As Leis de Mendel: Introdução à Genética para o Enem

Gregor Mendel revolucionou a história da ciência com a descoberta dos fundamentos da genética. Ele fez cruzamentos de ervilhas e de moscas para descobrir os segredos da hereditariedade. Veja As Leis de Mendel para entender Cromossomos, DNA, Genes e tudo o que veio depois. É Biologia no Enem!

Nos vestibulares, na Fuvest ou no Enem cai Genética com frequência nos conteúdos de Biologia. Por que eu me pareço com meus pais? Como eu posso ter olhos claros se meus pais têm olhos castanhos? Como as características são transmitidas de pais para filhos? Aprenda isso e um pouco mais com nossa revisão de genética! Tem aula gratuita e dicas da professora de Biologia Juliana Santos.

Quando você ouve falar de hereditariedade, provavelmente logo relaciona o tema com o DNA. Ora! Você já aprendeu que o DNA é a molécula que carrega as informações genéticas ou hereditárias. Porém, nem sempre essa foi uma ideia tão óbvia. A herança genética só foi relacionada a esta molécula especial no início do século passado. As Leis de Mendel estão na origem dos estudos da GenéticaMas, mesmo antes desta descoberta, as leis básicas que regem a hereditariedade nos seres vivos já começaram a ser desvendadas pelo monge e botânico austríaco Gregor Mendel. Ele entrou para a história da ciência com As Leis de Mendel.

Ao logo de sua vida, Mendel realizou inúmeros experimentos onde observou a herança de caracteres biológicos em plantas. Utilizando principalmente ervilheiras (plantas que dão ervilhas) ele demonstrou que as plantas transmitiam suas características seguindo padrões simples estatisticamente.

Mendel utilizou estas plantas por terem fácil cultivo, produzirem muitas sementes e terem um ciclo de vida curto (e, quem sabe, ele também gostasse de comer ervilhas). Outra vantagem na utilização desta planta, é que elas poderiam apresentar características variáveis na cor e no formato de suas sementes, por exemplo. E assim foi construindo As Leis de Mendel.

Dica 1: Quer relembrar  aquele estudo de Biologia sobre a estrutura do DNA e do RNA? É conteúdo frequente nos vestibulares, na Fuvest e no Enem. Veja aqui post com aula da Khan Academy e resumo da professora de biologia Juliana sobre o tema: https://blogdoenem.com.br/biologia-khan-academy/

Mendel observou as diferentes características das ervilheiras e supôs que cada característica apresentada pela planta deveria ter um “fator” que produzia esta cor. Veja bem, ele chamou de “fator” o que anos depois viria a ser chamado de gene, que é um trecho do DNA que produz determinada característica. Em um dos experimentos que realizou, Mendel cruzou plantas que produziam ervilhas amarelas com plantas que produziam ervilhas verdes. Antes de realizar este experimento, ele selecionou ao longo de algumas gerações plantas que só produziam sementes amarelas, assim como plantas que só produzissem sementes verdes.

Com estas plantas, Mendel realizou cruzamentos artificiais, em que ele pegava o pólen de uma variedade de ervilha e aplicava-os no gineceu (parte feminina) de outra planta.  Essas primeiras plantas foram chamadas de geração Parental ou P.

As sementes resultantes desse cruzamento geraram plantas cujas ervilhas eram todas amarelas, chamadas de geração F1. Como a geração F1 foi produzida a partir de plantas com duas características diferentes, a geração F1 desse cruzamento foi também considerada por Mendel como híbrida. Então, você, assim como Mendel naquela época, deve estar pensando: Ué, mas onde foi parar a característica verde? Para responder a esta pergunta, Mendel cruzou os indivíduos híbridos.

O resultado desse cruzamento (geração F2) foi muito interessante: foram produzidas 75% de sementes amarelas e 25% de sementes verdes. Ou seja, uma proporção de 3 sementes amarelas para 1 verde. O aparecimento de sementes verdes mostrou a Mendel que o fator para a produção de ervilhas verdes não havia desaparecido durante o primeiro cruzamento e sim que ele não teria conseguido se expressar. A partir dessa ideia, Mendel passou a chamar o fator para a ervilha amarela de “dominante” e o fator para a ervilha verde de “recessivo”. Nasciam os fundamentos das Leis de Mendel.

