UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS AGROVETERINÁRIAS
EXERCÍCIOS DE GENÉTICA
Professor ALTAMIR FREDERICO GUIDOLIN Geneticista, Doutor
Lages - Santa Catarina
2017
ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO......................................................... ............................................................................................................................ ......................................................................... ...... 1 2 GENÉTICA MOLECULAR MOLECULAR ................................................................. ................................................................................................................ ............................................... 3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
Estrutura do material genético........................................................................................................3 genético........................................................................................................3 Replicação do DNA (Duplicação) ............................................................. ...................................................................................................7 ......................................7 Transcrição do DNA ............................................................ .......................................................................................................................7 ...........................................................7 Código genético ............................................................... ..............................................................................................................................8 ...............................................................8 Síntese protéica (tradução) ........................................................... ............................................................................................................9 .................................................9 Organização do material genético ........................................................... ............................................................................................... .................................... 11 Regulação da expressão gênica ................................................................ ................................................................................................. ................................. 12
3 MUTAÇÕES NO MATERIAL GENÉTICO E TERATOGÊNESE.................................................... 13 4 BASES CITOLÓGICAS DA HERANÇA ............................................................. ......................................................................................... ............................ 15 4.1 Divisão celular ....................................................... ........................................................................................................................ ...................................................................... ..... 15 4.2 Gametogênese ...................................................... ....................................................................................................................... ...................................................................... ..... 21 5 GENÉTICA MENDELIANA MENDELIANA .............................................................. ............................................................................................................. ............................................... 22 6 BIOMETRIA ............................................................ ................................................................................................................................ ........................................................................ .... 39 7 GENES LETAIS E FENOCÓPIAS................................................................ .................................................................................................. .................................. 44 44 8 INTERAÇÕES ALÉLICAS, ALÉLICAS, ALELISMO MÚLTIPLO MÚLTIPLO E PLEIOTROPIA .......................................... 45 8.1 Interações alélicas ................................................................ ....................................................................................................................... ....................................................... 45 8.2 Alelismo múltiplo ...................................................... ....................................................................................................................... .................................................................... ... 47 8.3 Pleiotropia ...................................................................................................................... .................................................................................................................................... .............. 51 51 9 INTERAÇÕES GÊNICAS ................................................................ ............................................................................................................... ............................................... 53 10 CRUZAMENTO CONTROLADO - UMA FERRAMENTA PARA PARA ESTUDOS GENÉTICOS GENÉTICOS ......... 58 11 LIGAÇÃO GÊNICA, PERMUTA E MAPAS GENÉTICOS ............................................................ 60 12 ABERRAÇÕES CROMOSSÔMICAS .......................................................... ........................................................................................... ................................. 71 13 EFEITOS DO AMBIENTE AMBIENTE NA EXPRESSÃO EXPRESSÃO GÊNICA ................................................................ 80 14 GENÉTICA QUANTITATIVA .......................................................... ........................................................................................................ .............................................. 85 14.35 Herdabilidade............................................................................ Herdabilidade........................................................................................................................... ............................................... 94 14.36 Componentes da variância .................................................................... ...................................................................................................... .................................. 95 15 GENÉTICA DE DE POPULAÇÕES POPULAÇÕES ..................................................... ................................................................................................... .............................................. 97 16 EVOLUÇÃO, COM ÊNFASE ÊNFASE NA “TEORIA SINTÉTICA SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO” EVOLUÇÃO” ................................ 103 17 DETERMINAÇÃO DO SEXO E HERANÇA HERANÇA RELACIONADA AO SEXO................................... 106 18 SISTEMAS DE ACASALAMENTO ........................................................ ............................................................................................. ..................................... 109 19 IMUNOGENÉTICA ............................................................. ..................................................................................................................... ........................................................ 111 20 EFEITO MATERNO E HERANÇA EXTRACROMOSSÔMICA EXTRACROMOSSÔMICA .................................................. 112 21 TÉCNICAS BIOTECNOLÓGICAS BIOTECNOLÓGICAS E APLICAÇÕES APLICAÇÕES AOS ESTUDOS GENÉTICOS. ............... 118 21.1 Técnicas de apoio à biotecnologia biotecnologia ...................................................... .......................................................................................... .................................... 118 21.2 Cultura de tecidos vegetais .......................................................... ..................................................................................................... ........................................... 119 21.3 Transformação genética ............................................................ .......................................................................................................... .............................................. 119
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21.4 Marcadores moleculares .......................................................... ......................................................................................................... ............................................... 120 21.5 Técnicas associadas ao aumento da capacidade reprodutiva (Inseminação artificial, super ovulação, ....). .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 122
EXERCÍCIOS DE GENÉTICA ATENÇÃO: Os exercícios apresentam somente a resposta final ou parte do desenvolvimento da resposta e tem a finalidade de facilitar o entendimento do exercício, e em momento algum de dar uma resposta completa. O complemento das respostas fica a cargo do acadêmico. Instruções a serem observadas durante as avaliações da disciplina de genética: 1) Leia as questões com atenção para interpretá-las corretamente. 2) No caso de dúvida, peça esclarecimentos até 10 minutos a partir do início da avaliação. Após este prazo não faça perguntas. 3) Responda apenas o que é solicitado. 4) Use os dados fornecidos. 5) Use o verso da(s) folha(s) impressa(s) como rascunho. 6) Responda a(s) questão(ões) integralmente na folha de papel almaço, na ordem em que estão formuladas. O rascunho (verso da(s) folha(s) impressa(s)) não será considerado na avaliação. 7) Escreva somente com caneta azul ou preta e letra legível. 8) Assine todas as folhas. 9) As respostas devem limitar-se a 01 folha de papel almaço (4 páginas). 10) Todas as questões tem o mesmo peso (exceções constarão peso no início da questão). 11) A avaliação dar-se-á com base no desenvolvimento, até a resposta final, por isto apresente o desenvolvimento na folha de almaço. 12) Não perca tempo respondendo além do que é solicitado; efetuando cálculos desnecessários ou cujos resultados são fornecidos; fazendo rascunhos desnecessários ou escrevendo a lápis para depois passar a limpo. 13) Assine a lista de presenças, antes de sair da sala. 14) Entregue a avaliação (todo o material fornecido) no prazo estabelecido. 15) Durante a avaliação é proibido o uso de equipamentos eletrônicos que armazenem, transmitam ou recebam som e/ou caracteres alfanuméricos, os quais devem permanecer desligados e guardados. Se estiver usando boné, vire a aba para traz.
1 INTRODUÇÃO 1.1 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) Nas espécies espécies de reprodução vegetativa vegetativa não ocorre variabilidade genética, genética, porque não ocorre interação gênica. gênica. ( ) A variabilidade genética, genética, em organismos de reprodução assexuada, ocorre durante as divisões mitóticas e são causadas pela recombinação genética. ( ) Variabilidade Variabilidade genética é a variação entre os seres vivos, seja pelo ambiente ou pelos genes, e é característica de cada espécie. 1.2 Faça um histórico da genética, comentando os passos mais importantes, mostrando conhecimento de quais foram e como se sucederam os fatos, até o que hoje conhecemos como a tecnologia do DNA recombinante. 1.3 Há relatos de inúmeros pesquisadores que antecederam Mendel, na tentativa de elucidar as bases genéticas da hereditariedade, sem contudo obterem sucesso. Quais as razões que levaram Mendel a obter sucesso na elucidação das bases da hereditariedade? Resposta: Há algumas razões para o êxito de Mendel, entre elas: a) A escolha dos genótipos utilizados no experimento (escolha do material experimental). Ele trabalhou com ervilha, uma planta de ciclo curto, descendência numerosa e que ocupa pequeno espaço (em comparação com outros estudos da época); b) Estudou vários caracteres da
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ervilha, em realidade sete, visando ter certeza dos resultados obtidos; c) Foi persistente em conduzir o trabalho e em defender suas idéias, que eram diferentes de tudo que ocorria na época.
1.4 Quais as principais contribuições da genética para a agricultura? 1.5 Como a variabilidade genética pode ser preservada? 1.6 Porque é importante a conservação da variabilidade genética? 1.7 A variabilidade genética é importante para os estudos de herança. Caracterize e comente esta importância. 1.8 Em que situações é mais indicado a conservação in situ quando comparamos com a conservação ex situ? Comente sob todos os aspectos, desde a manutenção do germoplasma até os aspectos evolutivos envolvidos, justif icando-os. 1.9 Diferencie variação genética de variação ambiental? 1.10 Quais os tipos de variação que podem ser encontrados nos organismos vivos? Qual a importância de cada uma delas sob o ponto de vista genético? 1.11 Disserte em 30 linhas o tema “variabilidade genética”. 1.12 Quais as vantagens da conservação de recursos genéticos in situ quando comparamos com a conservação ex situ? 1.13 O Brasil apresenta uma das maiores reservas de biodiversidade do mundo. Comente como tem sido conservada a variabilidade genética de interesse para a agropecuária brasileira. 1.14 O que é variabilidade genética? Como pode ser comprovado que a variabilidade observada em uma determinada população é realmente devido a causas genéticas. Fundamente a sua resposta sob todos os aspectos (desde a genética molecular, mendeliana, citológica até os aspectos evolutivos envolvidos). 1.15 Comente a importância da conservação da variabilidade genética, sob o ponto de vista ambiental e do melhoramento genético? 1.16 Como diferenciar variação genética de variação ambiental?
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2 GENÉTICA GENÉTIC A MOLECULAR MOLECUL AR 2.1 Estrutura do material material genético genético 2.1.1 Indique se cada uma das seguintes proposições sobre a estrutura do DNA é verdadeira (V) ou falsa (F). (Cada letra é usada para referir-se à concentração da base correspondente no DNA): a) ( ) A + T = G + C; b) ( ) A = G; C = T; c) ( ) A/T = C/G; d) ( ) T/A = C/G; e) ( ) A + G = C + T; f) ( ) G/C = 1; g) g) ( ) A = T dentro de cada fita única; h) ( ) As pontes de hidrogênio fornecem for necem estabilidade à dupla hélice em citoplasma aquoso; i) ( ) As ligações hidrofóbicas fornecem estabilidade à dupla hélice em citoplasma; j) ( ) Quando separadas, as duas fitas de uma dupla hélice são idênticas; k) ( ) Uma vez que a sequência de bases de uma fita da dupla hélice é conhecida, a sequência de bases da outra fita pode ser deduzida; m) ( ) A estrutura de uma dupla hélice de um DNA é totalmente conservada durante sua replicação; n) ( ) Cada par de nucleotídeos contém dois grupamentos fosfato, duas moléculas de desoxiribose e duas bases. o) ( ) O pareamento das bases nitrogenadas garante a diferenciação celular de forma estável. Resposta: (E); (E); (C); (C); (C); (C); (E); (C); (C); (E); (C); (E); (C). 2.1.2 O Código Genético é universal por ser praticamente o mesmo em todos os seres vivos, embora existam raríssimas exceções a esta universalidade. Ele também é chamado de degenerado, porque para a codificação de quase todos os aminoácidos existem mais de um códon, conforme é mostrado na Tabela do Código Genético, a seguir: Ao final da tradução de um RNA mensageiro foi formado um polipeptídio que apresenta os seguintes aminoácidos em suas posições relativas: 1ª Base do Códon
U
C
A
G
Metionina 1
U
C
A
G
3ª Base do Códon
Fenilalanina Fenilalanina Leucina Leucina Leucina Leucina Leucina Leucina Isoleucina Isoleucina Isoleucina Metionina Valina Valina Valina Valina
Serina Serina Serina Serina Prolina Prolina Prolina Prolina Treonina Treonina Treonina Treonina Alanina Alanina Alanina Alanina
Tirosina Tirosina Parada(Stop) Parada(Stop) Histidina Histidina Glutamina Glutamina Asparagina Asparagina Lisina Lisina Ac. Aspártico Ac. Aspártico Glutamina Glutamina
Cisteína Cisteína Parada(Stop) Triptofano Arginina Arginina Arginina Arginina Serina Serina Arginina Arginina Glicina Glicina Glicina Glicina
U C A G U C A G U C A G U C A G
2ª Base do Códon
Triptofano 2
Triptofano 3 Arginina 4
Lisina 5 Cisteína 6
Fenilalanina 7
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Indique o somatório da(s) proposição(ões) proposição(ões) abaixo que estão CORRETA(S) ( ). 01. O RNA mensageiro mensageiro que que forma este polipeptídio apresenta apresenta 7 (sete) pares de bases nitrogenadas. 02. Se o códon códon do RNA mensageiro mensageiro que codifica o segundo aminoácido for modificado na sua terceira base (de G para A), a cadeia polipeptídica será formada faltando um aminoácido. 04. Existem no total 16 sequências sequências possíveis de RNA mensageiro para para formarem este polipeptídio. 08. Os aminoácidos da primeira e da segunda segunda posição posição são exemplos da razão pela qual qual o código genético é chamado de degenerado. 16. A presença do códon códon UAA no RNA mensageiro mensageiro faz com que a maquinaria de de tradução (ribossomo + RNA mensageiro) seja desmontada. 32. Pela análise da tabela do código genético podemos podemos afirmar que o aminoácido da da 7ª (sétima) posição pode ser codificado por apenas um códon. 64. Uma mutação no DNA pode ou não levar a modificações modificações na sequência dos aminoácidos deste polipeptídio.
2.1.3 R2-1) A composição de bases de vários ácidos nucléicos fornecido a seguir: ESPÉCIE BASES (%) A C G 1 20 30 30 2 40 10 10 3 30 30 20 4 40 10 40
de algumas espécies é T 20 40 ---
U --20 10
5 30 30 20 20 -Para cada espécie, caracterize o ácido nucléico encontrado (se DNA fita simples ou dupla, RNA fita simples ou dupla) justificando as respostas (resposta sem justificativa não será avaliada). Resposta: 1-DNA dupla fita; 2-DNA dupla fita; 3-RNA; 4-RNA; 5-DNA fita simples (quando desnaturado por calor, concentrações salinas baixas, etc.).
2.1.4 R2-2) O DNA de uma célula haplóide da galinha contém 1,3 x 10-12 g e 28% de suas bases é adenina. a) Qual a proporção de citosina é esperada nesse DNA? b) Qual o número esperado de nucleotídeos numa célula somática? c) Qual o comprimento total do DNA de uma célula haplóide, se todos os seus cromossomos fossem unidos? d) Considerando que o núcleo de uma célula tem 3 micrometros de diâmetro, qual a implicação biológica/genética dessa dimensão dimensão em relação ao comprimento do DNA? OBS.: Considere que o peso molecular médio de um nucleotídeo é de 330 Dalton, 1 Dalton equivale a 1,67 x 10 -24 g, 1 Ångström equivale a 10 -4 micrometros e a distância entre um par de bases é 3,4 Ångström. Resposta:
a) 28% A - 28% T ===> 56% 22% C - 22% G
100% - 56% = 44% / 2 = 22%
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b) 1 nucleotídeo
------- 330 Daltons 1 Dalton ------ 1,67 x 10 -24g 1 nucleotídeo --- (330 x 1,67 x10 -24g) = 5,511 x 10 -22g X ------------------------------------------------------------------------------- 1,3 x 10 -12g = 2 358 918 527 nucleotídeos (haplóide - n) = 4 717 837 053 nucleotídeos (2n) c) 2.358.918.527 nucleotídeos (n) --- 1.179.459.263 pb 1 (n) Distância entre 1 par de bases ------3,4 Ångström 1.179.459.263 1.179.459.263 pb ------------------------------------X Ångström 1.179.459.263 1.179.459.263 4.010.161.494 4.010.161.494 Ångström -4 1 Ångström ---------------- 10 micrometros 4.010.161.494 4.010.161.494 Ångström --- X = 401.016 401.016 micrometros 1 Ångström ---------------- 10 -10 metros 4.010.161.494 4.010.161.494 Ångström --- X = 0,40 metros d) CÉLULA HAPLÓIDE DE GALINHA: Comprimento do DNA -------- 401.016 micrometros Diâmetro do núcleo -------------- 3 micrometros Considerando estes fatos, qual a conclusão? 2.1.5 R2-3) Considerando ainda o DNA de uma célula haplóide da galinha, quantos tipos de moléculas de DNA são possíveis? Qual a implicação biológica/genética desse resultado? Resposta: 41 179 459 263 tipos de DNA 2.1.6 R2-5) Uma fita da molécula de DNA contém a seguinte proporção de bases nitrogenadas: 20% A, 30% C, 40% G e 10% T. Quais são as proporções dessas mesmas bases esperadas na hélice dupla desse DNA? Resposta: 20% A, 30% C, 40% 40% G e 10% T = 100% TOTAL TOTAL FITA SIMPLES 20% T, 30% G, 40% 40% C e 10% A = 100% TOTAL FITA FITA SIMPLES Cálculo: (20% A + 10% A)/2 = 15% 15% A (30% C + 40% C)/2 = 35% C (20% T + 10% T)/2 = 15% 15% T (40% G + 30% G)/2 = 35% 35% G (100% FITA SIMPLES + 100% FITA SIMPLES)/2 = 100% FITA DUPLA 2.1.7 R2-6) O genoma haplóide do bicho-da-seda tem apenas uma cópia do gene da fibroina (proteína da seda). Durante a produção da seda, cada célula produz 10 9 moléculas dessa proteína, sendo que o gene é transcrito 10 4 vezes. Quantas vezes uma mesma molécula do mRNA é traduzida? tr aduzida? Resposta: O gene é transcritos 10 4 vezes. Então temos 10 4 mRNA Regra de três 104 mRNA 109 proteínas 1 mRNA X X = 100.000 proteínas 2.1.8 R2-9) Num dos genes dos bovinos, que codifica para uma determinada enzima existem 1.212 bases nitrogenadas nos seus exons. Considerando que na cadeia polipeptídica codificada por esse gene o primeiro aminoácido é a metionina, pergunta-se: 1 pb
– pares de base
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a) Qual o número de aminoácidos dessa proteína? b) Qual o número de bases nitrogenadas do mRNA? c) Qual o número de tRNAs envolvidos na síntese de uma molécula? d) Para sintetizar cada cadeia polipeptídica, p olipeptídica, quantos ribossomos são necessários? Resposta: a) 1212 bases nitrogenadas nos exons do DNA 606 pb nitrogenadas nos exons do DNA, sendo que destes, 3 pb são o códon de finalização. 3 pb ---> 1 AÁc. 603 pb ---> X = 201 AÁc. b) 606 pb nos exons = 606 bases no mRNA c) Um tRNA para cada aminoácido = 201 tRNA. 1 ribossomo para cada cadeia polipeptídica.
2.1.9 Utilizando os conhecimentos da Genética Molecular explique: a) Como é armazenada a informação genética de um determinado organismo; b) Como é possível existir tantos organismos diferentes, desde bactérias, plantas até animais superiores, e mesmo dentro de cada uma destas espécies existir tanta variabilidade genética se o material que compõe o DNA é o mesmo para todas as espécies; e c) Como surgem organismos diferentes, mesmo dentro de uma determinada espécie? 2.1.10 Descreva as principais diferenças entre DNA e RNA: a) quimicamente, b) funcionalmente e c) pela localização na célula. 2.1.11 Explique como Meselson e Sthal, em 1958, demonstraram que a duplicação do DNA é semiconservativa. 2.1.12 Em 1958 Meselson e Sthal demonstraram que a duplicação do DNA é semiconservativa. Quais características que a duplicação semiconservativa confere ao material genético? Comente detalhadamente estas características e sua importância. 2.1.13 Como foi provado que o DNA é o material genético? 2.1.14 Questionado por um leigo a cerca do DNA (Será que o DNA realmente existe?) como proceder para provar a existência do DNA e que ele é o responsável pelo armazenamento da informação genética. 2.1.15 Em 1944, Avery MacLeod e McCarty comprovaram que o DNA é o material genético, isolando as diferentes classes de moléculas encontradas dos detritos de células Lisas de bactérias mortas pelo calor. Com o conhecimento atual, em genética molecular, surgiram outras maneiras de comprovar que o DNA é o material genético. Descreva uma maneira de comprovar que o DNA também é o material genético nos seres superiores. 2.1.16 Quais as características que tornam os vírus e bactérias material atrativo para os estudos genéticos? Resposta: Entre outras características, destacam o ciclo reprodutivo muito curto e o fácil manuseio em laboratório de um grande número de descendentes, associados à menor complexidade e arranjamento do material genético.
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2.1.17 Descreva o tRNA estruturalmente e funcionalmente considerando cada uma de suas partes? 2.1.18 Descreva o modelo da dupla hélice, conforme proposto por Watson e Crick (1953). 2.2 Replicação do DNA (Duplicação) 2.2.1 O que é a origem de replicação? 2.2.2 Relacione as regiões regulatórias (como o tata Box) e a definição do número de genes? 2.2.3 Descreva o processo de replicação (duplicação) do DNA. semiconservativo. 2.2.4 Demonstre que o processo de duplicação do DNA é semiconservativo.
2.2.5 O processo de duplicação do DNA é chamado de semiconservativo porque: (a) O DNA é formado por moléculas complementares; (b) Em cada dupla hélice que se forma, uma faz parte da molécula mãe e outra é totalmente sintetizada; (c) As bases nitrogenadas se ligam duas a duas; (d) Uma molécula de DNA origina duas de RNA; (e) As duas hélices da nova molécula terão, alternadamente, pedaços da molécula mãe. A resposta correta é a letra ( ). 2.2.6 Em procariontes ( Escherichia coli ) a replicação do DNA ocorre a uma velocidade de 850 nucleotídeos por segundo, quando em condições ideais de crescimento. A bactéria gasta 40 minutos para replicar seu cromossomo. Nos eucariontes, devido à associação do DNA com as histonas, a velocidade de replicação é cerca de dez vezes mais lenta do que nos procariontes. A menor velocidade de replicação do DNA nos eucariontes, associada ao fato deles possuírem muito mais DNA do que as bactérias, permitiu estimar que uma célula eucarionte gastaria mais de dois meses para replicar o DNA de seus cromossomos a esta velocidade. No entanto, sabemos que a fase S do ciclo celular gasta em torno de seis horas para replicar todos os cromossomos. Diante desses fatos, como ocorre a replicação nos eucariontes? 2.2.7 Niremberg e Leder (1964) desenvolveram um método eficiente para determinação dos 64 códons envolvidos na síntese protéica (tradução), após descobrirem que moléculas de tRNA carregadas com seu aminoácido específico se ligam ao complexo ribossomo-mRNA. Explique como eles procederam para decifrar o código genético? Quantos códons codificam todos os 20 aminoácidos? Que papel desempenham os demais códons? 2.3 Transcrição do DNA 2.3.1 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) O hnRNA tem por função primordial a degradação degradação dos introns. introns. ( ) O código código genético é transcrito para mRNA. ( ) Os introns são genes genes inativos. ( ) O iniciador (primer) faz com que a dupla fita se abra, deixando a DNApolimerase ligar-se-ão DNA. ( ) Após Após o término o iniciador passa para outro ponto da fita, recomeçando o processo processo de duplicação. ( ) A função do iniciador iniciador (primer) é separar as fitas do DNA. ( )
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2.3.2 Os processos que culminam com a formação de um mRNA são diferentes entre os organismos procariontes e os eucariontes. Descreva estas diferenças. 2.3.3 Processamento do RNA: a) Descreva o processo, b) Quais as contribuições deste processo, sob o ponto de vista evolutivo, c) Onde, na célula, ocorre este processo, d) Quando ocorre o processamento. 2.3.4 Diferencie os tipos de RNA quanto a função, a estrutura, o local de atuação na célula, etc. 2.3.5 Descreva o processo de transcrição do DNA. 2.3.6 Diferencie INTRON e EXON? 2.3.7 Com base na fita de DNA fornecida a seguir: fita sense 5' AATGCGACTGATCTAACAGCTAC AATGCGACTGATCTAACAGCTAC3' 3'TTACGCTGACTAGATTGTCGATG5' a) Esquematize a estrutura plana da dupla fita do DNA (posição dos grupos fosfato, do açúcar, das bases nitrogenadas), utilizando os primeiros 4 pares de base a partir da posição 3' da fita sense. b) Qual a sequência de bases no mRNA? (não esqueça de observar os códons de início e fim do mRNA). c) Comente as funções do DNA, identifique os três principais tipos de RNA e dê as principais funções, características e localização de cada um na célula vi va. d) Comente a respeito das principais enzimas envolvidas na duplicação e na transcrição do DNA (DNA e RNA polimerases), abordando pontos como funções, modo de atividade, entre outros. 2.3.8 Quais as diferenças entre o mRNAs de procariontes e eucariontes. 2.4 Código genético 2.4.1 O código genético não tem virgulas. Quais as implicações deste fato para a leitura do RNA, frente a alterações na sequência de bases do material genético. 2.4.2 Diz-se que o código genético não é ambíguo e que o código genético é degenerado. Diferencie estas duas propriedades do código genético. 2.4.3 O que é o código genético? 2.4.4 Que é um códon? 2.4.5 O código genético é universal. Qual a contribuição deste fato na explicação da evolução da vida na terra? Quais são as implicações deste fato, quanto ao melhoramento genético (em especial para a transgenia). Quais são as implicações deste fato, tanto para a genética, quanto ao melhoramento de plantas.
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2.5 Síntese protéica (tradução) 2.5.1 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) Uma das diferenças entre a tradução em procariontes e a tradução em eucariontes é que os procariontes possuem núcleo e portanto o RNA transportador já é o mensageiro. ( ) 2.5.2 Os organismos procariontes e eucariontes apresentam uma série de diferenças que os caracterizam. Dentre as diferenças entre procariontes e eucariontes destaque as relacionadas com a síntese protéica – tradução. tr adução. 2.5.3 Diferencie o mRNA encontrado nas células procariontes do mRNA encontrado nas células eucariontes. 2.5.4 Descreva o processo de síntese protéica (tradução). 2.5.5 Comente: a) Onde ocorre a síntese protéica (tradução), na célula; como a informação chega no local da síntese protéica e; b) As fases do processo de síntese protéica. 2.5.6 Comente: a) Cada uma das regras r egras do código genético; b) Onde ocorre a síntese protéica (tradução), na célula; c) Como a informação chega no local da síntese protéica e; d) As fases do processo de síntese protéica. 2.5.7 Com base nos conhecimentos da genética molecular, explique detalhadamente como a informação genética é armazenada nos organismos vivos. 2.5.8 Em relação ao metabolismo celular, três processos se destacam: a duplicação, a transcrição e a tradução. De acordo com estes processos, responda: a) Que moléculas são formadas em cada processo?; b) A que tipo de ácido nucléico refere-se a fita apresentada a seguir? Justifique a resposta. ...ACGGTCTTTCCAACCAAACGGGCATTTCCC ...ACGGTCTTTCCAACCA AACGGGCATTTCCC...; ...; c) Quantos aminoácidos seriam codificados se todo o trecho da fita acima fosse lido? d) Se essa fita fosse lida da esquerda para a direita, mencione quais seriam o segundo e o quarto códons e os respectivos aminoácidos que a eles se ligariam. Utilize Util ize a tabela do código genético. 2.5.9 Comete a fase pós-síntese protéica (enrolamento e processamento dos polipeptídios, inclusive estrutura terciária e quaternária). 2.5.10 A ligação peptídica, que ocorre durante a síntese protéica, se dá entre o grupo carboxílico do primeiro e o grupo amínico do segundo aminoácido. É catalisada pela enzima peptidiltransferase, uma enzima que é parte integrante da subunidade maior do ribossomo. Quais as condições para que a enzima peptidiltransferase realize a ligação peptídica, durante a síntese protéica? 2.5.11 R2-4) O gene da ovoalbumina da galinha possui 8 exons e 7 introns. a) A primeira sequência na posição 5' é um exon. Considerando que os exons e introns estão numerados em ordem crescente da posição 5' -> 3', esquematize a estrutura do hnRNA transcrito desse gene. b) Suponha que a cadeia polipeptídica codificada pelo gene da
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ovoalbumina possua 200 aminoácidos. Sabendo-se que o primeiro é a lisina e que o gene possui 2.016 nucleotídeos, quantos pares de bases constituem os introns? Resposta: 200 AÁc. x 3 = 600 nucleotídeos + 3 metionina que foi retirado enzimaticamente enzimaticamente + 3 Códon de finalização Total do mRNA = 606 nucleotídeos (bases) 2.016 nucleotídeos no no DNA = 1.008 pares de bases no DNA 606 bases do mRNA = 606 60 6 pares de bases no DNA para p ara codifica-lo 1.008 pb (GENE) - 606 (EXONS) = 402 pb (INTRONS)
2.5.12 R2-7) Considere as 60 proteínas diferentes, de uma espécie animal, cada uma com tamanho médio de 120 aminoácidos. Qual o número de nucleotídeos dos exons relacionados com a síntese dessas proteínas? Admita que o primeiro aminoácido de todas as proteínas não seja a metionina. Resposta: 1 proteína 120 AÁc. 1 AÁc. 3 pares de base no DNA 120 AÁc. x 3 = 360 pb 1 metionina = 3 pb 1 códon final = 3 pb TOTAL = 366 pb para formar uma proteína 366 pb X 60 proteínas = 21960 pb ou 43920 nucleotídeos. 2.5.13 R2-8) O grão de milho pode ser liso l iso ou enrugado. O liso é devido a um alto conteúdo de amido no endosperma, e o enrugado é devido à presença de açúcares solúveis em água no lugar do amido. Sabe-se que o tipo de reserva (amido ou açúcares solúveis) do endosperma é controlado por um par de alelos, e que cada um codifica uma cadeia polipeptídica. Qual seria a explicação bioquímica para formar amido ou açúcares solúveis em água? 2.5.14 R2-10) No gato, um determinado alelo apresenta a seguinte sequência de bases: ----EXON 1---|INTRON1|EXON 2|INTRON2|---2|INTRON2|---- EXON 3 -------------5'ATG CAC CGA|AAT GAT|AGA ATT|ACG CCC|CCA CCA CCA CCA CAA TAG A 3' 3'TAC GTG GCT|TTA CTA|TCT TAA|TGC GGG|GGT GGT GGT GGT GTT ATC T 5' A fita anti-sense dessa molécula tem a timina como primeira base na posição 3'. 3' . A partir desse alelo pergunta-se: a) Qual a sequência de bases no mRNA? b) Qual o número de aminoácidos que farão parte da proteína codificada por esse alelo? c) Se forem sintetizadas 10 moléculas de proteína, qual o número total de tRNA e de ribossomos que irão participar? d) Qual a sequência de aminoácidos na proteína? e) Considerando a fita sense a partir da extremidade 5' se ocorrer a deleção da quinta base (T) e a adição de uma citosina após a 18ª base, qual será a sequência de aminoácidos na cadeia polipeptídica mutante? Resposta: a) mRNA = 5'AUG CAC CGA AGA AUU CCA CCA CCA CCA CAA UAG3' b) 10 AÁc. c) 100 tRNA e 10 ribossomos. d) mRNA = 5'AUG CAC CGA AGA AUU CCA CCA CCA CCA CAA UAG 3'
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Polipeptídeo = Met His Arg Arg Ile Pro Pro Pro Pro Gln e) ---EXON 1--|INTRON1|EXON 2 |INTRON2|---- EXON 3 ------------------------5'ATG CAC CGA|AAT GAT|AGA ATT|ACG CCC|CTCA CCA CCA CCA CA TAG A 3' 3'TAC GTG GCT|TTA CTA|TCT TAA|TGC GGG|GCGT GGT GGT GGT GT ATC T 5' mRNA 5'AUG CAC CGA AGA AUU CUC ACC ACC ACC ACA UAG3' Polip. Met His Arg Arg Ile Arg Tre Tre Tre Tre Conclusão: Modificou a sequência de AÁc. após a mutação e surgiu um códon de finalização, tornando a cadeia polipetídica mais curta. 2.5.15 O que é um poliribossomo? 2.5.16 Em eucariontes as proteínas são sintetizadas no citoplasma, mais especificamente no ergastoplasma rugoso, onde estão os ribossomos. Como este fato foi ou como este fato pode ser provado? 2.5.17 A transcrição (DNA <-> RNA) é reversível, mas a tradução (RNA -> pp) não é reversível. Explique porque. 2.6 Organização do material material genético genético 2.6.1 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) A finalidade da organização (compactação) do material genético é reduzir o seu comprimento para caber dentro da célula. ( ) 2.6.2 Quais os principais passos da condensação do DNA (empacotamento). 2.6.3 No processo de condensação do DNA a célula consome quantidade considerável de energia. Qual a importância do processo de condensação do DNA para a célula? 2.6.4 Leia as afirmações abaixo e: a) Reescreva a(s) resposta(s) correta(s) e; b) Identifique, justificando a(s) resposta(s) incorreta(s). 1) Denominamos cariótipo ao conjunto de cromossomos de uma célula diplóide característico de uma espécie. 2) Os cromossomos são estruturas formadas exclusivamente de DNA. 3) O DNA é responsável pela produção dos genes. 4) Alelos dominantes são os que estão presentes em maior quantidade em um ser. 2.6.5 O que são as histonas? Qual a relação das histonas com a regulação da expressão gênica? 2.6.6 O material genético dos eucariontes está organizado, dentro do núcleo da célula. Descreva o primeiro nível de organização do material genético - a formação do nucleossomo? 2.6.7 Sob o ponto de vista molecular, como o material genético é organizado para formar um cromossomo? Qual a importância desta organização para o mecanismo da herança genética? 2.6.8 Comente as relações entre a regulação da transcrição e a condensação do material genético.
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2.7 Regulação da expressão expressão gênica 2.7.1 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) Na região regulatória do “Operon Lac” temos temos o sitio operador. O sítio operador é onde se liga a lactose, para ser degradada. degradada. ( ) Em presença presença de glicose, a proteína repressora, repressora, produzida pelo gene i, liga-se ao sítio, deixando a lactose livre, iniciando-se a degradação da glicose. ( ) 2.7.2 Marque: V para a sentença verdadeira ou F para falso. Se falso justifique: ( ) O código genético é a sequência sequência de bases que que está armazenada no DNA. ( ) Códon é a sequência sequência de três bases que define um aminoácido. aminoácido. ( ) A herança de de uma característica é determinada através da herdabilidade (h2). ( ) O código genético genético é onde estão estão todas as informações informações de um um indivíduo. ( ) O mRNA transporta transporta o código genético genético do núcleo para o citoplasma. ( ) Se o código genético não não fosse universal não poderíamos poderíamos nos alimentar de vegetais vegetais ou de outros animais. ( ) Só é possível nos alimentar de animais animais e vegetais porque o código código genético é universal. 2.7.3 Quais os dois principais tipos/grupos de genes quanto a regulação da expressão? Exemplifique, utilizando o sistema de regulação da expressão gênica que regula a síntese do triptofano em Escherichia coli . (A citação dos grupos não será avaliado e sim a exemplificação). 2.7.4 Quais os dois principais tipos/grupos de genes quanto a regulação da expressão? Exemplifique, utilizando o sistema de regulação da expressão gênica “OPERON LAC” em Escherichia coli . (A citação dos grupos não será avaliado e sim a exemplificação). 2.7.5 O que é ribosima? 2.7.6 Em meio de cultura onde estejam presentes duas fontes de carbono como a glicose e a lactose, a Escherichia coli dá preferência para o uso da glicose (fonte de energia “mais barata”), reduzindo a síntese das enzimas responsáveis pela degradação da lactose. O sistema de regulação da expressão gênica responsável por esta regulação é o OPERON LAC. Descreva o funcionamento, ao nível molecular, do sistema de regulação da expressão gênica “OPERON LAC” em Escherichia coli , salientando os mecanismos moleculares da regulação. 2.7.7 Descreva o funcionamento, ao nível molecular, do sistema de regulação da expressão gênica que regula a síntese do triptofano em Escherichia coli , salientando os mecanismos moleculares da regulação. 2.7.8 Níveis de regulação gênica nos Eucariontes: a) Cite-os e b) Comente cada um deles, evidenciando a regulação da expressão gênica. 2.7.9 Comente detalhadamente o processamento do hnRNA (transcrito primário), evidenciando a regulação da expressão gênica. 2.7.10 Como ocorre a regulação da expressão gênica pelo processamento dos transcritos primários em eucariotos?
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2.7.11 Descreva os principais níveis de regulação da expressão gênica em eucariontes? 2.7.12 Qual o principal nível de regulação gênica nos eucariontes? Justifique a sua resposta e explique por que. 2.7.13 O que diferencia duas espécies, como por exemplo, o homem e o cão: a) A sequência de bases do DNA, b) A sequência de genes, c) O número de genes, d) Ambas as espécies apresentam os mesmo genes, porém numa espécie se expressa um conjunto de genes e em outra espécie se expressa outro conjunto de genes e e) Diferenças na quantidade de proteína produzida por genes idênticos em ambas as espécies. Marque as respostas corretas e justifique (comente) as respostas r espostas erradas. 2.7.14 O que são ribozimas? 2.7.15 O que é necessário para os genes eucariontes se expressarem? Resposta: De uma forma geral podemos afirmar que, inicialmente, os genes devem ser expostos, pois estão complexados com as histonas nos cromossomos. Para isso, ocorre a influência de fatores como os do ambiente externo ou do tecido em que se encontram. Após os genes estarem livres das histonas eles são transcritos em hnRNA, os quais são processados a mRNA. Estes são transportados para o citoplasma, onde são traduzidos. Os polipeptídios formados são também processados até chegarem ao local onde irão atuar. 2.7.16 A duplicação do DNA é extremamente precisa. Comente, sob todos todos os aspectos, o que garante a duplicação extremamente precisa do DNA. 2.7.17 Qual é a função da sequência líder no “Operon do triptofano? Explique seu funcionamento.
3 MUTAÇÕES MUTAÇÕES NO MA MATERI TERIAL AL GENÉTICO GENÉTIC O E TERATOGÊNESE TERATOGÊNESE 3.1 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) Novos genes surgem devido as mudanças ambientais (temperatura, nutrientes, umidade, etc.). ( ) A mutação não é uma fonte importante de geração de variabilidade genética. ( ) . ( ) A mutação é uma mudança que ocorre no indivíduo durante o paquíteno, devido a combinação genética. ( ) A mutação é a variabilidade genética que ocorre durante o encontro dos gametas e culmina com a formação do zigoto. 3.2 A mutação é extremamente rara, casual e, na grande maioria das vezes não traz benefícios. Comente a importância da mutação como mecanismo de geração de variabilidade genética. 3.3 O que são bases tautoméricas? 3.4 a) Qual a importância de se conhecer como surgem as mutações? b) Quais os fatores que causam as mutações?
