Os cruzamentos mendelianos

Na ervilheira, o alelo para semente lisa (R) domina sobre o de semente rugosa (r). Cruzam-se duas plantas heterozigóticas. Indica os genótipos dos progenitores, os gâmetas produzidos por cada um e as proporções genotípicas e fenotípicas esperadas na descendência.

No cão, o pelo curto (L) domina sobre o pelo comprido (l). Indica todos os genótipos possíveis de um cão de pelo curto e o genótipo de um cão de pelo comprido, e explica por que razão não restam dúvidas sobre o genótipo no caso do fenótipo recessivo.

No tomateiro, o fruto vermelho (R) domina sobre o amarelo (r). Cruza-se uma planta homozigótica de frutos vermelhos com uma planta de frutos amarelos. Indica o genótipo e o fenótipo de toda a F1 e justifica se nela pode surgir alguma planta de frutos amarelos.

No coelho, a pelagem preta (N) domina sobre a castanha (n). Cruza-se um coelho heterozigótico com uma coelha de pelagem castanha. Indica as proporções esperadas na descendência e calcula quantos coelhos de cada fenótipo são de esperar numa ninhada de 40 crias.

Cruzam-se duas linhas puras de uma planta ornamental, uma de flores vermelhas e outra de flores brancas, e toda a F1 apresenta flores vermelhas. Indica os genótipos da geração parental e da F1, bem como as proporções fenotípicas esperadas na F2 obtida por autofecundação da F1.

O que é um cruzamento-teste e para que serve? Delineia o cruzamento que permitiria averiguar se um rato de pelagem preta (característica dominante) é homozigótico ou heterozigótico, indicando que resultados seriam de esperar em cada caso.

Ao cruzar entre si duas plantas de flores púrpuras obtém-se uma descendência de 37 plantas de flores púrpuras e 13 de flores brancas. a) Deduz os genótipos das plantas parentais e justifica-o a partir das proporções observadas. b) Explica que cruzamento realizarias para averiguar se uma planta púrpura da descendência é homozigótica ou heterozigótica, indicando que resultados seriam de esperar em cada caso.

A polidactilia (ter dedos a mais) deve-se, no ser humano, a um alelo autossómico dominante (P), enquanto o número normal de dedos depende do alelo recessivo (p). Um homem polidactílico heterozigótico tem descendência com uma mulher com o número normal de dedos. a) Indica os genótipos de ambos. b) Calcula a probabilidade de o seu primeiro filho ser polidactílico. c) Calcula a probabilidade de os seus dois primeiros filhos terem o número normal de dedos.

No gado bovino, o caráter mocho (sem cornos, P) domina sobre a presença de cornos (p). Um criador adquire um reprodutor mocho com a garantia comercial de que é homozigótico dominante (PP).

1. a) Delineia um cruzamento de teste para verificar empiricamente a homozigotia do touro. Especifica o genótipo e o fenótipo das vacas com as quais deve ser cruzado e justifica por que razão esta escolha minimiza o número de cruzamentos necessários.
2. b) O criador cruza o touro com um lote de vacas com cornos e obtém 7 vitelos seguidos, todos eles mochos. Calcula a probabilidade de ter obtido esta descendência se o touro fosse na realidade heterozigótico (Pp) e raciocina se o criador pode garantir a 100 % que o touro é geneticamente puro.
3. c) Admitindo que o touro é realmente homozigótico (PP), noutro cruzamento este mesmo touro é acasalado com uma vaca mocha cuja mãe tinha cornos, nascendo um vitelo mocho. O criador afirma que este vitelo tem uma probabilidade de 0,5 de ser homozigótico. Demonstra, mediante o cálculo da probabilidade condicionada, se essa afirmação é correta ou falsa.

Num cruzamento entre dois indivíduos di-híbridos para duas características com dominância completa (AaBb × AaBb), indica que proporções fenotípicas são de esperar na descendência e que duas condições têm de se verificar para que se obtenham exatamente essas proporções.

