Tema 13. Genética Mendeliana

Biología. Curso de acceso TEMA 13

Tema 13. Genética Mendeliana

Jorge Muñoz Aranda

Profesor de Biología

Aula de Milagro


Experimentos de Mendel

-Monje Austriaco

-Experimentos de hibridación en guisantes (Pisum sativum), publicados en 1866

-Estudia los patrones de herencia de diferentes caracteres en plantas de guisante.

-Sienta las bases de la genética


¿Por qué en guisantes?

Estambres (androceo)

Polen (Gameto_masculino)

Ovario (Gineceo)

Óvulos (Gametos_Femeninos)

Estilo

Estigma

Estambre

Antera


¿Por qué en guisantes?

Rasgos hereditarios bien definidos y reconocibles.

Posibilidad de autofecundación (fecundación en una misma flor).

Se puede controlar con facilidad los cruzamientos entre plantas diferentes, dada la exposición de sus aparatos reproductores.

Fáciles de cultivar.

Ciclo vegetativo relativamente corto (menos de un año).


Aportación de Mendel al método científico

En cada estudio de las características de las plantas, consideraba tan sólo uno de los rasgos, ignorando el resto.

Realizó el estudio sobre poblaciones. Tomaba muestras lo suficientemente representativas para poder extrapolar una función matemática.

Estudió el comportamiento de los individuos en generaciones sucesivas, construyendo nuevas fórmulas.


Rasgos seleccionados

Tallo

Vaina

Guisante

Flor

Alto Corto

Axial Terminal

Lisa Apretada

Amarilla Verde

Amarilla Verde

Liso Rugoso

Blanca Violeta


Raza pura

Aquella en la que, por autofecundación, se obtienen descendientes idénticos a los progenitores en un 100 %

Ej.: Flores blancas

Autofecundación

Flores Blancas (100%)

Generación P Generación F1

Flores violetas

Autofecundación

Flores violetas (100%)



Híbrido

Aquél en el que, por autofecundación, se obtienen descendientes diferentes, en proporciones determinadas

Ej.: Flores Violetas

Autofecundación

Flores Violetas: Flores blancas (Proporción 3:1)



1er experimento: Cruzamiento monohíbrido

Al cruzar dos razas puras para manifestaciones opuestas de un mismo carácter, los descendientes (F1) se parecen exclusivamente a uno de los progenitores (P) y no al otro.

X

Blancas (pura)

Violetas (pura)

Violetas (híbrido)

vv VV Vv

Generación parental Generación F1

Homocigotos=raza pura Heterocigotos=híbridos


1er experimento: Cruzamiento monohíbrido

Rasgo dominante: aquel que se manifiesta en un individuo heterocigótico.

Rasgo recesivo: aquel que permanece oculto en un individuo heterocigótico.

Fenotipo Genotipo

VioletaVV

Vv

Blanca vv


2º experimento

Generación F1 Generación F2

Vv

75%

3%

3:1

Autofecundación

Vv VvX

VV Vv Vv vv

3 violetas: 1 blanco

VV y Vv

vv


2º experimento

Carácter Rasgos F1 F2 Proporción F2

Tallo Alto/corto 100% Altos 787 alto

277 corto

2,84:1

Vaina Axial/Terminal

Lisa/apretada

Verde/amarilla

100% Axiales

100% Lisa

100% Verde

651 axial/207 terminal

882 lisa/299 apretada

428 verde/152 amarilla

3,14:1

2,95:1

2,82:1

Guisante Liso/arrugado

Amarillo/verde

100% Lisa

100% Verde

5474 lisa/1850 arrugada

6022 amarilla/2001 verde

2,96:1

3,01:1

Flores Violeta/blanca 100% Violeta 704 violeta/224 3,15:1


De lo que se deduce…

Rasgo Dominantes Recesivos

Tallo Alto Corto

Vaina Axial

Lisa

Verde

Terminal

Rugoso

Amarillo

Guisante Liso

Verde

Rugoso

Amarillo

Flor Violeta Blanco

Y además…

Que las proporciones empíricas se aproximan más a las reales cuanto mayor es el tamaño muestral estudiado (Ej., Color y textura de los guisantes)


Además…

Si cruzamos entre sí dos híbridos para un carácter (ej., flores violetas)

X

Vv VvV

V

v

v

VV

Vv

Vv

vv

1 VV 2 Vv 1 vv

1:2:1 Proporciones genotípicas

3:1 Proporciones fenotípicas 3 1

75% 25%


Y si continuamos cruzando los híbridos…

1ª Generación: Proporciones 1:2:1




Y así hasta:

2n-1:2:2n-1

Al cruzarse los híbridos, la proporción de homocigotos va aumentando con respecto a la de heterocigotos, pese a que éstos nunca llegan a desaparecer.