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3.5 O Sr. João da Silva morava próximo a casa onde ocorreu o acidente com Césio, em 1987, em Goiânia. O Sr. João tinha uma pequena criação de porcos. Um ano após o acidente com o material radioativo, nasceram, em uma ninhada de nove, dois leitões com hidrocefalia (herança autossômica recessiva). Como geneticista consultado, é possível acreditar-se, como o Sr. João, que a hidrocefalia dos dois animais possa ter sido consequência do acidente? Por quê? Resposta: Não. Duas mutações, no mesmo locus, em dois indivíduos diferentes, na mesma época, têm uma probabilidade quase zero de ocorrer. É mais provável que o gene mutante já existisse na criação. 3.6 Em um rebanho de carneiros normais (todos normais), nasceu um único animal com pernas curtas. Como se pode testar se ele foi resultado de uma mutação dominante? Ou de um efeito de teratógenos? E de mutação recessiva? Resposta: a) Cruzando-o com um normal, 1/2 dos descendentes terá pernas curtas, se foi mutação dominante; b) Cruzando-o com um normal, nenhum descendente terá pernas curtas, se foi teratogênese; c) Se foi mutação recessiva, um dos pais já seria heterozigoto e, neste caso, 1/2 dos descendentes também é heterozigota. Cruzando-o com irmãos, pais e sobrinhos, deve aparecer outro afetado. 3.7 Comente o tema mutações (Não esquecendo a importância, os tipos, a frequência ou taxa, o modo de ocorrência, os fatores que causam e as aplicações). 3.8 A maioria dos tipos de câncer são provenientes de mutações somáticas. A correlação entre mutagenicidade e carcinogenicidade é de mais de 90%. Baseando-se neste fato o teste idealizado por AMES, o qual detecta produtos mutagênicos, é utilizado na triagem de produtos potencialmente carcinogênicos. Explique o princípio do teste de AMES. Resposta: Uma estirpe de salmonela (his-) é cultivada em extrato de fígado, com e sem o aditivo. Quando a estirpe é cultivada em meio de cultura sem aditivo ocorrem poucos revertentes naturais para hist+. Se o meio de cultura com o aditivo apresentar número de revertentes significativamente maior do que a quantidade de revertentes naturais, significa que o aditivo tem capacidade mutagênica. 3.9 Uma célula tem a capacidade de duplicar o seu material genético, perpetuando-se de geração a geração. Qualquer alteração que eventualmente modifique algum gene será, também, transmitida de geração para geração. Explique como ocorre o fenômeno da mutação gênica e como pode ser transmitida para as futuras gerações. 3.10 Diferencie mutação de teratogênese. t eratogênese. 3.11 Classifique as mutações ao nível fenotípico e exemplifique. 3.12 Quando consideramos produtos mutagênicos, uma dosagem aguda (dose única) é mais mutagênica do que uma dosagem crônica (distribuída ao longo do tempo). Explique por que.
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3.13 Indique se as afirmações a seguir são verdadeiras (V) ou falsas (F), justificando sua resposta: a)__ Uma dose crônica de mutagênico (ao longo do tempo) é menos mutagênica porque o organismo se acostuma com o produto mutagênico. b)__ Uma dose crônica de mutagênico (ao longo do tempo) é menos mutagênica porque com o tempo é possível a regeneração e o restabelecimento da sequência de bases do DNA. 3.14 Comente as relações entre: mutação – variabilidade genética – herança genética.
4 BASES CITOLÓGICAS CITOLÓGIC AS DA HERANÇA 4.1 Divisão celular 4.1.1 A mitose e a meiose são dois tipos de divisão celular. Com relação a esses processos, assinale a(s) proposição(ões) verdadeira(s). (01) A mitose é uma divisão do tipo equacional. (02) A meiose ocorre em quatro etapas sucessivas. (04) A meiose ocorre na linhagem germinativa, quando da produção dos gametas. (08) A mitose ocorre nas células somáticas. (16) O número de cromossomos das células resultantes de ambos os processos é igual ao das células que lhes deram origem, porém somente as células que sofreram meiose podem apresentar recombinação genética. (32) Ambos os processos ocorrem em todos os seres. (64) Em alguns organismos a mitose é utilizada como forma de reprodução. O somatório das respostas respostas corretas é ( ). 4.1.2 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) Quando sofre mutações, estas são do tipo somáticas e induzem induzem a célula à apoptose. ( ) Garante a manutenção manutenção das características características genéticas ao longo dos dos anos. ( ) Garante a variabilidade genética da espécie, através do crossing over. ( ) Reduz as características genéticas do indivíduo pela metade, metade, ou seja, incompletas. e. ( ) Reduz Reduz as características da célula, por isso requer uma nova duplicação do material genético. f. ( ) A dupla fecundação dos vegetais é quando ocorrem simultaneamente duas fecundações, cada uma gerando um zigoto. g. ( ) A dupla fecundação fecundação dos vegetais é quando uma planta se autofecundada e fecunda outra planta simultaneamente. h. ( ) A dupla fecundação dos vegetais ocorre quando dois grãos de pólen germinam em um mesmo estigma. 4.1.3 O eucalipto é uma espécie que pode ser multiplicada assexuada e sexuadamente. Quais as diferenças e as consequências genéticas desses dois processos de multiplicação? Justifique a sua resposta. 4.1.4 R3-2) Porque a meiose é importante para a genética e para o melhoramento de plantas e animais? Fundamente Fundamente e Justifique detalhadamente sua resposta. 4.1.5 R3-3) Sessenta células de um vegetal (ou animal) com a constituição genética AaBbDd representada a seguir sofrem meiose: A partir destas 660 0 células pergunta-se: a) Represente uma destas células, em metáfase I, destacando cada uma das duplas fitas e sua constituição genética. b) Qual o número de orientações possíveis na metáfase I? b) Quantas células são esperadas apresentando uma mesma orientação?
a
B b
A d D
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c) Quantos gametas são esperados apresentando a constituição ABD? d) Quantos tipos de gametas diferentes são esperados?
Resposta: a) 2n-1 = 23-1 = 4 orientações possíveis na metáfase I. b) 60 células 4 orientações o rientações 1/4 de cada orientação 60/4 = 60 x 1/4 = 15 c) 1 célula ---> meiose ---> 4 gametas 60 células --------------> X = 240 gametas Cada orientação forma 2 tipos de gametas diferentes, 4 orientações possíveis = 8 tipos de gametas diferentes. Então 240 gametas / 8 tipos = 30 gametas de cada tipo. São esperados 30 gametas do tipo ABD. d) 8 tipos de gametas diferentes. 4.1.6 Determinada espécie vegetal (ou animal) apresenta quatro pares de cromossomos. Considere em cada par de cromossomos um gene em heterozigose. A partir de 100 células que passam por meiose pergunta-se: a) Qual o número de orientações possíveis na metáfase I? b) Quantas células são esperadas apresentando uma mesma orientação? c) Quantos gametas são esperados apresentando a constituição ABCD? d) Quantos tipos de gametas diferentes são esperados? 4.1.7 R3-4) O alho ( Allium Allium sativum L.) é uma espécie que só se reproduz por via assexuada. Que implicação biológica/genética tem esse fato? 4.1.8 R3-5) Um citologista estudando a meiose de uma dada espécie identificou 2048 orientações diferentes na metáfase I. a) Qual o provável número de cromossomos no genoma dessa espécie? b) Desconsiderando a ocorrência de permuta genética, qual o número esperado de gametas diferentes? Resposta: a) O número de orientações é 2 n-1, onde n é o número de pares de cromossomos. 2 n-1 = 2048, n = 12 cromossomos. b) O número de gametas diferentes é 2 n, ou seja, 212 = 4096 gametas diferentes. 4.1.9 R3-6) Em citricultura é comum enxertar-se borbulha de uma planta matriz de boa qualidade em um cavalo de limão cravo. Porque a planta obtida continua produzindo frutos só de boa qualidade como os da planta matriz? 4.1.10 R3-7) Um criador de suínos comprou um reprodutor da raça Duroc de excelentes qualidades, e deseja que ele produza espermatozóides idênticos ao que lhe o riginou. a) Qual a probabilidade de que esse fato ocorra? b) Qual é a probabilidade de um de seus espermas apresentar cinquenta por cento dos cromossomos provenientes do gameta que lhe deu origem? (Desconsidere a ocorrência de permuta genética e lembre-se de que em suínos 2n=40) Resposta: a) 2n=40, n=20 (1/2)20 b)
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20! P10 pai = --------- (1/2) 10 (1/2)10 = 184756 (1/2)20 = 0,1761 10 mãe 10! 10!
4.1.11 Um criador de bovinos comprou um reprodutor da raça Charolesa de excelentes qualidades, e deseja que ele produza espermatozóides idênticos ao que lhe originou. a) Qual a probabilidade de que esse fato ocorra? b) Qual é a probabilidade de um de seus espermas apresentar cinquenta por cento dos cromossomos provenientes do gameta que lhe deu origem? (Desconsidere a ocorrência de permuta genética e lembre-se de que em bovinos 2n=60) 4.1.12 R3-8) O burro é um excelente animal de tração, sendo um híbrido interespecífico entre o jumento ( Equus asinus, 2n=62) e a égua ( Equus caballus, 2n=64). Apesar de seu vigor físico, ele não produz descendentes. Sugira algumas explicações sob o ponto de vista citológico para a sua esterilidade. 4.1.13 O cavalo apresenta 2n=64. Faça um paralelo da variação no número de cromossomos, número de cromátides e quantidade de DNA ( C), por núcleo, durante t odas as fases da meiose, no cavalo. Resposta: 2n = 64 NÚMERO DE NÚMERO DE CROMÁTIDES DNA FASES DA MEIOSE CROMOSSOMOS POR NÚCLEO (C) POR NÚCLEO Interfase G1 64 (32pai + 32mãe) 64 (32pai + 32mãe) 2C S* 64 (32pai + 32mãe) 128 (64pai + 64mãe) 4C G2 64 (32pai + 32mãe) 128 (64pai + 64mãe) 4C Prófase I Leptóteno 64 128 4C Zigóteno 64 128 4C Paquíteno 64 128 4C Diplóteno 64 128 4C Diacinese 64 128 4C Metáfase I 64 128 4C Anáfase I 64 128 4C Telófase I 32 64 2C Intercinese 32 64 2C Prófase II 32 64 2C Metáfase II 32 64 2C Anáfase II 32 64 2C Telófase II 32 32 1C Gametas 32 32 1C * Considera-se o final da fase f ase de duplicação do DNA. 4.1.14 O burro é um excelente animal de tração, sendo um híbrido interespecífico entre o jumento (Equus asinus, 2n=62) e a égua ( Equus caballus, 2n=64). Apesar de seu vigor físico, ele não produz descendentes. Há ou não algum problema nas divisões mitóticas das células do epitélio e da epiderme do burro? Explique porque. (Resposta não justificada adequadamente adequadamente não será avaliada).
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4.1.15 Faça um paralelo entre a mitose e a meiose, comentando as principais diferenças. Considere as diferenças nos mecanismos, assim como nos resultados finais e em que tipo de célula ocorre. Resposta: Consulte SUZUKI et al. 1992, Figura 3.5 Comparação das principais características da mitose e da meiose (Página 38). 4.1.16 Em qual dos organismos seria esperado maior variabilidade [entre os de reprodução assexuada, entre os autógamos (reproduzem-se preferencialmente pela autofertilização) ou entre os alógamos (reproduzem-se preferencialmente pela fertilização cruzada)]; Explique como pode surgir a variabilidade, considerando cada um dos tipos de reprodução. OBS.: A avaliação dar-se-á baseada baseada na explicação. 4.1.17 Explique o que é e quais as consequências da segregação independente dos cromossomos durante a meiose; Em que fase da meiose ocorre? 4.1.18 Quais são os principais eventos que ocorrem na prófase I e quais suas consequências para os descendentes? 4.1.19 Quais as consequências genéticas/funções da meiose? Resposta: Redução do número de cromossomos para n, o que mantém o número de cromossomos constante no decorrer das gerações e promove a recombinação dos cromossomos e das cromátides. 4.1.20 Comente as principais diferenças entre as seguintes fases dos ciclos celulares mitótico e meiótico: a) metáfase e metáfase I, b) Anáfase I e Anáfase II e, c) Anáfase e Anáfase II. 4.1.21 Permuta genética: Demonstre o que é, quando e em que fase da divisão celular ocorre. Qual é a importância e finalidades f inalidades desta, sob o ponto de vista celular e da geração de variabilidade genética. 4.1.22 A reprodução sexuada dos seres vivos superiores foi o principal mecanismo responsável pela explosão de variabilidade genética na terra, permitindo o surgimento de milhares de espécies adaptadas aos mais remotos ecossistemas. Comente como surge a variação genética durante o ciclo de reprodução sexuada, salientando os principais pontos. 4.1.23 Descreva maneiras de provar que a Primeira Lei de Mendel é verdadeira. 4.1.24 Quais são os mecanismos que geram variabilidade durante a formação dos gametas? Explique como ocorre e diferencie estes mecanismos. 4.1.25 Qual o processo fundamental para que genes situados em cromossomos diferentes se distribuam independentemen i ndependentemente te uns dos outros. Resposta: A orientação ao acaso de cada bivalente, quando da sua migram para a placa equatorial, durante a metáfase I (meiose I). Esta é a base citológica da 2 o lei de Mendel, a lei da distribuição independente. 4.1.26 Durante a divisão celular (meiose) o número de cromossomos é reduzido pela metade, resultando em células n. Descreva a fase da divisão celular e qual o mecanismo
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(durante esta fase) é o responsável pela formação de gametas com o número de cromossomos reduzidos pela metade (n).
4.1.27 Qual a função do telômero (durante as divisões celulares)? 4.1.28 Diferencie metáfase de metáfase I? 4.1.29 O que é o nucléolo e qual a sua relação com o ciclo de divisão celular? met áfase I? 4.1.30 Como surge a variabilidade genética na metáfase
4.1.31 As células provenientes da mitose apresentam a mesma constituição genética. Explique este fato? Resposta: A identidade em constituição genética das células filhas pode ser notada comparando-se com a constituição da célula mãe na fase G1, e é consequência da replicação semiconservativa dos cromossomos na fase S e também da separação das cromátides irmãs para os pólos opostos na anáfase. 4.1.32 Uma célula mãe produz por meio da mitose duas células idênticas geneticamente. Isto significa que todas as células que compõem o indivíduo foram derivadas da célula ovo ou zigoto, via processo mitótico, e portanto são idênticas a ela. Já que as células somáticas são todas iguais, como explicar a formação dos diferentes órgãos neste indivíduo? Por que esses órgãos ocorrem sempre no local certo e com suas características? conhecendo-se o processo de Resposta: As respostas a estas indagações são obtidas conhecendo-se diferenciação celular. Considerando que todas as células são totipotentes, isto é, contêm informações suficientes para originar um indivíduo completo, idêntico àquele ao qual elas pertencem, pode-se dizer, de um modo muito simplista, que a diferenciação celular nada mais é do que o ato de “ligar” e “desligar” os genes no local certo e no momento certo. Assim, nos tecidos que constituem um determinado órgão só estão “ligados” aqueles genes que condicionam as características associadas a ele. 4.1.33 Descreva os mecanismos responsáveis pela geração de variabilidade genética e qual sua importância no surgimento de indivíduos adaptados a diferentes ambientes. 4.1.34 Quais os momentos fundamentais, durante a divisão celular, para que ocorra: a) A recombinação genética e; b) A ampliação da variabilidade genética. 4.1.35 Quais os momentos mais importantes que ocorrem na Profase I e quais suas consequências? 4.1.36 A existência de variação genética é comum a todas as espécies biológicas e ocorre praticamente para todas as características de uma espécie. Nos organismos de reprodução sexuada existem fases, durante o ciclo vital, as quais permitem o surgimento de variação genética. Cite todas estas fases e descreva cada uma delas, evidenciando como surge a variação genética. 4.1.37 4. Demonstre citogeneticamente a formação dos gametas (meiose), salientando os tipos de gametas que podem ser formados por centenas de células em divisão, desconsiderando a permuta genética e considerando a distribuição independente de dois genes, em cada uma das situações a seguir: a) Os genes A e B estão em homozigose
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recessiva, b) Os genes A e B estão em heterozigose e, c) O gene A em homozigose dominante e o gene B em heterozigose. OBS.: Nas representações da meiose utilize a fase de máxima condensação condensação dos cromossomos, a metáfase.
4.1.38 Durante o ciclo de reprodução sexual, quais os momentos em que pode correr variabilidade genética? Explique detalhadamente como surge a variabilidade em cada um destes momentos. 4.1.39 Explique como ocorre a segregação independente dos cromossomos durante a meiose (utilize-se da citogenética, mostrando as possibilidades de segregação representando os cromossomos). 4.1.40 Porque o cariótipo é definido e estudado na metáfase? 4.1.41 A A figura representa o ciclo celular e um diagrama da duração das diferentes etapas desse ciclo em determinadas células.
Quanto tempo é necessário para que essas células dupliquem o seu DNA? a) 2 horas e 30 minutos. b) 3 horas. c) 4 horas. d) 6 horas e 30 minutos. e) 9 horas.
4.1.42 A associação correta, de cima para baixo, entre as fases da mitose e os fenômenos que nelas ocorrem é 1. Telófase - 2. Prófase - 3. Metáfase - 4. Interfase ( ) Cromossomos na placa equatorial ( ) Formação do fuso mitótico ( ) Desaparecimento da membrana nuclear ( ) Duplicação do DNA ( ) Citocinese a) 3, 1, 2, 4, 4. b) 1, 2, 4, 3, 3. c) 3, 2, 2, 4, 1. d) 4, 4, 3, 2, 1. e) 1, 3, 2, 1, 2.
4.1.43
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4.2 Gametogênese 4.2.1 Marque as afirmativas verdadeiras com (C) e as falsas com um (E): .( ) As células da pele e os gametas do mesmo animal contém o mesmo número de cromossomos; .( ) Um cromossomo pode parear-se com qualquer outro cromossomo na mesma célula em meiose; .( ) Os gametas de um animal podem conter mais cromossomos maternos que as células do seu corpo; .( ) De 10 cromossomos num espermatozóide maduro, cinco são sempre de origem materna; .( ) De 22 cromossomos contidos num ovócito primário, 15 podem ser de origem or igem paterna; .( ) Partes homólogas de dois cromossomos colocam-se em posição oposta, uma em relação à outra, durante o pareamento; .( ) Num mesmo animal, um espermatozóide tem a metade dos cromossomos (pós-mitóticos) de uma espermatogônia; .( ) Na mitose m itose ocorre o pareamento de cromossomos. Resposta: (E); (E); (E); (E); (E); (C); (C); (E). 4.2.2 Se a espermatogênese é normal e todas as células sobrevivem, quantos espermatozóides resultarão a partir de a) 50 espermatócitos primários; b) 50 espermátides; e se a ovogênese é normal e todas as células sobrevivem, quantos óvulos resultarão a partir de 12 ovócitos primários? 4.2.3 No homem, um tipo de miopia (uma anormalidade nos olhos) é dependente de um gene (alelo) dominante (M). a) Represente diagramaticamente (nos cromossomos) um cruzamento entre uma mulher com miopia que é heterozigota (Mm) e um homem normal (mm). Indique os tipos de gametas que cada um dos pais pode produzir e os resultados esperados a partir do cruzamento. a) Começando com a mulher míope, faça um diagrama do processo de ovogênese que origina o óvulo envolvido na produção de um criança com miopia. Indique os estágios. 4.2.4 Esquematize a ovogênese, indicando todos os estágios. Comente a importância de cada uma das fases da ovogênese. Resposta: Consulte GARDNER et al. 1986 Figura 3-6, Sequência miótica de um macho e uma fêmea animal (Página 36). 4.2.5 Cite e comente as diferenças entre espermatogênese e a ovogênese nos mamíferos. 4.2.6 Utilizando os conhecimentos genéticos descreva e/ou comente: a) Megasporogênese (vegetais); b) Microsporogênese (vegetais); c) Como ocorre a dupla fertilização nos vegetais; d) O destino dos núcleos do óvulo e do grão de pólen e; e) Xenia. 4.2.7 Comente a relação entre a duração das fases haplóide e diplóide no ciclo vital das algas e fungos em geral e dos grandes grupos vegetais com a sua sequência evolutiva. 4.2.8 Considere uma espécie animal em que o número haplóide de cromossomos é de 40. Durante o processo de espermatogênese normal, um macho dessa espécie produzirá: a) espermatogônias com 40 cromossomos; b) espermátides com 20 cromossomos; c) espermatócitos secundários com 40 cromossomos;
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d) espermatócitos primários com 20 cromossomos; e) espermatozóides com 10 cromossomos.
4.2.9 Diferencie a mitose da meiose II, especialmente quanto aos mecanismos que propiciam a criação de variabilidade genética. 4.2.10 Quantos tipos de gametas diferentes são possíveis a partir de um único meiócito (a partir de uma única célula), demonstre a sua afirmação e argumente sob todos os aspectos que julgar necessário (avaliação será baseada na demonstração e argumentação). 4.2.11 Considerando a citogenética e a genética mendeliana: A) Represente citogeneticamente as três metáfases {metáfase da mitose, metáfase da meiose I e metáfase da meiose II}, considerando dois pares de cromossomos (um metacêntrico e um telocêntrico); B) Represente todas as possibilidades de orientações metafásicas considerando dois pares de cromossomos, desconsiderando a permuta genética e, comente qual o resultado esperado quando considerada a permuta genética; C) Faça uma generalização para numero de orientações metafásicas e número de gametas diferentes, considerando a meiose sem permuta genética para n pares de cromossomos e D) Desenvolva um raciocínio associando estas representações com a Primeira Lei de Mendel e a Segunda Lei de Mendel.
5 GENÉTICA GENÉTIC A MENDELIANA MENDELI ANA 5.1 Considere que, em humanos, a capacidade de enrolar a língua em “U”, covas na face e pigmentação normal de pele são caracteres mendelianos dominantes, enquanto que a incapacidade de enrolar a língua em “U”, a ausência de covas na face e o albinismo são caracteres recessivos. Qual o percentual de indivíduos homozigotos para os três caracteres, nascidos do cruzamento de um homem homozigoto dominante com uma mulher homozigota homozigota recessiva? recessiva? Marque seu resultado resultado no cartão-resposta. ( ) 5.2 Marque verdadeiro ou falso. f also. Se falso justifique: justifi que: ( ) Na metáfase I ocorre o pareamento ao acaso dos cromossomos. cromossomos. ( ) Na metáfase metáfase I ocorre a separação ao acaso dos cromossomos. ( ) Na metáfase I ocorre o pareamento dos cromossomos, que pode ser aleatório. ( ) Segregação independente dos cromossomos é a separação dos cromossomos, produzindo alelos distintos. ( ) Segregação independente dos cromossomos significa que os alelos se distribuem ao acaso durante a fecundação. ( ) Segregação independente é a probabilidade dos alelos se unirem aleatoriamente. ( ) Segregação independente é quando um gene não depende do outro para se expressar. ( ) Segregação independente dos cromossomos é quando cada alelo responsável por uma característica independe do outro que é responsável por outra característica. ( ) A variabilidade variabilidade genética gerada durante durante o ciclo da reprodução sexuada sexuada é resultado do cruzamento de alelos portadores de características. ( ) Com sucessivas autofecundações ocorre aumento da homozigose e redução da variabilidade genética. ( ) Durante as gerações gerações de autofecundação surge variabilidade variabilidade genética, ocorre somente variação ambiental. ( ) A variabilidade genética não é herdável. ( ) Os novos alelos se forma pelas interações gênicas e pela ligação gênica. ( ) A multiplicação assexuada é uma autofecundação. ( ) .
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5.3 Em determinada espécie dioica existem dois genes situados em cromossomos autossômicos não homólogos; cada um dos genes possui dois alelos, com interação alélica de dominância completa. Foi cruzado um indivíduo duplo homozigoto dominante com um duplo homozigoto recessivo, obtendo-se a geração F1. Esta foi intercruzada e obtiveram-se 352 descendentes. Qual o número esperado de descendentes que serão machos com o mesmo fenótipo de seus pais [(Demonstre o desenvolvimento de sua resposta] ( ). 5.4 A variação fenotípica observada em uma característica pode ser atribuída a fatores genéticos e ambientais. Como pode comprovar que a variação observada em uma característica (como por exemplo a variação na altura em plantas de eucaliptus) apresenta variação genética. 5.5 Considere que o mosquito asiático apresenta 2n = 4, com 5 genes em cada par de cromossomos e com dois alelos em cada um dos genes. Baseado nos dados fornecidos discuta os mecanismos de geração de variabilidade genética e a importância relativa de cada um deles, nesta espécie. 5.6 Considere que o mosquito asiático apresenta 2n = 4, com 1 gene em cada par de cromossomos e com dois alelos em cada um dos genes. Com base nestes dados demonstre citogeneticamente a Segunda Lei de Mendel. 5.7 Considere que o mosquito asiático apresenta 2n = 4, com 3 genes em cada par de cromossomos e com dois alelos em cada um dos genes. Com base nestes dados demonstre citogeneticamente: a) a Segunda Lei de Mendel e b) a permuta genética. 5.8 Demonstre citogeneticamente a primeira Lei de Mendel (Lei da segregação) e a segunda lei de Mendel (Lei da segregação independente). Somente serão consideradas as ilustrações, ou seja, a demonstração citogenética. 5.9 Demonstre citogeneticamente a) a Primeira Lei de Mendel e b) a Segunda Lei de Mendel; evidenciando os tipos e proporções de gametas formados. (Demonstrar citogeneticamente é representar a célula, enfatizando os cromossomos e a representação de genes, durante as diversas fases do ciclo celular, evidenciando o comportamento dos genes e consequências em termos de tipos e proporções de células ou gametas formados). 5.10 Represente citogeneticamente a hipótese das frequências genotípicas esperadas no RC2, considerando um gene com dominância completa. 5.11 Represente citogeneticamente a hipótese das frequências genotípicas esperadas na geração F2, considerando dois genes com dominância completa (Represente os pais e demais gerações necessárias para obter a geração F 2, os tipos e frequências de gametas formados e demonstre as frequências genotípicas esperadas para a geração F 2, explicadas pela hipótese citogenética apresentada).
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5.12 R4-1) No milho a semente pode ser lisa (endosperma com amido) ou enrugada (endosperma com açúcar solúvel em água). A partir do cruzamento de dois cultivares puros, sendo um com sementes lisas e outro com sementes enrugadas (milho doce), obtiveram-se os seguintes resultados: Populações Fenótipos das sementes (número) Lisa Enrugada P1 400 -P2 -320 F1 560 -F2 370 125 a) Forneça uma provável explicação para a herança do caráter. b) Se uma das espigas F 2 não apresentar a proporção fenotípica 3 lisa : 1 enrugada, qual seria a explicação? c) Quantas sementes lisas da geração F 2 deveriam ser semeadas para originar 300 plantas puras? d) Há outra maneira de comprovar que ocorreu segregação, além do resultado observado na F2? e) Se plantas provenientes de sementes lisas da geração F 2 forem autofecundadas, qual seria o resultado genotípico e fenotípico esperado? Resposta: a) Herança monogênica, havendo dominância do alelo que controla semente lisa em relação ao alelo que condiciona semente enrugada. c) 900 sementes lisas d) Através do cruzamento teste e) 1/2 SuSu : 1/3 Susu : 1/6 susu; susu; 5/6 lisas : 1/6 enrugada enrugada
5.13 R4-2) Considerando o caráter textura da semente do milho, relatado no problema anterior, o que ocorreria se o campo de plantas F 1 recebesse 30% dos grãos de pólen de uma plantação próxima, homozigota para sementes lisas? Resposta: 0,5 Su + 0,5 su = 1,0 ou 100% Há duas possibilidades de adicionarmos 30%. Uma delas é adicionarmos 30% ao total dos grãos de pólen, isto é aos 100%. A outra possibilidade é adicionarmos os 30% aos 50% Su. No primeiro caso a resposta é 80,77% lisas : 19,23% enrugadas e no segundo caso a resposta é 82,5% lisas : 17,5 % enrugadas. O problema é claro na pergunta, referindo-se ao primeiro caso, mas será resolvido também o segundo caso, o qual não está sendo questionado neste problema, ou seja, se adicionarmos 30% de pólen Su aos 50% Su já existentes. Primeira Interpretação: (0,5 + 0,3) Su + 0,5 su = 1,3 ou 130% Para voltarmos aos 100% dividimos os dois lados da igualdade pelo valor 1,3 ou 130%. (0,5 + 0,3) Su + 0,5 su = 1,3 ou 130% ----------------------- --1,3 1,3 0,6154 Su + 0,3846 su = 1,0 ou 100%
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Gametas o n i n i m e F
0,5 Su
0,5 su
Masculino 0,6154 Su 0,3077 SuSu
0,3846 su 0,1923 Susu
0,3077 Susu
0,1923 susu
SuSu = 0,3077 Susu = 0,5000
Lisa
80,77%
susu = 0,1923
Rugosa
19,23% 100%
1,00
Segunda Interpretação ------------------------------------------0,5 + 30% = 0,65 Su O restante dos 100% é su 1,0 - 0,65 = 0,35 su
Gametas o n i n i m e F
0,5 Su
Masculino 0,65 0,35 su Su 0,325 0,175 SuSu Susu
SuSu = 0,325 Susu = 0,500 susu = 0,175
0,5 su
0,325 Susu
0,175 susu
1,00
Lisa
82,5%
Rugosa 17,5%
100%
5.14 No milho a semente pode ser lisa (endosperma com amido) ou enrugada (endosperma com açúcar solúvel em água). As sementes da geração F1 são todas lisas. Quais seriam as frequências genotípicas e fenotípicas esperadas para a próxima geração se o campo de plantas F1 recebesse 38% dos grãos de pólen de uma plantação próxima, homozigota para sementes lisas? 5.15 R4-3) Em galinhas a ausência de penas no pescoço é devida ao alelo dominante N, e a presença de penas, ao alelo recessivo n. Qual o procedimento para a seleção mais rápida, a partir de uma população F 2, de galinhas homozigotas com pescoço pelado? Resposta: Cruzar machos e fêmeas de pescoço pelado da geração F 2 com fêmeas e machos de pescoço normal. Observar a descendência de cada cruzamento, aquelas que não segregam são provenientes de indivíduos da F 2 de genótipo NN, que é o desejado. 5.16 R4-4) Um touro mocho (sem chifres – fenótipo dominante) foi cruzado com três vacas. Com a vaca A, aspada, foi obtido um descendente mocho. Com a vaca B, também aspada obteve-se um descendente aspado. Com a vaca C, mocha, obteve-se um descendente aspado. a) Qual o provável genótipo dos animais envolvidos nos cruzamentos?
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b) Como proceder para obter um plantel com pelo menos 20 animais mochos homozigotos, a partir do cruzamento do touro com a vaca C? Resposta: a) Touro Mm, vaca A mm; vaca B mm e vaca C Mm. b) Cruzar os descendentes machos e fêmeas f êmeas mochos com animais aspados. As descendências destes cruzamentos que não segregam identificam os machos e fêmeas homozigotos mochos (MM). Estes deverão ser intercruzados até se obter os 20 animais desejados.
5.17 R4-5) Em alface o alelo C condiciona folha crespa e o recessivo c, folha lisa. A partir do genótipo Cc: a) Quais as proporções genotípicas e fenotípicas esperadas após a terceira geração de autofecundação? b) Qual seria o resultado esperado na quarta geração, se as plantas fossem cruzadas aleatoriamente, em vez de autofecundadas? Resposta: a) A cada geração de autofecundação autofecundação o número de heterozigotos heterozigotos diminui 50%. Proporção fenotípica Geração Proporção genotípica Total Recortada Lisa Planta 1 Aa =1 100% original 100% =100% Primeira 1/4 AA 2/4 Aa 1/4 aa =1 75% 25% 25% 50% 25% =100% Segunda 3/8 AA 2/8 Aa 3/8 aa =1 62,5% 37,5% 37,5% 25% 37,5% =100% Terceira 7/16 AA 2/16 Aa 7/16 aa =1 56,25% 43,75% 43,75% 12,5% 43,75% =100% b) 1/4 CC : 2/4 Cc : 1/4 cc; 3/4 crespa : 1/4 lisa 5.18 Qual a frequência esperada após sucessivas gerações de autofecundação, a partir de um heterozigoto para um gene (Aa). Demonstre sua resposta. 5.19 R4-7) No tomateiro a folha pode ser normal (bordos recortados) ou batata (bordos lisos). Foram realizadas vários cruzamentos envolvendo estes dois fenótipos e obtidos os seguintes resultados: Fenótipo das plantas Fenótipo dos descendentes descendentes (número) envolvidas nos cruza----------------------------------------------------------------------------mentos Normal Batata ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1) Normal X Batata 92 0 2) Normal X Normal 155 52 3) Batata X Batata 0 83 4) Normal X Batata 47 43 5) Normal X Normal 85 0 a) Forneça uma provável explicação para a herança do caráter. b) Especifique o genótipo das plantas envolvidas nos cruzamentos. Resposta:
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a) Herança monogênica, havendo dominância do alelo alel o que controla folha normal em relação ao alelo que condiciona folha batata. b) BB x bb, Bb x Bb, bb x bb, Bb x bb, BB x B_. flor escimento em 5.20 R4-8) Em um trabalho para estudar a herança da época de florescimento pepino, foram obtidos os seguintes resultados: Número de plantas em florescimento florescimento Populações -----------------------------------------Precoce Tardio ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------P1 50 -P2 -50 F1 50 -RC1 (F1 X P1) 195 -RC2 (F1 X P2) 101 91 F2 281 80 a) Forneça todas as interpretações genéticas e estatísticas par a estes resultados. b) Quantas sementes F 2 necessitariam ser semeadas para se obter 150 plantas com florescimento tardio? Resposta: a) X 2 F2 = 1,55 n.s. Herança monogênica havendo dominância do alelo que controla florescimento precoce em relação ao alelo que controla florescimento tardio. Utilize esse resultado e explique os dados das demais populações. b) 600 sementes.
5.21 R4-9) No cruzamento entre os cultivares de tomateiro Santa Cruz (P 1), que possui hipocótilo roxo e folha normal, com o cultivar Folha Batata (P 2), que apresenta hipocótilo verde e folha batata, foram obtidos os seguintes resultados: Gerações Fenótipos P1 P2 F1 F2 RC1 RC2 Hip. roxo – Folha normal 1 25 238 163 45 Hip. roxo – Folha batata 75 43 Hip. verde – Folha normal 80 39 Hip. verde – Folha batata 1 26 44 a) Interprete geneticamente esses resultados. b) Esquematize os cruzamentos realizados. c) Quais os resultados que indicam i ndicam a ocorrência da distribuição independente? d) Em que fase da meiose e em qual geração ocorreu a distribuição independente para produzir esses resultados? e) Formule a hipótese da frequência esperada em F 2, considerando a presença de um gene letal para a característica cor do hipocótilo, teste e interprete esta hipótese frente aos dados observados acima (X 2T (p=0,05) GL=1 = 3,84; X2T (p=0,05) GL=2 = 5,99; X2T (p=0,05) GL=3 = 7,82 e X2T (p=0,05) GL=4 = 9,49). f) Formule a hipótese da frequência esperada em F 2, considerando a presença de um gene pleiotrópico para a cor do hipocótilo e tipo de folha, teste e interprete esta hipótese frente aos dados observados acima (X 2T (p=0,05) GL=1 = 3,84; X2T (p=0,05) GL=2 = 5,99; X2T (p=0,05) GL=3 = 7,82 e X2T (p=0,05) GL=4 = 9,49). Resposta:
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a) Cada caráter apresenta herança monogênica com dominância completa dos alelos que condicionam hipocótilo roxo(A) e folha normal(C). A distribuição destes genes é independente. b) F1: AACC x aacc F2: AaCc x AaCc RC1: AaCc x AACC RC2: AaCc x aacc c) F2 e RC2 d) Metáfase I e Anáfase I dos meiócitos da geração F 1
5.22 No cruzamento entre dois cultivares de eucalipto Horiz (P1), que possui hipocótilo roxo e folha normal, com a cultivar Rispid (P2), que apresenta hipocótilo verde e folha oval, foram obtidos os seguintes resultados: Geração Cruzamento teste Fenótipos (F1 x testador) ------------------------------P1 P2 F1 F2-Fe Cor Hip. Tipo folha CT-Fo CT-Fe Hip. roxo – Folha normal 1 ___ 45 ___ Hip. roxo – Folha oval 25 ___ 43 ___ Hip. verde – Folha normal ___ 39 ___ Hip. verde – Folha oval 1 ___ 44 ___ Total 1,00 171 1,00 a) Formule a hipótese de frequências esperadas em F 2 (F2-Fe), considerando dois genes (um para cor do hipocótilo e outro para tipo de folha) com distribuição independente. Demonstre citogeneticamente sua hipótese e apresente as frequências esperadas para cada um dos fenótipos acima. b) Para o cruzamento teste (F1 x testador), formule a hipótese de ligação gênica, considerando que o gene da cor do hipocótilo está distanciado de 15 unidades mapa do gene do tipo de folha: Apresente a frequência esperada para cada um dos fenótipos (CTFe) e demonstre citogeneticamente sua hipótese. Com base nos dados observados para o cruzamento teste (CT-Fo), teste a hipótese formulada e apresente as interpretações genéticas. (X2T (p=0,05) GL=1 = 3,84; X2T (p=0,05) GL=2 = 5,99; X2T (p=0,05) GL=3 = 7,82 e X2T (p=.0,05) GL=4 = 9,49). 5.23 R4-11) O arroz possui 2n=24 cromossomos. Considere que em uma planta ocorra um alelo dominante em cada cromossomo e o alelo recessivo correspondente no seu homólogo, isto é, a planta é heterozigota para esses doze genes. Se essa planta for autofecundada, pergunta-se: a) Qual a frequência esperada dos descendentes com o fenótipo condicionado pelo alelo recessivo dos doze genes? b) Qual a frequência esperada dos descendentes com o mesmo genótipo da planta autofecundada? c) Qual a frequência esperada dos descendentes com o mesmo fenótipo da planta autofecundada? d) Quais seriam esses resultados se estas plantas fossem autofecundadas por mais uma geração? Resposta: |-------------------------| 12 12 12 a) a(1/2) * a(1/2) = (1/4) ; | (1/4)12 aa |A |a | | 12 12 12 12 b) (1/2) ou Aa(1/4) + aA(1/4) | (1/2) Aa -+--+--| | c) (3/4) 12 | (3/4)12 AA+Aa A|AA|Aa| |
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d) (3/8) 12, (1/4) 12, (5/8)12 AA Aa aa 3/8 1/4 3/8
| a|Aa|aa| | | -------┘ | |----------------------|-------------------------| --|
5.24 R4-12) Na mandioca, raízes marrons são devidas ao alelo dominante B e raízes brancas devidas ao alelo recessivo b. Folíolos estreitos são devidos ao alelo dominante L e folíolos largos devidos ao alelo recessivo l. Uma planta de raízes marrons e folíolos estreitos foi cruzada com outra de raízes brancas e folíolos largos, e produziram 40 descendentes com raízes marrons dos quais a metade tinha folíolos estreitos e a outra metade folíolos largos. Quais os genótipos dos genitores e a proporção genotípica dos descendentes? Resposta: BBLl x bbll 1/2 BbLl e 1/2 Bbll 5.25 R4-13) Em equinos o alelo dominante T é responsável pelo trote e o alelo recessivo t é responsável pela marcha. Para a cor de pelagem o alelo A é responsável pelo fenótipo baio e o alelo recessivo a pelo fenótipo preto. Um criador possui um cavalo marchador e preto e várias éguas puras para o trote e baias (homozigotas para as duas características). Como o criador deseja obter animais puros marchadores e baios, qual deve ser seu procedimento? Explique. Resposta: Cruzar o cavalo com todas as éguas. Cruzar os descendentes da F 1 machos e fêmeas e obter na geração F 2 os animais marchadores e baios (ttA_). Esses animais deverão ser cruzados com testadores (fenótipos marchador e preto), para identificar os marchadores e baios homozigotos. 5.26 R4-14) Uma planta de pepino de genótipo BBCCTTWW foi cruzada com outra de genótipo bbccttww para produzir a geração F 1, a qual foi autofecundada para obtenção da geração F2. Assumindo que esses genes controlam as seguintes características: B espinhos pretos, b espinhos brancos; C resistência ao vírus do mosaico, c suscetibilidade ao vírus do mosaico; T presença de gavinhas, t ausência de gavinhas; W fruto imaturo de cor verde, w fruto imaturo de com branca. a) Que proporção da F 2 apresentará o fenótipo espinhos brancos, suscetibilidade ao vírus do mosaico, ausência de gavinhas e fruto de d e cor branca? b) Que proporção da F 2 apresentará o fenótipo espinhos pretos, resistência ao vírus do mosaico, presença de gavinhas e fruto imaturo de d e cor verde? c) Que proporção da F 2 é genotipicamente semelhante à geração F 1? d) Quais seriam as respostas dos itens anteriores se os genitores apresentassem genótipos BBCCttww e bbbccTTWW? bccTTWW? e) Quais seriam as respostas se as plantas F 2 fossem autofecundadas até a geração F 4? Resposta: a) 1/256; b) 81/256; c) 1/16; d) as mesmas; e) 7/164; 9/164; 1/4096 5.27 Explique como proceder para determinar a herança de uma certa característica desconhecida até o momento, como por exemplo a cor da flor da jurubeba? j urubeba? 5.28 Explique como proceder para determinar a herança de uma certa característica desconhecida até o momento, como por exemplo o comprimento dos pelos da capivara?
