Desde os tempos mais remotos o homem
tomou consciência da importância do macho e da fêmea na geração de seres
da mesma espécie, e que características como altura, cor da pele etc.
eram transmitidas dos pais para os descendentes. Assim, com certeza, uma
cadela quando cruzar com um cão, irá originar um filhote com
características de um cão e nunca de um gato. Mas por quê?
Mendel, o iniciador da genética
Gregor Mendel nasceu em 1822, em
Heinzendorf, na Áustria. Era filho de pequenos fazendeiros e, apesar de
bom aluno, teve de superar dificuldades financeiras para conseguir
estudar. Em 1843, ingressou como noviço no mosteiro de agostiniano da
cidade de Brünn, hoje Brno, na atual República Tcheca.
Em 8 de março de 1865, Mendel apresentou um trabalho à Sociedade de
História Natural de Brünn, no qual enunciava as suas leis de
hereditariedade, deduzidas das experiências com as ervilhas. Publicado
em 1866, com data de 1865, esse trabalho permaneu praticamente
desconhecido do mundo científico até o início do século XX. Pelo que se
sabe, poucos leram a publicação, e os que leram não conseguiram
compreender sua enorme importância para a Biologia. As leis de Mendel
foram redescobertas apenas em 1900, por três pesquisadores que
trabalhavam independentemente.
Mendel morreu em Brünn, em 1884. Os últimos anos de sua vida foram
amargos e cheios de desapontamento. Os trabalhos administrativos do
mosteiro o impediam de se dedicar exclusivamente à ciência, e o monge se
sentia frustrado por não ter obtido qualquer reconhecimento público
pela sua importante descoberta. Hoje Mendel é tido como uma das figuras
mais importantes no mundo científico, sendo considerado o “pai” da Genética.
No mosteiro onde viveu existe um monumento em sua homenagem, e os
jardins onde foram realizados os célebres experimentos com ervilhas até
hoje são conservados.
Os experimentos de Mendel
A escolha da planta
A ervilha é uma planta herbácea
leguminosa que pertence ao mesmo grupo do feijão e da soja. Na
reprodução, surgem vagens contendo sementes, as ervilhas. Sua escolha
como material de experiência não foi casual: uma planta fácil de
cultivar, de ciclo reprodutivo curto e que produz muitas sementes. Desde
os tempos de Mendel existiam muitas variedades disponíveis, dotadas de
características de fácil comparação. Por exemplo, a variedade que flores
púrpuras podia ser comparada com a que produzia flores brancas; a que
produzia sementes lisas poderia ser comparada cm a que produzia sementes
rugosas, e assim por diante. Outra vantagem dessas plantas é que estame
e pistilo, os componentes envolvidos na reprodução sexuada do vegetal,
ficam encerrados no interior da mesma flor, protegidas pelas pétalas.
Isso favorece a autopolinização e, por extensão, a autofecundação,
formando descendentes com as mesmas características das plantas
genitoras.
A partir da autopolinização, Mendel produziu e separou diversas
linhagens puras de ervilhas para as características que ele pretendia
estudar. Por exemplo, para cor de flor, plantas de flores de cor de
púrpura sempre produziam como descendentes plantas de flores púrpuras, o
mesmo ocorrendo com o cruzamento de plantas cujas flores eram brancas.
Mendel estudou sete características nas plantas de ervilhas: cor da
flor, posição da flor no caule, cor da semente, aspecto externo da
semente, forma da vagem, cor da vagem e altura da planta.
Os cruzamentos
Depois de obter linhagens puras,
Mendel efetuou um cruzamento diferente. Cortou os estames de uma flor
proveniente de semente verde e depois depositou, nos estigmas dessa
flor, pólen de uma planta proveniente de semente amarela. Efetuou,
então, artificialmente, uma polinização cruzada: pólen
de uma planta que produzia apenas semente amarela foi depositado no
estigma de outra planta que só produzia semente verde, ou seja, cruzou
duas plantas puras entre si. Essas duas plantas foram consideradas como a
geração parental (P), isto é, a dos genitores.
Após repetir o mesmo procedimento diversas vezes, Mendel verificou que
todas as sementes originadas desses cruzamentos eram amarelas – a cor
verde havia aparentemente “desaparecido” nos descendentes híbridos
(resultantes do cruzamento das plantas), que Mendel chamou de F1 (primeira geração filial). Concluiu, então, que a cor amarela “dominava” a cor verde. Chamou o caráter cor amarela da semente de dominante e o verde de recessivo.
A seguir, Mendel fez germinar as sementes obtidas em F1
até surgirem as plantas e as flores. Deixou que se autofertilizassem e
aí houve a surpresa: a cor verde das sementes reapareceu na F2
(segunda geração filial), só eu em proporção menor que as de cor
amarela: surgiram 6.022 sementes amarelas para 2.001 verdes, o que
conduzia a proporção 3:1. Concluiu que na verdade, a cor verde das sementes não havia “desaparecido” nas sementes da geração F1.
O que ocorreu é que ela não tinha se manifestado, uma vez que, sendo
uma caráter recessivo, era apenas “dominado” (nas palavras de Mendel)
pela cor amarela. Mendel concluiu que a cor das sementes era determinada
por dois fatores, cada um determinando o surgimento de uma cor, amarela
ou verde.
Era necessário definir uma simbologia para representar esses fatores:
escolheu a inicial do caráter recessivo. Assim, a letra v (inicial de
verde), minúscula, simbolizava o fator recessivo. Assim, a letra
v (inicial de verde), minúscula, simbolizava o fator recessivo – para
cor verse – e a letra V, maiúscula, o fator dominante – para cor
amarela.
VV
|
vv
|
Vv
|
Semente amarela pura
|
Semente verde pura
|
Semente amarela híbrida
|
Persistia, porém, uma dúvida: Como explicar o desaparecimento da cor verde na geração F1 e o seu reaparecimento na geração F2?
A resposta surgiu a partir do
conhecimento de que cada um dos fatores se separava durante a formação
das células reprodutoras, os gametas. Dessa forma, podemos entender como
o material hereditário passa de uma geração para a outra. Acompanhe nos
esquemas abaixo os procedimentos adorados por Mendel com relação ao
caráter cor da semente em ervilhas.
