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A 2ª Lei de Mendel é sempre obedecida?
A descoberta de que os genes estão situados nos cromossomos gerou um impasse no entendimento da 2º Lei de
Mendel. Como vimos, segundo essa lei, dois ou mais genes não alelos segregam-se independentemente, desde que
estejam localizados em cromossomos diferentes. Surge, no entanto, um problema. Mendel afirmava que os genes
relacionados a duas ou mais características sempre apresentavam segregação independente. Se essa premissa fosse
verdadeira, então haveria um cromossomo para cada gene. Se considerarmos que existe uma infinidade de genes,
haveria, então, uma quantidade assombrosa de cromossomos, dentro de uma célula, o que não é verdade. Logo,
como existem relativamente poucos cromossomos no núcleo das células e inúmeros genes, é intuitivo concluir que,
em cada cromossomo, existe uma infinidade de genes, responsáveis pelas inúmeras características típicas de cada
espécie. Dizemos que esses genes presentes em um mesmo cromossomo estão ligados ou em linkage e caminham
juntos para a formação dos gametas.
Assim a 2ª lei de Mendel nem sempre é obedecida, bastando para isso que os genes estejam localizados no
mesmo cromossomo, ou seja, estejam em linkage.
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Genes unidos no mesmo cromossomo
T. H. Morgan e seus colaboradores
trabalharam com a mosca da fruta, Drosophila
melanogaster, e realizaram cruzamentos em
que estudaram dois ou mais pares de genes,
verificando que, realmente, nem sempre a 2ª
Lei de Mendel era obedecida. Concluíram que
esses genes não estavam em cromossomos
diferente, mas, sim, encontravam-se no
mesmo cromossomo (em linkage).
Um dos cruzamentos efetuados por Morgan
Em um dos seus experimentos, Morgan cruzou moscas selvagens de corpo cinza e asas longas com mutantes de
corpo preto e asas curtas (chamadas de asas vestigiais). Todos os descendentes de F1 apresentavam corpo cinza e
asas longas, atestando que o gene que condiciona corpo cinza (P) domina o que determina corpo preto (p), assim
como o gene para asas longas (V) é dominante sobre o (v) que condiciona surgimento de asas vestigiais.
A seguir Morgan cruzou descendentes de F1 com
duplo-recessivos (ou seja, realizou cruzamentos
testes). Para Morgan, os resultados dos
cruzamentos-teste revelariam se os genes estavam
localizados em cromossomos diferentes
(segregação-independente) ou em um mesmo
cromossomo (linkage).
Surpreendentemente, porém, nenhum dos
resultados esperados foi obtido. A separação e a
contagem dos decendentes de F2 revelou o
seguinte resultado:




41,5% de moscas com o corpo cinza e asas
longas;
41,5% de moscas com o corpo preto e asas
vestigiais;
8,5% de moscas com o corpo preto e asas
longas;
8,5% de moscas com o corpo cinza e asas
vestigiais.
Ao analisar esse resultado, Morgan convenceu-se
de que os genes P e V localizavam-se no mesmo
cromossomo. Se estivessem localizados em
cromossomos diferentes, a proporção esperada
seria outra (1: 1: 1: 1). No entanto, restava a
dúvida: como explicar a ocorrência dos fenótipos
corpo cinza/asas vestigiais e corpo preto/asas
longas?
A resposta não foi difícil de ser obtida. Por essa
época já estava razoavelmente esclarecido o
processo da meiose. Em 1909, o citologista F. A.
Janssens (1863-1964) descreveu o fenômeno
cromossômico conhecido como permutação ou
crossing over, que ocorre durante a prófase I da
meiose e consiste na troca de fragmentos entre
cromossomos homólogos.
Em 1911, Morgan usou essa observação para concluir que os fenótipos corpo cinza/asas vestigiais e corpo preto/asas
longas eram recombinantes e devido a ocorrência de crossing-over.
Como diferenciar Segregação independente (2ª Lei de Mendel) de Linkage?
Quando comparamos o comportamento de pares de genes para duas características para a segunda lei de Mendel
com a ocorrência de linkage e crossing-over em um cruzamento genérico do tipo AaBb X aabb, verificamos que
em todos os casos resultam quatro fenótipos diferentes:




Dominante/dominante
Dominante/recessivo
Recessivo/dominante
Recessivo/recessivo.
