Mitose, Meiose e Genética: Conceitos e Processos

1 - Mitose e Meiose

Mitose: é o processo em que um conjunto completo de cromossomos previamente duplicados é alocado para cada um dos dois núcleos-filhos. Importância da mitose: crescimento e expansão celular, cicatrização de órgãos lesionados, reprodução de muitos procariotos como bactérias; além disso, a mitose é o mecanismo básico de propagação vegetativa ou assexuada das plantas.

Meiose: o conjunto diplóide de cromossomos que contém os dois homólogos de cada par é reduzido a um conjunto haplóide que contém apenas um dos homólogos de cada par. A fecundação possibilita a combinação de diferentes constituições dos genomas parentais, formando a identidade genética da descendência.

2 - Mitose (fases)

Interfase

Interfase: ocorre a duplicação do DNA e do centrossomo.

Prófase

Prófase: os cromossomos são longos filamentos espalhados no núcleo. Em seguida há o condensamento da cromatina, visualizando os cromossomos com as cromátides-irmãs; os cromossomos são longos filamentos espalhados no núcleo. Em seguida há o condensamento da cromatina, visualizando os cromossomos com as cromátides-irmãs.

Metáfase

Metáfase: o fuso mitótico aparece e os cromossomos movem-se para o plano equatorial da célula.

Anáfase

Anáfase: as cromátides-irmãs se separam e os cromossomos-filhos caminham para os pólos opostos da célula.

Telófase

Telófase: o envoltório nuclear e o nucléolo se reorganizam. O fuso mitótico desaparece. O fragmoplasto é formado e a placa celular inicia seu desenvolvimento.

3 - Meiose I

Meiose I — Prófase I (P1):

• Leptóteno: os cromossomos condensam-se e tornam-se visíveis.
• Zigóteno e Paquíteno: ocorre a sinapse (pareamento dos cromossomos homólogos) e o crossing-over (troca de partes entre as cromátides não irmãs de cromossomos homólogos).
• Diplóteno e Diacinese: visualização dos quiasmas (pontos de contato entre as cromátides); os cromossomos começam a migrar para o plano equatorial da célula.

M1: cromossomos homólogos caminham para a linha equatorial da célula, onde se observa a segregação que explica a 2ª Lei de Mendel.

A1: cromossomos homólogos (cada um com duas cromátides) vão para os pólos da célula, procedimento relacionado à 1ª Lei de Mendel.

T1: o envelope nuclear reaparece e a célula divide-se nuclearmente com citocinese.

4 - Meiose II

Meiose II — P2: cromossomos condensam-se seguindo para uma breve interfase (intercinese) sem que o DNA se duplique.

M2: cinetócoros dos pares de cromátides alinham-se no plano equatorial de cada célula.

A2: as cromátides se separam e caminham para os pólos opostos da célula; por causa do crossing-over ocorrido na Prófase I, cada nova célula terá material genético diferente.

T2: o envoltório nuclear reaparece; os cromossomos dividem-se nuclearmente, acontecendo nova citocinese. Como produto, cada uma das quatro células tem um núcleo com número haplóide de cromossomos.

5 - Termos fundamentais

Alelo:

uma das formas alternativas do mesmo gene que pode existir em determinado lócus. Exemplo: alelo dominante e recessivo.

Lócus:

é a posição dos alelos no cromossomo.

Genótipo:

composição alélica de um determinado gene ou constituição genética de um indivíduo em relação às características estudadas.

Fenótipo:

características observáveis (morfológicas ou funcionais) do indivíduo, resultantes da expressão do genótipo em interação com o ambiente.

Norma de reação:

padrão de fenótipos produzidos por um determinado genótipo sob diferentes condições ambientais; um mesmo genótipo pode produzir muitos fenótipos diferentes, dependendo do ambiente.

Genoma:

conjunto de genes de uma espécie.

Homeostasia:

capacidade de um organismo manter o equilíbrio interno quando submetido a diferentes condições ambientais.

6 - Cruzamento-teste, autofecundação e retrocruzamento

Cruzamento-teste: é um tipo de cruzamento cuja finalidade é identificar se um indivíduo desconhecido é homozigoto ou heterozigoto. Para isso, basta cruzar esse indivíduo com um testador com os alelos recessivos envolvidos no estudo.

Autofecundação: é um processo de propagação sexuada, verificado naturalmente em muitas espécies vegetais que apresentam aparelhos reprodutores masculinos e femininos na mesma planta. Também é utilizado em programas de melhoramento, com vistas à obtenção de linhagens homozigóticas, para produção de híbridos heteróticos a partir de seus intercruzamentos.

Retrocruzamento: refere-se ao cruzamento de um descendente com qualquer um de seus genitores. Tem sido reconhecido como um importante método de melhoramento, utilizado para a obtenção de materiais genéticos superiores, obtidos pela transferência de um ou poucos genes de uma fonte não-recorrente.