As Leis de Mendel

Veja na imagem Experimento de Mendel com o cruzamento de ervilhas verdes e amarelas. É o básico do básico para você entender as Leis de Mendel, abrir a cabeça para aprender o restante, e depois gabaritar em Genética no Enem e nos vestibulares.As ervilhas de MendelA 1ª Lei de Mendel – Dessa maneira, Gregor Mendel levantou algumas hipóteses:

  1. todos os organismos possuem um par de fatores responsável por cada característica que apresenta;
  2. os fatores de cada característica são recebidos dos pais, cada um dos pais contribui com um fator do par;
  3. quando um indivíduo possui dois fatores diferentes, geralmente apenas um deles pode se manifestar (o dominante) e o outro ficar “escondido” ou inativado (o recessivo);
  4. os fatores geralmente não se misturam e nos gametas eles aparecem em doses simples.

Esta última conclusão ficou conhecida como 1ª Lei de Mendel ou lei da segregação de um par de fatores.

Dica 2: Que tal revisar a matéria biologia sobre a meiose e entender melhor a produção dos gametas? Veja o post a seguir sobre biologia: https://blogdoenem.com.br/biologia-meiose-aula-khan-academy/

Os fundamentos da Genética

Hoje, como disse anteriormente, sabemos que os “fatores” descritos por Mendel são, na verdade, os genes. Precisamos relembrar então, que a maioria dos organismos é formada por células 2n. No nosso caso, nosso código genético completo (2n) está dividido em 46 pedaços de DNA – os cromossomos. Destes, 23 vieram do pai e 23 da mãe do indivíduo, formando 23 pares de cromossomos homólogos.

Quando dizemos que os nossos cromossomos formam 23 pares, estamos nos referindo à homologia entre eles. Traduzindo: cada par de cromossomos possui um cromossomo vindo de cada genitor, sendo que os cromossomos que formam cada par trazem genes para as mesmas características genéticas, porém podem trazer informações diferentes. Geneticamente dizemos, então, que cada gene pode ter “alelos” diferentes, ou seja, informações diferentes para uma mesma característica. 

Por exemplo, a sequência de DNA que condiciona olhos claros e a sequência para olhos escuros, são alelos para o mesmo par de genes, localizados na mesma posição (mesmo lócus) nos cromossomos homólogos e que produzirão resultados para a mesma característica – a cor dos olhos. Embora os alelos, neste e em outros casos, estejam controlando as mesmas características, eles podem ter resultados diferentes.

Por uma questão de convenção, usamos a primeira letra do caráter recessivo para denominar os alelos: o alelo recessivo recebe a letra minúscula e o dominante a maiúscula. No caso da cor dos olhos, por exemplo, utilizamos a letra “a” de “azul” para nomear os alelos para cor de olhos. Como o alelo para cor azul é recessivo, chamamo-lo de “a”. Já o alelo para cor castanha é dominante, por isso é chamado de “A”.

Quando temos um indivíduo que possui em determinado par de genes (qualquer característica) alelos diferentes, ele será considerado heterozigoto para aquela característica. Já quando no mesmo lócus gênico temos dois alelos iguais, ele será chamado de homozigoto. O conjunto total de genes que um indivíduo possui em suas células, é chamado de “genótipo” e o conjunto das características expressas pelo genótipo será chamado de “fenótipo”. Uma coisa importante a ser ressaltada aqui é que as características de um indivíduo não são resultado apenas do seu genótipo, mas sim da interação destes genes com o ambiente.

Quando um indivíduo produz seus gametas, ele irá enviar para suas células sexuais apenas metade da quantidade de cromossomos que ele possui em suas células. Isto é muito importante, uma vez que durante a fecundação somam-se o DNA vindo da mãe (através do óvulo) com o DNA vindo do pai (através do espermatozoide). 

Ou seja, 23 cromossomos da mãe com 23 do pai. Lembre-se que para formar estas células com metade do numero de cromossomos (haploides/ n cromossomos) as células humanas irão passar pela meiose, uma divisão celular que reduz o número de cromossomos. Dessa maneira, durante a meiose, cada célula filha receberá um dos cromossomos do par de homólogos, recebendo apenas um dos alelos para cada característica.

Então, se um indivíduo é homozigoto para determinada característica, todos os seus gametas terão o mesmo alelo. Agora, se um indivíduo é heterozigoto, metade de seus gametas terão um tipo de alelo, e a outra metade terá outro tipo.

Está confuso? Veja o exemplo a seguir:

Característica: cor de olhos.

Alelos: “a” para cor azul (recessivo) e “A” para cor castanha (dominante).

Genótipos:

AA = HOMOZIGOTO = Produz somente gametas com o alelo A.

aa = HOMOZIGOTO = Produz somente gametas com o alelo a.

