2º BACILLERATO. TEMA 11. GENÉTICA Y MUTACIONES

ÍNDICE Conocimientos previos Esquemas Presentaciones Contenidos animados Objetivos Introducción Conceptos de genética Los experimentos de Mendel 1ª Ley 2ª Ley 3ª Ley El redescubrimiento de Mendel Otros tipos de herencia Intermedia Codominante Sobredominante Genes letales Relación entre genes y caracteres Alelismo múltiple Genes y cromosomas

14.  Herencia del sexo 15.  Herencia ligada al sexo 16.  Herencia influida por el sexo 17.  Interacciones entre genes 18.  Epistasis 19.  Herencia poligénica 20.  Ligamiento y recombinación 21.  Herencia humana 22.  Causas las enfermedades genéticas 23.  Diagnóstico prenatal 24.  Árboles genealógicos 25.  Mutación 26.  Tipos de mutaciones             1.  Génicas             2.  Cromosómicas             3.  Genómicas 27.  Ideas principales 28.  Tareas 29.  Repaso 30.  Prácticas 31.  Presentaciones 32.  Cuestiones

1. Conocimientos previos


2. ESQUEMAS

     


3. OBJETIVOS





4. PRESENTACIONES SOBRE GENÉTICA MENDELIANA

   

PRESENTACIONES SOBRE GENÉTICA MOLECULAR

 

PRESENTACIONES DE MUTACIONES

    


PRESENTACIONES GENÉTICA HUMANA Y EVOLUTIVA

 


5. CONTENIDOS ANIMADOS

       


6. INTRODUCCIÓN

La genética es la parte de la biología que se encarga del estudio de le herencia biológica.

La herencia biológica es una propiedad de los seres vivos por la cual:

• Los seres vivos son semejantes a sus progenitores.
• Los descendientes heredan caracteres anatómicos, fisiológicos y de comportamiento propios de la especie.
• Dentro de una misma especie no son todos los individuos idénticos; hay variedad entre individuos o grupos.
• Los descendientes por reproducción asexual son muy semejantes a los progenitores y solo se diferencian si han sufrido condiciones diferentes durante el desarrollo
• Los descendientes de una pareja por reproducción sexual suelen ser más parecidos a sus padres que al resto de los individuos de la población, pero no idénticos a ninguno de ellos ni tampoco intermedios.

Los individuos pluricelulares están formados por millones de células que poseen todas la misma información genética, pero cada tipo celular es diferente porque cada célula expresa unos genes particulares

Existe una característica notable entre los seres vivos, que es el parecido externo e interno. Esta característica común, que se manifiesta entre muchos de ellos, es tanto mayor cuanto más próximo es su parentesco. En este sentido, los individuos de una misma especie se parecen entre sí y las crías se asemejan a sus padres. La razón está en que, tanto unos como otros, comparten una serie de caracteres morfológicos, fisiológicos, de comportamiento, etc., a los que llamamos CARACTERES HEREDITARIOS, que se transmiten de padres a hijos.

En realidad, no son los caracteres, propiamente dichos, lo que los hijos reciben de los padres a través de la reproducción, sino la información necesaria para desarrollar esos caracteres, es decir, lo que hoy llamamos INFORMACIÓN GENÉTICA. La herencia de los caracteres, se da de acuerdo a unas leyes universales y comunes para todos los seres vivos, que constituyen una de sus principales características. Estas leyes fueron formuladas, en esencia, por Gregor Mendel en el siglo XIX.

Su redescubrimiento a principios del siglo XX dio paso a una nueva ciencia biológica, la GENÉTICA, encargada del estudio de todo lo que tiene que ver con la información genética, su almacenamiento, transmisión y expresión para desarrollar los caracteres.

Más tarde se descubrió que la información genética se encontraba en una biomolécula especial, el ácido desoxirribonucleico, llamado también ADN o DNA.
Esta molécula es, también, universal para todos los seres vivos y posee una composición y estructura de gran complejidad. Dentro del DNA la información se halla formando unas unidades denominadas GENES. Hoy día se ha conseguido aislar, secuenciar, duplicar y manipular estas unidades, lo que constituye la base de la INGENIERÍA GENÉTICA.

En el siglo XIX Gregor Mendel descubrió las leyes de la herencia

A pesar de que sus descubrimientos son fundamentales para conprender el mecanismo hereditario en animales y plantas no se les dió ninguna importancia en su época, no porque los científicos de ese momento fueran unos ignorantes o por falta de difusión, sino porque no encajaba en los conocimientos biológicos del momento. Su trabajo quedó como una curiosidad en la reproducción de las plantas.

Las leyes de Mendel fueron redescubiertas 50 años más tarde, a finales del siglo XIX y entonces si que se reconoció su importancia.

A principios del siglo XX se formula la teoría cromosómica de la herencia, según la cual los genes se encuentran en los cromosomas en secuencia lineal y simpre en el mismo lugar del mismo cromosoma.

A mediados del siglo XX se desarrolla la genética molecular que explica la base bioquímica de la información genética

En el mismo periodo se desarrolla la genética evolutiva o de poblaciones que explica los cambios de frecuencia genéticos por circunstancias como la selección, mutación o deriva genética. Otro paradigma del progreso científico; varias ramas de la ciencia, con métodos de estudio diferentes, (genética mendeliana, citología, bioquímica, genética cuantitativa, evolución, ...) confluyen en una teoría global que explica todas las observaciones.

CUESTIONES ADN:    1    2     3     4     5     6      7      8      9      10    11     12    13    14    15    16   17   18    19   20    21    22   23    24    25


7. CONCEPTOS DE GENÉTICA

CARÁCTER: Consiste en cada uno de los rasgos distintivos de aspecto (color y tamaño del pelo, forma y color de los ojos, talla, peso, etc.), de comportamiento (agresividad, inteligencia, pautas sexuales, etc.), de fisiología (presencia de ciertas enzimas y hormonas, etc.), que son los mismos para todos los individuos de una especie. Cada carácter se desarrolla según la información específica para él. Esta información se encuentra en el ADN nuclear.

GEN: Es cada fragmento de ADN con información completa para un carácter determinado. En una cadena de ADN suele haber información para más de un carácter; por lo que un cromosoma es un conjunto de genes.

LOCUS: Denominamos así al lugar físico que un gen ocupa en un cromosoma.

FENOTIPO: Es cada uno de los aspectos o manifestaciones concretas de un carácter. Dicho de otra manera, es aquello que podemos ver o detectar con nuestros sentidos en un individuo determinado. Se debe a la información concreta (alelos) que posee un ser vivo. Información que viene modificada por la acción de otros alelos y, sobre todo, por la acción del ambiente en que vive ese individuo:   FENOTIPO = GENOTIPO + AMBIENTE

ALELO: Se define como cada forma diferente que puede tener un gen. De la misma manera que un carácter presenta varias manifestaciones, un gen puede tener también varias formas, ya que cada fenotipo se tiene que corresponder con una forma distinta del gen.

CROMOSOMAS HOMÓLOGOS: En las especies diploides cada cadena de ADN o cada cromosoma se encuentra por duplicado, uno viene del padre y otro de la madre. A su vez, cada gen se halla también dos veces, uno en cada cadena o cromosoma, por lo que realmente cada carácter está determinado por la acción de dos alelos, que pueden ser iguales o diferentes. Los cromosomas homólogos son aquellos que tienen los mismos genes, pero pueden tener diferentes alelos.

HOMOCIGOTO: o raza pura en terminología mendeliana: Es un individuo cuyos dos alelos de un par son iguales.

HETEROCIGOTO: o híbridos: Son individuos cuyos dos alelos de un par son diferentes.

GENOTIPO: Es el conjunto de alelos de un individuo para uno o varios caracteres. El genotipo es más amplio que el fenotipo, ya que no se manifiestan todos los alelos que poseemos, muchos quedan ocultos, escondidos. En este sentido se puede dar el caso de fenotipos que presentan nuestros abuelos, que nuestros padres no los tienen y, luego, nosotros volvemos a manifestarlos. Este hecho representaría la existencia de unos alelos que han quedado ocultos en nuestros padres.

HERENCIA DOMINANTE: Es aquella en la que uno de los alelos tiene más fuerza para manifestarse que el otro. Al más fuerte se le denomina ALELO DOMINANTE y al más débil, ALELO RECESIVO. Cuando están juntos el dominante y el recesivo, el dominante se manifiesta mientras que el recesivo queda oculto.

HERENCIA INTERMEDIA: Es aquella en la que los alelos de un gen tienen la misma fuerza para manifestarse, por lo que ninguno domina sobre el otro. Reciben el nombre de ALELOS CODOMINANTES. En este caso aparece un nuevo fenotipo que es intermedio entre los otros.

HERENCIA CITOPLASMÁTICA: Consiste en la transmisión de la información que existe en el DNA de las mitocondrias y, en el caso de los vegetales, también en los cloroplastos, ya que en las células eucarióticas la información del DNA nuclear no es la única que existe. Cuando se da la fecundación, los gametos femeninos aportan, además de la información nuclear, la información citoplasmática.

HERENCIA POLIGÉNICA: Es la transmisión de información debida a la acción conjunta de más de un gen. El resultado fenotípico final se debe a la suma de la acción parcial de cada gen. También se llama HERENCIA CUANTITATIVA. La presentan la mayoría de caracteres cuantitativos tales como peso, talla, color de la piel, etc.

HERENCIA POLIALÉLICA: Se debe a la acción de un gen que presenta más de dos alelos. Sucede así con los grupos sanguíneos humanos que están determinados por un gen con tres alelos.

HERENCIA LIGADA AL SEXO: Es debida a los genes que se encuentran en los cromosomas sexuales, X o Y, y al manifestarse el fenotipo depende del sexo del individuo. En la especie humana son típicos de esta herencia el daltonismo y la hemofilia.

DIHÍBRIDO: En genética, un cruzamiento de dos variedades diferentes en el que estan implicadas dos características.

GENOTIPO: La totalidad de los alelos de un organismo.

MONOHÍBRIDO: En genética, un cruzamiento de dos variedades diferentes en el que está implicada una sola característica.

CUESTIONES:     1     2     3    4    5    6    7     8    9     10    11   12    13    14    15    16   17    18    19

8. LOS EXPERIMENTOS DE MENDEL

Gregorio Mendel (1822-1884) vivió y desarrolló su trabajo científico en Brno, pequeña ciudad del imperio austro-húngaro que hoy pertenece a la república checa; más concretamente en el monasterio agustino de dicha ciudad, del que llegó a ser abad. Mendel   se interesó por los mecanismos de la herencia biológica, lo que le condujo a realizar una serie de experimentos para averiguar cómo se transmitían los caracteres hereditarios de generación en generación.

El éxito del trabajo de Mendel se fraguó con una acertada elección del material experimental así como de los caracteres a estudiar. Eligió para sus experimentos una planta ornamental, el guisante de olor (Pisum sativum), que podía cultivar fácilmente en el jardín del monasterio. 

La anatomía de las flores de esta planta era la idónea para realizar cruzamientos controlados entre distintas variedades de la misma. En su estado natural, las flores de Pisum sativum siempre se autofecundan, es decir, los óvulos de una determinada flor sólo pueden ser fecundados por polen procedente de los estambres de esa misma flor. Sin embargo, es posible la fecundación cruzada experimental, sin más que abrir cuidadosamente la flor inmadura, eliminar los estambres que le proporcionarían el polen, y cubrir el estigma con polen procedente de otra planta. 

