TEMA 13

GENETICA MENDELIANA

1.- CONCEPTOS BÁSICOS 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. (el plural es loci).

CARÁCTER CUALITATIVO. Es aquel que presenta dos alternativas claras, fáciles de observar: blanco-rojo; liso-rugoso; alas largas-alas cortas; etc. Estos caracteres están regulados por un único gen que presenta dos formas alélicas ( excepto en el caso de las series de alelos múltiples).

CARÁCTER CUANTITATIVO. El que tiene diferentes graduaciones entre dos valores extremos. Por ejemplo la variación de estaturas, el color de la piel; la complexión física. Estos caracteres dependen de la acción acumulativa de muchos genes, cada uno de los cuales produce un efecto pequeño.

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.

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

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.

CADENAS o 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.

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

2.- LEYES DE MENDEL

Mendel realizó una serie de experimentos sencillos consistentes en cruzar entre sí diferentes variedades de plantas y estudiar la descendencia que obtenía. Entre sus experimentos, los más conocidos son los realizados con plantas de guisante, de los que existe una variedad de semilla verde y otra de semilla amarilla. Para empezar Mendel obtuvo lo que él llamó "razas puras" amarillas y verdes, que eran aquellas que, al cruzarlas entre sí, sólo daban plantas iguales que los padres.

El segundo paso consistía en cruzar una raza pura de semillas verdes con otra de semillas amarillas, obteniendo en la 1ª generación filial (F1) el 100% de plantas de semillas verdes.

De aquí dedujo una generalización: la "ley de la uniformidad de la primera generación filial":

Cuando se cruzan dos variedades individuos de raza pura ambos (homocigotos ) para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales

El polen de la planta progenitora aporta a la descendencia un alelo para el color de la semilla, y el óvulo de la otra planta progenitora aporta el otro alelo para el color de la semilla ; de los dos alelos, solamente se manifiesta aquél que es dominante (A), mientras que el recesivo (a) permanece oculto.

A continuación cogió plantas de esta F1 y las cruzó entre sí, es decir cruzó híbridos, lo que nosotros hoy llamamos HETEROCIGOTOS, volviendo a obtener de nuevo los fenotipos de la generación parental, aunque en diferentes proporciones. Mendel dedujo una segunda generalización: la "Ley de la independencia de los factores herediariosAl 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.

Mendel obtuvo siempre estos resultados al repetir estos cruces con caracteres diferentes. El siguiente paso consistió en ver lo que sucedía cuando estudiaba al mismo tiempo más de un carácter distinto, como por ejemplo el color de la semilla (verde y amarillo) y la forma de su piel (lisa y rugosa).

"Ley de la independencia (segregación) de los caracteres hereditarios": 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

3.- RETROCRUZAMIENTO; HERENCIA INTERMEDIA Y CODOMINANCIAEn el caso de los genes que manifiestan herencia dominante, no existe ninguna diferencia aparente entre los individuos heterocigóticos (Aa) y los homocigóticos (AA), pues ambos individuos presentarían un fenotipo amarillo.La prueba del retrocruzamiento, o simplemente cruzamiento prueba, sirve para diferenciar el individuo homo del heterocigótico. Consiste en cruzar el fenotipo dominante con la variedad homocigota recesiva (aa).

Si es homocigótico, toda la descendencia será igual, en este caso se cumple la primera Ley de Mendel

Si es heterocigótico, en la descendencia volverá a aparecer el carácter recesivo en una proporción del 50%.

Cuando no existe un alelo totalmente dominante sobre el otro , se dan dos casos de herencia:

a) herencia intermedia: cuando el heterocigoto presenta un fenotipo de aspecto intermedio entre los de sus progenitoresb) Codominancia : cuando el heterocigoto muestra fenotipos de ambos progenitores

4.- TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIAEn la época en la que Mendel realizó sus investigaciones no se conocían los genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres.