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5.29 Quais são as leis de Mendel? (Explique detalhadamente cada uma delas). 5.30 Sugira uma maneira de provar a ocorrência da primeira lei de Mendel? 5.31 Uma mulher apresenta uma anormalidade rara nas pálpebras chamada ptose, que a impossibilita abrir completamente os olhos. Descobriu-se que esta condição é determinada por um único gene dominante (P). O pai da mulher tinha ptose, mas sua mãe tinha pálpebras normais. a) Quais são os prováveis genótipos da mulher, de seu pai e de sua mãe? b) Que proporção de seus filhos espera-se que tenha ptose se ela casar com um homem com pálpebras normais? Resposta: (a) mulher, Pp; pai dela, Pp; mãe dela, pp. (b) Espera-se que a metade de seus filhos tenham ptose. 5.32 Em camundongos, o alelo C para pelagem colorida é dominante sobre o alelo c para pelagem branca. O alelo para comportamento normal V é dominante sobre o alelo para comportamento “valsador” v. Dê os prováveis genótipos dos camundongos parentais (cada par foi acasalado repetidamente e produziu os seguintes resultados): a) Camundongo colorido normal cruzado com camundongo branco normal produziu 29 camundongos coloridos normais e 10 camundongos coloridos com comportamento “valsador”; b) Camundongos coloridos normais cruzados com camundongos coloridos normais produziu 38 camundongos coloridos normais; 15 camundongos coloridos com comportamento “valsador”; 11 camundongos brancos normais; e 4 camundongos brancos com comportamento “valsador”; c) Camundongos coloridos normais cruzados com camundongos brancos com comportamento “valsador” produziu 8 camundongos coloridos normais; 7 camundongos coloridos com comportamento “valsador”; 9 camundongos brancos normais; e 6 camundongos brancos com comportamento “valsador”. Resposta: a) C_V_ x ccV_ b) C_V_ x C_V_ c) C_V_ x ccvv 29 C_V_ 38 C_V_ 8 C_V_ 10 C_vv 15 C_vv 7 C_vv CCVv x ccVv 11 ccVV 9 ccV_ 4 ccvv 6 ccvv CcVv x CcVv CcVv x ccvv 5.33 Em coelhos, a pelagem preta é condicionada por um gene dominante (B) e a pelagem marrom pelo alelo recessivo (b). A pelagem de comprimento normal é determinada pelo gene dominante (R) e a pelagem curta (rex) pelo alelo recessivo (r). a) Esquematize os resultados obtidos na F 1 e F2 de um cruzamento entre um coelho homozigoto preto com pelagem de comprimento normal e um coelho marrom, rex. b) A partir do cruzamento acima, que proporção de coelhos pretos com pelagem normal da F 2 espera-se que seja homozigota para ambos os pares de genes? c) Faça um diagrama de um cruzamento teste, em que o indivíduo a ser testado seja a F 1. Resposta: b) 1/16 c) BbRr x bbrr
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5.34 Em uma espécie animal o gene A controla a presença ou a ausência de cauda. O alelo A determina presença e o alelo a determina ausência de cauda. Foram realizadas vários cruzamentos envolvendo estes dois fenótipos e obtidos os seguintes resultados: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Fenótipo dos indivíduos Fenótipo dos descendentes descendentes (número) envolvidas nos cruza----------------------------------------------------------------------------mentos Com cauda Sem cauda ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1) Com cauda X Sem cauda 92 0 2) Com cauda X Com cauda 155 52 3) Sem cauda X Sem cauda 0 83 4) Com cauda X Sem cauda 47 43 5) Com cauda X Com cauda 85 0 a) Forneça uma provável explicação para a herança do caráter. b) Especifique o genótipo dos animais envolvidas nos cruzamentos. 5.35 De posse de um indivíduo com fenótipo A, que teste deve-se fazer para determinar se o seu genótipo é AA ou Aa? Explique como. 5.36 A audição normal depende da presença de pelo menos um dominante de cada um dos dois genes, D e E. Examinando-se a prole coletiva de um grande número de casamentos DdEe X DdEe, qual a proporção fenotípica seri a esperada? 5.37 Duas cobaias pretas foram cruzadas, e em vários anos produziram 29 filhos pretos e 9 brancos. Explique estes resultados, dando os genótipos dos pais e da prole. 5.38 O gado Holstein é normalmente preto e branco. Um touro preto e branco, Soberbo, foi comprado por um fazendeiro por 100.000 dólares. A prole originada de Soberbo era toda de aparência normal. Contudo, alguns pares de sua prole, quando intercruzados, produziam prole vermelha e branca com frequência em torno de 25%. Soberbo foi logo removido das listas genealógicas dos criadores de gado Holstein. O criador agiu corretamente? Explique porquê (use símbolos). Resposta: Pp (Soberbo) X PP ==> F1 (PP ou Pp) ou PP (Soberbo) X Pp ==> F1 (PP ou Pp) Indivíduos com o ultimo genótipo (Pp) quando intercruzados produzirão progênie com 25% de genótipo pp (vermelho ( vermelho branco). Se a prole F2 vermelha e branca fosse de mais de uma parceira de Soberbo, então o fazendeiro agiu corretamente. Contudo, se a prole F 2 veio só de uma fêmea, o fazendeiro pode ter agido com muita precipitação. 5.39 Considere três ervilhas amarelas redondas A, B e C. Cada uma foi cruzada com uma planta originada de uma ervilha verde rugosa. Exatamente 100 ervilhas oriundas de cada cruzamento foram classificadas quanto às classes fenotípicas com segue: A ==> 51 amarelas redondas C ==> 24 amarelas redondas ==> 49 verdes redondas ==> 26 amarelas rugosas ==> 25 verdes redondas B ==> 100 amarelas redondas ==> 25 verdes rugosas
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Quais eram os genótipos de A, B e C? (use os símbolos gênicos de sua escolha) Resposta: A => YyRR, B => YYRR e C => YyRr
5.40 Os quatro heredogramas seguintes representam quatro cruzamentos diferentes, onde aparece a mesma doença: a) b)??? c) d) É mais provável que a herança desta doença seja autossômica dominante, ou autossômica recessiva? Justifique sua resposta. Resposta: Autossômica recessiva. recessiva. Nos casos b e c, os afetados são são filhos de pais normais. 5.41 Um único carneiro de pernas curtas ocorreu em um rebanho. Sugira experimentos para determinar se ele é o resultado de uma mutação ou de uma modificação ambiental, e se é mutação, ela é dominante ou recessiva? Resposta: Os carneiros com pernas curtas podem ser cruzados com carneiros de pernas longas (normais). Se a característica se expressa na primeira geração, presume-se que ela seja hereditária e dependente de um gene (alelo) dominante. Por outro lado, se ela não aparece na primeira geração, os carneiros F 1 podem ser retrocruzados com um dos genitores de pernas curtas. Se a característica se expressa em metade da progênie do retrocruzamento, presume-se que ela seja herdada como um recessivo simples. Se podemos obter carneiros de pernas curtas de sexos diferentes, eles podem ser cruzados repetidamente para testar a hipótese de dominância. Nos casos em que a característica não é transmitida para a progênie que resulta desses cruzamentos, isto pode ser devido ao ambiente ou dependente de algum mecanismo genético complexo que não pode ser identificado pelo teste simples utilizado nesses experimentos. 5.42 Um único indivíduo alto ocorreu em uma população grande. Descarte qualquer possibilidade de contaminação com sementes ou pólen estr anho a esta população. Sugira experimentos para determinar se ele é o resultado de uma mutação ou de uma modificação ambiental, e se for mutação, ela é dominante ou recessiva? 5.43 Um único indivíduo baixo ocorreu em uma população grande e de fecundação predominantemente cruzada. Sugira experimentos para determinar se ele é o resultado de uma mutação ou de uma modificação ambiental, e se for mutação, ela é dominante ou recessiva? 5.44 Em uma lavoura de milho surgiu uma única planta com a palha roxa. Descarte qualquer possibilidade de contaminação com sementes ou pólen estranho. Sugira experimentos para determinar se esta planta é o resultado de uma mutação ou de uma modificação ambiental; e se é mutação como proceder para identificar se esta é dominante ou recessiva?
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5.45 Uma única planta baixa ocorreu em uma grande área cultivada. Descarte qualquer possibilidade de contaminação com sementes ou pólen estranho. Sugira experimentos para determinar se ela é o resultado de uma mutação ou de uma modificação ambiental, e se é mutação, ela é dominante ou recessiva? 5.46 Qual a frequência genotípica esperada em F 2 quando são considerados dois genes (gene A e gene B), com dois alelos cada gene, com interação alélica de dominância completa e com distribuição independente? Demonstre que a sua resposta é verdadeira. 5.47 Considerando o caráter chifres em bovinos, controlado pelo gene M, com dominância completa, em que M-Mocho e m-Aspado, pergunta-se: Qual é a proporção esperada em F 2 se ao semem dos animais F 1 (mochos) for adicionado 20% de semem de touros mochos homozigotos? 5.48 Considere dois genes, em heterozigose e situados em cromossomos diferentes. Demonstre citogeneticamente e explique como podem surgir quatro gametas diferentes a partir da meiose. Faça uma generalização do que pode acontecer quando temos n genes também em heterozigose e situados em cromossomos diferentes. 5.49 Demonstre citogeneticamente a Primeira e a Segunda Lei de Mendel. 5.50 Em humanos a polidactilia e o albinismo são condicionados por um genes diferentes e com interação alélica de dominância completa. Os indivíduos homozigotos recessivos são portadores de pés e mãos normais e albinos. João, com pés e mãos normais, porém albino, casa-se com Maria que é normal para o albinismo e polidáctila cujo pai era homozigoto e normal para os dois caracteres e a mãe albina e polidáctila. A partir das informações acima marque a alternativa correta: a) Não existe qualquer chance de nascer um filho polidáctilo dessa relação. r elação. b) A mãe de Maria é, obrigatoriamente, homozigota para as duas características. c) João poderá produzir dois tipos de gametas diferentes para essas características. d) Maria produzirá gametas de quatro tipos diferentes para essas características. e) Todos os filhos fi lhos desse casal deverão ser albinos. Resposta: P - polidactilo p - Pés e mãos normais A - Normal a - Albinos João: ppaa Maria: P_A_ (Pai: ppAA e Mãe: P_aa) Concui-se que Maria é PpAa a) 50% Pp e 50% pp - Errado b) Pode ser heterozigoto - Errado c) Só um tipo - Errado Err ado d) PA Pa pA pa - Correto e) Somente 50% - Errado 5.51 Qual a relação entre a segunda lei de Mendel e as leis de probabilidade? Explique. 5.52 Explique e exemplifique o que é um gene, o que é um alelo e o que é um locus.
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5.53 O fator Rh é condicionado por um gene autossômico, sendo o alelo Rh + dominante sobre o alelo Rh -. Um homem Rh+ e a mulher Rh- tiveram dois filhos Rh -. Isto foi possível porque: (1) a mulher é homozigota para este caráter; (2) a mulher é heterozigota para este caráter; (3) o marido é homozigoto para este caráter; (4) o marido é heterozigoto para este caráter; (5) a mulher foi imunizada pela gamaglobulina. As alternativas corretas são (__ e __). 5.54 Os estudos de genética mendeliana iniciam com genitores homozigotos. Como proceder para assegurar-se de que os genótipos disponíveis são homozigotos? 5.55 Comente os passos utilizados para o estudo do controle genético de um caráter (Passos baseados nos procedimentos empregados por Mendel no estabelecimento dos princípios do controle genético). 5.56 Construa um heredograma cuja mãe seja heterozigota para um alelo letal e o pai normal. Um dos filhos (macho) é cruzado com uma fêmea, a qual produz quatro descendentes (dois machos e duas fêmeas), sendo que o letal se manifeste, matando um dos descendentes. 5.57 Construa um heredograma de uma família constituída por: primeiro filho macho, segundo filho macho afetado, terceira filha fêmea, f êmea, quarto filho macho falecido. 5.58 Construa um heredograma cujo pai seja heterozigoto para um alelo letal e a mãe normal. Um dos filhos (macho) é cruzado com uma fêmea, a qual aborta dois fetos de sexo indefinido e produz quatro descendentes, sendo que o letal se manifeste, matando um dos descendentes após o nascimento. 5.59 Que característica deve apresentar os genótipos a serem utilizados na determinação do tipo de herança (controle genético) de um caráter? 5.60 Quais as relações entre as leis de Mendel e o comportamento dos cromossomos na metáfase? 5.61 Demonstre citologicamente a Primeira Lei de Mendel? 5.62 Demonstre citologicamente a Segunda Lei de Mendel? 5.63 Responda: a) O que são alelos dominantes e alelos recessivos? b) Um casal de animais (pai preto e mãe cinza) produziu descendentes pretos, cinzas e albinos. O controle genético da cor, nessa espécie, é determinado pelo gene A. Estabeleça os genótipos dos pais e a proporção que se poderia esperar para os diversos filhos nascidos. 5.64 Os mecanismos de herança e de variação genética podem ser fundamentados em três vertentes de conhecimentos, os quais são complementares: 1) Genética molecular, 2) Bases citológicas da herança e 3) Matemática.
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5.65 Esquematize os cruzamentos necessários para determinar a herança de um caractere, segundo os preceitos Mendelianos. Caracterize os genótipos utilizados para os cruzamentos. Demonstre citogeneticamente a formação de gametas (tipos e proporções) nos pais, geração filial 1 e retrocruzamentos. Resposta: O parental 1 (P 1) e o parental 2 (P2) são genótipos homozigotos e contrastantes, ou seja, P 1 é AA e P2 é aa, a geração filial 1 (F1) é heterozigota Aa. Na geração filial 2 (F 2) serão observadas as seguintes proporções genotípicas: 1/4 de AA, 2/4 de Aa e 1/4 de aa. No retrocruzamento 1 (RC 1) serão observados os seguintes proporções genotípicas 1/2 AA e 1/2 Aa, enquanto que no RC 2 serão observados os seguintes proporções genotípicas 1/2 Aa e 1/2 aa. Esquema de cruzamentos para estudos de herança genética, segundo os preceitos de MENDEL P1
P2
F1
F1
RC1
RC2
F2
5.66 Como podemos diferenciar Herança Citoplasmática de Herança Mendeliana, quando observamos a prole de um cruzamento envolvendo um caráter em que os pais são contrastantes? 5.67 Considerando os preceitos Mendelianos, envolvendo dois genes com distribuição independente e dominância completa (genes A e B): a) Demonstre citogeneticamente a formação de gametas pelo P 1, P2 e F1, representando os cromossomos em sua máxima condensação (metáfase), salientando os tipos de gametas formados e suas proporções; b) Com base na resposta ao item a) explique o que é a segregação independente dos cromossomos; c) Utilizando os tipos e as proporções de gametas formados na demonstração do item a) formule as hipóteses de proporções genotípicas e fenotípicas esperadas para as gerações F 2, RC1 e RC 2 e; d) Se os dados observados na geração F 2 não seguirem as proporções clássicas esperadas para a segregação independente, conforme formuladas no item c , o que pode estar acontecendo? 5.68 Durante o ciclo sexual, quais os momentos/fases/estádios em que pode surgir variabilidade genética?
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5.69 Como surgem novos alelos e como surgem novos genes? 5.70 O que é variabilidade genética e como surge? 5.71 Estudos moleculares, citológicos e fenotípicos elucidam e explicam os mecanismos da herança e da variação genética. Descreva/Demonstre: a) os mecanismos da herança e da variação. b) Como estes mecanismos contribuem para o desenvolvimento, evolução e adaptação dos organismos vivos na terra. OBS. 1: Não é para fazer um histórico e sim explicar os mecanismos. OBS. 2: A profundidade da resposta deve envolver todo o conteúdo programático referente a esta avaliação. Molecular
Mecanismos da herança e da variação Citológico
Fenotípico
5.72 Uma grande empresa do ramo florestal está interessada em conhecer a herança genética de uma característica (cor da flor) de uma planta ornamental de reprodução sexuada. Estudos preliminares revelaram plantas com flores brancas e plantas com flores vermelhas. A empresa solicitou que se apresente um projeto detalhado para o estudo da herança desta característica. O autor do melhor projeto (mais completo, com mais detalhes, com maior rigor científico, etc) será contratado pela empresa. OBS.: O projeto deve limitar-se a quatro páginas de papel almaço fornecidas e o autor pode simular possíveis resultados a serem obtidos, a fim de demonstrar suas hipóteses. Com base no enunciado acima e no conteúdo referente a esta avaliação, demonstre como é estudada a herança de uma característica. 5.73 Considerando os mecanismos da herança e da variação, explique como dois irmãos germanos (irmãos de mesmo pai e mesma mãe) podem apresentar constituição genética variando desde completamente iguais até completamente diferentes. 5.74 Após conduzir um experimento, segundo os preceitos Mendelianos, considerando 2 genes, espera-se que os dados observados na geração F2 assumam as proporções clássicas esperadas para a segregação independente. Se isto não acontecer, qual a explicação? 5.75 A Jorubeba serrana apresenta um gene A que controla a cor da folhagem (Alelo dominante resulta na folhagem preta e Alelo recessivo resulta em folhagem vermelha) e outro gene B que controla o comprimento das folhas (Alelo dominante resulta em folhas
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longas e Alelo recessivo que resulta em folhas curtas) Esses dois genes estão ligados. É feito um cruzamento entre um indivíduo homozigoto para as duas características dominantes e um indivíduo homozigoto para as duas características recessivas. Cruzamento-teste: Cruzamento entre um indivíduo de interesse com um indivíduo testador (indivíduo homozigoto recessivo para o caráter em questão). a) Determine o fenótipo e o genótipo de todos os possíveis tipos de indivíduos a serem encontrados nos descendentes do cruzamento proposto acima. b) Quantos tipos de gametas podem ser produzidos considerando todos os indivíduos listados no item a? c) Quais seriam seri am os possíveis fenótipos dos descendentes de um cruzamento-teste envolvendo os descendentes do item a? Faça esse cruzamento e considere que não houve permuta genética. d) Faça o mesmo que o solicitado no item c, porém agora dê os possíveis fenótipos considerando que houve permuta genética. R: Tanto a cor da folhagem quanto o comprimento das folhas apresentam dominância completa, porém são genes ligados. Como os dois genes estão ligados, para calcular a probabilidade com que são formados os gametas deve-se considerar que estes não segregam independentemente. independentemente. O cruzamento realizado é AB/AB x ab/ab, que resulta em AB/ab – Todos os indivíduos apresentarão este genótipo. a) Será produzido um único genótipo e um único fenótipo AB/ab – folhagem preta com folhas longas. b) Dois tipos de gametas AB e ab, porque os alelos dominantes e recessivos estão em cromossomos separados e os genes estão ligados (considerou-se ausência de recombinação genética). c) O cruzamento-teste de AB/ab (gametas: 1/2 AB e 1/2 ab) x ab/ab (gametas: 1 ab) sem permuta genética produz dois fenótipos: Preto Longo (genótipo AB/ab) e Vermelho Curto (ab/ab). d) O cruzamento-teste de AB/ab (gametas: 1/4 AB, 1/4 Ab, 1/4 aB e 1/4 ab) x ab/ab (gametas: 1 ab) considerando permuta genética produz quatro fenótipos: Preto Longo (genótipo AB/ab), Preto Curto (genótipo Ab/ab), Vermelho Longo (genótipo aB/ab) e Vermelho Curto (ab/ab). Observação: É possível que quando hajam poucos descendentes e os genes em questão estiverem muito próximos não surjam indivíduos recombinantes. Nesse caso apenas os fenótipos relatados no item c seriam observados na descendência, porém a resposta deve contemplar todos os descendentes possíveis, mesmo que alguns destes sejam muito raros.
5.76 Represente os cruzamentos necessários para o estudo da herança genética de uma característica, na forma de um heredograma? 5.77 Quais os tipos de gametas formados pelo indivíduo AaBBCcDdff, considerando a distribuição independente entre todos os genes considerados? 5.78 Análise de pedigree. Qual é o controle genético envolvido no caráter em questão, no heredograma abaixo.
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5.79 Demonstre citogeneticamente como é obtida a frequência clássica da genética mendeliana 9:3:3:1, em uma população segregante. Em que situações a frequência clássica da genética mendeliana 9:3:3:1 não ocorre? Explique detalhadamente como isto acontece, em uma destas situações. Descreva como obter uma generalização dos resultados genotípicos esperados na geração F 2, quando considerados mais de dois genes com segregação independente. 5.80 5. O ciclo ciclo de reprodução sexual é importante importante tanto para as espécies animais quanto vegetais. O ciclo sexual compreende uma série de mecanismos que permitem o surgimento de variação genética. Possivelmente não tenha existido nenhum ser humano geneticamente igual ao outro, pela reprodução sexuada, desde o surgimento da espécie humana até os dias atuais (Gêmeos univitelinos são geneticamente iguais porque se originam a partir de um único zigoto). Descreva todos os mecanismos que permitem o surgimento de variação genética durante o ciclo sexual. Comente a importância destes mecanismos para o melhoramento genético. 5.81 Suponha um estudo de herança de dois caracteres (cor e textura). Foi selecionado aleatoriamente um conjunto de indivíduos, sendo 268 Amarelos e Lisos, 86 Amarelos e Enrugados, 97 Brancos e Lisos e 29 Brancos e Enrugados. a) Formule e teste a hipótese de segregação independente dos dois caracteres. b) Formule e teste a hipótese de que os valores observados se ajustam a proporção esperada de 12:2:1:1. (X2calculado = Somatório (Fo-Fe) 2/Fe; X2Tabelado (p=0,05) GL=1 = 3,84; X2Tabelado (p=0,05) GL=2 = 5,99; X2Tabelado (p=0,05) GL=3 = 7,82 e X2Tabelado (p=0,05) GL=4 = 9,49).
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6 BIOMETRIA 6.1 Relacione a lei do produto das probabilidades com a Segunda Lei de Mendel. 6.2 R6-1) Na raça holandesa de bovinos os animais podem ser preto-branco devido ao alelo dominante V, e vermelho-branco devido ao alelo recessivo v. Do cruzamento de um touro heterozigoto com uma vaca vermelha-branca, determine as seguintes probabilidades: a) Do primeiro descendente d escendente ser preto-branco? b) Dos dois primeiros serem preto-brancos? c) Dos dois primeiros terem a mesma cor de pelagem? d) Dos dois tipos de pelagem ocorrerem nos dois primeiros descendentes? Resposta: Preto-branco - V Vermelho-branco - v Cruzamento: vv (vaca) x Vv (touro) a) EI n = 1 ED a - Preto-branco Pa = 1/2 b - Vermelho-branco Vermelho-branco Pb = 1/2 1! Pa=1 = ------ (1/2) 1 (1/2)0 = (1/2) 1 = 0.50 b=0 1! 0! b) EI n = 2 ED a - Preto-branco Pa = 1/2 b - Vermelho-branco Vermelho-branco Pb = 1/2 2! Pa=2 = ------ (1/2) 2 (1/2)0 = (1/2) 2 = 1/4 b=0 2! 0! c) 1º e 2º Preto-branco ou 1º e 2º Vermelho-branco
EI n = 2 ED a - Preto-branco b - Vermelho-branco Vermelho-branco 2! Pa=2 = ------ (1/2) 2 (1/2)0 = b=0 2! 0! 2! Pa=0 = ------ (1/2) 0 (1/2)2 = b=2 0! 2! 1
4
d)
Pa = 1/2 Pb = 1/2 (1/2) 2 = 1/4 (1/2) 2 = 1/4
14 12 2! P 1!1! 1 2 a 1
b 1
1
1 2 2 1 2 1
2
12
6.3 R6-2) Em um cruzamento em galinhas obteve-se uma ninhada com 12 pintinhos. Determine as seguintes probabilidades: a) Dos 12 pintinhos serem do sexo masculino;
40
b) De todos possuírem o mesmo sexo; c) De ocorrer 6 fêmeas; d) De ocorrer pelo menos 6 fêmeas. Resposta: EI = 12 pintinhos ED = sexo sexo = a - macho Pa = 1/2 B - fêmea Pb = 1/2 12 0 12 a) P ba 120 12! 1 1 1 2
12! 0!
2
2
P = (1/2)12, 2,44 x 10 -4 ou 1 em 4096 12 12 12 a 12 a 0 b) P b 0 P b 12 1 2 1 2 21 2
2
12
P2 1
4
, 4,88 x 10
c) P ba 66 12! 1 6! 6! 2
6
ou 1 em 42048
1 2 924 1 2 6
12
d) Pa 6 Pa 7 Pa 8 P a 9 Pa 10 Pa 11 Pa 12
2
P 924 1
12
2
792 1
12
495
1 2
12
2
220 1
12
2
66 1
12
12
1 2 1 1 2 12
12
2510 1 2
12
6.4 R6-3) Numa determinada espécie 2n=14. Do cruzamento entre uma raça brasileira e uma raça européia, dessa espécie, obteve-se a geração F 1. Considerando a meiose dos indivíduos da geração F 1, pergunta-se: a) Qual a probabilidade de ocorrer um espermatozóide com todos os centrômeros provenientes da raça brasileira? b) Qual a probabilidade de um espermatozóide ser portador de um centrômero da raça brasileira e os demais da européia? c) Qual a probabilidade de um espermatozóide ser portador de pelo menos três centrômeros de origem da raça brasileira? Resposta: 2n = 14 EI = 7 ED = Par de cromossomos a - Brasileiro Pa = 1/2 B - Europeu Pa = 1/2 a) P ba 70 7! 1 7 1 0 11 7 1 7! 0!
b)
a 1
P b 6
7!
2
2
1 1 2 1! 6! 2 1
2
6
128
71 2 7128 7
7 c) Pa3 Pa 4 Pa 5 Pa 6 ... 99 12 99 128
6.5 R6-4) Em bovinos o fenótipo mocho é devido a um alelo dominante. O alelo recessivo confere o fenótipo aspado. Um touro mocho foi cruzado com 10 vacas sabidamente heterozigotas e todos os descendentes foram mochos. Qual a probabilidade do touro ser homozigoto? Resposta:
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mocho - M aspado - m Mm x M_ (macho) | Mm | Mm |-> 100% dos descendentes Mochos Mm | : | Mm | EI = 10 cruzamentos ED = chifres = a - mocho Pa = 3/4 b - aspado Pb = 1/4 10! 3 10 1 0 a 10 1 3 10 0,05631 (Probabilidade de ser heterozigoto) P b 0 10! 0!
4
4
4
(P de ser homozigoto) + (P de ser heterozigoto) = 1 (P de ser homozigoto) = 1 - (P de ser heterozigoto) (P de ser homozigoto) = 1 - 0,05631 (P de ser homozigoto) = 94,37% 6.6 R6-5) Em coelho a cor branca é devida ao alelo recessivo c e a himalaia ao alelo dominante ch. Um macho heterozigoto foi cruzado com uma fêmea de mesmo genótipo e produziu 8 descendentes. Qual a probabilidade de que a progênie apresente exatamente a proporção esperada de 3 himalaia : 1 branco? Resposta: 31,15% 6.7 R6-7) Em café a planta pode apresentar altura normal (bourbon) devido ao genótipo nana, as plantas de genótipo nn são anãs (nana) e as plantas de genótipo nan apresentam altura intermediária (murta). Do cruzamento entre duas plantas murta foram obtidas 12 sementes. Determine as seguintes probabilidades: a) De todas as sementes produzirem plantas do tipo murta? b) De todas as plantas serem nana? c) De que a descendência seja exatamente a esperada de 3 bourbon : 6 murta : 3 nana? Resposta: a) 12!/12! * (1/2) 12 b) 12! / 12! * (1/4)12 c) {12! / (3! 6! 3!)} * (1/4)3 * (1/2)6 * (1/4)3 6.8 R6-7) Em ovelha a ausência de orelhas é devido ao genótipo E 1E1, as orelhas curtas ocorrem devido ao genótipo E 1E2 e as orelhas longas são determinadas pelo genótipo E2E2. Nestes animais a cor da gordura pode ser branca, devido ao alelo dominante F, e amarela, devido ao alelo recessivo f. Determine os tamanhos das descendências, para se conseguir 12 animais sem orelhas e que produzam gordura amarela, com 95% e 99% de probabilidade, a partir dos seguintes cruzamentos: a) E1E2Ff X E1E2Ff 557 e 856 1 2 1 1 b) E E Ff X E E Ff 269 e 414 1 1 1 2 c) E E ff X E E Ff 124 e 192 Resposta: E1E1 SEM ORELHA F - Gordura BRANCA 1 2 EE ORELHAS CURTAS f - Gordura AMARELA 2 2 EE ORELHAS LONGAS
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n para 12 animais sem orelha e gordura amarela a) E1E2Ff X E1E2Ff (1/2 * 1/2) * (1/2 * 1/2) 1/2) = 1/16 Ou então utilize o quadro de Punnet: Fêmea\Macho E1F E1f E2F E2f
E 1F E1E1FF E1E1Ff E1E2FF E1E2Ff
E1f E1E1Ff * E1E1ff E1E2Ff E1E2ff
E2F E1E2FF E1E2Ff E2E2FF E2E2Ff
E2f E1E2Ff E1E2ff E2E2Ff E2E2ff
log (1 - 0,95) n = -------------- = 46,41 x 12 = 557 log (1 - 1/16) log (1 - 0,99) n = -------------- = 71,355 x 12 = 856 log (1 - 1/16) 6.9 R6-8) Em bovinos, mocho é devido ao alelo dominante M e com chifres devido ao alelo recessivo m. A pelagem normal é definida pelo alelo dominante A e a pelagem arrepiada pelo alelo recessivo a. Analise Anali se os resultados dos seguintes cruzamentos, estime 2 o valor do X e interprete aos resultados (X 2T (p=0,05) GL=1 = 3,84; X2T (p=0,05) GL=2 = 5,99; X2T (p=0,05) GL=3 = 7,82, X2T (p=0,05) GL=4 = 9,49 e X 2T (p=0,05) GL=5 = 11,07). NÚMERO DE DESCENDENTES CRUZAMENTOS ----------------------------------------------------------------------------------------------NORMAL NORMAL ARREPIADO ARREPIADO MOCHO ASPADO MOCHO ASPADO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) AaMm x AaMm 41 15 8 2 b) AaMm x aaMm 321 101 310 107 c) AaMm x Aamm 219 207 64 71 d) AAMm x aaMm 722 231 0 0 e) AaMM x aamm 404 0 387 0 f) Aamm x aaMm 70 91 86 77 Resposta: a) Qui-quadrado = 3,60 n.s. n.s. b) Qui-quadrado = 0,38 n.s. n.s. c) Qui-quadrado = 0,95 n.s. d) Qui-quadrado Qui-quadrado = 0,29 n.s. n.s. e) Qui-quadrado = 0,36 n.s. n.s. f) Qui-quadrado = 3,23 n.s. 6.10 Explique qual é a finalidade do teste do qui-quadrado quando analisamos segregações fenotípicas e quais os cuidados na utilização deste teste. 6.11 Dispondo-se de três dados, um vermelho (V), um branco (B) e um azul (A). Quando todos os três dados são lançados ao mesmo tempo, calcule a probabilidade dos seguintes resultados: Resposta: (1/6)3 a) 6V, 6B, 6 A b) 6V, 5B, 6 A Resposta: (1/6)3 Resposta: (1/6)3 c) 6V, 5B, 4 A d) Nenhum seis Resposta: (5/6)3
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e) Dois seis e um cinco em qualquer dado f) Três seis ou três cincos g) O mesmo número em todos os dados h) Um número diferente em cada dado
Resposta: 3(1/6)3 Resposta: 2(1/6)3 Resposta: (1/6)2 = 6(1/6)3 Resposta: 5/9
6.12 A fenilcetunuria (PKU, do inglês PhenylKetonUria), é uma doença hereditária humana, que impede o organismo de processar a substância fenilalanina, que é contida na proteína que ingerimos. a PKU manifesta-se em lactentes e se não for tratada, geralmente causa retardamento mental. A PKU é causada por um alelo recessivo mendeliano simples. Um casal pretende ter filhos. O marido tem uma irmã com PKU e a mulher tem um irmão com PKU. Não ha outros casos conhecidos em suas famílias. Este casal pede que determine-se a probabilidade de o seu primeiro filho ter PKU. Se houver, qual é a probabilidade? Resposta: Há, 4/36 2/3 * 2/3 = 4/9 ==> (4/9 * 1/4) = 4/36 6.13 No tomateiro 2n=24. Do cruzamento entre uma cultivar brasileira e uma européia obteve-se a geração F 1. Considerando a meiose das plantas da geração F 1, pergunta-se: a) Qual a probabilidade de ocorrer um grão de pólen com todos os centrômeros provenientes da cultivar brasileira? b) Qual a probabilidade de um grão de pólen ser portador de um centrômero da cultivar brasileira e os demais da européia? c) Qual a probabilidade de um grão de pólen ser portador de pelo menos três centrômeros de origem da cultivar brasileira? 6.14 No milho a textura da semente pode ser rugosa , devido ao alelo recessivo su ou lisa, devido ao alelo dominante Su. Uma planta heterozigota foi autofecundada e produziu uma espiga com 400 grãos. Qual a probabilidade de que na espiga os grãos apresentem exatamente a proporção esperada de 3 liso : 1 rugoso? Resposta: 4 grãos ------ 3 LISO 4 ----- 1 RUGOSO 400 grãos ------ x = 300 400 ----- x = 100 400! Pa=300 = --------- (3/4)300 (1/4)100 b=100 300! 100! Pa=300 = 2,241854 1096 (3/4)300 (1/4)100 b=100
Pa=300 = 0,046024 ou 4,6% b=100
6.15 Um gene dominante W produz a textura pêlo-de-arame em cães; seu alelo recessivo, w, produz pêlos macios e lisos. Qual a probabilidade de: a) Nascer um cão com pelagem lisa e macia, de pais heterozigotos? b) Nascerem dois cães com pelagem lisa e macia, de pais heterozigotos? c) Nascer toda uma ninhada, de seis cães, com pelagem lisa l isa e macia, de pais heterozigotos? d) Nascer uma ninhada de seis cães, onde cinco são heterozigotos como os pais e um tem a pelagem lisa e macia?
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Resposta: a) ¼ b) 1/16
c) 1/4096 d) (6! / 5! 1!) X (1/2)5 (1/4)1
6.16 Relacione o que acontece com os cromossomos durante a meiose I (metáfase I) com as leis da probabilidade. 6.17 Em milho a semente lisa é devido a um alelo dominante. O alelo recessivo confere o fenótipo rugoso. Uma planta de milho proveniente de uma semente lisa, foi utilizada para polinizar 10 outras plantas, sabidamente heterozigotas. Todos os descendentes foram lisos (considere que o número total de descendentes foi igual a 10). Qual a probabilidade da planta polinizadora ser homozigota? 6.18 R10-4) De uma vaca de excelentes qualidades há possibilidade de se obter cinco descendentes. a) Qual a probabilidade de todos serem do sexo feminino? b) Se quatro descendentes forem do sexo feminino, qual a probabilidade do último também ser do sexo feminino? Resposta: a) 1/32 b) 1/2
7 GENES LETAIS LETAIS E FENOCÓPIAS FENOCÓPI AS 7.1 Comente: “Os genes letais podem representar perdas econômicas consideráveis”. 7.2 Qual a importância dos genes letais? 7.3 O que são genes letais condicionados? 7.4 Em camundongos, o genótipo yy é responsável por pelagem aguti, o Yy é amarela e o YY, letal ( os óvulos são fecundados e não se desenvolvem). Que descendência se espera do cruzamento entre um camundongo amarelo e um aguti? E entre dois amarelos? Em qual dos dois tipos t ipos de cruzamento se espera a maior ninhada? por quê? Resposta: 1/2 amarelo: 1/2 aguti; 2/3 amarelos: 1/3 aguti. No primeiro tipo, pois no segundo, 1/3 dos óvulos fecundados não se desenvolvem. 7.5 A intensidade da pigmentação da pelagem de camundongos é devida a três alelos: D = cor normal; d = cor diluída; dl = letal, em homozigose. A sequência de dominância é: D > d > dl. Um camundongo de cor normal, heterozigoto para o gene letal, é cruzado com outro de cor diluída, também heterozigoto para o alelo letal. Os descendentes obtidos são retrocruzados com o genitor de cor diluída. Qual a proporção fenotípica da progênie viável de cruzamento? Resposta: 4/10 normais: 6/10 diluídos
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7.6 Dentre os diferentes tipos de genes letais os genes de efeito letal recessivo predominam. Explique porque. Porque a grande maioria de genes letais são de efeito recessivo? 7.7 Como os genes letais podem interferir na proporção macho : fêmea? Resposta: a) Gene letal recessivo no cromossomo sexual, quando no sexo heterogamético, funciona como dominante. b) Letal limitado ao sexo, só manifestável num dos sexos.
8 INTERAÇÕES ALÉLIC ALÉLICAS, AS, ALELISMO MÚLTIPLO MÚLTIPLO E PLEIOTROPIA PLEIOTROP IA das seguintes proposições proposições são verdadeira (V) ou ou falsa (F). ( ) A 8.1 Indique se cada uma das autoincompatibilidade ocorre quando um esporo ou um gameta não se autofecundam. ( ) Autoincompatibilidade gametofítica é mais eficiente ef iciente porque a planta não aceita gametas de outras plantas. ( ) Dominância completa é quando em F 2 se expressa somente a característica de um dos pais. ( ) Na dominância incompleta o alelo dominante dominante não produz enzima suficiente para inibir o recessivo.
