As três leis de Mendel e os experimentos com ervilha - Ciência - 2023

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As 3 leis de Mendel ou a genética mendeliana são as declarações mais importantes de herança biológica. Gregory Mendel, um monge austríaco e naturalista, é considerado o pai da genética. Por meio de seus experimentos com plantas, Mendel descobriu que certas características eram herdadas em padrões específicos.

Mendel estudou a herança fazendo experiências com ervilhas de uma planta da espécie Pisum sativum que ele tinha em seu jardim. Esta planta foi um excelente modelo de teste, pois poderia autopolinizá-los ou fertilizá-los cruzadamente, além de possuir diversos traços que só apresentam duas formas.

Por exemplo: o recurso “cor” pode ser apenas verde ou amarelo, o recurso “textura” pode ser apenas suave ou áspero e assim por diante com os outros 5 recursos com duas formas cada.

Gregor Mendel formulou suas três Leis em seu trabalho publicado como Experimentos de hibridização de plantas (1865), que ele apresentou à Brünn Natural History Society, embora tenham sido ignorados e não levados em consideração até 1900.

Gregor Mendel Story

Gregor Mendel é considerado o pai da genética, pelas contribuições que deu por meio de suas três leis. Ele nasceu em 22 de julho de 1822, e dizem que desde muito jovem esteve em contato direto com a natureza, situação que o levou a se interessar pela botânica.

Em 1843 ele entrou no convento de Brünn e três anos depois foi ordenado sacerdote.Mais tarde, em 1851, ele decidiu estudar botânica, física, química e história na Universidade de Viena.

Depois de estudar, Mendel voltou ao mosteiro e foi lá onde realizou as experiências que lhe permitiram formular as chamadas Leis de Mendel.

Infelizmente, quando ele apresentou seu trabalho, ele passou despercebido e Mendel teria abandonado os experimentos sobre hereditariedade.

Porém, no início do século 20 seu trabalho começou a ganhar reconhecimento, quando vários cientistas e botânicos realizaram experimentos semelhantes e se depararam com seus estudos.

Experimentos de Mendel

Mendel estudou sete características da planta de ervilha: cor da semente, forma da semente, posição da flor, cor da flor, forma da vagem, cor da vagem e comprimento do caule.

Houve três etapas principais para os experimentos de Mendel:

1-Por autofecundação, produziu uma geração de plantas puras (homozigotas). Ou seja, plantas com flores roxas sempre produziram sementes que produziram flores roxas. Ele chamou essas plantas de geração P (dos pais).

2-Em seguida, ele cruzou pares de plantas puras com características diferentes e chamou seus descendentes de segunda geração filial (F1).

3- Finalmente, ele obteve uma terceira geração de plantas (F2) pela autopolinização de duas plantas da geração F1, ou seja, cruzando duas plantas da geração F1 com as mesmas características.

Resultados da experiência

Mendel encontrou alguns resultados incríveis de seus experimentos.

Geração F1

Mendel descobriu que a geração F1 sempre produziu a mesma característica, embora os dois pais tivessem características diferentes. Por exemplo, se você cruzou uma planta com flores roxas com uma planta com flores brancas, todas as plantas descendentes (F1) tinham flores roxas.

Isso ocorre porque a flor roxa é a característica dominante. Portanto, a flor branca é o traço recessivo.

Esses resultados podem ser mostrados em um diagrama denominado quadrado de Punnett. O gene dominante para a cor é mostrado com uma letra maiúscula e o gene recessivo com uma letra minúscula. Aqui, roxo é o gene dominante mostrado com um "M" e branco é o gene recessivo mostrado com um "b".

Geração F2

Na geração F2, Mendel descobriu que 75% das flores eram roxas e 25% eram brancas. Ele achou interessante que embora ambos os pais tivessem flores roxas, 25% dos descendentes tinham flores brancas.

O aparecimento das flores brancas é devido a um gene recessivo ou característica presente em ambos os pais. Aqui está o quadrado de Punnett mostrando que 25% da prole tinha dois genes "b" que produziram as flores brancas:

Como os experimentos de Mendel foram realizados?

