grupos de ligaÇÃo e recombinaÇÃo
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Relatório de Genética sobre GRUPOS DE LIGAÇÃO E RECOMBINAÇÃOTRANSCRIPT
1
Índice
Introdução ................................................................................................................................ 2
Material .................................................................................................................................... 6
Procedimento ........................................................................................................................... 6
Resultados ................................................................................................................................ 7
Cruzamentos possíveis: ......................................................................................................... 7
Fenótipos obtidos na F1 e número de fêmeas e machos: ....................................................... 8
Cruzamentos possíveis: ......................................................................................................... 9
Genótipos e fenótipos possíveis para a F2: ............................................................................. 9
Fenótipos da F2 e sua contagem: ......................................................................................... 10
Cálculos .................................................................................................................................. 11
Teste X2 para a hipótese 1:1:1:1 .......................................................................................... 11
Teste X2 para o grupo 3 ....................................................................................................... 11
Teste X2 para a turma .......................................................................................................... 12
Distância entre os loci white(w) e miniatura(m) .................................................................. 12
Discussão de Resultados ......................................................................................................... 13
Conclusão ............................................................................................................................... 14
Bibliografia ............................................................................................................................. 15
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Introdução
A Genética, do grego “genno” (fazer nascer), é a ciência dos genes,
da hereditariedade e da variação dos organismos.
A Genética é o ramo da biologia que estuda
as leis da transmissão dos caracteres hereditários
nos indivíduos, e as propriedades das partículas
que asseguram essa transmissão.Com os estudos
de Mendel a genética tomou um grande impulso,
assim Mendel é considerado um dos pais de
Genética moderna.
Servindo-se de ervilheiras, Mendel elaborou
uma série de experimentos. Os resultados deste serviram para a elaboração
das seguintes leis relacionadas à genética:
1ª Lei de Mendel - Lei da Segregação dos Factores ou Lei
Fundamental da Genética - Os factores que condicionam uma
característica separam-se na formação de um gâmeta onde o
mesmo carrega apenas um alelo de cada gene, estes por tanto
são puros com relação a cada factor. A fecundação permite a
união dos alelos e a manifestação do factor em relacionado aos
genes. Quando um indivíduo possui um par de alelos idêntico é
chamado homozigótico (puro) e se apresenta diferentes alelos é
heterozigótico (híbrido).
2ª - Lei de Mendel - Lei de Segregação Independente - Lei da
Herança ou Lei da Geração Independente - Os factores para duas
ou mais características segregam-se no híbrido, distribuindo-se
independentemente para os gâmetas onde se combinam
aleatoriamente, ou seja, ao acaso.
Dois ou mais pares de genes alelos localizados em diferentes pares de
cromossomas homólogos segregam-se independentemente. Portanto, esta é a
condição de validade da segunda lei de Mendel.
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Quando dois ou mais pares de genes alelos
estão localizados em um mesmo par de
cromossomas homólogos, eles não obedecem à lei
da segregação independente. Afinal, durante a
meiose irá haver uma tendência de que esses
genes permaneçam unidos, quando o par de
homólogos se separar, como mostra a figura.
Quando dois ou mais pares de genes alelos se localizam em um mesmo
par de cromossomas, dizemos que eles apresentam ligação genética (ou
ligação factorial). No entanto, existe um fenómeno capaz de alterar essa
tendência de união. Designa-se a esse fenómeno de crossing-over, ou seja,
troca de fragmentos entre cromossomas homólogos, que pode acontecer na
Prófase da primeira divisão da meiose.
Uma forma de se indicar a posição relativa dos genes é uma
nomenclatura habitualmente usada pela química orgânica. O duplo-
heterozigótico que tem os dois genes dominantes no mesmo cromossoma e os
dois recessivos no outro (AB/ab) é chamado de heterozigótico "cis". O duplo-
heterozigótico cujos genes dominantes estão em cromossomas diferentes do
par de homólogos (Ab/aB) é o heterozigótico "trans".
Quando as células de um indivíduo cujo Genótipo é AB/ab sofrem
meiose e originam gâmetas, os tipos de gâmetas formados podem variar em
função da ocorrência ou não da permutação.
Não acontecendo o crossing-over, apenas dois tipos de gâmetas
poderão se formar: AB e ab. Caso ocorra o crossing-over, além desses dois
tipos também poderão ser encontrados os gâmetas aB e Ab.
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É importante destacar que, mesmo ocorrendo o crossing-over, os
gâmetas AB e ab formam-se, uma vez que os cromatideos externos não
trocam fragmentos entre si. Vendo na figura anterior observa-se que apenas os
cromatideos internos, também chamados cromatideos vizinhos, trocam
fragmentos.