8.2 Interações alélicas 8.2.1 R5-1) Em galinhas os indivíduos com penas normais são de genótipo ff, os indivíduos FF apresentam penas acentuadamente onduladas e quebradiças e o heterozigoto apresenta as penas medianamente onduladas. onduladas. A partir do cruzamento de um galo com penas medianamente encurvadas com três fêmeas, foram produzidos 12 descendentes por ninhada. Dos 36 descendentes, 18 apresentaram penas medianamente m edianamente encurvadas, 15 penas acentuadamente encurvadas e apenas 3 foram normais. Quais os prováveis genótipos das três fêmeas? f êmeas? Resposta: FF, FF, Ff Macho Macho Macho \ |1/2 F|1/2 f| \ |1/2 F|1/2 f| \ |1/2 F|1/2 f| -----+-----+-----| -----+-----+-----| -----+-----+-----| F 1/2 |1/4 |1/4 | F 1/2 |1/4 |1/4 | F 1/2 |1/4 |1/4 | ê F |FF |Ff | ê F |FF |Ff | ê F |FF |Ff | m-----+-----+-----| m-----+-----+-----| m-----+-----+-----| e 1/2 |1/4 |1/4 | e 1/2 |1/4 |1/4 | e 1/2 |1/4 |1/4 | a F |FF |Ff | a F |FF |Ff | a f |Ff |ff | -----------------┘ -----------------┘ -----------------┘ 12 x 2/4 FF + 12 x 2/4 FF +12 x 1/4 FF = 15 FF 12 x 2/4 Ff + 12 x 2/4 Ff +12 x 2/4 Ff = 18 Ff 12 x 0 ff + 12 x 0 ff +12 x 1/4 ff = 3 ff 8.2.2 R5-2) Em bovinos a presença de chifres é governada pelo alelo recessivo m, enquanto o alelo dominante M confere ausência de chifres (mocho). A cor da pelagem vermelha é fornecida pelo genótipo RR, cor branca por rr e vermelho-branco (ruão) por Rr.
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a) Determine a proporção fenotípica de F 2 proveniente do cruzamento de um touro vermelho, com chifres, com vacas brancas e mochas, homozigotas. b) Quantos animais da geração F 2 serão necessários para se selecionar 20 animais homozigotos de pelagem vermelha e mochos? c) Qual a proporção fenotípica esperada se os animais ruão e mochos da geração F 2 forem acasalados entre si? Resposta: a) 3/16 mochos vermelhos : 6/16 mochos ruãos : 3/16 mochos brancos : 1/16 aspados vermelhos : 2/16 aspados ruão : 1/16 aspados brancos. b) 320 c) 4/18 mochos vermelhos : 8/18 mochos ruãos : 1/18 aspados ruãos : 4/18 mochos brancos : 1/36 aspados brancos : 1/36 aspados vermelhos. Os marcados com * na resposta da letra a) apresentam fenótipo mocho ruão. Destes 6/12 R e 6/12 r para o gene da cor da pelagem e 8/12 M e 4/12 m para o gene chifres. C O R P E L A G E M C H I F R E S \ |6/12R|6/12r| \ |8/12M|4/12m| -----+-----+-----| -----+-----+-----| 6/12|1/4 |1/4 | 1/4 RR 8/12| 4/9 | 2/9 | 4/9 MM R |RR |Rr | 2/4 Rr M |MM |Mm | 4/9 Mm -----+-----+-----| -----+-----+-----| 1/4 rr -----+-----+-----| -----+-----+-----| 1/9 mm 6/12|1/4 |1/4 | 4/12| 2/9 | 1/9 | r |Rr |rr | m |Mm |mm | -----------------┘ -----------------┘ RRMM=1/4*4/9=1/9 RrMM=2/4*4/9=2/9 rrMM=1/4*4/9=1/9 RRMm=1/4*4/9=1/9 RrMm=2/4*4/9=2/9 rrMm=1/4*4/9=1/9 RRmm=1/4*1/9=1/36 Rrmm=2/4*1/9=1/18 rrmm=1/4*1/9=1/36 \
1/4
MR
1/4
Mr
1/4
mR
1/4
mr
1/4 MR
1/16 MM RR
1/16 * MM Rr
1/16 Mm RR
1/16 * Mm Rr
1/4 Mr
1/16 * MM Rr
1/16 MM rr
1/16 * Mm Rr
1/16 Mm rr
1/4 mR
1/16 Mm RR
1/16 * Mm Rr
1/16 mm RR
1/16 mm Rr
1/4 mr
1/16 * Mm Rr
1/16 Mm rr
1/16 mm Rr
1/16 mm rr
8.2.3 “Os efeitos dos genes, para formar os fenótipos, dependem de sua ação e de sua interação.” Comente detalhadamente esta afirmação. 8.2.4 4.a) Diferencie os tipos de interações alélicas; 4.b) Cite quais são as frequências genotípicas e fenotípicas esperadas em F 2, de cada uma das interações alélicas, considerando um gene com dois alelos? 4.c) Qual a frequência esperada em F 2,
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considerando dois genes, sendo um com dominância incompleta e um com sobredominância?
8.2.5 Explique como proceder para identificar o tipo de interação alélica, ao nível fenotípico. 8.2.6 R5-3) No estudo da herança da forma da raiz do rabanete, e também da cor da raiz, obteve-se na F 2 a seguinte proporção fenotípica: 11 vermelhos e esféricos; 20 vermelhos e ovais; 9 vermelhos e alongados; 21 rosa e esféricos; 39 rosa e ovais; 19 rosa e alongados; 10 brancos e esféricos; 22 brancos e ovais e 11 brancos e alongados. a longados. a) Quais as interações alélicas para os dois caracteres? b) Esse tipo de interação facilita ou dificulta o trabalho do pesquisador? c) Quais os genótipos dos genitores para possíveis cruzamentos que produziram a F 2 fornecida? d) Qual o tamanho da F 2 para se obter 50 plantas com raiz branca e alongada? Resposta: a) Dominância incompleta b) Facilita porque pode-se identificar qualquer genótipo a través de seu fenótipo. c) r 1r 1v1v1 x r 2r 2v2v2 ou r 1r 1v2v2 x r 2r 2v1v1 d) 800 plantas 8.2.7 Relacione os tipos de interações alélicas com as frequências genotípicas e fenotípicas esperadas em F 2. 8.3 Alelismo múltiplo -Número de Combinações Genotípicas possíveis = m 2 -Número de Genótipos Diferentes = (m + 1) m / 2 -Número de Genótipos Homozigotos = m -Número de Genótipos Heterozigotos = (m - 1) m / 2 -Número de Fenótipos Diferentes Quando Dominância Completa é igual ao número de alelos = m -Número de Fenótipos Diferentes Quando a Interação alélica for Diferente da Dominância Completa é = Número de genótipos genótipos Diferentes = (m + 1) m / 2 8.3.1 Indique se cada uma das seguintes proposições sobre a estrutura do DNA é verdadeira (V) ou falsa (F). (Cada letra é usada para referir-se à concentração da base correspondente no DNA): a) ( ) O sistema mais eficiente de autoincompatibilidade é o esporofítico, pois não permite a formação de indivíduos homozigotos e nem com genótipo igual ao da mãe. 8.3.2 R7-1) Suponha um caráter, em uma dada espécie vegetal diplóide, seja controlada por um gene (o gene para as tonalidades de cor da flor), com dois alelos. a) Qual o número de genótipos diferentes, esperado na população? b) Quantos fenótipos são possíveis considerando a presença de dominância completa? c) Quantos fenótipos são possíveis considerando a dominância incompleta? d) Quantos genótipos homozigotos seriam encontrados na população? e) Se o referido gene tivesse 10 alelos, qual seria a resposta para os itens a, b, c e e d ? g) Qual o número mínimo de indivíduos (diplóides) necessário para conter todos os 10 alelos? Resposta:
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a) 3
b) 2
c) 3 d) 2 e) 55, 10, 55, 10 g) 5
8.3.3 R7-2) Por que o alelismo múltiplo não tem importância para um único indivíduo de uma espécie diplóide? Resposta: Porque sendo o indivíduo diplóide só pode possuir no máximo dois alelos. 8.3.4 R7-4) No caupi ( Vigna unguiculata) a cor da vagem imatura é controlada por um gene com 5 alelos, com a seguinte ordem de dominância: p g - vagem púrpura com suturas verdes > p s - vagem verde com suturas púrpuras > p o - vagem verde com sutura ventral púrpura > p t - vagem com extremidade púrpura > p - vagem verde. a) Numa população contendo todos os alelos, quantos genótipos homozigotos e heterozigotos são esperados? b) Quantos fenótipos são esperados e quais as constituições genotípicas possíveis dos indivíduos para cada fenótipo? Resposta: a) 5 genótipos homozigotos e 10 genótipos heterozigotos b) 5 fenótipos pg pg, pg ps, pg po, pg pt, pg p Vagem púrpura com suturas verdes ps ps, ps po, ps pt, ps p Vagem verde com suturas purpuras o o o t o p p , p p , p p Vagem verde com sutura ventral púrpura t t t p p , p p Vagem com extremidade púrpura p p Vagem verde 8.3.5 R7-5) Um determinado gene A possui 3 alelos (A 1, A2, A3) e a ordem de dominância é: A1 = A2 > A3 (> interação alélica de dominância completa, = interação alélica diferente da dominância completa). a) Qual o número de genótipos heterozigotos e homozigotos é possível na descendência? b) Qual o número esperado de fenótipos? c) Se for incluída mais a seguinte série alélica A 4 > A5 = A6, sendo que todos estes dominam os alelos de menor expoente, quais as novas respostas para as perguntas formuladas anteriormente? Resposta: a) 3 genótipos heterozigotos e 3 homozigotos b) 4 fenótipos c) 15 genótipos heterozigotos, 6 homozigotos e 8 fenótipos 8.3.6 R7-6) Na alface a presença de antocianina na folha é condicionada por um gene com três alelos. O alelo R é responsável pela cor vermelha, r' por manchas avermelhadas e r por vermelho-claro. A ordem de dominância é R > r' > r. Em um campo foram semeados três cultivares homozigotas, sendo 35% vermelhos, 20% com manchas avermelhadas e 45% vermelho-claros, os quais cruzaram-se livremente. Se o agricultor plantar uma amostra das sementes colhidas no campo, qual será a proporção genotípica e fenotípica nesse novo plantio?
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Resposta: RR - 12,25% vermelha Rr' - 14,00% vermelha Rr - 31,50% vermelha r'r' - 4,00% manchas avermelhadas r'r - 18,00% manchas avermelhadas rr - 20,25% vermelho claro
\
0,35 R
0,20 r’
0,45 r
0,35 R
0,1225 RR
0,07 Rr’
0,1575 Rr
0,20 r’
0,07 Rr’
0,04 r’r’
0,09 r’r
0,45 r
0,1575 Rr
0,09 r’r
0,2025 rr
8.3.7 Em lantal (espécie arbórea de reprodução sexuada, alógama) a presença de antocianina na folha é condicionada por um gene com três alelos. O alelo A é responsável pela cor vermelha, a1 por manchas avermelhadas e a por vermelho-claro. A ordem de dominância é A > a1 > a. Em uma área experimental foram transplantadas três cultivares homozigotas, sendo 30% vermelhas, 25% com manchas avermelhadas e 45% vermelhaclaras, os quais cruzaram-se livremente. Ao plantar uma amostra das sementes colhidas no campo, qual será a proporção genotípica e fenotípica nesse novo plantio? 8.3.8 R7-7) Na ameixeira ocorre incompatibilidade gametofítica. Dois agricultores resolveram formar um pomar de ameixeiras. O primeiro desejando uniformidade plantou apenas um cultivar no seu pomar. Já o outro utilizou ut ilizou 5 cultivares para formar o seu pomar. Considerando que as condições ambientais sejam as mesmas, qual dos dois agricultores terá mais sucesso? Justifique sua resposta. Resposta: O agricultor que plantou os cinco cultivares terá mais sucesso porque haverá no pomar, por ocasião da polinização, pólens com diferentes alelos, o que irá permitir a produção de frutos. Aquele que plantou apenas um cultivar não terá frutos no seu pomar, porque terá apenas dois alelos diferentes da série S. 8.3.9 R7-8) Em fumo ocorre incompatibilidade gametofítica. Foi obtida um novo cultivar com 6 alelos (S 1, S2, S3, S4, S5 e S6) que controlam a incompatibilidade. a) Quantos genótipos para essa série alélica são esperados nesse cultivar? b) Se em um campo ocorrem todos esses genótipos com a mesma frequência, qual a proporção de gametas abortados, considerando que os cruzamentos ocorram inteiramente ao acaso? Resposta: a) Combinação de 6 tomados 2 a 2 = 6!/2! * 4!=15 genótipos b) Das 90 combinações possíveis 30 são incompatíveis. incompatíveis. 30/90= 0,3333 = 33,33% Fêmea
macho
S1S2 S1S3 S1S4 S1S5 S1S6 S2S3 S2S4
S1
S2
-
-
S3
S4
S5
S6
-
-
50
S2S5 S2S6 S3S4 S3S5 S3S6 S4S5 S4S6 S5S6
-
-
-
-
-
8.3.10 R7-9) Demonstre que em uma espécie que possui incompatibilidade gametofítica a proporção de gametas abortados é fornecida por 2/m, onde m é o número de alelos de incompatibilidade existente na espécie. Resposta: Observando na tabela acima, na fêmea podem cair 6 tipos diferentes de grãos de pólen e 2 destes são incompatíveis. Se tivéssemos m alelos em cada fêmea 2 gametas seriam incompatíveis e os demais não (2/m). 8.3.11 R7-10) No repolho ocorre incompatibilidade esporofítica. Em uma população que está sendo melhorada ocorrem os genótipos S 1S2, S2S3, S3S4 em igual frequência. a) Admitindo que a ordem de dominância é S 1 > S2 > S3 > S4, qual a proporção de acasalamentos incompatíveis? b) Como proceder, utilizando esse fenômeno, para obter um cultivar híbrido de repolho, a partir de duas linhagens provenientes dessa população? Resposta: b) Obter linhagens que sejam S1S1, S2S2, S3S3 ou S4S4. Semear no campo alternadamente duas dessas linhagens que tenham boa capacidade combinatória. Toda semente produzida será híbrida, pois dentro da mesma linhagem não tem possibilidade de ocorrer cruzamentos. O mais difícil é manter as linhagens. Existem para isto duas alternativas, fazer a autofecundação no estádio de botão, quando provavelmente ainda não se formou a substância de incompatibilidade no pistilo ou então utilizar a cultura de tecidos para propagar as plantas vegetativamente. 8.3.12 a) Descreva o que é autoincompatibilidade e como é controlada geneticamente em plantas; b) Diferencie os sistemas de autoincompatibilidade gametofítica e autoincompatibilidade esporofítica e c) Cite o sistema de autoincompatibilidade mais eficiente, justificando a sua resposta? 8.3.13 Numa série alélica com 8(oito) alelos, quantos genótipos diferentes podem ser obtidos? e destes quantos seriam seriam homozigotos? homozigotos? 8.3.14 Explique o que é autoincompatibilidade em plantas. Quais os tipos de autoincompatibilidade e suas diferenças, se um dos tipos de autoincompatibilidade for mais eficiente, cite e justifique. Comente a utilização agronômica/florestal da autoincompatibilidade. 8.3.15 Sob o ponto de vista evolutivo, quais são os objetivos dos mecanismos de autoincompatibilidade (gametofítica e esporofítica) nos vegetais? Resposta:
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Favorecem cruzamentos de genótipos diferentes, promovendo a diversidade genética e reduzindo a frequência de homozigotos, que podem ser prejudiciais para a adaptação de uma espécie, quando unem em um único genótipo alelos deletérios ou letais.
8.3.16 Qual a importância das séries alélicas? al élicas? 8.3.17 Como surgem as séries alélicas? (Explique detalhadamente). 8.3.18 Quando ocorre uma mutação (substituição, adição ou deleção de bases), a probabilidade que o novo alelo seja funcional fun cional é baixa. Explique porque. 8.3.19 Como a autoincompatibilidade pode contribuir para facilitar a produção de sementes híbridas? 8.3.20 Qual é o tipo de autoincompatibilidade que permite a produção de híbridos a partir de linhagens, sem interferência direta na polinização? (Justifique a sua resposta). 8.3.21 Diferencie esporofítica.
autoincompatibilidade
gametofítica
de
autoincompatibilidade
8.3.22 Qual é a importância de se conhecer os sistemas de autoincompatibilidade para a produção de frutas e para a produção de sementes híbridas. 8.3.23 Em uma população de indivíduos de uma dada espécie foram identificados quatro genes e cada gene apresenta quatro alelos. Considerando estes quatro genes, com os respectivos alelos; quantos indivíduos diferentes podem existir nesta população? Demonstre o desenvolvimento de sua resposta. 8.4 Pleiotropia 8.4.1 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). Sobre pleiotropia e a importância deste fenômeno para o melhoramento genético é correto afirmar: ( ) É o fenômeno em que somente uma característica é afetada afetada por um gene, mas que não influencia no melhoramento genético baseado na seleção de ideótipos. ( ) É o fenômeno em que mais de uma característica é afetada por um gene, mas que não influencia no melhoramento melhoramento genético baseado baseado na seleção de ideótipos. ideótipos. ( ) É o fenômeno em que somente uma característica é afetada por um gene. Às vezes, uma característica considerada boa apresenta-se ligada geneticamente a outra que não apresenta uma característica desejável do ponto produtivo. Neste caso, deve-se observar se a introdução da característica de interesse compensará a introdução da característica indesejável. ( ) É o fenômeno fenômeno em que mais de uma característica característica é afetada por um gene. gene. Às vezes, uma característica considerada boa apresenta-se próxima geneticamente de outra que não apresenta uma característica desejável, do ponto de vista produtivo. Neste caso, deve-se observar se a introdução da característica de interesse compensará a introdução da característica indesejável. 8.4.2 No estudo da herança de duas características (Cor da flor, com dominância completa e cor do ramo – com dominância incompleta), tem-se a hipótese de que apresentem controle genético pleiotrópico. Qual a proporção genotípica e fenotípica esperada na geração F 2. Formule uma hipótese, representando citogenéticamente as
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metáfases I e II, os tipos e proporções de gametas formados pelos pais e F1. Justifique sua resposta.
8.4.3 Quais são as vantagens e desvantagens dos genes pleiotrópicos e em que situações podem ser utilizados? 8.4.4 Pleiotropia: Comente um exemplo e como podemos fazer uso da pleiotropia.
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9 INTERAÇÕES GÊNICAS RESUMO DAS PROPORÇÕES DIHÍBRIDAS NO CRUZAMENTO C RUZAMENTO AABB x aabb ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|AABB|AABb|AaBB|AaBb|AAbb|Aabb|aaBB|aaBb|aabb| ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- e B com | | | | | | | | | | A e dominância | 1 | 2 | 2 | 4 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | incompleta | | | | | | | | | | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | | | | | | A com dominância incompleta; | 3 | 6 | 1 | 2 | 3 | 1 | | | | | | | | B com dominância completa | | | | | | | ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- e B, ambos com | | | | | A e dominância completa| 9 | 3 | 3 | 1 | (Propor. Clássica) | | | | | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | | aa epistático ao B | e ao b | 9 | 3 | 4 | (Epistasia | | | | recessiva) | | | | ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- epistático ao B e| | | | A epistático ao b | 12 | 3 | 1 | (Epist. Dominante) | | | | ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- epistático ao B e| | | | A epistático ao b; bb epistático| 13 | 3 | | ao A e e ao a | | | | (Epistasia dominan-|(O 13 é composto das 12 clas-| | | te recessiva) |ses + aabb da última coluna) | | | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | aa epistático ao B | e ao b; bb epistá- | | | tico ao A e e ao a | 9 | 7 | (Epistasia reces- | | | siva dupla) | | | ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- epistático ao B | | | A epistático e ao b; B epistáti-| | | co ao A e e ao a | 15 | 1 | (Epistasia dominan-| | | te dupla) | | | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Interação dupla | 9 | 6 | 1 | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ent re caracteres são: ( ) Ligação gênica 9.1 As principais causas da correlação genética entre e dominância; ( ) Ligação gênica e pleiotropismo; ( ) Pleiotropismo e dominância; ( ) Pleiotropismo e penetrância. penetrância. A resposta correta é ( ).
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9.2 R5-4) Em abóbora, a cor do fruto pode ser branca, amarela e verde. Do cruzamento de plantas homozigotas de frutos brancos com plantas de frutos verdes foi obtida uma geração F1 com todos os indivíduos de frutos brancos. Na geração F2 foram obtidas 45 plantas com frutos brancos, 13 com frutos f rutos amarelos e 3 com ffrutos rutos verdes. a) Qual a explicação para a herança desse caráter? b) Cruzando-se uma planta de frutos amarelos com outra de frutos brancos obtiveram-se 27 plantas com frutos brancos, 16 com frutos amarelos e 16 com frutos verdes. Quais os genótipos das duas plantas que foram cruzadas? Resposta: a) A segregação fenotípica da F 2 é de 12:3:1, indicando que o caráter é controlado por dois genes com distribuição independente, os quais apresentam a interação do tipo epistasia dominante. Admitindo, por exemplo, os loci A e B e o alelo B o epistático em relação aos alelos A e a. b) Genótipo da planta de frutos amarelos: Aabb Genótipo da planta de frutos brancos: aaBb 9.3 R5-5) Do cruzamento entre duas linhagens de ervilha de cheiro (Lathyrus odonratus) de flores brancas foram obtidas plantas com 100% de flores de cor púrpura. Dos 245 descendentes provenientes da autofecundação destas plantas, 110 apresentaram flores brancas e as demais púrpuras. Determine o tipo de herança do caráter e o provável genótipo dos genitores, demonstrando todos os passo preceituados pela genética mendeliana.. Resposta: A segregação fenotípica f enotípica da F2 é de 9:7 indicando que o caráter é controlado por genes com distribuição independente, os quais apresentam a interação do tipo epistasia recessiva dupla. No caso, podemos adotar como exemplos os loci L e H, sendo os epistáticos os alelos recessivos l e h. Genótipos genitores: LLhh x llHH 9.4 R5-6) Em alguns cultivares de cebola, a cor do bulbo pode ser amarela, roxa ou branca. Do cruzamento entre um cultivar de cor roxa com outro de cor branca, foi obtido na geração F2 a segregação de 9 roxos : 3 amarelos : 4 brancos. a) Qual a explicação genética para esse resultado? b) Estabeleça um esquema que explique bioquimicamente esse resultado. Resposta: a) O caráter apresenta epistasia recessiva, isto é, apenas o alelo recessivo de um dos loci é epistático. b) Considerando os loci C C e B e como epistático recessivo o alelo c, a via metabólica será: Alelo C ---Alelo B ---Enzima C <--┘ Enzima B <--┘ Substrato ---------> Pigmento roxo ---------> Produto final (Branco) (amarelo) 9.5 R5-8) Do cruzamento da uma planta A com uma B, de feijão, foram obtidos 510 descendentes de flores brancas e 176 de flores púrpura. Quando a planta A foi autofecundada ela produziu 76 descendentes com flores púrpuras e 58 com flores brancas. a) Quais são os genótipos das plantas A e B?
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b) Qual a proporção genotípica e fenotípica esperada da planta B quando ela for autofecundada? Resposta: a) Planta A: AaBb Planta B: aabb b) 100% aabb brancas
9.6 R5-7) Um determinado tecido pode apresentar-se incolor, vermelho ou púrpura. A formação destes fenótipos é controlada pelos seguintes passos metabólicos:
{
substrato 1
I
--> substância incolor i
{
--> substrato 1 (incolor)
A
{
--> substrato 2 (vermelho) a
M
--> púrpura m
--> vermelho
-->substância incolor Admitindo-se que ocorra dominância completa em todos os locos, pergunta-se: a) Quais os fenótipos dos seguintes genótipos? IiAAMm; IiaaMM; IIAAmm; iiAAMM; iiAAmm. b) Qual a proporção fenotípica em F 2 do cruzamento entre dois indivíduos, sendo um de genótipo IIAAMM e o outro de genótipo iiaamm? Resposta: a) Branco, branco, branco, púrpura, vermelho b) 52/64 branco : 9/64 púrpura : 3/64 vermelha f errugem e seu 9.7 R5-9) No caupi, um alelo C é responsável pela resistência à raça 1 de ferrugem alelo c, resistente à raça 2. Plantas Cc são resistentes às duas raças. A altura da planta é devido à ação de 2 genes, sendo A_B_ e A_bb responsáveis por planta alta, aaB_ responsável por planta com altura média e aabb, planta baixa. O cruzamento entre uma planta alta e resistente às duas raças com outra baixa e também resistente às duas raças forneceu o seguinte resultado: 205 altas e resistentes à raça 1; 394 altas e resistentes às duas raças; 195 altas e resistentes à raça 2; 98 médias e resistentes à raça 1; 202 médias e resistentes às duas raças; 97 médias e resistentes à raça 2; 102 baixas e resistentes à raça 1; 206 baixas e resistentes às duas raças; 101 baixas e resistentes à raça 2. a) Quais os genótipos das plantas que foram cruzadas? b) Quais os tipos de interações envolvidas em cada caráter? Resposta: a) Planta alta e resistente às duas raças: AaBbCc Planta baixa e resistente às duas raças: aabbCc b) Reação ao patógeno: Herança monogênica com interação alélica do tipo codominância. Porte da Planta: Herança digênica com distribuição independente e interação gênica do tipo epistasia dominante, sendo o a lelo epistático o A, por exemplo.
9.8 R5-10) Em galinhas, observaram-se os seguintes resultados para cor de plumagem a partir dos cruzamentos entre as raças Wyandotte branca, W, Leghorn branca, L e Silkie Branca, S: o cruzamento das raças W x L produziu em F 1 100% branco e em F 2 a
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Proporção fenotípica dos dos descendentes foi 13 brancos : 3 coloridos. No cruzamento cruzamento W x S, o F1 foi também 100% colorido, porém na F 2 foram produzidos 9 coloridos : 7 brancos. a) Forneça as explicações genéticas para os resultados obtidos. b) Quais as proporções fenotípicas esperadas, nas gerações F 1 e F2, do cruzamento L x S? Resposta: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------W (branca) X L (branca) W (branca) X S (branca) _ _ _ _ x _ _ _ _ _ _ _ _ x _ _ _ _ F1 100% branca F1 100% colorida _ _ _ _ _ _ _ _ F2 13 brancas : 3 coloridas F2 9 coloridas : 7 brancas A_B_ aaB_ B_C_ B_cc A_bb bbC_ aabb bbcc ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A_ ep. B e b aa ep. B e b bb ep. A e a bb ep. A e a Epistasia dominante Epistasia recessiva recessiva dupla ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) A cor da plumagem é controlada por três genes sendo os seguintes os genótipos das três raças: Wyandotte branca: iiccRR ou aabbCC Leghorn branca: IICCRR ou AABBCC Silkie branca: iiCCrr ou aaBBcc Para ocorrer a cor da plumagem podem atuar três genes epistáticos, sendo um dominante I (ou A) e dois recessivos c e r (ou b e c), os quais condicionam plumagem branca. Em qualquer outra combinação genotípica a ave será colorida. b) F1: 100% brancas; F2: 13/16 brancas : 3/16 coloridas
9.9 Explique, através de um exemplo hipotético, o que é interação gênica? 9.10 Explique epistasia dominante recessiva e por interação dupla? 9.11 Explique epistasia dominante recessiva e interação dupla utilizando uma rota metabólica. caráter, como por exemplo a coloração dos pelos em soja (cinza, (cinza, 9.12 No estudo de um caráter, marrom claro e marrom escuro), qual o procedimento deve ser utilizado para verificar se este caráter é controlado por uma série alélica (um gene) ou por mais de um gene (interação gênica)? E a qual resultado é atribuído ao caráter ser governado por mais de um gene?
9.13 No estudo de um caráter, como por exemplo a coloração da pelagem em coelhos (aguti, chinchila, himalaia e albino), qual o procedimento deve ser utilizado para verificar se este caráter é controlado por uma série alélica (um gene) ou por mais de um gene
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(interação gênica)? E a qual resultado deve-se atribuir ao caráter ser governado por mais de um gene?
9.14 Qual é a diferença entre fenocópia e heterogeneidade genética? Resposta: Fenocópia: Característica resultante de causa ambiental, indistinguível de característica com causa genética; Heterogeneidade Genética: Características indistinguíveis, com causas genéticas diferentes. 9.15 Qual a proporção genotípica e fenotípica esperada em F 2 quando estão envolvidos 2 genes (A – normal, a – arrepiada e R 1 – vermelho, R2 – branco, Heterozigoto – ruão), sendo um com dominância completa (A) e um com codominância (R). 9.16 Analisando as rotas metabólicas apresentadas a seguir, para cada caso, responda: a) Esta ocorrendo interação gênica (Justifique)?; ( Justifique)?; b) Se estiver ocorrendo interação gênica, que tipo? (Justifique sua resposta) e c) Qual a proporção esperada de cada um dos fenótipos? a) B_ b) B_ A_ --- O A_ --- -- O -| -- O -| | |bb | |bb | --- O | --- O | | O -| B_ O -| B_ | --- | --- O |aa | |aa | -- O -|bb -- O -|bb --- O --- O necessariamente implica numa 9.17 A independência na distribuição dos genes não necessariamente independência de ação gênica. Comente esta afirmação.
9.18 Explique como funciona ao nível bioquímico a interação alélica de codominância? 9.19 Demonstre bioquimicamente, utilizando uma rota metabólica, o controle genético de um caráter que apresente interação epistática duplo dominante. Considere dois genes A e B, com dois alelos, dominância completa e distribuição independente. 9.20 Interação gênica: regra ou exceção no comportamento dos genes, na manifestação genotípica. Justifique a sua resposta (a avaliação a valiação será baseada na justificativa).
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10 CRUZAMENTO CRUZAMENTO CONTROLADO - Uma ferramenta ferramenta para estudos genéticos 10.1 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) Com sucessivas gerações de autofecundação a descendência de um cruzamento aumenta a homozigose e diminui a variabilidade genética. genética. ( ) Os mecanismos mecanismos que geram variabilidade genética genética podem podem ser ambientais. ( ) 10.2 Quais as consequências e usos de cruzamentos endogâmicos? 10.3 Em aves os híbridos são utilizados na produção comercial de frangos para o abate e para a postura. Um dos primeiros passos no desenvolvimento de um híbrido é a produção de linhagens. Descreva como proceder para obter uma linhagem em aves (descreva os cruzamentos a serem realizados e demonstre o que acontece com o decorrer das gerações – utilize um caractere qualitativo em sua explicação). 10.4 Quais são os procedimentos para a realização do “teste de alelismo” e quais são as suas finalidades. 10.5 Como proceder para obter uma linhagem homozigota em organismos dióicos (Organismo com órgãos reprodutores masculinos e femininos em indivíduos distintos, unissexuais). Descreva detalhadamente este procedimento. 10.6 Considerando as hipóteses abaixo a respeito do controle genético de duas características (Cor do hipocótilo e cor da flor): Hipótese 1 (2 genes) gene A – Cor do hipocótilo gene B – Cor da flor
Hipótese 2 (um gene para as duas características) Gene A – | Cor do hipocótilo |Cor da flor
Defina os cruzamentos necessários para elucidar o controle genético destes dois caracteres. A que resultado seria atribuído: a) o controle genético é de apenas um gene pleiotrópico, b) Cada caractere é controlado geneticamente por um gene e estes se distribuem independentemente e c) Cada caractere é controlado geneticamente por um gene e estes genes estão ligados fisicamente.
10.7 As principais etapas no estudo do controle genético de um caráter são: A) a escolha dos genitores, B) a condução do experimento, C) a proposição de hipóteses, D) o teste das hipóteses e E) a interpretação genética dos resultados. A formulação de hipóteses baseia-se em conhecimentos prévios, dentre os quais se destacam o conhecimento do comportamento dos cromossomos durante as divisões celulares e as leis mendelianas. Considerando o exposto acima: a) O que são genes mendelianos. b) Considerando-se segregação independente e dominância completa: Demonstre citogeneticamente os tipos e as proporções de gametas formados pelas gerações P1, P2 e F1, para um e para dois genes e; Demonstre as proporções genotípicas e fenotípicas esperadas na geração F2 e no cruzamento teste (F1 x testador), para um e para dois
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genes. c) Considerando-se indivíduos heterozigotos para dois genes { gene A (A – Liso e a – rugoso) e gene B (B – amarelo e b – não amarelo)} com distribuição independente, sendo que o gene B apresenta a presenta um de seus alelos com letalidade recessiva, represente os tipos e as frequências de gametas formados, bem como as frequências genotípicas e fenotípicas esperadas a partir deste intercruzamento.
10.8 As principais etapas no estudo do controle genético de um caráter são: A) a escolha dos genitores, B) a condução do experimento, C) a proposição de hipóteses, D) o teste das hipóteses e E) a interpretação genética dos resultados. A formulação de hipóteses baseia-se em conhecimentos prévios, dentre os quais se destacam o conhecimento do comportamento dos cromossomos durante as divisões celulares e o conhecimento das leis mendelianas. Na tabela abaixo estão os resultados parciais, referentes ao estudo do controle genético da cor do fruto (C) e do formato do fruto ( F). Fenótipos Cor Vermelho Vermelho Vermelho Branco Branco Branco Total
Geração Formato Alongado Discóide Redondo Alongado Discóide Redondo
P1
P2
F1 65
05 05
F2 ___ ___ ___ ___ ___ ___ 960
___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
Cruzamento teste (F1 x testador) Frequências Genótipo ___ ___ ____\____ ___ ___ ____\____ ___ ___ ____\____ ___ ___ ____\____ ___ ___ ____\____ ___ ___ ___ ____\____ 480
a) Considerando a hipótese de pleiotropia e os dados da tabela acima: Represente citogeneticamente as células em metáfase I nas gerações P1, P2 e F1, com os respectivos tipos e proporções de gametas formados em cada geração; Demonstre quais são as frequências genotípicas e fenotípicas esperadas na geração F2 e no Cruzamento teste (F1 x testador). b) Considerando a hipótese de dois genes com distribuição independente e os dados da tabela acima: Represente citogeneticamente as células em metáfase I nas gerações P1, P2 e F1, com os respectivos tipos e proporções de gametas formados em cada geração; Demonstre quais são as frequências f requências genotípicas e fenotípicas esperadas na geração F2 e no Cruzamento teste (F1 x testador). t estador). c) Considerando a hipótese de interação gênica duplo recessiva e os dados da tabela acima: Represente citogeneticamente as células em metáfase I nas gerações P1, P2 e F1, com os respectivos tipos e proporções de gametas formados; Demonstre quais são as frequências genotípicas e fenotípicas esperadas na geração F2 e no Cruzamento teste (F1 x testador). d) Se considerarmos a hipótese de que os caráteres C e D sejam governados cada um por um gene mendeliano clássico, distanciados de 15 cM e os dados da tabela acima: Represente citogeneticamente células em metáfase I nas gerações P1, P2 e F1, com os respectivos tipos e proporções de gametas formados em cada geração; Demonstre quais são as frequências genotípicas e fenotípicas esperadas na geração F2 e no Cruzamento teste (F1 x testador).
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11 LIGAÇÃO GÊNICA, PERMUTA PERMUTA E MAPAS MAPAS GENÉTICOS GENÉTICO S 11.1 Considerando dois genes ligados (A e B), com frequência de recombinação de 20%. Demonstre citogeneticamente qual a percentagem de células que apresentam quiasmas envolvendo a região entre os genes A e B e a frequência de gametas parentais e recombinantes (Utilize 10 células, representando os genes citados e os resultados esperados para a situação descrita acima, demonstrando a percentagem de células que apresentam quiasmas e a frequência de gametas recombinantes e parentais). 11.2 Considere dois genes ligados [Gene A (A 1 - preto, A2 - branco) e gene B (B 1 - liso, B2 - arrepiado)], com frequência de recombinação de 30%. O fenótipo da F1 é preto liso. Demonstre citogeneticamente a proporção esperada (hipótese) num cruzamento teste (F 1 x testador), considerando estes dois genes. Apresente, em forma de tabela, o fenótipo dos genitores, da F 1 e as respectivas proporções esperadas em F 2 e no cruzamento teste (F1 x testador). 11.3 R8-1) No tomateiro a altura da planta é devida a um gene com dominância do alelo D, que condiciona planta alta em relação a d para planta anã. A presença de pilosidade no fruto depende do alelo recessivo p, enquanto o alelo P condiciona frutos lisos. Foi realizado um cruzamento teste e obtido o seguinte resultado: anã lisa 5; anã pilosa 118; alta e pilosa 5; alta e lisa 161. a) Qual a frequência esperada de cada fenótipo, no cruzamento teste, se os genes apresentassem distribuição independente? b) De acordo com a resposta no item a qual a explicação para os resultados obtidos? c) Esquematize as situações que ocorrem no diplóteno, metáfase I e telófase II, I I, dos meiócitos do indivíduo da geração F 1. d) Considerando 100 meiócitos, qual o número de células em que foi observada cada uma dessas situações? Resposta: a) 72,25 de cada fenótipo; b) Os genes não apresentam distribuição independente portanto eles estão situados no mesmo cromossomo. b) Aproximadamente 7 meiócitos apresentam quiasmas entre os dois genes considerados e 93 não apresentaram. 11.4 Numa espécie florestal a altura da planta é controlada por um gene com dois alelos (R - planta alta e r - planta anã), enquanto que a pilosidade da folha é controlada por outro gene (Q - folha lisa e q - folha pilosa). Foi realizado um cruzamento teste (F1 x testador) e obtido o seguinte resultado: anã lisa 118 plantas; anã pilosa 5 plantas; alta e pilosa 161 plantas; alta e lisa 6 plantas. a) Qual a frequência esperada de cada fenótipo, no cruzamento teste, se os genes apresentassem distribuição independente? b) De acordo com a resposta no item a qual a explicação para os resultados obtidos? c) Esquematize citogeneticamente o que ocorre no diplóteno, na metáfase I e na telófase II, dos meiócitos do indivíduo da geração F 1. d) Considerando 1000 meiócitos, qual o número de células em que foi observada cada uma dessas situações? Argumente/demonstre de forma consistente cada uma das respostas. (X 2T (p=0,05) GL=1 = 3,84; X2T (p=0,05) GL=2 = 5,99; X2T (p=0,05) GL=3 = 7,82 e X2T (p=0,05) GL=4 = 9,49). A avaliação será baseada na argumentação/demonstração argumentação/demonstração de cada resposta.