7 - 1ª Lei de Mendel e relação com a meiose

1ª Lei de Mendel: cada caráter é condicionado por um par de fatores (genes), que se separam na formação dos gametas. Isso acontece na anáfase da meiose I, onde ocorre a separação dos cromossomos homólogos. Os dois membros do par de genes segregam igualmente nos gametas, os quais combinam para formar a geração seguinte.

Relação entre o 1º princípio e a meiose: ocorre a separação dos cromossomos homólogos durante a Anáfase I da meiose, onde cada caráter condicionado por um par de fatores (genes) se separa na formação dos gametas.

8 - 2ª Lei de Mendel e relação com a meiose

2ª Lei de Mendel: dois caracteres distintos, cada um controlado por um par de genes, segregam-se independentemente ou aleatoriamente na formação dos gametas. Isso acontece na metáfase da meiose I.

Relação entre o 2º princípio e a meiose: ocorre a segregação independente dos cromossomos homólogos que condicionam dois caracteres distintos durante a formação dos gametas; isso acontece na Metáfase I da Meiose.

9 - Definições essenciais

Genética: é o estudo dos genes em todos os níveis, desde as moléculas até as populações.

Cromossomos: são filamentos espiralados de cromatina, existentes no suco nuclear de todas as células, que contêm genes.

Gene: é uma região funcional da longa molécula de DNA portadora da informação de uma geração para a seguinte.

DNA (ácido desoxirribonucleico): dupla cadeia de nucleotídeos sendo a unidade fundamental dos genes.

10 - Importância do trabalho de Mendel

Importâncias do trabalho de Mendel: os caracteres ou traços dos pais passam como "unidades" às gerações sucessivas de acordo com relações de probabilidade; os indivíduos possuem um par de genes, cada um recebido de um ou outro pai. Não faz diferença se qualquer caráter for herdado do macho ou da fêmea: ambos contribuem da mesma maneira. Embora suas leis tenham sido descobertas amplamente após sua morte, têm muita aplicação nos estudos de herança da resistência a pragas e doenças.

11 - Interações alélicas

Interação alélica: ação combinada dos alelos de um mesmo gene em um heterozigoto que resulta na expressão de seu fenótipo.

• Dominância completa: interação alélica em que o fenótipo do heterozigoto é o mesmo do homozigoto dominante.
• Dominância incompleta: interação alélica em que o fenótipo heterozigoto situa-se no intervalo estabelecido pelos fenótipos dos homozigotos.
• Codominância: tipo de interação em que ambos os alelos contribuem para a expressão do fenótipo do heterozigoto.
• Sobredominância: interação alélica em que o fenótipo heterozigoto situa-se fora do intervalo estabelecido pelos fenótipos dos homozigotos.

12 - Frequências genotípicas e fenotípicas

Frequências genotípicas e fenotípicas das interações alélicas:

• Dominância completa: genotípica em F2 1:2:1, fenotípica 3:1.
• Dominância incompleta (intermediário): genotípica 1:2:1, fenotípica 1:2:1.
• Codominância (mistura): genotípica 1:2:1, fenotípica 1:2:1.
• Sobredominância: interação alélica em que o fenótipo heterozigoto situa-se fora do intervalo estabelecido pelos fenótipos dos homozigotos.

13 - Auto-incompatibilidade

Auto-incompatibilidade: é a incapacidade de uma planta fértil formar sementes quando fertilizada por seu próprio pólen; é um mecanismo fisiológico com base genética que promove a alogamia, mantendo a variabilidade genética e impedindo a autofecundação. Exemplos: Nicotiana, Brassica.

14 - Tipos de auto-incompatibilidade

Auto-incompatibilidade gametofítica: a especificidade do pólen é gerada pelo alelo S do genoma haplóide do grão de pólen (gametófito).

Auto-incompatibilidade esporofítica: a especificidade é gerada pelo genótipo diplóide da planta adulta (esporófito) que deu origem ao grão de pólen.

15 - Interação não alélica

Interação não alélica: ocorre em caracteres controlados por dois ou mais pares de genes. Esses genes podem ou não estar no mesmo cromossomo. Para a expressão do fenótipo é necessária a atuação de todos os genes envolvidos.

Interação gênica epistática: interação não alélica em que a expressão de um gene é inibida por outro.

Interação gênica não epistática: genes com segregação independente que agem em conjunto para determinar um fenótipo; não há inibição de um gene por outro.

16 - Razões de fenótipos em interações gênicas

• Epistasia dominante: 12:3:1
• Epistasia recessiva: 9:3:4
• Duplo dominante com: 9:6:1
• Duplo dominante sem: 15:1
• Duplo recessivo com: 9:6:1
• Duplo recessivo sem: 9:7
• Epistasia dominante e recessiva: 13:3