TEORIA CROMOSOMICA DE LA HERENCIA Y PATRONES DE HERENCIA MENDELIANA

PROF. OSCAR MENDOZA O.

ESQUEMA DE LA CLASE:

•- Perspectiva histórica

•-Conceptos

•-Teoría cromosómica de herencia

•-Genética Mendeliana

•-Herencia monogénica

•-Genealogía

DISOSTOSIS MANDIBULOFACIALSINDROME DE TREACHERS COLLINS

A.D.OMIN 154500Gene map locus: 5q32-q33.1 -TCOF1 gen-26 exones1/10.000 nv

FIBROSIS QUISTICA

A.R.OMIN 219700Gene map locus: (7q31.2)- gen CFTR -250 Kb-27 exones1/2.500 nv

MUCOVISCIDOSIS

LA HERENCIA: PERSPECTIVA HISTÓRICALos padres heredan determinadas características a sus hijos

Los hijos siempre se han parecido a sus padres....

¿Pero CÓMO se heredan esas características?

Aristóteles (384-322 a.c.):

semen masculino y “semen” femenino son formas purificadas de la sangre que copian los caracteres de la madre y el padre y al mezclarse dan el nuevo ser.

- Grecia antigua: Pythagoras, Empédocles; Aristóteles

Siglos XVII -XVIII

Anton van Leeuwenhoek (1632-1723):

óvulo humano+ esperma=embrión

PREFORMACIÓN: cada espermatozoide trae en su interior un “homúnculo”; la hembra es una mera incubadora....

Pierre de Mopertius (1698-1759)

- Material sexual de padre y madre:pequeñas partículas que dan origen alas diferentes partes del cuerpo delhijo.

- La contribución de un padre puede sermás fuerte : ANTICIPACIÓN a la idea degen dominante o recesivo

Charles Robert Darwin (1809-1882)

Pangénesis: pangenes se producen apartir de las diferentes partes delcuerpo de los padres y van haciaórganos reproductivos. Cada uno deestos pangenes dan origen a una parteigual en el hijo.

“Blending”: Combinación de lascaracterísticas de los padres para daruna nueva, producto de la mezcla

CONCEPTOS GENERALES DE HERENCIA

Herencia: es el conjunto de caracteres fenotípicos y del genoma que

transmite un individuo a la descendencia.

Gen: Unidad hereditaria básica que controla cada carácter en los

seres vivos.

Alelo: Cada forma alternativa que puede tener un gen para un cierto

caracter.

Genoma : es el conjunto de todos los genes que tiene un individuo.

Autosoma: Cromosoma no sexuales

Homocigoto:Individuo que tiene sus dos alelos iguales para uncierto carácter (crom. Homólogos)

por ejemplo: AA o aa

Heterocigoto: individuo que posee sus dos alelos diferentespara un cierto caracter,

por ejemplo : Aa.

Genotipo: Es el conjunto de genes (alelos) que contiene unorganismo heredado de sus progenitores.

Fenotipo: es cualquier característica detectable y observablede un organismo (estructural, bioquímico, fisiológico oconductual) determinado por una interacción entre sugenotipo y su medio.

Ambiente + genotipo = fenotipo

GEN 1 PROTEÍNA 1 MELANINA

GEN 2 PROTEÍNA 2 HEMOGLOBINA

ADN

GEN 3 PROTEÍNA 3 PELO RIZADO

GEN 4 PROTEÍNA 4 ESTATURA

I II III

FENOTIPO

Alelo dominante – gen que siempre expresa la característica que determina.

Se representa con una letra mayúscula.

A, AB, ABC

Alelo recesivo – gen que no expresa la característica que determina cuando está presente el alelo dominante.

Se representa con una letra minúscula.

a, ab, abc

EJEMPLO

Los genes trabajan por parejas, ya que para un mismo carácter (por ejemplo color de ojos) hay dos alelos que se encargan de ello.