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11.5 R8-3) No caupi, o alelo I, dominante, é responsável pela resistência ao vírus da mancha anelar e está ligado ao alelo C, também dominante, que confere resistência ao vírus do mosaico. O cruzamento de uma planta resistente às duas doenças com outra suscetível produziu a seguinte descendência: 145 plantas resistentes aos dois vírus; 151 plantas suscetíveis aos dois vírus; 450 plantas resistentes apenas ao vírus da mancha anelar; 440 plantas resistentes apenas ao vírus do mosaico. a) Qual a distância entre os genes? b) Indique os genótipos dos pais e dos descendentes do cruzamento. c) Qual a fase f ase de ligação dos genes, no genitor resistente? Resposta: a) 24,96 cM; b) genitores: Tc/tC e tc/tc, Descendentes: TC/tc, tc/tc, Tc/tc e tC/tc, c) Repulsão 11.6 R8-4) Em soja o alelo dominante R confere nodulação normal e seu alelo recessivo r restringe a nodulação. O alelo F, também dominante, é responsável por caule cilíndrico e seu alelo f, por caule fasciolado. O cruzamento entre o cultivar Clark e o T248 produziu os seguintes resultados: FENÓTIPOS ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Nódulo Nódulo Nódulo Nódulo NORMAL NORMAL REDUZIDO REDUZIDO GERAÇÕES Caule Caule Caule Caule CILÍNDRICO FASCIOLADO CILÍNDRICO FASCIOLADO ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------P1 40 ---P2 ---20 F1 25 ---F2 820 228 227 52 RC1 250 ---RC2 102 68 72 108 a) Forneça a interpretação genética desses resultados. b) Determine a fase de ligação desses resultados. c) Determine a distância entre os genes. Resposta: a) A partir do resultado do RC2 identifica-se mais facilmente que os genes estão ligados. b) Atração; c) 40 cM 11.7 R8-5) A cor do aquênio em alface é controlada por um gene com dominância do alelo que condiciona aquênio preto (W) sobre o branco (w). A ocorrência de folhas com os bordos ondulados é condicionada por um alelo recessivo (fr) e o alelo dominante condiciona folha lisa (Fr). Considerando que estes dois genes estão situados no mesmo cromossomo a 34 cM, pergunta-se: a) Qual a proporção fenotípica esperada na geração F 2 do seguinte cruzamento? P1 X P2 Aquênios Pretos e Folhas Folhas Aquênios Brancos e Folhas Folhas Onduladas Lisas 34% de gametas recombiantes (WFr e wfr) e 66% de gamestas parentais (Wfr e wFr).
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b) Se fosse realizado o cruzamento teste, qual seria a proporção esperada? Resposta: a) 52,89% aquênios pretos e folhas lisas 22,11% aquênios aquênios pretos e folhas onduladas onduladas 22,11% aquênios brancos e folhas lisas 2,89% aquênios brancos e folhas folha s onduladas \ | 0,17 WF | 0,33 Wf | 0,33 wF | 0,17 wf | -----+----------+-------------+----------+----------+----------+ -+----------+----------| ----------| 0,17 | 0,0289 0,0 289 | 0,0561 | 0,0561 | 0,0289 | WF | WW FF | WW Ff | Ww FF | Ww Ff | -----+----------+-------------+----------+----------+----------+ -+----------+----------| ----------| 0,33 | 0,0561 | 0,1089 | 0,1089 | 0,0561 | Wf | WW Ff | WW ff | Ww Ff | Ww ff | -----+----------+-------------+----------+----------+----------+ -+----------+----------| ----------| 0,33 | 0,0561 | 0,1089 | 0,1089 | 0,0561 | wF | Ww FF | Ww Ff | ww FF | ww Ff | -----+----------+-------------+----------+----------+----------+ -+----------+----------| ----------| 0,17 | 0,0289 | 0,0561 | 0,0561 | 0,0289 | wf | Ww Ff | Ww ff | ww Ff | ww ff | --------------------------------------------------------------------------------------┘ ----------┘ b) 17% aquênios pretos e folhas lisas 33% aquênios aquênios pretos e folhas onduladas onduladas 33% aquênios brancos e folhas lisas 17% aquênios brancos e folhas f olhas onduladas
11.8 R8-6) Pericarpo vermelho no milho é devido ao alelo dominante P, enquanto pericarpo incolor é condicionado pelo alelo recessivo p. Sementes no pendão são devidas ao alelo recessivo ts2, enquanto pendão normal depende do alelo Ts2. Os resultados obtidos nos cruzamentos teste envolvendo duas plantas heterozigotas foram os seguintes: Descendentes Fenótipos Planta 1 Planta 2 1 - pericarpo vermelho - semente pendão 15 580 2 - pericarpo incolor - pendão normal 14 610 3 - pericarpo incolor - semente pendão 1174 8 4 - pericarpo vermelho - pendão normal 1219 9 a) Quais os genótipos das plantas 1 e 2? b) Qual a frequência f requência de recombinação entre os genes P e Ts2? c) Se as plantas 1 e 2 forem cruzadas, qual a frequência esperada de plantas com pericarpo incolor e sementes no pendão? d) Estes genes estão ligados ou distribuem-se d istribuem-se independentemente? Explique. Resposta: a) Planta 1: P Ts2 / p ts2 Planta 2: P ts2 / p Ts2 b) 1,3% em média; c) 0,32% 11.9 R8-7) Uma linhagem de melão, homozigota para três alelos recessivos, q, c, f que condicionam, respectivamente, polpa verde, casca verde e fruto liso, foi cruzada com outra linhagem homozigota para os alelos dominantes. A F 1 foi retrocruzada com a linhagem recessiva dando os seguintes resultados:
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----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------DESCENDENTES ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------FENÓTIPO NÚMERO ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Polpa verde, casca verde, fruto liso 422 Polpa salmão, casca amarela, fruto rendilhado 418 Polpa verde, casca amarela, fruto liso 424 Polpa salmão, casca verde, fruto rendilhado 416 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) Estes genes estão ligados ou distribuem-se d istribuem-se independentemente? Explique. b) Caso estiverem ligados, estimar a frequência de recombinação. Resposta: a) Os genes q e f estão situados no mesmo cromossomo e são independentes de c. b) A frequência de recombinação entre os genes q e f é nula porque não ocorreram descendentes com fenótipo recombinante, como por exemplo Polpa verde, casca verde e fruto rendilhado. 11.10 R8-8) No cromossomo 1 do algodoeiro ocorrem os genes que afetam o comprimento e o tipo de folha L e Cu a 16 cM de distância. O alelo L confere folha estreita e l folha larga. O alelo Cu condiciona folhas normais e cu folhas onduladas. O gene para a reação ao fusarium encontra-se no cromossomo 2, sendo o alelo dominante W responsável pela resistência. a) Qual o resultado esperado do cruzamento teste sendo a fase de l igação de repulsão? b) Qual a proporção esperada de plantas com folhas largas e onduladas e suscetíveis ao fusarium, provenientes da autofecundação da planta heterozigota utilizada no cruzamento teste? Resposta: a) 4% folhas estreitas, normais e resistentes ao fusarium 4% folhas estreitas, normais e suscetíveis ao fusarium 21% folhas estreitas, onduladas e resistentes ao fusarium 21% folhas estreitas, onduladas e suscetíveis ao fusarium 21% folhas largas, normais e resistentes ao fusarium 21% folhas largas, normais e suscetíveis ao fusarium 4% folhas largas, onduladas e resistentes ao fusarium 4% folhas largas, onduladas e suscetíveis ao fusarium b) 0,16% 11.11 R8-9) No estádio de plântula, uma planta de milho homozigota para todos os alelos recessivos apresenta fenótipo folhas brilhantes, virescente e sem lígula. Essa planta foi cruzada com outra heterozigota para as três características produzindo a seguinte proporção de descendentes: (Obs.: Folhas brilhantes = gl, virescente = v, sem lígula = lg).
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------------------------------------------------------------|-----------|---------------| ------------|-----------------------| | FENÓTIPOS | GENÓTIPO |Nº Descentes| ------------------------------------------------------------|-----------|---------------| ------------|-----------------------| | F. sem brilho, verde, com líg.| _ _ _ / _ _ _ | 28 | F. sem brilho, verde, sem líg.| _ _ _ / _ _ _ | 179 | F. sem brilho, virescente, com líg.| _ _ _ / _ _ _ | 69 | F. sem brilho, virescente, sem líg.| _ _ _ / _ _ _ | 250 | F. brilhantes, verde, com líg.| _ _ _ / _ _ _ | 198 | F. brilhantes, verde, sem líg.| _ _ _ / _ _ _ | 70 | F. brilhantes, virescente, com líg.| _ _ _ / _ _ _ | 183 | F. brilhantes, virescente, sem líg.| _ _ _ / _ _ _ | 23 | ------------------------------------------------------------|-----------|---------------| ------------|-----------------------| | TOTAL ------------------------------------------------------------> ---------> 1000 | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | a) Determinar a ordem dos genes e construir o mapa m apa genético envolvendo estes três loci . b) Calcular o coeficiente de interferência e interpretar o resultado. c) Qual o genótipo da planta heterozigota usada no cruzamento teste? Resposta: a) v 42,8 cM gl 19,0 cM lg --+------------------+------+------------------+-----------------------------------+-----+--b) 37,28% dos gametas duplo recombinantes (originados por duplas permutas) esperados não ocorreram. c) v Gl lg / V gl Lg R8-10) No cromossomo 5 do milho estão localizados os seguintes genes e suas respectivas frequências de recombinação: lu - gl = 5 cM gl - ps = 5 cM lu - ps = 10 cM lu - vp2 = 9 cM gl - bv = 13 cM vp2- bv = 9 cM ps - bm = 2 cM bv - ps = 8 cM bm - bv = 6 cM a) Construa o mapa genético mostrando a posição desses 6 genes. b) Quais as distâncias entre os genes lu - bm; lu - bv; gl - vp2; gl - bm; vp2 - ps; vp2 - bm? Resposta: a) lu gl vp2 ps bm bv -+---------------+---------+---------------+------------+---+--------+---+------+---------+-----------------+ -------+ 5 cM 4 cM 1 cM 2 cM 6 cM b) 12 cM, 18 cM, 4 cM, 7 cM, 1 cM, 3 cM. genes a, b, c e e d . 11.12 A partir dos dados a seguir construa o mapa de ligação dos genes d – c = 10 um c – a = 13 um a – d = 3 um b – c = 18 um b – d = 8 um Resposta: b a d c -+-------------+------+----+-------------+------+---------------------------------------+ --------+ 5 um 3 um 10 um +--------------+--------------- 13 um -----------+ -+--------------------+-------------------- 18 um -------------------+ -------------------+
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11.13 R8-11) Em tomate os seguintes genes estão localizados no cromossomo 2, como mostra o mapa: m d p --+-----------------+------+-----------------+-----------------+ ------------+------17 21,5 26 Onde: m - folhas manchadas; d - planta anã; p - fruto piloso a) A partir do cruzamento MDP/MDP x mdp/mdp, qual a proporção em F 2 de indivíduos puros e de fenótipo: 1-Folhas verdes, planta alta e fruto liso; 2-Folhas verdes, planta anã e fruto liso. b) Quais seriam as respostas para o item a se o F1 apresentasse a constituição mDP/Mdp? Resposta: a) 1 - 20,79%, 2 - 1,26 x 10-4%; b) 1 - 0,046%, 2 - 0,046% FDR = 0,045 * 0,045 = 0,002025 MDP 0,4560125 MDp 0,0214875 FR(m-d) = 0,045 - 0,002025 mdp 0,4560125 mdP 0,0214875 FR(d-p) = 0,045 - 0,002025 Mdp 0,0214875 MdP 0,0010125 mDP 0,0214875 mDp 0,0010125 11.14 R8-12) Howes e Lachman, 1974 ( The journal of Heredity , 65:313-4), verificaram que os alelos recessivos id , a e h que condicionam os fenótipos flores indeiscentes, plantas sem antocianina e sem pêlos, respectivamente, r espectivamente, estão situados no cromossomo 11 do tomateiro, conforme o seguinte mapa genético: (obs.: I = 0,2). h a id --+-----------------+------+-----------------+-----------------+ ------------+------37 57 74,4 a) Esquematize um cruzamento teste envolvendo os três genes em fase de atração. b) Considere que 1000 indivíduos foram obtidos nesse cruzamento teste, qual o número esperado de cada fenótipo? Resposta: a) H A Id / h a id x h a id / h a id b) 327 pilosa, com antocianina e flores deiscentes 73 pilosa, com antocianina e flores indeiscentes 14 pilosa, sem antocianina e flores deiscentes 86 pilosa, sem antocianina e flores indeiscentes 86 sem pelos, com antocianina e flores deiscentes 14 sem pelos, com antocianina e flores indeiscentes 73 sem pelos, sem antocianina e flores deiscentes 327 sem pelos, sem antocianina e flores indeiscentes 11.15 R8-13) No cromossomo 3 do milho ocorrem três genes conforme o seguinte mapa genético: Cr1 d1 a --+-----+------------------+-----+-----------------------------+ ------------+------0 18 111 a) Quais as proporções genotípicas esperadas a partir do cruzamento Cr1 d1 a / cr1 D1 A x cr1 d1 a / cr1 d1 a?
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b) Qual o tamanho da descendência do item a para se obter 50 descendentes do genótipo Cr1 D1 A / cr1 d1 a, com 95% de probabilidade? Resposta: a) 20,5% Cr1 d1 a 20,5% cr1 D1 A 4,5% Cr1 D1 A 4,5% Cr1 D1 a 4,5% cr1 d1 A 4,5% cr1 d1 a 20,5% Cr1 d1 A 20,5% cr1 D1 a b) 3253 plantas
11.16 R8-14) Um cultivar de caupi, resistente ao fusarium e aos nematóides que causam galha, foi cruzado com outro cultivar suscetível tanto ao fusarium quanto aos nematóides. Todas as plantas F 1 mostraram-se resistentes aos dois organismos e o retrocruzamento da F1 com o cultivar suscetível produziu 128 plantas resistentes aos dois organismos e 132 suscetíveis aos dois organismos. a) Formule uma hipótese para explicar a herança desses caracteres. b) Sugira um procedimento para testar essa hipótese. Resposta: a) Existem duas hipóteses para explicar o resultado: A primeira é a existência de dois genes muito próximos num cromossomo e em consequência não foram produzidos descendentes recombinantes. A segunda é a reação do caupi aos dois organismos ser controlada por apenas um gene e nesse caso ele é pleiotrópico. b) Para discriminar as hipóteses deve-se realizar um cruzamento teste ou obter uma geração F2. Em ambos os casos é necessário utilizar uma população de maior tamanho possível, a fim de se incrementar a chance de ocorrerem recombinantes, cuja estejam envolvidos dois genes. 11.17 A partir do cruzamento de indivíduos homozigotos para os três genes (A, B e C) obteve-se a F 1, a qual foi cruzada com um testador. O resultado do cruzamento teste envolvendo os três genes são apresentados a seguir: GENÓTIPO FREQUÊNCIA OBSERVADA -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------ABC/abc (_ _ _ / _ _ _) 60 Abc/abc (_ _ _ / _ _ _) 7 ABc/abc (_ _ _ / _ _ _) 40 aBc/abc (_ _ _ / _ _ _) 235 abc/abc (_ _ _ / _ _ _) 62 AbC/abc (_ _ _ / _ _ _) 270 abC/abc (_ _ _ / _ _ _) 48 aBC/abc (_ _ _ / _ _ _) 4 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------TOTAL 726 a) Qual o genótipo dos pais e da F 1? b) Qual a ordem dos genes? Reescreva os genes, na ordem correta, dentro dos parênteses. c) Construa o mapa genético envolvendo os três loci . d) Calcule o coeficiente de interferência e interprete o resultado.
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e spécie de aves, homozigota para três alelos recessivos, r ecessivos, a, 11.18 Uma linhagem, de uma espécie b, c que condicionam, respectivamente, crista simples, plumagem branca e porte normal, foi cruzada com outra linhagem homozigota para os alelos dominantes. A F 1 foi retrocruzada com a linhagem recessiva dando os seguintes resultados: DESCENDENTES ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------FENÓTIPO NÚMERO ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Plumagem BRANCA, Crista SIMPLES, porte NORMAL 211 Plumagem COLORIDA, Crista ROSA, porte RASTEIRA 209 Plumagem BRANCA, Crista ROSA, porte RASTEIRA 212 Plumagem COLORIDA, Crista SIMPLES, porte NORMAL 208 a) Estes genes estão ligados ou distribuem-se d istribuem-se independentemente? Explique (Resposta não justificada não será avaliada). b) Caso estiverem ligados, estimar a frequência de recombinação.
11.19 No tomateiro a altura da planta é devida a um gene com dominância do alelo D, que condiciona planta alta em relação a d para planta anã. A presença de pilosidade no fruto depende do alelo recessivo p, enquanto o alelo P condiciona frutos lisos. Foi realizado um cruzamento teste e obtido o seguinte resultado: anã e lisa 5; anã e pilosa 118; alta e pilosa 5; alta e lisa 161. a) Qual a frequência esperada de cada fenótipo, no cruzamento teste(F 1 com testador), se os genes apresentassem apresentassem distribuição independente? b) De acordo com a resposta no item a qual a explicação para os resultados obtidos? 11.20 Em galinhas o tipo de crista pode ser dupla, condicionada pelo alelo dominante D, enquanto crista normal é condicionada pelo alelo d. Espora múltipla é devido ao alelo dominante M, enquanto espora simples é devido ao alelo recessivo m. Os resultados obtidos nos cruzamentos teste envolvendo duas aves heterozigotas foram os seguintes: FENÓTIPOS DESCENDENTES CRISTA ESPORA Ave 1 Ave 2 1 DUPLA SIMPLES 170 34 2 NORMAL SIMPLES 38 124 3 NORMAL MÚLTIPLA 166 28 4 DUPLA MÚLTIPLA 46 127 a) Estes genes estão ligados ou distribuem-se d istribuem-se independentemente? Explique. b) Quais os genótipos das aves 1 e 2? c) Caso estiverem ligados estime a frequência de recombinação entre estes dois genes? 11.21 Explique esquematicamente e descreva o que é ligação e o que é permuta. 11.22 Quando dois genes estão ligados próximos, há uma tendência de as características controladas por esses genes serem herdadas em conjunto, isto é, os dois genes comportam-se como se fossem apenas um e neste caso podem ser confundidos com um exemplo de pleiotropia. Quando houver dúvida sobre o verdadeiro controle genético, qual o melhor procedimento para verificar se estas características são governadas por genes ligados ou por um gene pleiotrópico? Explique.
68
11.23 Qual é a relação entre a frequência de recombinação (frequência de gametas recombiantes) e a frequência de quiasmas (frequência de células que apresentam quiasmas), considerando dois genes A e B. Demonstre citogeneticamente/matematicamente citogeneticamente/matematicamente esta relação. 11.24 A frequência de recombinação é a metade da frequência de células que apresentam quiasmas”. Explique detalhadamente como este fato ocorre e quais as implicações práticas deste fato. 11.25 Explique detalhadamente como se constrói um mapa genético e; Quais são as suas finalidades? 11.26 Considere dois genes ligados (gene A e gene B) com distancia de 25 unidades mapa (Configuração CIS). Qual a frequência dos gametas produzidos pela F 1? Quais as frequências genotípicas em F 2? 11.27 Explique porque: a) Quando dois genes estão muito próximos eles podem ser confundidos como um gene pleiotrópico. b) Quando dois genes estão distantes 50 ou mais unidades mapa eles se distribuem independente. 11.28 Porque se ocorresse permuta genética entre duas cromátides irmãs a permuta não poderia ser geneticamente identificadas? 11.29 Diferencie ligação completa, ligação parcial e segregação independente. 11.30 O que é a frequência de recombinação genética e quais as suas consequências e aplicações? 11.31 Como é possível prever o resultado de um cruzamento envolvendo genes ligados (Explique, sugerindo experimentos)? 11.32 Considerando o mapa genético fornecido a seguir pergunta-se: a) Qual a proporção esperada de gametas quando muitas células (heterozigotas, em CIS para os três genes) se dividem? b) Qual é a proporção de células que sofrem permutas simples (H-I e I-J) e de células que sofrem permutas duplas (H-I e I-J)? Resposta:
h
i
H
j
I
15 um
J
20 um
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a) GAMETAS Tipos
H i J h I j
b) CÉLULAS (100 células após a meiose = 400 gametas) Cálculo
(0,20 * 0,15) = 0,03 ou 3 %
Duplos Recombinantes(DR) H I j h i J
0,20-(0,20 * 0,15) = 0,17 ou 17%
Recombinantes simples I-J (RS) H i j h I J
0,15-(0,20 * 0,15) = 0,12 ou 12 %
Recombinantes Simples H-I (RS) H I J h i j Parentais (P)
1-(0,03 + 0,17 + 0,12) = 0,68 ou 68 %
Tipo
Cálculo
h
i
j
H
I
J
h
i
j
H
I
J
h
i
j
H
I
J
h
i
j
H
I
J
0,03 * 400=12 (DR) 0,03 * 400=12 (P) ____________ 0,06 ou 6% das células com esta conformação. 0,17 * 400=68 (DR) 0.17 * 400=68 (P) ____________ 0,34 ou 34 % das células com esta conformação. 0,12 * 400=48 (DR) 0.12 * 400=48 (P) ____________ 0,24 ou 24 % das células com esta conformação. 1 - (0,06 + 0,34 + 0,24) ____________ 0,36 ou 36 % das células com esta conformação.
11.33 Qual a relação entre a frequência de recombinação genética e a distância entre genes? Qual a sua utilidade sob o ponto de vista genético? 11.34 Porque quando esperamos duas permutas muito próximas (duplas permutas) uma destas tem grande probabilidade de não ocorrer? 11.35 Porque utilizamos três genes (teste de três pontos) e não dois genes no mapeamento genético? 11.36 O índice de frequência de recombinação proveniente de dupla permuta observadas e esperadas são iguais? Justifique sua resposta. 11.37 Demonstre, citogeneticamente, como proceder para identificar a ordem correta dos genes, durante o mapeamento genético em um teste t este de três pontos? 11.38 Demonstre citogeneticamente a permuta genética. 11.39 Explique esquematicamente, utilizando os genes A, B e C o que é um duplo recombinante. 11.40 O que é o teste de três pontos e qual a sua finalidade?
70
11.41 As afirmações a seguir são verdadeiras (V) ou falsas (F)? Justifique suas respostas. a) __ Um quiasma simples, visível durante a meiose, forma 4 gametas recombinantes e 0 gametas não recombinantes; b) __ A permuta genética ocorre durante a profase I da meiose; c) __ Na ausência de permuta genética não há produção de gametas recombinantes; d) __ Se os genes A e B não estão ligados ao gene C, então o gene A não está ligado ao gene B e e) __ A frequência de recombinação entre dois genes varia entre 0 e 100%. 11.42 A pleiotropia e a ligação gênica podem ser confundidas entre si quando se observa uma descendência. Explique porque podem ser confundidas e como diferenciá-las. dif erenciá-las. 11.43 Quais as principais causas da correlação genética? Explique como cada uma delas atuam. Qual é a causa de correlação genética mais efetiva e porque? 11.44 Como pode ser calculada a frequência de recombinação entre dois genes (A e B). 11.45 Porque é importante conhecer a frequência de recombinação entre dois ou mais genes? Exemplifique um uso da frequência de recombinação. 11.46 Qual a relação entre a frequência de recombinação e a distância entre dois genes. 11.47 O que é um mapa genético? Qual a utilidade de um mapa genético? 11.48 Explique como pode ser estimada a distância entre dois genes? 11.49 Diferencie um mapa genético de um mapa citogenético (mapa físico), no que se refere a maneira de se construir um mapa e quanto as possibilidades de utilização. 11.50 O que é seleção indireta de um caráter e quando é possível. Exemplifique. R: ... É possível sempre que houver ligação gênica entre o gene de interesse e o gene utilizado como marcador. Uso de marcadores moleculares ligados a característica de interesse, uso da cor da semente de feijão (característica qualitativa) para selecionar para o tamanho de semente (característica quantitativa). 11.51 As afirmações a seguir são verdadeiras (V) ou falsas (F)? Justifique suas respostas. a) __ A frequência de recombinação é importante, pois explica a variabilidade genética. 11.52 O que é segregação transgressiva e em que situações ela ocorre? 11.53 Qual a frequência na geração F2, de indivíduos com o genótipo Lmn/lMn, considerando os pais em configuração CIS e o mapa genético fornecido a seguir: L M N |-----------------|-----------| |-----------------|------ -----| I = 50 20 15
71
11.54 Explique, utilizando um exemplo (a seu critério), os procedimentos para determinar a ordem dos genes, no procedimento de mapeamento genético utilizando o teste de três pontos. p ela frequência de recombinação? r ecombinação? 11.55 Quais as informações fornecidas pela
11.56
12 ABERRAÇÕES CROMOSSÔMICAS CROMOSSÔMICAS 12.1 As células que possuem 2n cromossomos são chamadas: (a) haplóides; (b) haplontes; (c) diplóides; (d) bipolares; (e) haplodiplontes. A resposta correta é a letra ( ). 12.2 Aneuplóides são poliplóides que têm alterações no número de cromossomos e resultam de: (A) Quebras cromossômicas; (B) Não disjunção de cromossomos de células somática; (C) Não disjunção de alguns cromossomos na meiose; (D) Inversões cromossômicas ou (E) Segregação Segregação ao acaso dos cromossomos. cromossomos. A resposta correta é ( ). 12.3 R13-1) Em espécies do gênero Fragaria (Moranguinho) o número de cromossomos é x=7. Existem morangos diplóides, tetraplóides, hexaplóides e octaplóides. a) Qual o número somático de cromossomos destas espécies? b) Como proceder para determinar se essas espécies são auto ou alopoliplóides? Resposta: a) 2n=14, 2n=28, 2n=42, 2n=56 b) Uma das maneiras é através da análise meiótica das espécies, procurando identificar a ocorrência de multivalentes. Em caso positivo teríamos um autopoliplóide e em caso negativo teríamos um alopoliplóide. Porque? Porque se for um alopoliplóide não temos cromossomos homeólogos, isto é, só temos um par de cada cromossomo. 12.4 R13-2) Uma espécie diplóide 2n=2x=18 foi tratada com colchicina para obtenção de autopoliplóides. a) Quantos cromossomos são esperados na célula célula somática dos poliplóides resultantes de uma, duas e três mitoses sucessivas na presença desse alcalóide? b) Como atua a colchicina? Resposta: a) 2n =36, 2n=72, 2n=144 b) Impedindo a formação do fuso f uso acromático. 12.5 R13-3) O trigo comum ( Triticum aestivum L.) é uma espécie alohexaplóide, 2n = 6x = 42(AABBDD). Ela foi obtida naturalmente a partir do cruzamento de três espécies de gramíneas diplóides. a) Qual o número de cromossomos nas células gaméticas e nas células somáticas de cada uma dessas espécies diplóides? b) Esquematize os prováveis cruzamentos que ocorreram para se obter o trigo cultivado. Resposta: a) 7 nas células gaméticas e 14 nas células somáticas.
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b) T. monococum (genoma A) X Aegilops speltoides (genoma B) Anfidiplóide AB (estéril) Duplicação com colchicina AABB Do cruzamento de AABB com Aegilops squarrosa (genoma D) e após a duplicação dos cromossomos foi obtido o Triticum aestivum com a constituição AABBDD.
12.6 Descreva o processo de formação de um alohexaplóide, incluindo os cruzamentos e passos intermediários (sugere-se que a descrição seja baseada na evolução do trigo). . 12.7 R13-4) Melhoristas de plantas conseguiram obter melancias triplóides, as quais apresentam a vantagem de não possuir sementes. a) Sugira metodologia que possibilite a obtenção desse triplóide. b) Qual a razão desta melancia não produzir sementes (Explique detalhadamente)? Resposta: a) A partir de uma espécie diplóide comum duplicou-se os cromossomos com colchicina, obtendo-se uma planta tetraplóide (2n=4x), a qual é fértil. Para obter-se o triplóide cruzouse a espécie 2n=2x comum com o tetraplóide 2n=4x, desta forma temos uma planta triplóide, ou seja, x + 2x = 3x. b) Devido ao alto alt o grau de esterilidade dos triplóides e à formação de gametas não balanceados quanto ao número de cromossomos. 12.8 R13-5) Existem várias espécies diplóides do gênero Brassica que diferem no número básico de cromossomos, como, por exemplo, B. nigra (mostarda preta) x=8, B. oleracea (repolho) x=9 e B. campestris (nabo) x=10. Vários anfidiplóides podem ser obtidos a partir destas espécies diplóides. a) Qual o número somático de cromossomos das espécies diplóides mencionadas? b) Qual o número somático de cromossomos do híbrido F 1 proveniente do cruzamento B.oleracea X B. campestris? c) Ao se proceder uma análise citológica das anteras desse híbrido, o que será observado: univalentes, bivalentes, trivalentes ou tetravalentes? Por quê? d) Essas plantas F 1 serão férteis ou estéreis? Se as plantas F 1 forem tratadas com colchicina durante um ciclo celular, quantos cromossomos são esperados nas células somáticas? e) O alopoliplóide obtido será fértil ou estéril? Porquê? f) Quando se cruza o alopoliplóide referido no item e com a espécie B. nigra; f1) Qual o número de cromossomos nas células somáticas do anfidiplóide obtido? f2) O que se espera na meiose deste anfidiplóide? f3) Que tipo de alopoliplóide será obtido tratando-se o anfidiplóide com colchicina? Resposta: a) B. nigra 2n =2x1 = 16 b) 2n = x2 + x3 = 19 B. oleracea 2n =2x2 = 18 B. campestris 2n =2x3 = 20 c) Principalmente univalentes, devido a falta de homologia entre os cromossomos das duas espécies. d) Estéreis 2n = 2x2 = 38 e) Fértil, porque cada genoma será constituído por duas cópias de cada cromossomo, o que permitirá uma meiose normal. f1) 2n = x1 + x2 + x3 = 27
73
f2) Deverá ser anormal devido à falta de homologia entre os cromossomos das três espécies. f3) Alohexaplóide sendo 2n = 2x1 + 2x2 + 2x3 = 54
12.9 R13-7) O endosperma da semente de milho é um t ecido triplóide formado pela fusão dos dois núcleos polares do saco embrionário com um núcleo generativo do grão de pólen. Quais as constituições genéticas dos endospermas das sementes descendentes a partir dos cruzamentos seguintes? a) YY (Fêmea) x yy (Macho) b) yy (Fêmea) x YY (Macho) c) Yy (Fêmea) x yy (Macho) d) Yy (Fêmea) x Yy (Macho) Resposta: a) YYy b) Yyy c) 50% YYy e 50% yyy d) 25% YYY; 25% YYy; 25% Yyy e 25% yyy. 12.10 R13-8) No milho o alelo dominante Y condiciona endosperma amarelo e y é responsável por endosperma branco. No entanto, em razão de as células do endosperma serem triplóides, ocorrem os fenótipos alaranjado, amarelo, amarelo-claro e branco, em função do número de alelos Y. Quais as proporções fenotípicas das sementes descendentes a partir dos cruzamentos seguintes? a) YY (Fêmea) x yy (Macho) b) yy (Fêmea) x YY (Macho) c) Yy (Fêmea) x yy (Macho) d) Yy (Fêmea) x Yy (Macho) Resposta: a) Amarelo b) Amarelo claro c) 50% amarelo e 50% branco d) 25% alaranjado, 25% amarelo, 25% amarelo-claro e 25% branco. 12.11 R13-9) Suponha que uma espécie diplóide apresente em suas células somáticas 8 cromossomos. Alguns indivíduos foram tratados com uma substância química produzindo descendentes com ampla variação no número de cromossomos. Forneça os nomes corretos dos descendentes representados a seguir:
74
a) ==o==
==o==
==o==
==o==
b) ==o== ==o== ==o==
==o== ==o== ==o==
==o== ==o== ==o==
==o== ==o== ==o==
c) ==o== ==o== ==o== ==o== d)
==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o==
e)
==o== ==o== ==o==
==o==
Resposta: a) haplóide d) nulissômico g) trissômico i) trissômico-duplo
==o== ==o==
==o== ==o==
f)
==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== g) ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== h)
==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== i) ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== j) ==o== ==o==
b) triplóide e) monossômico-trissômico monossômico-trissômico h) tetrassômico j) monossomico duplo
==o== ==o==
==o== ==o==
==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o==
==o== ==o==
c) tetraplóide f) monossômico
12.12 A descendência dos cruzamentos teste de dois animais heterozigotos apresentou diferentes frequências de recombinação entre os genes mb e pz. No animal A (normal) a frequência de recombinação foi de 15% e no animal B (anormal) a frequência de recombinação foi de 2%. Os animais A e B não apresentam nenhuma alteração fenotípica. Esta diferença nas frequências de recombinação ocorreu devido a uma deficiência ou a uma inversão? Justifique sua resposta. Resposta: Inversão. Este tipo de aberração reduz sensivelmente a frequência de permutação entre genes situados na região invertida ou próxima a ela, devido à formação de uma alça durante o paquíteno. 12.13 R13-10) A descendência dos cruzamentos testes de duas plantas heterozigotas de milho apresentou diferentes frequências de recombinação entre os genes ts e su. Na planta A (normal) a frequência de recombinação foi de 15% e na planta B (anormal) a frequência de recombinação foi de 2%. Esta diferença nas frequências de recombinação ocorreu devido a ima inversão ou a uma deficiência? Justifique sua resposta. Resposta: Inversão. Este tipo de aberração reduz sensivelmente a frequência de permutação entre genes situados na região invertida ou próxima a ela, devido à formação de uma alça durante o paquíteno. 12.14 R13-11) O cromossomo 10 do milho de uma planta normal possui, entre outros, os seguintes genes:
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r n | w o s i | k ----------o------------------------o--------------------------------------------------------------o------------------------o----------------------------------------------------R N W O S I K Suponha que que ocorreu uma quebra quebra entre o centrômero e w e outra entre i e k, dando dando origem a uma inversão. a) Ilustre o pareamento dos cromossomos na meiose representando as quatro cromátides; b) Considerando a ocorrência de uma permuta entre os genes O e S, esquematize a anáfase I e a anáfase II; c) Qual percentagem dos gametas seria funcional? Resposta: a) e b) Respostas na pagina 336 Ramalho 1990, c) 50% 12.15 R13-12) O cromossomo 10 do milho de uma planta normal possui, entre outros, os seguintes genes: r n | w o s i | k ----------o------------------------o--------------------------------------------------------------o------------------------o----------------------------------------------------R N W O S I K Se ocorrer uma quebra entre r e n e entre o e s, terá origem uma inversão pericêntrica. a) Ilustre o pareamento dos cromossomos na meiose, representando as quatro cromátides; b) Considerando a ocorrência de uma permuta entre os genes W e O, esquematize a anáfase I e a anáfase II; c) Qual percentagem dos gametas seria funcional? Resposta: a) e b) Respostas na pagina 337 Ramalho 1990, c) 50% 12.16 R13-13) No cultivar Santa Cruz de tomate, os genes A e C afetam a cor do hipocótilo e o formato da folha, respectivamente, e apresentam distribuição independente. No entanto, algumas plantas desse desse cultivar apresentaram frequência frequência de recombinação de 12% entre os genes mencionados. Que tipo de aberração cromossômica estrutural poderia explicar esse resultado? Justifique. Resposta: Translocação. Este tipo de aberração cromossômica envolve a quebra de dois cromossomos não homólogos e a subsequente subsequente união dos segmentos segmentos aos cromossomos cromossomos não correspondentes. 12.17 R13-14) Suponha que o melhorista de tomate tenha decidido cruzar os dois tipos de plantas do problema 13 com a finalidade de comprovar o tipo de aberração ocorrida. Esquematize o tipo de pareamento que deverá ser observado no paquíteno do descendente deste cruzamento. Resposta: Pareamento em forma de cruz. 12.18 R13-15) A partir do cruzamento de uma linhagem de cenoura de raiz amarela (yy) com outra de raiz branca (YY), a qual foi submetida a radiações ionizantes, foram
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observadas na F 1 algumas plantas de raiz amarela. Que tipo de aberração cromossômica estrutural poderia explicar esse resultado? Justifique. Resposta: Deficiência. As radiações ionizantes podem provocar quebras cromossômicas e perda do segmento se este não possuir centrômero. No caso de ter ocorrido quebra no segmento onde se encontrava o alelo Y, o fenótipo da F 1 poderá ser o correspondente ao alelo y.
12.19 Qual a importância do estudo citogenético (estudo dos cromossomos) quando há problemas de reprodução em pequenas populações de animais, em cativeiro? 12.20 A) Comente a importância do estudo das aberrações cromossômicas em animais? B) As translocações cromossômicas, especialmente as translocações recíprocas, são bastante frequentes em bovinos e provocam a esterilidade parcial nestes animais. a) Demonstre citogeneticamente uma translocação recíproca, b) Explique porque ocorre esterilidade e, em que situação ocorre a formação de gametas férteis? férteis? 12.21 Quais são os tipos de aberrações cromossômicas numéricas e de que forma podem ser utilizadas pelo homem? 12.22 A esterilidade nos poliplóides com 3x (triplóides) é sempre alta enquanto nos 4x (tetraplóides) é mais baixa. Devido a esta alta esterilidade está se utilizando a triploidia e casos como por exemplo na produção de melancia sem sementes. Explique como ocorre esterilidade nos poliplóides e; Porque a esterilidade é muito alta nos triplóides e não tão alta nos tetraplóides. 12.23 Quais os tipos de aberrações cromossômicas estruturais e qual a importância destas alterações sob o ponto de vista evolutivo? 12.24 Os esquemas a seguir representam os cromossomos de sete indivíduos de uma mesma espécie. Indique os nomes corretos para cada um deles (trissômico, tetrassômico, triplóide, haplóide, nulissômico e monossômico): a) ==o== ==o== ==o== ==o== b) ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== c) ==o== ==o== ==o== d) ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== e) ==o== ==o== ==o== ==o== f) ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== g) ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== ==o== Resposta:
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a) Trissômico, b) Haplóide, c) Monossômico, d) Triplóide, e) Tetraplóide, f) Nulissômico, g) Tetrassômico.
