Genética mendeliana y no mendeliana

(1)

Bases Biológicas y Ambientales de la Salud

U0001

Blgo. Manuel Mendoza A.

Docente de la Facultad de Ciencias y Filosofía

Te 07.

GENETICA MENDELIANA Y POST

(2)

Conceptos básicos de genética

• Cromosoma: una sola molécula de DNA condensado sobre un esqueleto proteico en el núcleo de una célula. Cada

cromosoma contiene miles de genes.

• Gen: una sección de ADN que contiene información para la síntesis de una cadena proteica.

• Alelo: cada una de las alternativas que puede tener un gen de un carácter.

Pueden conocerse varias formas alélicas de cada gen; el alelo predominante en una población se denomina "alelo normal o salvaje“; los otros más escasos se

(3)

Pair of homologous chromosomes)

Locus: location of a specific gene on a chromosome

Allele: alternative

versions of a gene Pair of homologous chromosomes)

Locus: location of a specific gene on a chromosome

Allele: alternative versions of a gene

Dominant A

Recessive a

Dominant alleles are denoted by a capital letter (A) and recessive alleles by a lower-case letter (a)

Dominant A

Recessive a

(4)

Continuación…

• Genotipo: conjunto de genes que contiene un organismo heredados de sus progenitores.

• Fenotipo: manifestación externa del genotipo: suma de los caracteres observables en un individuo. Es el resultado de la interacción entre el genotipo y el ambiente.

• Locus: lugar que ocupa cada gen a lo largo de un

cromosoma (plural = loci).

• Homocigoto: individuo que para un gen dado, tiene en cada cromosoma homólogo el mismo tipo de alelo, por ejemplo, AA o aa .

(5)

• Homocigoto:Individuo que para un gen dado

tiene en cada cromosoma homólogo el mismo tipo de alelo, por ejemplo, AA o aa

• Heterocigoto: Individuo que para un gen dado

tiene en cada cromosoma homólogo un alelo

(6)

Genotipo y Fenotipo

Homocigote dominante: dos alelos dominantes (AA)

Heterocigote: un alelo dominante y otro recesivo

Homocigote recesivo: dos alelos recesivos

El alelo dominante enmascara al alelo recesivo

Hay dos alelos que determinan el color de las flores. R es

dominante y codifica para el color rojo. r es recesivo y codifica para flores azules.

RR = homocigote dominante = fenotipo rojo

Rr = heterocigote = fenotipo rojo

(7)

Carácter cualitativo:

• Es aquel que presenta dos alternativas claras, fáciles de observar:

– blanco-rojo; liso-rugoso; alas largas-alas cortas; etc. • Está regulado por un único gen que presenta dos

formas alélicas (excepto en el caso de las series de alelos múltiples).

– P. ej. el carácter color de la piel del guisante está

regulado por un gen cuyas formas alélicas se pueden representar por dos letras, una mayúscula (A) y otra minúscula (a).

Carácter de los genes

(8)

Carácter cuantitativo:

• El que tiene

diferentes graduaciones

entre

dos valores extremos.

–P. ej. la variación de estaturas, color de piel;

complexión física.

–Estos caracteres

dependen de la acción

acumulativa de muchos genes

, cada uno de

los cuales produce un efecto pequeño.

(9)

Siglo XIX

• Darwin publica sus teorías de la

evolución y selección natural (SN)

• SN depende de la variación y se

preserva de generación en generación

• En ese tiempo, la mayoría creía que la

herencia seguía un patrón de mezcla

(

la progenie es una mezcla

inseparable de los padres

)

(10)

El trabajo de Gregor Mendel

(1822 – 1884)

• Experimentó con el guisante

Pisum

sativum

(‘arveja’)

• Realizó cruzamientos durante

generaciones sucesivas y observó

determinados caracteres aparentes

(rugosidad y color de la piel)

(11)

(12)

Método experimental de Mendel:

(13)

Los descubrimientos de Mendel

• El concepto de combinación es falso

(observó

una proporción 3:1 dominante vs. recesivo en la

generación F

₂

)

• Los caracteres permanecen diferenciales e

intactos, por tanto, deben existir caracteres

dominantes y recesivos

• Mendel elaboró dos leyes:

–

Ley de Segregación

(14)

Primera Ley de Mendel

Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera

generación (F1) generación (F1)

Cuando se cruzan dos variedades de individuos de raza pura, ambos

homocigotos para un determinado caracter, todos los híbridos de la primera generación (F1) son iguales.