Cruza-se uma planta de ervilheira de sementes amarelas e lisas, de genótipo AaBb, com uma planta de sementes verdes e rugosas (aabb). Sabendo que ambos os genes se segregam de forma independente, indica os gâmetas que cada planta forma e as proporções genotípicas e fenotípicas da descendência.

Na ervilheira, o caule alto (T) domina sobre o caule anão (t) e a posição axilar das flores (A) domina sobre a terminal (a). Cruza-se uma planta duplamente heterozigótica com uma planta anã de flores terminais. a) Indica os genótipos de ambos os progenitores e os gâmetas que cada um produz. b) Determina as proporções fenotípicas esperadas na descendência. c) Refere que lei de Mendel permite prever este resultado e em que consiste.

Uma planta duplamente heterozigótica (AaBb) para dois genes independentes com dominância completa autofecunda-se. a) Calcula que proporção da descendência exibirá o fenótipo recessivo para ambos os caracteres. b) Calcula que proporção exibirá o fenótipo dominante para um único carácter. c) Explica em que consiste a terceira lei de Mendel (lei da segregação independente) e que relação tem com a questão anterior.

Ao cruzar entre si dois ratos de pelagem cotia (agouti), heterozigóticos para o carácter da cor, obtém-se uma ninhada de 96 crias. a) Indica quantas crias de cada fenótipo são de esperar teoricamente. b) Na ninhada real nascem 68 ratos cotia e 28 não cotia: justifica se estes resultados são compatíveis com a proporção mendeliana esperada e o que explica os pequenos desvios em relação aos valores teóricos.

Uma equipa de investigação reproduz o cruzamento di-híbrido de Mendel com plantas de ervilheira heterozigóticas para a cor (amarelo A domina sobre verde a) e o aspeto (liso B domina sobre rugoso b). Numa amostra de 1600 sementes da descendência obtêm as seguintes contagens: 885 amarelas lisas, 310 verdes lisas, 295 amarelas rugosas e 110 verdes rugosas.

Um membro da equipa afirma: «Dado que as contagens não são exatamente 900, 300, 300 e 100, a terceira lei de Mendel não se cumpre e os genes devem estar ligados».

1. a) Rebate a afirmação do investigador explicando por que razão as frequências empíricas podem oscilar relativamente às teóricas sem invalidar a segregação independente.
2. b) Delineia um cruzamento de teste que permita discriminar de forma conclusiva entre duas hipóteses alternativas: que ambos os genes sejam independentes ou que estejam completamente ligados (em fase de acoplamento e sem recombinação). Indica os genótipos e fenótipos parentais e as percentagens esperadas na descendência para cada hipótese.
3. c) Se se retirar ao acaso uma semente amarela e lisa da descendência original e se cultivar para a autofecundar, calcula a probabilidade de que toda a sua progénie seja fenotipicamente uniforme.

Cruzam-se duas plantas de ervilheira de sementes amarelas e lisas e obtém-se uma descendência na qual três quartos das sementes são amarelas e um quarto verdes, sendo todas elas lisas. Deduz, fundamentando, os genótipos dos dois progenitores para cada um dos dois caracteres.

No cão, o pelo preto (B) domina sobre o castanho (b) e o pelo curto (L) domina sobre o comprido (l). Cruzam-se entre si dois cães pretos de pelo curto, ambos de genótipo BbLl. a) Indica quantos tipos de gâmetas produz cada progenitor e quais são. b) Calcula a proporção esperada de cachorros pretos de pelo comprido. c) Calcula a proporção esperada de cachorros duplamente heterozigóticos.

Uma planta de fenótipo dominante para dois caracteres independentes é submetida a um cruzamento-teste e obtém-se uma descendência constituída por quatro classes fenotípicas em proporções iguais. a) Deduz o genótipo da planta em estudo e justifica-o. b) Indica que descendência se teria obtido no cruzamento-teste se a planta tivesse sido homozigótica dominante para os dois caracteres.