El uso de esta técnica permitió a Mendel realizar cruzamientos controlados entre distintas variedades de la planta. Por otra parte, Mendel fijó su atención en caracteres que presenta s alternativas claramente diferenciables tales como el aspecto liso o rugoso de las semillas o el color blanco o violetade las flores. De este modo, en la descendencia de un cruzamiento podía distinguir perfectamente qué alternativas aparecían y en qué proporciones se encontraban.

 


Mendel disponía de varias cepas de P. sativum que diferían unas de otras en unos pocos caracteres fácilmente identificables (color de la semilla, aspecto de la semilla, color de la flor, posición de la flor, color de la vaina, aspecto de la vaina y longitud del tallo). Durante algún tiempo se dedicó a comprobar si cada una de estas cepas constituía lo que él denominaba una raza pura, es decir, si todas las plantas de una misma cepa y la descendencia que de cada una de ellas se obtenía por autofecundación eran uniformes para el carácter estudiado. Una vez hecho esto, Mendel estuvo en condiciones de iniciar sus experimentos.



8.1. 1º LEY DE MENDEL
En una primera fase de su trabajo experimental, Mendel llevó a cabo una serie de cruzamientos entre razas puras fijando su atención en la transmisión de uno solo de los caracteres estudiados. Fueron los llamados cruzamientos monohíbridos. Si bien Mendel realizó estos cruzamientos atendiendo uno tras otro a todos y cada uno de los caracteres cuya transmisión se había propuesto estudiar.

Mendel tomó dos razas puras de P. sativum en una de los cuales las semillas eran de aspecto liso y en la otra de aspecto rugoso; estas dos razas puras constituían la generación parental (P) del cruzamiento. Usando la técnica que se ha descrito anteriormente, polinizó las flores de plantas cuyas semillas eran de aspecto liso con polen de plantas cuyas semillas eran de aspecto rugoso y viceversa. 

Al cabo de algunas semanas, cuando las flores hubieron fructificado, abrió las vainas y obtuvo varios centenares de semillas híbridas de la primera generación filial (F1). Todas estas semillas eran de aspecto liso. Al año siguiente Mendel plantó 253 de estas semillas híbridas, muchas de las cuales germinaron dando lugar a una nueva generación de plantas. 

Mendel realizó otros seis cruzamientos monohíbridos, análogos al que hemos descrito, atendiendo en cada uno de ellos a un carácter diferente. En todos ellos obtuvo los mismos resultados:

De las dos alternativas para el carácter presentes en la generación parental, sólo una de ellas aparece en la primera generación filial.

 

Definición 1ª ley: Al cruzar entre sí dos razas puras se obtiene una generación filial que es idéntica entre sí e idéntica a uno de los padres.

8.2. 2ª LEY DE MENDEL 
Mendel permitió que las flores de estas plantas se autofecundasen, y, cuando dichas flores fructificaron, volvió a abrir las vainas y obtuvo esta vez 7.324 semillas que constituían la segunda generación filial (F2) de ellas, 5.474 eran de aspecto liso, mientras que las 1.850 restantes eran de aspecto rugoso. La proporción semillas lisas/semillas rugosas era de 2,96:1.

La alternativa que desaparece en la primera generación filial reaparece en una proporción de 1 a 3 entre los individuos de la segunda generación filial.

  

A partir de estas observaciones, Mendel dedujo que los caracteres hereditarios del guisante estaban controlados por unas unidades hereditarias independientes. Cada uno de los caracteres que presenta la planta del guisante estaría controlado por un par homólogo de estas unidades; los dos miembros de este par procederían respectivamente del grano de polen y del óvulo de cuya unión surgió la semilla que dio lugar a la planta. 

Cuando dos unidades hereditarias que determinan alternativas diferentes de un mismo carácter (como el aspecto liso o rugoso de la semilla) se encuentran presentes en la misma planta, sólo se manifiesta una de ellas (aspecto liso); se dice que esta última (A) es dominante con respecto a la otra(a), que es recesiva. 

Esto explicaría por qué todas las plantas de la F1 presentaban la misma alternativa para el carácter estudiado: se trataría de la alternativa determinada por la unidad dominante. De todos modos, la unidad recesiva también se encontraría presente, aunque oculta, en todas las plantas de la F1.

Por otra parte, según la deducción de Mendel, las dos unidades hereditarias integrantes de un par homólogo, que no se mezclan ni se contaminan cuando se encuentran juntas en la misma planta, se separan, o segregan, durante el proceso de formación de las células reproductivas (óvulos y polen). Así, cuando dos unidades hereditarias que controlan alternativas diferentes de un mismo carácter se encuentran presentes en la misma planta, la mitad de las células reproductivas que ésta produzca, independientemente de que se trate de óvulos o de polen, recibirá la unidad dominante (A), mientras que la otra mitad recibirá la unidad recesiva (a). Esto es lo que sucedía con las células reproductivas de las plantas de la F1 en los experimentos de Mendel.

La unión de las células reproductivas se realiza al azar, con total independencia del tipo de unidad hereditaria, dominate o recesiva, que transporten. De este modo, en los experimentos de Mendel, la autofecundación de las plantas de la F1 daría lugar a cuatro posibles pares homólogos de unidades hereditarias que se distribuirían, todos ellos en la misma proporción (25%), entre las plantas de la F2. Uno de estos pares estaría formado por dos unidades dominantes (AA), otros dos estarían formados por una unidad dominante y otra recesiva (Aa), y el cuarto estaría formado por dos unidades recesivas (aa). 

Las plantas que hubiesen recibido una o dos unidades dominantes (AA o Aa) manifestarían la alternativa correspondiente a esta unidad hereditaria (aspecto liso de la semilla), mientras que sólo las que hubiesen recibido dos unidades recesivas (aa) manifestarían la alternativa contraria (aspecto rugoso de la semilla). Por lo tanto, de ser correcta esta explicación, de cada cuatro plantas de la F2, tres (una de ellas con el par AA y las otras dos con el par Aa), deberían exhibir la alternativa correspondiente a la unidad dominante (aspecto liso de la semilla), y sólo una (con el par aa) la alternativa correspondiente a la unidad recesiva (aspecto rugoso de la semilla). Esta era exactamente la proporción (3:1) que Mendel había observado entre las plantas de la F2 en todos y cada uno de sus experimentos.

Definición 2ª ley:  Al cruzar entre sí dos híbridos o heterocigotos, los factores hereditarios (alelos) de cada individuo se separan, ya que son independientes, y se combinan entre sí de todas las formas posibles.

8.3. 3ª LEY DE MENDEL. CRUZAMIENTOS DIHÍBRIDOS
Una vez hubo demostrado cómo se transmitían los caracteres hereditarios cuando se les consideraba individualmente, Mendel se interesó, en una segunda fase de su trabajo experimental, por la transmisión conjunta de dos o más caracteres. Pretendía averiguar si las alternativas que la planta del guisante exhibía para los diferentes caracteres estudiados se transmitían siempre juntas a la siguiente generación, o si, por el contrario, lo hacían de manera independiente. Con el objeto de distinguir entre ambas posibilidades, Mendel llevó a cabo una serie de cruzamientos entre razas puras de P. sativum fijando su atención en la transmisión conjunta de dos de los caracteres elegidos (cruzamientos dihíbridos). Como hemos hecho anteriormente, describiremos con detalle solamente uno de estos cruzamientos que tomaremos como modelo.

Mendel tomó dos razas puras de P. sativum en una de las cuales las semillas presentaban aspecto liso y color amarillo mientras que en la otra presentaban aspecto rugoso y color verde. Las unidades hereditarias que determinaban el aspecto liso y el color amarillo (A y B) habían demostrado en los correspondientes cruzamientos monohíbridos ser dominantes con respecto a las que determinan el aspecto rugoso y el color verde (a y b). Mendel se preguntaba si las alternativas aspecto liso y color amarillo por una parte, y aspecto rugoso y color verde por otra, se heredaban siempre juntas, o si, por el contrario, los caracteres aspecto y color de las semillas podían heredarse independientemente uno del otro.

Al igual que había hecho en los cruzamientos monohíbridos, Mendel cruzó las dos razas puras de la generación parental y obtuvo una F1 que, tal como era de esperar, estaba formada por semillas todas ellas de aspecto liso y color amarillo que habían recibido para cada carácter una unidad hereditaria dominante y otra recesiva (Aa-Bb). Al año siguiente plantó estas semillas y cuando las plantas que surgieron de ellas florecieron permitió a estas flores autofecundarse. Mendel se planteó dos posibilidades:

• Si las alternativas para el aspecto y el color de la semilla se transmiten juntas, en las plantas de la F1 sólo se formarán células reproductivas que llevarán las dos unidades dominantes (A-B) o bien las dos unidades recesivas (a-b). Por lo tanto, en la F2 sólo aparecerán dos tipos de semillas, unas de color amarillo y aspecto liso, y otras de color verde y aspecto rugoso , en una proporción de 3:1.
• Si las alternativas para el aspecto y el color de la semilla se transmiten independientemente, en las plantas de la F1 se formarán células reproductivas de cuatro tipos: A-B, a-b, A-b y a-B. Por lo tanto, en la F2 aparecerán cuatro tipos de semillas con las combinaciones amarillo-liso, amarillo-rugoso, verde-liso y verde-rugoso, en la proporción 9:3:3:1.

 

Cuando Mendel abrió las vainas y obtuvo las semillas de la F2 encontró 315 semillas de aspecto liso y color amarillo, 101 de aspecto rugoso y color amarillo, 108 de aspecto liso y color verde, y 32 de aspecto rugoso y color verde. La proporción amarillo-liso/amarillo-rugoso/verde-liso/verde-rugoso era 9:3:3:1, es decir, la proporción que cabría esperar si los dos caracteres estudiados se transmitiesen independientemente uno del otro.

ZIGOTO (16)	GENOTIPO (9)	FENOTIPO (4)	PROPORCIÓN	TOTAL
AABB	AABB	verde-liso	1/16	9/16
AABb1	AABb	verde-liso	2/16
AABb2
AaBB1	AaBB	verde-liso	2/16
AaBB2
AaBb1	AaBb	verde-liso	4/16
AaBb2
AaBb3
AaBb4
AAbb	AAbb	verde-rugoso	1/16	3/16
Aabb1	Aabb	verde-rugoso	2/16
Aabb2
aaBB	aaBB	amarillo-liso	1/16	3/16
aaBb1	aaBb	amarillo-liso	2/16
aaBb2
aabb	aabb	amarillo-liso	1/16	1/16

Mendel realizó varios cruzamiento dihíbridos teniendo en cuenta otros caracteres y en todos los casos los resultados eran compatibles con la hipótesis de la transmisión independiente de los caracteres hereditarios. Realizó también un cruzamiento trihíbrido obteniendo idénticos resultados. 

Definición 3ª ley: Al cruzar entre sí dos dihíbridos los caracteres hereditarios se separan, puesto que son independientes, y se combinan entre sí de todas las formas posibles.