12.25 Em um animal doador de sêmen da raça Red Poll, foi diagnosticada uma translocação entre os cromossomos nº 1 e nº 29 (cariótipo = 59, XY, t (1;29). Quais as consequências para o rebanho bovino brasileiro se for permitido que este animal continue a fornecer sêmen? Resposta: Disseminação da diminuição da fertilidade ferti lidade 12.26 Seria possível estudar os cromossomos de um bovino se você tivesse esquecido a cultura de linfócitos de sangue periférico deste animal na solução hipotônica por algumas horas? Por quê? Resposta: Não. As membranas celulares arrebentariam e os cromossomos se espalhariam no meio 12.27 Estudando os cromossomos de uma cão macho, com distrofia muscular (gene recessivo, ligado ao X), descobriu-se que ele tinha um cromossomo Y e dois cromossomos X (cariótipo 79,XXY). Seus pais eram normais (78,XX e 78,XY e sem distrofia muscular). Qual foi o erro que deu origem a este animal? Em qual de seus pais ocorreu este erro? Explique. Resposta: Não-disjunção, na anáfase II. Na mãe: o pai era X DY e a mãe poderia ser X DXd 12.28 Um gato, macho, de cor laranja (gene para cor da pelagem ligado ao cromossomo X, dominante) tem 39 cromossomos, ou seja, um cromossomo a mais em cada célula. Seus pais são normais, com 38 cromossomos, sendo o pai de cor laranja (X OY) e a mãe, laranja e preta (XOXo). Qual foi o erro que deu origem a este gato com 39 cromossomos? É possível identificar se este erro foi mitótico ou meiótico? Se foi meiótico, é possível saber se ocorreu na mãe ou no pai? Explique. Resposta: a) Não-disjunção b) Provavelmente meiótica, pois o animal a nimal não é mosaico O O o c) Não. Pai é X Y e a mãe X X , logo poderia ter sido em qualquer um dos dois. 12.29 Qual é o risco de um chimpanzé portador de translocação equilibrada entre dois cromossomos número 22 vir a ter um filhote com trissomia do cromossomo número 22? Por quê? Resposta: 100%. Todos os seus gametas terão o cromossomo translocado 22/22 12.30 Os chimpanzés normais têm 48 cromossomos. Um mesmo casal de animais desta espécie, ambos fenotipicamente normais, teve três filhotes: uma fêmea fenotipicamente normal, mas com 47 cromossomos e dois machos com 48 cromossomos, sendo um normal e outro com sinais clínicos da trissomia do cromossomo 22 (retardo de desenvolvimento neuromotor, hipotonia, fissura palpebral oblíqua e língua protraída). Qual
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é a explicação mais provável para os os diferentes números de cromossomos dos dos filhotes e sua correlação com os fenótipos dos animais mencionados? Resposta: Um dos membros do casal é portador equilibrado de translocação 22/13; a descendente fêmea é também portadora normal como os pais, um dos machos é normal e o outro trissômico 22
12.31 As fêmeas de mamíferos heterozigotas para um gene patogênico com dominância completa, situado no cromossomo X, têm uma forma mais suave da doença, quando comparadas com as fêmeas homozigotas dominantes. Como se explica esse fato? Resposta: Em mais ou menos 1/2 de suas células funciona o gene normal 12.32 Uma cadela com cariótipo 78, XX (normal para o sexo feminino, em cães) apresenta sinais clínicos de distrofia muscular progressiva, doença causada por um gene recessivo localizado no cromossomo X. Como se explica esse fato, sabendo que a doença se manifesta antes da idade reprodutiva (isto é, se seus pais fossem afetados, já era possível o diagnóstico clínico antes do cruzamento que deu origem à fêmea afetada)? Resposta: A cadela deve ser heterozigota XDXd e deve ter um desvio na inativação, inativação, isto é, é, mais D d células com o X ativo do que células com o X ativo. 12.33 Um óvulo normal de mamífero foi fecundado por um espermatozóide cujo cromossomo Y tinha uma deleção a qual incluiu o gene “TDF” (Fator de diferenciação testicular). Este zigoto é viável, mas vai crescer com a genitália interna feminina, masculina ou ambígua? Explique. Resposta: Feminina. Na ausência dos hormônios produzidos pelos testículos, o desenvolvimento é no sentido feminino 12.34 Um camundongo tem cariótipo 40,XY (normal para a espécie) e possui testículos normais. As células de seus diferentes tecidos, no entanto, apresentam problemas nos receptores e, como consequência, não respondem à ação da testosterona que é produzida pelos testículos. Neste caso, a genitália externa deste animal será masculina, feminina ou ambígua? Por quê? Resposta: Feminina. Sem a ação da testosterona, o desenvolvimento é no sentido feminino 12.35 As fêmeas de mamíferos heterozigotas para um gene patogênico com dominância completa, situado no cromossomo X, têm uma forma mais suave da doença, quando comparadas com as fêmeas homozigotas dominantes. Como se explica esse fato? 12.36 Nos gatos, o gene O determina a pelagem laranja e seu alelo recessivo, o, a pelagem preta. Os genes O e o estão localizados no cromossomo X. As fêmeas heterozigotas (XOXo) têm pelagem preta e laranja, em decorrência da inativação ao acaso de um dos cromossomos X, em cada célula. Os poucos machos descritos com pelagem preta e laranja, quando se estudam seus cromossomos, descobre-se que são 39,XXY, ou
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quimeras 38,XX/38,XY, ou então mosaicos 38,XY/39,XXY, ou seja, sempre têm pelo menos uma linhagem de células com dois cromossomos X (um com o gene O e o outro com o gene o), o que explica as duas cores de pelagem. Entretanto, já foram descritos raros machos 38,XY com pelagem preta e laranja. Qual seria a explicação e xplicação para este fato? Resposta: Quimeras 38,XOY/38,XoY
12.37 Para restabelecer a fertilidade em um híbrido interespecífico é necessário a duplicação cromossômica. Explique detalhadamente porque. 12.38 As aneuploidias são alterações numéricas de um ou mais cromossomos de um genoma. Uma das formas mais comuns de aneuploidia na espécie humana é a Síndrome de Down (mongolismo) ou trissomia do 21. Em relação a este fato de que maneira, citologicamente, surge um indivíduo trissômico, para qualquer par cromossômico (ou seja, demonstre citogeneticamente o que é um trissômico e exemplifique como pode surgir). verdadeiras ou falsas? Justifique Justifique sua resposta. 12.39 As afirmações a seguir são verdadeiras ___Um anfidiplóide derivado derivado de um cruzamento entre dois indivíduos indivíduos diplóides é um tetraplóide. ___Quando um indivíduo indivíduo monossômico produz produz gametas, cada célula que passa passa pela meiose produz 4 gametas aneuplóides. Resposta: Não, 1/2 dos gametas produzidos é haplóide normal e 1/2 dos gametas produzidos não apresenta o cromossomos em questão e é aneuplóide.
12.40 Explique as consequências meióticas de uma permuta genética em um indivíduo heterozigoto para uma inversão paracêntrica. 12.41 A forma mais comum de poliploidia na espécie humana é a triploidia. Humanos triplóides são inviáveis. Aproximadamente 18% dos abortos espontâneos são de fetos triplóides. A maioria dos fetos triplóides resulta da fertili zação simultânea do óvulo por dois espermatozóides haplóides (OBS: Em humanos 2n=46). Qual dos seguintes cariótipos triplóides é mais comum na espécie humana: 69, XXX; 69, XXY OU 69, XYY? (Justifique sua resposta). Resposta: 69, XXY 12.42 Em que situações um estudo citogenético é importante (Comente algumas situações e importância de seu uso)? 12.43 O trigo (Triticum aestivum L.) é um alohexaploide. Estudos de evolução do trigo permitiram conhecer as espécies que deram origem ao trigo atual. A partir destes estudos determinou-se o número de cromossomos de cada uma das espécies afins ao trigo (espécies que deram origem ao trigo). Qual a importância de se conhecer a origem e evolução desta espécie, em especial no que se relaciona ao melhoramento genético do trigo.
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12.44 Comente a importância das aberrações cromossômicas, sob o ponto de vista evolutivo. 12.45 Diferencie: a) autopoliploidia de alopoliploidia, b) euploidia de aneupolidia e c) triplóide de trissômico.
13 EFEITOS DO AMBIENTE NA EXPRESSÃO EXPRES SÃO GÊNICA 13.1 Correlações genéticas, fenotípicas e ambientais podem ser calculadas para t odos os casos em que genótipos testados em diferentes ambientes são observados para diferentes caracteres. A presença de uma correlação genética significativa entre genótipos em diferentes ambientes significa: ( ) Que o comportamento comportamento desses genótipos é determinado determinado por genes que interagem com o ambiente; ( ) Que o comportamento comportamento desses genótipos é determinado por genes de grupos distintos distintos nos diferentes ambientes; ( ) Que o comportamento desses genótipos é determinado nos diferentes ambientes por genes com efeito pleiotrópico; ( ) Que o comportamento desses genótipos nos diferentes ambientes é controlado pelos mesmos genes ou grupo de genes. 13.2 Explique como proceder para quantificar a interação genótipo x ambiente, frente à variação fenotípica total. 13.3 Interação genótipo x ambiente: Defina e exemplifique graficamente. 13.4 R9-1) No coelho himalaia, os animais são brancos com as extremidades escuras devido à presença de melanina no pêlo. Se for retirado o pêlo branco do dorso do animal, por exemplo, e esse animal for colocado em um local com temperatura baixa, o novo pêlo que irá crescer na região depilada será escuro como nas extremidades do corpo. Sugira uma explicação para esse fenômeno. f enômeno. Resposta: O gene é influenciado pelo ambiente. No caso o alelo responsável pela produção da enzima tirosinase só se manifesta em temperaturas t emperaturas baixas. 13.5 R9-2) Quando se corta a grama e se amontoa o material cortado em um determinado local desse gramado por algum tempo, nota-se que sob o material cortado a grama que se desenvolve é albina. a) Como pode ser explicado esse fato? fat o? b) Se for encontrado nesse mesmo gramado algumas plantas albinas, mesmo expostas ao sol, qual é a explicação para esse fato? c) Como se denominam as plantas albinas por ausência de luz? Resposta: a) Os genes responsáveis pela produção de clorofila são influenciados pelo ambiente e só se manifestam em presença de luz. b) Deve ser algum mutante do alelo que condiciona a produção de clorofila. clorof ila.
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c) Fenocópia de alelo mutante.
13.6 R9-3) Os resultados médios obtidos em kg.ha-1 para cinco cultivares de feijão, avaliadas em quatro localidades do Estado de Minas Gerais, no período de 1985/86, foram os seguintes: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------LOCAIS CULTIVARES --------------------------------------------------Caldas Ponte Nova Machado Gov. Valadares Médias ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ESAL 502 1825 2193 169 1729 1479 ESAL 505 2329 1807 281 2086 1626 ESAL 506 2216 1709 449 2188 1640 ESAL 508 2199 1575 429 1704 1477 CARIOCA 1774 1675 347 1948 1436 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MÉDIA 2069 1792 335 1931 1532 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) Quais resultados indicam a existência do efeito do ambiente na expressão do genótipo para a produção de grãos? b) Quais resultados indicam a existência e xistência do efeito do genótipo? c) Esses resultados indicam a existência de interação cultivares X locais? Justifique sua resposta. d) Qual a importância para os melhoristas de feijão da avaliação de cultivares em mais de um local? Resposta: a) As médias dos locais; b) As médias dos cultivares; c) O comportamento dos dos cultivares nos vários vários locais não foi consistente. Observe, Observe, por exemplo, que o cultivar com maior média em Ponte Nova (ESAL 502) foi o que apresentou o pior rendimento em Machado; d) Devido à ocorrência de interação, para cada local deve-se identificar o cultivar mais apropriado. 13.7 R9-4) Utilizando os dados do problema anterior (R9-3), sugira valores para a produtividade média dos cultivares em Machado, de modo que não ocorra interação genótipo X ambiente, com a localidade de Caldas. Considere que não há alteração das médias de produção destas duas localidades. Resposta: CULTIVARES Machado Caldas -----------------------------------------------------------------ESAL 502 91 1825 ESAL 505 595 2329 ESAL 506 482 2216 ESAL 508 465 2199 CARIOCA 40 1774 -----------------------------------------------------------------MÉDIA 335 2069 ------------------------------------------------------------------
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13.8 R9-5) Nos gráficos são representadas as produtividades de grãos em t.ha -1, de dois cultivares de arroz (Alto Paranaíba e IAC 47), cultivados em três localidades. t ha-1 t ha-1 t ha-1 4 | x o 4 | 4 | | x o | o | o 3 | x o 3 | o x 3 | o x | x o | ox x | o x 2 |x o 2 |x x o 2 |x xo x | o | o | o x 1 | 1 |o 1 |o └+----+-----+-└-+-----+-----+ └-+------+------+--1 2 3 1 2 3 1 2 3 Local Local Local ┌-------------------------┌-------------------------------------------------------------┐ ----------┐ Legenda --> | x x x x IAC 47 o o o o o Alto Paranaíba | └-------------------------└-------------------------------------------------------------┘ ----------┘ Interprete os três gráficos, independentemente, considerando a ocorrência ou não de interação cultivares X locais. Resposta: a) Não ocorreu interação. b) Houve interação. c) Houve interação entre os locais 1 e 2 e não houve interação dos locais 2 e 3. 13.9 Em um experimento conduzido na ESAL em 1981/82, foram avaliados alguns cultivares de feijão em consórcio com o milho e em monocultivo. As produtividades médias de grãos, em kg.ha -1, de oito cultivares nos dois sistemas de plantio foram as seguintes: SISTEMA DE PLANTIO CULTIVARES -------------------------------------------------Monocultivo (M) Consórcio(C) C/M % ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Venezuela 63 1413 502 35.5 Muruna 828 322 38.9 ESAL 1 958 374 39.0 Carioca 831 292 35.1 Roxo PV 807 601 74.5 Linea a 1584 671 42.4 Pintado 630 515 81.7 IPA 1300 950 73.1 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MÉDIA 1043.875 528.375 a) Esses resultados indicam a existência de interação cultivares x sistemas de cultivo? Justifique sua resposta. b) Qual a implicação prática desses resultados? Justifique sua resposta. Resposta: a) Sim. b) Que a recomendação r ecomendação dos cultivares de feijão deve considerar o sistema de plantio.
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13.10 R9-7) As produtividades médias de grãos de café beneficiado em kg.ha -1, de duas progênies obtidas durante o período de 1954 a 1959, em Campinas, São Paulo foram as seguintes: Ano de colheita PROGÊNIES ------------------------------------------------------------------------------------- MÉDIA 1954 1955 1956 1957 1958 1959 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------C 848 229,6 879,2 841,1 1535,2 1688,8 2887,5 1343,7 C 376-1 706,4 818,3 1158,1 1152,7 1983,8 2134,4 1325,7 MP 376-4 589,8 897,2 1195,8 2936,9 1935,7 5080,1 2105,8 a) Ocorreu interação progênies X anos? Justifique sua resposta. b) Como pode ser interpretado esse resultado, em termos de recomendação para os cafeicultores? Resposta: a) Sim. Observe que a melhor progênie em 1954 (C 376-1) foi a pi or no ano de 1959. b) A recomendação de cultivares de café não deve ser baseada no desempenho de um ou poucos anos. Na Na realidade, a média de de vários anos é fundamental para uma espécie, espécie, perene, como é o caso do cafeeiro. 13.11 R9-8) Quando se estudou a herança do vírus do mosaico da ervilha, verificou-se que ela é monogênica, sendo a resistência devida ao alelo recessivo. No entanto, nestes estudos, sempre era verificado um número de plantas suscetíveis menor do que o esperado na F 2. a) Qual seria a explicação para este resultado da F 2? b) Posteriormente, foi verificado que, se a F 2 fosse inoculada e mantida numa temperatura de 18 oC ou menos, a resistência mostrava-se controlada por um alelo dominante. Porém, se a F2 fosse mantida à temperatura de 27 oC, a resistência era controlada pelo alelo recessivo. Quais as conclusões sobre estes fatos? Qual a nova conclusão sobre o item a? Resposta: a) O alelo que controla resistência deve apresentar penetrância incompleta. b) O alelo em questão apresenta expressividade variável. Nesse caso o alelo deve apresentar penetrância incompleta e expressividade expressividade variável. 13.12 R9-9) O cultivar de feijão pintado apresenta grãos de cor creme com manchas vermelhas. No entanto, as sementes apresentam normalmente uma certa variação no padrão de manchas e até mesmo a sua ausência. Essa variação na expressão fenotípica às vezes é responsável pela eliminação do lote de semente, com o argumento de que se trata de uma mistura varietal. Como se proceder para verificar se o caso considerado foi devido a penetrância incompleta e expressividade variável ou uma mistura de genótipos? Resposta:Tomar um certo número de sementes, de cada tipo, e plantá-las em uma mesma condição ambiental, porém isoladas e de preferência em um local que não havia sido cultivado com feijão anteriormente. Se dentro de cada lote ocorrerem os mesmos padrões de variação das manchas, é um caso de expressividade variável. Se por outro lado as manchas forem distintas para cada lote, deve ser um caso de alelos diferentes (variação genética), sendo provavelmente devido à mistura varietal.
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13.13 Comente cada um dos fatores que compõe a variância fenotípica total e qual a importância da decomposição dos fatores que compões a variância fenotípica total, para a genética e para o melhoramento m elhoramento genético? 13.14 Diferencie penetrância e expressividade. 13.15 Um pesquisador estudou uma característica genética que se comportava do seguinte modo: ???? O pesquisador não conseguiu concluir se o gene responsável pela característica em estudo era autossômico dominante com penetrância incompleta ou se era autossômico recessivo. Explique porque o pesquisador ficou na dúvida. Resposta: Porque o gene “pulou” gerações 13.16 Cite e comente um exemplo de como o ambiente pode interferir na expressão gênica. 13.17 Comente “Interação genótipo X ambiente. Qual a importância de se conhecer a interação do genótipo com o ambientes, quando se fala em melhoramento genético”? 13.18 Exemplifique o que é a interação genótipo X ambiente. 13.19 Qual a importância da interação genótipo X ambiente para o melhorista? 13.20 Demonstre, utilizando gráficos: a) Efeito de ambiente; b) Efeito de genótipo; c) Efeito da interação genótipo X ambiente e; d) Efeito conjunto de ambiente, de genótipo e da interação genótipo x ambiente. OBS: Utilize temperatura (10 a 30 oC) no eixo X e produção (1000 a 3000 kg.lactação -1) no eixo Y. 13.21 As produtividades médias de madeira após 5 anos de cultivo em m 3.ha-1, de seis genótipos obtidos em três locais, foram as seguintes: GENÓTIPO LOCAL ------------------------------------------------------------------------------------MÉDIA G1 G2 G3 G4 G5 G6 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Local-01 229 897 1195 2936 1935 5080 2045 Local-02 589 879 841 1535 1688 1187 1160 Local-03 706 818 1158 1152 1983 3134 1468 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MÉDIA 508 865 1065 1874 1869 3134 1558 a) Quais resultados indicam a existência do efeito do ambiente na expressão do genótipo para a produção de madeira? Explique porque. b) Quais resultados indicam a existência e xistência do efeito do genótipo? Explique porque. c) Esses resultados indicam a existência de interação genótipos X locais? Justifique sua resposta. d) Qual a importância para o melhorista, a avaliação de genótipos em mais de um local?
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e) Como pode ser interpretado esse resultado, em termos de recomendação para os reflorestadores?
13.22 .
14 GENÉTIC GENÉ TICA A QUANTITA QU ANTITATIVA TIVA 14.1 Marque: V para a sentença verdadeira ou F para falso. Se falso justifique: ( ) A herdabilidade é o estudo da estimativa dos caracteres herdáveis oriundos do ganho pela seleção, mesmo antes que esta seja efetuada. ( ) A autofecundação seleciona os indivíduos, restando somente somente indivíduos com alta adaptabilidade. ( ) Herdabilidade é um parâmetro da geração em F2. ( ) Herdabilidade é um parâmetro da população. ( ) A Herdabilidade permite antever o efeito da seleção genotípica. ( ) Quando um indivíduo apresenta mais de um gene em seu DNA é dito que este indivíduo apresenta poligenes. 14.2 A existência de muitos genes envolvidos na determinação de uma característica altera as proporções mendelianas esperadas e resulta na ausência de classes fenotípicas definidas. Por isso, diz-se que: (A) A seleção para esta característica deverá mostrar progresso rápido; (B) A característica não é herdável; (C) A característica é quantitativa; (D) A característica é qualitativa; (E) A seleção para esta característica não deverá mostrar progresso genético;. A resposta correta correta é ( ). 14.3 Marque: V para a sentença verdadeira ou F para falso. Se falso justifique: ( ) A herdabilidade é a proporção genética genética da variabilidade total. ( ) A herdabilidade no sentido sentido restrito é a mais importante do que a herdabilidade no sentido amplo, pois quantifica a proporção aditiva da variância genética que pode ser transmitida à próxima geração. 14.4 Quais os requisitos para estimar o número de genes de um caráter utilizando o método de Sewall Wright (1934)? 14.5 R11-1) Na espécie de Eucaliptus grandis a altura do fuste (=altura da arvore) aos sete anos varia de 12,00 m a 20,00 m. Procurou-se determinar a herança deste caráter através do cruzamento de plantas de 12,00 m com plantas de 20,00 m, ambas puras, e obtiveram-se as gerações F 1 e F2. A altura média do fuste nestas duas gerações foi de 16,00 m. Na geração F 2 observou-se 0,4% de plantas com 12,00 m e 0,4% de plantas com 20,00 m, sendo que as demais plantas da F 2 apresentaram alturas de fustes entre estes extremos. Desconsiderando os efeitos ambientais e os genes com efeitos desiguais, determine: a) Qual o número de genes que controla a altura do fuste? b) Qual a contribuição de cada alelo efetivo? Quais os genótipos dos genitores e de F 1? Qual a heterose da F 1 e F2? c) Quantas árvores com fuste igual ao da F 1 ocorrem entre 20 mil plantas F 2? d) Quantas árvores com fuste de 18,00 m são esperadas entre 20 mil plantas F 2? e) Duas árvores puras com 16,00 m de fuste foram cruzadas e observou-se na F 2 o mesmo resultado da F 2 apresentado anteriormente. Quais são os genótipos das árvores genitoras?
86
f) Se na F2, referida no item e, as árvores com fuste de 12,00 m e de 20,00 m tivessem ocorrido na frequência 0,024% cada, qual seria o número de genes e a contribuição de cada alelo efetivo? g) Qual a conclusão quando se comparam os resultados dos itens a e b com o resultado do item f? Resposta: a) 4 genes (0,4 em 100, 4 em 1000 = 1 em 250) b) Contribuição de cada alelo efetivo 1 m; Genótipos dos genitores P 1 (A1A1B1B1C1C1D1D1) = 12 m, P2 (A2A2B2B2C2C2D2D2) = 20 m, F1 (A1A2B1B2C1C2D1D2) (A1A2B1B2C1C2D1D2) A heterose é nula. c) a - alelos efetivos, b - alelos não efetivos e n - número total de alelos que contribuem para o caráter. A distribuição completa dos descendentes pode ser observada a partir da decomposição do binômio (a + b) n. Todas as plantas que tiverem 4 alelos efetivos e 4 alelos não efetivos terão fuste igual ao da mãe (F 1), então C 84 a4b4 = 70 a 4b4 de um total de 256 combinações genotípicas possíveis (16 tipos de gameta na F 1) - (70/256 * 20000 = 5 468,75 árvores). d) 2187,50 árvores (28/256 * 20000) e) A1A1B1B1C2C2D2D2 X A2A2B2B2C1C1D1D1 f) 6 genes. A contribuição de cada alelo efetivo é 0,6667. g) À medida que se aumenta o número de genes, há uma diminuição na contribuição de cada alelo efetivo.
14.6 R11-2) Considerando os resultados do problema 1 e a presença de dominância completa em todos os locos com efeitos iguais: a) Qual a contribuição de cada loco com alelo dominante e de cada loco homozigoto recessivo? b) A partir do cruzamento (P1) AAbbccDD X (P 2) aaBBCCdd qual a altura do fuste de P 1, P2 e F1 e o número de fenótipos esperados na F 2 com a respectiva amplitude de variação? c) Qual a heterose das gerações F 1 e F2? Resposta: a) Contribuição de cada loco recessivo aa = bb = cc = dd = 3 m (12 m / 4 genes = 3 m / gene), Contribuição de cada loco dominante A_ = B_ = C_ = D_ = 5 m (20 m / 4 genes = 5 m / gene) b) Altura ^P1 = ^P2 = 16 m; ^F1 = 20 m. O número de fenótipos esperados em F 2 será de 5 com uma amplitude de variação de 12 a 20 m. Heterose F 1 = 4 m h = ^F1 - (^P1 ^P2)/2, h = 20 - (12+20)/2). Heterose F2 = 2 m Perde 50% da heterose a cada geração. 14.7 R12-3) A partir do cruzamento de animais animais da raça Nelore com os da raça raça Holandeza, foram obtidos os seguintes resultados para o número de carrapatos por animal: Raça NELORE X Raça HOLANDESA (2 carrapatos por animal)
(30 carrapatos por animal)
MESTIÇOS (16 carrapatos por animal)
BIMESTIÇOS
87
(16 carrapatos por animal)
2/2000
1996/2000 animais
2/2000 animais
(2 carrapatos por animal)
(de 3 a 29 carrapatos por animal)
(cerca de 30 carrapato por animal)
Desconsiderando o efeito do ambiente na expressão do caráter, pergunta-se: a) Qual o tipo de interação gênica predomina no controle genético deste caráter? b) Qual o número de genes que controla o caráter? c) Qual a contribuição de cada alelo al elo efetivo? Qual o genótipo dos genitores e dos mestiços? d) Identifique todos os fenótipos possíveis entre os bimestiços colocando a frequência de cada um deles? e) Quantos animais com o mesmo número de carrapatos dos mestiços ocorrem entre os 2000 descendentes? Resposta: a) Interação aditiva b) 5 genes c) 2,8 carrapatos por animal (30 - 2 = 28 / 10 alelos = 2,8 Genótipos dos genitores: Nelore A 1 A1 B1B1 C1C1 D1D1 E1E1, Holandês A 2 A2 B2B2 C2C2 D2D2 E2E2 e Mestiços: A 1 A2 B1B2 C1C2 D1D2 E1E2. 10 0 d) P = C 10 10 . (1/2) . (1/2) = 1/1024 Fenótipos (carrapatos por animal) Proporção fenotípica 10 10 0 2,0 1/1024 C 10 a b 9 4,8 10/1024 a9b1 C 10 8 7,6 45/1024 C 10 a8b2 7 10,4 120/1024 C 10 a7b3 6 13,2 210/1024 a6b4 C 10 5 16,0 252/1024 a5b5 C 10 4 18,8 210/1024 C 10 a4b6 3 21,6 120/1024 C 10 a3b7 2 24,4 45/1024 C 10 a2b8 1 27,2 10/1024 a1b9 C 10 0 30,0 1/1024 a0b10 C 10 Total 1024/1024 e) 492 individuos
14.8 R11-3) Considerando que a produção de leite em bovinos seja controlada por 10 genes (na realidade esse número deve ser bem maior), qual seria o número mínimo de descendentes necessários na geração F 2 para se obter 20 fêmeas com máxima produção, a partir do seguinte cruzamento, considerando que ocorre apenas interação aditiva? Touros Vacas AABBccddeeFFgghhIIjj AABBccddeeFFgghhIIjj X aabbCCDDEEffGGHHiiJJ Resposta:
88
41 943 040 animais (1024 tipos de gametas no pai F 1 * 1024 tipos de gametas na mãe F 1 = 1 048 576 combinações genotípicas possíveis - somente uma é a desejada, com 50% de probabilidade de ser fêmea, então multiplica-se por dois e, para ter as 20 fêmeas multiplica-se por 20)
14.9 R11-4) Em frangos de corte, uma linhagem A apresenta ganho de peso 30 g.dia -1, enquanto a linhagem B apresenta ap resenta ganho de peso de 50 g dia -1. Se a diferença dos ganhos de peso se deve a 8 genes de efeitos iguais, pergunta-se: a) Qual a proporção de cada fenótipo na geração F 2 proveniente do cruzamento das duas linhagens, admitindo que a interação alélica seja somente aditiva? b) Qual seria a resposta do item a se a interação i nteração alélica fosse somente dominância? c) Represente graficamente as distribuições fenotípicas da geração F 2 para os dois tipos de interações alélicas. Resposta: a) 0.0015% (50.00g) : 0.02% (48.75g) : 0.18% (47.50g) : 0.85% (46.25g) : 2.78% (45.00g) (45.00g) : 6.67% (43.75g) (43.75g) : 12.22% (42,50g) : 17.46% (41.25g) : 19.64% (40.00g) : 17.46% (38.75g) : 12.22% (37.50g) : 6.67% (36.25g) : 2.78% (35.00g) : 0.85% (33.75g) (33.75g) : 0.18% (32.50g) (32.50g) : 0.02% (31.25g) : 0.0015% (30.00g). i C n (a)i . (b)n-1, onde: n = número total de alelos que contribuem para o caráter, i = número de alelos efetivos e a=1/2 e b=1/2 (Probabilidades dos alelos efetivos (a) e não efetivos (b)). b) 10.01 % (50.00g) : 26.67 % (47.50g) : 31.15 % (45.00g) : 20.76% (42.50g) : 8.65 % (40.00g) : 2.31 % (37.50g) : 0.38 % (35.00g) : 0.04 % (32.50g) : 0.001% (30.00g). i i n-1 C n (a) . (b) , onde: n = número de genes, i = número de lócus contendo o alelo dominante, a = 3/4 e b = 1/4 (Probabilidades dos genótipos com fenótipo dominante (a) e recessivo(b)). Adivivo
AlelosEfeti AlelosEfetiv v os
combinações xx x p or b
Ge n es
Nde
16
15
1 1
1 6 2
00 0, 0 0 1 5
N d e c obm P se o Dominante
1 , 5 2 5 8 80 E5 5 0
0,000244
1 , 5 2 5 8 8- 0 E5 4 ,8 57
8
co mbin ações xx x
p or b
c obm
P se o
1
0
4
7 5,
4
1 02 3
1 3
5 06 4
1 , 5 2 5 8 8- 0 E5 4 ,7 5
0,008545
12
56 4
5
0 2, 70 46 2
0 , 0 0 3 7 0 78 86 4
25,
11
1 2 8 0 5
4 6 3 8 6
10
4 , 3 57
4
3
70
56
5
6
0 0 , 68 15 7
0 0 , 32 70 1
0 , 0 0 1 2 39 56 2 4
0
0 , 0 0 0 4 1 18 97
3
75,
9
8 0 8 0 7
0,066650
4 5
5
28
3
0 3 , 11 64 2
0,011123657 4
0,027771
1 , 5 2 5 8 80 E5 4 ,6 52
6
8
2
0 2, 66 69 8
0 , 0 3 3 3 79 07 2
5
0,001831
7
1 1
01 , 0 11 3
0 , 1 0 0 1 1 21 95
8
1 4 1 04 8
0,122192 4 ,2 5
3
1 41 0 4 1 0
0,196381 4 0
1
6
5
8 0 0 8 1
0,174561
4 6 3 8 12
0,122192
5
3 ,7
3 ,6 52
4
1 8 2 0 1 3
0,066650
3 5
3
5 06 14
0,027771
3 ,3 57
2
1 2 0 1 5
0,008545
3 ,2 5
1
1 6 1
00, 00021 04 84 3 1 3 ,1 52
0
S OMA
1
6
65536
1 17 7
0 0, , 00 00 1 5
1
3 0
SOMA
1
2 56
9
0 0 , 0 63 6
0 0, 00 10 5
4 , 5 7 7 6 4- 0 E5
3
3 8 7, 5
0
8
8
5
7
1 2 8 07 9
0,174561
4 1 2, 5
2
28 7
0 0, 30 48 5
0,000137329
2,
5
1
1 , 5 2 5 8 80 E5 -
3
0
14.10 R11-5) Suponha que a produtividade de grãos em arroz seja devida a 6 genes aditivos e o teor de proteína do grão devido a 4 genes também aditivos. Considere o cruzamento de um cultivar A com a máxima produtividade e o menor teor de proteína, com outro B que apresenta a mínima produtividade, porém, com o maior teor de proteína conhecido. a) A partir deste cruzamento, qual a proporção esperada de plantas na F 2 com os maiores valores para a produtividade de grãos e teor de proteína? b) Qual seria esta proporção se a produtividade de grãos fosse devida a 60 genes e o teor de proteína devido a 40 genes? c) Quais as implicações das respostas dos itens a e b para o melhorista? d) Qual o número de linhagens é esperado após atingida a homozigose completa, após sucessivas gerações de autofecundação considerando considerando 10 genes no controle de ambos os caracteres? Resposta: a) 1 planta em 1048576 plantas da geração F 2. b) 1 planta em 1,606938 x 10 60 c) Quanto maior o número de genes controlando o caráter, maior deve ser a população para se selecionar o fenótipo desejado. Observe que com o aumento do número de
89
genes, além da necessidade de uma população enorme há uma grande dificuldade em identificar o fenótipo desejado, na população de plantas obtidas. d) 1024 linhagens.
14.11 Suponha que a produtividade de grãos em soja seja devida a 5 genes aditivos e o teor de proteína do grão devido a 6 genes também aditivos. Considere o cruzamento de um cultivar A com a máxima produtividade e o menor teor de proteína, com outro cultivar B que apresenta a mínima produtividade e o máximo teor de proteína. a) A partir deste cruzamento, qual a proporção esperada de plantas na F 2 com os maiores valores para a produtividade de grãos e teor de proteína? b) Qual o número de linhagens diferentes esperado quando atingida a homozigose completa, após sucessivas gerações de autofecundação, considerando considerando um total de 20 genes no controle de ambos os caracteres? c) Considerando estes fatos (número de linhagens possíveis, frequência de linhagens com valores extremos de produtividade, etc.), quais as implicações para quem trabalha com melhoramento genético? Resposta: a) 14.12 R11-6) No estudo da herança da porcentagem do conteúdo de óleo da semente de girassol foram obtidos os seguintes resultados por Fick, 1975 (Crop Science 15:77-78). ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------POPULAÇÃO NÚMERO DE INDIVÍDUOS MÉDIA VARIÂNCIA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------P-21 VR 1 (P 1) 30 39.5 8.10 MENN RR-18-1 (P 2) 30 27.7 4.34 F1 21 34.7 3.83 F2 145 33.4 21.43 RC1 107 38.6 13.45 RC2 81 35.0 16.43 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) Por que a variância da geração F 2 é a maior de todas? b) Por que as variâncias dos retrocruzamentos são de valores intermediários? c) Qual o tipo t ipo de ação gênica predominante? d) Qual o provável número de genes envolvidos no controle do caráter? Resposta: a) Porque nessa geração, além da variação ambiental, ocorre a maior variação genética, devido à segregação e recombinação dos genes. b) Nos dois retrocruzamentos ocorre também variação ambiental e genética, porém a variação genética é menor que a da geração F 2. c) Como (^P1 + ^P2)/2 é semelhante a ^F ^F1 que é semelhante a ^F 2, a ação gênica deve ser aditiva. d) 1 gene. 14.13 R11-7) Utilizando os dados do problema anterior (R11-6) ( R11-6) estime: a) A herdabilidade no sentido amplo; b) A herdabilidade no sentido restrito; c) O ganho esperado com a seleção entre plantas da geração F 2 considerando que foram selecionados indivíduos indivíduos cuja média foi de 38%;
90
d) Por que a média da população melhorada é menor do que a média dos indivíduos selecionados? Resposta: a) Herdabilidade no sentido amplo = 74.69% b) Herdabilidade no sentido restrito = 60.57% c) Ganho esperado com a seleção = 2.79% d) Porque a herdabilidade no sentido restrito do caráter não é de 100%
14.14 R11-8) O peso final de abate aos 33 meses para novilhos das raças Santa Gertrudis e Hereford e de seu mestiço estão apresentados no quadro a seguir: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------RAÇAS PESO (kg) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Santa Gertrudis (SG) 175.34 Hereford (H) 177.89 Mestiço (SG x H) 216.67 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) Qual será o peso médio esperado em animais bimestiços? b) Se um melhorista desejasse fazer seleção de animais visando a obtenção de rebanhos com maior peso de abate aos 33 meses; o que seria preferível, partir do plantel mestiço ou bimestiço? Justifique. c) Quais cruzamentos deveriam ser realizados para se obter planteis (3/4H 1/4SG); (5/8H 3/8SG) e (7/8H 1/8SG)? d) Quais seriam os pesos médios esperados para os animais desses planteis? Resposta: a) 196,6425 kg b) Partir do plantel bimestiço onde ocorre a maior variação genética. c) Cruzando-se (1/2H 1/2SG) x (H), obtém-se o plantel plantel (3/4H 1/4SG); cruzando-se (1/2H 1/2SG) x (3/4H 1/4SG) ou (3/4SG 1/4H) x (H), obtém-se o plantel 5/8H 3/8SG e Cruzando-se (3/4H; 1/4SG) x (H), obtém-se (7/8H; 1/8SG). d) Plantel (3/4H; 1/4SG) média esperada = 197,28 kg; Plantel (5/8H 3/8SG) média m édia esperada no cruzamento (1/2H 1/2SG) x (3/4H 1/4SG) = 196,96 kg e no cruzamento (3/4SG 1/4H) x (H) a média será = 206,975 kg e plantel (7/8H 1/8SG) média esperada = 187,585 kg. 14.15 R11-9) A capacidade de expansão no milho pipoca é uma medida dada pela relação entre o volume da pipoca expandida e o volume de grãos. Em um trabalho realizado por Sawazaki et al. 1984, foram cruzadas, duas a duas, 6 variedades de milho pipoca e avaliada a capacidade de expansão dos híbridos e das respectivas variedades. Os resultados obtidos foram os seguintes:
91
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------VARIEDADE V1 V2 V3 V4 V5 V6 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------V1 21.7 26.6 26.8 28.2 25.1 22.0 V2 28.3 28.6 28.9 28.7 26.2 V3 28.9 28.5 27.4 27.4 V4 27.1 29.7 28.5 V5 25.6 27.9 V6 18.8 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) Estimar a heterose do híbrido V4 x V5 e V5 x V6. b) Qual a média esperada para a geração F 2 desses híbridos? c) Qual a explicação genética para a ocorrência da heterose? d) Estime a média da geração F 1 e F2 do híbrido triplo (V 1 x V2) x V3 e (V4 x V5) x V3. e) Estime a média das gerações F 1 e F2 do híbrido duplo (V 1 x V2) x (V5 x V6). Resposta: a) Heterose V 4 x V5 = 3.35, Heterose V 5 x V6 = 5.70 b) ^F2 híbrido V4 x V5 = 28.025, ^F2 híbrido V5 x V6 = 25,05 c) O caráter deve ser controlado por genes cuja interação alélica predominante é de dominância e/ou sobredominância. sobredominância. d) Média híbrido (V 1 x V2) x V3 = ^F1 = 27,7; ^F2 = 27,525 Média híbrido (V4 x V5) x V3 = ^F1 = 27,95; ^F2 = 28,206 e) Média do híbrido duplo ^F1 = 25,5; ^F2 = 25,4625 f oram intercruzadas e obtiveram-se obt iveram-se quinze 14.16 R11-10) Seis linhagens de milho foram -1 híbridos. As produções produções médias de grãos (t ha ) de cada híbrido simples e de cada linhagem obtida em experimento apropriado foram as seguintes: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------LINHAGENS A B C D E F ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A 1.40 7.12 6.35 4.50 6.14 4.95 B 1.26 6.80 5.20 6.85 5.40 C 1.35 5.80 6.40 5.60 D 1.70 5.95 4.40 E 1.30 6.20 F 1.55 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) Qual o número de híbridos duplos possíveis possíveis de serem sintetizados a partir partir dessas seis linhagens? b) Quais os híbridos simples que devem ser intercruzados para a obtenção do melhor híbrido duplo. c) Se o agricultor utilizar as sementes F2, provenientes desse melhor híbrido duplo, qual será a redução esperada na produção? Por que ocorre esta redução? d) Considerendo o item c, quantas vezes deve ser superior o custo da semente híbrida em relação ao custo do grão produzido, para compensar a utilização da semente de paiol (Considere um gasto de 20 kg de sementes por hectare). Resposta: a) 45 híbridos duplos b) (B x C) x (A x E)
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c) A redução será de 20,8%. Essa redução ocorre porque na geração F 2 há segregação e recombinação dos genes, e a frequência de locos em heterozigose é reduzida á metade. Em consequência a heterose manifestada na geração F 1 é reduzida também em cinquenta por cento. d) 69,5 vezes
14.17 Cinco linhagens de aves de corte de uma empresa de melhoramento foram cruzadas duas a duas em todas as combinações, sendo obtidos os resultados dos pesos dos animais (g/animal) aos 50 dias apresentados a seguir, pergunta-se: Linhagens A B C D E F A 1,40 7,12 6,35 4,50 6,14 4,95 B 1,26 6,80 5,20 6,85 5,40 C 1,35 5,80 6,40 5,60 D 1,70 5,95 4,40 E 1,30 6,20 F 1,55 a) Qual é o número possível de híbridos duplos com essas linhagens? b) Quais linhagens devem ser cruzadas para se obter o melhor híbrido duplo? Resposta: a) 15 híbridos duplos b) (AD) x (BC) 14.18 Um agricultor que cultiva determinada espécie de planta em ambiente natural, observou que suas plantas apresentavam uma altura média de 100 ±3,16. Um outro agricultor cultiva a mesma espécie de planta, só que em estufa (onde as condições ambientais são perfeitamente controladas) controladas) e observou uma uma média de de altura de de 100 ±2,61. Um terceiro agricultor também cultiva esta espécie de planta, só que utiliza a autofecundação em descendentes de uma planta geneticamente homozigota e ele observou uma média de altura de 100 ±1,79. Qual é a herdabilidade (h 2) da característica “altura” nesta espécie de planta? Resposta: Variância (s2) = desvio padrão (s) x desvio padrão (s) Variância total (Genética + ambiental) = 3,16 x 3,16 = 9,9856 [(9,9856 + (6,8121 + 3,3041)]/2= 10,0509 Variância genética = 2,61 x 2,61 = 6,8121 Variância ambiental = 1,79 x 1,79 = 3,3041 Herdabilidade = Variância genética / Variância total = 6,8121 / 10,0509 = 0,68 14.19 Os registros anuais de produção de lã, de uma amostra de 10 carneiros, deram uma média de 10,2 ±0,503kg. Se a variância genética aditiva é de 0,20 e as variâncias genéticas de dominância e interação são 0,0; qual será a herdabilidade (h 2) da produção de lã nesta raça? Resposta: Variância (s2) = desvio padrão (s) x desvio padrão (s) VTotal= 0,5032 = 0,253, VGA= 0,20, h2= 0,20 / 0,253 = 0,79 14.20 Relacionados abaixo estão os pesos, em centigramas, de uma amostra de sementes da variedade de feijão denominada “Princesa”. Ela é autofecundada e, portanto, esta variedade é uma linhagem pura: 19 - 31 - 18 - 24 - 27 - 28 - 25 - 30 - 29 - 22 - 29 - 26 - 23 - 20 - 24 - 21 - 25 - 29
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Calcule o componente ambiental (VE) da variância. Resposta: 15,53
14.21 Quando se divide o desvio-padrão pela média, obtém-se um coeficiente de variação, que independe das unidades de medida. A média de peso da lã tosquiada de uma amostra de carneiros era 10,3 ±1,5 libras. A qualidade da lã foi calculada estatisticamente (em uma escala de 0 a 10) em 5,1 ±0,7 unidades. Qual destas duas características é relativamente mais variável? Demonstre a sua resposta. Resposta: peso da lã tosquiada 14.22 Duas linhagens de ratos foram testadas em relação à suscetibilidade a uma droga carcinogênica. A linhagem suscetível mostrou uma média de 75,4 nódulos de tumores nos pulmões, enquanto que a linhagem resistente não desenvolveu nenhum tumor. A F 1 do cruzamento destas duas linhagens apresentou uma média de 12,5 nódulos como desviopadrão de ±5,3. A F 2 apresentou 10,0 ±9,2 nódulos. Faça uma estimativa do número de pares de genes que contribuem para a suscetibilidade a tumores. Resposta: ~13 pares de genes 14.23 Em caracteres quantitativos, quando se objetiva selecionar indivíduos superiores e predominam as interações alélicas não aditivas (dominância e ou sobredominância, bem como interações gênicas) normalmente não se obtém sucesso. Explique detalhadamente por que. 14.24 Em caracteres quantitativos o melhorista geralmente não utiliza a máxima intensidade de seleção (selecionar somente uma planta). Explique porque, salientando o que pode acontecer em caso de utilizar a máxima intensidade de seleção. 14.25 Quais os tipos de interações alélicas e suas características quando consideramos caracteres quantitativos? 14.26 Qual é a importância de se conhecer quanto cada um dos componentes contribui para a variância fenotípica total? 14.27 Qual é a importância de se conhecer o tipo de interação alélica predominante em um caráter quantitativo? 14.28 Descreva o que é poligene e comente a importância do estudo dos poligenes. Cite alguns exemplos de caracteres governados por poligenes. 14.29 Considerando caracteres quantitativos, diferencie as interações alélicas aditiva, dominante e sobredominante e comente as suas características.
