Questão 4 Unicamp 2022 - 2ª fase - dia 2
Embora a teoria cromossômica mendeliana da hereditariedade estivesse bem fundamentada na década de 1920, buscavam-se evidências celulares de que os cromossomos trocavam partes (crossing-over). Essas evidências justificariam porque algumas observações diferiam do esperado pela segregação independente de cromossomos.
a) Diversos estudos sobre a genética de milho, conduzidos por Lowell Fitz Randolph, buscaram identificar evidências celulares do crossing-over em metáfase I. Entretanto, quando Bárbara McClintock investigou o crossing-over em paquíteno (uma das subfases da prófase I), a pesquisadora obteve sucesso junto ao microscópio. Explique uma razão do sucesso nos experimentos de Bárbara McClintock. Cite uma importância do crossing-over.
b) A tabela abaixo representa a proporção fenotípica de indivíduos (geração F1), após o cruzamento, em um experimento realizado em milho. Sendo os genes responsáveis pelos fenótipos F, G e H ligados nesta sequência, o que é possível inferir sobre a distância entre os genes? Justifique. Considere que f, g e h representam estados fenotípicos alternativos para os caracteres controlados pelos genes responsáveis por F, G e H, respectivamente. A partir das informações fornecidas e de seus conhecimentos sobre genética e biologia celular, explique por que as frequências observadas diferem do que seria esperado, considerando-se a Segunda Lei de Mendel.
a) O crossing-over abordado na questão é um evento que ocorre na prófase I da meiose, um processo de divisão celular que é dividido em meiose I e meiose II, sendo que cada uma dessas etapa pode ser subdividida nas fases de prófase, metáfase, anáfase e telófase, nas quais ocorrem diferentes eventos. Na prófase I da meiose, um dos eventos observados é o pareamento dos cromossomos homólogos (sinapse) e a troca de partes cromossômicas pode ser visualizada microscopicamente por meio da observação de quiasmas, que ilustra o local de ocorrência do crossing-over. Os cromossomos permanecem unidos enquanto se movem para a placa metafásica e na metáfase ocorre a quebra das proteínas que unem os braços das cromátides-irmãs, que permite que os homólogos com cromátides recombinantes se separem. Posteriormente, ocorre a separação dos cromossomos homólogos na anáfase I e a telófase que finaliza a meiose I e forma células haploides, contendo apenas um único cromossomo duplicado de cada um dos pares.
Adaptado de: BIOLOGIA de Campbell. Coautoria de Jane B. Reece et al. 10. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2015. E-BOOK. (1 recurso online). ISBN 9788582712306. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9788582712306. Acesso em: 10 jan. 2022.
Assim, por meio da análise das fases meiose I, é possível concluir que Bárbara McClintock, pesquisadora que observou microscopicamente os cromossomos na prófase I, visualizou os quiasmas obtendo sucesso em seus experimentos. Já Lowell Fitz Randolph não visualizou os quiasmas, pois na metáfase I as cromátides recombinantes já estavam separadas.
A variabilidade genética é dada por meio de mutações, que gera novos alelos, pela segregação independente dos cromossomos na meiose e também pela recombinação gênica promovida pelo crossing-over . Dessa forma, o crossing-over é um dos principais mecanismos que gera a variabilidade genética, pois possibilita a troca de segmentos de DNA entre cromossomos homólogos e possibilita a recombinação gênica, que forma cromossomos com constituição genética diferente dos cromossomos parentais.
b) De acordo com a descendência obtida no cruzamento F1, é possível concluir que um dos parentais é triplo-heterozigoto com ligação cis (FGH/fgh) e o outro triplo-homozigoto recessivo (fgh/fgh). Essa conclusão é possível, pois os gametas parentais são formados em maior frequência gerando 80% dos descendentes, que apresentam fenótipos relacionados aos genótipos F G H (FfGgHh) e f g h (ffgghh). Os gametas Fgh e fGh, são formados por meio da recombinação entre os genes F e G, sendo que a proporção de descendentes com fenótipos F g h (Ffgghh) e f G h (ffGghh) indica uma taxa de recombinação de 5%, entre esses dois genes. Já os gametas FGh e fgH são formados por meio da recombinação entre G e H, sendo que a proporção de descendentes com fenótipos F G h (FfGghh) e f g H (ffggHh) indica uma taxa de recombinação de 15%, entre esses dois genes. Assim, a porcentagem de recombinação pode ser utilizada para a determinação da distância entre os genes, mensurada em unidades de recombinação (UR) que é de 5 UR entre F e G e de 15 UR entre G e H.
Mapa cromossômico
De acordo com a Segunda Lei de Mendel (Lei da segregação independente), se não estivessem em ligação gênica, os alelos desses três genes estariam em cromossomos diferentes e segregariam de maneira independente, resultando na formação dos 8 tipos de gametas (FGH, FGh, FgH, Fgh, fGH, fGh, fgH e fgh) nas mesmas proporções. Assim, a porcentagem dos descendentes com os diferentes fenótipos apresentados seria igual a 12,5% para cada.