clase genética

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Información genética Casi todas las células atraviesan una secuencia regular y repetitiva de crecimiento y reproducción que constituye el ciclo celular. La reproducción de las células ocurre mediante un proceso conocido como división celular. En este proceso el material genético –el ADN– se reparte entre dos nuevas células hijas. La inmensa mayoría de los organismos eucariotas se reproducen sexualmente. La reproducción sexual requiere, en general, de dos progenitores y siempre involucra la fecundación y la meiosis. Desde los inicios de la humanidad, debe haberse notado que, tanto el macho como la hembra, eran necesarios para producir hijos y que ambos transmitían a sus hijos características tales como el color del pelo, el tamaño de la nariz o del mentón. El estudio científico de la herencia no tuvo lugar hasta la segunda mitad del siglo XIX, que marca el comienzo de la genética. A comienzos de la década del 40, ya no quedaban dudas sobre la existencia de los genes ni sobre el hecho de que estuviesen en los cromosomas. El momento crucial para la genética ocurrió cuando los científicos se concentraron en la pregunta acerca de cómo era posible que los cromosomas fuesen los portadores de lo que, según habían llegado a comprender, era una enorme cantidad de información, extremadamente compleja. Ligados a estas inquietudes, surgieron otros interrogantes: ¿Cómo están codificadas las instrucciones en la molécula de ADN y cómo se traducen y ejecutan las acciones correspondientes?

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Documento de genética básicaIncluye ciclo celular meiosis, mitosis.

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Informacin gentica

Informacin gentica

Casi todas las clulas atraviesan una secuencia regular y repetitiva de crecimiento y reproduccin que constituye el ciclo celular. La reproduccin de las clulas ocurre mediante un proceso conocido como divisin celular. En este proceso el material gentico el ADN se reparte entre dos nuevas clulas hijas. La inmensa mayora de los organismos eucariotas se reproducen sexualmente. La reproduccin sexual requiere, en general, de dos progenitores y siempre involucra la fecundacin y la meiosis.

Desde los inicios de la humanidad, debe haberse notado que, tanto el macho como la hembra, eran necesarios para producir hijos y que ambos transmitan a sus hijos caractersticas tales como el color del pelo, el tamao de la nariz o del mentn. El estudio cientfico de la herencia no tuvo lugar hasta la segunda mitad del siglo XIX, que marca el comienzo de la gentica.

A comienzos de la dcada del 40, ya no quedaban dudas sobre la existencia de los genes ni sobre el hecho de que estuviesen en los cromosomas. El momento crucial para la gentica ocurri cuando los cientficos se concentraron en la pregunta acerca de cmo era posible que los cromosomas fuesen los portadores de lo que, segn haban llegado a comprender, era una enorme cantidad de informacin, extremadamente compleja. Ligados a estas inquietudes, surgieron otros interrogantes: Cmo estn codificadas las instrucciones en la molcula de ADN y cmo se traducen y ejecutan las acciones correspondientes?

Los cientficos pueden ahora manipular los genes en formas que nunca haban imaginado antes, modificando y recombinando porciones de molculas de ADN procedentes de fuentes diferentes e insertando estas molculas modificadas en otras clulas donde se expresan, es decir, donde se traducen a protenas. La nueva tecnologa que permite la manipulacin gentica, conocida como la tecnologa del ADN recombinante, ha generado un alud de estudios y resultados insospechados. El temprano descubrimiento realizado en la historia de la gentica molecular respecto de que el cdigo gentico es aparentemente universal fue una evidencia asombrosa de que todos los seres vivos tienen un origen comn. En la actualidad, los avances en gentica molecular, facilitados por la tecnologa del ADN recombinante, han alcanzado un punto que permite la aplicacin prctica a la gentica humana y han revolucionado la comprensin de muchos defectos genticos, suministrando simultneamente medios renovados para el diagnstico y nuevas esperanzas para la cura y la prevencin.

Figura 1: Escherichia coli es uno de los organismos microscpicos ms comunes. Su lugar de residencia preferido es nuestro intestino. Como procariota, es mucho ms pequea que las clulas eucariotas del epitelio intestinal con las cuales convive. Sin embargo, en un momento dado, una clula de E. coli contiene unas 5000 molculas diferentes. Una de stas, es una molcula nica, muy larga de ADN, el cromosoma bacteriano. En esta fotomicrografa electrnica se ve una clula de E. coli a la que se hizo explotar y expulsar su ADN que se puede ver a su alrededor.

Ciclo celular. Divisin y Muerte de las clulas

En general, en los cromosomas, el material gentico se encuentra organizado en secuencias de nucletidos llamadas genes. Los genes portan informacin esencial para el funcionamiento de la clula y, por lo tanto, deben distribuirse en forma equitativa entre las clulas hijas. Las clulas se reproducen mediante un proceso conocido como divisin celular en el cual su material gentico el ADN se reparte entre dos nuevas clulas hijas. En los organismos unicelulares, por este mecanismo aumenta el nmero de individuos en la poblacin. En las plantas y animales multicelulares, la divisin celular es el procedimiento por el cual el organismo crece, partiendo de una sola clula, y por el cual los tejidos daados son reemplazados y reparados. Una clula individual crece asimilando sustancias de su ambiente y transformndolas en nuevas molculas estructurales y funcionales. Cuando una clula alcanza cierto tamao crtico y cierto estado metablico, se divide. Las dos clulas hijas comienzan entonces a crecer.

Las clulas eucariticas pasan a travs de una secuencia regular de crecimiento y divisin llamada ciclo celular. El ciclo celular se divide en tres fases principales: interfase, mitosis, y citocinesis. Para completarse, puede requerir desde pocas horas hasta varios das, dependiendo del tipo de clula y de factores externos como la temperatura o los nutrimentos disponibles.

La divisin celular

Por medio de la divisin celular el ADN de una clula se reparte entre dos nuevas clulas hijas. La distribucin de duplicados exactos de la informacin hereditaria es relativamente simple en las clulas procariticas en las que, la mayor parte del material gentico est en forma de una sola molcula larga y circular de ADN, a la que se asocian ciertas protenas especficas. Esta molcula constituye el cromosoma de la clula y se duplica antes de la divisin celular. Cada uno de los dos cromosomas hijos se ancla a la membrana celular en polos opuestos de la clula. La clula se alarga y los cromosomas se separan. Cuando la clula alcanza aproximadamente el doble de su tamao original y los cromosomas estn separados, la membrana celular se invagina y se forma una nueva pared, que separa a las dos clulas nuevas y a sus duplicados cromosmicos.

En particular; cuando clulas humanas se dividen, cada clula hija tiene que recibir una copia completa, y slo una, de cada uno de los 46 cromosomas. Adems, las clulas eucariticas contienen una variedad de organelas que tambin deben ser repartidas entre las clulas hijas.

