Genética: as leis de Mendel

Objetivo da atividade

Aplicar a 1ª e a 2ª leis de Mendel na resolução de problemas de cruzamento, utilizando o quadro de Punnett para prever genótipos e fenótipos da descendência, e interpretar proporções fenotípicas em situações de monoibridismo e diibridismo.

Instruções para os alunos

• Resolva as questões no caderno, mostrando sempre os cálculos e os quadros de Punnett quando solicitados.
• Use letras maiúsculas para alelos dominantes e minúsculas para recessivos, conforme indicado em cada problema.
• Nas questões com cruzamento, identifique primeiro os genótipos dos genitores, depois os gametas possíveis e só então monte o quadro.
• Expresse as proporções tanto em fração (3/4) quanto em porcentagem (75%), pois ambas serão cobradas.
• Lembre-se: genótipo é a combinação de alelos; fenótipo é a característica que se manifesta.

Questões

Questão 1. Defina, com suas palavras, a 1ª Lei de Mendel (Lei da Segregação dos Fatores). Em seguida, explique o que significa dizer que um indivíduo é heterozigoto para uma característica.

Questão 2. Em ervilhas, o alelo para semente amarela (V) é dominante sobre o alelo para semente verde (v). Indique o fenótipo correspondente a cada genótipo:

a) VV b) Vv c) vv

Questão 3. Cruzando-se duas ervilhas heterozigóticas para a cor da semente (Vv × Vv), monte o quadro de Punnett e determine:

a) as proporções genotípicas da descendência; b) as proporções fenotípicas da descendência.

Questão 4. Em cobaias, o pelo preto (P) é dominante sobre o pelo branco (p). Um cobaio preto foi cruzado com uma fêmea branca e, na descendência, surgiram filhotes pretos e brancos na proporção aproximada de 1:1. Qual era o genótipo do macho preto? Justifique montando o quadro de Punnett.

Questão 5. (Discursiva) Explique o que é um cruzamento-teste (retrocruzamento) e por que ele é usado para descobrir se um indivíduo de fenótipo dominante é homozigoto ou heterozigoto.

Questão 6. Em uma planta, a flor vermelha (R) é dominante sobre a flor branca (r). Foram obtidos 240 descendentes de um cruzamento, sendo 180 de flores vermelhas e 60 de flores brancas. Qual a provável combinação genotípica dos genitores? Mostre o raciocínio.

Questão 7. Defina a 2ª Lei de Mendel (Lei da Segregação Independente). Em que condição, conhecida atualmente, essa lei se aplica plenamente?

Questão 8. Considere ervilhas em que a semente amarela (V) domina a verde (v) e a semente lisa (L) domina a rugosa (l). Cruzando-se dois indivíduos diíbridos (VvLl × VvLl), responda:

a) Quantos tipos de gametas diferentes cada genitor produz? Liste-os. b) Montando o quadro de Punnett 4×4, qual a proporção fenotípica esperada na descendência?

Questão 9. No cruzamento diíbrido da questão anterior (VvLl × VvLl), qual a probabilidade de nascer um descendente com sementes verdes e rugosas (duplo recessivo)? Justifique com o cálculo da probabilidade.

Questão 10. (Discursiva) Mendel não conhecia os cromossomos nem o DNA quando formulou suas leis, em 1865. Explique como o conhecimento atual sobre meiose e cromossomos confirma a 1ª e a 2ª leis de Mendel, e cite uma situação em que a 2ª lei não se cumpre.

Gabarito (comentado)

Questão 1. A 1ª Lei de Mendel afirma que cada característica é determinada por um par de fatores (alelos) que se segregam (separam-se) durante a formação dos gametas, de modo que cada gameta recebe apenas um alelo de cada par. Um indivíduo heterozigoto possui dois alelos diferentes para a mesma característica (por exemplo, Vv): manifesta o fenótipo dominante, mas carrega o alelo recessivo, que pode ser transmitido aos descendentes.

Questão 2. a) VV → semente amarela; b) Vv → semente amarela (o alelo dominante V se manifesta mesmo em heterozigose); c) vv → semente verde.

Questão 3. Cruzamento Vv × Vv. Gametas de cada genitor: V e v.

a) Proporção genotípica: 1 VV : 2 Vv : 1 vv (ou 25% VV, 50% Vv, 25% vv). b) Proporção fenotípica: 3 amarelas : 1 verde (75% amarelas, 25% verdes). Este é o clássico 3:1 do monoibridismo.

Questão 4. A fêmea branca é necessariamente homozigota recessiva (pp), pois branco é recessivo. Como surgiram filhotes brancos (pp), eles receberam um alelo p de cada genitor — logo o macho preto também carrega p, sendo heterozigoto (Pp).

O resultado é 1 Pp (preto) : 1 pp (branco), ou seja, a proporção 1:1 observada.

Questão 5. O cruzamento-teste consiste em cruzar o indivíduo de fenótipo dominante (genótipo desconhecido) com um indivíduo homozigoto recessivo. Se toda a descendência apresentar o fenótipo dominante, o indivíduo testado é homozigoto dominante; se surgirem descendentes de fenótipo recessivo (proporção 1:1), ele é heterozigoto. O homozigoto recessivo é usado porque só contribui com alelos recessivos, revelando diretamente o alelo "escondido" do outro genitor.

Questão 6. A proporção 180:60 equivale a 3:1, a marca registrada do cruzamento entre dois heterozigotos. Logo, os genitores eram ambos Rr × Rr. (Confirmação: Rr × Rr gera 3/4 vermelhas = 180 e 1/4 brancas = 60.)

Questão 7. A 2ª Lei de Mendel afirma que os fatores responsáveis por características diferentes segregam-se de forma independente durante a formação dos gametas. Atualmente sabe-se que ela se aplica plenamente quando os genes envolvidos estão localizados em cromossomos diferentes (ou muito distantes em um mesmo cromossomo), de modo que não haja ligação gênica entre eles.

Questão 8. a) Cada genitor VvLl produz 4 tipos de gametas: VL, Vl, vL, vl.

b) O quadro 4×4 (16 combinações) gera a proporção fenotípica clássica do diibridismo:

Ou seja, 9 : 3 : 3 : 1.

Questão 9. A probabilidade de duplo recessivo (verde e rugosa, vvll) é calculada pelo produto das probabilidades independentes:

• semente verde (vv): 1/4
• semente rugosa (ll): 1/4

P(verde e rugosa) = 1/4 × 1/4 = 1/16 ≈ 6,25%. Isso corresponde exatamente à fração 1/16 da proporção 9:3:3:1.

Questão 10. A meiose explica fisicamente as leis de Mendel. Na anáfase I, os cromossomos homólogos (que carregam os pares de alelos) separam-se e vão para gametas diferentes — é a base material da 1ª Lei (segregação). A distribuição aleatória dos diferentes pares de homólogos na metáfase I corresponde à 2ª Lei (segregação independente), pois cada par se orienta independentemente dos demais. A 2ª lei não se cumpre quando os genes estão ligados (no mesmo cromossomo e próximos): eles tendem a ser herdados juntos, alterando as proporções esperadas — fenômeno chamado de ligação gênica (linkage), descoberto por Morgan já no século XX.