Os experimentos de Mendel foram feitos com ervilhas, situação um tanto complexa, pois cada flor tem uma parte masculina e uma feminina, ou seja, se autofecunda.

Então, como Mendel poderia controlar a descendência das plantas? Como eu poderia cruzá-los?

A resposta é simples: para controlar os descendentes das ervilhas, Mendel criou um procedimento que lhe permitiu evitar que as plantas se autofecundassem.

O procedimento consistia em cortar os estames (órgãos masculinos das flores, que contêm os sacos polínicos, ou seja, aqueles que produzem pólen) das flores da primeira planta (denominada BB) e espanar o pólen da segunda planta no pistilo (órgão feminino das flores, localizado no centro) do primeiro.

Com esta ação, Mendel controlou o processo de fertilização, situação que lhe permitiu realizar cada experimento repetidamente para ter certeza de que sempre se obtinham os mesmos descendentes.

Foi assim que chegou à formulação do que hoje se conhece como Leis de Mendel.

Por que Mendel escolheu as plantas de ervilha?

Gregor Mendel escolheu plantas de ervilha para seus experimentos genéticos, porque eram mais baratas que qualquer outra planta e porque o tempo de geração das mesmas é muito curto e possui um grande número de descendentes.

Os descendentes foram importantes, pois foi necessário realizar muitos experimentos para formular suas leis.

Também os escolheu pela grande variedade que existia, ou seja, os com ervilha, os com ervilha amarela, os com vagens redondas, entre outros.

A variedade era importante porque era necessário saber quais características poderiam ser herdadas. Daí surge o termo herança Mendeliana.

3 leis de Mendel resumidas

Primeira Lei de Mendel

A primeira lei de Mendel ou lei da uniformidade afirma que, quando dois indivíduos puros (homozigotos) se cruzam, todos os descendentes serão iguais (uniformes) em suas características.

Isso se deve ao domínio de alguns personagens, uma simples cópia destes é suficiente para mascarar o efeito de um personagem recessivo. Portanto, tanto a prole homozigótica quanto a heterozigota apresentarão o mesmo fenótipo (traço visível).

Segunda lei de Mendel

A segunda lei de Mendel, também conhecida como lei da segregação do caráter, afirma que durante a formação dos gametas, os alelos (fatores hereditários) se separam (segregam), de forma que os descendentes adquirem um alelo de cada parente.

Esse princípio genético modificou a crença inicial de que a herança é um processo puramente de "combinação", no qual a prole exibe características intermediárias entre os dois pais.

Terceira lei de Mendel

A terceira lei de Mendel também é conhecida como a lei da separação independente. Durante a formação dos gametas, os caracteres das diferentes características são herdados independentemente uns dos outros.

Atualmente, sabe-se que essa lei não se aplica a genes do mesmo cromossomo, que seriam herdados juntos. No entanto, os cromossomos se separam independentemente durante a meiose.

Termos introduzidos por Mendel

Mendel cunhou vários dos termos que são usados atualmente no campo da genética, incluindo: dominante, recessivo, híbrido.

Dominante

Quando Mendel utilizou a palavra dominante em seus experimentos, referia-se ao caráter que se manifestava externamente no indivíduo, quer fosse encontrado apenas um ou dois.

Recessivo

Por recessivo, Mendel quis dizer que é um caráter que não se manifesta fora do indivíduo, porque um caráter dominante o impede. Portanto, para que isso prevaleça, será necessário que o indivíduo tenha dois caracteres recessivos.

Híbrido

Mendel usou a palavra híbrido para se referir ao resultado de um cruzamento entre dois organismos de espécies ou características diferentes.

Da mesma forma, foi ele quem estabeleceu o uso da letra maiúscula para os alelos dominantes e da minúscula para os recessivos.

Mais tarde, outros pesquisadores completaram seu trabalho e usaram o restante dos termos que são usados hoje: gene, alelo, fenótipo, homozigoto, heterozigoto.

Herança mendeliana aplicada a humanos

Os traços do ser humano podem ser explicados pela herança mendeliana, desde que se conheça a história familiar.

É necessário conhecer a história familiar, pois com eles podem ser coletadas as informações necessárias sobre uma determinada característica.

