1
1
Profa. Dra. Vanessa Kava-Cordeiro
Ligação gênica:
Cruzamento teste e F2
2
Genética Mendeliana
Os sete traços que Mendel observava em suas plantas eram os seguintes:
1. cor da semente: amarela ou verde2. forma ou aspecto da semente: lisa ou
rugosa 3. cor da vagem: verde ou amarela 4. forma da vagem: lisa ou ondulada 5. altura da planta: alta ou baixa 6. localização da flor: axial (ao longo do
caule) ou terminal (na ponta do caule) 7. cor da flor: púrpura ou branca 3
http://www.bio.miami.edu/~cmallery/150/mendel/c7.14.1.traits.jpg
4
O trabalho Original de Mendel mostrou em detalhes os resultados de cruzamentos entre plantas que produziam sementes amarelas e lisas e plantas que produziam sementes verdes e rugosas.
Genética Mendeliana
5
Genética Mendeliana
http
://w
ww
.bio
.mia
mi.e
du/
~cm
alle
ry/1
50/m
end
el/c
8.15
x2.m
end
el.la
ws.
jpg
6
Genética Mendeliana
• Será que cada característica destas realmente segrega independentemente uma da outra?
• Cada uma delas está presente em um cromossomo individual de ervilha?
7
Genética Mendeliana
Figure 2: Mendel's 7 genes and their locations on pea chromosomes.Why didn't Gregor Mendel find linkage?
Blixt, S., Nature, 1975
http://www.nature.com/scitable/nated/content/18343/blixt_table_1_1975_mid_1.jpg8
1) Por que os 2 genes localizados no cromossomo 1 e 2 genes dos 3 localizados no cromossomo 4 estão tão afastados uns dos outros nestes cromossomos que a LIGAÇÃO não é observada. Estes genes são sintênicos(mesmo cromossomo) porém comportam-se como Segregação Independente por estarem muito distantes.
Por que então Mendel não detectou LIGAÇÃO entre algumas características???
Genética Mendeliana
9
Por que então Mendel não detectou LIGAÇÃO entre algumas características???
Genética Mendeliana
2) Estudos posteriores (H. Lamprecht) concluíram que Mendel provavelmente não estudou a segregação simultânea dos alelos para os genes que controlam a altura da planta (alta ou anã) X o formato da vagem (lisa ou ondulada), pois estas não demonstram segregação independente, ou seja elas estão ligadas.
2
10 11 12
Ligação de genes
Ligação Gênica
13
Ligação gênica
• William Bateson, Edith Rebecca Saunders e Reginald C. Punnett(1905) detectaram um desvio muitosignificativo das proporçõesmendelianas em um cruzamentodiíbrido (9:3:3:1) para as características cor da flor e forma do grão de pólen em ervilhas doces. Os autores descreveram um possívelacoplamento ou conexão entre osalelos parentais.
14
Ligação gênica
• Thomas Hunt Morgan (1911) teve a ideia de ligação gênica, na qual se dois genes estivessem associadospróximos no mesmocromossomo, não segregariamindependentemente.
3ª Lei da Genética ou
Lei de Morgan (ligação)15
Ligação gênica
• Thomas Hunt Morgan e Alfred Henry Sturtevant, seu estudante, conduziram estudos posteriores de ligação, obtendo informações sobre a localização de genes emcromossomos e também fizeram o primeiro mapeamento gênico (1913).
– Genes estavam dispostos de forma linear – Cada cromossomo possuía um conjunto
de genes diferentes, localizados em locais específicos (locus)
16
Ligação gênica
• Punnett usou as informações sobreligação de Morgan e Sturtevant, identificou ligação em seus trabalhosanteriores e publicou estes dados (Punnett, 1923; Punnett, 1927).
Phenotype Expected Observed (Observed-Expected)2/Expected
Purple, long 1199 1528 90.3
Purple, round 400 106 216.1
Red, long 400 117 200.2
Red, round 133 381 462.4
Total 2132 2132 c2
= 969.0
17
LIGAÇÃO
Os genes (ou marcadores genéticos) localizados próximos, no mesmo cromossomo, tendem a permanecer unidos durante a gametogênese. Ou seja, eles nãoexibem Segregação Independente. Tais genes (ou marcadores genéticos) são chamados de ligados, e o fenômeno, ou padrão de transmissão dos genes ligados échamado ligação.
