Ejercicios de selectividad genética

2.-Una enfermedad hereditaria provocada por un gen recesivo (d) se manifiesta en todos los hombres portadores de ese gen, pero no en todas las mujeres portadoras. ¿Por qué?. Indique todos los genotipos posibles de los individuos normales y enfermos de la población respecto a ese carácter. Razone las respuestas.

El gen recesivo se manifiesta en los hombres y no en las mujeres por la herencia ligada al sexo que se debe a los cromosomas que se encuentran en los genes sexuales, X o Y, y al manifestase el fenotipo depende del sexo del individuo, en este caso se encuentra en X y se manifiesta en los hombres.
Los geneotipos posibles son XoXo, XoXd, XdXd, XoY, XdY.

5.-Explique los conceptos de gen, mutación, recombinación y segregación cromosómica.

Gen, es cada fragmento de ADN con información completa para un carácter determinado.
Mutación, es una alteración o cambio en la información genética  de un ser vivo y que, por lo tanto, va a producir un cambio de características y que se puede transmitir o heredar a la descendencia.
Recombinación, proceso por el cual una hebra de material genético es rota y luego unida a una molécula de material genético diferente.
Segregación cromosómica, es la combinación aleatoria de los cromosomas maternos y paternos en cada gameto.

10.-En 1951 Novick y Szilard obtuvieron una estirpe de bacteriófago híbrido entre el fago T2 y el fago T4. Este híbrido tenía la cápsida del fago T4 y el ADN del fago T2. Si este virus híbrido infectara una nueva bacteria, ¿qué ácido nucleico y qué cápsida tendrían los nuevos fagos?. Razone la respuesta.

La cápsida y el ácido nucleico que tendrían los nuevos fagos serán del fago T2 porque la información genética para sintetizar la cápsida la lleva el ADN.

15.-Exponga el concepto de mutación y explique sus consecuencias. Indique la diferencia entre mutaciones espontáneas e inducidas y cite dos ejemplos de agentes mutagénicos.

Mutación es cualquier cambio del material hereditario que sea detectable y/o heredable. Sus consecuencias pueden ser evolutivas y perjudiciales. La evolución es el resultado de la actuación de la selección natural sobre la diversidad genética existente en las poblaciones y las perjudiciales son las enfermedades hereditarias causadas por cambios en el ADN, en los genes que así codifican proteínas anormales.
Las mutaciones espontáneas se producen por errores en la replicación, por un error cometido por las ADN polimerasas y las mutaciones inducidas son la consecuencia de la exposición de las células a los agentes mutagénicos físicos. Ejemplos de agentes mutagénicos son físicos, radiaciones ionizantes y químicos, hidrocarburos policíclicos.

17.-Nombre, al menos, tres agentes mutagénicos que conozca. Exponga las consecuencias biológicas de mutaciones.

Tres agentes mutagénicos conocidos: pesticidas, alcohol y tabaco.
Las consecuencias biológicas de las mutaciones son los virus y los transposones que son unos segmentos móviles de ADN que pueden cambiar su lugar original dentro del propio cromosoma o trasladarse a otro.

19.-En Drosophila (la mosca del vinagre) los genes que determinan el color del cuerpo y el tamaño de las alas van en el mismo cromosoma. Consideremos una hembra heterocigota para ambas características. ¿Qué tipo de gametos podría formar si hay recombinación?. ¿Y si no hubiese recombinación?. Si consideramos una hembra homocigota para ambos caracteres, ¿qué tipo de gametos podría formar si hay recombinación?. ¿Y si no hubiese recombinación?.

21.-Explique razonadamente cómo se puede comprobar si una enfermedad tiene carácter hereditario o no. responda razonadamente a las siguientes preguntas: ¿Las enfermedades genéticas tienen curación?. ¿Las enfermedades genéticas tienen tratamiento, de tal manera que puedan disminuir o incluso eliminarse los síntomas de la enfermedad?.
Se puede comprobar si una enfermedad tiene carácter  hereditario o no si se ha producido una mutacíon en los genes de los padres y se ha pasado a los hijos esa información genética.
Las enfermedades genéticas no tienen curación, para ello se debería insertar genes nuevos y de momento eso no es posible.
El tratamiento de las enfermedades genéticas disminuyen los síntomas pero no los elimina, una persona con una enfermedad genética debe de tomar un tratamiento por vida.

22.-Defina los siguientes conceptos: mutación espontánea, mutación inducida y agente mutagénico. Realice una clasificación de los agentes mutagénicos, exponiendo los argumentos utilizados e ilustrando la clasificación con ejemplos.

Mutación espontánea, son aquellas que surgen normalmente como consecuencia de errores durante el proceso de replicación del ADN.
Mutación inducida, surgen como consecuencia de la exposición a mutágenos químicos o biológicos o a radiaciones.
Agente mutagénico, son agentes que interaccionan directa o indirectamente con el ADN y que provocan mutaciones.
Los agentes mutagénicos pueden ser:
○ Físicos:
- Radiación ionizante → reacciones oxidativas, son radiaciones con pequeña longitud de onda y son por tanto más energéticas lo que conlleva que sean más penetrantes.
- Radiación no ionizante → radiaciones ultravioletas, puede dar lugar también a aberraciones cromosómicas, su efecto es considerablemente más suave que el de los rayos X debido a que son mucho menos penetrantes.
○ Químicos: hidrocarburos policíclicos, aminas aromáticas, colorantes artificiales, pesticidas, tabaco, alcohol, cuyos efectos suelen ser más retardados que los de las radiaciones.
○ Biológicos: virus y transposones que son unos segmentos móviles de ADN que pueden cambiar su lugar original dentro del propio cromosoma o trasladarse a otro.