Resultado: em F2,
para cada três sementes amarelas, Mendel obteve uma semente de cor
verde. Repetindo o procedimento para outras seis características
estudadas nas plantas de ervilha, sempre eram obtidos os mesmos
resultados em F2, ou seja a proporção de três expressões dominantes para uma recessiva.
Leis de Mendel
1ª Lei de Mendel: Lei da Segregação dos Fatores
A comprovação da hipótese de dominância
e recessividade nos vários experimentos efetuados por Mendel levou,
mais tarde à formulação da sua 1º lei: “Cada característica é
determinada por dois fatores que se separam na formação dos gametas,
onde ocorrem em dose simples”, isto é, para cada gameta masculino ou feminino encaminha-se apenas um fator.
Mendel não tinha idéia da constituição desses fatores, nem onde se localizavam.
Exemplo da primeira lei de Mendel em um animal
Vamos estudar um exemplo da aplicação
da primeira lei de Mendel em um animal, aproveitando para aplicar a
terminologia modernamente usada em Genética. A característica que
escolhemos foi a cor da pelagem de cobaias, que pode ser preta ou
branca. De acordo com uma convenção largamente aceita, representaremos
por B o alelo dominante, que condiciona a cor preta, e por b o alelo
recessivo, que condiciona a cor branca.
Uma técnica simples de combinar os gametas produzidos pelos indivíduos de F1 para obter a constituição genética dos indivíduos de F2
é a montagem do quadrado de Punnet. Este consiste em um quadro, com
número de fileiras e de colunas que correspondem respectivamente, aos
tipos de gametas masculinos e femininos formados no cruzamento. O
quadrado de Punnet para o cruzamento de cobaias heterozigotas é:
B
Gametas paternos
b
|
Gametas maternos
B b
|
BB
Preto
|
Bb
Preto
|
Bb
Preto
|
bb
Branco
|
Os conceitos de fenótipo e genótipo
Dois conceitos importantes para o desenvolvimento da genética, no começo do século XX, foram os de fenótipo e genótipo, criados pelo pesquisador dinamarquês Wilhelm L. Johannsen (1857 – 1912).
Fenótipo
O termo “fenótipo” (do grego pheno, evidente, brilhante, e typos,
característico) é empregado para designar as características
apresentadas por um indivíduo, sejam elas morfológicas, fisiológicas e
comportamentais. Também fazem parte do fenótipo características
microscópicas e de natureza bioquímica, que necessitam de testes
especiais para a sua identificação.
Entre as características fenotípicas visíveis,
podemos citar a cor de uma flor, a cor dos olhos de uma pessoa, a
textura do cabelo, a cor do pelo de um animal, etc. Já o tipo sanguíneo e
a sequência de aminoácidos de uma proteína são características
fenotípicas revelada apenas mediante testes especiais.
O fenótipo de um indivíduo sofre transformações com o passar do tempo.
Por exemplo, à medida que envelhecemos o nosso corpo se modifica.
Fatores ambientais também podem alterar o fenótipo: se ficarmos expostos
à luz do sol, nossa pele escurecerá.
Genótipo
O termo “genótipo” (do grego genos, originar, provir, e typos, característica) refere-se à constituição genética do indivíduo,
ou seja, aos genes que ele possui. Estamos nos referindo ao genótipo
quando dizemos, por exemplo, que uma planta de ervilha é homozigota
dominante (VV) ou heterozigota (Vv) em relação à cor da semente.
Fenótipo: genótipo e ambiente em interação
O fenótipo resulta da interação do genótipo com o
ambiente. Consideremos, por exemplo, duas pessoas que tenham os mesmos
tipos de alelos para pigmentação da pele; se uma delas toma sol com mais
frequência que a outra, suas tonalidades de pele, fenótipo, são
diferentes.
Um exemplo interessante de interação entre genótipo e
ambiente na produção do fenótipo é a reação dos coelhos da raça
himalaia à temperatura. Em temperaturas baixas, os pelos crescem pretos
e, em temperaturas altas, crescem brancos. A pelagem normal desses
coelhos é branca, menos nas extremidades do corpo (focinho, orelha, rabo
e patas), que, por perderem mais calor e apresentarem temperatura mais
baixa, desenvolvem pelagem preta.
Determinando o genótipo
Enquanto que o fenótipo de um indivíduo pode ser
observado diretamente, mesmo que seja através de instrumentos, o
genótipo tem que ser inferido através da observação do fenótipo, da
análise de seus pais, filhos e de outros parentes ou ainda pelo
sequenciamento do genoma do indivíduo, ou seja, leitura do que está nos
genes. A técnica do sequenciamento, não é amplamente utilizada, devido
ao seu alto custo e pela necessidade de aparelhagem especializada. Por
esse motivo a observação do fenótipo e análise dos parentes ainda é o
recurso mais utilizado para se conhecer o genótipo.
Quando um indivíduo apresenta o fenótipo condicionado
pelo alelo recessivo, conclui-se que ele é homozigoto quanto ao alelo
em questão. Por exemplo, uma semente de ervilha verde é sempre
homozigota vv. Já um indivíduo que apresenta o fenótipo condicionado
pelo alelo dominante poderá ser homozigoto ou heterozigoto. Uma semente
de ervilha amarela, por exemplo, pode ter genótipo VV ou Vv. Nesse caso,
o genótipo do indivíduo só poderá ser determinado pela análise de seus
pais e de seus descendentes.
Caso o indivíduo com fenótipo dominante seja filho
de pai com fenótipo recessivo, ele certamente será heterozigoto, pois
herdou do pai um alelo recessivo. Entretanto, se ambos os pais têm
fenótipo dominante, nada se pode afirmar. Será necessário analisar a
descendência do indivíduo em estudo: se algum filho exibir o fenótipo
recessivo, isso indica que ele é heterozigoto.
Cruzamento-teste
Este cruzamento é feito com um indivíduo
homozigótico recessivo para o fator que se pretende estudar, que
facilmente se identifica pelo seu fenótipo e um outro de genótipo
conhecido ou não. Por exemplo, se cruzarmos um macho desconhecido com
uma fêmea recessiva podemos determinar se o macho é portador daquele
caráter recessivo ou se é puro. Caso este seja puro todos os filhos
serão como ele, se for portador 25% serão brancos, etc. Esta explicação é
muito básica, pois geralmente é preciso um pouco mais do que este único
cruzamento.