Durante la mitosis, se forma el huso, una estructura constituida por microtbulos, a la cual se une, en forma independiente, cada uno de los cromosomas presentes en la clula. Esta estructura permite que los cromosomas se separen unos de otros en forma organizada. La mitosis habitualmente es seguida de un proceso de citocinesis que divide a la clula en dos clulas nuevas. Cada una contiene, no slo un ncleo con un complemento de cromosomas completo, sino tambin, aproximadamente, la mitad del citoplasma, incluyendo las organelas y muchas macromolculas de la clula materna.

La mitosis y la citocinesis son los acontecimientos culminantes de la divisin celular en los eucariotas. Sin embargo, representan solamente dos etapas de un proceso mayor, el ciclo celular.

Ciclo celularEl ciclo celular consiste en tres fases: interfase, mitosis, y citocinesis. Antes de que una clula eucaritica pueda comenzar la mitosis y dividirse efectivamente, debe duplicar su ADN , sintetizar histonas y otras protenas asociadas con el ADN de los cromosomas, producir una reserva adecuada de organelas para las dos clulas hijas y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleven a cabo la mitosis y la citocinesis. Estos procesos preparatorios ocurren durante la interfase, en la cual, a su vez, se distinguen tres etapas: las fases Gl, S y G2.

En la fase Gl, las molculas y estructuras citoplasmticas aumentan en nmero; en la fase S, los cromosomas se duplican; y en la fase G2, comienza la condensacin de los cromosomas y el ensamblado de las estructuras especiales requeridas para la mitosis y la citocinesis. Durante la mitosis, los cromosomas duplicados son distribuidos entre los dos ncleos hijos, y en la citocinesis, el citoplasma se divide, separando a la clula materna en dos clulas hijas.

En cierto momento del ciclo celular, la clula decide si va a dividirse o no. Cuando las clulas normales cesan su crecimiento por diversos factores, se detienen en un punto tardo de la fase G1, el punto R ("restriccin"), primer punto de control del ciclo celular. En algunos casos, antes de alcanzar el punto R, las clulas pasan de la fase G1 a un estado especial de reposo, llamado G0, en el cual pueden permanecer durante das, semanas o aos. Una vez que las clulas sobrepasan el punto R, siguen necesariamente a travs del resto de las fases del ciclo, y luego se dividen. La fase Gl se completa rpidamente y, en la fase S, comienza la sntesis de ADN y de histonas. Existe otro mecanismo de control durante el proceso mismo de duplicacin del material gentico, en la fase S, que asegura que la duplicacin ocurra slo una vez por ciclo. Luego, la clula entra en la fase G2 del ciclo. En G2, existe un segundo punto de control en el cual la clula evala si est preparada para entrar en mitosis. Este control acta como un mecanismo de seguridad que garantiza que solamente entren en mitosis aquellas clulas que hayan completado la duplicacin de su material gentico. El pasaje de la clula a travs del punto R depende de la integracin del conjunto de seales externas e internas que recibe (Figura 2).

Figura 2: Durante la fase S (de sntesis) se duplica el material cromosmico. Entre la divisin celular y la fase S hay dos fases G (del ingls gap, intervalo). La primera de ellas (G1) es un perodo de crecimiento general y duplicacin de las organelas citoplasmticas. Durante la segunda (G2), comienzan a ensamblarse las estructuras directamente asociadas con la mitosis y la citocinesis. Despus de la fase G2 ocurre la mitosis, que usualmente es seguida de inmediato por la citocinesis. En las clulas de diferentes especies o de diferentes tejidos dentro del mismo organismo, las diferentes fases ocupan distintas proporciones del ciclo celular completo

Mitosis

La mitosis cumple la funcin de distribuir los cromosomas duplicados de modo tal que cada nueva clula obtenga una dotacin completa de cromosomas. En los estados tempranos de la mitosis, cada uno de los cromosomas consiste en dos copias idnticas, llamadas cromtidas, que se mantienen juntas por sus centrmeros. Simultneamente se organiza el huso, cuya formacin se inicia a partir de los centrosomas.

Tanto en las clulas animales como en las vegetales, el entramado del huso est formado por fibras que se extienden desde los polos al ecuador de la clula. Otras fibras estn unidas a las cromtidas al nivel de los cinetocoros, estructuras proteicas asociadas con los centrmeros. La profase finaliza con la desintegracin de la envoltura nuclear y la desaparicin de los nuclolos.

Durante la metafase, los pares de cromtidas, dirigidos por las fibras del huso, se mueven hacia el centro de la clula. Al final de la metafase se disponen en el plano ecuatorial. Durante la anafase se separan las cromtidas hermanas, y cada cromtida ahora un cromosoma independiente se mueve a un polo opuesto. Durante la telofase se forma una envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. El huso comienza a desintegrarse, los cromosomas se desenrollan y una vez ms se extienden y aparecen difusos (Figura 3).

Figura 3: Fases de la MitosisApoptosis

En la formacin de un individuo, la muerte celular o apoptosis es tan importante como la divisin celular. La mayora de las clulas fabrican las protenas que forman parte de una maquinaria para su propia destruccin. Esta maquinaria letal est compuesta por enzimas capaces de degradar protenas (proteasas) cuya activacin produce, directa o indirectamente, cambios celulares caractersticos. Las clulas que entran en apoptosis se encogen y se separan de sus vecinas; luego las membranas celulares se ondulan y se forman burbujas en su superficie; la cromatina se condensa y los cromosomas se fragmentan; finalmente, las clulas se dividen en numerosas vesculas, los cuerpos apoptsicos, que sern engullidas por clulas vecinas.

Las enzimas involucradas en el proceso de apoptosis permanecen normalmente inactivas en las clulas, respondiendo a mecanismos de control estrictos. Los mecanismos de control son los responsables de activar la maquinaria letal en momentos particulares de la vida de la clula, respondiendo a seales externas o internas. Cuando una clula muere por dao o envenenamiento, proceso denominado necrosis, normalmente se hincha y explota, derramando su contenido en el entorno. Como consecuencia, se produce una inflamacin que recluta leucocitos y que puede lesionar el tejido normal que la circunda. La apoptosis, a diferencia de la necrosis, es un tipo de muerte activa, que requiere gasto de energa por parte de la clula y es un proceso ordenado en el que no se desarrolla un proceso inflamatorio. La capacidad de proliferar en forma descontrolada est relacionada con la acumulacin de ciertos cambios en la clula. El cncer es el resultado de una serie de modificaciones accidentales en el material gentico que trae como consecuencia la alteracin del comportamiento normal de la clula y una proliferacin descontrolada.Meiosis y reproduccin sexual