24.-Por la acción de un mutagéno se produce la sustitución de una base por otra en una de las cadenas de un gen que codifica a una proteína. Sin que se produzca reparación tienen lugar sucesivas divisiones celulares. ¿Presentan todas las células descendientes la mutación?. ¿Por qué?. Explique en qué medida puede verse afectada la funcionalidad de la proteína sintetizada en una de las células mutantes.

Las células descendientes no presentan la mutación, ya que sólo se presenta el ADN mutado en una de las dos células hijas.
La funcionalidad de la proteína sintetizada puede verse afectada desde pasar desapercibida, en caso de que el nuevo codón codifique para el mismo aminoácido, hasta que se produzca una proteína no funcional, es decir, inactiva.

26.-¿Tienen las mismas consecuencias las mutaciones que se producen en las células somáticas que las que se producen en las células germinales?. Razone la respuesta.

No tienen las mismas consecuencias ya que las mutaciones en células somáticas no son heredables y en las células germinales si se transmiten a la descendencia.

31.-La Tercera Ley de Mendel no se cumple en determinados casos, ¿en cuáles?. Razone la respuesta.

No se cumple cuando los factores mendelianos (genes) están ligados en el mismo cromosoma y en la herencia ligada al sexo.

32.-Defina el concepto de gen y de cromosoma. ¿Cuáles son los componentes moleculares de los cromosomas?. Explique la estructura de los cromosomas.

Gen, fragmento de ADN y unidad genética funcional.
Cromosoma, estructura portadora de la información genética, visible en la mitosis, constituida por ADN y proteínas.
Los componentes moleculares de los cromosomas son ADN y proteínas histonas.
La estructura de los cromosomas es el enrollamiento y superenrollamiento de la cromatina.

36.-La semejanza que existe entre los hijos y sus padres es explicable por dos de los siguientes procesos: replicación, transcripción, traducción, reproducción sexual. Indique cuáles. Razone la respuesta.

Los procesos son replicación, que es necesario para la duplicación del material genético en los padres y la reproducción sexual, que permite que el ADN replicado pase de una generación a otra.

38.-Explique razonadamente por qué el orden de los nucleótidos en el ADN determina los caracteres de los organismos como son: el tipo de pelo, el color de los ojos, etc.

El orden de los nucleótidos en el ADN determina los caracteres de los organismos porque el ADN contiene la información para sintetizar proteínas. Serán éstas las que, al actuar en las reacciones biológicas, den lugar a la aparición de los caracteres. La secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN determina la secuencia de aminoácidos en las proteínas.

41.-Defina el término mutación y distinga entre mutaciones espontáneas e inducidas. Comente dos ejemplos en los que se pongan de manifiesto los efectos perjudiciales de las mutaciones.

Mutación es cualquier cambio del material que sea detectable y/o heredable. Las mutaciónes espontáneas son aquellas que surgen normalmente como consecuencia de errores durante el proceso de replicación del ADNy las mutaciónes inducidas surgen como consecuencia de la exposición a mutágenos químicos o biológicos o a radiaciones.
Los efectos perjudiciales de las mutaciones se ponen de manifiesto en las enfermadades hereditarias que son causadas por cambios en el ADN y en el cáncer donde las células cancerosas presentan alteraciones cromosómicas.

45.-El color negro de la piel de una especie de ratón depende del alelo dominante (B), y el color blanco de su alelo recesico (b). Si una hembra de color negro tiene descendientes de piel blanca, ¿cuál es el genotipo de la hembra?. ¿Qué genotipos y fenotipos podría tener el macho que se cruzó con ella?. Razone las respuestas.

El genotipo de la hembra es heterocigota (Bb).
El macho podría ser heterocigoto (Bb) o homocigoto (bb).

48.-En los humanos la fibrosis quística se produce por el alelo recesivo de un gen autosómico con dos alelos (A: alelo normal; a: alelo de la fibrosis quística). En una pareja en la que la mujer es heterocigótica y el varón presenta fibrosis quística, indique para este gen los tipos y las proporciones de los óvulos de la mujer y espermatozoides del hombre y los fenotipos y genotipos de la descendencia. Razone las respuestas.

Los óvulos de la mujer serán 50% A y 50% a, los espermatozoides de los hombres serán 0% A y 100% a, la descendencia será sanos el 50% AA y con fibrosis quística el 50% aa.

53.-Suponga que en un fragmento de ADN que codifica un polipéptido se produce una mutación que cambia un par de bases por otro. Debido a ello, cuando la célula sintetice de nuevo el polipéptido pueden ocurrir cualquiera de los cuatro hechos siguientes:
1.Que se codifique el mismo aminoácido.
2.Que se sustituya un aminoácido por otro distinto.
3.Que el nuevo polipéptido sintetizado sea más corto.
4.Que el nuevo polipéptido sintetizado sea más largo.
Basándose en sus conocimientos del código genético, explique cómo se produciría cada uno de estos resultados.

1.Se debe al hecho de que el código genético es degenerado.
2.Se debe a una mutación que ha cambiado un codón a otro que codifica para otro aminoácido.
3.La mutación produce un codón de parada que impide que se sintetice el polipéptido en su totalidad.
4.La mutación ha modificado al codón de terminación convirtiéndolo en otro que sí codifica un aminoácido y permite la síntesis de un polipéptido más grande.

54.-En relación a la figura adjunta, conteste a las siguientes cuestiones:
a) ¿Qué representan los esquemas 1 y 2?. Indique que representan las letras A y a y los pares de letras AA, Aa y aa.

El esquema 1 representa la primera ley de Mendel y el esquema 2 la segunda ley de Mendel.
La letra A representa el alelo dominante, a el alelo recesivo, AA homocigoto dominante, Aa el heterocigoto y aa el homocigoto recesivo.

b) Explique los distintos porcentajes que aparecen en los esquemas 1 y 2. Represente el cruce Aa x aa utilizando un esquema similar a los de la figura, incluyendo los valores de los porcentajes.