A limitação destes cruzamentos está no fato de
não permitirem identificar portadores de alelos múltiplos para a mesma
característica, ou seja, podem existir em alguns casos mais do que dois
alelos para o mesmo gene e o efeito da sua combinação variar. Além
disso, podemos estar cruzando um fator para o qual o macho ou fêmea
teste não são portadores, mas sim de outros alelos.
Construindo um heredograma
No caso da espécie humana, em que não se pode
realizar experiências com cruzamentos dirigidos, a determinação do
padrão de herança das características depende de um levantamento do
histórico das famílias em que certas características aparecem. Isso
permite ao geneticista saber se uma dada característica é ou não
hereditária e de que modo ela é herdada. Esse levantamento é feito na
forma de uma representação gráfica denominada heredograma (do latim heredium, herança), também conhecida como genealogia ou árvore genealógica.
Construir um heredograma consiste em representar,
usando símbolos, as relações de parentesco entre os indivíduos de uma
família. Cada indivíduo é representado por um símbolo que indica as suas
características particulares e sua relação de parentesco com os demais.
Indivíduos do sexo masculino são representados por
um quadrado, e os do sexo feminino, por um círculo. O casamento, no
sentido biológico de procriação, é indicado por um traço horizontal que
une os dois membros do casal. Os filhos de um casamento são
representados por traços verticais unidos ao traço horizontal do casal.
Os principais símbolos são os seguintes:
A montagem de um heredograma obedece a algumas regras:
1ª) Em cada casal, o homem deve ser colocado à esquerda, e a mulher à direita, sempre que for possível.
2ª) Os filhos devem ser colocados em ordem de nascimento, da esquerda para a direita.
3ª) Cada geração que se sucede é
indicada por algarismos romanos (I, II, III, etc.). Dentro de cada
geração, os indivíduos são indicados por algarismos arábicos, da
esquerda para a direita. Outra possibilidade é se indicar todos os
indivíduos de um heredograma por algarismos arábicos, começando-se pelo
primeiro da esquerda, da primeira geração.
Interpretação dos Heredogramas
A análise dos heredogramas pode permitir se
determinar o padrão de herança de uma certa característica (se é
autossômica, se é dominante ou recessiva, etc.). Permite, ainda,
descobrir o genótipo das pessoas envolvidas, se não de todas, pelo menos
de parte delas. Quando um dos membros de uma genealogia manifesta um
fenótipo dominante, e não conseguimos determinar se ele é homozigoto
dominante ou heterozigoto, habitualmente o seu genótipo é indicado como A_, B_ou C_, por exemplo.
A primeira informação que se procura obter, na análise de um heredograma, é se o caráter em questão é condicionado por um gene dominante ou recessivo.
Para isso, devemos procurar, no heredograma, casais que são
fenotipicamente iguais e tiveram um ou mais filhos diferentes deles. Se a
característica permaneceu oculta no casal, e se manifestou no filho, só
pode ser determinada por um gene recessivo. Pais fenotipicamente
iguais, com um filho diferente deles, indicam que o caráter presente no
filho é recessivo!
Uma vez que se descobriu qual é o gene dominante e
qual é o recessivo, vamos agora localizar os homozigotos recessivos,
porque todos eles manifestam o caráter recessivo. Depois disso, podemos
começar a descobrir os genótipos das outras pessoas. Devemos nos lembrar
de duas coisas:
1ª) Em um par de genes alelos, um veio do pai e o
outro veio da mãe. Se um indivíduo é homozigoto recessivo, ele deve ter
recebido um gene recessivo de cada ancestral.
2ª) Se um indivíduo é homozigoto recessivo, ele envia
o gene recessivo para todos os seus filhos. Dessa forma, como em um
“quebra-cabeças”, os outros genótipos vão sendo descobertos. Todos os
genótipos devem ser indicados, mesmo que na sua forma parcial (A_, por exemplo).
Exemplo:
Em uma árvore desse tipo, as mulheres são representadas por círculos e
os homens por quadrados. Os casamentos são indicados por linhas
horizontais ligando um círculo a um quadrado. Os algarismos romanos I,
II, III à esquerda da genealogia representam as gerações. Estão
representadas três gerações. Na primeira há uma mulher e um homem
casados, na segunda, quatro pessoas, sendo três do sexo feminino e uma
do masculino. Os indivíduos presos a uma linha horizontal por traços
verticais constituem uma irmandade. Na segunda geração observa-se o
casamento de uma mulher com um homem de uma irmandade de três pessoas.
Dominância incompleta ou Co-dominância
Nem todas as características são herdadas como a cor
da semente da ervilha, em que o gene para a cor amarela domina sobre o
gene para cor verde. Muito frequentemente a combinação dos genes alelos
diferentes produz um fenótipo intermediário. Essa situação ilustra a chamada dominância incompleta ou parcial.
Um exemplo desse tipo de herança é a cor das flores maravilha. Elas
podem ser vermelhas, brancas ou rosas. Plantas que produzem flores
cor-de-rosa são heterozigotas, enquanto os outros dois fenótipos são
devidos à condição homozigota. Supondo que o gene V determine a cor vermelha e o gene B, cor branca, teríamos:
VV = flor vermelha
BB = flor branca
VB = flor cor-de-rosa
Apesar de anteriormente usarmos letras maiúsculas
para indicar, respectivamente, os genes dominantes e recessivos, quando
se trata de dominância incompleta muitos autores preferem utilizar
apenas diferentes letras maiúsculas.
Fazendo o cruzamento de uma planta de maravilha que
produz flores vermelhas com outra que produz flores brancas e analisando
os resultados fenotípicos da geração F1e F2, teríamos:
Agora analizando os resulados genotípicos da geração F1e F2, teríamos:
P:
|
Flor Branca
B B
|
|
V
Flor Vermelha
V
|
BV
cor-de-rosa
|
BV
cor-de-rosa
|
VB
cor-de-rosa
|
VB
cor-de-rosa
|
F1 = 100% VB (flores cor-de-rosa)
Cruzando, agora, duas plantas heterozigotas (flores cor-de-rosa), teríamos:
F1
|
Flor cor-de-rosa
V B
|
|
|
VV
Vermelha
|
BV
cor-de-rosa
|
VB
cor-de-rosa
|
BB
Branca
|
F2 = Genótipos: 1/4 VV, 1/2 VB, 1/4 BB.