Os gâmetas dos tipos AB a ab, cujo aparecimento não depende da
ocorrência da permutação, são chamados gâmetas parentais, porque eles
reflectem a posição dos genes nas células. Os gâmetas dos tipos Ab e aB, que
só aparecem caso aconteça a permutação, são chamados recombinantes.
Thomas H. Morgan, embriologista,
realizou estudos aprofundados com moscas. As
moscas estudadas têm dimensões reduzidas e,
muito frequentemente, estão sobre os frutos
maduros, tendo o nome científico Drosophila
melanogaster; é, por isso, conhecida por mosca-
da-fruta.
Numa amostra de moscas da fruta com
olhos vermelhos, consideradas a forma
selvagem, Morgan encontrou um dia, com grande
surpresa, um macho com olhos brancos. Passou então a estudar a transmissão
genética desta característica.
A forma desta mosca que predomina na Natureza tem o corpo cinzento,
olhos vermelhos e asas longas e é designada por forma selvagem. No entanto,
também existem outras formas com características alternativas como, por
exemplo olhos brancos, corpo preto ou asas vestigiais
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Morgan e os seus colaboradores desenvolveram a ideia de que as
distâncias físicas entre os genes num cromossoma estão relacionadas com a
taxa de recombinação.
Assim, o crossing-over ocorre mais ao menos ao acaso ao longo do
cromossoma e os genes mais distantes têm uma maior probabilidade de sofrer
este processo do que aqueles que ficam mais próximos.
A partir desta teoria as frequências de recombinação dão-nos a ordem dos
genes ao longo do cromossoma e uma estimativa das distâncias relativas entre
os genes. Com estes dados podemos calcular os mapas comossómicos a partir
das frequências de recombinação – mapas genéticos.
As distâncias genéticas são calculadas utilizando a fórmula:
Pode estimar-se, experimentalmente, a posição relativa dos genes no
cromossoma, para isso, calcula-se a percentagem de recombinação entre
esses genes. Sabe-se que 1% de recombinação corresponde a uma unidade
de mapa de ligação de ligação.
Analisam-se os resultados recorrendo ao teste de 2:
2= (oi – ei)2/ei.
É usual representar-se a constituição genética das formas alternativas
pela letra inicial da palavra inglesa que expressa a característica que elas
manifestam. Por exemplo, o alelo para olhos brancos representa-se por w (de
white). Quando este locus é ocupado pelo alelo da forma selvagem, este
representa-se pela mesma letra afectada do sinal + (w+).
No caso da Drosophila melanogaster, há 5 grupos de ligamento (2n8,
em que n=3, autossomas +X +Y). Nas células diplóides desta espécie existem
dois cromossomas X (fêmea) ou um cromossoma X e um Y (macho).
A utilização desta espécie de moscas, há mais de um século, deve-se a
diversas características úteis tanto para investigação, como para modelo de
ensino dos princípios básicos da hereditariedade.
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De seguida são apresentadas algumas dessas vantagens:
- É pequena;
- A sua manutenção em laboratório é fácil e barata;
- Têm um ciclo de vida curto (cerca de 2 semanas) e uma alta produtividade;
- Têm apenas 4 pares de cromossomas;
- A totalidade do seu genoma foi, recentemente, sequenciada.
Material - Drosophila melanogaster
- 2 Fêmeas white-miniatura (Xwm/Xwm) virgens
- 2 Machos selvagem (Xw+m+/Y)
- Frascos pequenos com meio de cultura e levedura
- Eterizador
- Mortório
- Pinças
- Papel branco
- Etiquetas
- Éter
- Lupa binocular
Procedimento
1º Realizou-se o cruzamento (em duplicado) de fêmeas white-miniatura com
machos selvagem, colocando-se um casal em cada frasco com meio de cultura
(data da realização);
2º Retiraram-se os progenitores oito dias depois após o cruzamento (data da
realização);
3º Observaram-se as características fenotípicas da geração F1 e fez-se a
contagem 15 dias após o início do trabalho (data da realização);
4º Cruzou-se F1 × F1 (4 casais em dois frascos);
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5º Retiraram-se os progenitores (F1) oito dias após o cruzamento;
6º Observaram-se as características da F2 e fez-se a sua contagem, 15 dias
após o cruzamento.
Resultados
P: ♀ White-miniatura × ♂ selvagem (o cruzamento foi em duplicado), ou
seja, P: 2♀ Xwm Xwm × 2♂ Xw+m+Y
Cruzamentos possíveis:
Na F1, como resultado do cruzamento anterior, temos fêmeas
heterozigóticas de asas normais e olhos vermelhos e machos de olhos brancos
e asas miniatura.