Alelo A procedente del padre

Alelo a procedente de la madre

Cromosoma procedente del padre

Cromosoma procedente de la madre

Par de cromosomas homólogos

Gen responsable del carácter “color de los ojos”

Si lo piensas, sólo podrá haber tres tipos de personas: AA, Aa y aa

AAaaAa

Los individuos con el mismo tipo de alelo se denominan HOMOCIGOTOS para ese carácter

Los individuos con los dos alelos diferentes se denominas HETEROCIGOTOS para ese carácter

A A

B b

d d E

e

1 2 3 4

1. Homocigoto dominante2. Heterocigoto3. Homocigoto recesivo4. Alelos en diferentes locus

Cruce monohíbrido – cruce de dos individuos híbridos en una característica. Aa X Aa

Cruce dihíbrido – cruce de dos individuos híbridos en dos carácterísticas. AaBb X AaBb

Cruce trihíbrido – cruce de dos individuos híbridos en tres características. AaBbCc X AaBbCc

Gameto – célula sexual haploide que resulta de meiosis. Siempre se representará con una letra de cada característica (de cada par

de alelos).

P – generación parental

F1 – primera generación filial

F2 – segunda generación filial

TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIA

Karl Wilhelm von Nägeli en 1842

Sutton y Boveri: 1902 Localización de genes en los cromosomas

Morgan: 1911: Herencia ligada al sexo.

En 1913, Calvin Bridges demuestra que los genes están en los cromosomas, y Sturtevant que se colocan de forma lineal sobre el cromosoma, elaborando el primer mapa genético de un organismo: Drosophila melanogaster.

TEORÍA CROMOSOMICA DE LA HERENCIA

1. Los genes están situadosen los cromosomas uno acontinuación de otro.

2. Los genes situados enmismo cromosoma, genesligados, se heredan juntos.

3. En el intercambio dematerial genético que tienelugar en la meiosis, puedensepararse genes que seencontraban en un mismocromosoma.

Un par de cromosomas homólogos, sin duplicar (uno del padre y el otro de la madre)

El locus (plural, loci) de un gen, es su ubicación dentro del cromosoma. Los alelos están en loci correspondientes de cromosomas homólogos

Un par de alelos pueden ser o o no ser idénticos.

Tres pares de genes (en tres loci del par de cromosomashomólogos); equivalente a tres pares de alelos

*

Lóbulos adheridos

Un gen dominante determina que los lóbulos de la oreja cuelguen sueltos y no estén adheridos a la cabeza.

En alguna gente, el lóbulo está adherido directamente a la cabeza de manera que no hay un lóbulo suelto.

El lóbulo adherido es una condición homocigotadeterminada por un gen recesivo.

Enroscamiento de la lengua

Algunas personas poseen la habilidad de enroscar la lengua en forma de U cuando ésta se extiende fuera de la boca.

Esta habilidad es causada por un gen dominante.

Los que no poseen este gen sólo pueden efectuar una leve curvatura hacia abajo cuando la lengua se extiende fuera de la boca.

Pico de viuda

Algunas personas exhiben la característica de una línea del pelo que termina en un pico en el centro de la frente.

Este rasgo resulta de la acción de un gen dominante.

El gen recesivo determina la característica de una línea del pelo continua.

Pulgar de curvado

Algunas personas pueden inclinar la coyuntura distal o final del pulgar hacia atrás a un ángulo mayor de 45 grados.

Esto se conoce como "pulgar de ponero".

Un gen recesivo determina esta habilidad.

Un gen dominante evita que puedan inclinar esta coyuntura a un ángulo mayor de 45 grados.

Hoyuelo en la barbilla y en las mejillas

Algunas personas poseen una depresión u hoyuelo en la barbilla y/o en las mejillas.

Esto se debe a un gen dominante.

La ausencia de hoyuelos se deben a un gen recesivo.

Pecas

Las pecas se heredancomo dominantes.