Los individuos AA y aa sólo producen un tipo de gameto y los Aa dos en igual cantidad. El cruce entre dos homocigóticos da lugar, exclusivamente, a heterocigóticos y el cruce entre dos heterocigóticos produce los tres genotipos posibles en las proporciones 1:2:1.

Aa → A 50%, a 50%
aa → a 100%
Aa x aa → Aa 50% , aa 50%

55.-Defina qué es un cruzamiento prueba y realice un esquema del mismo utilizando símbolos genéticos. Defina herencia intermedia y realice un esquema de la misma usando símbolos genéticos. Utilice para la realización de los esquemas los símbolos A y a.

Cruzamiento prueba es un cruzamiento entre un individuo de fenotipo dominante y un individuo homocigótico recesivo a fin de poder averiguar el genotipo del primero.
Herencia intermedia, los dos alelos implicados en un carácter se expresan con la misma intensidad, de forma que los híbridos manifiestan un fenotipo intermedio diferente al de los homicigotos de ambos alelos.

61.-Defina los siguientes conceptos: gen, alelo, homocigoto y herencia intermedia. Explique la segunda ley de Mendel utilizando un ejemplo. ¿En qué consiste el cruzamiento prueba?

Gen, fragmento de ADN y unidad genética funcional.
Alelo, cada una de las formas alternativas que puede presentar un gen.
Homocigoto, individuo en el que los dos alelos de un gen son iguales.
Herencia intermedia, cuando los híbridos de la primera generación filial muestran caracteres intermedios entre los dos progenitores.
La segunda ley de Mendel dice que 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. 

El cruzamiento prueba consiste en un cruzamiento entre un individuo de fenotipo dominante y un individuo homocigótico recesivo a fin de poder averiguar el genotipo del primero.

63.-Indique las proporciones de los distintos genotipos en la descendencia del siguiente cruzamiento AaBb x AaBb. Razone la respuesta.

AABB: 1/16
AABb: 2/16
AAbb: 1/16
AaBB: 2/16
aaBB: 1/16
AaBb: 4/16
aaBb:2/16
Aabb: 2/16
aabb: 1/16

67.-En cierta especie animal, el pelo gris (G) es dominante sobre el pelo blanco (g) y el pelo rizado (R) sobre el liso (r). Se cruza un individuo de pelo gris y rizado, que tiene un padre de pelo blanco y una madre de pelo liso, con otro de pelo blanco y liso.
a) ¿Pueden tener hijos de pelo gris y liso ?. En caso afirmativo, ¿en qué porcentaje?.

Sí, el 25% de los descendientes será Ggrr (pelo gris y liso)

b) ¿Pueden tener hijos de pelo blanco y rizado?. En caso afirmativo, ¿en qué porcentaje?. Razone las respuestas.

Sí, el 25% de los descendientes será ggRr (pelo blanco y rizado).

70.-Explique razonadamente por qué el orden de los nucleótidos en el ADN determina los caracteres del fenotipo de los organismos.

el orden de los nucleótidos en el ADN determina los caracteres del fenotipo de los organismos porque la secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN determina la secuencia de aminoácidos en las proteínas y por tanto el fenotipo del organismo.

72.-En la especie humana, el color de ojos es un carácter autosómico donde el alelo del color marrón "A" domina sobre el azul "a". Un hombre de ojos marrones, cuya madre tiene ojos azules, tiene dos descendientes con una mujer de ojos azules. ¿Cuáles son los genotipos del hombre y de la mujer?. ¿Y de los descendientes?. ¿Cuál es la probabilidad de que esta pareja tenga descendientes con los ojos azules?. ¿Y la probabilidad de tener descendientes con ojos marrones?. Razone la respuesta.

El genotipo del hombre tiene que ser heterocigoto Aa para dicho carácter porque ha heredado el alelo recesivo de su madre de ojos azules que es homocigota recesiva aa. La mujer es homocigota recesiva aa por tener los ojos azules.
Los descendientes serán heterocigotos Aa u homocigotos recesivos aa.
La probabilidad de que tengan descendientes con los ojos azules es del 50%.
La probabilidad de tener descencientes con ojos marrones es del 50%.

73.-En humanos la presencia de una fisura en el iris está regulada por un gen recesivo ligado al sexo (Xf). De un matrimonio entre dos personas normales nació una hija con el carácter mencionado. El marido solicita el divorcio alegando infidelidad de la esposa. Explique el modo de herencia del carácter indicando los genotipos del matrimonio y a qué conclusión debe llegar el juez en relación a la posible infidelidad de la esposa teniendo en cuenta el nacimiento de la hija que presenta la fisura.

El genotipo de la mujer es XFXf y del marido es XFY, para que la mujer pueda tener una hija con fisura en el iris debe haberle sido infiel a su marido con un individuo que también presentase fisura (excepto frecuencia de mutación del gameto masculino).

74.-Una pareja de fenotipo normal para la pigmentación tiene un hijo albino. Explique el modo de herencia del albinismo e indique los genotipos de los padres y del hijo. ¿Qué proporción de hijos no albinos se puede esperar en la descendencia'. ¿Y de hijos albinos?. Razone las respuestas.

El albinismo es un carácter autosómico recesivo ya que si no fuese así la pareja no podría tener un hijo albino, y los genotipos de ambos padres son Aa, siendo el hijo aa.
La proporción de hijos no albinos que se puede esperar en la descendia es de un 75%.
Y de hijios albinos el 25%.

