Hereditariedade

Hereditariedade é um processo biológico de transmissão de informações genéticas de pais para filhos, entre gerações. Essas informações genéticas são instruções contidas no DNA de um organismo, que determinam características hereditárias, como seus traços físicos e fisiológicos. O DNA encontra-se dentro do núcleo da célula, na forma de cromossomos. Cada cromossomo contém genes, que são segmentos específicos do DNA responsáveis por codificar características hereditárias.

A constituição genética de um indivíduo é denominada genótipo, enquanto o fenótipo corresponde às características observáveis, resultantes da interação entre os genes e o ambiente. Na reprodução sexuada, essa transmissão ocorre por meio dos gametas formados na meiose, já na reprodução assexuada, não há troca de material genético entre indivíduos.

Os princípios fundamentais da genética de transmissão foram formulados por Gregor Mendel em meados do século XIX. Suas duas leis explicam como os alelos se segregam e se combinam ao longo das gerações. A primeira lei de Mendel descreve a separação dos alelos na formação dos gametas, e a segunda lei trata da segregação independente de diferentes pares de genes. Apesar de Mendel não chamá-los assim na época, ele havia descoberto o funcionamento dos genes e da transmissão das características hereditárias. Embora essas leis constituam a base da genética clássica, atualmente se reconhece que a herança pode ocorrer de forma mais complexa.

Leia também: Dominância e recessividade — dois conceitos importantes para compreender a hereditariedade

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre hereditariedade
• 2 - Videoaula sobre hereditariedade
• 3 - O que é hereditariedade?
• 4 - Como ocorre a hereditariedade?
• 5 - Hereditariedade e genética
• 6 - Hereditariedade e leis de Mendel
  • Primeira lei de Mendel ou “lei da segregação dos fatores”
  • Segunda lei de Mendel ou “lei da segregação independente”
• 7 - Tipos e exemplos de hereditariedade
  • → Herança dominante
  • → Herança recessiva
  • → Dominância incompleta
  • → Codominância
  • → Herança ligada ao sexo
  • → Herança poligênica
  • → Herança mitocondrial
  • → Herança ligada a alelos letais
  • → Herança restrita ao sexo
• 8 - Exercícios resolvidos sobre hereditariedade

Resumo sobre hereditariedade

• Hereditariedade é o processo de transmissão de informações genéticas (DNA) dos pais para os filhos ao longo das gerações.
• As informações genéticas determinam características hereditárias, como traços físicos e fisiológicos.
• Na reprodução sexuada, a transmissão genética ocorre por meio de gametas; na assexuada, não há formação nem fusão de gametas.
• Indivíduos diploides possuem pares de genes (um de cada progenitor), e as diferentes versões desses genes são chamadas de alelos.
• Genótipo é a constituição genética do indivíduo, enquanto fenótipo corresponde às resultantes da interação entre genótipo e ambiente.
• Os princípios da herança foram formulados por Gregor Mendel no século XIX.
• A primeira lei de Mendel afirma que os alelos de um par se separam na formação dos gametas, sendo herdado um de cada progenitor.
• A segunda lei de Mendel estabelece que diferentes pares de genes segregam-se independentemente, gerando diversas combinações;
• A herança genética pode apresentar variações além das leis mendelianas, incluindo dominância incompleta, codominância, herança ligada ao sexo, herança poligênica, mitocondrial e outras formas complexas.

Videoaula sobre hereditariedade

O que é hereditariedade?

Hereditariedade é o processo biológico de transmissão de informações genéticas dos pais para filhos, de geração em geração. Informações genéticas são as instruções contidas no DNA de um organismo que determinam suas características hereditárias, como cor dos olhos e altura, por exemplo. Essas instruções estão armazenadas por meio da sequência específica de suas bases nitrogenadas (moléculas que compõem a estrutura do DNA).

Existem quatro tipos de bases nitrogenadas presentes no DNA: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). A ordem dessas bases funciona como um código, parecido com letras formando palavras em uma frase. Esse código determina quais proteínas a célula deve produzir.

O material genético (DNA) encontra-se dentro do núcleo da célula, na forma de cromossomos, estruturas formadas por DNA enrolado. Cada cromossomo contém uma dupla fita de DNA, as quais contêm os genes, que são segmentos específicos do DNA, responsáveis por codificar características específicas.

Como ocorre a hereditariedade?