18
Genes ligados sofrem recombinação pelo mecanismo de
PERMUTA ou CROSSING-OVER
3
19
LIGAÇÃO
Exemplo:1) Dois genes autossômicos com dois alelos cada (gene A com os alelos A e a, gene B com os alelos B e b)
2) Para cada gene, um alelo é completamente dominante em relação ao outro (A>a, B>b)
3) Não envolve Epistasia (cada gene atua sobre uma característica distinta da outra)
20
LIGAÇÃO
2 genes localizados em cromos. diferentes 2 genes localizados no mesmo cromos.
P A/A;B/B X a/a;b/b F1 A/a;B/b
F1 a
A
B
b
X Cruzamento Teste
GametasA
A
a
a
a
a
a
a
b
b
b
b
b
B
B
b
¼ ou 25%
¼ ou 25%
¼ ou 25%
¼ ou 25%
Paren
taisR
ecombinantes
50%
50%
Cruzamento Teste
P: AC/AC X ac/ac F1: AC/ac
F1
A C
ca X
Gametas
A
A
C
C
a
a
a
a
a
a
c
c
c
c
c
c
Paren
taisR
ecombinantes
+ 50%
- 50%
21
1) Quando ocorre a recombinação entre dois genes ligados?
2) Como pode ser esta recombinação?
22
Cinco estágios da PRÓFASE I da meiose
MEIOSE
23
Quiasma
24
Múltiplas possibilidades de permuta na PRÓFASE I da meiose
25
• Genes Ligados – Necessidade de estabelecer uma forma de “medir” o valor de ligação (c).
• A unidade de “medida”entre dois genes é dada pela frequência de recombinação entre eles (cM - centiMorgans, U.M. - Unidades de Mapa ou em % de recombinação –1cM= 1U.M. = 1% de recombinação).
• Genes ligados estão presentes no mesmo cromossomo a uma distância menor que 50cM.
• Quando a distância entre dois genes é maior que 50cM, a probabilidade de permuta é tão grande que na análise da descendência estes genes segregam independentemente (porém são sintênicos).
LIGAÇÃO
26
NEM TODAS AS PERMUTAS PODEM SER
IDENTIFICADAS POR MEIO DE CRUZAMENTOS!
ESTIMATIVA DA DISTÂNCIA
ENTRE DOIS GENES
100 ovogônias entrando em meiose
Todas as permutas sendo consideradas!
27
ESTIMATIVA DA DISTÂNCIA ENTRE DOIS GENES
4
28
Fases dos genes
(alelos dominantes e recessivos no heterozigoto)
ATRAÇÃO, ACOPLAMENTO OU
CIS
REPULSÃO OU TRANS
A
a
A
a
B
Bb
b
29
gametas recombinantes
gametas parentais
Freq. de recombinação
50%50%C = ou > 50
S.I.
< 50%> 50%50 > C > 0
Ligação parcial
-100%C = 0
Ligação completa
30
Ligação de genes
Ligação Gênica: cruzamento-teste
31
• As proporções dos gametas parentais são maiores do que dos recombinantes (P>R)
AaBb x aabb
32
Cruzamento com
Drosophila melanogaster
asa normal - vg+ > vg – asa vestigial
corpo cinza - b+ > b – corpo preto
33
LIGAÇÃO E PERMUTA
CRUZAMENTO I = a F1 carrega formas selvagens para os dois genes em um cromossomo (vg+ e b+) e no seu homólogo as formas mutantes (vg e b). Esta configuração é denominada de ATRAÇÃO ou CIS.
CRUZAMENTO II = a F1 carrega em cada cromossomo as duas formas de genes, um mutante e um selvagem (vg+ e b) (vg e b+). Esta configuração é denominada de REPULSÃO ou TRANS.
34
Cruzamento com
Drosophila melanogaster
35
Cruzamento com
Drosophila melanogaster
36
CRUZAMENTO-TESTE Cor do Corpo: b+ = cinza b = pretoForma das Asas: vg+ = asas normais vg = vestigiais
CRUZAMENTO I CRUZAMENTO II
P: asas normais e corpo cinza X asas vestigiais e corpo preto
P: asas normais e corpo preto
X asas vestigiais e corpo cinza
X
vg+
vg+
vg
vgb+
b+
b
b
F1
vg+
vg
b+
bX
vg
vg b
b
vg+ b+
vg b vg b vg b vg b
vg b vg+ b vg b+
9288415 405
180 Recombinantes820 Parentais
vg+ b
vg+ b
vg b+
vg b+
X
F1
vg+ b
vg b+
X
vg
vg b
b
vg+ b vg b+ vg+ b+ vg
vg b
b
vg bvg bvg b
820+180=1.000
82% Parentais : 18% Recombinantes82% Parentais : 18% Recombinantes
41% 41% 9% 9%
CISTRANS
5
37
• c = Σ R x 100 (Fórmula para cruzamento-teste)
N
• c = 180 x 100 = 18 cM1000
Cálculo da distância entre os genes, em função da frequência de recombinação
VALOR DE LIGAÇÃO (c)
CRUZAMENTO I
FREQUÊNCIA DOS GAMETAS
RECOMBINANTES:
vg+ b = c/2
vg b+ = c/2
38
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?
1. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.
AaBb x aabb
AaBb = 84
Aabb = 21
aaBb = 21
aabb = 84
39
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?
1. Determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados.
AaBb x aabb
AaBb = 84
Aabb = 21
aaBb = 21
aabb = 8484aabb210Total
21aaBb21Aabb
84AaBbd2/edEsp.Obs.
H0 = Os genes segregam independentemente
40
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?
1. Determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados.
AaBb x aabb
AaBb = 84
Aabb = 21
aaBb = 21
aabb = 84
18,931,552,584aabb75,60210210Total
18,9-31,552,521aaBb18,9-31,552,521Aabb
18,931,552,584AaBbd2/edEsp.Obs.
H0 = Os genes segregam independentemente
G.L. : 4 – 1 = 3
Rejeita H0
41
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?
1. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.
AaBb x aabb
AaBb = 84
Aabb = 21
aaBb = 21
aabb = 84
Como estes genes não segregam independentemente, devem estar LIGADOS!
42
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?
1. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.
AaBb x aabb
AaBb = 84 (P)
Aabb = 21 (R)
aaBb = 21 (R)
aabb = 84 (P)
c = 42 x 100 = 20 cM210
c = Σ R x 100 (Fórmula para cruzamento-teste)N
43
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?
1. Determine a fase do heterozigoto.
CIS OU TRANS?
AaBb (?) x aabb (a b)
AaBb = 84 A B
Aabb = 21
aaBb = 21
aabb = 84 a b
cis
44
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?2. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos
cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.
AaBb x aabb
AaBb = 17
Aabb = 20
aaBb = 21
aabb = 16
45
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?2. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos
cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.
AaBb x aabb
AaBb = 17
Aabb = 20
aaBb = 21
aabb = 16
0,338-2,518,516aabb
0,91807474Total
0,3382,518,521aaBb
0,1211,518,520Aabb0,121-1,518,517AaBb
d2/edEsp.Obs.
H0 = Os genes segregam independentemente
G.L. : 4 – 1 = 3
Aceita H0
6
46
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?2. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos
cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.
AaBb x aabb
AaBb = 17
Aabb = 20
aaBb = 21
aabb = 16
Estes genes segregam independentemente !!!
47
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?
3. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, concluiu-se que estes genes estão ligados. Calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.
AaBb x aabb
AaBb = 222
Aabb = 530
aaBb = 518
aabb = 200
48
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?
3. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, concluiu-se que estes genes estão ligados. Calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.
AaBb x aabb
AaBb = 222
Aabb = 530
aaBb = 518
aabb = 200
c = 422 x 100 = 28,7 cM1470
49
EXERCÍCIOS
Como saber se dois genes estão ligados?
3. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, concluiu-se que estes genes estão ligados. Calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.
AaBb x aabb
AaBb = 222
Aabb = 530
aaBb = 518
aabb = 200
c = 422 x 100 = 28,7 cM1470
CIS OU TRANS?
AaBb (?) x aabb (a b)
AaBb = 222
Aabb = 530 A b
aaBb = 518 a B
aabb = 200
trans
50
Ligação de genes
Ligação Gênica: F2
51
F22 genes com dois alelos
autossômicos
• Cruzamento clássico– P) AABB x aabb
– F1) AaBb x AaBb (S.I.)
1/16aabb
2/16aaBb
1/16aaBB
2/16Aabb
4/16AaBb
2/16AaBB
1/16AAbb
2/16AABb
1/16AABB
A>a, B>bA>a, B=bA=a, B=bfrequênciasGenótipos
Frequências fenotípicas dependem do sistema de interação alélica.
