Leis de Mendel: o que são, origem e experimentos

Genética é um dos assuntos mais cobrados no Enem em todos os anos. E, para conseguir acertar as questões sobre o assunto, é fundamental conhecer as Leis de Mendel. Acompanhe este resumo de Biologia para conhecer os experimentos de Gregor Mendel e as teorias que ele desenvolveu!

Gregor Mendel

Indo em direção contrária às teorias anteriores e às de sua época, Gregor Mendel (1822-1884) realizou cruzamentos com ervilhas que possibilitaram a postulação da herança por “fatores” ou “partículas independentes” – o que, atualmente, conhecemos por genes. A partir desses experimentos foram elaboradas as Leis de Mendel.

É importante ressaltar que Mendel não tinha conhecimentos a respeito do DNA ou genes. Foi somente em 1910 que Thomas Morgan provou que os genes se encontram nos cromossomos. Entretanto, seus trabalhos são conhecidos como a base da genética.

Até aproximadamente 1900, os trabalhos de Mendel não haviam sido reconhecidos e não tinham grande notoriedade. Seus experimentos foram redescobertos por três botânicos (Carl Correns, Erich von Tschermak e Hugo de Vries). Eles refizeram os testes de Mendel e chegaram nos mesmos resultados. Foi somente então que suas descobertas vieram à tona e ganharam a visibilidade merecida.

Os experimentos de Mendel

O trabalho de Mendel, apesar de não ser o único a utilizar plantas, demonstra de forma excepcional como o método científico deve ser aplicado. Ele fez a utilização de material adequado ao problema, planejamento, coleta e registro organizado de dados e análise matemática. Utilizamos esse esquema ainda hoje na ciência.

Para isso, o botânico usou a ervilha de jardim (Pisum sativum). Ele escolheu essa espécie por ser fácil de cultivá-la e ter características facilmente observáveis,  como sementes lisas ou rugosas, verdes ou amarelas. Além disso, a ervilha usada por Mendel possui uma flor que possibilitou o controle e indução da polinização, uma vez que apresentava dois sexos em uma mesma flor (hermafrodita).

Para avaliar as proporções de cada cruzamento, Mendel selecionou algumas variedades da ervilha e as cultivou durante várias gerações. Assim, essas características se tornaram estáveis, sendo que ele usava tanto parentais femininos quanto masculinos para os cruzamentos.

Primeira Lei de Mendel

Para entendermos a primeira das Leis de Mendel, devemos começar pensando na  primeira geração de cada cruzamento (geração filial F1). Mendel observou que todas as plantas dessa geração apresentavam a mesma característica de um dos genitores da geração parental (P1) – neste caso, uma característica dominante. O fato dessa característica ser dita dominante demonstra que ela acaba anulando a expressão da característica recessiva do outro parental.

Por outro lado, quando os indivíduos da geração F1 eram autofecundados, isto é, cruzados entre si, a característica recessiva ressurgia na próxima geração, chamada então de geração F2.

Para tentar justificar esses resultados, Mendel postulou que as características fenotípicas (forma como o organismo exterioriza a ação gênica) seriam controladas por uma dupla de “partículas” ou “fatores”. Além disso, apenas um desses seria passado para o gameta. Dessa forma, a partir da união de dois gametas de genitores diferentes, cria-se novamente um par de partículas.

Assim sendo, foi postulada a Primeira Lei de Mendel, também chamada de Lei da Segregação dos Caracteres. Para que este postulado seja mais palpável, vamos dar uma olhada na imagem abaixo.

Na imagem podemos observar que os cruzamentos analisam a altura das ervilheiras. Para a característica referente à altura da planta, o alelo representado pela letra “A” maiúscula, que codifica plantas altas, significa ser uma característica dominante. Enquanto isso, a condição recessiva de nanismo na planta é representada pela letra “a” minúscula.

Lembre-se que alelos são versões de um mesmo gene que localiza-se num mesmo locus (lugar no cromossomo com um gene) de cromossomos homólogos. São os alelos que possibilitam diferentes manifestações fenotípicas de um carácter.

Características das gerações F1 e F2

Conforme mostrado na figura acima, a geração F1 apresenta todos os indivíduos heterozigotos (um alelo dominante e um recessivo). Devido ao fato de A ser dominante em relação ao alelo a, o fenótipo observado em F1 é o de que todas as plantas são altas.

Já na geração F2, podemos observar que as porcentagens obtidas são de que 75% das ervilhas são altas e apenas 25% são anãs. Temos, assim, a clássica proporção mendeliana onde a cada 4 plantas obtidas do cruzamento entre heterozigotas, 3 apresentarão a característica dominante (nesse caso, ervilhas altas) e 1 a característica recessiva (ervilha anã). Ou seja, uma proporção de 3:1.

