LINKAGE E OS MAPAS GENÉTICOS

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1 Disciplina: Biologia Série: 2ª série EM - 1º TRIM Professora: Ivone Azevedo da Fonseca Assunto: Linkage e os Mapas Genéticos Humanos LINKAGE E OS MAPAS GENÉTICOS Os trabalhos de Gregor Mendel não foram valorizados na sua época, apesar de seus estudos detalhados. Foram redescobertos em 1900, mas somente a partir de 1910 foi que o geneticista Thomas Morgan e seu grupo recomeçaram os estudos que acabaram confirmando essas idéias, reunidas sob o título de Teoria Cromossômica da Herança. Os estudos foram realizados com a mosca Drosophila melanogaster, a mosca das frutas. Após uma série suficientemente grande de experimentos envolvendo cruzamentos entre as moscas Drosophila melanogaster, em que foram realizados cruzamentos, por exemplo, entre macho de olho vermelho e asa reta com fêmea de olho brown e asa arqueada e, em outro momento, macho de olho Brown e asa arqueada com fêmea de olho vermelho e asa reta, Morgan tirou conclusões importantes. Concluiu que nos machos de drosófila nunca ocorre crossing over na meiose (ou raramente ocorre) e nas fêmeas o crossing over ocorre freqüentemente. Sabemos que na grande maioria dos animais e vegetais, o fenômeno do crossing over ocorre igualmente nos machos e nas fêmeas. Morgan observou que, mesmo nas fêmeas, onde o crossing over tem grande ocorrência, os tipos de gametas produzidos nunca eram em proporções iguais. Havia sempre dois tipos de gametas em número bem maior do que os outros dois tipos. Morgan concluiu que os tipos mais freqüentes de gametas correspondiam exatamente aos tipos chamados parentais, isto é, à configuração genética igual à que aparecia na fêmea que estava produzindo os gametas. As categorias de gametas menos freqüentes eram as novas categorias, isto é, aquelas que tinham sido produzidas como resultado do crossing over. Isto é fácil de entender, já que estamos tratando de genes ligados, ou seja, de genes que estão situados no mesmo cromossomo. Ora, se esses genes estão no mesmo cromossomo, é fácil compreender que os tipos novos que surgirão, serão produto direto do crossing over entre os cromossomos homólogos. Porém nem todas as células que estão sofrendo o processo de meiose terão um crossing over entre os dois genes, podendo realizar crossing over em outros pontos (acima ou abaixo da região dos dois genes que estamos considerando). Nesse caso, não haverá formação dos gametas 1

2 recombinantes, aqueles que surgem após o crossing over. Mas mesmo nas células em que não haja formação dos gametas recombinantes, haverá sempre a formação dos gametas parentais, isto é, da configuração genética original, com os genes na mesma situação em que estão nas células do organismo que está sofrendo o processo da meiose. Por isso, de modo geral, ocorre a formação de quatro tipos genéticos de gametas, sendo que as duas categorias mais freqüentes são chamadas de TIPOS PARENTAIS e as outras duas categorias de gametas que aparecem em menor número são chamadas de TIPOS RECOMBINANTES, produto do crossing over. Mas que diferenças numéricas seriam essas? Do que depende a freqüência de gametas recombinantes? O crossing over depende da sobreposição e da troca de pedaços entre as cromátides homólogas. E ocorre com igual probabilidade em qualquer ponto do filamento cromossômico. Então, pode-se deduzir que quanto mais distantes estiverem dois genes no cromossomo, maior a probabilidade de que ocorra um crossing over entre eles. Sendo assim, espera-se que haja um maior número de gametas recombinantes, podendo mesmo aproximar-se do número dos gametas parentais formados ou, em alguns casos, causar confusão com a produção de gametas em relação a genes que não estão ligados (estão em cromossomos diferentes) que produzem aproximadamente 25% de cada tipo. Por outro lado, quanto mais próximos estiverem os genes no cromossomo, menor a probabilidade de que haja um crossing over entre eles, já que estão muito próximos. Veja o esquema abaixo: Há menor chance de crossing over entre os genes A e C. ---B A C b a c--- Há maior probabilidade de crossing over entre os genes B e A. Desse modo, quando dois alelos estiverem muito próximos um do outro, produzindo quase sempre gametas de configuração parental apenas, dizemos que entre eles há LIGACÃO COMPLETA. Porém, se a distância entre eles permite uma certa taxa de crossing over entre os alelos, dizemos que há entre eles LIGAÇÃO PARCIAL ou INCOMPLETA. Os gametas recombinantes correspondem à porcentagem em que surgem em relação ao número total de gametas formados. Essa porcentagem é quase sempre 2