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14.30 Diferencie um caráter quantitativo de um caráter qualitativo. Descreva qual ou quais as características (caracteres) que comumente apresentam herança quantitativa e como é que os dados referentes a caracteres quantitativos são estudados (com base em que tipo de análise). 14.31 Comente a hipótese dos fatores múltiplos. Explique porque é difícil avaliar caracteres quantitativos. Quais as consequências consequências destas dificuldades, ao pesquisador que trabalha com estes caracteres? 14.32 Diferencie um caráter quantitativo de um qualitativo tanto ao nível fenotípico como genotípico. Explique porque é difícil avaliar caracteres quantitativos. Quais as consequências destas dificuldades, ao pesquisador que trabalha com estes caracteres? 14.33 Qual o procedimento deve-se utilizar para identificar o tipo de interação alélica predominante para um caráter quantitativo. Se necessário, ne cessário, faça um esquema. 14.34 Em caracteres quantitativos, qual o tipo de interação alélica predominante facilita a seleção de genótipos superiores? Qual ou quais os tipos de interações predominantes devem apresentar os genótipos utilizados na produção de híbridos (F 1 com heterose)? Justifique suas respostas. 14.35 O que é a interação genótipo X ambiente e porque é importante identificar a presença ou não, quando trabalhamos com melhoramento genético? 14.36 Em 1910 Nilsson-Ehle e East propuseram a hipótese dos fatores múltiplos (poligenes), que explica a herança dos caracteres que apresentam distribuição contínua. Descreva, detalhadamente, os fundamentos desta hipótese. 14.37 Demonstre a hipótese dos fatores múltiplos proposta por Nisson-Ehle e East, em 1910, para explicar a herança dos caracteres que apresentam distribuição contínua. 14.38 Quando trabalha-se com a porção aditiva da variância genética, a seleção dos melhores indivíduos para compor a próxima geração propicia ganhos genéticos. Como é definido o número/proporção de indivíduos que serão selecionados para compor a próxima geração? 14.39 Herdabilidade 14.39.1 Marque verdadeiro ou falso. Se falso justifique: ( ) A herdabilidade herdabilidade é o quanto os filhos herdam dos dos pais. ( ) A herdabilidade herdabilidade é constante constante em plantas plantas autógamas. ( ) O valor desejável de herdabilidade é dependente do resultado que se espera do caráter. Se o objetivo for a seleção de indivíduos com a mesma característica dos pais, o desejável é que a herdabilidade seja alta. 14.39.2 Como se pode estimar a herdabilidade? 14.39.3 Qual a importância de se conhecer a herdabilidade de um determinado caráter.
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14.39.4 Quais os procedimentos que podem ser utilizados para aumentar a herdabilidade de um determinado caráter? Em que situações pode-se lançar mão destes procedimentos e quais são os inconvenientes. 14.39.5 O que é herdabilidade? Qual a diferença entre herdabilidade no sentido amplo e no sentido restrito. Qual a importância do estudo da herdabilidade, no melhoramento genético? 14.39.6 Quais são os componentes da variância fenotípica total? Descreva o que é herdabilidade e qual a importância do estudo deste parâmetro genético? 14.39.7 a) Em Eucaliptus observaram-se variações quanto a altura do fuste. Indique as possíveis causas e explique as bases da variação fenotípica. b) Em um rebanho bovino observaram-se variações quanto ao ganho de peso. Indique as possíveis causas e explique as bases da variação fenotípica. 14.39.8 A grande maioria dos caracteres de importância econômica apresentam controle genético quantitativo. Diz-se que os genes que controlam os caracteres quantitativos são altamente influenciados pelo ambiente, apresentam distribuição contínua e são controlados por genes mendelianos. Demonstre como genes mendelianos podem produzir efeitos quantitativos em um caractere como o rendimento de grãos. 14.39.9 A herdabilidade é função do caráter e da população em questão. a) Descreva quais fatores podem alterar a herdabilidade de um caráter e b) Como pode-se aumentar a herdabilidade de um caráter. 14.39.10 Quais as maneiras (métodos) de se estimar o número de genes que controlam um caráter quantitativo. Cite as vantagens e desvantagens de cada método. 14.39.11 A herdabilidade é um parâmetro genético imutável? Justifique/explique porquê? (A avaliação será baseada na justificativa/explicação). 14.39.12 Qual a importância de se conhecer a h 2 (Variância genética / Variância total) de um caráter (quando /onde / como é utilizada)? 14.40 Componentes da variância 14.40.1 Comente, sob todos os aspectos, a importância de se conhecer a magnitude dos componentes da variância fenotípica, em uma população segregante. 14.40.2 Diferencie um gene de um poligene. 14.40.3 Em um caráter quantitativo, como surge a variabilidade genética, como a variabilidade genética pode ser mediada, como se pode estimar os componentes da variância fenotípica e quanto desta variância total é genética? 14.40.4 Como a estimativa dos componentes da variância contribuem para o direcionamento de um programa de melhoramento genético? 14.40.5 Um pesquisador obteve uma amostra de plantas, sendo que ele dividiu homogeneamente esta amostra duas partes. Uma parte da amostra ele cultivou em
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ambiente natural obtendo altura de plantas (100 cm) e variância (3,10) e a outra amostra em casa de vegetação (ambiente uniforme), obteve altura de plantas (100 cm) e variância (1,8). a) Qual é a herdabilidade da altura de plantas? b) Qual é o objetivo de estimar a herdabilidade para a seleção de plantas? c) Caracterize e diferencie caracteres quantitativos e qualitativos? d) Discorra sobre as interações alélicas aditiva, dominante e sobredominante, em caracteres quantitativos. R: Em condição controlada – ambiente uniforme – tem-se as diferenças genéticas (V G) como principal componente responsável pela variação e em condições naturais tem-se, além das diferenças genéticas, um efeito pronunciado do ambiente (V G + VE). Assim, VF = VG + VE - 3,10 = 1,8 + VE - 1 = 0,58 + 0,42
14.40.6 A partir de um experimento onde foram observadas as seguintes variâncias no caráter produção: var(P 1)= 500, var(P2)= 400, var(F1)= 450, var(F2)= 900, var(RC1)= 980, var(RC2)= 702. a) Calcule as variâncias ambiental, genética, genética aditiva e genética não aditiva. b) Calcule herdabilidades no sentido amplo e restrito. r estrito. c) Comente a importância de se conhecer a herdabilidade de um caráter. d) Sabendo que a média de F 2 = 1800 kg ha-1 e a média de F 2 selecionadas = 1930 kg ha 1. Qual o ganho de seleção? e) As médias de produção do P 1 = 2000 kg ha -1, P2 = 1600 kg ha -1 e F1 = 1800 kg ha -1. Qual o tipo de interação gênica predominante? Comente sobre a interação predominante e mostre em que pontos ela pode ser diferenciada de outras interações gênicas. 14.40.7 Quais as teorias que explicam a heterose? 14.40.8 Para escolha do método de seleção deve-se levar em conta o valor da herdabilidade PORQUE a herdabilidade é a proporção de variação fenotípica determinada pelos efeitos de dominância, os quais se manifestarão na descendência. A esse respeito, pode-se concluir que (A) as duas afirmativas são verdadeiras e a segunda justifica a primeira. (B) as duas afirmativas são verdadeiras e a segunda não justifica a primeira. (C) as duas afirmativas são falsas. (D) a primeira afirmativa é verdadeira e a segunda é falsa. (E) a primeira afirmativa é falsa e a segunda é verdadeira. 14.40.9 Na obtenção de cultivares transgênicos pelo uso da técnica do DNA recombinante, é necessário que a espécie doadora do gene seja próxima, do ponto de vista filogenético, à espécie receptora PORQUE nem todos os genes se expressam, quando transferidos para outra espécie. A esse respeito, pode-se concluir que (A) as duas afirmativas são verdadeiras e a segunda justifica a primeira. (B) as duas afirmativas são verdadeiras e a segunda não justifica a primeira. (C) as duas afirmativas são falsas. (D) a primeira afirmativa é verdadeira e a segunda é falsa. (E) a primeira afirmativa é falsa e a segunda é verdadeira. A manutenção da biodiversidade é um dos requisitos do desenvolvimento sustentável, visando a garantir as possí- veis necessidades das gerações futuras em termos de recursos genéticos. Áreas de floresta tropical apresentam maior diversidade que áreas de floresta temperada PORQUE a maioria dos solos das regiões tropicais tem maior disponibilidade de nutrientes que solos de regiões temperadas. A esse respeito, pode-se concluir que (A) as duas afirmativas são verdadeiras e a segunda justifica a primeira. (B) as duas afirmativas são verdadeiras e a segunda não justifica a primeira. (C) as duas afirmativas são falsas. (D) a primeira afirmativa é verdadeira e a segunda é falsa. (E) a primeira afirmativa é falsa e a segunda
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é verdadeira.
15 GENÉTICA GENÉTIC A DE POPULAÇÕES POPULAÇÕE S A única coisa invariável invariável em biologia é a presença de variação. variação.
15.1 Marque verdadeiro ou falso. Se falso justifique: Considerando que o objetivo da genética de populações é compreender a composição genética de uma população e as forças f orças que determinam e mudam essa composição. ( ) A frequência de um alelo é igual à soma da frequência de seu homozigoto mais a soma das frequências de todos os heterozigotos nos quais ele aparece. ( ) Em uma população em equilíbrio de Hardy-Weinberg, na ausência de seleção, migração e mutação, a variação permanece constante geração após geração. ( ) Uma medida da variação variação genética é a intensidade da heterozigose heterozigose em cada locus em uma população, que é dada pela frequência f requência total de heterozigotos em cada locus. (). ( ) 15.2 Marque verdadeiro ou falso. Se falso justifique: Para uma população atingir equilíbrio de Hardy-Weinberg para todos os genes, é necessário: ( ) Ausência de mutação e de migração, migração, frequência gênica igual a 1/2, 1/2, ou seja, p=q=1/2; ( ) Cruzamentos ao acaso, frequência gênica gênica igual a ½, ou seja, p=q=1/2; p=q=1/2; ( ) Cruzamentos ao acaso, população grande, ausência de mutação, de migração e de seleção; ( ) Ausência de mutação e migração, população grande. grande. ( ) Que o número de indivíduos indivíduos descendentes seja igual igual a frequência média populacional. populacional. 15.3 R12-1) Em 6 mil animais da raça shorthorn de bovino foram identificados os seguintes números, segundo a cor da pelagem: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------FENÓTIPO GENÓTIPO NÚMERO DE ANIMAIS ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 1 Branco BB 516 1 2 Vermelho-branco B B 2.628 Vermelho B 2B2 2.856 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Total 6.000 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Pergunta-se: a) Determinar as frequência genotípicas e alélicas nesta população; b) Verifique se esta população está em equilíbrio de Hardy-Weinberg. Resposta: a) Frequências genotípicas: B1B1 = 0.086, B 1B2 = 0.438, B2B2 = 0.476 Frequências alélicas: B 1 = 0.305, B2 = 0.695 b) O qui-quadrado foi significativo, portanto a população não está em equilíbrio.
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15.4 R12-2) Na planta conhecida como Maravilha, a cor da flor pode ser vermelha (V 1V1), rosa (V1V2) ou branca (V2V2). Em uma população panmítica composta por 2 mil plantas foram encontradas 125 com flores brancas. a) Quais as frequências dos alelos V 1 e V2 nessa população? b) Entre os 2000 indivíduos, quais os números esperados de plantas com flores vermelhas e rosas? Resposta: a) V1 = 0.75, V2 = 0.25 b) Vermelhas = 1125; Rosas = 750 15.5 R12-3) Utilizando os dados do problema anterior (R12-2), se o jardineiro coletar sementes apenas das plantas de flores rosas para formar um novo novo jardim, qual deverá ser a proporção fenotípica esperada? Resposta: Este problema pode ter duas respostas: a) Eliminando Eliminando as plantas de flores vermelhas vermelhas e brancas antes da polinização: polinização: Vermelhas = 1/4, Rosas = 1/2 e Brancas = 1/4 b) Coletando as sementes sem haver eliminação das plantas de flores vermelhas e brancas: Vermelhas = 3/8, Rosas = 1/2 e Brancas = 1/8 15.6 R12-4) Num plantel com 1200 animais da raça holandesa, em equilíbrio de HardyWinberg, 48 apresentam pelagem vermelha-branca, os demais animais são preto-branco. Sabendo-se que a pelagem vermelha-branca é devido ao alelo recessivo b, pergunta-se: a) Qual a frequência do alelo B nesse plantel? b) Se os indivíduos vermelho-branco forem eliminados, qual será o número de animais com esse fenótipo após atingir o equilíbrio e mantendo-se o plantel com 1200 animais? c) Tomando-se ao acaso dois animais preto-branco do plantel mencionado, antes de sofrer a seleção, qual a probabilidade de se obter um descendente vermelho-branco? Resposta: a) B = 0,80, b) 33 animais, an imais, c) 2,78% 15.7 Numa população com 2400 indivíduos, em equilíbrio de Hardy-Winberg, 48 apresentam fenótipo vermelho, os demais indivíduos são pretos. Sabendo-se que o fenótipo vermelho é devido ao alelo recessivo b, pergunta-se: a) Qual a frequência do alelo B nessa população? b) Se os indivíduos vermelhos forem eliminados, qual será o número de indivíduos com esse fenótipo após atingir o equilíbrio e mantendo-se a população com 2400 indivíduos? c) Tomando-se ao acaso dois indivíduos pretos da população mencionada, antes de sofrer a seleção, qual a probabilidade de se obter um descendente vermelho? 15.8 R12-6) Em cebolas, a cor do bulbo pode ser roxa devido ao alelo dominante A e amarela devido ao alelo recessivo a. Numa população com 10 mil plantas, em equilíbrio de Hardy-Weinberg, ocorrem 1600 plantas com bulbos amarelos. a) Qual a frequência f requência do alelo a nessa população? b) Qual o número de plantas com bulbos roxos e genótipo homozigoto que ocorre entre as 10 mil plantas?
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c) Se o agricultor realizar cinco gerações de seleção visando a obtenção de um cultivar que produza apenas bulbos roxos, qual a proporção esperada de plantas que ainda apresentarão bulbos amarelos na população descendente, descendente, em equilíbrio? equilíbrio? d) Partindo-se da população melhorada do item it em c, quantos ciclos de seleção ainda deverão ser realizados para se obter uma nova população em que apenas 0,49% das plantas possuem bulbos amarelos? e) Considerando todas as populações de cebola citadas, em qual delas a autofecundação contribuirá para a eliminação mais rápida do alelo em questão? Resposta: a) 0,4, b) 3600 plantas, c) 1,78%, d) 7 ciclos de seleção e e) Na população onde apenas 0,49% das plantas ainda apresentam bulbos amarelos.
15.9 R12-9) No milho, a textura do grão pode ser lisa (Su_) ou enrugada (susu). A cor amarela do grão é devido ao alelo Y e a branca ao alelo y. Em uma população em equilíbrio foi tomada uma amostra de 2400 grãos, sendo 816 lisos e amarelos, 776 lisos e brancos, 408 enrugados e amarelos e 400 enrugados e brancos. a) Quais as frequências dos alelos Su e Y nessa população? b) Qual a frequência f requência esperada de indivíduos homozigotos lisos e amarelos? c) Quais serão as novas frequências alélicas para os dois caracteres se forem eliminadas todas as sementes enrugadas ou brancas? d) Qual será a frequência de sementes lisas e amarelas após a população atingir novamente o equilíbrio? Resposta: a) Su = 0.4198 e Y = 0,30, b) 71,84%, c) Su = 0.6328, su = 0.3672; Y = 0.5882, y = 0.4118, d) 71,84%. 15.10 R12-11) A cor da raiz da cenoura é controlada por um gene, sendo o alelo Y responsável pela cor branca e seu recessivo y por cor amarela. Um agricultor colheu 20 mil sementes de uma população panmítica que apresentava 64% de plantas com raízes brancas. Como é de seu interesse aumentar a proporção de plantas com raízes amarelas, posteriormente ele misturou às suas sementes outro lote de 5 mi l sementes de um cultivar homozigoto para raízes amarelas. Qual a frequência esperada de plantas com raízes amarelas na nova população após e equilíbrio? Resposta: Y – Branca y – amarela Hardy-Weinberg Geração 0 – Sementes iniciais, em equilíbrio de Hardy-Weinberg 0,64 YY e Yy + 0,36 yy = 1 2 p (YY) + 2pq (Yy) + q2 (yy) =1 q2 (yy) = Raiz quadrada de 0,36 = 0,60, como p + q = 1, logo p = 0,40 (0,40)2 YY + 2 x 0,40 x 0,60 Yy + (0,60)2 =1 3.200 YY + 9.600 Yy + 7.200 yy = 20.000 Geração 0, após a adição das 5 mil sementes para raiz amarela 3.200 YY + 9.600 Yy + 7.200 yy + 5.000 yy = 25.000 Dividindo-se cada uma das partes da equação por 25.000, 25 .000, teremos: 0,128 YY + 0,384 Yy + 0,488 yy = 1 p = X + + Y /2 /2 e q = Z + + Y /2 /2 onde: - frequência f requência do genótipo homozigoto dominante, X - frequência do genótipo heterozigoto e, Y - frequência f requência do genótipo homozigoto recessivo. Z p = 0,128 0,128 + 0,384/2 = 0,32, q = 0,488 + 0,384/2 = 0,68
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Geração 1 – Após uma geração, nas condições propostas por Hardy-Weinberg p2 (YY) + 2pq (Yy) + q2 (yy) = 1 0,1024 YY + 0,4352 Yy + 0,4624 = 1 46,24% de plantas yy (Raiz amarela) 15.11 Um determinado criador possui um rebanho bovino, o qual está em equilíbrio de Hardy-Weinberg. a) Em cada 100 animais 15 apresentam chifres (mm). Qual a frequência genotípica e alélica para este gene, nesta população? b) O que quer dizer estar em equilíbrio de Hardy-Weinberg? 15.12 Comente os fatores que alteram as frequências alélicas e genotípicas de uma população. 15.13 Comente os fatores que determinam as propriedades genéticas das populações, a lei de Hardy-Weinberg, os fatores que alteram as frequências alélicas e genotípicas de uma população e suas relações com o estudo da genética de populações. 15.14 Considerando a lei de Hardy-Weinberg, em que condições as frequências alélicas e genotípicas se mantém constantes de geração a geração. Em que condições as frequências alélicas se modificam. modificam. Comente detalhadamente detalhadamente cada uma estas condições. condições. 15.15 O que diz a lei de Hardy-Weinberg? Qual a importância do conhecimento desta lei, no que se refere ao comportamento dos genes nas populações? 15.16 Comente os fatores que determinam as propriedades genéticas das populações, a lei de Hardy-Weinberg, os fatores que alteram as frequências alélicas e genotípicas de uma população e a importância do estudo da genética de populações, na Agropecuária. 15.17 Explique o que significa dizer que uma população está em equilíbrio de HardyWeinberg; Comente os fatores que afetam este equilíbrio. 15.18 Explique como proceder para verificar se uma determinada população está ou não em equilíbrio de Hardy-Weinberg. 15.19 Em um plantel constituído por 100 bovinos, verificou-se que nove indivíduos tinham chifres (genótipo mm) e 91 eram mochos. Quais as frequências de heterozigotos e homozigotos dominantes nesta amostra? Resposta: Heterizigotos = 42% Homozigotos dominantes = 49% 15.20 Em uma população constituída por 100 indivíduos em equilíbrio de Hardy Weinberg, verificou-se que 19 indivíduos eram altos (homozigotos recessivos - aa) e 81 baixos. Quais as frequências de heterozigotos e homozigotos dominantes nesta amostra? Demonstre todos os cálculos.
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15.21 Em bovinos um gene mutante, autossômico recessivo, faz com que os bezerros homozigotos nasçam com os pré-molares inclusos na mandíbula, que é reduzida em comprimento e largura, dando ao animal uma aparência de “boca-de-papagaio”. Estes bezerros morrem na primeira semana após o nascimento. Estudos de uma população mostraram que dois em cada 200 cruzamentos produziam um animal com a característica de molares inclusos. Qual a frequência f requência de indivíduos heterozigotos nesta população? Resposta: aa – 2 indivíduos e AA + Aa – 198 indivíduos. A frequência f requência genotípica do aa (q 2) é 2/200 = 0,01, tirando a raiz quadrada temos temos o valor de q = 0,1 e como p + q = 1 temos que p = 0,9. Então, como p2 + 2pq + q2 = 1, a frequência do heterozigoto é 2pq = 2x0,9x0,1 = 0,18 ou 18%. 15.22 A cor da plumagem das corujas-do-campo está sob o controle de uma série de alelos múltiplos: Gr (vermelho) > gi (intermediário) > g (cinza). As frequências destes genes são: G r = 0,1; gi = 0,6 e g = 0,3, em uma determinada população, onde os cruzamentos são ao acaso. Quais as frequências de indivíduos vermelhos, intermediários e cinzas nesta população? Resposta: Vermelho = 19%. Intermediário = 72%, Cinza = 9% 15.23 De 6 mil bovinos escolhidos ao acaso, de uma população em equilíbrio de Hardy Weinberg, 516 eram brancos, 2.856 vermelhos e 2.628 ruões. Estes dados condizem com a hipótese de que o ruão é heterozigoto? Por quê? Resposta: Sim. Pois segundo a lei de Hardy-Weinberg as frequências genotípicas em populações panmíticas é de p 2 + 2pq + q2 = 1. Desta forma Ruão = 43,8% 2pq = 0,4239, Vermelho = 8,6% p2 = 0,093, Branco = 47,6% q2 = 0,4830 15.24 Em uma população de ratos selvagens, encontra-se a seguinte distribuição de genótipos para os alelos S e s, localizados no cromossomo X: ------------------------------------------------------------------------------------S S S s s s s XX XX XX XY XSY ------------------------------------------------------------------------------------Masculino ---32 40 Feminino 17 22 26 --------------------------------------------------------------------------------------s S Quais são as frequências de X e de X ? Resposta: XS = 56%, Xs = 44% 15.25 A autofecundação é uma ferramenta muito importante para o geneticista e para o melhorista e pode contribuir em duas situações principais: a) Na produção de linhagens e b) No incremento do progresso genético com a seleção. Explique como se dá a participação da autofecundação no trabalho do melhorista, nas duas situações citadas acima.
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15.26 A autofecundação pode incrementar o progresso genético com a seleção. Em que situações isto pode ocorrer e porque? p orque? 15.27 Com o progresso genético, pela seleção, o ganho genético tende a ser menor a cada geração. Explique porque. 15.28 Dispõe-se de 5 linhagens de galinhas. Sabe-se que uma linhagem não apresenta variabilidade genética, pois todos os indivíduos que compõe uma linhagem são geneticamente idênticos e homozigotos. Partindo-se deste material genético, explique como proceder para ampliar a variabilidade genética. 15.29 Diferencie autoincompatibilidade de incompatibilidade gamética. Comente o controle genético destes dois sistemas. 15.30 Comente uma situação em que seria possível a aplicação dos conhecimentos da lei de Hardy-Weinberg. 15.31 Explique o que acontece com as frequências alélicas em uma população quando se seleciona a favor do fenótipo dominante (isto é, quando elimina-se os indivíduos com fenótipo recessivo e mantêm-se os indivíduos com fenótipo dominante), durante sucessivas gerações de interacasalamento ao acaso. 15.32 Explique/exemplifique como a seleção pode romper o equilíbrio proposto por Hardy-Weinberg. 15.33 Demonstre como a seleção pode romper o equilíbrio proposto por Hardy-Weinberg e, Quais as consequências no decorrer das gerações se a seleção persistir? 15.34 Como as aberrações cromossômicas podem contribuir para ampliar a variabilidade genética? 15.35 Como proceder para provar que uma população está realmente em equilíbrio de Hardy-Weinberg? 15.36 Quais as contribuições que os conhecimentos propostos por Hardy-Weinberg trouxeram à genética, que inferências são possíveis a partir da Teoria de HardyWeinberg? 15.37 Demonstre que a seleção modifica as frequências alélicas no decorrer das gerações, em uma população que esta em equilíbrio de Hardy-Weinberg. 15.38
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16 EVOLUÇÃO, com ênfase na “Teoria “Teoria Sintética da Evolução” Evolução” 16.1 Um dos fatores que altera as frequências gênicas de uma população é a migração. Sobre esse fenômeno, é CORRETO afirmar que: (01) A passagem de genes de uma população para outra, através de migração, é conhecida como fluxo gênico. (02) Pela migração, novos alelos podem ser introduzidos em uma população anteriormente isolada. (04) Não é um fator evolutivo. (08) Em humanos, a migração nunca influenciou a evolução das populações. (16) Pela migração, ocorre a “quebra dos isolados”, quando populações que estavam evoluindo em separado são miscigenadas. (32) Através da emigração pode haver perda de variabilidade genética para a população original. A soma das corretas é ( ) 16.2 “O russo Oparin, em 1936, propôs um modelo de como a vida poderia ter surgido. É interessante notar que, naquela época, não se conhecia ainda a relação entre os ácidos nucléicos e o material genético.” (SILVA JR., C.; SASSON, S. Biologia 1. Saraiva, São Paulo, 1996, p. 243). Assinale a(s) proposição(ões) que corresponde(m) a(s) idéia(s) propostas por Oparin. (01) A Terra tem mais de 4,5 bilhões de anos. (02)A atmosfera primitiva tinha uma composição muito semelhante à atual. (04) O calor das rochas fazia com que as substâncias reagissem entre si, possibilitando a formação de moléculas maiores, pela junção de moléculas pequenas. (08) Os coacervados eram grupos de moléculas orgânicas unidas e tinham grande estabilidade. (16) Os coacervados foram os primeiros seres vivos vivos primitivos. O somatório das proposições corretas corretas é ( ). 16.3 Segundo a Teoria Sintética da Evolução o processo original responsável pela criação de variabilidade genética em uma população é: ( ) Hibridação; ( ) Recombinação genética; ( ) Mutação; ( ) Migração; ( ) Mutação e recombinação genética. genética. A resposta resposta correta é ( ). 16.4 O conhecimento dos mecanismos evolutivos das plantas cultivadas é importante para o melhoramento genético de plantas. Discuta os principais mecanismos evolutivos e sua aplicação no desenvolvimento de variabilidade genética de uma determinada espécie cultivada. 16.5 Quais os mecanismos que amplificam a variabilidade genética? Como estes mecanismos contribuem para a evolução? 16.6 Quais os mecanismos que orientam a população para maior adaptação? Como estes mecanismos contribuem para a evolução? 16.7 Comente os principais mecanismos de isolamento reprodutivo e a importância destes mecanismos na formação de novas espécies. 16.8 Comente a importância dos mecanismos de isolamento reprodutivo na evolução. 16.9 Qual fato tornou Lamarck um evolucionista conhecido? Comente.
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16.10 Darwin, comentando sobre a seleção natural dizia que ela é “a luta pela sobrevivência”. O que significa sobreviver? 16.11 Sob o ponto de vista evolutivo o mais importante é ser o mais forte e o mais hábil ou deixar mais descendentes? Justifique a resposta. 16.12 Comente os processos que ampliam a variabilidade genética nas populações e sua importância para a evolução. 16.13 Diferentes teorias explicam a evolução dos seres vivos. Darwin, em seu livro Teoria das espécies (1859), propôs a Teoria da seleção natural , conhecida como Darwinismo. Já no século XX, uma nova teoria toma corpo, a Teoria sintética da evolução. Sobre a evolução biológica (evolucionismo), responda: a) Qual o objeto de estudo da evolução biológica? b) No que a Teoria sintética da evolução difere do Darwinismo? 16.14 Discuta: “Quanto mais efetivo inicialmente for o método escolhido de combate a parasitas ou microrganismos (carrapatos, infecções, etc.), mais rapidamente aparecerão os parasitas resistentes.” Sugira alternativas para o combate dessas pragas e doenças evitando o aparecimento de resistentes. Resposta: Quanto mais efetiva for a seleção, mais rapidamente as mutações se estabelecerão “ controle biológico” de parasitas? 16.15 O que é “controle Resposta: Método que não envolve drogas e sim, por exemplo, animais estéreis da mesma espécie e spécie dos parasitas, para competir na reprodução
16.16 Descreva o fenômeno da especiação (como surge uma nova espécie), baseandose na teoria sintética da evolução. 16.17 O que é a Teoria Sintética da Evolução? Descreva os processos que fundamentam esta teoria. 16.18 Comente os processos que orientam as populações para uma maior adaptação. 16.19 Comente a cerca da importância da seleção natural na formação de uma nova espécie? 16.20 Sabe-se que há milhões de anos atrás não havia tanta variabilidade genética como atualmente. Explique como surgiram tantas espécies (organismos pluricelulares e extremamente complexos, adaptados a diferentes ambientes), a partir das primeiras espécies de organismos unicelulares. 16.21 Comente detalhadamente como a seleção natural pode modificar as frequências alélicas de uma população e quais as consequências destas mudanças nas frequências alélicas provocadas pela seleção natural.
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16.22 Os achados arqueológicos indicam que os primeiros seres vivos que existiram na terra, há aproximadamente 3 bilhões de anos eram procariontes extremamente simples. Explique como, a partir destes seres vivos tão simples, surgiu a diversidade de seres vivos, extremamente complexos e evoluídos, observada hoje. 16.23 Comente os princípios (fundamentos) da Teoria Sintética da Evolução. 16.24 Sabendo que atualmente grande parte da sociedade defende a teoria criacionista, com base nos conhecimentos de genética e evolução, quais argumentos podem ser utilizados para defender que houve evolução da vida na terra. Justifique adequadamente cada um dos argumentos. Resposta: evidencias de que que houve evolução evolução nos seres seres vivos: a) Mecanismos da meiose são conservados conservados em todos os organismos organismos de reprodução sexuada. b) As proteínas que participam do primeiro passo do empacotamento do DNA, as histonas, são amplamente conservadas entre as espécies. c) A universalidade universalidade do código genético. d) Manifestação atávica – reaparecimento de algumas características de antepassados da espécie, devido a genes raros, importantes no passado e ainda presentes na população (Exemplo: aparecimento de listras, como as das zebras, em potros; excesso de pelos em crianças). e) Órgãos rudimentares – persistência per sistência de órgãos vestigiais, que perderam importância para a espécie na atualidade (Exemplo: o apêndice do seco intestinal humano e o segundo e quarto dedos em cavalos). f) Anatomia comparada comparada – ocorrência ocorrência de um um plano estrutural estrutural comum nos nos órgãos de diferentes espécies (Exemplos: esqueleto nos vertebrados, como no homem jacaré, na rã e em pombos). g) Embriologia comparada – semelhanças de embriões de diferentes organismos (Exemplo: fendas branquiais, notocorda e arcos órticos dos embriões dos vertebrados). h) Recapitulação filogênica – reprodução das principais etapas da ovulação da espécie através da embriogênese (Exemplo: célula-ovo notocorda características da própria espécie). 16.25 Ao longo do tempo, com a aplicação de agroquímicos podem surgir genótipos resistentes (devido a recombinação genética a partir da variação genética pré-existente ou de novas mutações), necessitando de aumento da dosagem para o controle eficiente destes. O que pode ser feito para impedir que plantas ou insetos desenvolvam resistência genética a produtos químicos (herbicidas, inseticidas, etc). Embase cientificamente cada uma das ações a serem tomadas. 16.26 Como surge uma nova espécie? Em sua explicação descreva todos os possíveis mecanismos envolvidos na formação desta nova espécie, bem como estes mecanismos conduzem a formação de novas espécies.
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17 DETERMINAÇÃO DETERMIN AÇÃO DO SEXO E HERANÇA RELACIONADA RELACION ADA AO SEXO 17.1 Diferencie sexo homogamético de sexo heterogamético. 17.2 Sexo é uma característica que surgiu durante a evolução da vida na terra. Qual a função e importância desta característica, sob o ponto de vista evolutivo? 17.3 R10-1) Em suínos, o número diplóide de cromossomos é 40. A partir desta informação, pergunta-se: a) Qual o número de autossomos em um espermatozóide de um cachaço? b) Qual a constituição cromossômica do sexo masculino e feminino? c) Uma porca produziu uma leitegada com 12 leitões; qual a probabilidade de todos serem do sexo feminino? Resposta: a) 19 autossomos b) Macho 38 A + XY e a fêmea f êmea 38 A + XX c) 1/4096 17.4 R10-2) Qual o animal (inseto) que tem avô, mas não tem pai? Explique. Resposta: O macho, em abelhas (Zangão). 17.5 R10-3) Setenta e oito cromossomos são encontrados nas células somáticas de uma galinha. a) Qual o número de autossomos e o tipo de cromossomo sexual encontrado nas células somáticas de uma fêmea e de um macho? b) Numa ninhada foram obtidos 14 pintinhos. Qual a probabilidade de pelo menos sete serem do sexo feminino? Resposta: a) Macho 76 A + ZZ e fêmea 76 A + ZW b) 60,47% 17.6 R10-5) Um criador deseja eliminar um touro de excelentes qualidades, por que os seus seis primeiros descendentes foram todos do sexo masculino. A decisão do criador está certa ou errada? Justifique sua resposta. r esposta. Resposta: A probabilidade de que esse fato ocorra é de 1,6%. Essa probabilidade, apesar de baixa, é perfeitamente viável. Sendo assim, é aconselhável obter mais alguns descendentes antes de tomar a decisão de sacrificar o touro. 17.7 R10-6) Em aves o macho é ZZ e a fêmea é ZW. Em galinhas a altura é controlada por um gene ligado ao cromossomo Z. O alelo dominante D confere altura normal e o d altura anã. Do cruzamento de um macho normal com uma fêmea anã foram obtidos 10 descendentes. Qual a condição e a probabilidade de que os 10 pintinhos sejam do sexo feminino e anões? Resposta:
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A condição é que o macho seja Z DZd, ou seja, heterozigoto. Tendo ele este genótipo, a probabilidade de se obter o fenótipo desejado em todos os 10 descendentes será: 1 em 1.048.576.