Mendel testou essa proporção para outras características das ervilheiras, como podemos ver no quadro a seguir. Note que em todos os fenótipos analisados, na geração F2 sempre temos a proporção aproximada de 3:1.

Videoaula

Para entender melhor a Primeira Lei de Mendel, confira a videoaula da professora Claudia no nosso canal:

Segunda Lei de Mendel

Para elaborar a Segunda Lei, Mendel investigou como ocorre a herança para mais de um alelo. Esse tipo de análise pode ser utilizado quando observamos a herança que trata de dois caracteres coexistentes, o diibridismo.

Mas, o que isso significa? Acontece que grande parte das nossas características, por mais que pareçam relacionadas, não dependem umas das outras nos mecanismos de herança.

Pense em quando as pessoas visitam um bebê recém-nascido, por exemplo. Nessas ocasiões, é comum que a gente ouça e fale comentários como “tem a boca da mãe”, mas os “os olhos são iguais aos do pai”, por exemplo. Isso é totalmente possível, já que essas características são transmitidas de forma independente. Do contrário, já pensou como seria ter uma mescla do fenótipo de suas bisavó, avó e mãe?

Através da Segunda Lei de Mendel torna-se mais fácil compreender esse processo. Para isso, podemos pegar como exemplo o experimento em que Mendel observou o processo de herança da cor e da textura da ervilha de forma concomitante.

Experimento da 2ª Lei de Mendel

Na primeira geração formada (F1), a partir de seu cruzamento entre ervilhas lisas e amarelas com ervilhas verdes e rugosas, Mendel observou que todas as descendentes eram lisas e amarelas. Dessa forma, pôde admitir que o alelo que designa a característica lisa é dominante ao alelo para rugosa, assim como o amarelo é dominante em relação ao verde.

Com a autofecundação entre as plantas da F2, Mendel observou todas as combinações possíveis entre estas quatro características (lisas, rugosas, amarelas e verdes). Os números que ele obteve foram próximos a proporção de 9 lisas e amarelas, 3 lisas e verdes, 3 rugosas e amarelas e 1 rugosas e verdes (9:3:3:1). Veja no quadro a seguir:

Se pararmos para analisar um caráter por vez, a cor da semente independentemente de sua textura, por exemplo, temos que a proporção é de aproximadamente 3 amarelas para 1 verde (3:1). Da mesma forma, se considerarmos apenas a textura da semente, independentemente de sua cor, observamos que a cada 3 lisas temos 1 rugosa (3:1).

Nesse caso, podemos observar que os caracteres também são transmitidos independentemente. Isso ocorre porque as proporções das combinações entre os quatro caracteres são iguais ao produto da probabilidade de que cada uma das características ocorra. Entenda melhor na tabela abaixo.

Quadro de Punnet

Para concluirmos com o quadro de Punnet, nesse caso iremos considerar a letra “V” maiúscula para o gene amarelo e o “v” minúscula para o gene verde. Já para a textura da semente, usaremos a letra “R” maiúscula para o gene liso e o “r” minúsculo para o gene rugoso.

A partir disso, sabendo que 9 das ervilhas amarelas e lisas podem ser genotipicamente “R_V_”, 3 amarelas e rugosas “V_rr”, 3 verdes e lisas “vvR_” e 1 verde e rugosa “vvrr”, o quadro de Punnet nos dá o seguinte resultado:

Portanto, a Segunda Lei de Mendel mostra que quando há um cruzamento com duas ou mais características envolvidas, os fatores de diferentes cromossomos que determinam cada uma segregam independentemente na formação dos gametas. Posteriormente, estas se recombinam ao acaso.

Videoaula

Para finalizar seus estudos sobre as Leis de Mendel, confira a videoaula sobre a 2ª lei:

Exercícios sobre as Leis de Mendel

Por fim, teste os seus conhecimentos com a seleção de questões sobre as Leis de Mendel:

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1. Pergunta 1 de 10

   1. Pergunta

   (UESB BA/2020) 

   Gregor Mendel foi um monge austríaco e não um cientista acadêmico. Entretanto, ele era bem qualificado para realizar investigações científicas. Nos mais de sete anos que passou trabalhando nos princípios de heranças de plantas, Mendel fez cruzamentos e observou as características resultantes de 24034 plantas.