Na reprodução sexuada, a informação genética é transmitida entre as gerações a partir dos gametas (como espermatozoides e óvulos). Os gametas são células geradas pelo processo de meiose, tipo de divisão celular que forma células com metade do número de cromossomos da célula original (haploides). Durante a fecundação, o gameta haploide (n) do pai se une ao gameta haploide (n) da mãe para formar o zigoto diploide (2n), que volta a ter o número completo de cromossomos da espécie.

Os indivíduos diploides possuem dois conjuntos cromossômicos, o que significa que, cada gene possui um par, um recebido da mãe e o outro do pai. É a interação entre esses pares de genes que dita a forma como as características aparecem no indivíduo.

Na reprodução assexuada, apenas um organismo dá origem a outro, não havendo a formação ou união de gametas. Assim, o novo indivíduo recebe uma cópia do DNA do indivíduo original. Os descendentes são clones do indivíduo original, ou seja, são geneticamente iguais a ele. Um exemplo desse processo são bactérias se multiplicando por divisão binária, como mostra a figura abaixo.

Nesse processo, o cromossomo (DNA) é duplicado, a célula cresce e depois se divide ao meio, formando duas células-filhas geneticamente idênticas.

Veja também: Mitose e meiose — diferenças, fases e principais funções

Hereditariedade e genética

A hereditariedade está intrinsecamente relacionada à genética, visto que as características são determinadas pelos genes, os quais são transmitidos pelos pais para os filhos através dos gametas produzidos na meiose. Os indivíduos denominados diploides possuem os genes aos pares, um recebido da mãe e o outro, do pai. As duas ou mais versões de cada gene são denominados alelos. Esses alelos localizam-se na mesma posição em cromossomos homólogos.

Observe, na imagem abaixo, dois cromossomos homólogos com seus lócus, onde estão localizados diferentes genes:

A constituição genética (tipos de alelos presentes em um indivíduo) é denominada de genótipo, enquanto que o fenótipo é o conjunto de características observáveis de um organismo, suas características morfológicas, fisiológicas ou comportamentais. O fenótipo resulta da expressão dos genes (genótipo) em interação com o ambiente.

Como os genes possuem diferentes alelos, podemos classificar o genótipo de um indivíduo a partir da combinação desses alelos. O indivíduo que possui dois alelos iguais de um mesmo gene é chamado homozigótico, enquanto o indivíduo que possui dois alelos diferentes de um mesmo gene é chamado heterozigótico.

Os alelos podem ser classificados em dominantes ou recessivos. O alelo dominante é aquele que determina o mesmo fenótipo tanto em homozigose quanto em heterozigose, ou seja, é necessário apenas uma cópia do alelo para que o fenótipo se expresse. Já o alelo recessivo é aquele que se manifesta apenas em dose dupla (homozigose), ou seja, são necessárias duas cópias daquele alelo.

Para ficar mais fácil de entender vamos considerar o exemplo da cor da flor em plantas de ervilha. A flor das ervilhas pode ter a cor roxa ou branca, sendo “R” o alelo dominante para a cor roxa e “r” o alelo recessivo para a flor branca. O genótipo das flores roxas pode ser “RR” ou “Rr”, e o genótipo das flores brancas só pode ser “rr”. O alelo dominante (R) determina a cor roxa mesmo na presença do recessivo, enquanto a cor branca só aparece quando há dois alelos recessivos (rr).

Hereditariedade e leis de Mendel

O monge agostiniano Gregor Johann Mendel (1822–1884) investigou plantas cultivadas no mosteiro e analisou os resultados fenotípicos matematicamente, observando a proporção em que os fenótipos apareciam nas gerações de descendentes. Para isso, Mendel escolheu sete características das plantas de ervilhas para estudar, foram elas:

• altura da planta,
• posição e cor da flor,
• cor e formato da vagem,
• cor e formato das sementes.

Cada uma dessas características possui duas variações, uma recessiva e outra dominante.

As experiências de cruzamento de Mendel com ervilhas revelaram os padrões de hereditariedade. Ao cruzar plantas com sementes amarelas (dominantes) e verdes (recessivas), ele observou que, na geração F1, todas as sementes eram amarelas, pois o alelo dominante se expressava. Já na geração F2, obtida pelo cruzamento dos indivíduos da F1, reapareciam sementes verdes em menor proporção, resultando aproximadamente em uma proporção de 3 sementes amarelas para 1 verde.

A partir disso, Mendel elaborou as leis da hereditariedade (hoje chamadas de leis de Mendel) que regem a transmissão dos caracteres hereditários. Na época de Mendel, os genes ainda não eram conhecidos, então ele postulou que cada característica de um indivíduo é determinada por fatores que ocorrem aos pares por meio da reprodução sexuada — fatores hoje conhecidos como genes.