A diferença em cada caso está nas proporções obtidas. No caso da 2ª lei de Mendel, haverá 25% de cada fenótipo.
No linkage com crossing, todavia, os dois fenótipos parentais surgirão com frequência maior do que as frequências
dos recombinantes.
A explicação para isso reside no fato de, durante a meiose a permuta não ocorrer em todas as células, sendo, na
verdade, um evento relativamente raro. Por isso, nos cruzamentos PpVv X ppvv, da pagina anterior, foram obtidos
83% de indivíduos do tipo parental (sem crossing) e 17% do tipo recombinantes (resultantes da ocorrência de
permuta).
Frequentemente, nos vários cruzamentos realizados do tipo AaBb X aabb, Morgan obteve os dois fenótipos
parentais (AaBb e aabb), na proporção de 50% cada. Para explicar esse resultado, ele sugeriu a hipótese que os
genes ligados ficam tão próximos um do outro que dificultam a ocorrência de crossing over entre eles. Assim, por
exemplo, o gene que determina a cor preta do corpo da drosófila e o gene que condiciona a cor púrpura dos olhos
ficam tão próximos que entre eles não ocorre permuta. Nesse caso se fizermos um cruzamento teste entre o duploheterozidoto e o duplo-recessivo, teremos nos descendentes apenas dois tipos de fenótipos, que serão
correspondentes aos tipos parentais.
Os arranjos “cis” e “trans” dos genes ligados
Considerando dois pares de genes ligados, como, por
exemplo, A/a e B/b, um indivíduo duplo heterozigoto
pode ter os alelos arranjados de duas maneiras nos
cromossomos:
Os alelos dominantes A e B se situam em um
cromossomo, enquanto os alelos recessivos a e b se
situam no homólogo correspondente. Esse tipo de
arranjo é chamado de Cis. O alelo dominante A e o
alelo recessivo b se situam em um cromossomo,
enquanto o alelo recessivo a e o alelo dominante B, se
situam no homólogo correspondente. Esse tipo de
arranjo é chamado de Trans.
Podemos descrever esses arranjos, usando um traço duplo ou simples para descrever o cromossomo, ou mais
simplificadamente, o arranjo pode ser descrito como AB/ab para Cis e Ab/aB para trans. O arranjo cis e trans dos
alelos no duplo-heterozigoto pode ser facilmente identificado em um cruzamento teste. No caso dos machos de
Drosófila, se o arranjo for cis (PV/pv), o duplo heterozigoto forma 50% de gametas PV e 50% de gametas pv. Se o
arranjo for trans (Pv/pV), o duplo heterozigoto forma 50% de gametas Pv e 50% de pV.
Nas fêmeas de Drosófila, nas quais ocorrem permutações, o arranjo cis ou trans pode ser identificado pela
frequência das classes de gametas. As classes mais frequentes indicam as combinações parentais e as menos
frequentes as recombinantes.
A BASE DO MAPEAMENTO CROMOSSÔMICO
Introdução
A chance de ocorrer crossing-over entre dois pares de genes alelos que estão em linkage é diretamente
proporcional à distância que existe entre eles. Quanto maior for a distância, maior é a probabilidade de
permutação. A partir dessa constatação, Thomas Hunt Morgan e alguns outros geneticistas propuseram uma
forma de se medir distâncias entre os genes de um cromossomo. Não se trata de uma distância absoluta,
como o comprimento de um objeto, mas um valor relativo, útil para se mapear os cromossomos.
Determinação da frequência ou taxa de permutação
A frequência da permutação é determinada por meio de resultados adquiridos em um cruzamento-teste
(com genes recessivos) (AB/ab x ab/ab). Veja:,
Como a relação é multiplicada por 100, o valor expressa a porcentagem de gametas recombinantes, no total
de gametas. Dessa forma, se os gametas recombinantes perfazem 10% do total, a taxa de recombinação é de
10%. Foi estabelecido que, para cada 1% de taxa de recombinação, a distância entre os dois genes seria
convencionada em uma unidade de recombinação. Essa unidade também é chamada unidade de
mapeamento cromossômico (u.m.c.) ou centimorganídeo, em homenagem a Thomas Morgan,
pesquisador americano que desenvolveu os primeiros trabalhos nessa área da genética, no início do século XX.