En el año 1866, bajo el título "Experimentos sobre plantas híbridas", Mendel hizo públicos los resultados de sus experimentos, así como sus deducciones sobre los mecanismos de la herencia, en la Revista de la Sociedad de Historia Natural de Brno. La escasa difusión de esta revista pudo ser una de las causas de que los trabajos de Mendel pasaran inadvertidos para la comunidad científica de su tiempo. 

Otras causas hay que buscarlas en la escasa predisposición de los naturalistas de la época a aceptar interpretaciones de los fenómenos naturales formuladas en términos abstractos: en efecto, la deducción de Mendel se basaba en asumir la existencia de una entidad abstracta, la unidad hereditaria, cuya naturaleza física era totalmente desconocida para él y para sus contemporáneos. 

Además, estos naturalistas se limitaban a describir cualitativamente la herencia no estaban acostumbrados al tipo de razonamiento realizado por Mendel, que se basaba en un análisis cuantitativo de los resultados de sus cruzamientos. Sea cual fuera la causa, los trabajos de Mendel permanecieron en el olvido durante los 35 años siguientes a su publicación. Ni siquiera Charles Darwin, el más ilustre de los biólogos contemporáneos de Mendel, llegó a tener noticia del concepto mendeliano de unidad hereditaria, concepto este que le hubiese sido de gran ayuda para desarrollar su teoría de la evolución de las especies por selección natural.

ANIMACIONES

               

PROBLEMAS RESUELTOS ON LINE

       
1ª Ley de Mendel
2º Ley de Mendel
3º Ley de Mendel

PROBLEMAS DE GENÉTICA MENDELIANA

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Problemas de genética resueltos.

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28 problemas de genética.

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Genética mendeliana. Problemas

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9. EL REDESCUBRIMIENTO DEL MENDELISMO

Como ya hemos puesto de manifiesto, la comunidad científica de mediados del S XIX no estaba preparada todavía para asumir las deducciones de Mendel acerca del fenómeno de la herencia biológica. Sin embargo, durante las últimas décadas de dicho siglo, se produjeron una serie de avances significativos en el estudio de la célula, que crearon el caldo de cultivo adecuado para que estas ideas se incorporaran definitivamente al cuerpo teórico de la Biología.

 Las mejoras en el diseño de los microscopios y el desarrollo de técnicas de tinción que permitían aumentar el contraste de las preparaciones, permitieron realizar estudios acerca de la reproducción sexual pusieron de manifiesto que, aunque los tamaños respectivos de óvulo y espermatozoide eran muy dispares, los núcleos de ambos gametos tenían un tamaño similar. Esta observación condujo a algunos investigadores a la conclusión de que, si se aceptaba que ambos sexos debían contribuir en igual medida a la transmisión de las características hereditarias, el núcleo debía ser la sede de la herencia biológica. 

Por otra parte, el año de la muerte de Mendel (1884) había sido ya reconocida la existencia de los cromosomas y la constancia de su número dentro de cada especie. En la misma época, los procesos de mitosis y meiosis habían sido ya descritos con un grado razonable de exactitud. La precisión con la que los cromosomas se reparten entre las células hijas durante la mitosis y la meiosis hizo pensar que los cromosomas eran los responsables de la transmisión de las características hereditarias. Estas afirmaciones, y la controversia que provocaron, estimularon el interés por el fenómeno de la herencia biológica, y actuaron como incentivo para que en los últimos años del siglo XIX se llevaran a cabo experimentos con el enfoque cuantitativo que había caracterizado a los realizados por Mendel.

En el año 1900, los investigadores Hugo de Vries y Carl Correns publicaban en sendos artículos los resultados de los cruzamientos que habían realizado en distintas especies vegetales y las conclusiones a las que habían llegado. Ambos reconocían expresamente en sus respectivas comunicaciones que idénticos resultados y conclusiones habían sido publicados por Gregorio Mendel 35 años antes. El análisis mendeliano de la herencia había sido "redescubierto".

Más tarde se llegó a la conclusión de que las unidades hereditarias mendelianas estaban localizadas a lo largo de los cromosomas, afirmación que constituye el núcleo central de la llamada teoría cromosómica de la herencia. Las células somáticas de los individuos adultos son diploides, es decir, llevan dos juegos completos de cromosomas, uno procedente de cada progenitor, por lo tanto, deben llevar también dos copias de cada una de las unidades hereditarias que controlan los diferentes caracteres. 

En la meiosis los pares de cromosomas homólogos se separan (o segregan) dando lugar a gametos haploides que reciben un solo juego de cromosomas y, por lo tanto, una sola copia de cada una de las unidades hereditarias. Cuando los gametos se unen en la fecundación para dar lugar a un zigoto diploide, del que por sucesivas mitosis surgirá un individuo adulto, se reconstruyen los pares homólogos de unidades hereditarias mendelianas.

El interés por la herencia biológica constituyó el punto de partida para la aparición de una nueva rama de la Biología, la Genética, que está estructurada alrededor del concepto de gen. Se suele distinguir entre la Genética clásica (o Genética mendeliana), en la que el gen se concibe como una unidad abstracta e indivisible de la que se desconoce su naturaleza fisicoquímica, y la Genética molecular, de aparición mucho más tardía, en la que el gen es considerado como una cadena polinucleotídica de DNA portadora de información en forma de secuencia de nucleótidos.

Mendel estudió la herencia de caracteres dominantese independientes.

El concepto moderno del gen

Mientras que Mendel especulaba sobre los caracteres, nosotros sabemos hoy que los genes son segmentos de ADN que codifican para una proteína específica. Estas proteínas son las responsables de la expresión del fenotipo. Los principios básicos, tal lo descripto por Mendel, de la segregación y de independencia de los caracteres son aplicables hasta en los casos de herencia ligada al sexo

 

CRUZAMIENTOS DE TRES CARACTERES

Mendel también realizó cruzamientos entre variedades o líneas puras que diferían en tres caracteres (AABBCC x aabbcc). La segregación fenotípica obtenida en la F₂ es:

27 ABC : 9 ABc : 9 AbC : 9 aBC : 3 Abc : 3 aBc : 3 abC : 1abc

10. OTROS TIPOS DE HERENCIA

Uno de las primeras observaciones experimentales que resultó discordante con las conclusiones iniciales de Mendel fue la que se refiere a las relaciones entre los dos alelos de un gen. Pronto se hizo patente que no siempre hay un alelo dominante y otro recesivo. En la actualidad se consideran cuatro tipos de herencia en función de la relación existente entre los alelos del gen cuya transmisión se estudia:

10.1. Herencia dominante. Es el tipo de herencia que presentaban todos los caracteres estudiados por Mendel. Uno de los alelos del gen es dominante sobre el otro, que es recesivo. Se reconoce fácilmente porque el fenotipo del heterozigoto es igual al de uno de los dos homozigotos (el homozigoto para el alelo dominante).

10.2. Herencia intermedia. No hay relaciones de dominancia entre alelos. Se reconoce porque el fenotipo del heterozigoto es intermedio con respecto al de los dos homozigotos.

Por ejemplo, el color de las flores en dondiego de noche presenta herencia intermedia, de forma que cuando se cruzan plantas homocigóticas de flores rojas (AA) por plantas de flores blancas (aa) se obtienen híbridos heterocigóticos (Aa) de flores color rosa.

El aspecto de estos heterocigotos (Aa) es intermedio entre el rojo y el blanco de los parentales. Cuando se autofecundan las plantas de color rosa de la F₁, se obtiene una F₂ con la siguiente segregación genotípica y fenotípica 1/4 AA Rojas + 1/2 Aa Rosas + 1/4 aa Blancas. Como se puede ver, cuando hay Dominancia intermedia la segregación genotípica y la fenotípica de la F₂ coinciden, de manera que a cada fenotipo le corresponde un genotipo distinto.

  

PROBLEMAS ON LINE

     

Problemas herencia intermedia

10.3. Herencia codominante. Cuando la acción de los dos alelos presentes en el heterocigoto se manifiesta simultáneamente se dice que existe codominancia. Los alelos que se manifiestan simultáneamente en el heterocigoto reciben el nombre de codominantes. Un ejemplo típico de codominancia en la especie humana son los genes responsables de las especificidades antigénicas A y B del sistema ABO de los grupos sanguíneos. Las personas heterocigóticas con sangre del tipo AB presentan simultáneamente los antígenos A y B, de manera que ambos alelos se están expresando en el heterocigoto. La unión entre individuos heterocigotos de tipo AB (AB x AB) da lugar a 1/4 de descendientes de tipo AA 1/2 de individuos de tipo AB y 1/4 de personas BB. Por consiguiente, la segregación es 1/4 AA 1/2 AB y 1/4 BB.

 


Algunos casos de Dominancia intermedia, pueden ser interpretados como Codominancia, ya que algunos fenotipos de aspecto intermedio entre el de los parentales se pueden producir por la expresión simultánea de ambos alelos en el heterocigoto.

El mejor ejemplo de codominancia lo constituyen las isoenzimas. Las isoenzimas son diferentes formas moleculares de una misma enzima que se diferencian entre sí por su tamaño molecular o por su carga o por ambas causas y que presentan especificidad por el mismo sustrato. Por ejemplo, cuando se analizan las isoenzimas de alcohol deshidrogenasa (ADH) de un individuo, se pueden observar en algunos de ellos tres formas moleculares diferentes, con distinta carga eléctrica, pero las tres son capaces de deshidrogenar el alcohol y convertirlo en aldehido. Por tanto, las tres formas moleculares o isoenzimas, tienen especificidad por el mismo sustrato, en este caso el alcohol. En los individuos heterocigotos (Aa) se expresan al mismo tiempo el alelo A y el alelo a. Por ejemplo, el alelo A codifica para un polipéptido, el polipéptido α, y el alelo a para el polipéptido b, de forma que los heterocigotos tienen simultáneamente los polipéptidos α y b. Por consiguiente, el cruzamiento de dos heterocigotos (Aa x Aa) da lugar a 1/4 de individuos homocigotos AA (solo con polipéptido α), 1/2 de individuos heterocigotos Aa (con ambos tipos de polipéptidos, α y b) y 1/4 de homocigotos aa (que tienen solamente polipéptidos b).Como se puede ver, cuando hay Codominancia la segregación genotípica y la fenotípica de la F2 coinciden, de manera que a cada fenotipo le corresponde un genotipo distinto.

10.4. Herencia sobredominante. Al igual que en la herencia dominante, existe un alelo dominante y otro recesivo. Se caracteriza porque el fenotipo del heterozigoto es más acusado que el de ambos homozigotos (incluso que el del homozigoto para el alelo dominante).

Dado que en los casos de herencia intermedia, codominante o sobredominante se puede distinguir fácilmente el fenotipo del heterozigoto del de ambos homozigotos, en la F2 de un cruzamiento mendeliano típico que implique alguno de estos tres tipos de herencia no aparecerán dos fenotipos en la proporción de 3:1, sino tres fenotipos en la proporción 1:2:1.

10.5. Herencia de genes letales. Se define como aquel gen que al mutar puede provocar un fenotipo letal. Un gen letal es por tanto un gen cuya expresión produce la muerte del individuo antes de que este llegue a la edad reproductora. Si la expresión de un gen en vez de causar la muerte del individuo causa un acortamiento de su ciclo biológico, un empeoramiento de su calidad de vida o algún daño en su organismo, se denomina gen deletéreo. Al igual que el resto de los genes, los alelos de los genes letales así como los de los deletéreos, sus variables, pueden tener un carácter recesivo o dominante.

