Genética Mendeliana Objetivo: Manejar Conceptos de:

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1 Genética Mendeliana Objetivo: Manejar Conceptos de:
Experimento de Mendel 1ra Ley de Mendel 2da Ley de Mendel Profesor José De La Cruz Martínez Departamento de Química y Biología Liceo Polivalente José De San Martín

2 Gregorio Mendel propone por primera vez el concepto de gen en 1865
Existía el concepto de herencia mezclada: la descendencia muestra normalmente características similares a las de ambos progenitores….pero, la descendencia no siempre es una mezcla intermedia entre las características de sus parentales. Mendel propone la teoría de la herencia particulada: los caracteres están determinados por unidades genéticas discretas que se transmiten de forma intacta a través de las generaciones.

3 Patrones de herencia Existen diferentes patrones de herencia según las posibles localizaciones de un gen: Herencia autosómica: basada en la variación de genes simples en cromosomas regulares o autosomas (Mendel). Herencia ligada al sexo: basada en la variación de genes simples en los cromosomas determinantes del sexo. Herencia citoplásmica: basada en la variación de genes simples en cromosomas de organelas (herencia materna).

4 Las 7 diferencias en un carácter estudiadas por Mendel
Vaina inmadura verde o amarilla Semilla lisa o rugosa Semilla amarilla o verde Pétalos púrpuras o blancos Vaina hinchada o hendida Tallo largo o corto Floración axial o terminal Las 7 diferencias en un carácter estudiadas por Mendel

5 Línea pura: Población que produce descendencia homogénea para el carácter particular en estudio; todos los descendientes producidos por autopolinización o fecundación cruzada, dentro de la población, muestran el carácter de la misma forma.

6 Cruzamiento recípocro
Fenotipo: formas o variantes de un carácter. Ej: Carácter: color de la flor, Fenotipo: púrpura o blanco 1er Experimento: Cruzamiento recípocro fenotipo B x fenotipo A fenotipo A x fenotipo B Generación parental (P) 1era Generación filial (F1) Todas púrpuras!!

7 Resultados de todos los cruzamientos de Mendel en los que los parentales difieren en un solo carácter (autofecundación de F1)

8 Relación de carácteres en F2 siempre es 3:1!!
El fenotipo blanco está completamente ausente en la F1, pero reaparece (en su forma original) en la cuarta parte de las plantas F2 difícil de explicar por herencia mezclada. Mendel: la capacidad para producir tanto el fenotipo púrpura como el blanco se mantiene y transmite a través de las generaciones sin modificaciones. Entonces…¿por qué no se expresa el fenotipo blanco en la F1? Fenotipo dominante: aquel que aparece en la F1, tras el cruzamiento de 2 líneas puras. Fenotipo púrpura es dominante sobre el blanco Fenotipo blanco es recesivo sobre el púrpura

9 Experimento autofecundación de F2
Semillas X Experimento autofecundación de F2 F1 Todas Autofecundación F2 3/ ;1/4 (3:1) Autofecundación F3 3/ y ; 1/4 Todas (= al parental verde) (3:1, amarillas:verdes) 1/3 = al parental amarillo 2/3 = F1 Entonces: de F2

10 F2 Proporción aparente 3:1 de F2 es 1:2:1 Proporciones fenotípicas
genotípicas F2 3/4 amarillos 1/4 verdes 1/4 amarillos puros 2/4 amarillos impuros 1/4 verdes puros Proporción aparente 3:1 de F2 es 1:2:1

11 Esquema de la generaciones P, F1 y F2 en el sistema de Mendel que implica la diferencia en un carácter determinado por la diferencia de un gen.

12 Postulado de Mendel para explicar proporción 1:2:1
1- Existen determinantes hereditarios de naturaleza particulada genes. 2- Cada planta adulta tiene 2 genes, una pareja génica. Las plantas de la F1 tienen genes dominantes (A) y recesivos (a). 3- Los miembros de cada pareja génica se distribuyen de manera igualitaria entre las gametos o células sexuales. 4- Cada gameto es portadora de un solo miembro de la pareja génica. 5- La unión de un gameto de cada parental para formar un nuevo descendiente se produce al azar.

13 Corroboración del modelo por Cruzamiento prueba (cruzamiento con un homocigota recesivo)
Obtiene: 58 amarillas (Yy) 52 verdes (yy) Se confirma la segregación igualitaria de Y e y en el individuo de la F1 Primera Ley de Mendel. Los dos miembros de una pareja génica se distribuyen separadamente entre las gametos (segregan), de forma que la mitad de las gametos llevan un miembro de la pareja y la otra mitad lleva el otro miembro de la pareja génica.