Numa exploração cunícula procura-se fixar uma raça comercial pura de coelhos castanhos de pelo curto. A cor preta (N) domina sobre a castanha (n) e o pelo curto (R) sobre o comprido (r), sendo genes autossómicos independentes.

Dispões de um macho reprodutor preto de pelo curto e três fêmeas:

• Fêmea 1: castanha de pelo comprido.

• Fêmea 2: castanha de pelo curto.

• Fêmea 3: preta de pelo comprido.

Ao cruzar o referido macho com a Fêmea 1, nascem crias dos quatro fenótipos possíveis em proporções aproximadamente iguais (1:1:1:1).

1. a) Deduz o genótipo do macho parental. Com esta informação, prevê os fenótipos e as suas proporções ao cruzá-lo com a Fêmea 3, sabendo que o pai da referida fêmea era castanho.
2. b) Delineia uma estratégia num máximo de duas gerações (F1 e F2) para obter indivíduos castanhos de pelo curto que sejam linhas puras para ambos os caracteres, utilizando unicamente a descendência do cruzamento do macho com a Fêmea 2 (cujo genótipo para o comprimento do pelo é desconhecido a priori).
3. c) Um criador afirma que, se uma cria castanha de pelo curto resultante do cruzamento com a Fêmea 2 for cruzada com qualquer indivíduo preto de pelo comprido e der alguma cria de pelo comprido, fica demonstrado que a mãe (Fêmea 2) era heterozigótica. Justifica se esta afirmação é correta ou errada.

Numa espécie vegetal com dois carateres independentes com dominância completa (cor da flor: vermelho R sobre branco r; comprimento do caule: longo L sobre curto l), cruzam-se duas plantas parentais (P1 e P2) e obtém-se uma descendência com a seguinte proporção fenotípica: 3/8 de flor vermelha e caule longo, 3/8 de flor vermelha e caule curto, 1/8 de flor branca e caule longo e 1/8 de flor branca e caule curto.

1. a) Deduz os genótipos de P1 e P2 analisando a segregação de cada caráter separadamente. Justifica se existe uma única combinação genotípica parental possível.
2. b) Da descendência obtida, escolhem-se ao acaso dois indivíduos: uma planta de flores vermelhas e caule longo e outra de flores brancas e caule curto, e cruzam-se entre si. Determina todas as possíveis proporções fenotípicas que podem surgir neste novo cruzamento e calcula a probabilidade de ocorrência de cada uma delas, considerando a variabilidade genotípica do parental selecionado de flor vermelha e caule longo.
3. c) Seria possível obter alguma planta homozigótica dominante para ambos os carateres (RRLL) a partir de um único cruzamento entre dois indivíduos quaisquer da descendência original de P1 e P2? Justifica a tua resposta indicando os genótipos parentais necessários e a probabilidade de a obter.

O xadrez mendeliano (quadro de Punnett) do esquema representa o cruzamento di-híbrido clássico ($AaBb \times AaBb$) para dois genes com segregação independente:

1. a) Supõe que estes dois genes controlam a síntese de pigmento nas pétalas de uma flor através de uma via metabólica: o precursor incolor é transformado pela enzima funcional A em pigmento amarelo, e este, por sua vez, é convertido pela enzima funcional B em pigmento vermelho. Os alelos recessivos $a$ e $b$ codificam enzimas não funcionais (epistasia recessiva simples). Deduz as proporções fenotípicas esperadas na descendência (vermelho, amarelo e branco).
2. b) Se a condição homozigótica recessiva para o gene A ($aa$) produzisse letalidade embrionária antes de germinar, calcula que proporção das plantas adultas sobreviventes mostrará o fenótipo dominante para ambos os caracteres.
3. c) Ao cruzar dois indivíduos heterozigóticos para ambos os genes noutra espécie, obtêm-se na descendência apenas duas classes fenotípicas na proporção 3:1 (indivíduos com ambos os caracteres dominantes e indivíduos com ambos os caracteres recessivos). Justifica que relação física mantêm os genes A e B nos cromossomas desta espécie e indica a fase de ligação (acoplamento ou repulsão) dos progenitores.