   Os primeiros experimentos de Mendel envolveram cruzamentos monoíbridos. À luz da análise feita por Mendel, a partir da metodologia utilizada e interpretação dos resultados obtidos nesse experimento, é correto afirmar:

   • Os indivíduos obtidos na F1 foram intercruzados, gerando, na F2, uma proporção fenotípica de 3:1, caracterizando uma dominância completa.
   • A linhagem parental, intercruzada, era constituída por indivíduos puros que se diferiam em apenas um traço, gerando na F1 monoíbridos.
   • Mendel retirava o pólen de uma linhagem pura e colocava no carpelo de flores de uma linhagem monoibrida.
   • O traço dominante só era expresso na F1, por não necessitar, da presença em dose dupla, de seus fatores.
   • Os indivíduos originados na F1 apresentavam aparências intermediárias entre as aparências dos parentais.
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2. Pergunta 2 de 10

   2. Pergunta

   (PUC Campinas SP/2021) 

   Considere uma espécie hipotética de planta em que a coloração dos frutos é determinada por dois genes de segregação independente. O gene A possui dois alelos: A, dominante, condiciona frutos coloridos e a condiciona frutos brancos. O gene B também possui dois alelos: B, dominante, condiciona frutos vermelhos e b, recessivo, condiciona frutos amarelos. Uma planta heterozigota para os dois lócus foi cruzada com uma planta de genótipo desconhecido. Das 80 plantas F1, 30 apresentaram frutos vermelhos, 30 apresentaram frutos amarelos e 20 frutos brancos. O genótipo parental desconhecido é

   • AABB.
   • AABb.
   • AaBB.
   • Aabb.
   • aaBb.
   Correto
   

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3. Pergunta 3 de 10

   3. Pergunta

   (Fac. Medicina de Petrópolis RJ/2020) 

   O cruzamento teste, usado em genética, é uma maneira de verificar se um indivíduo com um fenótipo dominante apresenta homozigose ou heterozigose para essa característica. Em um cruzamento teste, o indivíduo com fenótipo dominante é cruzado com um indivíduo com fenótipo recessivo.

   Se o indivíduo testado apresenta heterozigose, a proporção fenotípica dos indivíduos resultantes do cruzamento teste é

   • 100% fenótipo dominante
   • 75% fenótipo dominante e 25% fenótipo recessivo
   • 25% fenótipo dominante e 75% fenótipo recessivo
   • 100% fenótipo recessivo
   • 50% fenótipo dominante e 50% fenótipo recessivo
   Correto
   

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4. Pergunta 4 de 10

   4. Pergunta

   (UFPR/2020) 

   Considere o cruzamento parental entre dois indivíduos de linhagens puras e contrastantes para duas características: pelos pretos e longos x pelos brancos e curtos. A geração F1 era constituída por 100% de indivíduos com pelos pretos e longos. Considerando que as características de cor e comprimento dos pelos são condicionadas cada uma por um gene e que esses genes têm segregação independente, a proporção esperada entre 240 indivíduos da F2 é:

   • 135 pelos pretos e longos – 45 pelos pretos e curtos – 45 pelos brancos e curtos – 15 pelos brancos e longos.
   • 180 pelos pretos e longos – 60 pelos brancos e curtos.
   • 135 pelos pretos e longos – 45 pelos pretos e curtos – 45 pelos brancos e longos – 15 pelos brancos e curtos.
   • 180 pelos pretos e curtos – 60 pelos pretos e longos.
   • 135 pelos pretos e curtos – 105 pelos brancos e longos.
   Correto
   

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5. Pergunta 5 de 10

   5. Pergunta

   (ENEM MEC/2019) 

   Com base nos experimentos de plantas de Mendel, foram estabelecidos três princípios básicos, que são conhecidos como leis da uniformidade, segregação e distribuição independente. A lei da distribuição independente refere-se ao fato de que os membros de pares diferentes de genes segregam-se independentemente, uns dos outros, para a prole.

   TURNPENNY, P. D. Genética médica. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009 (adaptado).

   Hoje, sabe-se que isso nem sempre é verdade. Por quê?

   • A distribuição depende do caráter de dominância ou recessividade do gene.
   • Os organismos nem sempre herdam cada um dos genes de cada um dos genitores.
   • As alterações cromossômicas podem levar a falhas na segregação durante a meiose.
   • Os genes localizados fisicamente próximos no mesmo cromossomo tendem a ser herdados juntos.
   • O cromossomo que contém dois determinados genes pode não sofrer a disjunção na primeira fase da meiose.
   Correto
   

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6. Pergunta 6 de 10

   6. Pergunta

   (ENEM MEC/2013/2ª Aplicação) 

   A mosca Drosophila, conhecida como mosca-das-frutas, é bastante estudada no meio acadêmico pelos geneticistas. Dois caracteres estão entre os mais estudados: tamanho da asa e cor do corpo, cada um condicionado por gene autossômico. Em se tratando do tamanho da asa, a característica asa vestigial é recessiva e a característica asa longa, dominante. Em relação à cor do indivíduo, a coloração cinza é recessiva e a cor preta, dominante.