¿Y qué es un retrocruzamiento (o cruce de prueba)?

Si tenemos un individuo con fenotipo dominante (flor violeta), ¿cómo sabemos qué genotipo tiene (VV ó Vv)?

Sencillo: cruzamos el individuo problema con un individuo de homocigótico para el fenotipo recesivo

X

A- aa

1 2

Opción a Opción b

100%

Ind. 1 es homocigoto AA

75% 25%

Ind. 1 es heterocigoto Aa


Tercer experimento: Cruce dihíbrido

¿Y qué ocurriría si autofecundásemos una planta híbrida para dos caracteres?

Ejemplo: Plantas dobles heterocigóticas para guisantes verdes y flores violetas, cuando Violeta>blanco (B>b) y guisante verde>amarillo (A>a).

AaBb AaBbX


Cruce dihíbrido: El tablero de Punnet

AB Ab aB ab

AB AABB AABb AaBB AaBb

Ab AABb AAbb AaBb Aabb

aB AaBB AaBb aaBB aaBb

ab AaBb Aabb aaBb aabb


Tablero de Punnet: Proporciones fenotípicas

AaBb X AaBb

9:3:3:1F2

F1

9 A-B- Guisante verde, flor violeta

10 A-bb Guisante verde, flor blanca

3 aaB- Guisante amarillo, flor violeta

1 Aabb Guisante amarillo, flor blanca

Conclusión: en la formación de los gametos, los factores responsables de la herencia de los distintos caracteres segregan de manera independiente unos de otros.


Excepciones (I)

A la ley de la dominancia/recesividad: la herencia intermedia

X

En este tipo de herencia, ningún alelo domina sobre el otro. Lo que se expresa en un individuo heterocigótico es el fenotipo intermedio.

AA

1 AA

BB

1 BB2 AB

A: codifica para el color rojo

B: codifica para el color blanco

Herencia intermedia

A=B

Las proporciones fenotípicas son iguales que las proporciones genotípicas (1:2:1)


Excepciones (II)

A la ley de segregación independiente de los caracteres: el Ligamiento.

A a BB b

p=1/4

p=1/4

p=1/4

p=1/4

AB

Ab

aB

ab

Cuando dos genes están ubicados en cromosomas distintos, los factores de ambos segregan de forma independiente unos de otros.

Los cuatro gametos posibles tienen igual probabilidad.

Ej, un dihíbrido


¿Y qué ocurre cuando los dos genes están en un mismo cromosoma?

A a

bB

AaBb

A

a

b

B ¿Sólo se pueden producir estos dos tipos de gametos (gametos parentales)?

Los otros dos gametos (aB) y (Ab) sólo pueden aparecer cuando se produce ENTRECRUZAMIENTO entre los cromosomas homólogos (ver meiosis).

Los gametos parentales tienen mucha más probabilidad que los recombinantes. Se dice que los genes están LIGADOS

Por supuesto, no se cumple la probabilidad ¼; ¼; ¼; ¼ que aparecía cuando los genes estaban en cromosomas independientes.


Ej. 1 En una especie de plantas, el tallo alto (T) domina sobre el tallo corto (t). Si cruzamos una planta de tallo alto con otra de tallo corto, obtenemos 35 plantas con tallo alto y 38 con tallo corto. ¿Qué genotipo tenían las plantas utilizadas en el cruce?

Ej. 2 Al cruzar un conejo negro con un conejo blanco, obtuvimos la siguiente progenie: 23 conejos negros; 54 conejos marrones; 24 conejos blancos. ¿Qué podría decirnos sobre el patrón de herencia del color del pelo en los conejos?¿Qué proporciones genotípicas y fenotípicas hubiera cabido esperar?

Ej. 3 En la vaca Drexter, los cuernos largos (C) dominan sobre los cortos (c), y el pelaje pardo (P) sobre el blanco (p). Cruzamos dos razas puras, una para cuernos largos y pelaje pardo, y otra de cuernos cortos y pelaje blanco. Los individuos resultantes son cruzados entre sí para obtener una progenie de 1600 individuos. ¿Qué proporciones genotípicas y fenotípicas cabría esperar?