Su ausencia es recesivo.

Meñique torcido

Un gen dominante causa que la última coyuntura del meñique se tuerza hacia el anular.

Los meñiques derechos se deben a un gen recesivo.

Experiments in Plant Hybridization

by Gregor Mendel (1865)Read at the meetings of February 8th, and March 8th, 1865

Jardín del monasterio agustino de Santo Tomás de Brno, actual república Checa, donde Mendel realizó sus experimentos de cruces con el guisante

Gregor Johann Mendel (Heinzendorf, Austria, 1822 -Brno, 1884) Botánico austriaco. Cursó estudios de secundaria en Leipzig y se ordenó sacerdote en el convento agustino de Santo Tomás (Brno), donde se convirtió en el padre Gregor (...) La importancia de sus experimentos no fue reconocida ni por la sociedad ni por la comunidad coetánea

El éxito de los cruzamientos de Mendel se debe en parte al material con el que trabajó (Pisum sativum, barato, fácil de manipular, se puede autofecundar y con tasas de reproducción elevada) y con el método empleado (tratamiento matemático de los resultados, algo innovador en su época)

Realizó sus estudios en un jardín de 7 m de ancho y 35 m de largo. Cultivó alrededor de 27.000 plantas de 34 variedades distintas, examinó 12.000 descendientes Obtenidos de cuyos cruzamientos dirigidos y conservó unas 300.000 semillas.

Experiencias de Mendel

Fue el primer científico en aplicar métodos cuantitativos al estudio de la herencia. Dedicó varios años a desarrollar líneas genéticamente puras para un rasgo dado como

ej.: planta alta, las que producen sólo plantas altas generación tras generación. Mendel eligió para sus

experiencias líneas puras de arvejas con siete pares de rasgos contrastantes

AA aa

A a

Aa

P

F1

Principio de la Uniformidad

P: Generación Parental (progenitores)F1: Generación Filial 1 (hijos)

El polen de una planta de arvejas aporta un alelo y el

óvulo de la otra planta aporta el otro alelo para el color de la

semilla.

De los dos, solamente se manifiesta el alelo dominante

(A, amarillo), mientras que el alelo recesivo (a, verde) se

mantiene oculto.

“ La descendencia de 2 variedades de raza pura (homocigota) origina una F1 híbrida que presenta uniformidad tanto fenotípica como genotípica ”

Principio de la segregación

Cuando el individuo de semillas amarillas con alelos A y a forma los

gametos, se separan (segregan) los alelos, de modo que en cada

gameto sólo habrá uno de los dosAhora sabemos que la

segregación de alelos es

resultado directo de la

separación de cromosomas

homólogos durante la

meiosis. En la fecundación,

cada gameta aporta un

cromosoma de cada par

homólogo y, de este modo, un

alelo de cada par de genes (A o

a en nuestro ejemplo)

F1

Aa Aa

½ a½ A

½

A

½

a

¼ AA

¼ Aa

¼ Aa

¼ aa

El fenotipo para F2 (segunda

generación filial, nietos) es 3 : 1

Proporción aparente 3:1 de F2 es 1:2:1

F2

Proporciones

fenotípicas

Proporciones

genotípicas

3/4 amarillos

1/4 verdes

1/4 amarillos puros

2/4 amarillos impuros

1/4 verdes puros

Fenotipo

parental Cruza F1 F2

Relación

en F2

Lisa Semilla lisa x rugosa Todas lisas 5474 lisas;1850 rugosas 2,96:1

Amarilla Semilla amarilla x

verde

Todas

amarillas 6022 amarillas;2001 verdes 3,01:1

Púrpura Pétalos púpuras x

blancos

Todos

púrpuras 705 púrpuras;224 blancos 3,15:1

Hinchada Vaina hinchada x

hendida

Todas

hinchadas

882 hinchadas;299

hendidas 2,95:1

Verde Vaina verde x amarilla Todas verdes 428 verdes;152 amarillas 2,82: 1

Axial Flores axiales x

terminales Todas axiales 651 axiales;207 terminales 3,14: 1

Largo Tallo largo x corto Todos largos 787 largos;277 cortos 2,84: 1

Resultados de todos los cruzamientos de Mendel en los que los parentales difieren en un solo carácter