En 1902, W.S. Sutton en Estados Unidos y T. Boveri en Alemania, propusieron la hipótesis de que los factores hereditarios de Mendel se localizaban en los cromosomas, ya que creían que la separación de los cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de Mendel.

En 1911, T.H. Morgan, después de realizar numerosos experimentos con la mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyó que muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes (término propuesto por W. Johannsen en 1909) que los codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma, es decir, se hallan ligados. Nace así la teoría cromosómica de la herencia,

a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo se localizan en los cromososmas.

b) Cada gen ocupa un lugar específico o locus (en plural es loci) dentro de un cromosoma concreto.

C) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de cada cromosoma, la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM).

d) Los genes alelos (o factores antagónicos) se encuentran en el mismo locus de la pareja de cromosomas homólogos, por lo que en los organismos diploides cada carácter está regido por una par de genes alelos.

5.-.- HERENCIA LIGADA AL SEXOEn la especie humana los cromosomas X e Y presentan diferencias morfológicas ( el Y es mas pequeño que el X )y tienen distinto contenido génico. Están compuestos por un segmento homólogo donde se localizan genes que regulan los mismos caracteres y otro segmento diferencial, en este último se encuentran tanto los genes exclusivos del X , caracteres ginándricos, como los del cromosoma Y, caracteres holándricos

Los caracteres cuyos genes se localizan en el segmento diferencial del cromosoma X, como daltonismo, hemofilia, ictiosis están ligados al sexo.

HERENCIA INFLUIDA POR EL SEXOExisten caracteres como es el caso de la calvicie en humanos y la presencia o ausencia de cuernos en algunas razas ovinas, que están determinados por genes situadosen el segmento homólogo de los cromosomas sexuales. La calvicie es dominante en los hombres y recesivo en las mujeres.6.-

6.- DETERMINACIÓN DEL SEXOLos mecanismos genéticos para determinar el el sexo son:1.- Determinación cromosómica: Existen cromosomas sexuales .

Varios sistemas:- Sistemas XX/ XY ( mamíferos, anfibios anuros, peces y algunos invertebrados)

- Sistema ZZ/ZW ( aves, algunos anfibios y reptiles y muchos insectos- Sistema XX/ X0 o ZZ/ Z0 ( insectos)

2.- Determinación por el número de dotaciones cromosómicas : En abejas y avispas si es haploide es un macho y si se diploide es

una hembra

3.- Determinación por la relación entere el número de cromosomas X y el número de dotaciones autosómicasEn moscas si esa relación es igual o mayor que 1 es hembra; y si es menor que 0,5 es macho

4.- Determinación génica: Uno o más parejas de genes. Algunos vegetales

5.-Determinación no genética: en ocasiones el sexo el individuo viene dado por mecanismos genéticos pero influidos por factores ambientales. Estos factores pueden ser variados: hormonales (gusanos marinos), de población de machos y hembras (si la población de machos es mayor que la de hembras, algunos se transforman en hembras; en algunos peces)., de temperatura (en algunos reptiles la temperatura a la que se incuban los huevos determina el sexo, si es inferior a un determinado valor nacen hembras, si es mayor, nacen machos).

Herencia de los grupos sanguíneos del sistema ABOEn la especie humana, un caso de herencia polialélica (mas de dos alelos) y de herencia codominante (el fenotipo de los híbridos manifiesta los dos fenotipos de los progenitores) es el de los grupos sanguíneos del sistema ABO.Según el sistema ABO, las personas se clasifican en cuatro clases (fenotipos) A, B, AB y O, están controlados por una serie alelica formada por tres alelos IA, IB, IO. La pertenencia a uno u otro grupo sanguíneo viene dada por la presencia de un antígeno específico en la membrana de los glóbulos rojos y por un anticuerpo específico en el plasma sanguíneo.

Los alelos IA y IB determinan la producción de antígenos A y B, respectivamente, y son codominantes, mientras que el alelo IO no produce antígenos y es recesivo frente a los otros dos. Con estos tres alelos es posible cuatro fenotipos y seis genotipos distintos.