La reproduccin sexual requiere, en general, de dos progenitores y siempre involucra dos hechos: la fecundacin y la meiosis. La fecundacin es el medio por el cual las dotaciones genticas de ambos progenitores se renen y forman una nueva identidad gentica, la de la progenie. La meiosis es un tipo especial de divisin nuclear en el que se redistribuyen los cromosomas y se producen clulas que tienen un nmero haploide de cromosomas (n). La fecundacin restablece el nmero diploide (2n). En organismos con reproduccin sexual, la haploida y la diploida se suceden a lo largo de los ciclos de vida. Se denomina gametognesis al proceso de formacin de gametos (por definicin haploides, n) a partir de la clulas haploides de la lnea germinal. La espermatognesis es el proceso de formacin de espermatozoides por meiosis, en rganos especializados conocidos como gnadas (que en los machos se denominan testculos). Luego de la divisin las clulas se diferencian transformndose en espermatozoides. La ovognesis es el proceso de formacin de un vulo por meiosis en rganos especializados conocidos como ovarios. Debe destacarse que si bien en la espermatognesis las cuatro clulas derivadas de la meiosis se diferencian en espermatozoides, durante la oognesis el citoplasma y organelas van a una a una clula ms grande: el vulo y las otras tres (llamadas glbulos polares) no desarrollan. En humanos, en el caso de las gnadas masculinas se producen cerca de 200.000.000 de espematozoide por da, mientras que las femeninas producen generalmente un vulo mensual durante el ciclo menstrual.

Las fases de la meiosisLa meiosis, un tipo especial de divisin nuclear. Consiste en dos divisiones nucleares sucesivas, designadas convencionalmente meiosis I y meiosis II. Durante este proceso de divisin se redistribuyen los cromosomas y se producen clulas que tienen un nmero haploide de cromosomas (n).

Durante la interfase que precede a la meiosis, los cromosomas se duplican. En la profase I de la meiosis, los cromosomas homlogos se aparean.

Un homlogo de cada par proviene de un progenitor, y el otro homlogo, del otro progenitor. Cada homlogo consta de dos cromtidas hermanas idnticas, que se mantienen unidas por el centrmero. Mientras los homlogos estn apareados, ocurre entre ellos el entrecruzamiento, dando como resultado el intercambio de material cromosmico.

Al finalizar la meiosis I, los cromosomas homlogos se separan. Se producen dos ncleos, cada uno con un nmero haploide de cromosomas. Cada cromosoma, a su vez, est formado por dos cromtidas. Los ncleos pueden pasar por un perodo de interfase, pero el material cromosmico no se duplica. En la segunda etapa de la meiosis, la meiosis II, las cromtidas hermanas de cada cromosoma se separan, como si fuese una mitosis. Cuando los dos ncleos se dividen, se forman cuatro clulas haploides.

Los acontecimientos que tienen lugar durante la meiosis se asemejan a los de la mitosis, pero una comparacin de los dos procesos muestra un buen nmero de diferencias importantes (Figura 4).

Figura 4: Comparacin esquemtica de los procesos de meiosis y mitosis.

La Herencia. Gentica clsicaDurante gran parte de la historia de la humanidad las personas desconocan los detalles cientficos de la concepcin y de como funcionaba la herencia. Por cierto los nios eran concebidos y por cierto se vea que exista una semejanza entre padres e hijos, pero los mecanismos no eran conocidos. Los filsofos griegos tenan varias ideas: Teofrasto (371-287 aC) comprenda la diferencia entre las flores masculinas y femeninas, deca que "los machos deban ser llevados a las hembras" dado que los machos "hacan madurar y persistir" a las flores hembras; Hipcrates (460-377 aC) especul, que las "semillas" se producan en diferentes partes del cuerpo y se transmitan a los hijos al momento de la concepcin, y Aristteles pens que el semen masculino y el semen femenino (as se llamaba al flujo menstrual ) se mezclaban en la concepcin, algunos pensaban que ni siquiera este tipo de mezclas eran necesarias, las formas "simples" (gusano, moscas) nacan por generacin espontnea.

Durante los 1700, Anton van Leeuwenhoek descubre "animlculos" en el esperma humano y de otros animales. Algunos de los que miraban por los primeros microscopios soaron ver un "pequeo hombrecito" (homnculo) dentro de cada espermatozoide (Figura 5). Sostuvieron que la nica contribucin de la hembra para la prxima generacin era proveer el ambiente para su desarrollo.

Figura 5: Imagen de lo que crean ver los animalculistas o espermistas de los siglos XVII y XVIII cuando miraban espermatozoides a travs de un microscopio.

En oposicin la escuela de los ovistas crea que el futuro hombre estaba en el vulo, y que el espermatozoide solo lo estimulaba, crean tambin que haba huevos para hembras y para machos.

Las teora de la mezcla ("Blending theories") suplant a la de los espermistas y ovistas durante el siglo 19. La mezcla de vulos y espermatozoides daban como resultado la progenie que era una "mezcla de las caractersticas de los padres. Las clulas sexuales se conocan colectivamente como gametos. De acuerdo con la teora de la mezcla, cuando un animal de color negro se cruzaba con uno blanco la progenie deba ser gris y, a menudo, este no era el resultado. La teora de la mezcla obviaba, entre otras, explicar el salto de generacin de algunas caractersticas.

El monje y sus arvejas, en el jardn del monasterio

Un monje austriaco, Gregor Mendel, desarrollo los principios fundamentales de que hoy es la moderna ciencia de la gentica. Mendel demostr que las caractersticas heredables son llevadas en unidades discretas que se heredan por separado en cada generacin. Estas unidades discretas, que Mendel llam elemente, se conocen hoy como genes.

El mtodo experimental de Mendel: El valor y la utilidad de cualquier experimento dependen de la eleccin del material adecuado al propsito para el cual se lo usaFigura 5: Imagen de Gregor Mendel Mendel razon que un organismo apto para los experimentos genticos debera tener:

Una serie de caractersticas diferentes que pudieran ser estudiadas.

La planta deba autofertilizarse y tener una estructura floral que limite los contactos accidentales.

Los descendientes de las plantas autofertilizadas deban ser frtiles.El organismo experimental de Mendel fue la arveja comn (Pisum sativum), que tiene una flor que normalmente se autopoliniza. La parte masculina de la flor se llama antera, produce el polen, que contiene los gametos masculinos (~esperma). Las partes femeninas de la flor son el estigma, estilo, y el ovario. El vulo (gameto femenino) es producido en el ovario. El proceso de polinizacin (la transferencia de polen de la antera al estigma) ocurre, en el caso de la arveja, antes de la apertura de la flor. Del grano de polen crece un tubo (tubo polnico) que permite al ncleo viajar a travs del estigma y el estilo, y eventualmente llegar al ovario. Las paredes del ovario formarn las futuras vainas y los vulos fecundados las semillas.