Aa = HETEROZIGOTO = Metade dos gametas produzidos terão o alelo A e a outra metade terá alelos a.

Que interessante é a biologia, não é mesmo? Mas, ainda não respondi a pergunta que não quer calar: de que maneira esses genes interagem para produzir a cor dos olhos ou outras características do nosso corpo? De várias maneiras. A mais comum é a que chamamos de “dominância completa”. Neste caso, um gene “recessivo” só apresenta sua característica quando está homozigose. Já quando aparece junto com o gene dominante, ele ficará “escondido” e não conseguirá produzir sua característica. Compliquei? Enrolei sua cabeça? Nada! É fácil, veja só:

No caso das ervilhas de Mendel:

A cor verde da ervilha era produzida por um alelo recessivo, certo? Então vamos chama-lo de “v”. Já a cor amarela era dominante, por isso vamos chama-la de “V”. Então para que tenhamos ervilhas verdes precisamos que a planta tenha recebido de ambos os genitores genes recessivos: vv, ou seja, precisamos que o indivíduo seja homozigoto.

Já para termos ervilhas amarelas que são condicionadas por genes dominantes, podemos ter duas opções: Vv – heterozigoto ou VV – homozigoto. Isto porque a cor amarela é dominante sobre a verde, logo, a presença do alelo para a cor amarela inibe a ação do alelo para cor verde, deixando – o “escondido” ou inativo.

Ainda está difícil? Veja mais um exemplo:

Cor dos olhos:

Olhos azuis são condicionados pele gene recessivo “a”. Isso quer dizer que, para que ele possa se expressar, ele precisa estar em homozigose, ou seja, precisa receber duas doses do alelo, um de cada genitor. O indivíduo de olhos azuis terá genótipo “aa”. Já o gene para cor castanha é dominante, por isso ele pode aparecer em dose dupla (homozigose dominante) ou em dose única acompanhado de um gene recessivo (heterozigoto) que ele irá se expressar. Portanto, um indivíduo de olhos castanhos pode ter como genótipo AA ou Aa (olhos castanhos portador de gene para olhos azuis). E tudo isso nasceu para a ciência com as Leis de Mendel.

Aulas Gratuita de Genética 

Gostou desta aula?  Agora, veja então sobre a 2ª Lei de Mendel.

Agora que você já relembrou um pouco dos conceitos básicos de genética, que tal exercitar seus conhecimentos de Biologia?

1) (UF Acre 2008) – Com base em conhecimentos genéticos, analise as proposições abaixo e indique a letra que reflete a resposta correta.

I) Heterozigoto é o individuo que possui dois alelos diferentes num determinado loco.

II) Gene recessivo – alelo que só determina o caráter quando ocorre em dose dupla. Em termos bioquímicos, é o alelo mutante inativo que, geralmente, não produz enzima. Quando consegue produzir enzima, é muito pouco eficiente em relação ao gene dominante, ou mesmo, pode ser um alelo mutante que produz uma enzima defeituosa.

III) A primeira lei de Mendel ou “lei da segregação os fatores”, diz que: “os dois alelos de um gene separam-se um do outro durante a formação das células sexuais, de modo que metade dos gametas carrega um dos alelos e outra metade carrega o outro alelo”.

(A) Apenas I e III são corretas

(B) I e II são incorretas

(C) Apenas I é correta

(D) Todas são corretas

(E) Apenas II é correta

Resposta: D – Todas as frases estão precisamente corretas

2) (UNIR – 2005) De acordo com as leis de Mendel, um indivíduo com genótipo Aa produz gametas:

A) Somente a

B) Somente A

C) A e a

D) Aa

E) AA, Aa e aa

Resposta: C. Um indivíduo Heterozigoto Aa irá produzir gametas A e a, pois na formação dos gametas por meiose os alelos se separam.

Dica 3: Quer treinar seus conhecimentos em Biologia? Baixe esta apostila de biologia gratuitamente! https://blogdoenem.com.br/biologia-enem-apostila-gratuita/
Dica 4: Precisa revisar mais conteúdos de biologia? Veja os vídeos de Biologia da Khan Academy já traduzidos para o Português pela equipe da Fundação Lemann no http://www.fundacaolemann.org.br/khanportugues/#videos

Os textos e exemplos acima foram preparados pela professora Juliana Santos para o Blog do Enem. Juliana é formada em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Santa Catarina. Dá aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007. Facebook: https://www.facebook.com/juliana.evelyndossantos .

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