14 Carácter Fenotipos Genotipos Alelos Gen Púrpura (dominante) CC (homocigota dominante Cc (heterocigota) C (dominante) Color de la flor Gen del color de la flor c (recesivo) Blanco (recesivo) cc (homocigota recesivo) Individuos de una línea pura son homocigotas. Genotipo: constitución genética (o alélica) respecto de uno o varios caracteres en estudio. Alelos: distintas variantes de un gen

15 Las proporciones lisas:rugosas y amarillas:verdes son ambas 3:1!!
Cruzamiento dihíbrido: las líneas puras parentales difieren en dos genes que controlan dos diferencias de caracteres distintos. Las proporciones lisas:rugosas y amarillas:verdes son ambas 3:1!! Segunda Ley de Mendel. La segregación de una pareja génica durante la formación de las gametas se produce de manera independiente de las otras parejas génicas.

16 Por la primera Ley de Mendel:
Cuadrado de Punnet para predecir el resultado de un cruzamiento dihíbrido Por la primera Ley de Mendel: gametas Y = gametas y = 1/2 gametas R = gametas r = 1/2 p (RY) = 1/2 x 1/2 =1/4 p (Ry) = 1/2 x 1/2 =1/4 p (rY) = 1/2 x 1/2 =1/4 p (ry) = 1/2 x 1/2 =1/4

17 A a B b a A Distribución igualitaria Segregación independiente
Parejas génicas A a B b Gametas a Pareja génica A Distribución igualitaria Segregación independiente

18 Explica la distribución igualitaria y la segregación independiente
Meiosis de una célula diploide con genotipo A/a:B/b Anafase I Anafase II Interfase Telofase I Metafase I Telofase II Profase Teoría cromosómica de la herencia (Sutton-Boveri): el paralelismo entre el comportamiento de los genes (Mendel) y los cromosomas llevó a pensar que los genes están situados en cromosomas. (luego se corrobora por herencia sexual) Explica la distribución igualitaria y la segregación independiente

19 Extensiones del análisis mendeliano
Dominancia completa: el homocigota dominante no puede distinguirse fenotípicamente del heterocigota. Dominancia incompleta: el heterocigota muestra un fenotipo cuantitativamente (aunque no exactamente) intermedio entre los fenotipos homocigotas correspondientes. P pétalos rojos x pétalos blancos F pétalos rosas 1/4 pétalos rojos F /2 pétalos rosas 1/4 pétalos blancos Ej. Planta Dondiego de noche

20 Ej. Grupos sanguíneos humanos ABO
Aglutinación de gl. rojos tipo AB Aglutinación de gl. rojos tipo A Anticuerpos Anti-A Antígeno A Antígeno B No hay aglutinación de gl. rojos tipo B Glóbulos rojos de una persona tipo AB Glóbulos rojos de una persona tipo B Glóbulos rojos de una persona tipo A Codominancia: el heterocigota expresa el fenotipo de ambos homocigotas por igual.

21 Tipo sanguíneo Genotipo A IAIA o IAi B IBIB o IBi AB IAIB O ii El alelo i es nulo, es incapaz de producir cualquier forma del antígeno. Alelos A y B son dominantes sobre el alelo i. Alelos A y B son codominantes entre sí. Grupo O es donante universal (no contiene antígenos ni A ni B). Grupo AB es receptor universal (no produce anticuerpos contra el antígeno A ni el antígeno B).

22 Ej. Anemia falciforme humana
Tipo de Hb presente Origen Genotipo Fenotipo Migración Portador HbSHbA Anemia falciforme HbSHbS Normal HbAHbA S S y A A Respecto a la anemia: alelo HbA es dominante. Respecto a la forma de los glóbulos rojos: existe dominancia incompleta de HbA Respecto a la síntesis de Hb: hay codominancia. HbSHbA: No se produce anemia. Los gl. rojos se deforman sólo a concentraciones de O2 anormalmente bajas. HbAHbA: Normal. Los gl. rojos no se deforman nunca. HbSHbS: Anemia grave, a menudo mortal. La Hb anormal causa que los gl. rojos adquieran forma de hoz.

23 Ojo!....El tipo de dominancia inferida de un estudio depende en gran medida del nivel fenotípico en el cual el ensayo es realizado (organismo, celular, molecular).

24 Ratones amarillos son heterocigotas y el amarillo es dominante
Alelos letales: alelos mutantes que pueden causarle la muerte a un organismo. Los genes en los cuales ciertas mutaciones pueden ser letales son claramente genes esenciales. Alelos letales recesivos: en organismos diploides se mantienen en heterocigosis. Ej. Alelo (A) del color de la piel del ratón Color normal (marrón) es línea pura. P amarillo x wild type F amarillos:normales 1:1 Ratones amarillos son heterocigotas y el amarillo es dominante amarillo x amarillo 2/3 amarillo: 1/3 color normal 2:1 P AyA x AyA F /4 AA wild type 1/2 AyA amarillo 1/4 AyAy letal El alelo amarillo es letal en homocigosis Alelo amarillo es dominante según el color de pelo y además letal recesivo (mueren antes de nacer) Genes pleiotrópicos: genes de los que se sabe que tienen más de un efecto fenotípico distinto