El experimento – se realizo una

fecundacion cruzada de plantas con flores blancas y plantas con flores moradas,

ambas de raza pura. Esta fue la generacion parental, denotada con letra P. Cuando

cultivo las semillas producidas encontro que todos los descendientes de la primera

(15)

Interpretación del experimento - El polen de la

planta progenitora aporta a la descendencia un

alelo para el color de la flor, y el óvulo de la otra

planta progenitora aporta el otro alelo para el

(16)

AA _aa A A A A A A A A A a a a a _a a a a a gametos gametos combinaciones posibles

 Aa

(17)

Segunda Ley de Mendel

Ley de

separación o segregación de los alelos

Cuando ambos factores distintos, responsables de un carácter dado, se encuentran en un

individuo, uno de los factores domina sobre el otro.

(18)

Interpretación - los dos alelos distintos para el color de la flor presentes en los individuos de la primera

generación filial, no se han mezclado ni han

desaparecido, simplemente ocurría que se manifestaba sólo uno de los dos. Cuando el individuo de fenotipo

morado y genotipo Aa forma los gametos, se separan

los alelos, de tal forma que en cada gameto sólo habrá

(19)

Aa Aa

A

a

A

a A

a

A

a

A

a A

a

(20)

x Cruce de

generación F1

Generación F2

(21)

x

Una proporción 3:1 – ¿qué ocurrió? ¿De dónde vinieron las flores blancas?

Cruce de generación F1

(22)

Otra clave: algunas de las plantas lilas de

F2 fueron cruces verdaderos, otras no

La sugerencia de Mendel:

¿Qué ocurre si los organismos llevan partículas que controlan ciertos caracteres?

Escenario simple – cada individuo lleva dos (una forma de cada padre)

Los cruces verdaderos tienen dos partículas idénticas Los cruces no verdaderos tienen dos partículas

diferentes

(23)

Cruzamiento de prueba

Para los genes que manifiestan herencia dominante, no existe diferencia aparente entre los individuos heterocigóticos (Aa) y los homocigóticos (AA), pues ambos presentan un fenotipo morado.

El cruce de prueba sirve para diferenciar el individuo homo del

heterocigótico. Consiste en cruzar el

(24)

Tercera Ley de Mendel

L

ey de la herencia independiente de caracteres

Si se observan dos caracteres distintos cada uno de ellos se transmite según las leyes

anteriores con independencia de la presencia del otro

carácter.

Todas las combinaciones posibles de factores pueden ocurrir en los gametos

El experimento - cruzó plantas de guisantes de semilla amarilla y lisa con plantas de semilla verde y rugosa

(25)

Las semillas obtenidas en este

cruzamiento eran todas amarillas y

lisas, cumpliéndose así la primera ley para cada uno de los caracteres

considerados, y revelándonos también que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el

color amarillo y la forma lisa.

Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son

(26)

Núcleo de una célula

reproductiva diploide (2n) con sólo dos pares de cromosomas

homólogos O

Alineamientos posibles de los cromosomas homólogos en

metafase I de meiosis

Alineamientos resultantes

de los cromosomas En metafase II

Combinaciones de alelos posibles en los gametos en formación

1/4 AB 1/4 ab 1/4 Ab 1/4 aB

A A A A

A A A A B B B B B B B B B B B B

a a a a

a

a a a

a a

b

b b b

b

b b b

b b b b

(27)

Los alelos de los distintos genes se

transmiten con independencia unos de otros, ya que en F2 aparecen guisantes amarillos y rugosos y otros verdes y lisos,

combinaciones inexistentes en P y F1.

Asimismo, los resultados obtenidos para cada uno de los caracteres considerados por separado, responden a la segunda ley

(28)

Interpretación - Los resultados de la tercera ley refuerzan el concepto de que los genes son independientes entre sí, que no se mezclan ni desaparecen generación tras

(29)

Cuadros de Punnett

• Ideados por R.C. Punnett a

inicios de 1900

• Es una forma inteligente de

aplicar las leyes de

probabilidad para determinar

genotipos y fenotipos de la

progenie en cruces de un

caracter (monohíbrido) y dos

caracteres (dihíbrido)

(30)

Probabilidad y Sucesos Genéticos

• Las proporciones genéticas se expresan como probabilidades.