17.8 R10-7) Chifres são ausentes na raça de carneiro Suffolk, mas todos os animais são aspados na raça Dorset. Quando uma fêmea Suffolk sem chifres é cruzada com machos Dorset aspados, as fêmeas F 1 são todas sem chifres, mas os machos são todos aspados. Resultados idênticos ocorrem quando uma fêmea Dorset Dorset aspada é cruzada cruzada com macho macho Suffolk sem chifres. Do cruzamento de animais F 1, é obtida a seguinte descendência: fêmeas 3/4 sem chifres e 1/4 com chifres; machos 3/4 com chifres e 1/4 sem chifres. Qual a explicação genética para esses resultados? Resposta: Esse é um caráter cuja herança é influenciada pelo sexo. Observe que o alelo para ausência de chifres funciona como dominante nas fêmeas e recessivo nos machos, e o alelo para a presença de chifres atua como recessivo nas fêmeas e dominante nos machos. 17.9 R10-8) Nas aves a cor cor da pele é um caráter caráter de grande importância, uma vez que interfere na aceitação do produto pelo consumidor. consumidor. Foi observado observado que o macho pode apresentar pele preta, intermediária ou amarela, e a fêmea apenas as cores intermediária ou amarela. Qual a explicação genética para esse caráter? Resposta: O caráter tem a expressão fenotípica condicionada por um gene ligado aos cromossomos sexuais. A interação alélica nesse caso é dominância incompleta; assim o macho, por ser o sexo homogamético, pode conter os dois alelos, nos cromossomos Z e portanto pode ter uma das três cores da pele. A fêmea só possui um cromossomo Z e portanto não pode apresentar a cor preta, que depende do genótipo homozigoto para o alelo que condiciona pele preta. 17.10 R10-9) Foi verificado em gatos que a cor branca da pelagem é devida a um gene autossômico e que as cores laranja (X O) e preta (Xo) são devidas a dois alelos ligados ao sexo. A partir dessas informações, porque apenas as fêmeas podem apresentar as três cores? Explique como nas fêmeas surgem as três cores. Resposta: As fêmeas nos gatos, por serem XX, podem carregar os alelos B1 e B2, que conferem as cores amarela e preta ao mesmo tempo. O macho, por ser XY, só pode ser preto ou amarelo. Um dos cromossomos X (O cromossomo de origem materna ou o de origem paterna) se de descondensa tardiamente formando o corpuscúlo de bar. 17.11 R10-10) Os pecuaristas sempre se preocupam em selecionar touros visando uma maior produção de leite. Como é sabido, apenas as fêmeas produzem leite, dessa forma, qual a razão para esse comportamento dos pecuaristas? Resposta: O touro não produz leite, mas transmite os alelos para essa característica aos seus descendentes do sexo feminino.
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17.12 Sabe-se que os cromossomos sexuais controlam a determinação do sexo e que existem genes masculinizantes e feminilizantes localizados nos autossomos. Comente um exemplo da utilização prática de controle genético do sexo. 17.13 Quais as funções biológicas do sexo? Quais os sistemas de determinação genotípica do sexo? Comente a utilização econômica da determinação do sexo em plantas. 17.14 Diferencie, comente a importância e exemplifique Herança ligada aos cromossomos sexuais, Herança influenciada pelo sexo e Herança limitada pelo sexo. 17.15 Como se da a determinação sexual nos mamíferos? Onde atuam os genes do cromossomo Y, durante a diferenciação sexual? 17.16 Quais os estágios do processo da diferenciação sexual nos mamíferos e como atuam os genes dos do s cromossomos sexuais, neste processo? 17.17 O que entende-se por genes ligados ao sexo (herança ligada aos cromossomos sexuais). Comente um dos modos de determinação do sexo. 17.18 Os carneiros da raça Suffolk não têm chifres e os da raça Dorset, todos têm. Quando uma fêmea Suffolk é cruzada com um macho Dorset, todas as fêmeas de F 1 são sem chifres, mas mas os machos machos todos têm chifres. Os mesmos resultados resultados são obtidos obtidos quando se cruza machos Suffolk com uma fêmea Dorset. Do cruzamento entre animais da F1, é obtida a seguinte descendência: fêmeas = 3/4 sem chifres e 1/4 com chifres; machos = 3/4 com chifres e 1/4 sem chifres. Qual é a explicação genética para estes resultados? Resposta: A característica “com chifres” é recessiva recessiva nas fêmeas e dominante nos nos machos. 17.19 Uma fêmea afetada por uma característica recessiva foi cruzada com um macho normal para esta característica. Deste cruzamento nasceu um macho normal. O gene responsável por esta característica pode estar no cromossomo X? Justifique sua resposta. Resposta: Não. Os machos recebem seu único cromossomo X de suas mães e, no caso, a mãe era homozigota recessiva, afetada. 17.20 Examinando o heredograma seguinte, poderia-se concluir que a característica presente nos indivíduos cujos símbolos foram escurecidos, tem herança ligada ao X, recessiva ou, então, autossômica dominante, limitada ao sexo masculino? Explique. ???? Resposta: Não. Em ambos os casos, 1/2 dos filhos machos de uma fêmea heterozigota seriam afetados.
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17.21 Um pecuarista e um geneticista viram pela janela da sala da fazenda, uma vaca da raça Ayrshire de cor mogno, com um bezerro recém-nascido, de cor vermelha. O pecuarista quis saber o sexo do bezerro e o geneticista falou que era fácil, só pela cor do animal. Explicou que, nesta raça, o genótipo AA é cor mogno e o genótipo aa é cor vermelha, mas que o genótipo Aa é cor mogno nos machos e vermelho nas fêmeas. Qual era, então, o sexo do bezerro? Resposta: Fêmea. 17.22 Em gatos as fêmeas podem apresentar três cores (branco, preto e amarelo) enquanto que os machos só podem apresentar duas cores. Explique detalhadamente porque.
18 SISTEMAS DE ACASALAMENTO ACASALAMENTO 18.1 O proprietário de um animal que resultou de inbreeding está solicitando informações. Represente o pedigree deste animal, mostrando, em quatro gerações, o que é inbreeding. Resposta: Por exemplo: Corn Flake Pinky Jr Silver Dollar Princess Diana Princess Soraya Toty de Laupo Silver Dollar Prince Albert Billie Princess Soraya Bruma Betty Blue
{ {
{ {
acr e) e a altura da planta (cm) foram f oram medidas 18.2 A produção de sementes (sacas por acre) em três populações de milho: --------------------------------------------------------------------------------Produção de sementes Altura da planta ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Variedade 1 73,3 265 Variedade 2 25,0 193 Híbridos de F 1 71,4 257 Qual das características estudadas apresentou maior porcentagem de heterose? Resposta: Produção de sementes
18.3 Calcule o coeficiente de endocruzamento (F x) do animal X:
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{ { { { { { 1
S
4
X
1
D
5
2 3 1 6 2 3 7
8 E se o animal nº1 tivesse um F a = 0,25, qual seria, então o F x do animal X? Resposta: a) Fx = 0,1875 b) Fx = 0,2344 18.4 Calcule o coeficiente de endocruzamento (F x) do animal X: 4 1 5 S 4 2 5 X 4 1 S 5 4 D 2 5 3 Resposta: Fx = 0,3125
{
{
{ { {
{ {
18.5 Em que casos estaria indicada a seleção: a) individual? b) pelo pedigree? c) pela família? Resposta: a) HE média - alta, b) Característica que se manifestam apenas em um sexo, ou que têm manifestação tardia, ou então com HE baixa, c) HE baixa 18.6 Ao se estudar a qualidade e o peso da lã em carneiros, foram obtidos ob tidos os seguintes valores de variância:
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---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Peso Qualidade ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Variância de interação 20,00 151,8 Variância aditiva 127,51 128,6 Variância dominante 51,79 150,0 Variância ambiental 32,10 107,3 Variância genética 199,30 430,4 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Pretende-se realizar um trabalho de seleção com base nos fenótipos dos animais, qual destas duas características apresentará resultados mais rápidos? Por quê? Resposta: Peso de lã, porque tem HE mais alta 18.7 Como planejar um programa de controle genético das doenças oculares hereditárias (atrofia progressiva de retina e catarata, por exemplo), cuja incidência está bastante alta em cães das raças Cocker Spaniel e Poodle, no Brasil? Resposta: Não cruzar afetados (aa) e não cruzar pais de afetados (Aa)
19 IMUNOGENÉTICA 19.1 Assinale a alternativa que completa corretamente as afirmativas abaixo: As ___________ são proteínas especiais que ___________ reações químicas que ocorrem no ___________ das células. Quando o organismo é aquecido demasiadamente, elas são _______________. _______________. a) gorduras, catalisam, interior, desnaturadas; b) moléculas, aceleram, exterior, recriadas; c) enzimas, retardam, exterior, derretidas; d) gorduras, alteram, limite, destruídas; e) enzimas, catalizam, interior, desnaturadas. 19.2 Uma égua que teve doença hemolítica do recém-nascido é cruzada com um garanhão que não teve a doença, mas que tem dois irmãos mais velhos que tiveram o problema. a) Quais são os genótipos da égua, do garanhão e de seus s eus pais? b) Qual a probabilidade de o potro resultante deste cruzamento vir a ter a doença? Explique. OBS: indivíduo indivíduo A_ = produz antígeno; indivíduo aa = não não produz antígeno; Nenhum destes animais mencionados recebeu tratamentos especiais após seu nascimento. Resposta: a) [A_]-┬-[aa] [Aa]-┬-[aa] | | [Aa]----------[aa] b) Zero. A égua é A. Suponha que, em bovinos, os antígenos do grupo sanguíneo P sejam determinados por três alelos P 1, P2 e p. Os genes P 1 e P2 são co-dominantes, mas
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ambos são dominantes dominantes em relação ao gene p. Os grupos grupos sanguíneos determinados por estes genes são: P* (P1); P** (P2); P*** (P1 P2) e P**** (pp) Em uma mesma noite, quatro vacas deram à luz, no pasto, quatro bezerros, cujos grupos sanguíneos eram P*, P**, P*** e P****. O criador sabe os grupos sanguíneos dos quatro pares de genitores, que são: a) o P**** x P**** b) o P*** x P**** c) o P* x P** d) o P** X P** Ajude-o a identificar os pais dos quatro quatro bezerros. Resposta: a) Bezerro P**** b) Bezerro P* c) Bezerro P*** d) Bezerro P**
20 EFEITO MATERNO MATERNO E HERANÇA EXTRACROMOSSÔMIC EXTR ACROMOSSÔMICA A 20.1 O que é cruzamento recíproco? Exemplifique. Cite um possível uso em estudos genético dos cruzamentos recíprocos. 20.2 R15-1) Em caramujo das espécie Limnaea peregra o enrolamento da concha pode ser para a direita, devido ao alelo dominante R, ou para a esquerda, condicionado pelo recessivo r. Dois caramujos foram cruzados e produziram um descendente com concha enrolada para a esquerda. Este descendente foi autofecundado e produziu uma progênie com todos os indivíduos apresentando a concha enrolada para a di reita. a) Quais os genótipos do pai, da mãe e de todos os descendentes obtidos? b) Se a progênie com a concha enrolada para a direita for autofecundada, quais as proporções genotípicas e fenotípicas esperadas? Resposta: a) Pai=> RR, Mãe=> rr, F1=> Rr, F2=> 1/4 RR : 1/2 Rr : 1/4 rr b) 3/8 RR : 1/4 Rr : 3/8 rr, 3/4 enrolada para a direita : 1/4 enrolada para a esquerda. 20.3 R15-2) Suponha que em arroz ocorra uma determinada anormalidade, qual procedimento deve ser adotado para verificar se a anormalidade é devida a genes nucleares, citoplasmáticos, efeito materno ou simplesmente algum efeito ambiental? Resposta: O procedimento consiste em cruzar plantas normais com anormais e analisar os descendentes. Se os genes forem nucleares, temos duas situações e necessitamos obter pelo menos as gerações F 1 e F2: a primeira situação é a mais comum e neste caso os genes se expressam apenas nos indivíduos que os possuem; na segunda temos o fenômeno denominado efeito materno, no qual o fenótipo do filho será sempre idêntico ao da mãe, independente do seu genótipo. Se a anormalidade foi devida a genes citoplasmáticos, temos de obter pelo menos até a geração geração F 3 e o fenótipo de todas as gerações descendentes será idêntico ao do genitor feminino. Porém, se se tratar de efeito
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ambiental, o procedimento dispensa o cruzamento. Basta avaliar a planta anormal ou seus descendentes em outro ambiente e anormalidade desaparecerá.
20.4 R15-3) Em soja foi realizado o cruzamento entre duas linhagens visando o estudo da herança do teor de óleo, sendo obtido o seguinte resultado: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------POPULAÇÕES TEOR DE ÓLEO (%) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Linhagem A 15 Linhagem B 25 F1 - A(feminino) X B(masculino) 15 F1 - B(feminino) X A(masculino) 25 F2 - A(feminino) X B(masculino) 20 F2 - B(feminino) X A(masculino) 20 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Qual a conclusão sobre a herança do caráter? Comente a respeito. Resposta: A herança do teor de óleo ól eo é explicada pelo efeito materno, porque o fenótipo de qualquer descendente é a expressão do genótipo da mãe. 20.5 Como a herança ligada ao sexo (Herança ligada aos cromossomos sexuais) pode ser diferenciada da herança extracromossômica? Resposta: A partir de um cruzamento de genitores puros contrastantes para para um determinado caráter, se o fenótipo do pai não ocorrer em nenhuma geração descendente, trata-se de herança extracromossômica. Porém, se o fenótipo do genitor masculino ocorrer pelo menos até a segunda geração, é porque se trata de genes ligados os cromossomos sexuais. 20.6 R15-5) No tremoço, uma leguminosa forrageira, o cruzamento de uma linhagem amarga com outra doce produziu todos os descendentes F 1 doce; o seu recíproco apresentou todos os descendentes amargos. Esse resultado só foi observado nas plantas jovens da F1, quando atingiram o estádio adulto todas apresentaram folhas amargas. a) Sugira uma provável explicação para esses resultados. b) Quais são as constituições genéticas dos genitores masculinos e femininos envolvidos nos cruzamentos, admitindo que o caráter é monogênico? c) Quais os resultados esperados na geração F 2 para ambos os cruzamentos, no estádio de plantas jovens e também adultas? Resposta: a) É um caso de efeito materno em que o genótipo da mãe expressa apenas na fase juvenil dos filhos. b) 1. (Fêmea) (Fêmea) dd x DD (macho) e (Fêmea) DD DD x dd (Macho) c) 1. Jovens: 100% amargos Adultos: 3/4 amargos : 1/4 doces 2. Jovens: 100% amargos Adultos: 3/4 amargos : 1/4 doces 20.7 R15-6) No cruzamento de dois cultivares de feijão, contrastantes com relação ao peso das sementes, foram obtidos os seguintes resultados:
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---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------POPULAÇÕES PESO DE 100 SEMENTES (g) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------P1 Small Write (S) 18 P2 Diacol Calima (D) 50 F1 S (fêmea) X D (macho) 18 F1 D (fêmea) X S (macho) 50 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) A herança extracromossômica é uma hipótese hipó tese plausível para explicar esses resultados? b) Sugira os cruzamentos necessários para comprovar sua hipótese. Resposta: a) Sim b) Obtém-se a geração F 3. Se ocorrer apenas o fenótipo do genitor feminino, a hipótese sugerida fica comprovada. 20.8 R15-7) A cor amarela numa planta pode ser causada por um alelo recessivo cromossômico e/ou por um fator citoplasmático. citoplasmático. Quais resultados seriam seriam esperados nos seguintes casos: a) Cruzamentos recíprocos de uma linhagem verde com outra amarela; b) Retrocruzamentos entre o produto de cada um desses cruzamentos para as linhagens paternais; c) Autofecundação dos F 1s dos cruzamentos recíprocos; Cruzamentos dos dois F 1s. Resposta: a) As possibilidades seriam: 1. Fêmea VV(N) x vv(A) Macho 2. Fêmea vv(A) x VV(N) Macho Nestes casos os resultados seriam 100% verdes e 100% amarelas, respectivamente. b) Utilizando as F 1 como fêmeas nos retrocruzamentos, são esperados: 1) RC1 100% verdes e RC 2 1/2 verdes : 1/2 amarelas. 2) RC1 e RC2 100% amarelas. c) 1) 3/4 verdes : 1/4 amarelas 2) 100% amarelas. d) 3/4 verdes : 1/4 amarelas ou 100% amarelas, dependendo de qual F 1 foi a mãe. 20.9 R15-8) Uma linhagem de cevada com folhas amareladas e aristas longas recebeu pólen de outra linhagem que possuía folhas normais e aristas curtas. As plantas F 1 foram de folhas amareladas e aristas longas, na F 2 foram obtidas 309 plantas com folhas amareladas e aristas longas e 98 plantas de folhas amareladas e aristas curtas. O cruzamento recíproco entre essas duas linhagens produziu, na F 1, plantas com folhas verdes e aristas longas e, na F 2, 328 plantas com folhas verdes e aristas longas e 107 plantas com folhas verdes e aristas curtas. Qual a explicação do controle genético desses dois caracteres? Resposta: A cor da folha é controlada por gene citoplasmático. O comprimento da arista é um caráter monogênico, sendo dominante o alelo para arista longa e recessivo o alelo para arista curta.
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20.10 R15-9) Na cevada, a cor das folhas pode ser devida a um gene citoplasmático (L 1 = folhas normais e L 2 = folhas amarelas), ou a um gene nuclear (V), sendo o alelo recessivo o responsável por folhas amareladas. Possuindo o citoplasma L 2 a cor será amarela, independente do genótipo do núcleo. Quais as proporções fenotípicas esperadas a partir dos seguintes cruzamentos? a) Linhagem normal (Fêmea) x (Macho) L1 vv (amarelado); b) L1 vv (amarelado) (Fêmea) x (Macho) Linhagem normal; c) Linhagem normal (Fêmea) x (Macho) L2 vv (amarelado); d) L2 vv (amarelado) (Fêmea) x (Macho) Linhagem normal; e) F1 do cruzamento a (Fêmea) x (Macho) F1 do cruzamento d; f) F1 do cruzamento d (Fêmea) x (Macho) F1 do cruzamento a. Resposta: a) 100% normais; b) 100% normais; c) 100% normais; d) 100% amareladas; e) 3/4 normais : 1/4 amarelados; f) f ) 100% amarelados. 20.11 R15-10) Na planta ornamental conhecido por maravilha, as ramificações podem ser verde, variegada e branca. A geração F 1, proveniente do cruzamento de flores femininas presentes em ramos verdes ou brancos, possui o mesmos fenótipos maternos, independente do genitor masculino. Isto se verifica também para a geração F 1 de qualquer retrocruzamento. Em qualquer cruzamento em que a flor feminina encontra-se num galho variegado, a progênie apresenta plantas verdes, variegadas e brancas, independente do fenótipo do genitor masculino. a) Qual a explicação para a herança da cor da folha? b) Qual o resultado esperado dos seguintes cruzamentos? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------GENITOR FEMININO GENITOR MASCULINO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1. Galho branco Galho verde 2. Galho verde Galho branco 3. Galho variegado Galho branco 4. Galho branco Galho variegado ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Resposta: a) É devida a gene citoplasmático. b) 1. 100% brancos 2. 100% verdes 3. Verdes, variegados e brancos 4. 100% brancos 20.12 R15-11) Um pesquisador descobriu uma planta de cebola macho-estéril em sua plantação. a) Como proceder para verificar se a esterilidade masculina é devida genes nucleares ou citoplasmáticos? b) Supondo que a macho-esterilidade referida acima seja devida a um gene mitocondrial, como proceder para introduzir este gene em uma linhagem que será usada na produção de híbridos, de modo que ele mantenha as mesmas características da linhagem original? Resposta: a) Cruza-se a planta macho-estéril com outra planta normal. Se todas as gerações descendentes desta planta apresentarem somente indivíduos macho-estéreis, é porque o caráter é devido a gene citoplasmático. Por outro lado, se ocorrerem segregações de indivíduos macho-férteis e macho-estéreis, é porque trata-se de gene nuclear.
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b) Através de retrocruzamentos sucessivos, utilizando-se sempre a linhagem desejada como genitor recorrente. Maiores informações são fornecidas no texto.
20.13 R15-13) Uma das causas de macho-esterilidade no milho é devido a um gene mitocondrial. Existe também um alelo dominante (Rf) nuclear, que restaura a fertilidade, isto é, plantas Rf__ são férteis independentes do citoplasma. a) Qual a constituição genética de uma planta que ao ser autofecundada produz 75% de descendentes férteis e 25% de descendentes macho-estéreis? b) Qual a constituição genética de uma planta que usada como genitor masculino e que produza uma fêmea macho-estéril, os descendentes são sempre macho-férteis? c) Estabeleça um esquema de cruzamentos para a produção pr odução de milho híbrido duplo utilizando o macho-esterilidade. d) Se for obtida uma linhagem promissora, como proceder para torná-la macho-estéril? Uma vez obtida essa linhagem, como mantê-la? Resposta: a) Rfrf(E) b) RfRf independente do citoplasma c) Obtenção dos híbridos simples (HS): 1. rfrf(E) x Rfrf(E) = Rfrf(E) - HS Macho-fértil 2. rfrf(E) x rfrf(N) = rfrf(E) - HS Macho-estéril Obtenção do híbrido duplo: rfrf(E) x Rfrf(E) = 1/2 Rfrf(E) = Macho-fértil 1/2 rfrf(E) = Macho-estéril Macho-estéril d) A linhagem promissora macho-fértil, se obtida de população sem o alelo restaurador, a sua constituição deve ser rfrf(N). Através de retrocruzamentos sucessivos com uma planta macho-estéril, transfere-se o genótipo da linhagem desejada para o citoplasma machoestéril. Desse modo, consegue-se a linhagem desejada com a constituição macho-estéril. O cruzamento delas irá produzir sempre a linhagem macho-estéril. 20.14 Esquematize o cruzamento de duas linhagens de milho, mostrando a transferência do citoplasma T causador da macho-esterilidade, presente na linhagem B, para uma linhagem A. 20.15 Dispõe-se de duas linhagens de milho (linhagem A e linhagem B) cuja F 1 apresenta excepcional vigor híbrido (heterose). Para evitar o despendoamento (retirada manual do pendão) da linhagem A, que será utilizada como genitor feminino, deve-se transferir a macho-esterilidade citoplasmática para esta linhagem. Esquematize a transferência da macho-esterilidade citoplasmática da linhagem macho-estéril T (Texas) para a linhagem A. 20.16 Diferencie efeito materno de herança extracromossômica. 20.17 Explique como proceder para verificar se um determinado caráter apresenta efeito materno, herança extracromossômica ou é um caráter mendeliano comum? 20.18 Explique em que situações os cruzamentos recíprocos apresentam resultados diferentes.
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20.19 Suspeita-se que um determinado caráter apresente herança extracromossômica. Sugira um experimento para elucidar o controle genético deste caráter. Explique que tipo de resultado confirmaria: a) A hipótese inicial de herança extracromossômica, b) A hipótese de efeito materno, c) A hipótese de ser um caráter mendeliano comum, d) A hipótese de o caráter ser controlado por um gene relacionado ao sexo (Herança ligada aos cromossomos sexuais), e) A hipótese de ser um gene letal e, f) A hipótese de pleiotropia. 20.20 Sugira um experimento e que resultados deste experimento confirmam a hipótese de controle genético: a) Herança extracromossômica, b) Efeito materno, c) Caráter mendeliano comum, d) Caráter ser controlado por um gene relacionado ao sexo (Herança ligada aos cromossomos sexuais). e) Gene letal, f) Pleiotropia, g) Interação gênica (epistasia dominante recessiva) e h) Ligação gênica (dois genes parcialmente ligados, com frequência de recombinação de 15%). 20.21 Demonstre o que são cruzamentos recíprocos utilizando um exemplo e; em que situações os cruzamentos recíprocos podem ser utilizados para elucidar a herança de um caráter? 20.22 2. Suspeita-se que que um determinado caráter quantitativo quantitativo apresente efeito materno. materno. Sugira um experimento para elucidar o controle genético deste caráter. Explique que tipo de resultado confirmaria: a) A hipótese inicial de efeito materno, b) A hipótese de herança extracromossômica e c) A hipótese de ser um caráter quantitativo quantitativo comum. 20.23 A presença de folhas brancas ou variegadas em uma planta pode ter várias origens. As folhas brancas herdadas são oriundas de mutações em genes do núcleo da célula, das mitocôndrias ou dos plastos. Tais mutações resultam, direta ou indiretamente, na incapacidade de acumular pigmentos fotossintéticos. 20.24 Com base no texto e em seus conhecimentos, analise as seguintes afirmativas. 20.25 I. Os cloroplastos, organelas que apresentam DNA, podem sofrer mutação genética que acarreta a incapacidade de acumular clorofila – pigmento encontrado nos tilacóides – inviabilizando o processo fotossintético. 20.26 II. Os plastos são formados a partir de protoplastos, em que cada célula especializada origina um tipo de plasto diferente, o qual é incapaz de se transformar em outro tipo de plasto. Ocorrendo a mutação, cloroplastos não são formados, o que torna as folhas brancas. 20.27 III. O cloroplasto é envolto por duas membranas lipoprotéicas e possui internamente um elaborado sistema de bolsas membranosas interligadas. Em folhas verdes, no interior dessas bolsas existe DNA, RNA e ribossomos; já nas folhas brancas não ocorrem ribossomos, o que ocasiona a não produção de clorofila.
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20.28 IV. Nas regiões brancas das folhas não ocorre a etapa fotoquímica, que compreende a fotofosforilação e a fotólise da água. Nas folhas verdes, a clorofila, ao receber energia da luz, emite elétrons energizados, os quais são captados e transportados por uma cadeia de substâncias presentes na membrana do tilacóide, liberando gradativamente sua energia. Estão corretas apenas as afirmativas: a) II e III. b) I e III. c) II e IV. d) I e IV. e) I e II. Os plastos são capazes de se autoduplicar. Quando uma célula vegetal divide-se em duas células-filhas, cada uma delas recebe aproximadamente metade do número de plastos existentes na célula mãe. À medida que as células filhas crescem, os plastos se autoduplicam, restabelecendo sua quantidade original nas células.Os plastos apresentam DNA próprio, RNA e ribossomos, sendo capazes de produzir diversas proteínas. As afirmativas “I” e “IV” (que são as corretas), tratam mais aprofundadamente do processo fotossintético, onde lembram que a clorofila está localizada nos tilacóides, e que a etapa fotoquímica compreende a fotofosforilação e a fotólise da água. A afirmativa “II” erra em suas considerações sobre o protoplasto (na verdade o termo correto seria proplasto, pois protoplasto é todo conteúdo vivo de uma célula), que não são células especializadas, e, que um tipo de plasto pode transformar-se tr ansformar-se facilmente em outro; por exemplo, leucoplastos podem se transformar em cromoplastos e vice-versa. A afirmativa “III” necessita de uma análise mais apurada. A mutação que deixa a folha branca acontece no DNA do cloroplasto, fazendo com que produza uma proteína defeituosa, ou ainda que não produza proteína alguma. Mas no interior do cloroplasto, os ribossomos continuam a existir. 20.29
21 TÉCNICAS BIOTECNOLÓGICAS E APLICAÇÕES AOS ESTUDOS GENÉTICOS. 21.1 Técnicas de apoio à biotecnologia 21.1.1 As enzimas de restrição são enzimas que: (Marque V para a sentença verdadeira ou F para falso. Se falso justifique). a) ( ) Impedem que que os alelos se expressem. expressem. b) ( ) Duplicam o DNA. DNA. c) ( ) Impedem a duplicação duplicação gênica. gênica. d) ( ) Identificam a fita velha velha e percorrem a fita nova para corrigir possíveis erros. 21.1.2 Fusão de protoplastos e cultura de tecidos são técnicas biotecnológicas que não envolvem manipulação de DNA, apenas de células e tecidos. Um protoplasto é: ( ) Uma célula da qual qual foi removida a parede e a membrana membrana celular; ( ) Uma na qual foi introduzido um segundo segundo núcleo; ( ) Uma célula sem cloroplasto ou mitocôndria;
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( ) Uma célula da qual qual foi removida a parede celular; ( ) Uma célula da qual foi removido o núcleo;
21.1.3 De maneira geral, os programas de melhoramento de plantas autógamas visam a obtenção de linhagens, ou seja, genótipos com a maioria dos loci em em homozigose, isto é, geralmente conseguidos através de sucessivas autofecundações, por seis a oito gerações. Portanto, esse é um processo demorado. Para reduzir esse tempo, pode-se utilizar uma técnica biotecnológica. Qual é esta técnica biotecnológica? 21.1.4 (A) Cultura de embrião; (B) DNA recombinante; (C) Fusão de protoplastos; (D) Cultura de anteras ou; (E) Resgate de embriões. A resposta resposta correta é ( ). 21.1.5 Descreva a técnica da eletroforese e suas aplicações em genética e melhoramento de plantas. 21.1.6 Comente as enzimas de restrição (Importância, características, utilização e modo de atuação, sob o ponto de vista da biologia molecular). 21.1.7 Comente o uso e a importância das enzimas de restrição na tecnologia do DNA recombinante. 21.1.8 O que são enzimas de restrição? Como atuam? e Quais as suas características de atuação. 21.2 Cultura de de tecidos vegetais 21.2.1 Demonstre seus conhecimentos em Cultura de tecidos vegetais, discorrendo sobre: a) condições de cultivo, b) meios de cultura, c) tipos de explantes, d) variabilidade genética e e) aplicações em genética e melhoramento. 21.2.2 Comente as aplicações da cultura de tecidos vegetais na agricultura. 21.2.3 A cultura de tecidos tem inúmeras aplicações na agricultura, dentre elas destacase a “limpeza viral”. Descreva como é realizada a “limpeza viral”, qual o explante utilizado e porque é possível obter explante sem vírus. 21.2.4 Diferencie: Variação fenotípica, Variação genética, Variação epigenética e Variação somaclonal. 21.3 Transformação genética 21.3.1 Comente as aplicações da tecnologia do DNA recombinante aos animais domésticos: a) Produção de vacinas, b) Melhoramento genético, c) Alteração do potencial genético de células e organismos, d) Recuperação de espécies em extinção e, e) Identificação individual através do DNA (“DNA fingerprinting”). Resposta: OTTO (2000), p.228-239 21.3.2 Quais os problemas que podem advir do uso de plantas transgênicas?
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21.4 Marcadores moleculares 21.4.1 Marcadores moleculares são importantes para o melhoramento genético porque estão presentes em todas as espécies e podem ser utilizados como auxiliares de seleção, clonagem, etc. etc. Caracteres moleculares são : ( ) Caracteres visíveis em organismos; organismos; ( ) Características bioquímicas dos organismos; organismos; ( ) Características mensuráveis; ( ) Características novas e desconhecidas. desconhecidas. 21.4.2 Marcadores genéticos podem ser classificados em morfológicos, fisiológicos e bioquímicos. Identifique o conjunto em que todos os seus componentes sejam marcadores genéticos. (A) Isoenzimas, genes maiores, cloroplastos, RAPDs; (B) Isoenzimas, proteínas, genes maiores, RFLPs; (C) Proteínas, ribossomos, lipídeos, cloroplastos; (D) Ribossomos, Ribossomos, plastídeos, enzimas, enzimas, RFLPs. A resposta resposta correta é ( ). 21.4.3 Um determinado gene hipotético possui dois alelos denominados A e a. Uma enzima de restrição é capaz de clivar (quebrar) o segmento de DNA que corresponde ao alelo A em duas partes de diferentes tamanhos medidos em pares de bases (pb). A mesma enzima não é capaz de clivar o segmento de DNA do alelo a. Foram colhidas células de três indivíduos (1, 2 e 3) e obtido o trecho do DNA que corresponde ao gene citado. Estes fragmentos foram então misturados com a enzima de restrição, e após o procedimento, o material foi submetido a uma eletroforese em gel de agarose. O resultado da digestão revelado pela eletroforese é representado esquematicamente abaixo. As faixas claras horizontais representam o tamanho dos fragmentos f ragmentos de DNA obtidos. Indivíduos 1 2 3 800
) ) b a p l ( a e c s s a E b e m400 d e s s o e ã r a ç 300 a p t e n d e s o e r r e p m e 220 ú ( R N
-
Sentido da migração do DNA na eletroforese
170
+ Com base no resultado, some o valor de cada uma da(s) proposição(ões) CORRETA(S) ( ).
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01. O indivíduo 01 possui duas cópias do alelo A. 02. O indivíduo 02 possui duas cópias do alelo a. 04. O indivíduo indivíduo 03 possui possui um alelo alelo A e um alelo a. 08. O indivíduo 02 possui um alelo A e um alelo a. 16. O alelo A quando clivado origina 2 fragmentos com cerca de 700 pb. 32. O alelo a possui um tamanho de aproximadamente 300 pb. 64. Os fragmentos maiores do gene A ficam mais próximos do polo positivo.
21.4.4 Indique se cada uma das seguintes proposições são verdadeira (V) ou falsa (F). ( ) A respeito da técnica da PCR, que consiste na amplificação enzimática de uma sequência de DNA de interesse. Os iniciadores (primers) são desenhados de modo tal que um deles seja complementar a um pequeno segmento da fita de DNA da sequência de interesse e o outro iniciador, complementar a um pequeno segmento intermediário da sequencia de interesse. 21.4.5 A variação ambiental mascara o genótipo dificultando sua avaliação. A avaliação baseada em marcadores moleculares permite o acesso direto à informação genética contida no gene. Comente o princípio de detecção de polimorfismos, a base genética e as aplicações dos principais marcadores genéticos moleculares. 21.4.6 Descreva a técnica de AFLP e comente seus usos. 21.4.7 O que são marcadores? Quais os tipos e aplicações dos marcadores moleculares de DNA? O que são marcadores moleculares dominantes e marcadores moleculares codominantes. 21.4.8 Quais marcadores, dentre os quatro tipos principais, são dominantes e quais são codominantes? 21.4.9 Explique o princípio de funcionamento da técnica de PCR (amplificação de DNA através da reação em cadeia da polimerase) e descreva todos os passos da técnica. 21.4.10 Descreva como é definido o fragmento de DNA que sofrerá a amplificação exponencial na PCR (reação em cadeia da polimerase). 21.4.11 Comente as aplicações da reação em cadeia da polimerase – PCR. 21.4.12 Os marcadores baseados em PCR são dominantes, codominantes ou podem variar conforme a situação? Argumente o porque de sua resposta (A avaliação será baseada na argumentação). 21.4.13 O que são marcadores fenotípicos? O que são marcadores genéticos? O que são marcadores moleculares? 21.4.14 Quais são os principais tipos de marcadores utilizados em estudos genéticos e quais são suas restrições ou vantagens? mar cador molecular. 21.4.15 Explique detalhadamente o que é um marcador
21.4.16 Marcadores moleculares baseados em PCR (Reação em cadeia da polimerase): Descreva o princípio de funcionamento e os passos da técnica, a base genética (como o
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polimorfismo genético é detectado e se este polimorfismo mostra-se dominante, codominante ou pode variar conforme a situação) e as principais aplicações dos marcadores moleculares baseados em PCR, em genética animal.
21.4.17 O encarquilhamento é causado pelo vírus ABC e manifestam-se somente quando a planta está na fase adulta. O plantio de mudas contaminadas, embora não apresentem os sintomas, comprometerão a produção, sendo necessário a eliminação das plantas contaminadas. Um produtor esta interessado em adquirir mudas sadias, sem o vírus. Como pode-se utilizar a PCR para verificar a presença dos vírus nestas plantas. Descreva todo o princípio da metodologia, desde a técnica de PCR até a interpretação dos resultados. O site http://pcrfilme.vilabol.uol.com.br auxiliará na resposta desta questão. 21.4.18 A videira (Vitis vinifera) quando afetada pelo vírus GLRaV ( Grapevine leafrollassociated virus) apresenta redução na produção de uva. Uma das maneiras de implantar um pomar com potencial de alto rendimento é a aquisição de mudas livres de vírus, porem os sintomas são latentes na fase vegetativa (sintoma latente - quando os sintomas aparecem somente em determinadas fases do ciclo da planta. Esta virose se manifesta somente após a implantação do pomar, quando iniciar a produção de uvas). O produtor está disposto a pagar mais por mudas livres do vírus GLRaV, porem quer garantias de que as mudas estejam realmente livres deste vírus. Como proceder, utilizando técnicas moleculares, para verificar se as mudas a serem adquiridas possuem ou não o vírus GLRaV? Descreva todo o princípio da metodologia, desde a técnica até a interpretação dos resultados. 21.4.19 Seu João da Silva, avicultor, tem observado perdas frequentes em seu aviário devido ao alto índice de mortalidade de aves. O avicultor desconfia que o alto índice de morte de aves em seu aviário seja devido a uma virose chamada de Vvtc432Ag, que ocorreu na década de 1970. Como proceder, utilizando técnicas moleculares, para verificar se as aves mortas possuem ou não o vírus Vvtc432Ag? Descreva todo o princípio da metodologia, desde a técnica até a interpretação dos resultados. 21.5 Técnicas associadas ao aumento da capacidade reprodutiva (Inse artificial, super ovulação, ....).
minação
21.5.1 Comente as técnicas biotecnológicas aplicadas aos animais domésticos (importância, aplicações). 21.6 Questoes certo x errado O que é conservação ex situ? É a conservação das espécies cultivadas a campo. Interação gênica: É a interação entre dois ou mais genótipos diferentes onde se herdam características tanto do pai quanto da mãe, fazendo com que esse novo gene possua ambas características. É a interação entre dois ou mais fenótipos diferentes onde se herdam características tanto do pai quanto da mãe, fazendo com que esse novo gene possua ambas características. Interação dos genes para formação dos alelos.
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Anexos
22.1 Tabela do código genético 1ª Base do Códon
U
C
A
G
U
C
A
G
3ª Base do Códon
Fenilalanina Fenilalanina Leucina Leucina Leucina Leucina Leucina Leucina Isoleucina Isoleucina Isoleucina Metionina Valina Valina Valina Valina
Serina Serina Serina Serina Prolina Prolina Prolina Prolina Treonina Treonina Treonina Treonina Alanina Alanina Alanina Alanina
Tirosina Tirosina Parada(Stop) Parada(Stop) Histidina Histidina Glutamina Glutamina Asparagina Asparagina Lisina Lisina Ac. Aspártico Ac. Aspártico Glutamina Glutamina
Cisteína Cisteína Parada(Stop) Triptofano Arginina Arginina Arginina Arginina Serina Serina Arginina Arginina Glicina Glicina Glicina Glicina
U C A G U C A G U C A G U C A G
2ª Base do Códon
22.2 Valores de 2 para diferentes níveis de probabilidade. GL1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1
0,95 0,004 0,10 0,35 0,71 1,14 1,63 2,17 2,73 3,32 3,94
0,90 0,02 0,21 0,58 1,06 1,61 2,20 2,83 3,49 4,17 4,86
Probabilidades 0,80 0,70 0,50 0,30 0,20 0,06 0,15 0,46 1,07 1,64 0,45 0,71 1,39 2,41 3,22 1,01 1,42 2,37 3,66 4,64 1,65 2,20 3,36 4,88 5,99 2,34 3,00 4,35 6,06 7,29 3,07 3,83 5,35 7,23 8,56 3,82 4,67 6,35 8,38 9,80 4,59 5,53 7,34 9,52 11,03 5,38 6,39 8,34 10,66 12,24 6,18 7,27 9,34 11,78 13,44 Não significativo
0,10 2,71 4,60 6,25 7,78 9,24 10,64 12,02 13,36 14,68 15,99
0,05 0,01 0,001 3,84 6,64 10,83 5,99 9,21 13,82 7,82 11,34 16,27 9,49 13,28 18,47 11,07 15,09 20,52 12,59 16,81 22,46 14,07 18,48 24,32 15,51 20,09 26,12 16,92 21,67 27,88 18,31 23,21 29,59 Significativo
Grau de liberdade.
Probabilidade de que o erro amostral explique as diferenças. Probabilidade de que os erros (desvios) ( desvios) sejam devidos ao acaso. Quanto maior a probabilidade, maior as chances de que as diferenças entre a Fo e a Fe sejam devidas ao acaso. NS – grande chance do acaso explicar as diferenças entre Fo e a Fe. S – pequena chance de somente o acaso explicar as diferenças entre Fo e a Fe.