25 Varios genes afectan al mismo carácter
Ej. Color de la piel de las víboras albino naranja camuflado negro Albino parece rosa por el color de la Hb de la sangre

26 Epístasis: tipo de interacción génica en la cual un gen enmascara la expresión de otro y expresa su propio fenotipo. Generalmente ambos genes se encuentran en una misma ruta metabólica. Ej. Color de pelo del ratón Gen B. alelo B: negro alelo b: marrón Gen C. alelo C: color alelo c: ausencia de color P BBcc (albino) x bbCC (marrón) o BBCC (negro) x bbcc (albino) F Todos BbCc (negro) F B-C- (negro) 3 bbC- (marrón) 3 B-cc (albino) 1 bbcc (albino) 9 3 4

27 Ej. Epístasis recesiva en ruta metabólica

28 Complementación: dos alelos dominantes wild-type se unen para producir un fenotipo específico, revirtiendo el fenotipo dado por dos alelos mutantes recesivos. Ej. Color de pétalos Flor wild type: azul (pigmento antocianina) Línea mutante 1: flor blanca Línea mutante 2: flor blanca P Línea blanca 1 x Línea blanca 2 AAbb x aaBB F todas AaBb (azules) F A-B- (azul) 3 A-bb (blanca) 3 aaB- (blanca) 1 aabb (blanca) 7 9

29 Supresión: alelo de un gen que anula la expresión de otro gen
Supresión: alelo de un gen que anula la expresión de otro gen. El gen supresor puede llevar asociado su propio fenotipo o no tener otro efecto detectable mas que el de la supresión (ej maldivina). Ej. Producción de malvidina en plantas Gen K: dominante, producción de malvidina. Gen D: supresor no alélico dominante P KKdd (malvidina) x kkDD (no malvidina) F todas KkDd (no malvidina) F K-D- (no malvidina) 3 kkD- (no malvidina) 1 kkdd (no malvidina) 3 K-dd (malvidina) 3 13

30 Ej. Forma del fruto en la planta bolsa del pastor
Genes duplicados: la presencia de al menos un alelo dominante de cualquiera de los dos genes es suficiente para que se exprese el mismo fenotipo dominante. Ej. Forma del fruto en la planta bolsa del pastor Gen A1: dominante, frutos redondeados Gen A2: dominante, frutos redondeados P A1A1A2A2 (redondeados) x a1a1a2a2 (estrechos) F todos A1a1A2a2 (redondeados) F A1-A2- (redondeados) 3 A1-a2a2 (redondeados) 3 a1a1A2- (redondeados) 1 a1a1a2a2 (estrechos) 1 15 En complementación (9:7) son necesarios ambos genes dominantes para producir el fenotipo

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32 Expresión fenotípica (cada círculo representa un individuo)
Penetrancia: el porcentaje de individuos con un genotipo dado que exhibe el fenotipo asociado a dicho genotipo. Expresividad: grado o intensidad con la que se expresa un genotipo determinado en un individuo. Es una medida de la intensidad del fenotipo. Causas: 1- Influencia del medio ambiente. Ej. El fenotipo de individuos mutantes en un determinado ambiente puede ser igual al de un organismo wild type. 2- Influencia de otros genes. Ej. Genes modificadores, epistáticos, o supresores del resto del genoma pueden influenciar la expresión de otro gen, modificando su fenotipo típico. Expresión fenotípica (cada círculo representa un individuo) Penetrancia y expresividad variables Expresividad variable Penetrancia variable

33 Herencia Materna - Las mitocondrias y los cloroplastos contienen pequeños cromosomas circulares que codifican para un definido número de genes del genoma total de la célula. Las organelas no son genéticamente independientes, algunas funciones están a cargo de genes nucleares. Cada organela está presente en varias copias por célula y cada una presenta una gran cantidad de copias de sus cromosomas. - Los genes de las organelas muestran herencia uniparental: sus genes son heredados exclusivamente por uno de los progenitores las organelas residen en el citoplasma y el óvulo contribuye con la mayoría del citoplasma (y sus organelas) a la célula cigota.

34 Patrón de herencia citoplásmica:
Mutante x wild-type toda la progenie es mutante Wild-type x mutante toda la progenie es wild-type Excepción: Rama toda blanca Rama toda verde Tallo principal variegado Heteroplasmonte: célula que posee dos tipos genéticos de organelas (normales y mutantes). En estas células generalmente ocurre una segregación citoplásmica de cada tipo de organela en las diferentes células hijas. Ej. Mutación en alelo que controla la producción de clorofila en los cloroplastos hojas blancas

35 Segregación citoplásmica
Núcleo Cloroplasto Blanco Verde cualquier Variegado Huevo tipo 2 Huevo tipo 1 Huevo tipo 3 Célula huevo femenina (n) Célula polen masculina (n) Zigota (2n) División celular Segregación citoplásmica (no-viable)