• Estos valores predicen el resultado de cada fecundación.

• El rango de probabilidad va:

– De 0, cuando un suceso es seguro que no va a ocurrir. – A 1, cuando un suceso es seguro que si va a ocurrir. • Ejemplo, en el siguiente cuadro,

– Las probabilidades de que la descendencia sea heterocigota:1 – Las probabilidades de que la descendencia sea homocigota:0

AA x aa a a

A Aa Aa

(31)

Las reglas de multiplicación y adición

– Las leyes de segregación y distribución

independiente reflejan las reglas de

probabilidad.

• Regla de la multiplicación



la Pr de que 2 o

más eventos INDEPENDIENTES ocurran es el

producto de sus probabilidades.

• Regla de la adición



Pr de que 2 ó más eventos

(32)

Herencia ligada al sexo

X

L

X

l

X

L

Y

X

L

X

L

X

L

X

l

X

l

Y

X

L

Y

Progenie

50% femenino c/caracter dominante 25% masculino c/caracter dominante 25% masculino c/caracter recesivo El gen está localizado en uno de los

cromosomas sexuales,

especialmente X (el cromosoma Y lleva pocos genes)

No es igual en mujeres que hombres

(33)

Hemofilia: herencia ligada a X

• Aprox. 1/10000 hombres es hemofílico

• Hemofilia A (no hay factor IX) y B (no hay factor VIII) • La sangre no coagula o lo hace muy lentamente

• Tratamiento con transfusiones y factor VIII

(34)

• Distrofia Muscular (1/3600 hombres): desgaste

de músculos, muerte alrededor de 20 años

– Para la forma Duchenne: ausencia de

proteína distrofina

• Síndrome frágil X: una de las causas más

comunes de retardo genético (1/1500 hombres y

1/2500 mujeres)

(35)

• Gen localizado en un autosoma…NO en un

cromosoma sexual

• Heredada de forma diferente por hombres y

mujeres debido a diferencias hormonales

• Ejemplo: calvicie, vello facial, etc.

Herencia influenciada por el sexo

(36)

Caracteres con alelos múltiples

• Gen único, pero más de dos alelos • Tipo sanguíneo

– Fenotipos A, B, AB, O

• = muchos genes

• Caracteres controlados por más de un gen

• Resulta en caracteres que existen como un continuo • Altura, color de ojos, color de piel, etc.

(37)

Enfermedades genéticas

autosómicas en humanos

Recordar: Un autosoma es un cromosoma no sexual

Dos tipos:

1. Autosómico Dominante (neurofibromatosis, enfermedad

de Huntington, Acondroplasia)

(38)

Autosómico Dominante

• Los niños afectados tendrán al menos un padre afectado

• Homocigóticos dominantes y heterocigóticos son afectados (AA y Aa)

• Tanto hombres como mujeres tienen la misma posibilidad de ser afectados si sus padres

(39)

Pedigree Autosómico Dominante

Cuadrado = hombre

Círculo = mujer

• líneas = uniones

• sombreado =

(40)

• La mayoría de niños afectados tiene padres normales.

• Heterocigóticos tienen el fenotipo normal y son considerados portadores

• Afecta tanto a hombres como mujeres con igual frecuencia aa = afectado

Aa = portador (apariencia normal)

AA = normal

Autosómico Recesivo

(41)

(42)

HERENCIA NO MENDELIANA

Más allá de la dominancia completa

y los caracteres recesivos

(43)

Modificaciones no mendelianas

1. Dominancia Incompleta

(44)

Dominancia incompleta

Un heterocigote

tiene un fenotipo

intermedio entre

dos homocigotes: la

flor del “

dondiego

de noche

”

(45)

Caracteres con alelos múltiples



Si un caracter es controlado por

alelos

múltiples

, entonces existen diversas formas del

alelo para dicho gen.