Fenótipo: 1/4 plantas com flores vermelhas
1/2 plantas com flores cor-de-rosa
1/4 plantas com flores brancas
Noções de probabilidade aplicadas à genética
Acredita-se que um dos motivos para as idéias de
Mendel permanecerem incompreendidas durante mais de 3 décadas foi o
raciocínio matemático que continham. Mendel partiu do princípio que a
formação dos gametas seguia as leis da probabilidade, no tocante a
distribuição dos fatores.
Princípios básicos de probabilidade
Probabilidade é a chance que um evento tem de
ocorrer, entre dois ou mais eventos possíveis. Por exemplo, ao lançarmos
uma moeda, qual a chance dela cair com a face “cara” voltada para cima?
E em um baralho de 52 cartas, qual a chance de ser sorteada uma carta
do naipe ouros?
Eventos aleatórios
Eventos como obter “cara” ao lançar uma moeda,
sortear um “ás” de ouros do baralho, ou obter “face 6” ao jogar um dado
são denominados eventos aleatórios (do latim alea, sorte) porque cada um deles tem a mesma chance de ocorrer em relação a seus respectivos eventos alternativos.
Veja a seguir as probabilidades de ocorrência
de alguns eventos aleatórios. Tente explicar por que cada um deles
ocorre com a probabilidade indicada.
- A probabilidade de sortear uma carta de espadas de um baralho de 52 cartas é de ¼
- A probabilidade de sortear um rei qualquer de um baralho de 52 cartas é de 1/13.
- A probabilidade de sortear o rei de espadas de um baralho de 52 cartas é de 1/52.
A formação de um determinado tipo de gameta, com um
outro alelo de um par de genes, também é um evento aleatório. Um
indivíduo heterozigoto Aa tem a mesma probabilidade de formar gametas portadores do alelo A do que de formar gametas com o alelo a (1/2 A: 1/2 a).
Eventos independentes
Quando a ocorrência de um evento não afeta a
probabilidade de ocorrência de um outro, fala-se em eventos
independentes. Por exemplo, ao lançar várias moedas ao mesmo tempo, ou
uma mesma moeda várias vezes consecutivas, um resultado não interfere
nos outros. Por isso, cada resultado é um evento independente do outro.
Da mesma maneira, o nascimento de uma criança com um
determinado fenótipo é um evento independente em relação ao nascimento
de outros filhos do mesmo casal. Por exemplo, imagine uma casal que já
teve dois filhos homens; qual a probabilidade que uma terceira criança
seja do sexo feminino? Uma vez que a formação de cada filho é um evento
independente, a chance de nascer uma menina, supondo que homens e
mulheres nasçam com a mesma freqüência, é 1/2 ou 50%, como em qualquer
nascimento.
A regra do “e”
A teoria das probabilidades diz que
a probabilidade de dois ou mais eventos independentes ocorrerem
conjuntamente é igual ao produto das probabilidades de ocorrerem
separadamente. Esse princípio é conhecido popularmente como regra do “e”, pois corresponde a pergunta: qual a probabilidade de ocorrer um evento E outro, simultaneamente?
Suponha que você jogue uma moeda duas vezes. Qual a
probabilidade de obter duas “caras”, ou seja, “cara” no primeiro
lançamento e “cara” no segundo? A chance de ocorrer “cara” na primeira
jogada é, como já vimos, igual a ½; a chance de ocorrer “cara” na
segunda jogada também é igual a1/2. Assim a probabilidade desses dois
eventos ocorrer conjuntamente é 1/2 X 1/2 = 1/4.
No lançamento simultâneo de três dados, qual a
probabilidade de sortear “face 6” em todos? A chance de ocorrer “face 6”
em cada dado é igual a 1/6. Portanto a probabilidade de ocorrer “face
6” nos três dados é 1/6 X 1/6 X 1/6 = 1/216. Isso quer dizer que a
obtenção de três “faces 6” simultâneas se repetirá, em média, 1 a cada
216 jogadas.
Um casal quer ter dois filhos e deseja saber a probabilidade de que
ambos sejam do sexo masculino. Admitindo que a probabilidade de ser
homem ou mulher é igual a ½, a probabilidade de o casal ter dois meninos
é 1/2 X 1/2, ou seja, ¼.
A regra do “ou”
Outro princípio de probabilidade diz que a ocorrência de dois eventos que se excluem mutuamente é igual à soma das probabilidades com que cada evento ocorre. Esse princípio é conhecido popularmente como regra do “ou”, pois corresponde à pergunta: qual é a probabilidade de ocorrer um evento OU outro?
Por exemplo, a probabilidade de obter “cara” ou
“coroa”, ao lançarmos uma moeda, é igual a 1, porque representa a
probabilidade de ocorrer “cara” somada à probabilidade de ocorrer
“coroa” (1/2 + 1/2 =1). Para calcular a probabilidade de obter “face 1”
ou “face 6” no lançamento de um dado, basta somar as probabilidades de
cada evento: 1/6 + 1/6 = 2/6.
Em certos casos precisamos aplicar tanto a
regra do “e” como a regra do “ou” em nossos cálculos de probabilidade.
Por exemplo, no lançamento de duas moedas, qual a probabilidade de se
obter “cara” em uma delas e “coroa” na outra? Para ocorrer “cara” na
primeira moeda E “coroa” na segunda, OU
“coroa” na primeira e “cara” na segunda. Assim nesse caso se aplica a
regra do “e” combinada a regra do “ou”. A probabilidade de ocorrer
“cara” E “coroa” (1/2 X 1/2 = 1/4) OU “coroa” e “cara” (1/2 X 1/2 = 1/4)
é igual a 1/2 (1/4 + 1/4).
O mesmo raciocínio se aplica aos problemas da genética.
Por exemplo, qual a probabilidade de uma casal ter dois filhos, um do
sexo masculino e outro do sexo feminino? Como já vimos, a probabilidade
de uma criança ser do sexo masculino é ½ e de ser do sexo feminino
também é de ½. Há duas maneiras de uma casal ter um menino e uma menina:
o primeiro filho ser menino E o segundo filho ser menina (1/2 X 1/2 =
1/4) OU o primeiro ser menina e o segundo ser menino (1/2 X 1/2 = 1/4). A
probabilidade final é 1/4 + 1/4 = 2/4, ou 1/2.