52
LIGAÇÃO – F2
• Cruzamento clássico– P) AABB x aabb
– F1) AaBb x AaBb (LIGAÇÃO - CIS)
FREQUÊNCIA DOS GAMETAS
RECOMBINANTES:
A b = c/2
a B = c/2
FREQUÊNCIA DOS GAMETAS
PARENTAIS:
A B = (1 – c)/2
a b = (1 – c)/2
53
F2 – Acoplamento ou cis
aB
c/2
Ab
c/2
ab
(1-c)/2
AB
(1-c)/2
aB
c/2
Ab
c/2
ab
(1-c)/2
AB
(1-c)/2♀
♂
GAMETAS PARENTAIS
GA
ME
TA
S
PA
RE
NT
AIS
GAMETAS RECOMBINANTES
GA
ME
TA
S
RE
CO
MB
INA
NT
ES
54
F2 – Acoplamento ou cis
aB
c/2
Ab
c/2
aabb
(1-c)2/4
AaBb
(1-c)2/4
ab
(1-c)/2
AaBb
(1-c)2/4
AABB
(1-c)2/4
AB
(1-c)/2
aB
c/2
Ab
c/2
ab
(1-c)/2
AB
(1-c)/2♀
♂
7
55
F2 – Acoplamento ou cis
aaBb
c(1-c)/4
AaBB
c(1-c)/4
aB
c/2
Aabb
c(1-c)/4
AABb
c(1-c)/4
Ab
c/2
aaBb
c(1-c)/4
Aabb
c(1-c)/4
aabb
(1-c)2/4
AaBb
(1-c)2/4
ab
(1-c)/2
AaBB
c(1-c)/4
AABb
c(1-c)/4
AaBb
(1-c)2/4
AABB
(1-c)2/4
AB
(1-c)/2
aB
c/2
Ab
c/2
ab
(1-c)/2
AB
(1-c)/2♀
♂
56
F2 – Acoplamento ou cis
aaBB
c2/4
AaBb
c2/4
aaBb
c(1-c)/4
AaBB
c(1-c)/4
aB
c/2
AaBb
c2/4
AAbb
c2/4
Aabb
c(1-c)/4
AABb
c(1-c)/4
Ab
c/2
aaBb
c(1-c)/4
Aabb
c(1-c)/4
aabb
(1-c)2/4
AaBb
(1-c)2/4
ab
(1-c)/2
AaBB
c(1-c)/4
AABb
c(1-c)/4
AaBb
(1-c)2/4
AABB
(1-c)2/4
AB
(1-c)/2
aB
c/2
Ab
c/2
ab
(1-c)/2
AB
(1-c)/2♀
♂
57
Segregação Independente2 genes com 2 alelos e dominância
completa em ambos
• A_B_ = 9/16• A_bb = 3/16• aaB_ = 3/16• aabb = 1/16
58
F2 – Acoplamento ou cis
aaBB
c2/4
AaBb
c2/4
aaBb
c(1-c)/4
AaBB
c(1-c)/4
aB
c/2
AaBb
c2/4
AAbb
c2/4
Aabb
c(1-c)/4
AABb
c(1-c)/4
Ab
c/2
aaBb
c(1-c)/4
Aabb
c(1-c)/4
aabb
(1-c)2/4
AaBb
(1-c)2/4
ab
(1-c)/2
AaBB
c(1-c)/4
AABb
c(1-c)/4
AaBb
(1-c)2/4
AABB
(1-c)2/4
AB
(1-c)/2
aB
c/2
Ab
c/2
ab
(1-c)/2
AB
(1-c)/2♀
♂
59
Ligação (cis)
• A_B_ = 3 x [(1-c)2/4] + 4 x [c(1-c)/4] +2 x [c2/4]
• A_bb = 2 x [c(1-c)/4] + 1 x [c2/4]
• aaB_ = 2 x [c(1-c)/4] + 1 x [c2/4]
• aabb = (1-c)2/4
60
Ligação (cis)
• A_B_ = [ 2 + (1-c)2]/4
• A_bb = [ 1 - (1-c) 2]/4
• aaB_ = [ 1 - (1-c) 2]/4
• aabb = (1-c)2/4
61
F2 – Repulsão ou trans
aaBB
(1-c)2/4
AaBb
(1-c)2/4
aaBb
c(1-c)/4
AaBB
c(1-c)/4
aB
(1-c)/2
AaBb
(1-c)2/4
AAbb
(1-c)2/4
Aabb
c(1-c)/4
AABb
c(1-c)/4
Ab
(1-c)/2
aaBb
c(1-c)/4
Aabb
c(1-c)/4
aabb
c2/4
AaBb
c2/4
ab
c/2
AaBB
c(1-c)/4
AABb
c(1-c)/4
AaBb
c2/4
AABB
c2/4
AB
c/2
aB
(1-c)/2
Ab
(1-c)/2
ab
c/2
AB
c/2♀
♂
62
Ligação (trans)
• A_B_ = 2 x [(1-c)2/4] + 4 x [c(1-c)/4] + 3 x [c2/4]
• A_bb = 2 x [c(1-c)/4] + 1 x [(1 – c)2/4]
• aaB_ = 2 x [c(1-c)/4] + 1 x [(1 – c)2/4]
• aabb = c2/4
63
Ligação (trans)
• A_B_ = (2 + c2)/4
• A_bb = (1 – c2)/4
• aaB_ = (1 – c2)/4
• aabb = c2/4
8
64
•Cálculo da Ligação em F2:
•Poderia ser usado o valor de cada classe (Ex.: trans - aabb = c2/4) porém a devido a existência de muitas fontes de variação, é aconselhável usar um valor equilibrado, considerando as 4 equações (para cada caso, cis outrans), representando as quatro classes, numa equação única.