Para isso, é feita uma árvore genealógica onde são descritos cada um dos traços dos membros da família e, assim, pode-se determinar de quem foram herdados.

Exemplo de herança em gatos

Neste exemplo, a cor da pelagem é indicada por B (marrom, dominante) ou b (branco), enquanto o comprimento da cauda é indicado por S (curto, dominante) ou s (longo).

Quando os pais são homozigotos para cada característica (SSbb e ssBB), seus filhos na geração F1 são heterozigotos em ambos os alelos e apresentam apenas os fenótipos dominantes (SsbB).

Se os filhotes acasalam, todas as combinações de cor da pelagem e comprimento da cauda ocorrem na geração F2: 9 são marrons / curtos (caixas roxas), 3 são brancos / curtos (caixas rosa), 3 são marrom / longo (caixas azuis) e 1 é branco / longo (caixa verde).

4 exemplos de traços de Mendel

–Albinismo: é um traço hereditário que consiste na alteração da produção de melanina (pigmento que o homem possui e é responsável pela cor da pele, cabelos e olhos), de modo que em muitos casos há uma ausência total disso. Esse traço é recessivo.

–Lóbulos livres: é um traço dominante.

–Lóbulos das orelhas unidos: é um traço recessivo.

–Cabelo ou bico de viúva: Esta característica se refere à forma como a linha do cabelo termina na testa. Nesse caso, ele terminaria com um pico no centro. Aqueles com esse traço têm a forma da letra "w" ao contrário. É um traço dominante.

Fatores que alteram a segregação Mendeliana

Herança ligada ao sexo

A hereditariedade ligada ao sexo refere-se àquela que está relacionada ao par de cromossomos sexuais, ou seja, aqueles que determinam o sexo do indivíduo.

Os humanos têm cromossomos X e cromossomos Y. As mulheres têm cromossomos XX, enquanto os homens têm XY.

Alguns exemplos de herança ligada ao sexo são:

-Daltonismo: é uma alteração genética que faz com que as cores não sejam distinguidas. Normalmente você não consegue distinguir entre vermelho e verde, mas isso vai depender do grau de daltonismo que a pessoa apresenta.

O daltonismo é transmitido através do alelo recessivo ligado ao cromossomo X, portanto, se um homem herda um cromossomo X que apresenta esse alelo recessivo, ele será daltônico.

Enquanto para as mulheres apresentarem essa alteração genética, é necessário que ambas tenham cromossomos X alterados. É por isso que o número de mulheres com daltonismo é menor do que o de homens.

–Hemofilia: É uma doença hereditária que, assim como o daltonismo, está ligada ao cromossomo X. A hemofilia é uma doença que faz com que o sangue das pessoas não coagule adequadamente.

Por esse motivo, se uma pessoa com hemofilia se cortar, seu sangramento durará muito mais do que o de outra pessoa que não o tem. Isso acontece porque você não tem proteína suficiente no sangue para controlar o sangramento.

–Distrofia muscular de Duchenne: é uma doença hereditária recessiva que está ligada ao cromossoma X. É uma doença neuromuscular, caracterizada pela presença de fraqueza muscular significativa, que se desenvolve de forma generalizada e progressiva.

–Hipertricose: É uma doença hereditária que está presente no cromossomo Y, para a qual só é transmitida de um pai para um filho do sexo masculino. Este tipo de herança é denominado holandês.

A hipertricose consiste no crescimento excessivo de pêlos, de modo que aqueles que a sofrem têm partes do corpo excessivamente peludas. Essa doença também é chamada de síndrome do lobisomem, já que muitos sofredores estão quase completamente cobertos de pelos.

Referências

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Griffiths, A., Wessler, S., Carroll, S. & Doebley, J. (2015). Introdução à Genética Análise (11ª ed.). W.H. Freeman
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Lewis, R. (2015). Genética Humana: Conceitos e Aplicações (11ª ed.). McGraw-Hill Education.
Snustad, D. & Simmons, M. (2011). Princípios de Genética (6ª ed.). John Wiley and Sons.
Trefil, J. (2003). A Natureza da Ciência (1ª ed.). Houghton Mifflin Harcourt.