   Em um experimento, foi realizado um cruzamento entre indivíduos heterozigotos para os dois caracteres, do qual foram geradas 288 moscas. Dessas, qual é a quantidade esperada de moscas que apresentam o mesmo fenótipo dos indivíduos parentais?

   • 288
   • 162
   • 108
   • 72
   • 54
   Correto
   

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7. Pergunta 7 de 10

   7. Pergunta

   (ENEM MEC/2018/2ª Aplicação) 

   Gregor Mendel, no século XIX, investigou os mecanismos da herança genética observando algumas características de plantas de ervilha, como a produção de sementes lisas (dominante) ou rugosas (recessiva), característica determinada por um par de alelos com dominância completa. Ele acreditava que a herança era transmitida por fatores que, mesmo não percebidos nas características visíveis (fenótipo) de plantas híbridas (resultantes de cruzamentos de linhagens puras), estariam presentes e se manifestariam em gerações futuras.

   A autofecundação que fornece dados para corroborar a ideia da transmissão dos fatores idealizada por Mendel ocorre entre plantas

   • híbridas, de fenótipo dominante, que produzem apenas sementes lisas.
   • híbridas, de fenótipo dominante, que produzem sementes lisas e rugosas.
   • de linhagem pura, de fenótipo dominante, que produzem apenas sementes lisas.
   • de linhagem pura, de fenótipo recessivo, que produzem sementes lisas e rugosas.
   • de linhagem pura, de fenótipo recessivo, que produzem apenas sementes rugosas.
   Correto
   

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8. Pergunta 8 de 10

   8. Pergunta

   (ENEM MEC/2021) 

   A deficiência de lipase ácida lisossômica é uma doença hereditária associada a um gene do cromossomo 10. Os pais dos pacientes podem não saber que são portadores dos genes da doença até o nascimento do primeiro filho afetado. Quando ambos os progenitores são portadores, existe uma chance, em quatro, de que seu bebê possa nascer com essa doença.

   ANDERSON, R. A. et. al. in: Situ Localization of the Genetic Locus Encoding the Lysosomal Acid Lipase/Cholesteryl Esterase (LIPA) Deficient in Wolman Disease to Chromosome 10q23.2-q23.3. Genomics. n 1, jan. 1993 (adaptado).

   Essa é uma doença hereditária de caráter

   • recessivo.
   • dominante.
   • codominante.
   • poligênico.
   • polialélico.
   Correto
   

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9. Pergunta 9 de 10

   9. Pergunta

   (ENEM MEC/2017) 

   A acondroplasia é uma forma de nanismo que ocorre em 1 a cada 25 000 pessoas no mundo. Curiosamente, as pessoas não anãs são homozigoticas recessivas para o gene determinante dessa característica. José é um anão, filho de mãe anã e pai sem nanismo. Ele é casado com Laura, que não é anã.

   Qual é a probabilidade de José e Laura terem uma filha anã?

   • 0%
   • 25%
   • 50%
   • 75%
   • 100%
   Correto
   

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10. Pergunta 10 de 10

    10. Pergunta

    (ENEM MEC/2015/2ª Aplicação) 

    A fenilcetonúria é uma doença hereditária autossômica recessiva, associada à mutação do gene PAH, que limita a metabolização do aminoácido fenilalanina. Por isso, é obrigatório, por lei, que as embalagens de alimentos, como refrigerantes dietéticos, informem a presença de fenilalanina em sua composição. Uma mulher portadora de mutação para o gene PAH tem três filhos normais, com um homem normal, cujo pai sofria de fenilcetonúria, devido à mesma mutação no gene PAH encontrada em um dos alelos da mulher.

    Qual a probabilidade de a quarta criança gerada por esses pais apresentar fenilcetonúria?

    • 0%
    • 12,5%
    • 25%
    • 50%
    • 75%
    Correto
    

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REFERÊNCIAS:

JUNIOR, C. S.; SASSON, S.; JUNIOR, N. C. Biologia 3. 11ª Edição – São Paulo, SARAIVA, 2013.

VENTURIERI, Giorgini Augusto; ROSA, Vivian Leyser. Genética clássica. Universidade Federal de Santa Catarina – Florianópolis. BIOLOGIA/EAD/UFSC, 2010. 116p.

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