65
•Cálculo da Ligação em F2:
•Fórmula de EMERSON = reunião das 4 equações por SOMA
•Fórmula de FISHER = reunião das 4 equações por PRODUTO
66
•Cálculo da Ligação em F2:•Fórmula de EMERSON = reunião das 4 equações por
SOMA
(A_B_ + aabb) – (A_bb + aaB_)
N
•CIS c = 1 - √[(ΣP – ΣR)/N]
•TRANS c = √[(ΣR – ΣP)/N]
67
c = 1-√[(ΣP– ΣR)/N]
c = 1-√[(753– 50)/803]
c = 1-√[703/803]
c = 1-√0,8755
c = 1-0,9357
c = 0,0643
c = 6,43 cM
68
•Cálculo da Ligação em F2:
•Fórmula de FISHER = reunião das 4 equações por PRODUTO (Fórmula geral, para cis ou trans)
Q = Produto das combinações novas
Produto das combinações paternas
Resultado = equações biquadradas (Para facilitar, foi elaborada uma tabela com os valores de c, correspondentes aos valores de Q obtidos na fórmula)
69
Q = (26 x 24)/(583 x 170)
Q = 624/99110
Q = 0,006296
70
Q = 0,006296
para associação (cis)
corresponde a um valor de c (%) de...
c (%) entre 6 e 7% (ou entre 6 a 7 cM)
pela fórmula de
EMERSON,c = 6,43 cM
71
LIGAÇÃO EM CRUZ.-TESTE E F2Por meio de cruzamentos (CT = Cruzamento teste e F2) de sementes de milho contrastantes para a cor (amarela B > b branca) e textura (lisa S > s enrugada), pesquisadores estudaram a ligação destes genes:
8974amarelo, enrugado
354211185TOTAL
82590branco, enrugado
91036branco, liso
255685amarelo, liso
F2CT2CT1fenótipos
1) Determine a fase do heterozigoto de cada cruzamento.
2) Calcule o valor de ligação nos dois cruzamentos-teste.
3) Calcule o valor de ligação pela F2, utilizando as fórmulas de Emerson e Fisher.
72
CRUZAMENTO-TESTE
c = Σ R x 100 (Fórmula para cruzamento-teste)N
CT1 (cis) c = (4+6) x 100 = 0,054 X 100 = 5,4 cM185
8974amarelo, enrugado
354211185TOTAL
82590branco, enrugado
91036branco, liso
255685amarelo, liso
F2CT2CT1fenótipos
CT2 (trans) c = (6+5) x 100 = 0,052 X 100 = 5,2 cM211
9
73
F2 - EMERSON
(c) cis c = 1 - √[(ΣP – ΣR)/N]
c = 1 - √[(255+82) – (8+9)/354] = 0,049 x 100 = 4,9 cM
8974amarelo, enrugado
354211185TOTAL
82590branco, enrugado
91036branco, liso
255685amarelo, liso
F2CT2CT1fenótipos
F2 - FISHERQ = Produto das combinações novas
Produto das combinações paternas
Q = 8 x 9 = 0,00344255 x 82
c ≈ 5 cM
74
Até a próxima!
Profa. Vanessa
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