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GRUPOS DE LIGAÇÃO E RECOMBINAÇÃO

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Relatório de Genética sobre GRUPOS DE LIGAÇÃO E RECOMBINAÇÃO

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GRUPOS DE LIGAÇÃO E RECOMBINAÇÃO

  1. 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 1
  2. 2. 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. 2
  3. 3. 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 duploheterozigótico 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. 3
  4. 4. 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 moscada-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 4
  5. 5. 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 (2n8, 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. 5
  6. 6. 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 F 1 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); 6
  7. 7. 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: 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. ou Na F1, como resultado do cruzamento anterior, temos fêmeas heterozigóticas de asas normais e olhos vermelhos e machos de olhos brancos e asas miniatura. 7
  8. 8. F1: Macho Fêmea 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: Selvagem White-Miniatura Fêmeas Machos Grupo 3 41 28 Grupo 4 25 8 Grupo 5 25 28 A F2 resulta do cruzamento: F1 × F1 ♀ ♂ 8
  9. 9. 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: Resultante de gâmetas parentais [wm] [+] Resultante de gâmetas recombinantes [w] [m] Resultante de gâmetas parentais 9
  10. 10. [wm] [+] Resultante de gâmetas recombinantes [w] [m] Fenótipos da F2 e sua contagem: Selvagem (+) White- White Miniatura Miniatura (w) (m) (wm) 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. 10
  11. 11. Cálculos No cruzamento w+w+m+m × independente, as proporções seriam: wwmm w+wm+m; se a segregação w+wmm; fosse 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. 11
  12. 12. 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. 12
  13. 13. 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 F 2 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 F 2. 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. 13
  14. 14. 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. 14
  15. 15. 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_melanoga ster @ http://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossomo @ http://www.biomania.com.br/bio/conteudo.asp?cod=1219 @ http://www.kalipedia.com/geografia-chile/tema/fotos-ejemplaresidrosophila.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 15

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