Muchas flores permiten polinizacin cruzada, lo cual puede dificultar los estudios si se desconoce las caractersticas de la planta masculina. Dado que las flores de las arvejas el estigma y las anteras estn completamente cerradas y, a diferencia de la mayora de las flores no se abren hasta ser fecundadas, es decir luego de la autopolinizacin, la gentica de los progenitores puede ser comprendida ms fcilmente. Los embriones autofecundados de las arvejas desarrollan sin dificultad.

Para los entrecruzamientos Mendel abri el pimpollo antes de la maduracin y retir las anteras con pinzas evitando la autopolinizacin. Luego las poliniz artificialmente, espolvoreando el estigma con polen recogido de otras plantas.

Figura 6: Mendel prob las 34 variedades de arvejas. Cada carcter estudiado se presentaba en dos formas, tal como altura de la planta alta o baja, o semillas de superficie lisa o arrugada. La contribucin de Mendel fue excepcional en razn del enfoque metodolgico utilizado para definir el problema, el uso de variables claramente entendibles y la aplicacin de las matemtica (estadstica) al resultado experimental. Usando plantas de arvejas y el mtodo estadstico, Mendel fue capaz de demostrar que los caracteres pasan de los padres a los hijos a travs de la herencia de los genes.El trabajo de Mendel muestra que:

Cada padre contribuye con un factor a cada carcter que muestran los hijos.

Los dos miembros de cada par se separan (segregan) durante la formacin de los gametos.

La inconsistencia de la teora del mezclado.

Machos y hembras contribuyen a los caracteres de sus descendientes

Los caracteres adquiridos no se heredan.

El principio de la segregacin

Mendel primero estudi la herencia de la forma de la semilla (Figura 6). Un cruzamiento relacionado a un solo carcter se denomina monohibridacin . Mendel cruz una cepa pura de plantas con semillas lisas con una cepa pura de otra que siempre produca semillas rugosas (60 fertilizaciones en 15 plantas). Todas las semillas resultantes resultaron lisas.

Al ao siguiente, Mendel plant esas semillas y permiti que las mismas se autofecunden. El recogi 7324 semillas en total: 5474 lisas y 1850 rugosas. Para sistematizar el registro de datos, las generaciones fueron nombradas y numeradas. La generacin parental se denomina como P1. Los descendientes de la generacin P1 son la generacin F1 (la primera filial). La autofecundacin de la generacin de F1 produce la generacin F2 (la segunda filial). (Figura 7)

P1: lisa X rugosa

Figura 7:Resultados de los cruzamientos. F1: todas lisas. F2: 5474 lisas y 1850 rugosas La Meiosis, un proceso desconocido en los das de Mendel, explica como se heredan los caracteres (figura 8).

Figura 8: Meiosis y herencia de los caracteresMendel estudio siete caracteres que aparecen en dos formas discretas, en vez de caracteres difciles de definir que dificultan el seguimiento.

Cuando cepas puras de plantas rosas se cruzan con cepas puras de plantas blancas, todos los descendientes fueron plantas rosas. Los padres del entrecruzamiento son la generacin P1, y los descendientes representan la generacin F1.

Cuando los miembros de la generacin F1 se entrecruzaron, Mendel recuper muchos descendientes rosas, y algunos blancos. Luego del anlisis estadstico de la generacin F2, Mendel determin que la relacin entre plantas rosas/blancas era 3:1. Las plantas blancas no aparecan en la primera generacin F1, y se encontraban en la segunda F2 y sucesivas generaciones (Figura 9). Mendel concluy que el carcter estudiado estaba gobernado por factores discretos (separables).

Figura 9: Cruzamiento de lneas puras para obtener la F1, autopolinizacin y obtencin de la relacin 3:1 (F2).Los factores se heredaban a pares, teniendo cada generacin un par de los mismos. Actualmente nos referimos a esos factores como alelos. El hecho de que los caracteres se hereden de a pares permiten explicar el fenmeno observado del "salto" de una generacin.

Los caracteres dominantes fueron definidos por Mendel como aquellos que aparecen en la primera generacin (F1) en los entrecruzamientos entre dos especies puras. Las letras maysculas se usan generalmente como notacin para los caracteres dominantes

Los caracteres recesivos son los que "saltan" una generacin, y se observan nicamente cuando el carcter dominante esta ausente. Las letras minsculas se usan generalmente como notacin para los caracteres recesivos.

Las plantas de Mendel exhiban dominancia completa, en las cuales las expresiones fenotpicas de los alelos eran dominantes o recesivas, sin "caracteres intermedios". Sumario de los resultados de Mendel:

Los descendientes F1 muestran solo uno de los caracteres de los padres, y siempre el mismo carcter.

El carcter que no se observa en F1 reaparece en F2 en aproximadamente un 25% de los descendientes.

El carcter no cambia cuando pasa a la descendencia: no se mezclan en ningn descendiente y se comportan como unidades separadas.

Los cruzamientos recprocos demostraron que cada progenitor contribuye de manera igual a la descendencia.

Conclusiones de los experimentos de Mendel: Las evidencias indican que ciertos caracteres pueden permanecer "ocultos" o no se expresan, son los caracteres recesivos.

El trmino fenotipo se refiere al conjunto de caracteres que se expresan o sea a la apariencia externa, mientras que el trmino genotipo se refiere a la totalidad gentica del individuo. Machos y hembras contribuyen equitativamente a la formacin del material gentico de la descendencia: por lo tanto el nmero de factores que determinan un carcter es probablemente dos (la solucin ms simple).

Mendel razon que los factores deban separarse (segregarse) uno de otros durante la formacin de los gametos (recuerde que para esa poca la meiosis no se conoca) para mantener el nmero de factores en dos.

El Principio de la Segregacin propone la separacin de los factores apareados durante la formacin de los gametos, donde cada gameto recibe uno u otro factor durante su formacin. Los organismos portan dos factores (alelos) por cada carcter. Estos factores se separan durante la formacin de los gametos.Cruzamiento de prueba

Un cruzamiento de prueba, en el cual un individuo con una caracterstica fenotpica dominante pero con un genotipo desconocido se cruza con un individuo homocigota para el alelo recesivo, revela el genotipo desconocido. Si en un cruzamiento de prueba que involucra a un gen aparecen en la progenie los dos fenotipos posibles, el individuo probado es heterocigota; si, en cambio, en la progenie solamente aparece el fenotipo dominante, el individuo es homocigota para el alelo dominante.

Para que una flor sea blanca, la planta debe ser homocigota para el alelo recesivo (bb). Pero una flor rosa puede ser producida por una planta de genotipo Bb o por una de genotipo BB.