Alelos múltiplos na determinação de um caráter
Como sabemos, genes alelos são os que atuam na determinação de um mesmo caráter e estão presentes nos mesmo loci (plural de lócus,
do latim, local) em cromossomos homólogos. Até agora, só estudamos
casos em que só existiam dois tipos de alelos para uma dada
característica (alelos simples), mas há caso em que mais de dois tipos
de alelos estão presentes na determinação de um determinado caráter na
população. Esse tipo de herança é conhecido como alelos múltiplos (ou
polialelia).
Apesar de poderem existir mais de
dois alelos para a determinação de um determinado caráter, um indivíduo
diplóide apresenta apenas um par de alelos para a determinação dessa
característica, isto é, um alelo em cada lócus do cromossomo que
constitui o par homólogo.
São bastante frequentes os casos de alelos múltiplos
tanto em animais como em vegetais, mas são clássicos os exemplos de
polialelia na determinação da cor da pelagem em coelhos e na
determinação dos grupos sanguíneos do sistema ABO em humanos.
Um exemplo bem interessante e de fácil compreensão, é a determinação da
pelagem em coelhos, onde podemos observar a manifestação genética de
uma série com quatro genes alelos: o primeiro C, expressando a cor Aguti ou Selvagem; o segundo Cch, transmitindo a cor Chinchila; o terceiro Ch, representando a cor Himalaia; e o quarto alelo Ca, responsável pela cor Albina.
Sendo a relação de dominância → C > Cch > Ch > Ca
O gene C é dominante sobre todos os outros três, o Cch dominante em relação ao himalaia e ao albino, porém recessivo perante o aguti, e assim sucessivamente.
O quadro abaixo representa as combinações entre os alelos e os fenótipos resultantes.
Genótipo
|
Fenótipo
|
| CC, C Cch, C Ch e C Ca |
Selvagem ou aguti
|
| CchCch, CchCh e CchCa |
Chinchila
|
| ChCh e Ch Ca |
Himalaia
|
| CaCa |
Albino
|
A diferença na cor da pelagem do coelho em relação à
cor da semente das ervilhas é que agora temos mais genes diferentes
atuando (4), em relação aos dois genes clássicos. No entanto, é
fundamental saber a 1ª lei de Mendel continua sendo obedecida, isto é,
para a determinação da cor da pelagem, o coelho terá dois dos quatro
genes. A novidade é que o número de genótipos e fenótipos é maior quando
comparado, por exemplo, com a cor da semente de ervilha.
O surgimento dos alelos múltiplos (polialelia)
deve-se a uma das propriedades do material genético, que é a de sofrer
mutações. Assim, acredita-se que a partir do gene C (aguti), por um erro acidental na duplicação do DNA, originou-se o gene Cch (chinchila).
A existência de alelos múltiplos é interessante para a espécie, pois
haverá maior variabilidade genética, possibilitando mais oportunidade
para adaptação ao ambiente (seleção natural).
Sistema ABO de grupos sanguíneos
A herança dos tipos sanguíneos do sistema ABO constitui um exemplo de alelos múltiplos na espécie humana.
A descoberta dos grupos sanguíneos
Por volta de 1900, o médico austríaco Karl
Landsteiner (1868 – 1943) verificou que, quando amostras de sangue de
determinadas pessoas eram misturadas, as hemácias se juntavam, formando
aglomerados semelhantes a coágulos. Landsteiner concluiu que
determinadas pessoas têm sangues incompatíveis, e, de fato, as pesquisas
posteriores revelaram a existência de diversos tipos sanguíneos, nos
diferentes indivíduos da população.
Quando, em uma transfusão, uma pessoa recebe um
tipo de sangue incompatível com o seu, as hemácias transferidas vão se
aglutinando assim que penetram na circulação, formando aglomerados
compactos que podem obstruir os capilares, prejudicando a circulação do
sangue.
Determinação dos grupos sanguíneos utilizando soros anti-A e
anti-B. Amostra 1- sangue tipo A. Amostra 2 - sangue tipo B. Amostra 3 -
sangue tipo AB. Amostra 4 - sangue tipo O.
Aglutinogênios e aglutininas
No sistema ABO existem quatro tipos de sangues: A, B, AB e O.
Esses tipos são caracterizados pela presença ou não de certas
substâncias na membrana das hemácias, os aglutinogênios, e pela presença
ou ausência de outras substâncias, as aglutininas, no plasma sanguíneo.
Existem dois tipos de aglutinogênio, A e B, e
dois tipos de aglutinina, anti-A e anti-B. Pessoas do grupo A possuem
aglutinogênio A, nas hemácias e aglutinina anti-B no plasma; as do grupo
B têm aglutinogênio B nas hemácias e aglutinina anti-A no plasma;
pessoas do grupo AB têm aglutinogênios A e B nas hemácias e nenhuma
aglutinina no plasma; e pessoas do gripo O não tem aglutinogênios na
hemácias, mas possuem as duas aglutininas, anti-A e anti-B, no plasma.
Tipos possíveis de transfusão
As aglutinações que caracterizam as
incompatibilidades sanguíneas do sistema acontecem quando uma pessoa
possuidora de determinada aglutinina recebe sangue com o aglutinogênio
correspondente.
Indivíduos do grupo A não podem doar sangue para
indivíduos do grupo B, porque as hemácias A, ao entrarem na corrente
sanguínea do receptor B, são imediatamente aglutinadas pelo anti-A nele
presente. A recíproca é verdadeira: indivíduos do grupo B não podem doar
sangue para indivíduos do grupo A. Tampouco indivíduos A, B ou AB podem
doar sangue para indivíduos O, uma vez que estes têm aglutininas anti-A
e anti-B, que aglutinam as hemácias portadoras de aglutinogênios A e B
ou de ambos.