(autofecundación de F1)

Carácter Fenotipos Genotipos Alelos Gen

Púrpura

(dominante)

CC (homocigota

dominante

Cc (heterocigota)

C (dominante)

Color de la

flor

Gen del color

de la flor

c (recesivo)Blanco

(recesivo)

cc (homocigota

recesivo)

Individuos de una línea pura son homocigotas.

Genotipo: constitución genética (o alélica) respecto de uno o varios caracteres en estudio.

Alelos: distintas variantes de un gen

Cuadros de Punnett para Cruces de Prueba

Homocigota recesivo

aaAa

Homocigota recesivo

Dos fenotipos Sólo fenotipo dominante

Het

ero

cig

ota

Ho

mo

cig

ota

do

min

ante

aaAA

Cruces Dihíbridos: Resultados DE F1

AABB aabbx

AaBb

AB AB ab ab

PROGENITORES HOMOCIGOTAS:

GAMETOS:

DESCENDENCIA HIBRIDA F1 :

Flores púrpura, tallo alto

Flores blancas,tallo corto

Todas con flores púrpura y tallos altos

1/16aaBB

1/16aaBb

1/16aaBb

1/16Aabb

1/16Aabb

1/16AAbb

1/16AABB

1/16AABb

1/16AaBB

1/16AaBb

1/16AABb

1/16AaBb

1/16AaBB

1/16AaBb

1/16AaBb

1/4 AB 1/4 Ab 1/4 aB 1/4 ab

1/16aabb

1/4 AB

1/4 Ab

1/4 aB

1/4 ab

AaBb AaBbX

1/16 flores blancas, tallo corto

3/16 flores blancas, tallo alto

3/16 flores púrpura, tallo corto

9/16 flores púrpura, tallo alto

Cruces Dihíbridos: Resultados en F23 LEY : independecia de los caracteres

Núcleo de una

célula

reproductiva

diploide (2n) con

sólo dos pares

de cromosomas

homólogos O

Alineamientos

posibles de los

cromosomas

homólogos en

metafase I de meiosis

Alineamientos

resultantes

de los cromosomas

En metafase II

Combinaciones de

alelos posibles

en los gametos en

formación

1/4 AB 1/4 ab 1/4 Ab 1/4 aB

A A A A

A A A A

AAAA

B B

B B

BB

B B

BBBB

a a a a

aa aa

aaaa

bb b b

bb b b

b b b b

Distribución independiente

ENFERMEDADES HEREDITARIAS

Las enfermedades hereditarias son un conjunto de enfermedades genéticascaracterizadas por transmitirse de generación en generación.

No debe confundirse enfermedad hereditaria con:

ENFERMEDAD CONGENITAENFERMEDAD GENETICA

Clasificación de las enfermedades hereditarias

•Enfermedades monogénicas

Enfermedad autosómica recesiva.Enfermedad autosómica dominanteEnfermedad ligada al sexo (X), dominante y recesivaEnfermedad ligada al cromosoma Y

•Enfermedades poligénicas o multifactoriales•Enfermedades cromosómicas•Enfermedades mitocondriales

LAS ENFERMEDADES MONOGÉNICAS, SON AQUELLAS,

CAUSADAS POR EL DEFECTO DE UN SOLO GEN.

SIGUEN LOS PATRONES DE HERENCIA MENDELIANA Y SUS

EFECTOS EN LA DESCENDENCIA SE PUEDEN PREDECIR

SIGUIENDO ESTAS LEYES MENDELIANAS.