♀ ♂ ×
ou
Segundo o esquema formam-se
gâmetas do tipo parental, havendo
cruzamento entre estes gâmetas. Por
outro lado, poderiam formar-se
gâmetas do tipo recombinante, mas
devido à fêmea ser dupla
homozigótica estes gâmetas seriam
iguais aos gâmetas parentais.
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F1:
As fêmeas são heterozigóticas, daí podermos dizer que entre os
gâmetas que as formaram havia gâmetas parentais e gâmetas recombinantes.
Os genes são ligados ao sexo e localizam-se na porção não homóloga do
cromossoma X, por isso, a recombinação só pode acontecer nos gâmetas
femininos.
Fenótipos obtidos na F1 e número de fêmeas e machos:
A F2 resulta do cruzamento: F1 × F1
Selvagem White-Miniatura
Fêmeas Machos
Grupo 3 41 28
Grupo 4 25 8
Grupo 5 25 28
♂
♀
Fêmea Macho
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Cruzamentos possíveis:
No caso d gâmetas do tipo parental:
No caso de gâmetas do tipo recombinante:
Segundo o esquema há cruzamento entre gâmetas parentais e gâmetas
recombinantes da fêmea com gâmetas parentais do macho.
Genótipos e fenótipos possíveis para a F2:
[wm]
[+]
Resultante de gâmetas parentais
[w] [m]
Resultante de gâmetas recombinantes
Resultante de gâmetas parentais
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Fenótipos da F2 e sua contagem:
Selvagem
(+)
White-
Miniatura
(wm)
White
(w)
Miniatura
(m)
Grupo 1 34 22 20 21
Grupo 2 81 32 18 23
Grupo 3 70 20 33 36
Grupo 4 61 57 20 21
Grupo 5 62 56 40 31
Total 308 187 131 132
Era esperado que os indivíduos selvagens e white-miniatura estivessem
presentes em maior número, uma vez que, são resultado de alelos parentais e
que os indivíduos white e miniatura estivessem presentes em menor número.
No entanto, no nosso grupo, o número de indivíduos white-miniatura é inferior
ao número de indivíduos white e miniatura, que são resultado de alelos
recombinantes. Este resultado gerou alguma polémica entre os membros do
nosso grupo.
[wm] [+]
[w] [m]
Resultante de gâmetas recombinantes
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Cálculos
No cruzamento w+w+m+m × wwmm se a segregação fosse
independente, as proporções seriam:
w+wm+m;
w+wmm;
wwm+m e
wwmm. Mas, na experiência realizada estas proporções, tal como era
esperado, não foram obtidas. O que comprovou que a segregação não foi
independente.
Teste X2 para a hipótese 1:1:1:1
i – valores observados e ei – valores esperados
Graus de liberdade = nº de classes – 1
Teste X2 para o grupo 3
i ei i - ei (i - ei)2 (i - ei)
2/
ei
Selvagem 70 39,75 30,25 915,06 23,02
White-miniatura 20 39,75 -19,75 390,06 9,81
White 33 39,75 -6,75 45,56 1,15
Miniatura 36 39,75 -3,75 14,06 0,35
Total 159 159 X2=34,33
Graus de liberdade=4-1=3
Sendo o X2=34,33 e o grau de liberdade 3, temos uma probabilidade de
os desvios se deverem ao acaso inferior a 0,001, sendo por isso significativos.
Logo, a hipótese considerada não é aceite.
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Teste X2 para a turma
i ei i - ei (i - ei)2 (i - ei)
2/ ei
Selvagem 308 189,5 118,5 14042,25 74,1
White-miniatura 187 189,5 -2,5 6,25 0,033
White 131 189,5 -58,5 3422,25 18,06
Miniatura 132 189,5 -57,5 3306,25 17,45
Total 758 758 X2=109,643
Graus de liberdade = 4 – 1=3
Sendo o X2=109,643 e o grau de liberdade 3, temos uma probabilidade
de os desvios se deverem ao acaso inferior a 0,001, sendo por isso
significativos. Logo, a hipótese considerada não é aceite.
Distância entre os loci white(w) e miniatura(m)
A hipótese não foi aceite, portanto, concluímos que os genes estão
ligados, ou seja, estão no mesmo cromossoma. Por isso, calcula-se a distância
entre os loci white e miniatura.
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Discussão de Resultados Na F2, no nosso grupo, o número de indivíduos white-miniatura (resultado
de alelos parentais) era inferior ao número de indivíduos recombinantes. Esta
situação não era esperada. Quando fizemos a contagem de F2 havia muitos
indivíduos que ainda não tinham eclodido. Colocamos a seguinte hipótese para
justificar este resultado, provavelmente, grande parte dos indivíduos que não
eclodiram eram white-miniatura.