Por ejemplo: grupo sanguíneo



3 alelos para el mismo gen controlan los grupos

ABO



Cada persona tiene sólo dos de los alelos

(46)

Codominancia

Se expresa más de un alelo: el heterocigote muestra los efectos fenotípicos de ambos alelos por igual

Ej: grupo sanguíneo AB

Alelo IA_{produce antígeno A}

Alelo IB_{produce antígeno B}

Alelo Io_{ningún antígeno}

Los alelos codominantes se

(47)

Grupo Sanguíneo Humano

Alelos múltiples codominantes

 El médico austriaco Karl Landsteiner (1900) descubrió los antígenos A y B, los cuales son reconocidos por el sistema inmune, en la superficie de los glóbulos rojos. Luego descubrió aquellos que carecen de los antígenos A y B.

 Los grupos A y B son azúcares unidas a lípidos que sobresalen de las membranas de los glóbulos rojos  Sustancia H (sustancia precursora), compuesta por 3

azúcares:

Galactosa

N acetilgalactosamina

(48)

Grupos Sanguíneos



El alelo

I

A

: responsable de la enzima que añade

N acetilgalactosamina



El alelo

I

B

: responsable de la enzima que añade

galactosa



Los heterocigotos

I

A

I

B

añaden uno u otro azúcar



Los individuos

hh

presentan

fucosa

, pero ningún

(49)

Azúcares que determinan el grupo

(50)

Herencia ligada al sexo



Existen 2 tipos de herencia:



Recesiva

ligada al cromosoma X



Dominante

ligada al cromosoma X



_{El rasgo ligado al cromosoma X jamás se}

transmite del padre al hijo, ya que el X del padre se

transmite a las hijas, y el cromosoma Y, al hijo.



_{Si el rasgo es}

_recesivo

_{, todos los hijos}

(frecuentemente hombres) de la mujer que expresa

el rasgo serán afectados.



_{El rasgo}

_dominante

_{es más frecuente en mujeres}

XY + XX

(51)

Enfermedad

recesiva

ligada al

cromosoma X

Madre X_aX_a= Padre X_aY  presentan el fenotipo

Madres X_aX_a+ padre sano XY:

(52)

 _Daltonismo_{: incapacidad de distinguir}

algunos colores, especialmente el rojo y el verde. Es un caracter regulado por un gen recesivo localizado en el

segmento diferencial del

cromosoma X. Los genotipos y fenotipos posibles son:

MUJER HOMBRE

XDXD: visión normal XD Y : visión normal

XDXd: normal/portadora Xd Y : daltónico

XdXd:daltónica

Enfermedad

recesiva

_recesiva

ligada al

_{ligada al}

cromosoma X

(53)

 Hemofilia: incapacidad de coagular la sangre debido a la mutación de uno de los factores proteicos. Afecta sobre todo a los hombres ya que las posibles mujeres

hemofílicas X_hX_h no llegan a nacer = es una combinación homocigótica recesiva letal en el estado embrionario.

Los genotipos y fenotipos posibles son:

MUJER HOMBRE XHXH: normales XH Y : normal

XHXh: normal/portadora Xh Y : hemofílico

(54)



Hombres afectados, transmiten la condición

a todas sus hijas (solamente).



Mujeres heterocigóticas afectadas casadas

con hombres sanos, transmiten el defecto al

50% de sus hijos/hijas.

Enfermedad

dominante

_dominante

ligada al

_{ligada al}

cromosoma X

(55)

Alteraciones Cromosomicas

 Consiste en la variación del numero de cromosomas

 Aneuploidía: ganancia o pérdida de uno o más cromosomas, pero no de la dotación completa

 Monosomía: pérdida de un único cromosoma

• Síndrome de Turner 45,X

 Trisomía: ganancia de un cromosoma

• Síndrome de Klinefelter 47,XXY

• Síndrome de Down 47,+21

 Euploidía: se expresan dotaciones haploides completas de cromosomas

 Poliploidía: tres o más dotaciones

• Triploide (3n)

• Tetraploide (4n)

(56)

Interacción entre los genes y el

medio ambiente



La interacción de los genes depende del medio

ambiente



Una plántula en oscuridad nunca se pondrá

verde



El fenotipo de cualquier organismo es resultado

de la interacción entre los genes y el medio

(57)

Bibliografía recomendada

1. Neil Campbell et al., Biología. 10m. Edición, 2014: Capitulo 14 (Mendel y la idea del gen págs: 267-291).

2. Neil Campbell et al., Biología. 10ma. Edición, 2014:

Capitulo 15 (Bases cromosomicas de la herencia págs: 296-297; 305-307).

3. Audesirk T. et al., Biología - La Vida en la Tierra con