa a confiabilidade do valor fenotípico como indicação do valor genético; ou
seja, é o grau de correspondência entre o valor fenotípico e o valor genético, ou entre o diferencial
de seleção e o ganho de seleção.
Assim, pode-se fazer uso das seguintes equações preditivas:
GS = H² . DS
Xc1 = Xo + GS = Xo + H²(Xs - Xo)
Para o exemplo em consideração admitiu-se a seleção de indivíduos cuja média é igual a 35. Assim,
tem-se:
Diferencial de seleção
DS = Xs - Xo = 35 - 30 = 5
Ganhos por seleção
GS = H² . DS = 0,687 x 5 = 3,437
O valor de GS, em termos percentuais é dado por:
GS% = (100GS)/Xo = (100x3,437)/30 = 11,46%
Média da população melhorada
Corresponde à média predita para o primeiro ciclo de cultivo da progênie dos indivíduos
selecionados. É estimada por:
Xc1 = Xo + GS = 30 + 3,437 = 33,437
Assim, conclui-se que após o primeiro ciclo de melhoramento a média será aumentada de 30 para
33,44. Este valor é inferior ao do progenitor P1, com média igual a 50, mas trata-se de uma
população heterogênea que ainda pode ser submetida a vários outros ciclos de melhoramento.
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HERANÇA EXTRA-NUCLEAR
Tópicos
Introdução
DNA dos plastídeos
DNA das mitocôndrias
Outros fatores citoplasmáticos
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INTRODUÇÃO
Tem sido demonstrado que o DNA citoplasmático existe e funciona como material genético
transportador de informações. Existe também registrados alguns exemplos de herança não-DNA.
São os seguintes critérios que identificam uma herança como sendo do tipo extra-nuclear:
a. Cruzamento recíprocos com resultados diferentes. Este fato sugere que existem desvios das
propriedades de transmissão de informações genéticas via genes autossomais, mas não exclui a
possibilidade de ser condicionado por genes ligados a cromossomos sexuais.
b. Ausência das propriedades cromossomais dos fatores de herança. Os genes cromossômicos
ocupam locos particulares e apresentam distância relativas a outros genes.
c. Falta de segregação mendeliana ou sem proporções mendelianas clássicas.
d. Existência de transmissão de traços sem a transmissão de núcleos. Este fato tem sido
comprovado em experimentos envolvendo a substituição de núcleos
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DNA DOS PLASTÍDEOS
Plastídeos são organelas citoplasmáticas das células de vegetais, dos quais os mais importante são os
cloroplastos. Os cloroplastos surgem a partir dos proplastídeos que contém DNA e se
autoduplicam. Os proplastídeos são transmitidos através do citoplasma do óvulo e raramente
através do pólen.
Carl Correns (1908) analisou a tonalidade da cor das folhas das plantas de Mirabilis jalapa
(maravilha) e constatou que:
a. Nesta planta os ramos são verdes, verdes pálidos ou variegados.
b. A transmissão do caráter independe da contribuição do grão de pólen dado ao pouco volume
citoplasmático do mesmo. A herança do caráter tem sido explicada através da ação de plasmagens
no cloroplasto.
c. O seguinte experimento demonstra, que a herança deste caráter é condicionada a fatores extra-
nucleares:
Tipo de progenitor
feminino
Descendência
Verde normal Verde normal
Verde pálido Verde pálido
Variegados
Verde, verde pálido e variegado em
proporções irregulares
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DNA DAS MITOCÔNDRIAS
Mitocôndrias são organelas citoplasmáticas responsáveis pela produção de energia (Ciclo de Krebs,
cadeia de transporte de elétrons e oxidação de ácidos graxos e cítricos).Ocorrem apenas em
eucariotas. Um exemplo típico é encontrado no fungo Saccharomyces cerevisae. Nas células deste
fermento cerca de 10 a 20% do DNA localizam-se nas mitocôndrias.
Numa população de S. cerevisiae foi encontrado um mutante denominado "petite". Os "petites"
são capazes de utilizar o O2 no metabolismo dos hidratos de carbono. Falta, nas suas mitocôndrias,
a oxidase respiratória. Esta deficiência impede aos "petites" produzir esporos.
Quando é cruzado tipo sexual "petite" com outro do tipo selvagem todos os esporos são do tipo
selvagem.
As características do "petite" são apenas possíveis de serem perpetuados através de processos de
propagação vegetativa. Através da esporulação jamais surgirá outra vez a característica "petite",
mesmo após repetidos retrocruzamentos. Os fatores mitocondriais para o tipo "petite" são
absorvidos, perdidos ou permanentemente alterados na presença dos fatores do tipo selvagem.
Um outro tipo de "petite" no levedo, denominado de supressivo, pode segregar, mas diferente dos
genes cromossômicos. A segregação varia de 1 a 99%, de petites, e os ascos podem apresentar-se
com 4,3,2,1 ou 0 tipo "petite".
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OUTROS FATORES CITOPLASMÁTICOS
Enrolamento da concha do caracol Limnae
O enrolamento da concha, neste caracol, pode ser dextrógiro ou levógiro. O controle genético é
função do genótipo materno que organiza o citoplasma do ovo de tal forma que a divisão celular do
zigoto seguirá o padrão materno independente do genótipo deste zigoto.
Do ponto de vista alélico temos os seguintes efeitos:
D- = enrolamento dextrógiro
dd = enrolamento levógiro
O seguinte cruzamento ilustra a influência de fatores extra-nucleares na herança deste caráter:
Mão dextrógira (DD) x Pai levógiro (dd)
F1 dextrógiro (Dd)
F2 100% dextrógiros(DD, Dd e dd)
Mão levógira (dd) x Pai dextrógiro (DD)
F1 levógiro (Dd)
F2 100% dextrógiros(DD, Dd e dd)
Verifica-se, portanto, que o descendente não manifesta o fenótipo de sua mãe, mas o fenótipo
correspondente ao genótipo que sua mãe apresenta.Macho esterilidade citoplasmática no milho
A macho-esterelidade citoplasmática (MEC) no milho é decorrente de uma interação entre os genes
nucleares e fatores citoplasmáticos que faz com que certas plantas não produzam pólen viáveis.
Cada grupo de citoplasma macho-estéril possui seus respectivos genes restauradores da fertilidade.
O grupo T apresenta os genes Rf1 e Rf2, dominantes, localizados no cromossomo 3 e 9, como
restauradores da fertilidade. O gene rf2 é encontrado na maioria das variedades.
A MEC no milho tem merecido grande interesse devido ao seu emprego em produção de híbridos
simples, duplos ou triplos. A existência da MEC evita o despendoamento das plantas que devem ser
utilizadas como progenitor feminimo proporcionando economia de tempo e dinheiro.
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