Estos genes no siguen un patrón de herencia normal, pero producen una alteración en las proporciones fenotípicas mendelianas. El gen letal con carácter dominante que llega a expresarse en estado de heterocigosis es transmitido a la siguiente generación, no causa la muerte del individuo que lo posee pero si manifiesta un fenotipo diferente al normal. Solo causa la muerte del individuo en estado de homocigosis al igual que el gen deletéreo recesivo. Por tanto, el alelo letal dominante causa la muerte del individuo en estado de homocigosis, a diferencia del alelo de un gen dominante que se expresa tanto en heterocigosis como en homocigosis.

En el caso de que el alelo letal o deletéreo tenga carácter recesivo, este solo se expresará, causando la muerte del individuo en el caso de genes letales o daños en el caso de un gen deletéreo, en condición de homocigosis.

En este caso el individuo no podrá (en el caso de los alelos letales) transmitir este gen a su descendencia, por definición. Por tanto, la única forma de que un alelo letal pase de un individuo que lo porta a su descendencia, es que este alelo se encuentre en heterocigosis ya sea que tenga carácter dominante o recesivo, y por tanto, no se exprese, pero si herede. No se produciría la muerte del individuo por el gen letal en estado de heterocigosis, pero sí sería portador de él, pudiendo así transmitirlo.

Ejemplos y cruzamientos

Para ilustrar un ejemplo de gen letal, utilizaremos el gen para el color amarillo del cuerpo en ratones. Dicho color amarillo es la expresión fenotípica codificada por el alelo A^Y, cuyo carácter es recesivo.

Como se ilustra en la fotografía, se realizan diversos cruzamientos entre ratones con diversos genotipos: 

Problemas genes letales

CUESTIONES:     1     2       3      4      5       6       7     8       9      10   11    12    13    14   15    16   17  18   19   20


11. RELACIÓN ENTRE GENES Y CARACTERES

La relación biunívoca entre un gen y el carácter por él controlado pronto hubo de ser revisada a la luz de los resultados experimentales. En primer lugar, se comprobó que en muchos casos un solo gen puede controlar más de un carácter. Por ejemplo, el gen que controla el color de la flor en los guisantes también afecta al color de la cubierta de las semillas y al de las axilas de las hojas. Este fenómeno recibe el nombre de pleiotropía. En segundo lugar, un mismo carácter puede estar controlado por más de un gen. Así, en el hombre se conocen al menos dos genes que controlan la sordera congénita y otros dos que controlan la ceguera para los colores.

Por otra parte, el fenotipo que muestra un individuo para un determinado carácter no es el resultado solamente de su genotipo. La información contenida en los genes se expresa en un determinado ambiente, de manera que un mismo genotipo puede dar lugar a diferentes fenotipos si su expresión tiene lugar en ambientes diferentes. El ambiente viene definido por todos aquellos factores no genéticos que influyen en la expresión de un genotipo (alimentación, temperatura, humedad, iluminación, etc.). Por ejemplo, la pigmentación de la piel en la especie humana está controlada genéticamente; sin embargo, una misma piel (el mismo genotipo) puede presentar más o menos pigmentación (diferentes fenotipos) en función de su mayor o menor exposición al sol (el ambiente).
12.ALELISMO MÚLTIPLE

Mendel eligió para sus estudios acerca de la herencia caracteres que presentaban dos alternativas claramente diferenciables, lo que le llevó a concluir que cada carácter estaba controlado por un gen con dos alelos. Sin embargo, la extensión de los estudios genéticos a multitud de organismos diferentes pronto reveló la existencia de caracteres hereditarios que exhiben más de dos alternativas posibles. 

Algunos de estos casos se explican recurriendo a un modelo de herencia intermedia, pero en otros muchos, el análisis genético revela que el carácter en cuestión está controlado por un sólo gen con tres o incluso más alelos. Este fenómeno se conoce como alelismo múltiple. Un ejemplo clásico de alelismo múltiple es la herencia del grupo sanguíneo ABO en la especie humana. Este carácter está controlado por un gen con tres alelos: 

• El alelo A, que determina presencia del antígeno A en la membrana de los glóbulos rojos
• El alelo B, que determina presencia del antígeno B
• El alelo i, que determina ausencia de antígenos. 

Tanto el alelo A como el B son dominantes sobre el alelo i, siendo, además, codominantes entre sí. Las diferentes combinaciones que se pueden dar entre estos tres alelos dan lugar a seis genotipos posibles (AA, BB, ii, Ai, Bi y AB), que, dadas las relaciones de dominancia existentes, se traducen en sólo cuatro fenotipos: los grupos sanguíneos A, B, AB y O. En la siguiente tabla se reflejan las relaciones entre alelos, genotipos y fenotipos para este carácter.

Problemas series alélicas


13. GENES Y CROMOSOMASLos estudios acerca de la herencia, basados en cruzamientos del tipo de los realizados por Mendel, resultaban, en muchos casos, excesivamente largos y engorrosos. Piénsese que en el caso de una planta anual como el guisante, además de requerir una cierta extensión de terreno para su cultivo, son necesarios al menos dos años de trabajo para obtener una simple F2 a partir de dos razas puras. Estas circunstancias condujeron a Thomas H. Morgan , un zoólogo norteamericano interesado por la herencia biológica, a afrontar la búsqueda de un organismo que pudiese facilitar y abreviar el análisis mendeliano de la herencia. Lo encontró en la mosca del vinagre, Drosophila menalogaster, un pequeño díptero, muy abundante y de fácil captura, que reunía una serie de características que lo hacían idóneo para sus propósitos:

• Gracias a su pequeño tamaño se puede cultivar masivamente en el laboratorio dentro de simples frascos de vidrio.
• Su ciclo biológico dura entre 10 y 12 días a 25ºC, lo que permite obtener un promedio de tres generaciones al mes.
• Una simple pareja puede engendrar varios centenares de hijos, lo que permite establecer proporciones mendelianas fiables en la descendencia de los cruzamientos.
• Presenta una gran variedad de variantes morfológicas heredables que resultan fácilmente reconocibles, en ocasiones incluso a simple vista.

  

Al igual que sucede en muchas otras ramas de la Ciencia, los análisis genéticos que se llevaron a cabo a partir del redescubrimiento del mendelismo tanto en Drosophila como otras muchas especies animales y vegetales, no siempre confirmaron en su totalidad los planteamientos iniciales. Pronto se hizo necesaria una profunda revisión y ampliación de los puntos de vista de Mendel que, sin embargo, no afectó a la parte esencial de su teoría. En sucesivos apartados de este capítulo se irán analizando las principales aportaciones que se han ido produciendo en el campo de la Genética clásica y que han mejorado considerablemente nuestra comprensión del fenómeno de la herencia.
La teoría cromosómica de la herencia, establecía que los genes se encontraban ordenados linealmente a lo largo de los cromosomas. La comprobación experimental de esta hipótesis estuvo protagonizada por Morgan y un nutrido grupo de colaboradores, entre los que se cuentan algunos de los genetistas más importantes del siglo XX.

                    


14. HERENCIA DEL SEXO

Puesto que algunos estudios, realizados con anterioridad en distintas especies, habían sugerido la posibilidad de que la determinación del sexo estuviese en relación con la constitución cromosómica del individuo, Morgan pensó que la clave para entender el tipo particular de herencia a que estaban sometidos algunos caracteres podría estar en el cariotipo de Drosophila. 

Los análisis microscópicos de los cromosomas de la mosca revelaron a Morgan que este presenta una dotación diploide de 8 cromosomas (n = 4) tanto en los machos como en las hembras. Sin embargo, uno de los 4 pares de cromosomas homólogos presentaba diferente aspecto según se tratase de unos u otras. En las hembras, este par estaba formado por dos cromosomas morfológicamente iguales que fueron denominados cromosomas X, mientras que en los machos este par constaba de un cromosoma X igual que los de las hembras y otro cromosoma de morfología diferente que fue denominado cromosoma Y. 

Este par de cromosomas homólogos, responsables de la determinación del sexo en Drosophila, se denominan cromosomas sexuales, mientras que los otros tres pares, morfológicamente iguales en machos y hembras, se denominan autosomas. Las hembras dan lugar a gametos todos ellos portadores de un cromosoma X, mientras que los machos producen gametos la mitad de los cuales llevan un cromosoma X y la otra mitad un cromosoma Y. De este modo, en la descendencia de una pareja, la mitad de los individuos tendrá una constitución cromosómica XX y serán fenotípicamente hembras, mientras que la otra mitad tendrá una constitución cromosómica XY y serán fenotípicamente machos. Tales proporciones fenotípicas están en concordancia con las obtenidas experimentalmente.

    

El sistema XY de determinación cromosómica del sexo, en el que la hembra es el sexo homogamético y el macho el heterogamético, no es exclusivo de Drosophila, sino que se halla extensamente difundido en el reino animal, siendo la especie humana una de las que lo presenta. Sin embargo, existen otros sistemas de determinación cromosómica del sexo, como el sistema ZW, típico de las aves y de muchos lepidópteros, en el que los machos son el sexo homogamético (ZZ) y las hembras el heterogamético (ZW). Existen también casos en los que el sexo de los individuos está determinado por factores ambientales (no genéticos).

ANIMACIONES

 

Herencia del sexo

CUESTIONES:    1       2      3        4      5      6       7      8      9      10     11   12    13    14  

15. HERENCIA LIGADA AL SEXO

En el curso de sus estudios sobre la transmisión de los caracteres hereditarios en Drosophila melanogaster, Morgan observó que algunos de ellos no se ajustaban a ninguno de los modelos de herencia mendeliana. Uno de estos caracteres era la coloración, normal o blanca, de los ojos de la mosca. 

En la descendencia de los cruzamientos realizados para analizar la transmisión de este carácter se encontró que las proporciones fenotípicas diferían en función de que los individuos contabilizados fuesen machos o hembras. Tal observación indujo a Morgan a pensar que la transmisión de este carácter tenía alguna relación especial con el sexo.

Morgan se percató de que las proporciones fenotípicas "anómalas" que había observado en algunos de sus cruzamientos tenían explicación si se asumía que los genes implicados estaban localizados en el cromosoma X. Según su explicación, los cromosomas X e Y no son verdaderamente homólogos, sino que llevan información genética relativa a caracteres completamente diferentes. 

El cromosoma Y contiene además mucha menos información que el cromosoma X. Por lo tanto, para los genes localizados en el cromosoma X, las hembras pueden ser homozigóticas o heterozigóticas, al igual que para los genes localizados en cualquier otro cromosoma, mientras que los machos son siempre hemizigóticos, pues sólo poseen una copia de cada uno de estos genes. Además, cuando hay relaciones de dominancia, los alelos recesivos, que no se expresan en las hembras heterozigóticas, sí lo hacen en los machos hemizigóticos en los que este alelo es el único presente. 

Morgan realizó una serie de cruzamientos adicionales para ver si se cumplía una serie de predicciones derivadas de su hipótesis. Los resultados de estos cruzamientos, además de demostrar lo acertado de su explicación, supusieron la primera comprobación experimental de que los genes están localizados en los cromosomas.