Cmo se podra distinguir una de otra? Cruzando estas plantas con otras que sean homocigotas recesivas. Este tipo de experimento se conoce como cruzamiento de prueba (Figura 10).Figura 10: La relacin fenotpica en la generacin F1 de igual nmero de plantas con flor rosa que de plantas con flor blanca (1:1) indica que la planta con flor rosa utilizada como progenitor en el cruzamiento de prueba era heterocigota.

Cruzamiento dihbrido

Mendel entendi que era necesario realizar su experimento en una situacin ms compleja y realiz experimentos siguiendo dos caracteres de las semillas: forma y color. Un entrecruzamiento concerniente a dos caracteres se conoce como cruzamiento dihbrido en oposicin al cruzamiento de una sola caracterstica o, monohbrido

La generacin F2 resultante no muestra la caracterstica relacin fenotpica 3:1 dominante: recesivo. Los dos caracteres, si consideramos que se heredan independientemente, "calzan" dentro del principio de la segregacin.

En vez de los 4 posibles genotipos de un monohbrido, el cruzamiento dihbrido tiene 16 posibles genotipos. Cruzamientos con dos caracteres:

Las semillas lisas (S) son dominantes respecto a la semillas arrugadas (s).

El color amarillo (Y) es dominante sobre el verde (y).

Una vez ms, la meiosis nos ayuda a entender el comportamiento de los alelos (Figura 11).

Figura 11: Meiosis y herencia de dos caracteres.Mtodos, Resultados y Conclusiones

Mendel parti de cepas puras que tenan plantas con semillas redondas y amarillas, y las cruz con cepas puras de plantas con semillas verdes y arrugadas.

Todas las semillas de la generacin F1 tenan semillas redondas y amarillas. Las plantas de la generacin F2 se obtuvieron por autofertilizacin, y produjeron cuatro fenotipos:

315 redondas y amarillas

108 redondas verdes

101 arrugadas amarillas

32 arrugadas verdes Mendel analiz cada carcter por separado como si fuera que el otro carcter no estuviera presente. La relacin 3:1 se vea separadamente y estaba de acuerdo con el Principio de Segregacin.

La segregacin de los alelos S y s deban haber ocurrido independientemente de la separacin de los alelos Y e y

La probabilidad de que un gameto tenga Y es 1/2; la probabilidad de cualquier gameto de tener S es 1/2.

La probabilidad de que un gameto contenga ambos Y y S se calcula por el producto de las probabilidades individuales (o 1/2 X 1/2 = 1/4). La probabilidad de que dos gametos formen cualquier mezcla de estos alelos en su genotipo 1/4 X 1/4 (recuerde el producto de las probabilidades individuales).

Por lo tanto, existen 16 posibilidades y, el tablero tiene 16 casillas. Dado que hay ms posibilidades de combinaciones que producen el fenotipo liso y amarillo (SSYY, SsYy, SsYY, y SSYy), este fenotipo es ms comn en la F2.

De los resultados de su segundo experimento, Mendel formul el Principio de la distribucin independiente, esto es, cuando se forman los gametos, los alelos de un gen para una caracterstica dada se separan (segregan) independientemente de un alelo para otra caracterstica. Si los caracteres se separan independientemente uno de otros durante la formacin de los gametos, puede entenderse el resultado de un entrecruzamiento dihbrido.

Posterior a los tiempos de Mendel, los cientficos descubrieron el cromosoma y el ADN, y actualmente se interpreta el principio de la distribucin independiente como alelos de genes en diferentes cromosomas que se heredan independientemente durante la formacin de los gametos. Esto no era del conocimiento de Mendel.

Mutacin

DeVries en 1902 trabajando sobre la "hierba del asno" describi en ella fenmenos de herencia mendeliana, sin embargo de tanto en tanto apareca una caracterstica que no estaba ni en los padres ni en los antecesores de las plantas, dedujo de ello que estas caracterstica surgan por un cambio en el factor que determinaba el carcter (gen) y que este cambio se transmita a la progenie como cualquier otro carcter hereditario. A este cambio lo denomin mutacin y a los organismos que la mostraban mutantes. Ni las leyes de Mendel ni el concepto de mutacin fueron conocidos por Darwin, pero resulta claro que la combinacin de caractersticas de los padres da resultados sobre los cuales puede actuar el proceso evolutivo y que las mutaciones (si bien raras) son una fuente constante de variaciones que posibilitan la evolucin. Extensin de la gentica Mendeliana.Los trabajos de Mendel fueron redescubiertos en Europa en 1900 y atrajeron una gran atencin en todo el mundo, estimulando muchos estudios de investigadores que buscaban confirmar y extender sus observaciones. El redescubrimiento de los trabajos de Mendel fue el catalizador de muchos nuevos descubrimientos en gentica que condujeron a la identificacin de los cromosomas como los portadores de la herencia. Sin embargo, algunas de las conclusiones de Mendel debieron ser modificadas.

Si bien muchas de las caractersticas se heredan de acuerdo con las leyes establecidas por Mendel, otras, tal vez la mayora, siguen patrones de herencia ms complejos. Ciertas interacciones entre los alelos, interacciones entre los genes, e interacciones con el medio ambiente explican gran parte de estas desviaciones de los principios mendelianos.

Muchas veces, en los cromosomas ocurren cambios que, segn afecten su nmero o estructura, se clasifican como alteraciones cromosmicas numricas o alteraciones cromosmicas estructurales, respectivamente. A veces, estas alteraciones, o mutaciones, tienen consecuencias perjudiciales para los individuos, pues alteran su viabilidad o su fertilidad. Otras veces, sin embargo, los cambios cromosmicos se mantienen como parte de la variabilidad gentica entre los organismos y contribuyen al cambio evolutivo y al origen de nuevas especies.

Genes y cromosomas

Un fuerte apoyo a la hiptesis de que los genes estn en los cromosomas, provino de los estudios hechos por el genetista Morgan y su grupo en la mosquita de la fruta Drosophila Melanogaster. Dado que es fcil de criar y mantener, la Drosophila ha sido usada en una variedad de estudios genticos. Esta mosca tiene 4 pares de cromosomas; 3 pares, los autosomas, son estructuralmente iguales en ambos sexos, pero el cuarto par, los cromosomas sexuales, es diferente. En la mosquita de la fruta, como en muchas otras especies (incluidos los humanos), los dos cromosomas sexuales son XX en las hembras y XY en los machos.