75.-Según el sistema ABO de grupos sanguíneos humanos, los individuos con sangre del grupo AB presentan en la superficie de sus eritrocitos antígenos de tipo A y antígenos de tipo B, mientras que los individuos con sangre del grupo O no presentan estos antígenos, ¿por qué en el caso de transfusiones sanguíneas a los individuos con sangre AB se les considera receptores universales y a los de tipo O donantes universales?. Razone la respuesta.

Un individuo con sangre del grupo AB, que tiene antígenos del tipo A y B, no produce anticuerpos para estos antígenos y, por tanto, puede recibir sangre de donantes de cualquier grupo sanguíneo. Los individuos con sangre del grupo O no tienen los antígenos A ni B y, por tanto, pueden donar a cualquier receptor porque no le introducen antígenos extraños.

77.-El color de la flor de un tipo de violetas está determinado por un gen con dos alelos con herencia intermedia. El alelo R determina el color rojo y el R el color blanco. Las plantas heterocigóticas tienen flores rosas. En los cruzamientos Rr x RR; rr x Rr; Rr x Rr indique qué gametos se formarán en cada parental y cuál será el fenotipo de las flores en la siguiente generación.

Rr x RR : gametos del individuo Rr ( R y r) y del individuo RR (R). Descendencia, flores rojas y rosas.
rr x Rr: gametos del individuo rr (r) y del individuo Rr (R y r). Descendencia, flores blancas y rosas.
Rr x Rr: gametos de los individuos (R y r). Descendencia, flores rojas, rosas y blancas.

79.-Ni Luis ni María tienen distrofia muscular de Duchenne (enfermedad ligada al sexo), pero su hijo primogénito sí. Indique si el alelo responsable es dominante o recesivo y los genotipos de los padres y del hijo. Si tienen otro hijo varón, ¿cuál es la probabilidad de que padezca esta enfermedad?. ¿Y si es una hija?. Razone la respuesta.

El alelo responsable es recesivo porque la madre no presenta la enfermadad.
El genotipo de la madre es XAXa, del padre XAY y del hijo XaY.
La probabilidad de que otro hijo varón tenga la enfermedad es del 50%.
Y si es hija de un 0%.

80.-Un investigador encuentra que entre los ratones de su laboratorio se ha producido una mutación espontánea en un macho. Tras cruzarlo con una hembra normal, comprueba que en la descendencia ningún macho presenta la mutación, pero en cambio sí la presentan todas las hembras. Indique qué tipo de mutación ha podido producirse. ¿Qué porcentaje de individuos mutantes cabría esperar en la descendencia si se cruza una hembra mutante (del cruce anterior) con un macho normal?. Razone las respuestas.

El tipo de mutación que ha podido producirse es una mutación dominante en el cromosoma X.
El porcentaje de individuos mutantes sería el 50%, 25% de machos mutantes y 25% de hembras mutantes.

Genética molecular y mendeliana

Conceptos básicos de la herencia biológica:

Los genes son fragmentos del ADN que contienen información, los planos para la construcción de una proteína. Serían la unidad estructural (ellos forman la herencia, recombinan como los cromosomas), funcional (codifican a las proteínas) y de cambio (mutan) de la herencia.

Genes y cromosomas Los genes se comportan como los cromosomas durante la meiosis (se recombinan y agrupan al azar, segregan) luego están en ellos. Teoría cromosómica de la herencia.

Dado que hay más genes que cromosomas, estos deben estar situados en orden lineal.Cada gen tiene una posición fija respecto a los demás dentro del cromosoma, su lugar en el cromosoma, su locus. En los organismos superiores que poseen los cromosomas por parejas (2n) de igual aspecto y tamaño, cromosomas homólogos que poseen los mismos loci, colocados de igual modo y que afectan a los mismos caracteres pero no necesariamente del mismo modo. Así en los diploides nace el concepto de genes alelomorfos o alelos que son aquellos genes que ocupan el mismo locus, en una pareja de homólogos, afectan de distinto modo a los mismos caracteres y pueden mutar de uno a otro.

Carácter biológico serían todas y cada una de las características en las que puede ser dividido un ser vivo y que son el resultado de la acción,  de la manifestación de sus genes, o mejor de las proteínas que codifican (proteínas que pueden ser y actuar de muchas formas, tantas como manifiestan los caracteres biológicos, color o forma del pelo, estatura, peso, metabolismo…) Los caracteres biológicos cualitativos  son aquellos que solo presentan dos o tres formas distintas perfectamente distinguibles unas de otras (los caracteres que eligió Mendel, guisantes amarillos o verdes, lisos o rugosos, flores blancas, rojas o rosas) Estos caracteres biológicos cualitativos son causados por un gen con dos formas alélicas. Y los caracteres biológicos cuantitativos, la mayoría (estatura, peso, color de piel…) dependen de varios genes, cada uno con sus correspondientes formas alélicas y cuyos efectos se suman entre si para determinar el carácter.

El genotipo se aplica a  uno, a varios o al conjunto de los genes que posee un individuo. Cuando los alelos son iguales se dice homocigoto o raza pura y si son distintos se trata de unheterocigoto o híbrido.

El fenotipo es la manifestación externa de los genes, de las proteínas que codifican. Son los caracteres biológicos hereditarios, observables. Puede ocurrir que dos individuos con el mismo genotipo presenten fenotipos distintos (aumento de la estatura media de los españoles en las últimas décadas. La misma hortensia, cultivada en suelos ácidos, presenta flores azules y en suelos básicos presentan flores rosadas) esto es debido a variaciones ambientales. O viceversa que individuos con los mismos fenotipos posean genotipos distintos, lo que sería debido al tipo de interacción génica, alélica, de dominancia completa (A›a), cuando en el heterocigoto solo se expresa uno de los alelos, el dominante, mientras que el otro, recesivo, solo se expresa en homocigosis (daltonismo, albinismo, guisantes verdes, lisos ….) y la herencia intermedia o codominancia (A=a) en la que se expresan ambos alelos (flor del guisante, grupos sanguíneos ABO ….)