• Primeira lei de Mendel ou “lei da segregação dos fatores”

Descreve como as características individuais são herdadas: todas as características de um indivíduo são determinadas por um par de fatores. Cada ser vivo herdaria um desses fatores da mãe e um do pai. Isso seria possível porque, na formação dos gametas de cada indivíduo, esses dois fatores se separariam e haveria a mesma probabilidade de o gameta ser formado por um ou por outro gene responsável pela característica.

• Segunda lei de Mendel ou “lei da segregação independente”

Descreve como duas ou mais características são herdadas em relação à outra. Na formação de gametas, os diferentes pares de fatores se segregam independentemente, de tal forma que cada gameta recebe apenas um fator de cada par. Duas ou mais características são transmitidas aos gametas de forma independente, recombinando-se ao acaso e formando todas as combinações possíveis.

Saiba mais: Como a cor da pele é determinada geneticamente?

Tipos e exemplos de hereditariedade

Os tipos de hereditariedade são formas pelas quais as características são transmitidas dos pais para os filhos. Esses diferentes tipos de herança dependem de como os genes se combinam e se expressam.

É importante salientar que as leis de Mendel constituem a base fundamental da genética clássica, no entanto, elas descrevem padrões simples de dominância e segregação, de tal sorte que, nos dias atuais, entendemos que a herança pode ser muito mais complexa do que o que foi inicialmente delineado por Mendel. Chamamos essa complexidade de variações da primeira lei de Mendel, são elas:

• heterozigoto sem dominância completa, que pode resultar em dominância incompleta e codominância;
• expressividade variável;
• a pleiotropia e
• os alelos letais.

A partir disso, podemos traçar os diferentes tipos de hereditariedade existentes, sendo as principais:

• herança dominante;
• herança recessiva;
• dominância incompleta;
• codominância;
• herança ligada ao sexo;
• herança poligênica;
• herança mitocondrial e
• herança ligada a alelos letais.

→ Herança dominante

Na herança dominante, a presença de apenas um alelo dominante é suficiente para que a característica se manifeste no fenótipo. Isso ocorre porque o alelo dominante se expressa mesmo quando combinado com um alelo recessivo, que permanece “mascarado”. O fenótipo dominante aparece tanto em indivíduos homozigotos dominantes quanto em heterozigotos.

Exemplos:

• a cor roxa das flores de ervilha estudadas por Gregor Mendel;
• em humanos, características como olhos castanhos.

→ Herança recessiva

Na herança recessiva, a característica só se manifesta quando o indivíduo apresenta dois alelos recessivos (homozigose recessiva). Quando há um alelo dominante presente, ele impede a expressão do alelo recessivo.

Exemplos:

• a anemia falciforme;
• o albinismo e a coloração clara dos olhos, que só aparecem quando ambos os alelos são recessivos.

→ Dominância incompleta

Na dominância incompleta, nenhum dos alelos domina completamente o outro. Como resultado, o indivíduo heterozigoto apresenta um fenótipo intermediário entre os dois homozigotos.

Exemplo: no cruzamento entre flores vermelhas e brancas, surgem flores rosas, evidenciando uma mistura das características parentais.

→ Codominância

Na codominância, ambos os alelos são expressos simultaneamente e de forma independente no heterozigoto, sem que um se sobreponha ao outro.

Exemplos:

• no sistema sanguíneo ABO, indivíduos do tipo AB expressam tanto o antígeno A quanto o B;
• na pelagem de alguns animais, como galinhas e gatos, que apresentam cores distintas ao mesmo tempo.

→ Herança ligada ao sexo

Essa herança envolve genes localizados nos cromossomos sexuais (X ou Y). Como homens possuem apenas um cromossomo X, características recessivas ligadas a ele tendem a se manifestar com maior frequência no sexo masculino.

Exemplos:

• daltonismo e
• hemofilia.

→ Herança poligênica

Na herança poligênica, uma característica é determinada pela ação conjunta de vários genes, cada um contribuindo com um pequeno efeito. Isso resulta em grande variabilidade fenotípica e características contínuas.

Exemplos:

• cor da pele e altura em humanos, que apresentam múltiplas variações e não categorias fixas.

→ Herança mitocondrial

A herança mitocondrial ocorre por meio do DNA presente nas mitocôndrias, sendo transmitida exclusivamente pela mãe, já que o óvulo fornece as mitocôndrias ao embrião.