En el momento de la meiosis, los cromosomas sexuales, al igual que los autosomas, segregan. Cada vulo recibe un cromosoma X, pero la mitad de los espermatozoides recibe un cromosoma X y la otra mitad, un cromosoma Y. As, en Drosophila, en los humanos y en muchos otros organismos (aunque no en todos), es el gameto paterno el que determina el sexo de la progenie (Figura 13).En los primeros aos del siglo XX, los experimentos de cruzamientos de Drosophila mostraron que ciertas caractersticas estn ligadas al sexo, o sea, que sus genes se encuentran en los cromosomas sexuales. Los genes ligados al X dan lugar a un patrn de herencia particular. En los machos, como no hay otro alelo presente, la existencia de un alelo recesivo en el cromosoma X es suficiente para que la caracterstica se exprese en el fenotipo. Por oposicin, una hembra heterocigota para una variante recesiva ligada al X portar esa variante, pero sta no se manifestar en su fenotipo.

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Figura 13: Determinacin del sexo en organismos (como el ser humano y las moscas) en los cuales el macho es heterogamtico

Existen dos tipos de cromosomas:

Los autosomas cuyos homlogos son similares en tamao y ubicacin de los centrmeros, por ejemplo el par 21 tiene un tamao y el par 9 tiene un tamao diferente del 21.

Los cromosomas sexuales en los que cada integrante del par de puede diferir en su tamao dependiendo del organismo del cual se originan.

En los humanos y Drosophila, los machos tienen un cromosoma sexual ms pequeo llamado Y (masculino), y uno ms grande llamado X (femenino).

Los machos son XY, y se dice que son heterogamticos.

Las hembras son XX, y son por lo tanto homogamtica.

En los saltamontes, en los cuales Sutton estudi los cromosomas no existe el Y, los machos solo tienen el X y la notacin es X0.

Otros organismos (pjaros, mariposas) tienen machos homogamticos y hembras heterogamticas.

Los machos (si son heterogamticos) contribuyen con el X o el Y a su descendencia, mientras que las hembras proveen uno de sus X.

Por lo tanto en estos casos el macho determina el sexo de la descendencia. Recuerde que en la meiosis cada cromosoma se duplica y solo una copia de cada uno de ellos es portada por el gameto.

Normalmente los ojos de Drosophila son rojos pero Morgan descubri una mutante con un color de ojos diferente (blancos) y trat de duplicar con ella los experimentos de Mendel. La mayor parte de las mutaciones son generalmente recesivas, por lo tanto la aparicin de una mutante de ojos blancos le dio a Morgan una chance de estudiar, en animales, los fenmenos que observ Mendel. Pero, en vez de conseguir un resultado tipo 3:1 en F2 (segundo entrecruzamiento) la relacin fue cercana 4:1 (ojos rojos a ojos blancos) y, por otra parte todos los individuos de la generacin F2 de ojos blancos eran machos.

La cruza de un macho hemicigota para el color blanco con una hembra homocigota para el rojo da una descendencia que en su totalidad tienen ojos rojos. El rojo es dominante sobre el blanco.

Sin embargo, la cruza de una hembra homocigota para ojos blancos con machos de ojos color rojo, da un resultado inesperado: todos los machos tienen ojos blancos y todas las hembras ojos rojos (Figura 14).

Esto puede ser explicado si el gen para el color rojo esta en el cromosoma X. (Ver figura 14)

Si el gen para color rojo solo esta en el cromosoma X, el macho de ojos rojos en un segundo cruce pasar sus ojos rojos solo a sus hijas, que por otra parte recibirn un X portador del color blanco recesivo. Por lo tanto las hembras tendrn ojos rojos igual que su padre.

Dado que la mosca de la fruta pasa solo un Y a sus hijos, el color de los ojos est enteramente determinado por el cromosoma X que recibe de su madre (en este caso blanco). Esta es la razn por la cual todos los machos de la segunda cruza tienen ojos de color blanco.

Este experimento introduce el concepto de herencia ligada al sexo, que no es ms que la expresin de los genes en aquellas regiones del cromosoma X que no tienen su correspondencia en el cromosoma Y.

Caracteres codificados en genes recesivos que se encuentran en los cromosomas sexuales (como el color blanco de los ojos de la mosca de la fruta o la hemofilia, distrofia muscular, y el daltonismo o ceguera a los colores en humanos) ocurren ms a menudo en los machos, dado que no tienen chance de ser heterocigotas para ese carcter. A esta condicin se la denomina hemicigota. Caracterstica de los caracteres ligados al X

La expresin genotpica es ms comn en machos

Los hijos no pueden heredar de sus padres pero si las hijas.

Los hijos heredan el cromosoma Y de su padre

Solo unos pocos genes se identificaron en el cromosoma Y, entre ellos el factor determinante del testculo (de sus siglas en ingls TDF) que promueve el desarrollo del fenotipo masculino.

Un tipo especial de herencia ligada al sexo

En clulas de las hembras de mamferos puede verse una mancha oscura de cromatina: los cuerpos de Barr, que se interpretan como el cromosoma X inactivado en las clulas de las hembras de mamferos (Figura 15). Dado que las hembras tienen dos cromosomas X, la hiptesis de Lyon

HYPERLINK "http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/diccionario/biol.htm" \l "Lyon hypothesis" sugiere que uno u otro cromosoma X es inactivado en algunas clulas somticas durante el desarrollo embrionario (totalmente al azar). Las clulas que se reproducen mitticamente de esas clulas embrionarias tienen el mismo cromosoma inactivado. Un ejemplo interesante de este fenmeno es que la ceguera a los colores (caracterstica que en humanos est ligada al sexo) cuando se da en las mujeres en algunas ocasiones tienen ceguera los colores en un ojo pero no en el otro.

El concepto moderno del gen

Mientras que Mendel especulaba sobre los caracteres, nosotros sabemos hoy que los genes son, en general, segmentos de ADN que codifican para una protena especfica. Estas protenas son las responsables de la expresin del fenotipo. Los principios mendelianos bsicos, la segregacin y la independencia de los caracteres son aplicables hasta en los casos de herencia ligada al sexo. Si bien muchas de las caractersticas se heredan de acuerdo con las leyes establecidas por Mendel, otras, tal vez, siguen patrones de herencia ms complejosAlelos codominantes

Los alelos codominantes son aquellos casos en que, en los heterocigotos, se expresan ambos genotipos presentes, es decir es posible observar los dos fenotipos. Un ejemplo es sistema ABO con el que se clasifica a la sangre.

El tipo O (homocigota) fabrica anticuerpos contra los tipos A y B.

En el tipo de sangre A el organismo fabrica anticuerpos anti B, mientras que el tipo B hace anti-A.

En el tipo de sangre AB no se fabrican anticuerpos ni contra A ni contra B.

En la codominancia se expresan ambos alelos. Los heterocigotas para caracteres dominantes expresan ambos alelos.

El tipo sanguneo AB tiene en la superficie de los glbulos rojos ambos antgenos. Dado que ninguno es dominante sobre del otro y ambos son dominantes repecto al O se dicen que son codominantes.

