Qual é a proporção de gametas formados por um indivíduo homozigoto?

Genótipo é um termo usado na genética que se refere à constituição genética de um organismo. Pode ser definido como o conjunto completo de genes herdados por um indivíduo a partir de seus progenitores. É o genótipo que determina os potenciais hereditários e limitações de um indivíduo desde a formação embrionária até a idade adulta.

O genótipo é a identidade genética do indivíduo, assim sendo, é importante ressaltar que não existem dois indivíduos com genótipos totalmente idênticos para todas as características, salvo aqueles que são gerados por reprodução assexuada. Na prática, para estudos genéticos, a expressão genótipo é usualmente aplicada num sentido mais restrito, referindo-se a um genótipo parcial, no qual é especificado um gene ou característica de interesse, como por exemplo, genes que determinam a cor do olho. Neste sentido, dizemos que indivíduos que possuem o mesmo genótipo determinando uma característica, possuem o mesmo conjunto de genes ou a mesma combinação de alelos.

Normalmente o estudo do genótipo é acompanhado do estudo do fenótipo. O fenótipo é o resultado da expressão dos genes; é a manifestação observável de uma característica. O genótipo associado aos fatores epigenéticos e fatores ambientais não herdáveis determinam o fenótipo.

As distinções entre genótipo e fenótipo são comumente observadas nos padrões mendelianos de herança. Mendel iniciou seus experimentos através de cruzamentos teste, os quais ele usava para determinar genótipos desconhecidos. Para isso, era preciso cruzar um organismo conhecidamente homozigoto recessivo com um organismo de genótipo ainda desconhecido e em seguida observar as gerações de filhos.

Nos cruzamentos genéticos, as combinações alélicas que traduzem os fenótipos são chamadas de genótipos, e assim, as designações aa, Aa e AA representam os genótipos. Em cruzamentos de heranças monogênicas, nas quais existem relações de dominância, dois genótipos diferentes (Aa e AA) reproduzem fenótipos iguais. E quando ocorre um cruzamento pode-se observar tanto as proporções fenotípicas quanto as genotípicas.

O exemplo mais clássico da genética é o do albinismo, resultante da presença do alelo mutante que não codifica a enzima necessária à produção de melanina. O cruzamento de um homozigoto dominante (genótipo AA – fenótipo normal) com um homozigoto recessivo (genótipo aa – fenótipo albino) resulta em uma proporção fenotípica igual a genotípica de 100% de indivíduos heterozigotos normais – Aa. O cruzamento entre heterozigotos resulta em uma proporção fenotípica 3:1, onde 75% dos indivíduos são normais e 25% são albinos, mas a proporção genotípica é 1:2:1, pois 25% dos filhos são AA, 50% Aa e 25% aa. Podemos observar tudo isso num quadro de Punnett.

• Geração Parental: AA x aa
• Geração F1: 100% Aa
• Geração F2: 25% AA, 50% Aa, 25% aa
• 75% normal 25% albino

Determinando o genótipo

A genotipagem é o processo de determinação de diferenças na constituição genética (genótipo) de um indivíduo examinando sequência de DNA do indivíduo utilizando ensaios biológicos e comparando-o com a sequência de outro indivíduo ou uma sequência de referência. Através da genotipagem é possível identificar os alelos que um indivíduo herdou de seus pais.

Referências Bibliográficas:

Altenberg, L. Genome Growth and the Evolution of the Genotype-Phenotype Map. In: W. Banzhaf, W., Eeckman, F. H., Evolution and Biocomputation: Computational Models of Evolution. 899: 205-259. Springer-Verlag, 1995.

Griffiths, A. J. F., Wessler, S. R., Lewontin, R. C., Carroll, S. B. Introdução à genética. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2009.

https://global.britannica.com/science/genotype

https://www.coriell.org/research-services/genotyping-microarray/what-is-genotyping-and-expression-profiling

Liga��o fatorial diz respeito � exist�ncia de 2 ou mais genes, localizados no mesmo cromossomo. O fen�meno foi descoberto em 1906 por BATESON e PUNNETT, que verificaram a falta de independ�ncia de dois genes em ervilhas. Quando os genes est�o muito pr�ximos, no mesmo cromossomo, diz-se que ocorre "linkage completa", e quando� est�o suficientemente separados diz-se� que ocorre "linkage parcial".

FASES DE LIGA��O

Para se ter um entendimento sobre liga��o fatorial, � necess�rio que inicialmente seja apresentado o conceito e tipos de fases de liga��o. Existem dois tipos de fases de liga��o, as quais ser�o descritas a seguir:

�
Fase de aproxima��o ou acoplamento

� a condi��o na qual os dois alelos dominantes (ou recessivos) t�m maior probabilidade de penetrar simultaneamente em um gameta. Ou, � a fase em que est�o em um mesmo cromossomo os alelos dominantes (ou recessivos) dos dois genes.