3 inferior a 50%, já que não ocorre crossing over entre eles em todas as células que sofrem meiose. Se as taxas de crossing over que ocorrem entre dois determinados genes refletem a maior ou menor distância entre eles no cromossomo, convencionou-se que 1% do número de gametas recombinantes indica a distância de uma unidade de recombinação (U.R.) ou um morganídeo (homenagem a Thomas Morgan) entre os genes, no mapa genético. Vamos analisar algumas comparações: suponha um organismo diíbrido em meiose - AaBb E que esse diíbrido tenha produzido 1000 gametas. Genes não ligados (em crom. diferentes) Genes ligados Em posição CIS AB 250 AB AB Ab Ab 150 Ab ab ab ab ab ab ab Genes ligados Em posição TRANS Observando este exemplo, podemos concluir que os gametas segregam independentemente quando os genes em questão estão em cromossomos diferentes, gerando cerca de 25% de cada tipo de gameta, já que os recombinantes não dependem da ocorrência de crossing over entre os genes. Já nos outros dois casos, podemos claramente notar que há uma diferença numérica na formação dos gametas, evidenciando as categorias parentais e as recombinantes, sendo que estas últimas aparecem sempre em menor número. Posição CIS: Dizemos que genes ligados estão na posição CIS quando os dois alelos dominantes encontram-se em um mesmo cromossomo, ficando os dois alelos recessivos no outro cromossomo homólogo. Assim, em um diíbrido AaBb, os genes estão dispostos do seguinte modo: AB/ab. A barra inclinada simboliza o par de cromossomos homólogos. Portanto, AB/ab será a posição parental, a que aparecerá em maior quantidade nos gametas. Espera-se que os recombinantes formem-se em menor quantidade (Ab/aB). Posição TRANS: Dizemos que genes ligados estão na posição TRANS quando os dois alelos dominantes encontram-se cada um em um dos filamentos homólogos. Assim, em um diíbrido AaBb, os genes estão dispostos do seguinte modo: ab/ab. Portanto, ab/ab será a posição parental, a que aparecerá em maior quantidade nos gametas, sendo que os recombinantes, AB/ab, deverão surgir em menor número, já que 3

4 dependem da ocorrência de crossing over entre os filamentos cromossômicos homólogos. A TAXA DE CROSSING: De acordo com o exposto anteriormente, quanto maior a distância entre dois alelos ligados, maior será a probabilidade de haver crossing over entre eles e maior a quantidade e gametas recombinantes que serão formados. A soma dos gametas recombinantes é a chamada taxa de crossing, como podemos demos demonstrar pelo exemplo a seguir: Se em 30% das células que possui um indivíduo AB/ab ocorre meiose, determine os tipos de gametas que ele formará, bem como a distância entre os genes. Resolução: AB/ab (esses genes estão em posição CIS) Gametas: AB 35% Ab 15% Parentais Recombinantes ab 35% ab 15% A distância entre eles é de 30 U.r. ou morganídeos. Como podemos ver, os 70% das células onde não houve crossing over entre os genes A e B formou apenas gametas do tipo parental e os recombinantes surgidos como resultado do crossing over foram formados em quantidades aproximadamente iguais, 15% para cada tipo. Há exercidos comentados para que você possa exercitar o que aprendeu. Procure resolver cada um com empenho antes de conferir as respostas. 4

5 EXERCÍCIOS COMENTADOS: 1) Se em um indivíduo de genótipo AB/ab a distância entre os dois lócus gênicos é de 22 unidades, que genótipo apresentarão os descendentes se ele for cruzado com um duplo recessivo? Comentário: Se os genes distam de 22 unidades, há uma taxa de 22% de crossing entre os genes A e B(11% para cada tipo de recombinante) e se os genes encontram-se em posição CIS, essa será a conformação dos gametas parentais, os que aparecerão em maior número. Assim, teremos: P: AaBb x aabb F 1 : AaBb 39% Note que os tipos que aparecem em maior número são os oriundos Aabb 11% dos gametas parentais. Os recombinantes aparecem em menor núaabb 11% mero. aabb 39% 2) Cruzou-se um diíbrido AaBb com um duplo-recessivo e obteve-se indivíduos com genótipo: 42% dominante-dominante 8% dominante-recessivo 8% recessivo-dominante 42% recessivo-recessivo a) Qual é a posição dos cromossomos no tipo parental do diíbrido? b) Qual a distância entre os genes A e B? Comentário: a) Analisando os resultados, temos que os indivíduos produzidos que apareceram em maior número foram os de posição dominante-dominante e recessivorecessivo, isto é, AB e ab, portanto indicando posição CIS. b) Para calcular a distância precisamos da taxa de crossing, o que obteremos com a soma dos tipos recombinantes: 8% + 8% = 16%, ou seja, há 16unidades de recombinação (U.r.) entre os alelos A e B. 3) Em um indivíduo verificou-se que, para três pares de genes ligados, A, B, C, a taxa de crossing entre A e B é de 3,5%; entre A e C é de 17,4% e entre B e C é de 13,9%. Calcule a ordem dos genes no cromossomo: 5

6 Comentário: Se você localizar os genes mais distantes (os que têm taxa de crossing maior), fica fácil depois colocar os alelos intermediários, que ficam entre os alelos extremos. Então, se entre A e C a taxa de crossing (distância) é de 17,4 %, esses serão os alelos mais distantes. 3,5 13,9... A B 17,4 C 4) Entre os genes A e B de um indivíduo existe 21% de recombinação. Se os genes estão em posição TRANS no cromossomo parental, calcule a quantidade de gametas de cada tipo que deverão surgir em um total de 1000 gametas. Comentário: Se em 21% das células há crossing over, significa que em 79% não ocorre, sendo que a metade do valor maior (79%) corresponde à quantidade de cada um dos tipos parentais e a metade do valor menor (21%) corresponde à quantidade de gametas recombinantes que serão formados. Então, estando em TRANS os genes no cromossomo, teremos: 39,5% - Ab 10,5% - AB 10,5% - ab 39,5% - ab 6