Herencia autosómica dominante (sindactilia): la transmisión de lapatología depende del alelo dominante:

GENOTIPO FENOTIPO

AA sindactilia

Aa sindactilia

aa Normal

Herencia autosómica recesiva (fenilcetonuria): la transmisión de la patología depende del alelo recesivo:

GENOTIPO FENOTIPO

AA Normal

Aa Normal portador

aa fenilcetonuria

HERENCIA AUTOSÓMICA

Autosómicas dominantes

Corea de HuntingtonAcondroplasiaPolidactiliaNeurofibromatosisHipercolesterolemia familiarEnfermedad poliquistica del riñonSindrome de crouzonSindrome de treachers collinsSindrome de apert

Autosómicas recesivas

FenilcetonuriaGlicogenosisAlbinismoFibrosis quísticaGalactosemia clasicaEnfermedad de tay SachsSindrome de Bloomtirosinemia

ALGUNOS DE EJEMPLOS DE ENFERMEDADES AUTOSOMICAS

Dominante Recesiva

La presencia de un alelo dominante es suficiente para la manifestación del carácter o enfermedad.

Diferencias fenotipicasentre homo y heterocigoto

Patologías relacionadas con proteínas estructurales

Requiere la condición homocigota para la manifestación del carácter o enfermedad

Tendencia a fenotipo uniforme

Patologías enzimáticas y metabólicas

Haplo-suficiencia

En un individuo con un alelo normal y otro defectuoso, el alelo normal produce suficiente proteína para el funcionamiento celular normal.

El alelo defectuoso es recesivo

Genotipo Fenotipo

A/A Homocigoto dominante

Normal

A/a Heterocigoto Normal

a/a Homocigoto recesivo

Defectuoso

Haplo-insuficiencia

En un individuo con un alelo normal y otro

defectuoso, el alelo normal no aporta suficiente

proteína para el funcionamiento celular normal.

El alelo defectuoso es dominante

Genotipo Fenotipo

b/b Homocigoto recesivo

Normal

B/b Heterocigoto Defectuoso

B/B Homocigoto dominante

Defectuoso

GENEALOGÍA HUMANASIMBOLOGIA

Tema 1: Genética Clínica I

Enfermedades de herencia autosómica recesiva:

- Los padres son clínicamente normales (portadores)

- El enfermo es homocigoto para el alelo mutado

- Frecuencia del alelo mutante baja resultado de uniones

consanguíneas

- Ambos sexos afectados por igual

- Expresión temprana

Aa

Aa Aa

Aa AA Aa Aa

Aa Aaaa aa

- Ambos padres portadores 25% de probabilidad de tener un descendiente

con la enfermedad

- Padres enfermos 100% hijos afectados

Tema 1: Genética Clínica I

Enfermedades de herencia autosómica dominante:

- Los individuos enfermos tienen un progenitor afectado

- Nº afectados en genealogías grandes 50%

- Raramente saltan una generación

- Excepción: mutaciones de novo

- Hijos sanos nietos sanos

- Ambos sexos afectados por igual

- Muchas enfermedades, pocos animales:

aa

aa

Aa aa

Aa aa Aa aa

Aa

- Generalmente individuos heterocigotos

- La proteína alterada no es enzimática

- Penetrancia y expresividad variable

Tema 1: Genética Clínica I

Proporción de individuos en una población que presentan un genotipo causante de enfermedad y que expresa el fenotipo patológico

A: 100% individuos

B: 50% de individuos

CAUSAS: G.modificadores, G. Supresores epistasias, ambiente.

Penetrancia

P<100%Penetrancia

Incompleta

Tema 1: Genética Clínica I

A: Expresión del 100%

C: Falta de expresión

B: Expresión del 50%

CAUSAS: ambiente. PROBLEMAS DE DETECTAR GENÉTICAMENTE

ExpresividadGrado de expresión del fenotipo:

-Total: expresa todos los fenotipos asociados al alelo mutado-Parcial: expresa alguno de los fenotipos