A B// a b

Fase de repuls�o

� a condi��o na qual o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo de outro gene t�m maior probabilidade de penetrar simultaneamente em um gameta. Ou, � a fase em que est�o, num mesmo cromossomo, o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo do outro gene.

�

A b// a B

DUPLO-HETEROZIGOTO - GENES INDEPENDENTES

O duplo-heterozigoto com genes independentes � representado, simbolicamente, por AaBb e apresenta as seguintes caracter�sticas:

�         Probabilidade de gametas carregarem alelos: P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = �

�         Gametas produzidos: � A B : � Ab : � aB : � ab

�         Rela��o fenot�pica na descend�ncia do cruzamento entre duplo-heterozigotos:� RF: 9:3:3:1

DUPLO-HETEROZIGOTO - GENES EM APROXIMA��O

O duplo-heterozigoto, com genes em fase de aproxima��o, � representado por AB//ab. S�o observadas as seguintes caracter�sticas:

�         Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = �

�         Gametas produzidos: AB e ab, com freq��ncia P, e Ab e aB, com freq��ncia R, em que P e R referem-se, respectivamente, aos tipos paternais e recombinantes. Pode-se verificar que P � maior ou igual a R. O valor de P ser� igual ao de R, quando os genes estiverem ligados, mas ocorrer freq��ncia de recombina��o igual a 50%, de� forma que a segrega��o se verificar� da mesma forma se estes genes forem independentes.

�         Rela��o fenot�pica na descend�ncia do duplo-heterozigoto. Neste caso, a propor��o 9:3:3:1 � alterada. A propor��o de indiv�duos homozigotos recessivos torna-se, de maneira geral, superior a 1/16.

Observa-se que, se os genes est�o ligados, a segrega��o de um par de n�o-alelos n�o ocorre de maneira independente. Se um gameta � portador de um alelo A, a probabilidade dele tamb�m ser portador do alelo B � maior do que a do alelo b, pois neste caso haveria necessidade de recombina��o g�nica, que � um evento raro.

DUPLO-HETEROZIGOTO - GENES EM REPULS�O

O duplo-heterozizoto em fase de repuls�o � representado por Ab//aB. S�o observadas as seguintes propriedades:

• �Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = �
• Gametas produzidos: A b e a B, com freq��ncia P, e A B e a b, com freq��ncia R.
• Rela��o fenot�pica na descend�ncia do duplo-heterozigoto tamb�m diferente da 9:3:3:1. A propor��o de homozigotos recessivos � inferior a 1/16.

DIST�NCIA, % RECOMBINA��O, % QUIASMA

Durante a meiose, o cromossomo se divide longitudinalmente, dando origem a duas crom�tides irm�s. Os cromossomos hom�logos se pareiam, dando origem a uma estrutura denominada� t�trades ou bivalentes. Quando n�o existir permuta (ou quiasmas), todos os gametas ser�o do tipo paternal, e quando existir permuta, ser�o formados � dos gametas do tipo paternal e a outra metade do tipo recombinante. Considerando 4 t�trades (T) em 4 diferentes c�lulas e� cada c�lula dando origem a 4 gametas, pode-se predizer os tipos de gametas formados conforme ilustrado a seguir. O s�mbolo "x" representa a presen�a de quiasma na t�trade e "-" representa a aus�ncia deste.

T1

T2

T3

T4

gameta P

gameta R

Quiasmas

(%)

Recombina��o

(%)

x

x

x

x

8

8

100

50

x

x

x

-

10

6

75

37,5

x

x

-

-

12

4

50

25

x

-

-

-

14

2

25

12,5

-

-

-

-

16

0

0

0

T1, T2, T3 e T4 referem-se a t�trades

Analisando a Tabela anterior, conclui-se que:

(1/2) % QUIASMA = % RECOMBINA��O

A porcentagem de recombina��o � tamb�m fun��o da dist�ncia entre os genes. Quanto maior for a dist�ncia entre dois genes, maior ser� a probabilidade de ocorrer um quiasma naquela regi�o e, conseq�entemente, maior ser� a porcentagem de recombina��o.

A curva de rela��o entre porcentagem de recombina��o e dist�ncia entre genes foi estabelecida para v�rios organismos. Assim, para pequenas dist�ncias entre os genes, inferior a 20 centimorgans (ou "unidade de dist�ncia" ou "unidades mapa"), tem sido adotada a seguinte express�o:

����������������� % Recombina��o = Dist�ncia entre os genes

LIGA��O � CRUZAMENTO-TESTE

Liga��es fatoriais podem ser avaliadas analisando a prog�nie do cruzamento entre um duplo-heterozigoto e outro, em homozigose recessiva (cruzamento-teste).