El particular modo de transmisión a que están sujetos los caracteres gobernados por genes localizados en el cromosoma X recibe el nombre de herencia ligada al sexo. Se dice que los genes localizados en dicho cromosoma están ligados al sexo, mientras que los que lo están en cualquier otro cromosoma son genes autosómicos. En la especie humana se conocen varios caracteres hereditarios ligados al sexo, entre los que destacan dos enfermedades: el daltonismo, que consiste en una dificultad para distinguir determinados colores, y la hemofilia, que consiste en una insuficiente coagulación de la sangre, con la consiguiente imposibilidad para detener las hemorragias. En ambos casos, el alelo que determina el padecimiento de la enfermedad es recesivo con respecto al respectivo alelo normal. Las mujeres que llevan estos alelos en heterozigosis se dice que son portadoras de la enfermedad, aunque no la padecen.

 

Por otra parte, el cromosoma Y contiene algunos genes que no están presentes en el cromosoma X. La herencia de estos genes, que se transmiten exclusivamente a través de los machos, se denomina herencia holándrica.

PROBLEMAS ANIMADOS

   

Problemas ligados al sexo

Ligamiento y Recombinación en Eucariontes. Ligamiento a los cromosomas sexuales.

16. HERENCIA INFLUIDA POR EL SEXO


El sexo del individuo puede influir también en la expresión de algunos genes autosómicos. Por ejemplo, la calvicie prematura en la especie humana está controlada por un gen autosómico con dos alelos; el alelo que determina la calvicie es dominante en los hombres y recesivo en las mujeres, de manera que los hombres heterozigóticos para este gen son fenotípicamente calvos mientras que las mujeres heterozigóticas son fenotípicamente normales. Este tipo de transmisión hereditaria se denomina herencia influida por el sexo.

La mayor parte del cromosoma X está ocupada por genes ligados al sexo. Sin embargo, este cromosoma contiene también una pequeña zona cuyos genes son homólogos con los correspondientes del cromosoma Y. La herencia de estos genes no se distingue experimentalmente de la herencia autosómica, ya que tanto machos como hembras pueden ser homozigóticos o heterozigóticos para ellos. 

Cuestiones de genética
Problema influencia del sexo


17. INTERACCIONES ENTRE GENES 
Si bien un gen fabrica una sola proteína, por lo general esa proteína interactúa con otras, en realidad la mayoría de las características del fenotipo son el resultado de la interacción de muchos genes distintos de un organismo.

Puede ocurrir que cuando una característica es afectada por dos o más genes diferentes, aparezca un fenotipo completamente distinto. Por ejemplo la cresta de las gallinas esta determinada por dos genes Rr y Pp.

RR o Rr cresta en roseta
PP o Pp cresta en guisante
Pero cuando P y R aparecen juntos en el mismo individuo el resultado es una cresta en nuez (fenotipo nuevo)

 

18. EPISTASIS

Epistásis es el término utilizado cuando un gen enmascara la expresión de otro. Si el gen A enmascara el efecto del B se dice que A es epistático respecto de B. Bateson describió una relación fenotípica diferente en el color de las flores (púrpuras o blancas) de la arvejilla de olor, que no podía explicarse por las leyes de Mendel. Esta relación era 9:7 en vez de 9:3:3:1 que se espera en un cruce dihibrido entre heterozigotas. Lo que ocurre es que cuando los dos genes (C y P), en cualquiera de ellos homocigotas para el recesivo (cc o pp) resultan epistáticos (o sean que ocultan) el otro. Para que existan flores púrpuras deben estar presentes los alelos C y P.

  

Mendelismo, variaciones de la dominancia y epistasias.

19. HERENCIA POLIGÉNICA

La herencia poligénica es responsable de muchos caracteres como el peso, forma, altura, color y metabolismo son gobernados por el efecto acumulativo de muchos genes. La herencia poligénica no se expresa en absoluto como caracteres discretos, como en el caso de los caracteres mendelianos. En vez de ello los caracteres poligénicos se reconocen por expresarse como graduaciones de pequeñas diferencias (una variación continua). El resultado forma una curva con un valor medio en el pico y valores extremos en ambas direcciones.

La altura en los seres humanos es un tipo de herencia poligénica. La altura en humanos no es discontinua. Si uno representa gráficamente las diferentes alturas en este curso, una variación continua será evidente, con una altura promedio y las variaciones extremas, muy altos y muy bajos. Cuando la herencia muestra variaciones continuas es porque esta controlada por el efecto aditivo de dos o más pares de genes separados. La herencia de cada gen sigue las reglas de Mendel.

La herencia poligénica se distingue por:

• Cuantificarse midiendo más que contando
• Dos o más pares de genes contribuyen al fenotipo
• La expresión fenotípica abarca un gran rango

En humanos se observa en:

• Altura
• Peso 
• Color de ojos 
• Inteligencia
• Color de la piel
• Muchas formas de comportamiento

 

Genética Cuantitativa.

PLEITROPÍA

Por pleiotropía se conoce al efecto de un solo gen en más de una característica. La anemia drepanocítica es una enfermedad humana de las áreas tropicales donde la malaria es común. Los individuos que la sufren tienen un sinnúmero de problemas debido al efecto pleiotrópico del alelo de la anemia drepanocítica.


20. LIGAMIENTO Y RECOMBINACIÓN

En la meiosis, los dos miembros de cada par de cromosomas homólogos se reparten entre las células hijas con total independencia de como lo hagan los otros pares. Por otra parte, Mendel había demostrado con sus cruzamientos dihíbridos que cada carácter hereditario se transmite a la siguiente generación con independencia de como lo hagan los demás caracteres. Ambas observaciones adquieren conjuntamente sentido en el marco de la teoría cromosómica de la herencia. En efecto, si los genes están localizados en los cromosomas, la transmisión independiente de aquéllos no es más que una consecuencia de la transmisión independiente de éstos en la meiosis. Sin embargo, tal aseveración, que es claramente acertada cuando los genes considerados están localizados en diferentes cromosmas, resulta mucho más discutible cuando tales genes están localizados en el mismo cromosoma.

Atendiendo a estas consideraciones, y teniendo en cuenta que en cualquier caso el número de genes de un organismo debe ser muy superior al número de cromosomas, algunos investigadores llegaron a la conclusión de que la transmisión conjunta de dos o más genes debería ajustarse a alguna de las dos siguientes posibilidades:

• Si los genes implicados están localizados en diferentes cromosomas se transmitirán independientemente unos de otros a la siguiente generación.
• Si los genes implicados están localizados en el mismo cromosoma, al estar ligados en una misma estructura física, se transmitirán a la siguiente generación como una sola unidad.

Con el objeto de comprobar si se cumplían estas predicciones se llevaron a cabo multitud de experimentos. En muchos de ellos, los resultados, en consonancia con los obtenidos por Mendel, apuntaban con claridad a una transmisión independiente de los genes implicados y, por consiguiente, a su localización en diferentes pares cromosómicos. En otros muchos, sin embargo, los resultados no se ajustaban a ninguna de las dos posibilidades mencionadas.

En la Figura 18.14 se esquematiza un cruzamiento realizado por Morgan y sus colaboradores con el objeto de estudiar la transmisión de dos caracteres de Drosophila, el que afecta a la coloración, normal o sepia, de los ojos, y el que afecta a la forma, normal o rizada de las alas. El esquema de este cruzamiento, algo diferente al del típico cruzamiento dihíbrido mendeliano, consistía en cruzar hembras heterozigóticas para los dos genes, previamente obtenidas de un cruzamiento entre dos razas puras, con machos homozigóticos para los dos alelos recesivos (ojos sepia y alas rizadas). Como se puede comprobar, los resultados no se ajustaban a lo que cabría esperar de una transmisión independiente ni a lo que cabría esperar de un ligamiento completo entre los dos genes. La mayor parte (76%) de los individuos de la descendencia habían recibido combinaciones paternas de alelos, mientras que los restantes (24%) habían recibido combinaciones nuevas, que no se hallaban presentes en los progenitores. Es decir, los dos genes considerados presentan una tendencia a transmitirse juntos, como cabría esperar si se encuentran ligados en un mismo cromosoma; sin embargo, en algunos casos se había producido entre ellos una recombinación que había dado lugar a la aparición de las nuevas combinaciones.

PROPORCIÓN DE GAMETOS EN DISTINTOS TIPOS DE HERENCIA DE AabB  de padres  aabb   y AABB
GENES INDEPEDIENTES	GENES TOTALMENTE LIGADOS	GENES PARCIALMENTE LIGADOS
25% Ab	50%  AB	Más del 25% de AB
25% AB	50% ab	Más del 25% de ab
25% aB		Menos del 25% de Ab
25% ab		Menos  del 25% de aB

A la vista de estos resultados Morgan dedujo que el ligamiento, o tendencia de los dos genes considerados a transmitirse como una sola unidad, era consecuencia de su pertenencia a un mismo cromosoma. Ahora bien, la aparición de combinaciones nuevas demostraba que, aunque los cromosomas son estructuras relativamente estables en el tiempo, en algún momento del ciclo reproductivo deben sufrir una fragmentación que se traduce en el intercambio de fragmentos entre cromosomas homólogos. Morgan, que conocía la existencia de los quiasmas, o puntos de contacto entre cromosomas homólogos durante la profase de la primera división meiótica, dedujo que tales estructuras reflejaban los lugares del cromosoma en los que estos intercambios tenían lugar. Así, el intercambio de fragmentos cromosómicos, conocido como entrecruzamiento, que tiene lugar en la meiosis, constituye la base citológica del fenómeno de recombinación genética observada por Morgan.

  

 Cuando los resultados del cruzamiento indicaban que los genes considerados se transmitían independientemente se deducía su pertenencia a cromosomas diferentes. Cuando, por el contrario, se detectaba la existencia de ligamiento entre ellos, se deducía que estaban localizados en el mismo cromosoma. Morgan y sus colaboradores establecieron así cuatro grupos de ligamientoque coincidían con los cuatro cromosomas de Drosophila.

Por otra parte, Morgan observó que el porcentaje de combinaciones nuevas en la descendencia de estos cruzamientos (frecuencia de recombinación) variaba en función de cuáles fuesen los genes considerados. Dedujo que, estando los genes ordenados linealmente a lo largo del cromosoma, cada gen ocupa un locus o lugar concreto del mismo. Cuanto más distantes se encuentren dos determinados loci más probable resultará que en la meiosis tenga lugar un entrecruzamiento entre ellos para dar lugar a un gameto recombinante, es decir, cuanto mayor sea la distancia entre dosloci, mayor será la frecuencia de recombinación entre ellos.

Partiendo de esta hipótesis, Morgan y sus colaboradores elaboraron mapas genéticos de Drosophila en los que las distancias entre los diferentes loci de un cromosoma se expresaban en forma de frecuencias de recombinación. En honor a Morgan, sus colaboradores decidieron asignar a la unidad de mapa el nombre de centimorgan, que se define como la distancia que separa dos loci cuya frecuencia de recombinación es de un 1%.