Ej. 4 En la sandía de monte, la pepita grande (G) domina sobre la pequeña (g), y el fruto carnoso (C), sobre el leñoso (c). Se autofecundó una planta doble heterocigótica GgCc obteniéndose ésta progenie: 45 plantas de pepita grande y fruto carnoso, 43, plantas de pepita pequeña y fruto leñoso, 15 plantas de pepita pequeña y fruto carnoso y 17 plantas de pepita grande y fruto leñoso. ¿Cómo explicaría estas proporciones?


Solución problema 1

Parental 1:Fenotipo: Tallo alto

Genotipo: T-

Parental 2: Fenotipo: Tallo corto

Genotipo: tt

Cruce: Parental 1 X Parental 2

Alto (T-) Corto (tt)

Descendencia38 plantas tallo alto (Tt)Aprox 50%

35 plantas tallo corto (tt)Aprox 50%

Luego: ¿De dónde viene esta t?

Por supuesto, del parental 1 que es heterocigótico

Esto es el clásico cruce de prueba



Cruce: Conejos negros X conejos blancos

Descencencia: 23 negros, 54 marrones, 24 blancos (fenotipos)

Si dividimos entre el menos frecuente, obtenemos las siguientes proporciones fenotípicas:

23/23=1 54/23=2,34 24/23=1,04 (Aproximadamente: 1:2:1)

Proporciones genotípicas:1:2:1 (clásico del cruce monohíbrido)

Proporciones fenotípicas:1:2:1 (diferentes a las proporciones 3:1 clásicas)

Estas proporciones sólo pueden explicarse si la herencia del color del pelo en el conejo es del tipo Herencia Intermedia (Codominancia)


Ninguno de los dos alelos domina sobre el otro. En el individuo heterocigótico, ambos alelos (negro y marrón) se expresan


Los genotipos en este cruce son:

Parentales: Negros X Blancos

NN BB

Descendientes: Negros (23) Marrones (54) Blancos (24)

NN BBNB



Cruce 1: (razas puras)

Cuernos Largos, Pelaje pardo) X Cuernos Cortos, Pelaje blanco)

Descendencia 100% Cuernos Largos, Pelaje pardo

Luego:

-Cuernos largos domina sobre cuernos cortos (C>c)

-Pelaje pardo domina sobre pelaje blanco (P>p)

En este problema se habla de dos cruces



Si ahora vemos los genotipos del cruce 1…

Parentales: Cuernos largos, pelo pardo X Cuernos cortos, pelo blanco

CCPP ccpp

Descendencia cruce 1: 100% Cuernos largos, pelo pardo

CcPp

(Dobles heterocigóticos)


Cruce 2: entre individuos de la F1

Esto es: CcPp X CcPp

Para resolver esto, lo más sencillo es acudir al Tablero de Punnet.

CP Cp cP cp

CP CCPP CCPp CcPP CcPp

Cp CCPp CCpp CcPp Ccpp

cP CcPP CcPp ccPP ccPp

cp CcPp Ccpp ccPp ccpp




Y si hablamos de fenotipos, obtendremos…

9 C-P- (Cuernos largos, pelo pardo)

10 ccP- (Cuernos cortos, pelo pardo)

3 C-pp (Cuernos largos, pelo blanco)

1 ccpp (cuernos cortos, pelo blanco)

Aplicando esto a 1600 individuos, tenemos:

9/16*1600= 900 individuos cuernos largos, pelo pardo

3/16*1600= 300 individuos cuernos cortos, pelo pardo

3/16*1600= 300 individuos cuernos largos, pelo blanco

1/16*1600=100 individuos cuernos cortos, pelo blanco



Estamos en un caso en el que, para dos caracteres, en ambos se cumple el patrón de herencia dominancia/recesividad.

Sin embargo, al cruzar dos dihíbridos, y en una progenie lo sufientemente numerosa (120 individuos), las proporciones obtenidas nada tienen que ver con lo que hubiéramos esperado según los trabajos de Mendel.

La mejor explicación a este fenómeno es que los genes que codifican para el tamaño de la pepita y la textura del fruto están en el mismo cromosoma (ligados). De este modo, los descendientes heredan mayoritariamente los alelos de ambos genes en la misma fase que en los progenitores.

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