Ser� dado um exemplo em que se consideram dois genes. O gene A/a controla o formato do fruto (A/a fruto redondo/alongado) e o gene B/b, a infloresc�ncia (B/b infloresc�ncia simples/composta). A descend�ncia do cruzamento-teste � apresentada, permitindo as seguintes an�lises:

Fen�tipo

Observado

Redondo, Simples

83

Redondo, Composta

19

Alongado, Simples

23

Alongado,Composta

85

Constata��o da evid�ncia de liga��o fatorial

Considera-se, inicialmente, a hip�tese de que os genes s�o independentes. Avalia-se a segrega��o de cada loco individualmente, verificando a propor��o 1:1, e, posteriormente, a segrega��o conjunta de 1:1:1:1. Considera-se que um duplo-heterozigoto (AaBb), quando submetido ao cruzamento-teste, d� como resultado os valores:

"A B" = a1

"A b" = a2

"a B" = a3

"a b" = a4

Ao lan�ar a hip�tese de independ�ncia de segrega��o entre os genes A/a e B/b, deve-se esperar uma raz�o de segrega��o igual a 1:1:1:1. Essa propor��o poder� ser testada pelo qui-quadrado, considerando todas as 4 classes fenot�picas e fazendo o teste com 3 graus de liberdade. Entretanto, a rejei��o dessa hip�tese n�o implica que os genes estejam ligados, pois � poss�vel que os genes A/a e,ou,� B/b n�o est�o segregando na propor��o esperada de 1:1. Para se estudar esta possibilidade, deve-se decompor os 3 graus de liberdade do qui-quadrado obtido da an�lise das 4 classes fenot�picas em:

Qui-quadrado A/a (QQ)

Mede a segrega��o do loco A/a na hip�tese de segrega��o 1:1. Est� associado a 1 grau de liberdade. Pode ser calculado, considerando-se:

Fen�tipo

Observado

Esperado

Desvio

"A"

a1 + a2

(a1 + a2 + a3 + a4)/2

d

"a"

a3 + a4

(a1 + a2 + a3 + a4)/2

-d

do que se obt�m:

QQ = 2d�/ESP = 4d�/N = (a1 + a2 - a3 - a4)�/N

N = a1 + a2 + a3 + a4

Qui-quadrado B/b (QQ)

Mede a segrega��o do loco B/b na hip�tese de segrega��o 1:1. Est� associado a 1 grau de liberdade. Pode ser calculado, considerando-se:

Fen�tipo

Observado

Esperado

Desvio

"B"

a1 + a3

(a1 + a2 + a3 + a4)/2

d

"b"

a2 + a4

(a1 + a2 + a3 + a4)/2

-d

Do que� se obt�m:

QQ = 2d�/ESP = 4d�/N = (a1 - a2 + a3 - a4)�/N

Qui-quadrado L (QQ)

Mede a segrega��o conjunta de A/a e B/b, baseada no princ�pio de ortogonalidade. Est� associado a 1 grau de liberdade. Existindo liga��o fatorial,� "AB + ab" e "aB + Ab" corresponder�o �s classes paternais e recombinantes, respectivamente, nos casos em que o duplo-heterozigoto estiver em fase de aproxima��o, ou, ao contr�rio, nos casos em que o duplo-heterozigoto se encontrar em repuls�o.

Em qualquer um dos casos (aproxima��o ou repuls�o) a igualdade� "AB + ab" = "aB + Ab", testa a hip�tese de que P = R = 0,5, em que n�o existe liga��o fatorial, sendo P a classe paternal e R a classe recombinante. Assim, consideram-se os seguintes valores:

Fen�tipo

Observado

Esperado

Desvio

"AB + ab"

a1 + a4

(a1 + a2 + a3 + a4)/2

d

"aB + Ab"

a2 + a3

(a1 + a2 + a3 + a4)/2

-d

Do que se obt�m:

QQ = (a1 - a2 - a3 + a4)�/N

Gen�tipo do F1

O gen�tipo do F1 � estabelecido a partir de seus gametas do tipo paternal. O cruzamento-teste � de grande utilidade, pois as freq��ncias dos indiv�duos refletem a freq��ncia dos gametas produzidos pelo F1. Aqueles de maior freq��ncia s�o os paternais (P) e os de menores freq��ncias,� os recombinantes (R). Nesse caso, tem-se:

Fen�tipo

Gameta vindo do F1

Freq��ncia

Tipo de gameta

Redondo, Simples

A B

23

R

Redondo, Composta

A b

85

P

Alongado, Simples

a B

83

P

Alongado, Composta

a b

19

R

Como as classes paternais, de maior freq��ncia, se referem aos gametas Ab e aB, conclui-se que o duplo-heterozigoto envolvido no cruzamento-teste apresenta os genes ligados em repuls�o, de tal forma que seu gen�tipo � representado por Ab//aB.