Fenotipo = Interacción génica + Ambiente.

Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia

Mendel, hijo de agricultores, eligió el convento como forma escapar  de su destino y gracias a ello estudió en la universidad de Viena física, matemáticas y ciencias naturales, después de lo cual fue nombrado superior del convento agustino de su ciudad, Brunn. Allí después de siete años de experiencias en el huerto, publicó en una revista las leyes según las cuales se transmitían los caracteres de generación en generación del Pisum sativum… Fueron muchos sus aciertos, empezando por la elección del organismo, el guisante de jardín, perfectamente conocido por él y por los agricultores.

El guisante le daba una generación anual (otros coetáneos que buscaban sus mismas leyes, utilizaban vacas, cerdos que necesitaban muchos años para obtener generaciones, lo que dificultaba los descubrimientos) y  presentaba una característica poco frecuente entre las plantas, sus flores son hermafroditas y cerradas y por tanto se autofecundan, con  lo que Mendel controlaba siempre su fecundación y además podía realizar también una fecundación cruzada artificial(cortando los estambres obtenía flores femeninas y los ovarios, flores masculinas que luego utilizaba para fecundar a las femeninas), estas fueron las dos técnicas que utilizó, la autofecundación y la fecundación cruzada .

Pero hubo más aciertos previos a la experimentación (¿suerte o acierto reflexivo?) Aunque la mayoría de los caracteres biológicos son cuantitativos, los siete que él utilizó para elaborar sus leyes eran cualitativos (los que presentan solo dos o tres formas distintas, los causados solo por un par de alelos, los mas sencillos de seguir  su comportamiento) Y en fin, consideró cada uno de los caracteres por separado (en lugar del aspecto global como hacían sus contemporáneos.

 Como conocedor de la agricultura pidió a los agricultores de los alrededores las dos (tres para el color de las flores) variedades puras para cada uno de los siete caracteres que había seleccionado. Cuando tuvo las variedades que debían ser puras pues el guisante se autofecunda. Comprobó durante dos años que efectivamente eran puras, dejándolosautofecundarse y dando lugar a una descendencia igualmente pura, fueron las razas puras  con las que iba a experimentar, a comprobar su hipótesis de que cada carácter biológico estaba determinado por dos factores hereditarios que eran iguales en las razas puras.

Partiendo de esta razas puras, siguió cada carácter, por separado, de generación en generación, independientemente de los demás. Contó veinte mil plantas de guisante (x número de guisantes por planta) obteniendo unos resultados sospechosamente idénticos para los siete caracteres desde el punto de vista estadístico,

Rememorando estadística: La probabilidad (entre 0 y 1) de un suceso es el cociente entre los casos favorables y los casos posibles (cara o cruz de una moneda). La probabilidad conjunta de varios sucesos depende de que los sucesos sean excluyentes, se influyen mutuamente (probabilidad de sacar un rey en una baraja en cuatro extracciones sin devolución, es la probabilidad de sacar uno en la primera extracción o sacarlo en la segunda o …… , es laintersección de los sucesos y la probabilidad conjunta es la suma de las probabilidades de cada uno de ellos. 1/40 + 1/40 + 1/40 + 1/40 = 1/10 ) o no excluyentes (sacar dos caras en el lanzamiento de una moneda dos veces o sacar un rey en cuatro extracciones, sin devolución en dos barajas, su probabilidad conjunta es la unión de los sucesos y su probabilidad conjunta es el producto de las probabilidades de cada suceso. P cara en dos lanzamientos = cara en el primero y cara en el segundo =  ½ x ½ = ¼. La probabilidad de sacar un rey en cuatro extracciones en dos barajas = sacar rey en una baraja y sacar rey en la segunda = 1/10 x 1/10 = 1/100. Probabilidad de sacar cara y cruz en dos lanzamientos de una moneda = ½ y ½ o ½ y ½ = ½ x ½ + ½ x ½ = ¼ + ¼ = 1/2)

1.- Uniformidad de la primera generación: cuando hacía fecundación cruzada entre dos razas puras para el mismo carácter la descendencia era uniforme (suponía, según su hipótesis, un carácter dos factores hereditarios, que los factores iguales estaban separados en los padres y aparecían juntos en la F1, primera generación filial, que sería uniforme genotípica y fenotípicamente.

 P1    L x R   =   F1    L

2.-   Ley de la segregación de los caracteres: ¿se diluía un carácter en el otro como pensaban sus contemporáneos, el rugoso en el liso, el amarillo en el verde, las plantas enanas en las altas …?  Eso dependería de que los individuos de la F1 fueran puros (se diluye, desaparece) o híbridos (en cuyo caso los dos permanecen pero uno domina completamente al otro) Para comprobarlo dejo que estos individuos se autofecundasen, si eran puros, la descendencia será como los padres (así había comprobado si las razas puras iniciales lo eran realmente) en otro caso no.