Numa consulta de aconselhamento genético analisa-se a história de uma família relativamente ao albinismo oculocutâneo, uma condição autossómica recessiva (alelo a face à pigmentação normal A).

• Pedro e Maria têm pigmentação normal, mas o pai de Pedro e a mãe de Maria eram albinos.

• Pedro e Maria têm dois filhos saudáveis: João e Leonor.

• João planeia ter descendência com a sua prima direita Carolina (filha de uma irmã saudável de Maria e de um homem saudável sem antecedentes familiares de albinismo).

1. a) Desenha a árvore genealógica familiar utilizando os símbolos padrão da genética e indica o genótipo certo ou probabilístico de cada um dos indivíduos citados.
2. b) Um familiar sustenta: «Como no ramo paterno de Carolina nunca houve albinismo e João não o manifesta, é impossível que o seu filho nasça albino». Rebate este argumento e calcula a probabilidade exata de que o primeiro descendente de João e Carolina seja albino.
3. c) Se João e Carolina tivessem um primeiro filho albino, calcula e justifica qual seria a probabilidade de que um segundo filho também apresentasse albinismo. Explica a que se deve a diferença relativamente à probabilidade calculada na alínea anterior.

Numa planta de interesse agronómico, a resistência a uma micose (R face à sensibilidade r) e a forma do fruto (L de fruto alongado face a l de fruto redondo) são caracteres independentes com dominância completa. Ao autofecundar uma planta duplo-heterozigótica (RrLl), obtêm-se 640 sementes viáveis.

1. a) Um técnico afirma que nessa descendência haverá teoricamente 160 plantas que sirvam diretamente como linhas puras estáveis para ambos os caracteres. Justifica se o valor está correto, identificando todos os genótipos que constituem linhas puras e quantos indivíduos se esperam de cada um.
2. b) Se forem isoladas todas as plantas adultas com fenótipo resistente e de fruto alongado e se deixar que cada uma se autofecunde separadamente, prevê que fração delas originará uma descendência com segregação fenotípica 9:3:3:1. Justifica a tua dedução a partir dos genótipos presentes nesse grupo.
3. c) Supõe que o alelo recessivo r, em homozigotia (rr), causasse uma letalidade embrionária de 50 % (metade dos embriões rr morre antes de a semente maturar). Prevê a nova proporção fenotípica nas plantas adultas que cheguem a germinar e calcula quantas plantas de fruto redondo se podem esperar numa amostra de 640 plantas adultas.

Investigam-se duas espécies distintas de dípteros (Espécie 1 e Espécie 2), ambas com dotação cromossómica 2n = 4. Nas duas espécies analisam-se dois caracteres monogénicos bialélicos (A/a e B/b).

Ao submeter fêmeas di-híbridas (AaBb) a um cruzamento de teste com machos duplo-recessivos (aabb), registam-se os seguintes resultados fenotípicos na descendência:

• Espécie 1: 25 % AB, 25 % Ab, 25 % aB e 25 % ab.

• Espécie 2: 44 % AB, 44 % ab, 6 % Ab e 6 % aB.

Além disso, numa estirpe anómala da Espécie 1 comprova-se citologicamente que, durante a meiose feminina, o par de cromossomas homólogos que transporta o gene A não se separa durante a anáfase I, migrando ambos os cromossomas para o mesmo polo celular.

1. a) Justifica o comportamento cromossómico durante a metáfase I e a anáfase I que dá origem às proporções da Espécie 1, e indica que lei mendeliana fica ilustrada por este comportamento.
2. b) Interpreta os resultados da Espécie 2 deduzindo a disposição dos alelos nos cromossomas das fêmeas parentais (fase de acoplamento ou de repulsão), explica o mecanismo meiótico que origina as classes minoritárias e calcula a distância genética entre ambos os loci em centimorgans (cM).
3. c) Deduz o conteúdo genético e a dotação cromossómica dos óvulos formados na estirpe anómala da Espécie 1 após a conclusão da meiose, e fundamenta que princípio mendeliano é violado neste processo.