As Leis de Mendel As imagens a seguir foram feitas com o intuito de ajudar os alunos a entenderem os princípios gerais das leis de Mendel, ou seja, os fundamentos da genética moderna. Alguns esquemas são muito sintéticos, portanto devem ser compreendidos com o auxílio de outras fontes, como o livro didático de biologia, ou de outras pessoas, como seu professor(a). (para os mais afeitos à biologia, talvez este material seja auto-explicável, não sei ao certo)
Quem foi Mendel? Gregor Johann Mendel (1822-1884) Monge agostiniano, botânico e meteorologista austríaco. Considerado o pai da genética
O que ele fez? Mendel cruzou plantas de ervilha entre si e observou como eram os filhos de cada cruzamento. Fez isso muitas vezes, de muitas formas diferentes.
Cruzando ervilhas Para quem nunca viu a ervilha fora da latinha...
Cruzando ervilhas Nome científico: Pisum sativum Familia das Leguminosas (plantas com vagem, que possuem Rizóbios nas raízes, ajudando a fixação de nitrogênio)
As flores A ervilha é uma planta monóica (uma única forma com dois sexos, ou seja, hermafrodita). Por isso suas flores têm estruturas masculinas e femininas. Nas anteras está o pólen, que vai gerar o gameta masculino. O óvulo gera o gameta feminino (em plantas).
Para onde vão as flores? Você sabe o que acontece com as flores que não morrem? Não as flores de plástico. As flores que são polinizadas. O que acontece quando uma flor é polinizada? Reflita antes de prosseguir.
As flores viram frutos
Os frutos O fruto da ervilha é a vagem, dentro da qual estão as sementes. As sementes em uma vagem são indivíduos geneticamente diferentes, e portanto podem apresentar variação de cor. Isto facilitou o trabalho de Mendel.
Cruzando ervilhas Veja ao lado como Mendel impedia a autofecundação (tesoura) e promovia a fecundação cruzada entre as ervilhas (pincel).
1a lei de Mendel Pois bem. Agora que você já conhece as ervilhas e os procedimentos, podemos começar. Vejamos como a criatividade deste monge, com tecnologia disponível desde o nascimento dos números (alguns milênios atrás), abriu caminhos para uma nova ciência. A ciência da herança.
1a lei de Mendel
1a lei de Mendel O que há de curioso nestes resultados?
1a lei de Mendel Como explicar estes curiosos resultados? Para isso, Mendel inventou um modelo, que veremos a seguir. Neste modelo, ele inclui dois elementos novos ao esquema anterior: os gametas e os fatores hereditários, hoje conhecidos como alelos, as variações de um gene que são encontradas numa população. Vejamos o modelo com calma.
1a lei de mendel
1a lei de Mendel
1a lei de Mendel Pois bem. A 1a lei diz que temos 2 alelos para cada característica (um recebido da mãe outro do pai) e que só passamos um deles para cada um de nossos filhos (ou seja, eles se separam na produção dos gametas). Mendel descobriu isso apenas cruzando ervilhas e contando o número de filhos em cada cruzamento. Por isso dizemos que o conceito de gene, sua ideia, nasceu antes da descoberta de sua base física, os cromossomos.
1a lei de Mendel Vamos fazer um esforço para entender melhor a base física da 1a lei de Mendel. Lembrando: os alelos se separam na produção dos gametas. Qual é mesmo o nome do processo que produz gametas? (Pensando em animais. Nas plantas é um pouco diferente, mas isto não importa agora)
1a lei de Mendel Sim, é a meiose. Agora a pergunta que não quer calar. Em que momento da meiose ocorre a separação dos dois alelos? Reflita antes de ir adiante...
1a lei de Mendel
1a lei de Mendel Pois bem. Esta é a famosa 1a lei de Mendel, a origem de toda a genética moderna. Embora ela não seja universal (não vale para todos os casos de herança em todos os seres vivos conhecidos), seus princípios básicos se tornaram o fundamento matemático e conceitual de tudo que se faz hoje na área.
1a lei de Mendel A proporção de 3 para 1 prevista pela 1a lei depende da existência de um fenótipo determinado por um gene que possui duas variações na população, dois alelos, sendo um dominante (A) e o outro recessivo (a). É o que chamamos de dominância entre os alelos. Vejamos agora outros tipos de herança que seguem os mesmos princípios.