Dominancia incompleta

La dominancia incompleta es una condicin en la cual ningn alelo es dominante sobre el otro. La condicin es reconocida para heterocigotas que expresan un fenotipo intermedio en relacin a los fenotipos paternos. Si una planta roja se cruza con una planta de flores blancas, la progenie ser toda rosa (Figura16). Cuando una rosa se cruza con otra rosa, la descendencia es 1 roja, 2 rosas, y una blanca.

Alelos Mltiples

Muchos genes tienen ms de dos alelos (si bien un individuo diploide solo puede tener dos alelos por cada gen).

Los alelos mltiples se originan de diferentes mutaciones sobre un mismo gen. El sistema ABO para tipificar la sangre humana es un ejemplo de alelos mltiples. El tipo de sangre humana esta determinado por los alelos A, B y O. A y B son codominantes sobre el O.

El nico genotipo posible para una persona de tipo O es OO.

Los de tipo A pueden tener un genotipo AA o AO.

El tipo B, genotipo BB o BO.

El tipo AB tiene solo el genotipo (heterocigoto).

Los alelos A y B del gen producen diferentes glicoprotenas (antgenos) en la superficie de cada clula. Los homocigotas para A producen el antgeno A, los de B solo los del B, los del AB ambos y los homocigotas para el O, ninguno. Interacciones entre genes

Si bien un gen fabrica una sola protena (no siempre), por lo general esa protena interacta con otras, en realidad la mayora de las caractersticas del fenotipo son el resultado de la interaccin de muchos genes distintos de un organismo.

Puede ocurrir que cuando una caracterstica es afectada por dos o ms 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)

EpistsisEpistsis es el trmino utilizado cuando un gen enmascara la expresin de otro. Si el gen A enmascara el efecto del B se dice que A es episttico respecto de B. Bateson describi una relacin fenotpica diferente en el color de las flores (prpuras o blancas) de la arvejilla de olor, que no poda explicarse por las leyes de Mendel. Esta relacin era 9:7 en vez de 9:3:3:1 que se espera en un cruce dihbrido entre heterocigotas. Lo que ocurre es que cuando los dos genes (C y P), en cualquiera de ellos homocigotas para el recesivo (cc o pp) resultan epistticos (o sean que ocultan) el otro. Para que existan flores prpuras deben estar presentes los alelos C y P. El color prpura se debe a la presencia de ambos alelos dominantes, P y C; el homocigota recesivo de ambos genes enmascara al otro gen o es episttico a sus efectos (Figura 18).

Expresin gentica y medio ambiente

La expresin de los fenotipos es el resultado de su interaccin con el medio ambiente.

Los gatos siameses tienen sus extremidades oscuras debido a los efectos de la temperatura en el producto de la expresin gentica (en este caso una enzima). La enzima que interviene en la produccin de pigmento solo funciona a la baja temperatura de las extremidades.

Herencia polignica

La herencia polignica es el conjunto responsable de muchos caracteres que parecen sencillos desde la superficie. Muchos caracteres como el peso, forma, altura, color y metabolismo son gobernados por el efecto acumulativo de muchos genes. La herencia polignica no se expresa en absoluto como caracteres discretos, como en el caso de los caracteres mendelianos. En vez de ello los caracteres polignicos se reconocen por expresarse como graduaciones de pequeas diferencias (una variacin 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 polignica. La altura en humanos no es discontinua. Si uno representa grficamente las diferentes alturas de una poblacin, una variacin continua ser 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 ms pares de genes separados. La herencia de cada gen particular sigue las reglas de Mendel. La herencia polignica se distingue por

1. Cuantificarse midiendo ms que contando

2. Dos o ms pares de genes contribuyen al fenotipo

3. La expresin fenotpica abarca un gran rango

En humanos se observa en : 1. Altura

2. Lupus Eritromatoso Sistmico (Lupus)

3. Peso

4. Inteligencia

5. Color de la piel

6. Muchas formas de comportamiento

Pleiotropa

Cuando un solo gen puede afectar dos o ms caractersticas que aparentemente no estn relacionadas; esta propiedad de un gen se conoce como pleiotropa. Ejemplo de ello es la fenilcetonuria, para la cual un nico gen vara la produccin de una enzima, y esto produce deficiencia intelectual, problemas en la coloracin de la piel, etc. Otro caso conocido es el de la talasemia, o anemia falciforme, en la que la mutacin gnica de un nucletido convierte la hemoglobina normal en tipo S, lo que afecta de mltiples formas al organismo (cambio de forma en eritrocitos, fuertes dolores por todo el cuerpo, cierta resistencia a la malaria).Herencia No Mendeliana

Adems de las complicaciones del control polignico o la pleiotropa existen otros casos en que los porcentajes de la herencia mendeliana no se cumplen: los casos de genes ligados, la herencia citoplasmtica.

El "ligado" ocurre cuando los genes estn en el mismo cromosoma y a una distancia fsica tal que la probabilidad de que se forme un quiasma entre ellos sea baja. Recuerde que los genes ligados al sexo se encuentran en el cromosoma sexual X. La recombinacin ocurre cuando el entrecruzamiento (crossing-over) rompe la relacin entre los grupos (Figura 18).

Con respecto a la herencia citoplasmtica, sabemos que los cloroplastos y las mitocondrias contienen ADN, y cuyos genes controlan ciertos aspectos de la fotosntesis (en plantas) y la respiracin. La herencia de estos genes es independiente de la reproduccin sexual y generalmente se lleva a cabo por va materna, denominndose herencia citoplasmtica.

Gentica humana: Pasado, Presente y Futuro

Los principios de la gentica son, por supuesto, los mismos para los seres humanos que para los miembros de cualquier otra especie eucaritica diploide. En la prctica, sin embargo, hay algunas diferencias importantes. El nmero diploide normal de cromosomas en la especie humana es 46: 44 autosomas y 2 cromosomas sexuales, XX en las mujeres y XY en los varones (Figura 18).

La clasificacin de los cromosomas para identificar las anormalidades morfolgicas y numricas ms importantes se lleva a cabo en un nmero creciente de centros genticos mdicos. El resultado del procedimiento es una demostracin grfica del complemento cromosmico -o dotacin cromosmica- conocida como cariotipo. Los cromosomas que se muestran en un cariotipo son cromosomas en metafase de la mitosis, cada uno de los cuales consiste en dos cromtidas hermanas unidas por sus centrmeros. Para preparar un cariotipo, el proceso de divisin celular se interrumpe en la metafase, aadiendo colchicina, una droga que evita los siguientes pasos de la mitosis, ya que interfiere con los microtbulos del huso. Despus del tratamiento y de la tincin, los cromosomas se fotografan, se ampla la fotografa, se los recorta y se los ordena de acuerdo con su tamao. Los cromosomas del mismo tamao se aparean segn la posicin del centrmero, lo que evidencia la presencia de "brazos" de distinta longitud. A partir del cariotipo pueden detectarse ciertas anormalidades, como la aparicin de un cromosoma o de un segmento cromosmico supernumerario.