Assim, o aspecto realmente importante da
transfusão é o tipo de aglutinogênio da hemácia do doador e o tipo de
aglutinina do plasma do receptor. Indivíduos do tipo O podem doar sangue
para qualquer pessoa, porque não possuem aglutinogênios A e B em suas
hemácias. Indivíduos, AB, por outro lado, podem receber qualquer tipo de
sangue, porque não possuem aglutininas no plasma. Por isso, indivíduos
do grupo O são chamadas de doadores universais, enquanto os do tipo AB
são receptores universais.
Como ocorre a Herança dos Grupos Sanguíneos no Sistema ABO?
A produção de aglutinogênios A e B são determinadas, respectivamente, pelos genes I A e I B. Um terceiro gene, chamado i, condiciona a não produção de aglutinogênios. Trata-se, portanto de um caso de alelos múltiplos. Entre os genes I A e I B há co-dominância (I A = I B), mas cada um deles domina o gene i (I A > i e I B> i).
Fenótipos
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Genótipos
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A
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I AI A ou I Ai
|
B
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I BI B ou I Bi
|
AB
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I AI B
|
O
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ii
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A partir desses conhecimentos fica claro que se uma pessoa do tipo
sanguíneo A recebe sangue tipo B as hemácias contidas no sangue doado
seriam aglutinadas pelas aglutininas anti-B do receptor e vice-versa.
O sistema MN de grupos sanguíneos
Dois outros antígenos forma encontrados na superfície das hemácias humanas, sendo denominados M e N. Analisando o sangue de diversas pessoas, verificou-se que em algumas existia apenas o antígeno M, em outras, somente o N e várias pessoas possuíam os dois antígenos. Foi possível concluir então, que existiam três grupos nesse sistema: M, N e MN.
Genótipos
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Fenótipos
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M
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L ML M
|
N
|
L NL N
|
MN
|
L ML N
|
Os genes que condicionam a produção desses antígenos são apenas dois: L M e L N (a letra L é a inicial do descobridor, Landsteiner). Trata-se de uma caso de herança medeliana simples. O genótipo L ML M, condiciona a produção do antígeno M, e L NL N, a do antígeno N. Entre L M e L N há co-dominância, de modo que pessoas com genótipo L ML N produzem os dois tipos de antígenos.
Transfusões no Sistema MN
A produção de anticorpos anti-M ou anti-N
ocorre somente após sensibilização (você verá isso no sistema RH).
Assim, não haverá reação de incompatibilidade se uma pessoa que pertence
ao grupo M, por exemplo, receber o sangue tipo N, a não ser que ela
esteja sensibilizada por transfusões anteriores.
O sistema RH de grupos sanguíneos
Um terceiro sistema de grupos sanguíneos foi
descoberto a partir dos experimentos desenvolvidos por Landsteiner e
Wiener, em 1940, com sangue de macaco do gênero Rhesus. Esses
pesquisadores verificaram que ao se injetar o sangue desse macaco em
cobaias, havia produção de anticorpos para combater as hemácias
introduzidas. Ao centrifugar o sangue das cobaias obteve-se o soro que
continha anticorpos anti-Rh e que poderia aglutinar as hemácias do
macaco Rhesus. As conclusões daí obtidas levariam a descoberta de um antígeno de membrana que foi denominado Rh (Rhesus), que existia nesta espécie e não em outras como as de cobaia e, portanto, estimulavam a produção anticorpos, denominados anti-Rh.
Há neste momento uma inferência evolutiva: se as
proteínas que existem nas hemácias de vários animais podem se assemelhar
isto pode ser um indício de evolução. Na espécie humana, por exemplo,
temos vários tipos de sistemas sanguíneos e que podem ser observados em
outras espécies principalmente de macacos superiores.
Analisando o sangue de muitos indivíduos da espécie
humana, Landsteiner verificou que, ao misturar gotas de sangue dos
indivíduos com o soro contendo anti-Rh, cerca de 85% dos indivíduos
apresentavam aglutinação (e pertenciam a raça branca) e 15% não
apresentavam. Definiu-se, assim, "o grupo sanguíneo Rh +” ( apresentavam o antígeno Rh), e "o grupo Rh -“ ( não apresentavam o antígeno Rh).
No plasma não ocorre naturalmente o anticorpo
anti-Rh, de modo semelhante ao que acontece no sistema Mn. O anticorpo,
no entanto, pode ser formado se uma pessoa do grupo Rh -, recebe sangue de uma pessoa do grupo Rh +.
Esse problema nas transfusões de sangue não são tão graves, a não ser
que as transfusões ocorram repetidas vezes, como também é o caso do
sistema MN.
A Herança do Sistema Rh
Três pares de genes estão envolvidos na herança do fator Rh, tratando-se portanto, de casos de alelos múltiplos.
Para simplificar, no entanto, considera-se o envolvimento de apenas um
desses pares na produção do fator Rh, motivo pelo qual passa a ser
considerado um caso de herança mendeliana simples. O gene R, dominante, determina a presença do fator Rh, enquanto o gene r, recessivo, condiciona a ausência do referido fator.
Fenótipos
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Genótipos
|
Rh +
|
RR ou Rr
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Rh -
|
rr
|
Doença hemolítica do recém-nascido ou eritroblastose fetal
Uma doença provocada pelo fator Rh é a
eritroblastose fetal ou doença hemolítica do recém-nascido,
caracterizada pela destruição das hemácias do feto ou do recém-nascido.
As conseqüências desta doença são graves, podendo levar a criança à
morte.
Durante a gestação ocorre passagem, através da
placenta, apenas de plasma da mãe para o filho e vice-versa devido à
chamada barreira hemato-placentária. Pode ocorrer, entretanto, acidentes
vasculares na placenta, o que permite a passagem de hemácias do feto
para a circulação materna. Nos casos em que o feto possui sangue fator
rh positivo os antígenos existentes em suas hemácias estimularão o
sistema imune materno a produzir anticorpos anti-Rh que ficarão no
plasma materno e podem, por serem da classe IgG, passar pela BHP
provocando lise nas hemácias fetais. A produção de anticorpos obedece a
uma cascata de eventos (ver imunidade humoral) e por isto a produção de
anticorpos é lenta e a quantidade pequena num primeiro. A partir da
segunda gestação, ou após a sensibilização por transfusão sanguínea, se o
filho é Rh + novamente, o organismo materno já conterá anticorpos para
aquele antígeno e o feto poderá desenvolver a DHPN ou eritroblastose
fetal.