Exemplos: algumas síndromes metabólicas que afetam humanos podem ser herdadas pelo DNA mitocondrial.

→ Herança ligada a alelos letais

Os alelos letais são aqueles que podem causar a morte do organismo, geralmente quando presentes em homozigose. Em alguns casos, mesmo em heterozigose podem causar efeitos graves.

Exemplos: a acondroplasia, em que a forma homozigota é letal.

→ Herança restrita ao sexo

A herança restrita ao sexo ocorre quando a característica é determinada por genes localizados em cromossomos sexuais, mas que se manifestam apenas em um dos sexos, geralmente por estarem presentes em regiões específicas do cromossomo Y ou por dependerem de fatores hormonais. Dessa forma, mesmo que o gene esteja presente, sua expressão fica limitada a um sexo.

Exemplos:

• características ligadas ao cromossomo Y, como a hipertricose auricular (crescimento excessivo de pelos nas orelhas em homens);
• a produção de espermatozoides, que ocorre apenas no sexo masculino.

Exercícios resolvidos sobre hereditariedade

1. UFOP 2010

Mendel, em um de seus experimentos, cruzou ervilhas de semente lisa com ervilhas de semente rugosa, ambas chamadas de Geração Parental, e observou que todos os descendentes possuíam sementes lisas, sendo chamados de Geração F1. Ao cruzar indivíduos da geração F1, obteve a geração F2, na qual 3/4 dos indivíduos possuíam sementes lisas e 1/4 possuía sementes rugosas.

A partir desses experimentos, Mendel concluiu:

a) ao se cruzarem indivíduos RR com rr, obtêm-se 25% da geração F1 Rr, porém apenas o fator dominante se expressa.

b) cada caráter é determinado por um par de fatores que se separam na formação dos gametas, indo um fator do par para cada gameta.

c) o fator responsável pela textura lisa da semente era recessivo em relação ao fator para a textura rugosa na geração F1.

d) ao se cruzarem os híbridos da geração F1, 1/4 dos indivíduos resultantes são dominantes e 3/4 são recessivos.

Resposta: B

a) Incorreta. No cruzamento de RR com rr, todos os descendentes da F1 são Rr, e não 25%.

b) Correta. Essa é a primeira lei de Mendel (lei da segregação dos fatores)

c) Incorreta. O caráter liso é dominante, pois aparece em 100% da F1.

d) Incorreta. Na F2 (resultante do cruzamento entre híbridos da geração F1), a proporção correta é de ¾ de fenótipo dominante (liso) e ¼ de fenótipo recessivo (rugoso).

2. UNIFESP 2008

Uma planta A e outra B, com ervilhas amarelas e de genótipos desconhecidos, foram cruzadas com plantas C que produzem ervilhas verdes. O cruzamento A × C originou 100% de plantas com ervilhas amarelas e o cruzamento B × C originou 50% de plantas com ervilhas amarelas e 50% verdes. Os genótipos das plantas A, B e C são, respectivamente,

a) Vv, vv, VV.
 b) VV, vv, Vv.
 c) VV, Vv, vv.
 d) vv, VV, Vv.
 e) vv, Vv, VV.

Resposta: C

Para resolver o exercício precisamos analisar os cruzamentos a partir das informações contidas no enunciado:

• A cor amarela (V) é dominante sobre verde (v). A planta C é verde, portanto seu genótipo é (vv).

• Para o cruzamento A x C (vv) gerar 100% de descendentes amarelos, A precisa ser homozigota dominante (VV), dessa forma todos os gametas dessa planta terão o alelo dominante (V).

• Se C é homozigota recessiva (vv), para o cruzamento de B x C gerar 50% de plantas amarelas e 50% de plantas verdes, B precisa ser heterozigota (Vv). Dessa forma, metade dos gametas de B terá o alelo V e metade o alelo v. As possíveis combinações de genes que um filho pode herdar dos pais B e C estão elencadas no quadro de Punnet abaixo:

Dessa forma, os genótipos das plantas A, B e C são, respectivamente, VV, Vv, vv.

Créditos da imagem

Wikimedia Commons

Fontes

BORGES-OSÓRIO, Maria Regina; ROBINSON, Wanyce Miriam. Genética Humana. Editora: Artmed, 2ª Ed, 2003.

GRIFFITHS, Anthony J. F. Introdução à Genética. Editora: ‎ Guanabara Koogan, 12ª ed, 2022.

SNUSTAD, D. Peter; SIMMONS, Michael J. Fundamentos de Genética. Editora:‎ Guanabara Koogan, 7ª ed, 2017.