Leis de Mendel: o que são, origem e experimentos

Você se lembra da Primeira e Segunda Lei de Mendel? Ambas são assuntos de Genética e podem cair na prova, então se liga nessa aula!

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.

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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).

Pé de ervilha
Fotografia de vagens em um pé de ervilha (Pisum sativum). Fonte: Canva Pro.

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.

Primeira Lei de Mendel
Figura esquemática representando o cruzamento da Primeira Lei mendeliana. Fonte: VENTURIERI, G. A., 2010.

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.

Proporções de características nas gerações F1 e F2 - Leis de Mendel
Tabela com os resultados da F2 dos cruzamentos de Mendel com diferentes pares que se diferenciam por uma característica. Fonte: VENTURIERI, G. A., 2010.

Videoaula

Para entender melhor a Primeira Lei de Mendel, confira a videoaula da professora Juliana 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:

Resultados da F2 considerando uma característica de cada vez.
Tabela com os resultados da F2 considerando uma característica de cada vez. Fonte: VENTURIERI, G. A., 2010.

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.

resultados da F2 considerando a ocorrência das características simultaneamente - leis de Mendel
Tabela com os resultados da F2 considerando a ocorrência das características simultaneamente. Fonte: VENTURIERI, G. A., 2010.

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:

Quadro de Punnet - Leis de Mendel
Tabela com os resultados da F2, considerando a ocorrência das características simultaneamente através dos genótipos. A probabilidade de cada genótipo é igual ao produto da probabilidade dos gametas. Fonte: VENTURIERI, G. A., 2010.

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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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.

Sobre o(a) autor(a):

Eneli Gomes de Lima é graduanda na Universidade Federal de Santa Catarina desde 2018. Atualmente faz parte do laboratório de Biologia de Formigas e também do Programa de Educação Tutorial (PET) - Biologia, no qual atua na extensão Miolhe sobre gênero e sexualidade.

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