O diagnóstico pode ser feito pela tipagem sanguínea
da mãe e do pai precocemente e durante a gestação o teste de Coombs que
utiliza anti-anticorpo humano pode detectar se esta havendo a produção
de anticorpos pela mãe e providências podem ser tomadas. Uma transfusão ,
recebendo sangue Rh -, pode ser feita até mesmo intra-útero já que
Goiânia está se tornando referência em fertilização in vitro. O sangue
Rh - não possui hemácias com fator Rh e não podem ser reconhecidas como
estranhas e destruídas pelos anticorpos recebidos da mãe. Após cerca de
120 dias, as hemácias serão substituídas por outras produzidas pelo
próprio indivíduo. O sangue novamente será do tipo Rh +, mas o feto já
não correrá mais perigo
Após o nascimento da criança toma-se medida profilática injetando, na mãe Rh-
, soro contendo anti Rh. A aplicação logo após o parto, destrói as
hemácias fetais que possam ter passado pela placenta no nascimento ou
antes. Evita-se , assim, a produção de anticorpos “zerando o placar de
contagem”. Cada vez que um concepto nascer e for Rh+ deve-se fazer nova
aplicação pois novos anticorpos serão formados.
Os sintomas no RN que podem ser observados são anemia (devida à destruição de hemácias pelos anticorpos), icterícia (a
destruição de hemácias aumentada levará a produção maior de bilirrubina
indireta que não pode ser convertida no fígado), e após sua
persistência o aparecimento de uma doença chamada Kernicterus que corresponde ao depósito de bilirrubina nos núcleos da base cerebrais o que gerará retardo no RN.
EM BREVE A SEGUNDA LEI DE MENDEL
RESOLVA AS SEGUINTES QUESTÕES:
1) Em urtigas o caráter denteado das folhas domina o caráter liso. Numa experiência de polinização cruzada, foi obtido o seguinte resultado: 89 denteadas e 29 lisas. A provável fórmula genética dos cruzantes é:
a) Dd x dd
b) DD x dd
c) Dd x Dd
d) DD x Dd
e) DD x DD
2) Se
um rato cinzento heterozigótico for cruzado com uma fêmea do mesmo
genótipo e com ela tiver dezesseis descendentes, a proporção mais
provável para os genótipos destes últimos deverá ser:
a) 4 Cc : 8 Cc : 4 cc
b) 4 CC : 8 Cc : 4 cc
c) 4 Cc : 8 cc : 4 CC
d) 4 cc : 8 CC : 4 Cc
e) 4 CC : 8 cc : 4 Cc
3) De
um cruzamento de boninas, obteve-se uma linhagem constituída de 50 % de
indivíduos com flores róseas e 50 % com flores vermelhas. Qual a provável fórmula genética dos parentais?
a) VV x BB
b) VB x VB
c) VB x VV
d) VB x BB
e) BB x BB
4) (PUCSP-83)
Em relação à anomalia gênica autossômica recessiva albinismo, qual será
a proporção de espermatozóides que conterá o gene A em um homem
heterozigoto?
a) 1/2
b) 1/4
e) 1
c) 1/8
d) 1/3
e) 1
5) (UFC-CE-83) Olhos castanhos são dominantes sobre os olhos azuis. Um homem de olhos castanhos, filho de pai de olhos castanhos e mãe de olhos azuis, casa-se com uma mulher de olhos azuis. A probabilidade de que tenham um filho de olhos azuis é de:
a) 25%
b) 50%
c) 0%
d) 100%
e) 75%
6)
(FEEQ-CE-79) O heredograma representado abaixo refere-se a uma família
com casos de albinismo (anomalia que se caracteriza por total ausência
do pigmento melanina na pele).
Baseando-se na genealogia, podemos afirmar:
a) O albinismo é um caráter dominante, sendo os indivíduos albinos todos homozigotos.
b) O albinismo é um caráter dominante, sendo os indivíduos albinos todos heterozigotos.
c) O albinismo é um caráter recessivo, sendo os indivíduos de números 2 e 6 ( no gráfico ) heterozigotos.
d) O albinismo é um caráter recessivo, sendo os indivíduos normais todos heterozigotos.
e) O albinismo é um caráter dominante porque o indivíduo de número 4 é albino e filho de pais normais.
7) (UFPR-83) Um retrocruzamento sempre significa:
a) cruzamento entre dois heterozigotos obtidos em F1.
b) cruzamento entre um heterozigoto obtido em F1 e o indivíduo dominante da geração P.
c) cruzamento de qualquer indivíduo de F2 com qualquer indivíduo de F1.
d) cruzamento entre um heterozigoto de F1 e o indivíduo recessivo da geração P.
e) cruzamento de dois indivíduos de F2.
8) Podemos dizer que o fenótipo de um indivíduo é dado por suas características:
a) unicamente morfológicas.
b) morfológicas e fisiológicas apenas.
c) estruturais, funcionais e comportamentais.
d) herdáveis e não herdáveis.
e) hereditárias
9) (Fac. Objetivo-SP) Em camundongos o genótipo aa é cinza; Aa é amarelo e AA morre no início do desenvolvimento embrionário. Que descendência se espera do cruzamento entre um macho amarelo com uma fêmea amarela?
a) 1/2 amarelos e 1/2 cinzentos
b) 2/3 amarelos e 1/3 cinzentos
c) 3/4 amarelos e 1/4 cinzentos
d) 2/3 amarelos e 1/3 amarelos
e) apenas amarelos
10) A 1ª lei de Mendel considera que:
a) os gametas são produzidos por um processo de divisão chamado meiose.
b) na mitose, os pares de fatores segregam-se independentemente.
c) os gametas são puros, ou seja, apresentam apenas um componente de cada par de fatores considerado.
d) o gene recessivo se manifesta unicamente em homozigose.
e) a determinação do sexo se dá no momento da fecundação.