As células que não sofrem permutação (80% do total) formam apenas dois tipos de gametas: 40% AB e 40%
ab. Os 20% de células nas quais aconteceu o crossing-over originam 4 tipos de gametas: 5% AB, 5% Ab, 5%
aB e 5% ab. No total dos gametas produzidos, teremos:
45% AB
5% aB
5% Ab
45% ab
Portanto, são 90% de gametas parentais (AB e ab) e 10% de gametas recombinantes (Ab e aB). Conclui-se
que a taxa de recombinação equivale à metade da porcentagem de células que sofre permutação.
Essa constatação leva a outra, também muito importante: os gametas parentais são sempre aqueles que
surgem em maiores quantidades!
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.
2. Posicionando os genes nos cromossomos
Sabendo-se quais são os tipos de gametas que um indivíduo é capaz de produzir e as quantidades nas quais
eles aparecem, podemos determinar a posição que eles ocupam no par de cromossomos homólogos. Para
tanto, nos baseamos em dois dados:
a) os gametas que aparecem em maiores quantidades são os tipos parentais, que refletem a distribuição dos
genes, nos cromossomos.
b) a taxa de recombinação indica a distância entre eles.
Por exemplo, vamos supor que um animal produza os seguintes gametas, indicados com as suas respectivas
proporções:
15% CD
35% cD
35% Cd
15% cd
Pela análise desses dados, concluímos tratar-se de um caso de linkage. Se assim não fosse,
todos os tipos de gametas deveriam aparecer nas mesmas quantidades. Como os gametas
dos tipos Cd e cD surgem nas maiores quantidades, são os tipos parentais e espelham a
posição dos genes, nos cromossomos.
O genótipo desse animal é Cd/cD (duplo-heterozigoto do tipo "trans"). Uma vez conhecida a distribuição dos
genes, podemos determinar a distância entre eles, que é dada pela taxa de recombinação. No total de
gametas gerados, 30% são recombinantes. Logo, a taxa de recombinação é de 30%, e a distância entre esses
dois loci vale 30 u.m.c.
O mesmo raciocínio pode ser aplicado quando se conhece a posição dos genes, nas células
de um indivíduo, e se deseja estabelecer quais os tipos de gametas que ele pode produzir,
além das suas respectivas quantidades.
Por exemplo: nas células das drosófilas (ou "moscas-da-fruta"), há dois pares de genes
alelos Rr e Ss, cujos loci distam 8 u.m.c. Uma mosca tem genótipo duplo-heterozigoto do
tipo "cis". Quais os tipos de gametas ela pode gerar, e quais são as suas proporções?
Os gametas parentais serão dos tipos RS e rs. Sua formação não depende da ocorrência da permutação, de
tal forma que eles deverão ser formados em maiores quantidades. Como a distância entre os dois loci é de 8
u.m.c., a taxa de recombinação é de 8%, ou seja, os gametas recombinantes perfazem 8% do total, e os
restantes 92% são de gametas parentais.
46% RS
4% Rs
4% rS
46% rs
Comparando o cis e trans de maneira bem simples:
Genes - fenótipo
a=
amarelo
A=
branco
b=
baixo
B=
alto
1
Recombinantes

2
Recombinantes
Colocando-se uma porcentagem para indicar o recombinante que sempre é de menor valor. Fica:
Vejamos no cis caso 1 dos recombinantes o Ab é verde/baixo.
AB-21% - (Ab= 8%verde/baixo e aB=8% amarelo/alto - Recombinantes) e ab-21%.
No trans caso 2 o AB é verde/alto.
Ab-21% - (AB=8% verde/alto e ab=8% amarelo/baixo –Recombinantes) e aB-21%
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?
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
F1: 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?
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:
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:
Ab - 39,5% -
AB- 10,5% -
ab -10,5% -
aB- 39,5% -
E Se fosse cis? Mudaria....
Veja:
AB -39%
Ab- 10,5%
aB- 10,5% e ab- 39,5