                        F1    L  x  L   =   F2     3  L  : R

El resultado indicaba que los individuos de la F1  eran híbridos pero realizó una comprobación adicional, hizo una fecundación cruzada entre los individuos de la F2  y el parental recesivo para comprobar si eran puros o híbridos (Retrocruzamiento o cruzamiento de prueba) 

            P1   R  x  F2   R  =  R      P1    R   x    F2   2  L  =    L  :  R         P1  R  x   F2  L  =  L

El Rugoso y uno de los lisos eran puros y  los dos lisos restantes eran híbridos. Los factores hereditarios estaban separados en los padres (puros), juntos en la primera generación filial (híbridos) y volvían a estar juntos y separados en la segunda generación filial …… los factores hereditarios, los genes formaban todas las combinaciones posibles, segregaban de una generación a otra. “Los factores hereditarios son partículas cuya presencia se puede seguir de generación en generación sin cambiar ni diluirse”

3.- Transmisión independiente de los caracteres  Había descubierto como se transmitía un carácter hereditario debido a dos factores, ¿sería igual para dos caracteres y cuatro factores, se comportarían igual juntos que por separado, habría una transmisión independiente uno de otro? Repitió el proceso anterior para dos caracteres:

P1  AL  x  VR  =  F1  AL     F1   AL  x   F1   AL  =  F2  9 AL   :  3  AR  :  3 VL   :   1 VR

Un poco más complejo por ser más casos pero por separado vuelven a repetir la proporción 3  :  1 . Los genes se transmiten igual juntos que separados, transmisión independiente.

Considerar que estas proporciones son fenotípicas, las que usaba Mendel y que todos estos cruces se ven perfectamente claros utilizando la terminología actual como veremos en clase

Grupos sanguíneos MN presencia en los glóbulos rojos de los antígenos  M, N o ambos  son codominantes

                  M  =  N    MM  x  NN  =  MN   MN  x  NN  = MN  :  NN  ……

 Grupos sanguíneos ABO presencia en los glóbulos rojos de los antígenos  A, B, AB o ninguno y los anticuerpos correspondientes antiB, anti A, ninguno y ambos. Son tres alelos con la relación  A  =  B  ›  O

AO  x  BO  = AB : AO : BO : OO // OO  x  AB  = AO : BO //AB  x  AO  =  AA : AO : BA : BO

   Grupo sanguíneo Rh  presencia en los glóbulos rojos del antígeno Rh + o no, en cuyo caso presentaría anticuerpo anti Rh + Son dos alelos con dominancia completa  R  ›  r

            RR  x  rr  =  Rr       //        Rr  x  rr  =  Rr : rr     //      rr  x  rr  =  rr 

Teoría cromosómica de la herencia 

                 La teoría cromosómica de la herencia afirma, como hemos visto que si hay más genes que cromosomas estos deben estar situados linealmente a lo largo del cromosoma en cuyo caso deben estar ligados (se transmiten juntos, no forman todas las combinaciones posibles, solo habría tipos parentales) todos los genes que se  encuentren juntos en el  mismo cromosoma (ligamento completo) y no transmitirse independientemente como postulaba Mendel (otro acierto de Mendel, ¿suerte o previsión?, todos los caracteres que eligió para hacer sus cruces, para descubrir sus leyes se encontraban en cromosomas distintos, de ahí la independencia que exhibían)

                 Esta contradicción ya había sido puesta en entredicho por otros genetistas que habían encontrado excepciones a las proporciones de Mendel en dihíbridos (9 : 3 : 3 : 1) lo que ponía en duda la transmisión independiente. La solución la encontró Morgan  en la mosca del vinagre, utilizando dos genes ligados al sexo (se encuentran juntos en los cromosomas sexuales), repitió los cruces de Mendel para dos caracteres y  comprobó que el ligamiento no era completo (solo tipos parentales) ni eran independientes (9 :3 :3 :1) y que los resultados estaban entre ambos, obtuvo un 63% de tipos parentales y un 37 % de tipos no parentales (recombinantes), en lugar del 40 y 60 % respectivamente que correspondería con la independencia completa. Los resultados se encuentran entre ambos extremos.

                  ¿Qué puede romper el ligamiento completo? La explicación de esto y de la segregación de Mendel se encuentran en el proceso de la meiosis y en la teoría cromosómica, los genes están en los cromosomas y se comportan como estos durante la meiosis, segregan, forman todas las combinaciones posibles (2 ley de Mendel, de la segregación de los caracteres, literalmente cuando se encuentran en cromosomas distintos) y recombinan (única forma de romper el ligamiento cuando se encuentran en el mismo cromosoma).

                 Cuando dos genes están muy cercanos en el mismo cromosoma se transmiten juntos, ligamiento completo pero cuando están suficientemente separados, aunque siguen ligados (son más frecuentes los tipos parentales) la recombinación puede romper, en parte, ese ligamiento  (los tipos recombinantes son menos frecuentes)

                 1.- Determinación del sexo

           La mayoría de las especies determinan el sexo en función de la presencia decromosomas sexuales ( también conocidos como heterocromosomas por ser los únicos no homólogos, son diferentes) en contraposición a los restantes cromosomas que se llamanautosomas ( y son homólogos)

                 Hay dos tipos de determinación cromosómica del sexo, el tipo XO/XX en el que un sexo tiene un cromosoma menos y el tipo XX/XY, el nuestro.

                 XX  x XO  = XX  : XO            XX  x  XY  =  XX : XY

                 Los cromosomas sexuales no son los únicos determinantes del desarrollo sexual ya que como otros caracteres de desarrollo complejo están influidos por el ambiente y por otros genes autosómicos (en la mosca del vinagre un gen autosómico recesivo en homocigosis hace machos morfológicos y estériles a hembras cromosómicas)

                 Existen otras formas no cromosómicas de determinación del sexo, en abejas y avispas los machos son haploides y las hembras diploides. En ciertos insectos es un gen con dos alelos, siendo las hembras homocigóticas y los machos heterocigóticos. O los cocodrilos que determinan el sexo por la temperatura del agua (a más de 27 C nacen machos) …. 