ANIMACIONES

      

CUESTIONES:      1     2     3       4      5     6     7     8     9     10    11    12

21. HERENCIA HUMANA

En febrero del 2001 Nature publicó la versión del genoma humano dada a conocer por el Proyecto genoma humano cuyo director es Francis Collins y Science, la versión producida por el grupo de Craig Venter (® ) ambas con las correspondientes versiones digitales.
La secuencia asciende a unas 2.100 millones de bp y deriva del estudio de la eucromatina. La heterocromatina (que representa aproximadamente un 5% del total) y que es difícil de secuenciar, posiblemente contenga algunos genes.

Recordemos que en eucariotas las regiones codificantes de un gen se encuentran fragmentadas en pequeñas piezas denominadas exones, separadas por largas secuencias de ADN no codificantes. Solo cuando el ARNm es editado, durante el proceso de transcripción, los exones se juntan.

Los resultados señalan la existencia de entre 30.000 y 25.000 genes, solo aproximadamente el doble de los de Drosophila melanogaster. Esta cifra esta en el orden de lo pronosticado en base a la secuenciación del cromosoma 21 y resulta ser notablemente inferior a los 140.000 estimados en base a la complejidad funcional del ser humano.

Las diferentes formas en la que puede introducirse complejidad en un sistema como los humanos y en otros genomas de organismos superiores pueden ser: 

• Proteínas multifuncionales 
• Cortes y ensambles alternativos durante el proceso de edición del ARNm 
• Causa cierta perplejidad encajar el significado de la presencia de unos 200 genes bacterianos que "invadieron" el "futuro genoma humano" en alguna etapa evolutiva muy primitiva (millones de años atrás) 

El genoma contiene grandes regiones pobres en genes ("desiertos"). Mas de la mitad del genoma humano consiste en secuencias repetitivas sin función conocida destacándose que el cromosoma 19 que tiene un 57% de ADN repetitivo.

La mayor parte del mismo deriva de la actividad parasitaria de transposones que se replicaron e insertaron copias de si mismos en otros sitios. Unos 50 genes parecen haber sido originados en transposones lo cual sugiere un cierto rol protagónico en la evolución del genoma. 

Grandes segmentos parecen haberse duplicado a lo largo de los tiempos. Los investigadores creen que esto permitió a la evolución "realizar ensayos" con los mismos sin destruir la función original y probablemente permitió la expansión de muchas familias de genes humanos. 

Tanto el HGP como Celera identificaron en el ADN una multitud de posiciones de bases que difieren entre individuos los llamados "snips". Si bien el 99,9% de las secuencias son idénticas en todos los individuos el aproximadamente 0,1%, que corresponde a los SNPs, difiere de uno a otro. Se espera aprender de ellos como los genes hacen diferentes a los individuos y, en particular, la razón por la cual algunos son mas susceptibles a ciertas enfermedades.

Número de genes
Virus de la gripe	Mycoplasma genitalium	Escherichia  coli	Drosophila melanogaster	Caenorhabitis  elegans	Arabidopsis  thaliana	Oriza  sativa	Homo sapiens
~1.800	~500	~4.000	~13.000	~18.000	~25.500	~50.000	30.000 o  ¿25.000?

Ce

Celera utilizó par la secuenciación el ADN de cinco individuos (un latino, un asiático, dos caucásicos y un afroamericano) y las cinco secuenciaciones fueros coincidentes en un 99.9%.

El genoma, la suma de la información heredable contenida en los cromosomas y que gobierna el desarrollo de un organismo, no es un texto estático pasado de una generación a otra, en vez de ello el genoma es una maquinaria bioquímica de extraordinaria complejidad que, como cualquier maquinaria, opera en el espacio tridimensional y esta constituido por partes diferentes e interactuantes. Estas partes conformas por lo menos tres niveles de información.

El 98% del genoma que ha sido considerado durante mucho tiempo como "silencioso", en el mejor de los casos , o como "basura" (junk) en muchos otros, no se estudió en profundidad en general por falta de métodos adecuados. En estos últimos años los genetistas  han explorado las partes no visibles del genoma en busca de explicaciones a anomalías que que contradicen el dogma central de la biología: enfermedades familiares que se manifiestan de manera impredecible (aún en gemelos.....) o el "encendido y apagado" de genes en canceres que no presentan mutaciones. 

La primera de estas partes, los genes que codifican para proteínas (aproximadamente 30.000 regiones del Genoma Humano), conforman y representan alrededor de un 2% del ADN total.

La segunda de estas partes, esta conformada (entre otros) por los genes "solo a ARN" a partir de los cuales no se sintetizan proteínas. Estos genes no convencionales dan origen a ARNs activos y por medio de ellos alteran el comportamiento de "genes normales".

La tercera parte esta conformada por la información epigenética guardada en las proteínas y otras moléculas (por ej. grupos metilo) que se encuentran rodeando o están pegadas al ADN. Estas marcas epigenéticas pueden influir en las características o en la salud de un individuo (algunas pasan de padres a hijos) sin alterar la secuencia del ADN.

Existen 44 autosomas y 2 cromosomas sexuales en el genoma humano lo que hace un total de 46 cromosomas.

Los cariotipos son fotografías o representaciones gráficas de los cromosomas de una célula somática de un organismo.



21.1. Anormalidades cromosómicas humanas
Una anormalidad común es la causada por la no disyunción ( la falta de segregación) de un cromosoma durante la anafase II de la meiosis. Un gameto al cual le falta un cromosoma no puede producir un embrión viable pero ocasionalmente un gameto con n+1 cromosomas puede producir un embrión viable. En humanos la no disyunción esta generalmente asociada al cromosoma 21, que produce una enfermedad genética conocida como síndrome de Down (o trisomía 21). La incidencia del Síndrome de Down se incrementa con la edad de la madre, sin embargo un 25% de los casos son el resultado de un cromosoma extra de origen paterno.

Anormalidades en los cromosomas sexuales pueden ser causadas por la no disyunción de uno o más cromosomas sexuales. Cualquier combinación (tipo XXXXY) produce machos con deficiencias. Hombres con mas de un cromosoma X son generalmente deficientes mentales y estériles. Se conocen mujeres XXX y XO, siendo en su mayor parte estériles.

  

La detección prenatal de las anormalidades cromosómicas se realizan por un procedimiento llamado amniocentésis.

21.2. Desordenes alélicos en humanos (recesivos)

El primer carácter Mendeliano en humanos, la braquidactilia 5. Actualmente se conocen mas de 3.500.

El albinismo es un caso de herencia Mendeliana . Los individuos homocigotos recesivos (aa) no fabrican melanina, y por lo tanto tiene su cara, cabello, y ojos que son blancos o amarillos. Los padres heterocigotos con pigmentación normal (Aa), producen dos tipos de gametos: A o a. De la cruza de dos heterocigotos 1 de 4 hijos puede resultar albino.
La fenilcetonuria (PKU) es un desorden hereditario recesivo en los que el individuo sufre por su incapacidad para transformar el aminoácido fenilalanina en tirosina. Los individuos homocigotas recesivos para este  tienen un exceso de fenilalanina y productos de su metabolismo en sangre y en la orina. Estos metabolitos pueden ser dañinos para el sistema nervioso que se está desarrollando y producen retardo mental. Uno de cada 15.000 recién nacidos sufre este problema. 

La enfermedad de Tay-Sachs es autosómica y recesiva, su evolución lleva a la degeneración del sistema nervioso. Los síntomas se manifiestan luego del nacimiento. Los niños homocigotas para el alelo recesivo raramente superan la edad de cinco años. Los enfermos no tienen capacidad para fabricar una enzima (la N-acetil-hexosaminidasa), que elimina un lípido (conocido como gangliósido GM2). Este lípido se acumula en los lisosomas de las células cerebrales y, eventualmente las mata. Si bien es rara en la población general (1 de 300.000 nacimientos).

La hemocromatosis hereditaria es autosómica y recesiva, se caracteriza por un exceso de depósitos de hierro principalmente en el hígado y páncreas (hasta 100 veces la concentración normal) que conducen a cirrosis, diabetes, artritis..., responde a una terapia clásica: la sangría, por esta razón la mayoría de las mujeres están a salvo hasta la menopausia dado que la menstruación elimina el exceso de hierro. Se suele dar entre los Amish.

La anemia drepanocítica, autosómica y recesiva, es un ejemplo al que se recurre varias veces en este curso. El 9% de los negros norteamericanos son heterocigotos para esta mutación, y un 0,2% homocigotos para ella. El alelo recesivo causa la sustitución de un solo aminoácido en la cadena beta de la hemoglobina. Debido a la mutación, cuando la concentración de oxígeno es baja la hemoglobina se vuelve insoluble por lo cual los glóbulos rojos se deforman (falciformes o en forma de hoz) tornándose muy frágiles (también ocurre el parásito que produce la malaria, no puede desarrollarse en ellos. Aparentemente esta mutación se originó en África, y resulta un interesante ejemplo de como la selección natural puede mantener caracteres a primera vista desfavorables. Los heterocigotos fabrican suficiente cadenas beta normales de hemoglobina como para no sufrir los síntomas, mientras la concentración de oxígeno se mantenga alta como ocurre a nivel del mar. La drepanocitosis ofrece un buen ejemplo de las dificultades del empleo en ciertos casos de los términos mendelianos de dominante y recesivo, pues en este caso si hablamos del fenotipo de la drepanocitosis como una enfermedad, estamos ante una enfermedad autosómica recesiva ya que es necesario que el individuo sea homocigoto para tener la enfermedad (el heterocigoto es asintomático).

La fibrosis quística es la enfermedad hereditaria autosómica y recesiva mas frecuente en las poblaciones de raza blanca. Se caracteriza por la producción de un mucus espeso, insuficiencia pancreática exógena y electrolitos altos en el sudor. En ausencia de tratamiento es mortal y con tratamiento rara vez superan la adolescencia. La causa es un defecto en un único gen que se encuentra en el brazo largo del cromosoma 7. Una vez más necesitamos recurrir a hipótesis evolutivas para explicar la alta incidencia de un alelo tan terrible en la naturaleza, pareciera ser en este caso, que los heterocigotas son resistentes a la tifoidea, enfermedad que en otros tiempos tenía una alta tasa de mortalidad, lo cual explicaría esta "anómala selección".

21.3. Desórdenes alélicos en humanos (dominantes)

Los casos son raros, a pesar de que por definición se expresan siempre, la razón está en la dificultad para reproducirse de los gravemente afectados.

El enanismo es uno de los trastornos autosómicos dominante más comunes. Se caracteriza por las extremidades cortas y caracteres faciales particulares.A pesar que esta condición se debe a un autosomico dominante, el 80% de los casos se deben a nuevas mutaciones esporádicas. La mutación involucra el gene que codifica el factor de crecimiento de los fibroblastos 3, ubicado en el cromosoma 4; es una mutación puntual que cambia el aminoácido arginina por glicina

La enfermedad de Huntington es autosómica y dominante, su resultado es la destrucción progresiva de la células del cerebro. Si uno de los padres es heterocigoto (lo cual por supuesto implica que es enfermo) el 50% de los hijos tendrá el carácter y la enfermedad. Si es homocigota el 100%. La enfermedad no se manifiesta hasta la edad de 30 años, aunque algunos fenómenos relacionados con la enfermedad pueden presentarse a los 20 años.
La enfermedad, perteneciente el grupo de las enfermedades neurodegenerativas producidas por expansión de trinucleótidos

  

Polidactilia es la presencia de seis dedos en manos o pies. Actualmente a menudo el dedo extra se extirpa quirúrgicamente al nacer y el individuo no conoce que es portador del carácter. Una de la mujeres de Enrique VIII tenía un dedo extra . En ciertas familias del sur de USA es mas común. El dígito extra raramente es funcional.