Utilizamos o teste do X2 para a hipótese em estudo (1:1:1:1) para os
fenótipos e verificou-se que a hipótese não pode ser aceite. Esta hipótese, na
verdade tinha de ser rejeitada, pois a proporção 1:1:1:1 só se verifica no caso
dos genes que sofrem segregação independente, e os genes em estudo não
sofrem segregação independente, pois são genes ligados.
Os resultados obtidos atestam que os genes em estudo (genes para a cor
dos olhos e tamanho das asas) são genes ligados.
Os genes estudados são ligados e localizados no cromossoma X na porção
não homóloga. Deste modo, apenas os gâmetas femininos podem sofrer
crossing-over, pois as fêmeas possuem dois cromossomas X e o macho
apenas um cromossoma X, o cromossoma X do macho não pode sofrer
recombinação com o cromossoma Y. Foi com base nestas informações que foi
feita a previsão dos genótipos da F2.
Como foi provado, os genes em estudo estão ligados, por isso, calculamos
a distância a que estão os dois genes (gene w e m). O valor real da distância
entre os genes é 34,6 u.m.c. No caso do grupo, a distância deu 43,39 u.m.c,
verifica-se que a distância obtida não corresponde à distância esperada (real).
Mas, no caso da turma o valor obtido foi 34,7, este valor não difere muito do
valor real. No nosso grupo, o valor obtido é muito diferente do valor real, este
resultado pode ser devido à existência de um terceiro gene entre os genes
estudados (genes w e m). Este gene pode ter sofrido crossing-over e os genes
w e m não, e formado um gâmeta recombinante. Como nós só estudamos os
genes w e m o gâmeta referido anteriormente é considerado não recombinante,
pelo que afecta o cálculo da distância entre os genes.
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Na F2 temos uma fase de acoplamento (♀ wm/w+m+ e ♂ wm/__). Nas
fases se acoplamento os gâmetas parentais (não sofreram crossing-over)
originam um maior número de descendentes que os gâmetas recombinantes.
No nosso grupo, obtivemos 90 indivíduos não-recombinantes e 69 indivíduos
recombinantes. Tal como é esperado numa fase de acoplamento, os indivíduos
não-recombinantes têm fenótipo igual aos progenitores.
Conclusão Através da realização deste trabalho foi possível testar a localização dos
genes responsáveis pela cor dos olhos e o tamanho da asa na drosophila. Isto
foi possível devido ao uso do cálculo do X2 para a hipótese do 1:1:1:1, pois este
cálculo baseia-se na análise das proporções fenótipicas. Como a análise da F2
não coincidiu como as proporções 1:1:1:1, concluímos que estes resultados
vão contra as proporções mendelianas para genes que sofrem segregação
independente.
Devido aos factos apresentados em cima podemos concluir que estes
dois genes são genes ligados, e localizam-se na porção não-homóloga do
cromossoma X, deste modo, apenas os gâmetas femininos podem sofrer
crossing-over, pois as fêmeas possuem dois cromossomas X e o macho
apenas um cromossoma X, o cromossoma X do macho não pode sofrer
recombinação com o cromossoma Y.
Após efectuado o cálculo das distâncias verificamos que o valor obtido
difere, e muito como o valor real, isto pode ser explicado pela existência de um
gene intermédio. Mas apesar de os resultados do grupo não corresponderem
ao esperado o resultado da turma está muito próximo do valor real.
Deste modo podemos dizer que este trabalho prático foi cumprido com
sucesso, pois todos os objectivos foram compridos e a experiência realizada
correctamente.
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Bibliografia
@ http://pt.wikipedia.org/wiki/Drosophila_melanogaster
@ http://www.sc.didaxis.pt/hereditariedade/drosophila.htm
@ http://ceolas.org/VL/fly/intro.html
@ http://www.ordembiologos.pt/Publicacoes/Biologias/Droshort%20--
%2001Jan01.pdf
@ http://dreyfus.ib.usp.br/bio201/texto9.pdf
@ http://wapedia.mobi/pt/Drosophila_melanogaster
@ http://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossomo
@ http://www.biomania.com.br/bio/conteudo.asp?cod=1219
@ http://www.kalipedia.com/geografia-chile/tema/fotos-ejemplares-
idrosophila.html?x1=20070417klpcnavid_472.Ies&x=20070417klpcn
avid_338.Kes
@ http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Thomas_Hunt_M
organ
@ http://geneticainterativa.blogspot.com/2010_05_01_archive.html