           1.1.- Herencia ligada al sexo

           En muchas especies

El ADN como portador de la información genética

Este conocimiento se remonta a mediados del siglo XX y comienza cuando en 1928 Griffith, bacteriólogo inglés, descubría la existencia de dos cepas de Diplococcus pneumoniae, una virulenta S y otra no R. Ambas cepas mueren al calentarlas. Observó que inoculando ratones con la cepa S, muertas por el calor, junto a las R vivas, los ratones morían de neumonía y en ellos se aislaba la cepa S (con características de ambas cepas). Algún componente de las células  S había pasado de forma estable a las R.

En 1944  Avery y Cia, se propusieron encontrar ese componente que transmitía un carácter heredable. De entre todas las moléculas orgánicas, el ADN resultaba imprescindible para que se diera esa transmisión.

 El resto no es historia, es periodismo. En 1953 Watson y Crick descubrían la estructura del ADN y la encontraron compatible con un mecanismo que garantizara la transmisión de los caracteres…… se iban descubriendo propiedades del ADN que lo hacían la única molécula orgánica que reunía los requisitos necesarios para ser el material hereditario:

▪ Capaz de duplicarse durante la división celular (replicación)

▪ Poseer la potencialidad de llevar cualquier tipo de información biológica (código     genético).

▪ Capaz de transmitir su información a la célula (transcripción y traducción o biosíntesis de proteínas)

▪ Y que su estructura sea lo suficientemente estable para que los cambios (mutaciones) se produzcan raramente (1/ miles de millones de nucleótidos en cada generación)

ADN y cromosomas

       Ya hemos visto a nivel molecular y celular que el ADN es el componente sustancial de los cromosomas. En los eucariotas el ADN tiene estructura primaria, secundaria y terciaria que dan lugar a la cromatina, forma activa, forma interfásica. Cuando comienza la división celular, estos Bucles terciarios se superenrrollan en torno a un armazón proteico, se condensa, se empaqueta, adquiriendo su estructura en división, inactivo, preparado para el reparto….. son las cromátidasque duplicadas y unidas por el centrómero forman los cromosomas que constituyen la estructura cuaternaria del ADN, dispuesto para ser dividido equitativamente entre las dos células hijas.

            Concepto de Gen

       El primer concepto de gene se debe a Mendel que los llamó “factores hereditarios”. En el guisante comprobó que había dos de estos factores hereditarios para cada carácter biológico. También descubrió que estos eran discretos, discontinuos, separables, “factores particulados”les llamaba. Y cuya presencia podía seguirse de generación en generación sin cambiar ni diluirse.

Esta fue la principal aportación de Mendel a la genética, especialmente innovadora si se tienen en cuenta que por entonces se desconocía la existencia del ADN y sus propiedades.

Tras el redescubrimiento de Mendel y en paralelo a las investigaciones sobre el ADN, se relaciona a los genes con las enzimas y a estas con los caracteres biológicos; luego con las proteínas en general (gen/proteína/carácter biológico)

Finalmente se relaciona el gen con una cadena polipeptídica completa, existiendocolineariedad entre la secuencia de nucleótidos del gen y la secuencia de aminoácidos de la cadena polipeptídica que determina (en la anemia falciforme la hemoglobina anormal se diferencia de la normal en un Aa, valina por ácido glutámico, debido a una diferencia en un triplete)  Así los caracteres biológicos regulados por un gen serán todos los que dependan directa o indirectamente de la cadena polipeptídica que determina. Dado que la mayoría de las proteínas son enzimáticas, un gen afectará a más de un carácter biológico, todos los que se vean afectados por la reacción química que cataliza la enzima.

Los genes son entonces, la unidad funcional (codifican a las cadenas polipeptídicas de las proteínas), estructural (de ellos está formada la herencia como demuestra la recombinación) y de cambio (las mutaciones afectan a los genes)

Alteraciones de la información genética

Concepto y tipos:

Se considera mutación a cualquier cambio del material hereditario que sea detectable y/o heredable. En los pluricelulares las mutaciones pueden afectar a las células corporales,somáticas, en cuyo caso pueden provocar el cáncer y no son heredables. En otros casos las mutaciones  pueden localizarse en las células germinativas  (gametos y células madres de los gametos) en cuyo caso, estos cambios, se transmiten a la descendencia.

Según el nivel al que se produce el cambio del material hereditario existen tres tipos de mutaciones:

1.   Mutaciones genómicas:

Producidas por la alteración del número de cromosomas característico de la especie:

Euploidías son variaciones múltiplos del número n. Así la mayoría de los eucariotas son 2n y sus euploidías son 3n, 4n …. triploidía, tetraploidía …. Poliploidías. Son mutaciones raras entre los animales pero muy frecuentes entre los vegetales y mecanismo que produce su evolución. Muchas Angiospermas son poliplóides. En agricultura, así se consiguen los  híbridos (nectarinas y paraguayos) además los poliploides poseen mayores plantas y frutos.

Las Haploidías son las reducciones submúltiplos del número n de 2n hasta n es típica de los organismos partenogenéticos (abejas machos son n y las hembras 2n)

Aneuploidías la mutación afecta a una o más parejas de cromosomas homólogos de la dotación 2n del organismo. La pérdida de un cromosoma produce monosomías, de los dos,nulisomias. El exceso de homólogos produce trisomías  (del par 21, síndrome de Down),tetrasomías, polisomías. Las aneuploidías afectan a la fertilidad, a la formación de los gametos pues provocan anomalías durante la meiosis (emigración de los cromosomas homólogos)

2.   Mutaciones cromosómicas:

  Son cambios en la disposición de los genes dentro del cromosoma, con pérdidas, ganancias o sin variación en el contenido pero siempre en el orden.

Es una rotura espontánea que se puede ver incrementada por agentes mutágenos o ciertos genes transposones. Delección (pérdida de un fragmento y de sus genes), Inversión(giro de 180 grados) tiene un efecto supresor de la recombinación.