21.4. Caracteres ligados al sexo

El daltonismo o ceguera a los colores aflige al 8% de los hombres y al 0,04 % de las mujeres. La percepción del color depende de tres genes, cada uno de los cuales produce compuestos sensibles a diferentes partes del espectro visible. Los genes para la detección del rojo y el verde se encuentran en el cromosoma X. La detección del azul es autosómica.

Por hemofilia se conoce a un grupo de enfermedades en las cuales la sangre no coagula normalmente. Diferentes factores sanguíneos intervienen en la coagulación. La hemofilia tipo A (la mas común) es aquella en la que falta el factor VIII. Hasta recientemente el factor VIII se obtenía de donantes sanguíneos con el consiguiente riesgo para la salud (SIDA, hepatitis...), actualmente se prepara por biotecnología a partir de bacterias que lo sintetizan merced a las técnicas de ADN recombinante. La Reina Victoria de Inglaterra era portadora de la enfermedad, el alelo fue pasado a dos de sus hijas y un hijo. Dado que las familias reales de Europa generalmente se casaban entre sí, el alelo se desparramó entre la realeza y pudo haber contribuido a la caída de los zares rusos y a la llegada del comunismo al poder (el zarevich Alexei hijo del zar Nicolás sufría de hemofilia A heredada de su madre, que portaba el gen secreto de la reina Victoria, la influencia de Gregor Efimovic Novy, Rasputín "el monje negro" en este reinado, era debida a que los zares pensaban que tenía poderes curativos )

La distrofia muscular es un término que se aplica a una gran variedad de enfermedades del músculo. La mas común es Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), afecta los músculos cardíaco y esqueléticos, como así también a algunas funciones mentales. DMD es un factor recesivo ligado al X que tiene una frecuencia de 1 en 3500 nacimientos. Los que la sufren mueren generalmente antes de los 20 año. En 1987, Louis Kunkel informó el aislamiento de una proteína, la distrofina, presente en individuos normales (cerca del 0,002 % de la proteína muscular) pero ausente en dos individuos con DMD. La falta de distrofina se acompaña con un proceso a nivel muscular conocido como fibrosis, que restringe el suministro de sangre al músculo que por lo tanto muere. La tecnología genética, se utilizó para secuenciar y clonar el gen de la distrofia, que es el mas grande que se conoce en humanos (alrededor de 2 a 3 millones de pares de base), con 60 exones e intrones muy grandes.

Una enfermedad genética de gran heterogeneidad: Con el nombre de retinosis pigmentaria se agrupa a una gran cantidad de trastornos degenerativos de la retina causada por problemas en los fotorreceptores, afecta a todos los grupos raciales en alrededor de 1 en 7000 personas, la "ceguera nocturna" y el "efecto túnel" son algunos de sus síntomas. Se debe a la mutación de alguno de los numerosos genes que codifican las proteínas de la fototransducción y dependiendo de cual puede ser: autosómica dominante, recesiva o ligada al sexo
 

  

 

 


22. CAUSAS DE LAS ENFERMEDADES GENÉTICAS
Las principales causas del desarrollo de enfermedades genéticas se pueden resumir en las siguientes:

1. Genes trasmitidos de padres a hijos.
2. Anomalías en el número o en la estructura de los cromosomas.
3. Trastornos debidos a la combinación de factores genéticos y ambientales.
4. Exposición a medicamentos tóxicos, radiaciones, virus o bacterias durante el embarazo.


23. PROCEDIMEIENTOS UTILIZADOS PARA EL DIAGNÓSTICO PRENATAL

Existen varios métodos de diagnóstico y control. Puede conocerse la constitución genética del feto a través del análisis cromosómico y de la detección de genes anormales para un número creciente de enfermedades. Los estudios genéticos del feto se realizan actualmente en el primer trimestre del embarazo mediante la biopsia coriónica (o placentaria) y, en el segundo trimestre de la gestación, a través del estudio del líquido amniótico.

1. Biopsia de vellosidades coriónicas: Consiste en la extracción y estudio de células de las vellosidades coriónicas, donde entran en contacto los tejidos de la madre con los del feto. Se efectúa entre la semana 11ª y 12ª del embarazo. Tiene un riesgo de aborto del 1%, y tiene la ventaja de que los resultados se obtienen en menos de una semana.

2. Amniocentesis: Se hace una punción hasta la cavidad uterina a través de la pared abdominal en la semana 6ª de gestación, para obtener liquido amniótico. Tiene un riesgo de aborto inferior al 0,5%, pero tiene el inconveniente de que los resultados no se obtienen hasta pasadas tres o cuatro semanas de haber hecho la punción.

3. Técnicas de citogenética: El objetivo es obtener células que se están dividiendo. Se consigue a partir de una muestra de sangre, en la que se estimula la división de los linfocitos. Al tercer día se detiene esta división en una fase en la que los cromosomas están individualizados y separados unos de otros: la metafase.
Luego se rompe la célula para que queden libres los cromosomas que serán observados al microscopio.
Finalmente se aplica la técnica de bandeo que pone de manifiesto una serie de bandas a lo largo de cada cromosoma que se repiten de forma constante, lo que se llama patrón de bandas. Esto sirve para diagnosticar cuándo falta o sobra una porción de un cromosoma.

 
 

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24. ÁRBOLES GENEALÓGICOS
La obtención de información sobre la historia familiar de una enfermedad genética es el
primer paso y el más importante para su estudio porque aporta datos esenciales sobre su
historia natural.

El árbol genealógico es el diagrama que se confecciona con los miembros de una
familia indicando el sexo, su relación de parentesco y si están afectados o no. Para esto se utilizan símbolos convencionales que permiten resumir esa información y presentarla en forma clara, y es especialmente útil cuando la familia es grande. La confección adecuada de un árbol genealógico, incorporando todos los antecedentes y su posterior actualización en el tiempo con nuevos estudios, resulta crítico para el asesoramiento genético. El objeto de estudio de la genética médica es el individuo y su familia, por lo que es de interés el registro tanto de los individuos afectados como los sanos, vivos o muertos.

Las enfermedades monogénicas presentan patrones familiares característicos que permiten definirlos en cuatro patrones de herencia clásicos, llamados también mendelianos. Ellos son: autosómico dominante (AD), autosómico recesivo (AR), ligado al X recesivo (XR) y ligado al X dominante (XD). Conociendo el patrón de herencia de una enfermedad, u observando su comportamiento en la familia aunque no se conozca el diagnóstico, se pueden estimar los riesgos de afectación de cada uno de los miembros y su descendencia.

   

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Problemas de pedigrís
Problemas de pedigríes

25. MUTACIÓN

Una de las primeras cuestiones que surgió tras el redescubrimiento de los trabajos de Mendel era la relativa al origen de los diferentes alelos de un gen. Ya por aquel entonces Hugo de Vries, uno de los redescubridores del mendelismo, sugirió la posibilidad de que la aparición de un nuevo alelo a partir de otro preexistente tuviera lugar mediante un cambio brusco en la estructura del gen, que denominó mutación (del latín mutare = cambiar). Muy pronto la existencia de mutaciones fue detectada en una gran variedad de especies de animales y plantas. 

Morgan observó que en los cultivos de Drosophila, incluso en aquellos que habían demostrado su condición de razas puras durante muchas generaciones, aparecían con cierta frecuencia variantes morfológicas hereditarias cuya presencia sólo resultaba explicable si se admitía que los genes responsables de tales variantes habían sufrido una mutación.

En la terminología genética es frecuente el uso de las expresiones alelo normal y alelo mutante pare referirse respectivamente al alelo más frecuente y al menos frecuente en una población. Esta terminología puede resultar útil en casos en los que, como ocurre con las variantes morfológicas estudiadas en Drosophila, el fenotipo determinado por el alelo mutante es extremadamente raro en las poblaciones naturales. Sin embargo, en otros muchos casos, como por ejemplo el grupo sanguíneo o el color del pelo en la especie humana, no es posible, y además carece de interés, determinar cual es el alelo normal y cual el mutante.

En organismos unicelulares las mutaciones sufridas por un individuo siempre se transmiten a su descendencia. Sin embargo, en organismos pluricelulares se pueden distinguir dos tipos de mutación: 

• La mutación somática, que afecta a células de los diferentes tejidos somáticos y que en ningún caso es transmitida a la descendencia
• La mutación germinal, que afecta a las células productoras de gametos y que por lo tanto puede ser transmitida a la descendencia.

Los estudios experimentales realizados acerca de la mutación durante varias décadas demuestran que es un fenómeno aleatorio. Cada gen lleva asociada una determinada probabilidad, que es constante de generación en generación, de sufrir una mutación que dé lugar a un determinado alelo, pero es impredecible el momento en que esta mutación va a tener lugar.

Aunque durante mucho tiempo se utilizó el término mutación para referirse a cualquier tipo de cambio sufrido por el material genético, incluidos aquellos que afectaban a grandes segmentos de un cromosoma o incluso a cromosomas enteros, en la actualidad se prefiere restringir su uso a los cambios sufridos por genes individuales que dan lugar a la aparición de nuevos alelos.

Las mutaciones se deben a múltiples causas, tales como:

• Errores en la replicación que permitan que se cambien unos nucleótidos por otros o, incluso, que desaparezcan o se intercalen nucleótidos.
• Errores en la meiosis que alteren la estructura física de los cromosomas o su número.
• Modificaciones químicas en el DNA debido a la acción de ciertas sustancias químicas, radiaciones UV, rayos X, etc., a los que denominamos AGENTES MUTAGÉNICOS

 

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26. TIPOS DE MUTACIONES

Según la cantidad de DNA afectado, se diferencian tres tipos de mutaciones: 

26.1. Mutaciones Génicas: 
Son aquellas que sólo afectan a nucleótidos aislados, bien porque se cambia uno por otro, porque se añade o se pierde un nucleótido. El cambio de un nucleótido por otro puede dar lugar a que la proteína siga siendo funcional y la mutación pase desapercibida, pero si se añade o elimina algún nucleótido, la alteración puede ser tan grande que la proteína no sea funcional, provocando una enfermedad genética o, incluso, la muerte.
Además de las mutaciones convencionales, que afectan a genes individuales, se han detectado en muchas especies cambios en la disposición y organización del material genético que han sido denominadas conjuntamente alteraciones cromosómicas. Distinguiremos dos tipos de alteraciones cromosómicas: las que afectan a la estructura de los cromosomas, y las qe afectan al número de cromosomas.