11) Um homem de aspecto exterior normal, casado com uma mulher normal, tem 11 filhos, todos normais. O seu irmão gêmeo, univitelino, tem 6 filhos normais e dois albinos. Qual o genótipo dos dois irmãos e das duas mulheres?
a) irmãos (Aa), 1ª mulher (AA) e 2ª mulher (Aa ou aa)
b) irmãos (AA e Aa), 1ª mulher (Aa) e 2ª mulher (Aa ou aa)
c) irmãos (AA), 1ª mulher (AA) e 2ª mulher (Aa ou aa)
d) irmãos (AA), 1ª mulher (AA ou Aa) e 2ª mulher (Aa)
e) irmãos (Aa), 1ª mulher (Aa) e 2ª mulher (AA)
12) Quando o heterozigoto apresenta um fenótipo intermediário entre os dois homozigotos, dizemos que houve:
a) mutação reversa
b) não-dominância ou co-dominância
c) recessividade
d) dominância
e) polialelia
13) Identifique entre as características mencionadas abaixo aquela que não é hereditária.
a) cor dos cabelos.
b) conformação dos olhos, nariz e boca.
c) cor dos olhos.
d) deformidade física acidental.
e) hemofilia.
14)
(UFPA) Usando seus conhecimentos de probabilidade, Mendel chegou às
seguintes conclusões, com exceção de uma delas. Indique-a:
a) Há fatores definidos (mais tarde chamados genes) que determinam as características hereditárias.
b) Uma planta possui dois alelos para cada caráter os quais podem ser iguais ou diferentes.
c) Os alelos se distribuem nos gametas sem se modificarem e com igual probabilidade.
d) Na fecundação, a união dos gametas se dá ao acaso, podendo-se prever as proporções dos vários tipos de descendentes.
e)
Os fatores (genes) responsáveis pela herança dos caracteres estão
localizados no interior do núcleo, em estruturas chamadas cromossomos.
15)
O albinismo, a ausência total de pigmento é devido a um gene recessivo.
Um homem e uma mulher planejam se casar e desejam saber qual a
probabilidade de terem um filho albino. O que você lhes diria se ( a ) embora ambos tenham pigmentação normal, cada um tem um genitor albino; ( b ) o homem é um albino, a mulher é normal mas o pai dela é albino; ( c )
o homem é albino e na família da mulher não há albinos por muitas
gerações. As respostas para estas três questões, na seqüência em que
foram pedidas, são:
a) 50%; 50%; 100%
b) 25%; 50%; 0%
c) 100%; 50%; 0%
d) 0%; 25%; 100%
e) 25%; 100%; 10%
16)
(UFBA) No heredograma a seguir, os símbolos em preto representam
indivíduos afetados pela polidactilia e os símbolos em branco,
indivíduos normais. Conclui-se, desse heredograma, que, em relação à
polidactilia:
a) os indivíduos afetados sempre são homozigotos.
b) os indivíduos normais sempre são heterozigotos.
c) os indivíduos heterozigotos são apenas de um dos dois sexos.
d) pais normais originam indivíduos homozigotos recessivos.
e) pais normais originam individuos heterozigotos.
17)
(PUC-SP) A determinação da cor do caju (vermelha ou amarela) é devida a
um par de genes alelos. O gene dominante determina cor vermelha. Um
cajueiro proveniente de semente heterozigota deverá produzir:
a) cajus vermelhos, vermelho-amarelados e amarelos, na proporção de 1:2:1.
b) cajus vermelhos e amarelos, na proporção de 3:1.
c) cajus vermelhos e amarelos, na proporção de 1:1.
d) apenas cajus amarelos.
e) apenas cajus vermelhos.
18)
(F. OBJETIVO-SP-83) A genealogia anexa refere-se a uma família com
casos de alcaptonúria, anomalia provocada por um gene recessivo.
Nesta genelalogia os genótipos que não podem ser determinados são os dos indivíduos:
a) 1, 2 e 5
b) 1, 3 e 6
c) 3, 5 e 6
d) 3, 8 e 10
e) 7, 8 e 10
19)
(FUCMT-MS-83) Nos coelhos, a cor preta dos pêlos é dominante em relação
à cor branca. Cruzaram-se coelhos pretos heterozigotos entre si e
nasceram 360 filhotes. Destes, o número de heterozigotos provavelmente
é:
a) zero
b) 90
c) 180
d) 270
e) 360
20)
No monohibridismo com dominância intermediária (semidominância ou
co-dominância), as proporções genotípicas e fenotípicas, em F2 , serão, respectivamente:
a) 3:1 e 1:2:1
b) 3:1 e 3:1
c) 1:2:1 e 3:1
d) 1:2:1 e 1:2:1
e) 1:3:1 e 3:2
21)
(UECE) Um grupo de coelhos de mesmo genótipo foi mantido junto em uma
gaiola e produziu 27 animais de coloração escura para 9 de coloração
clara. Admitindo-se para C o gene dominante e c para o gene recessivo, qual o genótipo dos animais, respectivamente para machos e fêmeas?
a) CC x cc
b) Cc x CC
c) cc x cc
d) CC x CC
e) Cc x Cc
22) (UFSCAR) Que é fenótipo?
a) É o conjunto de características decorrentes da ação do ambiente.
b) Influi no genótipo, transmitindo a este as suas características.
c) É o conjunto de características decorrentes da ação do genótipo.
d) É o conjunto de características de um indivíduo.
e) É o conjunto de caracteres exteriores de um indivíduo.
23) (FUVEST-SP) Dois genes alelos atuam na determinação da cor das sementes de uma planta: A, dominante, determina a cor púrpura e a,
recessivo, determina a cor amarela. A tabela abaixo apresenta
resultados de vários cruzamentos feitos com diversas linhagens dessa
planta:
|
CRUZAMENTO
|
RESULTADO
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I x aa
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100% púrpura
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II x aa
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50% púrpura; 50% amarela
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III x aa
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100% amarela
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IV x Aa
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75% púrpura; 25% amarela
|
Apresentam genótipo Aa as linhagens:
a) I e II b) II e III c) II e IV
d) I e IV e) III e IV
24)
(MED. SANTO AMARO) Do primeiro cruzamento de um casal de ratos de cauda
média nasceram dois ratinhos de cauda média e um ratinho de cauda
longa. Foram então feitas várias suposições a respeito da transmissão da
herança desse caráter. Assinale a que lhe parecer mais correta.
a) Cauda média é dominante sobre cauda longa.
b) Ambos os pais são homozigotos.
c) Ambos os pais são heterozigotos.
d) Cauda longa é dominante sobre cauda média.
e) As suposições a e c são aceitáveis.