Las Translocaciones son cambios de posición de un fragmento dentro del mismo cromosoma o entre cromosomas distintos que modifican los grupos de ligamiento (genes que se heredan juntos) lo que tiene un papel muy importante en la evolución y especiación. LasDuplicaciones consisten en la repetición de un fragmento (y de sus genes) dentro del cromosoma.

3.  Mutaciones génicas:

Consisten en cambios de la secuencia de nucleótidos de un gen que puede afectar a uno o varios nucleótidos, provocando cambios a uno, a varios o a todos los tripletes (si la mutación consiste en añadir o quitar un solo nucleótido). En la anemia falciforme un cambio en un triplete cambia un Aa esencial de la Hemoglobina, la Valina en lugar del ácido Glutámico normal.

Causas de las mutaciones

Según la causa que origina la mutación  se distinguen las mutaciones espontáneas e inducidas cuando son causadas por la acción de un agente externo o mutágeno.

Las mutaciones espontáneas se producen por errores en la replicación, por un error cometido por las ADN polimerasas. Son poco frecuentes (entre 10  -10 y 10  -7  en pro y eucariotas respectivamente/ por nucleótido/ por generación) y menos frecuentes aun son sus manifestaciones por que los mecanismos de reparación del ADN  restauran los cambios o bien porque la alteración no afecta a la secuencia de Aa de la proteína codificada por el gen ( afecta la chatarra genética, más del 90 % del total del ADN) o porque el cambio en la secuencia de Aa no afecta a ningún Aa esencial (y por tanto no afecta a la estructura o función de la proteína) o bien por afectar a un alelo cuya función es asumida por el otro alelo del otro cromosoma homólogo que es normal.

Lo que más aumenta la frecuencia de las mutaciones, lo que provoca las mutacionesinducidas es la exposición de las células a los agentes mutagénicos  físicos como las subidas intensas y rápidas de la temperatura, los principales agentes mutagénicos físicos son lasradiaciones ionizantes (poseen baja longitudes de onda, alta frecuencia y son por tanto muy energéticas) como los gamma y X, las partículas alfa y beta y los neutrones emitidos en los procesos radioactivos que pueden afectar a las enzimas y causar cambios metabólicos y/o producir mutaciones cromosómicas o génicas.

Los agentes mutagénicos químicos  (hidrocarburos policíclicos, aminas aromáticas, colorantes artificiales, pesticidas, tabaco, alcohol …..) cuyos efectos suelen ser más retardados que los de las radiaciones. Causan reacciones de desaminación e hidroxilación de las bases nitrogenadas o sustituciones de bases por otras análogas (producen cambios en el emparejamiento de los nucleótidos y no permiten una correcta replicación del ADN) y en fin la introducción de ciertas moléculas en la secuencia de nucleótidos del ADN, alterando la secuencia y el mensaje genético a partir de ese punto.

Los agentes mutagénicos biológicos  son virus (retrovirus, adenovirus, de la hepatitis B …..)  Y los transposones que son unos segmentos móviles de ADN que pueden cambiar su lugar original dentro del propio cromosoma o trasladarse a otro.

Consecuencias de las mutaciones

La evolución es el resultado de la actuación de la selección natural sobre la diversidad genética existente en las poblaciones. Esta variabilidad genética es fruto de la reproducción sexual que mezcla en la descendencia los genes maternos y paternos (en la fecundación), de larecombinación entre cromátidas homólogas y de la segregación (emigración al azar) de cromosomas (maternos y paternos) y de las cromátidas (recombinantes y no recombinantes) Procesos, estos tres últimos, que se dan durante la meiosis, en la formación de los gametos y  que producen nuevas combinaciones de los genes existentes. La  otra causa de variabilidad, lasmutaciones  pueden causar la aparición de nuevos genes (aunque la mayoría de las mutaciones son perjudiciales, amplían mucho las posibilidades biológicas)

Las mutaciones génicas se acumulan en las poblaciones por lo que se suele usar la comparación de las secuencias de Aa (reflejo de la de nucleótidos) de una misma proteína entre distintas especies como un “reloj biológico” que indica el tiempo transcurrido desde su divergencia (mayor a más tiempo) Las mutaciones recurrentes (afectan reiteradamente a un mismo gen) favorecen cambios rápidos a escala evolutiva al igual que los cambios medioambientales o biogeográficos.

Las mutaciones genómicas  han sido determinantes de la evolución de los vegetales, los poliplóides son más vigorosos que los diploides…..

Las otras consecuencias, las más frecuentes e indeseables de las mutaciones son lasenfermedades hereditarias causadas por cambios en el ADN, en los genes que así codifican proteínas anormales, como los errores congénitos del metabolismo causados por una enzima anormal, enfermedades metabólicas, o de la Hemoglobina, anemia falciforme, las inmunodeficiencias, los trastornos congénitos de la coagulación, hemofílias …. Mutaciones que afectan a proteínas no enzimáticas.

Otra consecuencia, igualmente frecuente, es el cáncer (división celular sin control de las células que terminan por destruir el tejido afectado y todos los acaba por invadir (metástasis) Las células cancerosas presentan alteraciones cromosómicas en cuyo origen se encontrarían mutaciones congénitas y otras inducidas por agentes mutagénicos como las radiaciones o ciertos productos químicos y que estarían en el origen de las  mutaciones en ciertos genes que participan en la regulación de la división celular como los oncogenes que codifican proteínas estimulan la división, los genes supresores de tumores que determinan proteínas inhibidoras de la división o los genes implicados en la corrección de los errores del ADN. Es probable que en la génesis de un tumor estén implicadas mutaciones en varios genes en los que jugarían un papel importante los agentes mutágenos y que ciertos tipos de cáncer tendrían una componente congénita.