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Mutaciones

26.2. Mutaciones Cromosómicas:
Son mutaciones que afectan a la integridad de los cromosomas y, por tanto, a la información que llevan. Las alteraciones que afectan a la estructura de los cromosomas son el resultado de roturas y reuniones anómalas de los fragmentos cromosómicos durante de fase de entrecruzamiento en la meiosis. Se distinguen varios tipos:

• Deleciones: Consisten en la pérdida de un fragmento cromosómico que no se soldó debidamente durante la fase de entrecruzamiento. Estos fragmentos pueden abarcar decenas o centenares de genes, por lo que su pérdida suele acarrear consecuencias graves para el individuo que las padece
• Duplicaciones: Consisten en la repetición en serie de un fragmento cromosómico. Al no suponer una pérdida de información no suelen tener consecuencias graves.
• Traslocaciones: Consisten en el cambio de localización de un fragmento cromosómico que pasa de un cromosoma a otro no homólogo. No suelen tener consecuencias graves para el individuo pero pueden ser causa de esterilidad.
• Inversiones: Consisten en un cambio de orientación de un fragmento cromosómico que gira 1801 con respecto a su posición original. Tienen el efecto de inhibir el entrecruzamiento meiótico en los heterozigotos para la inversión.

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26.3. Mutaciones Genómicas: 
Son aquellas que afectan al GENOMA, es decir, al número de cromosomas, bien porque se gane alguno o porque se pierda. Suelen ser debidas a problemas durante la meiosis. Se distinguen dos tipos:

• Euploidías:  Consisten en una alteración en el número de dotaciones cromosómicas haploides que posee un individuo. Se producen cuando afecta a la totalidad de los pares cromosómicos dando lugar a gametos con el número de dotaciones alterado. Los individuos que resultan de la unión de estos gametos, entre sí o bien con otros normales, pueden ser triploides (3n), tetraploides (4n), hexaploides (6n), etc. Las euploidías son raras en el reino animal, pero relativamente frecuentes entre los vegetales. Muchas variedades de frutos de interés comercial presentan diferentes tipos de euploidías.

 

• Aneuploidías: Se producen cuando en la meiosis afecta a un solo par cromosómico dando lugar a un gameto que lleva un cromosoma de más y a otro que lleva un cromosoma de menos. La unión de estos gametos entre sí o bien con gametos normales da lugar a individuos con un número de cromosomas alterado, que pueden ser monosómicos (2n-1), trisómicos (2n+1), tetrasómicos (2n+2), etc. En la especie humana se conocen varias aneuploidías con efectos fenotípicos graves; entre ellas destacan el síndrome de Down, provocado por una trisomía en el par cromosómico nº 21, que afecta a uno de cada 700 niños nacidos vivos.

  

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Mutaciones cromosómicas.

Mutación. Mutaciones CUESTIONES BIOTECNOLOGÍA:   1       2      3      4      5      6     7     8     9      10     11   12     13   14     15     16     17     18   19     20    21    22     23    24    25    26   27    28    29  30  31   32   33    34   35   36   37   38   39  40  41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55    56    57  58  59   60  61

27. RESUMEN

Los genes se localizan en los cromosomas

A principio del siglo XX se propuso el nombre de gen en lugar de factor hereditario, propuesto por Mendel, para denominar las unidades de la herencia.

Un determinado gen puede presentar varias alternativas o formas alélicas que llevan informaciones diferentes para un carácter correspondiente. Por ejemplo, el gen que determina el color de ojos, puede presentar un alelo que determina ojos oscuros y otro alelo que determina ojos claros.

Un gen es un trozo de ADN que contiene la información necesaria para construir una determinada proteina, que a la vez controla la manifestación de un determinado carácter.
Cada individuo lleva dos alelos para cada carácter, uno del padre y otro de la madre.

Si un individuo lleva los dos alelos para un carácter iguales, decimos que el individuo es homocigoto o puro para dicho carácter.

Si un individuo lleva los dos alelos diferentes para un determinado carácter, decimos que es heterocigoto o híbrido para dicho carácter.

En la meiosis cada gameto recibe uno de cada padre uno de los cromosomas de cada pareja de homólogos.

Hay algunos caracteres cuya manifestación se debe a un sólo par de alelos como el caso del albinismo.

Hay caracteres que dependen de varios genes como es el caso de la estatura o el color de la piel.

Todo organismo recibe para cada carácter dos genes, uno del padre y otro de la madre. Por lo tanto posee dos dotaciones de genes homólogos

La distribución de los genes maternos y paternos en el hijo se hace completamente al azar.

No siempre se cumple la 3ª ley de Mendel, así que la independecia de los genes no es total, ya que a veces se transmiten grupos de genes conjuntamente, decimos que son genes ligados.

El ADN se considera la molécula de la herencia porque lleva la información de cómo es y debe funcionar un organismo. Además, es capaz de formar copias idénticas por el proceso de REPLICACIÓN o AUTODUPLICACIÓN

Los cromosomas se encuentran formando parejas decromosomas homólogos, por lo que poseemos siempre dos alelos para cada carácter (uno procede del padre y otro de la madre)

La información almacenada en el ADN, pasa a unas moléculas intermediarias (ARN) por el proceso deTRANSCRIPCIÓN.

Mendel trabajó con "razas puras" de plantas y dedujo unas leyes que sirven para ver como se transmiten los caracteres.

En una segunda fase, la información por un proceso deTRADUCCIÓN dará origen a las proteínas, que controlan todas las características de un ser vivo.

La 1ª ley de Mendel se llama ley de la uniformidad porque cuando se cruzan razas puras, toda la F1 es igual (uniforme)

Un gen es un trozo de ADN que contiene información par la síntesis de una proteína.

Según la 2ª ley, los dos alelos de un mismo carácte se separan y no irán juntos nunca a un mismo gameto; ley de la segregación

Los genes se encuentran alineados a lo largo del cromosoma, tal como nos dice la teoría cromosómica de la herencia
La 3ª ley llamada "ley de la independencia", nos dice que los genes que determinan distintos caracteres se heredan independientemente.

Las distintas manifestaciones de un gen, se llamanalelos. Así podemos decir que el gen que controla el color de las semillas del guisante tiene dos alelos: alelo amarillo y alelo verde.

Los alelos pueden ser dominantes, (herencia dominante); recesivos (herencia recesiva) o equipotentes (herencia intermedia)

Los CARACTERES HEREDITARIOS son una serie de caracteres morfológicos, fisiológicos, de comportamiento, etc., que comparten los individuos de un mismo grupo taxonómico y se transmiten de padres a hijos.

La INFORMACIÓN GENÉTICA es la información necesaria para desarrollar esos caracteres.

Un GEN es un fragmento de DNA que posee la información necesaria para desarrollar un carácter.

El FENOTIPO es la manifestación concreta de un carácter.

Un ALELO es la forma concreta que puede tener un gen. Si los dos alelos de un par homólogo son iguales se llaman HOMOCIGOTOS, y si son diferentes, HETEROCIGOTOS.

Si un alelo tiene más fuerza para manifestarse que otro se le llama DOMINANTE. Al débil se le conoce como RECESIVO.

El GENOTIPO es el conjunto de todos los alelos de un individuo.

Los GENES MENDELIANOS son aquellos que cumplen las Leyes de Mendel: 

1ª Ley: Al cruzar entre sí dos razas puras (homocigotos) toda la descendencia es idéntica entre sí e idéntica a uno de los progenitores (al dominante).

2ª Ley: Al cruzarse dos híbridos (heterocigotos) entre sí, los factores hereditarios (alelos) se combinan entre sí de todas las formas posibles porque son independientes.

3ª Ley: Al cruzar dos dihíbridos (heterocigotos para dos caracteres) entre sí, los caracteres (fenotipos) se combinan entre sí de todas las maneras posibles, ya que son independientes, apareciendo combinaciones fenotípicas nuevas que antes no existían.

Los genes que se encuentran en la misma cromátida se llaman GENES LIGADOS y no son mendelianos.

La RECOMBINACIÓN GENÉTICA es un mecanismo por el cual dos cromosomas homólogos intercambian entre sí fragmentos de DNA equivalentes, es decir, intercambian los mismos genes o trozos de genes, aunque pueden tener alelos diferentes.

Las MUTACIONES son alteraciones en la información genética que se pueden dar a nivel de bases nitrogenadas (génicas), de cromosomas (cromosómicas) o de número cromosómico (genómicas).

Las mutaciones son la fuente de la VARIABILIDAD GENÉTICA que da lugar a la existencia de diferentes tipos de individuos sobre los que puede actuar la SELECCIÓN NATURAL, permitiendo que dejen más descendientes los mejor adaptados a su medio.

Las fuerzas evolutivas son aquellos factores capaces de alterar las frecuencias génicas y genotípicas de una población, produciendo cambios que al final serán la base de la evolución. Esas fuerzas son la SELECCIÓN NATURAL, las MUTACIONES, la DERIVA GENÉTICA, las MIGRACIONES y la falta de PANMIXIA.

28. TAREAS

    


29. REPASO
  

Autoevaluación 1: Sobre ADN
Autoevaluación 2: Conceptos básicos en genética
Autoevaluación 3: Mendelismo
Autoevaluación 4: Problemas de genética

Las mutaciones
Tipos de mutaciones
Mutaciones en los autosomas
Mutaciones en los cromosomas sexuales
Terminos genéticos

Problemas de genética
Problemas de series alélicas
Problemas de genes ligados al sexo
Problemas de genética (monohíbridismo -1)
Problemas de genética (monohibridismo -2)
Árboles genealógicos -1
Árboles genealógicos - 2

CUESTIONES:     1     1     2      3      4      5      6      7       8     9

TETS:   1    2    3    4    5    6    7    8     9    10   11    12    13   

30. PRÁCTICAS
      

Partes del cromosoma. 
Cariotipo.
Identificar los procesos  biotecnológicos
Electroforesis en gel
El grupo sanguíneo de Paula
Laboratorio de clonación
Extracción de ADN 1. Tecxto
Extracción de ADN 2. Texto
Extracción del ADN 3
Práctica de ingeniería genética. Texto
Grupo sanguíneo y Rh. Texto
Terapia genética
Respuesta corporal
Huellas genéticas
Práctica de ingeniería genética
Tras la huella genética
Identificación de huellas genéticas

31. PRESENTACIONES 
Presentación 1
Presentación 2
Estructura y replicación del ADN
Experimentos con ADN
Genes y cromosomas
Introducción a la genética
Leyes de la herencia
Herencia Mendeliana
Genética
Genética y evolución
Genética humana 1
Genética humana 2
El cromosoma eucariótico
Herencia no Mendeliana
Herencia cuantitativa
Herencia del sexo
Ligamiento y mapas cromosómicos
Mutación, reparación y recombinación
Citogenética
Genómica

Genética humana.                      
Genética molecular.

32. CUESTIONES
Problemas de genética mendeliana.
Problemas de genética 1     y     2 
Un problema de cobayas.
Problemas de pedigríes
Problemas 1,      2      y     3. 
El grupo sanguíneo de Paula. Solución.
Cuestiones de genética.
Cuestiones ingeniería genética.
Problemas genética mendeliana. 
Problemas genética mendeliana
Problemas resueltos de genética
Problemas genética básicos
Problemas de genética 
Problemas de genética
Problemas genética 1 solución
Problemas genética 2 solución
Problemas genética y soluciones
Problemas genética y soluciones 2
Problema genética resueltos
Problemas herencia intermedia
Problemas ligados al sexo
Cuestiones de genética
Problema influencia del sexo
Problemas series alélicas
Problemas genes letales
Problemas de pedigrís
Ejercicios de genética molecular 
Problemas de genética 1
Problemas de genética 2
Problemas de genética 3
Contenido de genética

     

PORTADA