Relações entre alelos de um gene
Tipos Sanguíneos Como vimos, para analisar a herança dos tipos sanguíneos precisamos incluir dois genes, um que determina os tipos A, B, AB ou O (Sistema ABO), e outro que determina se é positivo ou negativo (Sistema Rh). Há também o sistema MN, menos utilizado. Com a 1a lei só podemos tratar de um gene, portanto precisamos de mais alguma coisa.
2a lei de Mendel Agora observaremos duas características ao mesmo tempo (cor e textura das sementes de ervilha). Cada característica é determinada por um gene com dois alelos em relação de dominância. Temos, portanto, 2 genes, 4 alelos e 4 fenótipos. Com a segunda lei de Mendel podemos analisar não apenas dois, mas n genes ao mesmo tempo.
2a lei de Mendel
2a lei de Mendel Nas palavras do próprio Mendel: Em um cruzamento em que estejam envolvidos dois ou mais caracteres, os fatores que determinam cada um se separam (se segregam) de forma independente durante a formação dos gametas, se recombinam ao acaso e formam todas as combinações possíveis.
As duas leis de Mendel
2a lei de Mendel Antes de ir adiante, tente prever as proporções fenotípicas de F2 utilizando o quadro de Punnet.
2a lei de Mendel Como podemos ver ao lado, a proporção esperada para um cruzamento de híbridos para 2 genes com 2 alelos em dominância é...
2a lei de Mendel 9:3:3:1 Esta é a proporção fenotípica. Se quiser descobrir qual é a proporção genotípica, volte ao slide anterior e observe com atenção. Ou então dê uma olhada no próximo slide, porque a tarefa não é das mais fáceis mesmo...
2a lei de Mendel Proporção genotípica de F2: 4:2:2:1:2:1:2:1:1 Bem complicado, dá um certo trabalho verificar. Vejamos agora um desafio mais produtivo, que além de estimular os neurônios, vai ajudar você nos estudos mais avançados de genética. Além disso, ao tentar entender o problema proposto a seguir, você entenderá melhor o significado da 2a lei de Mendel.
2a lei de Mendel
2a lei de Mendel Calma! Não busque a resposta tão cedo. Pense um pouco mais...
2a lei de Mendel Tudo bem, apenas uma dica. Lembre-se de que as leis de Mendel se referem a um evento biológico específico, que é a produção de células reprodutivas, os gametas. Você já estudou este processo, a meiose, e já sabe qual é a base física dos genes (os cromossomos). Mendel não sabia nada disso. Agora volte alguns slides e pense mais um pouco...
2a lei de Mendel Pois bem. A resposta é simples. A 2a lei de Mendel não funciona quando estamos tratando de dois genes que estão no mesmo cromossomo. Isso não acontece no caso dos genes para cor e textura de ervilhas, eles estão em cromossomos diferentes. Mas acontece em muitos outros casos. É o que chamamos de genes ligados.
Genes Ligados São genes que estão no mesmo cromossomo. Eles costumam caminhar juntos através das gerações, porque fazem parte do mesmo corpo físico, estão literalmente grudados. Podemos perceber, com isso, que os cromossomos são conjuntos de genes que tendem a não se separar ao longo da evolução. Mas, como de costume na biologia, esta regra também tem exceções...
Genes Ligados Se os genes ligados são uma exceção da 2a lei de Mendel, qual poderia ser a exceção dos genes ligados? Mais uma pergunta difícil. Para respondê-la, precisaremos novamente nos lembrar do que estamos falando. As leis de Mendel se referem à meiose. O que pode acontecer durante a meiose que faria dois alelos ligados se desligarem? Como uma única meiose pode separar dois alelos que caminhavam juntos há milhares de anos?
Genes Ligados Um tempinho para reflexão...
Desligando Genes ligados A resposta: Crossing-over Também conhecido como Recombinação genética
Concluindo Bem, se você chegou até aqui, meus parabéns! Agora já conhece o começo do início da genética, coisa antiga, do século XIX, mas nem por isso ultrapassada. Como um bom filósofo grego. Daí aos trangênicos há um bocado de chão, e o caminho vai ficando tanto mais difícil quanto mais fascinante. Porque você vai descobrindo como a natureza faz as coisas de maneira bela, sendo ao mesmo tempo simples e complexa, múltipla e una.
Créditos Este slideshow foi feito por Rodrigo Travitzki, professor de Biologia do Colégio Equipe (SP). Ele pode ser utilizado livremente com finalidades didáticas não comerciais. Boa parte das imagens utilizadas estão disponíveis em melhor resolução no site: Rizomas* portal de educação e cultura www.rizomas.net