Dist�ncia entre os genes

A dist�ncia entre os genes � estimada por meio da freq��ncia dos gametas recombinantes, identificados por R. Assim, no exemplo, tem-se:

d = [100(R+R))]/TOTAL = [100(19+23)]/210 = 20% = 20 centimorgans

LIGA��O - PROG�NIE F2

A utiliza��o de cruzamentos-teste em estudos de liga��o fatorial tem sido adequada pela possibilidade de identifica��o do gen�tipo e de gametas do progenitor atrav�s de sua descend�ncia. Entretanto, muitas vezes deve-se avaliar a exist�ncia de liga��o fatorial em dados resultantes de uma gera��o F2.

Ser� novamente considerado o exemplo em que se admitem� dois genes. O gene A/a controla o formato do fruto (A/a fruto redondo/alongado) e o gene B/b, a infloresc�ncia (B/b infloresc�ncia simples/composta). A descend�ncia F2 � apresentada, permitindo as seguintes an�lises:

Fen�tipo

Observado

Redondo, Simples

102

Redondo, Composta

48

Alongado, Simples

48

Alongado, Composta

2

Avalia��o da exist�ncia de liga��o fatorial

Ao lan�ar a hip�tese de independ�ncia de segrega��o entre os genes A/a e B/b, deve-se esperar uma raz�o de segrega��o igual a 9:3:3:1. Esta propor��o poder� ser testada pelo qui-quadrado, considerando-se todas as 4 classes fenot�picas e fazendo-se o teste com 3 graus de liberdade. Entretanto, a rejei��o dessa hip�tese n�o implica que os genes estejam ligados, pois � poss�vel que o gene A/a e,ou, B/b n�o esteja segregando na propor��o esperada de 3:1. Para se estudar esta possibilidade, deve-se decompor os 3 graus de liberdade do qui-quadrado, obtidos da an�lise das 4 classes fenot�picas.

Um duplo-heterozigoto, quando autofecundado, proporciona a seguinte descend�ncia:

�

"A B" = a1

"A b" = a2

"a B" = a3

"a b" = a4

As seguintes express�es de qui-quadrado podem ser obtidas a partir desse conjunto de dados:

Qui-quadrado Total

Testa a hip�tese de segrega��o 9:3:3:1. Em casos de signific�ncia, n�o se pode concluir que os genes estejam ligados, pois � poss�vel que haja problemas na segrega��o de cada loco, individualmente.

�

Qui-quadrado A/a (QQ)

Testa a segrega��o 3:1 do loco A/a. Pode ser obtido atrav�s da express�o:

QQ = (a1 + a2 -3a3 - 3a4)�/3N, �������������������� que est� associado a 1GL.

Qui-quadrado B/b (QQ)

Testa a segrega��o do loco B/b na propor��o de 3:1. Este qui-quadrado est� associado a 1 grau de liberdade e � obtido pela express�o:

QQ = (a1 - 3a2 + a3 - 3a4)�/3N, ������������������� que est� associado a 1GL.

�
Qui-quadrado L

Testa a segrega��o conjunta dos genes A/a e B/b, sendo obtido pelo princ�pio de ortogonalidade por meio da express�o:

QQ = (a1 - 3a2 - 3a3 + 9a4)�/9N , e est� associado a 1 grau de liberdade.

Identifica��o do gen�tipo do F1

A exist�ncia de liga��o fatorial pode ser constatada pela freq��ncia do homozigoto recessivo, que ser� superior a 1/16, quando os genes estiverem ligados em fase de aproxima��o, e inferior a 1/16, quando os genes estiverem ligados em fase de repuls�o. Para esse exemplo, verifica-se que:

�f(homozigoto recessivo) = f(enrolada, an�s) = 2/200=0,01

Como esse valor � inferior a 1/16 (= 0,0625), conclui-se que se trata de um F1 duplo-heterozigoto, com genes em repuls�o, ou seja: Ab//aB.

Quantos tipos de gametas são produzidos por um indivíduo homozigoto?

Qual é a proporção de tipos de gametas?

Qual é a proporção de tipos de gametas formados por um indivíduo heterozigoto para um par de alelos *?

Qual é a proporção de tipos de gametas formados por um indivíduo Heterozigótico para um par de alelos 1 ponto 1 1 3 1 1 2 1 1 1 1 1?