Morfologa del cromosoma

Bajo el microscopio, los cromosomas se ven como estructuras delgadas y alargadas. Tienen un brazo corto y otro largo separados por un estrechamiento o constriccin primaria, llamada centrmero. El brazo corto se designa como p y el largo como q. El centrmero es el punto de unin del huso mittico y es parte integral del cromosoma. Es esencial para el movimiento y segregacin normales del cromosoma durante la divisin celular. Los cromosomas metafsicos humanos presentan tres formas bsicas y se pueden clasificar de acuerdo con la longitud de los brazos corto y largo, as como por la posicin del centrmero (Figura 19). Los cromosomas metacntricos tienen los brazos corto y largo de aproximadamente la misma longitud, con el centrmero en el punto medio. Los cromosomas submetacntricos tienen los brazos corto y largo de longitudes desiguales, con el centrmero ms prximo a uno de los extremos. Los cromosomas acrocntricos tienen el centrmero muy cerca de un extremo, con un brazo corto muy pequeo. Con frecuencia tienen constricciones secundarias en los brazos cortos, conectando trozos muy pequeos del ADN, llamados tallos y satlites, al centrmero. Los tallos contienen genes que codifican el ARN ribosmico. Los diagramas de abajo, llamados idiogramas (Figura 19), de los cromosomas 1, 9 y 14 con bandas G son ejemplos tpicos, respectivamente, de cromosomas metacntricos, submetacntricos y acrocntricos. El idiograma es bsicamente un "mapa cromosmico" que muestra la relacin entre los brazos corto y largo, el centrmero (cen) y, en el caso de cromosomas acrocntricos, los tallos (st, de stalk) y satlites (sa). Tambin se ilustran los patrones de bandas especficos. Cada banda se numera para ayudar a indicar la ubicacin de genes y la en la descripcin de reorganizaciones cromosmicas.

INCLUDEPICTURE "F:\\Mariano Kahan\\Clase de Genetica\\Informacin General de Citogentica_archivos\\09.gif" \* MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE "F:\\Mariano Kahan\\Clase de Genetica\\Informacin General de Citogentica_archivos\\14.gif" \* MERGEFORMATINET Metacntrico Submetacntrico Acrocntrico

Anormalidades cromosmicas

Aunque las anomalas cromosmicas pueden ser muy complejas, hay dos tipos bsicos: numricas y estructurales. Ambos tipos pueden darse simultneamente.Las anomalas numricas implican la prdida o la ganancia de uno o varios cromosomas completos, y pueden afectar tanto a autosomas como a cromosomas sexuales. Generalmente, la prdida de cromosomas tiene mayor repercusin en un individuo que la ganancia, aunque sta tambin puede tener consecuencias graves. Las clulas que han perdido un cromosoma presentan monosoma para ese cromosoma, mientras que aqullas con un cromosoma extra muestran trisoma para el cromosoma implicado. Casi todas las monosomas autosmicas llevan a la muerte poco despus de la concepcin y slo unas pocas trisomas permiten llegar al nacimiento. La anomala autosmica numrica ms comn es el Sndrome de Down o trisoma 21. Los individuos con trisoma en los cromosomas 13 o 18 pueden tambin sobrevivir hasta el nacimiento, pero estn ms seriamente afectados que aqullos con sndrome de Down. Curiosamente, los individuos con una condicin llamada triploida, en la cual hay una copia extra de todos los cromosomas (69 en total), pueden ocasionalmente sobrevivir hasta el nacimiento, aunque normalmente mueren durante el periodo neonatal.

Otra regla general es que la prdida o ganancia de un autosoma tiene consecuencias ms graves que la de un cromosoma sexual. La anomala de cromosomas sexuales ms comn es la monosoma del cromosoma X (45,X), o Sndrome de Turner. Otro ejemplo bastante comn es el Sndrome de Klinefelter (47,XXY). Aunque hay variaciones considerables dentro de cada sndrome, los individuos afectados a menudo llevan vidas bastante normales.

Desordenes allicos en humanos (recesivos)

El primer carcter Mendeliano en humanos, la braquidactilia se describi en 1905. Actualmente se conocen ms de 3500. El albinismo es un caso de herencia Mendeliana . Los individuos homocigotos recesivos (aa) no sintetizan melanina, y por lo tanto tiene su cara, cabello, y ojos que son blancos o amarillos. Los padres heterocigotos con pigmentacin 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 aminocido fenilalanina en tirosina. Los individuos homocigotas recesivos para este alelo tienen un exceso de fenilalanina y productos de su metabolismo en sangre y en la orina. Estos metabolitos pueden ser dainos para el sistema nervioso que se est desarrollando y producen retardo mental. Uno de cada 15.000 recin nacidos sufre este problema. La deteccin de esta enfermedad en el recin nacido es hoy parte de la rutina bioqumica. Si usted examina con detalle un producto que contenga Nutra-Sweet (un endulzante artificial que, bioqumicamente, es un pptido) ver que existe un aviso para aquellos que sufren de PKU dado que la fenilalanina es unos de los aminocidos que forma parte de Nutra-Sweet. Los enfermos de PKU se someten a dietas restringidas en fenilalanina, suficiente para las necesidades metablicas pero no para producir intermediarios dainos.

La enfermedad de Tay-Sachs es autosmica y recesiva, su evolucin lleva a la degeneracin del sistema nervioso. Los sntomas se manifiestan luego del nacimiento. Los nios homocigotas para el alelo recesivo raramente superan la edad de cinco aos. Los enfermos no tienen capacidad para fabricar una enzima (la N-acetil-hexosaminidasa), que elimina un lpido (conocido como ganglisido GM2). Este lpido se acumula en los lisosomas de las clulas cerebrales y, eventualmente las mata. Si bien es rara en la poblacin general (1 de 300.000 nacimientos), fue alta (1 en 3600 nacimientos) entre los descendientes de judos de Europa central. Se piensa que uno de cada 28 entre los judos americanos es un portador dado que el 90% migr de esa rea. La mayor parte de los bebs que nacen actualmente con Tay-Sachs se originan de padres no judos que no entran en los programas de control gentico por no estar prevenidos debido a su baja incidencia en poblaciones no judas.

La hemocromatosis hereditaria es autosmica y recesiva, se caracteriza por un exceso de depsitos de hierro principalmente en el hgado y pncreas (hasta 100 veces la concentracin normal) que conducen a cirrosis, diabetes, artritis, etc. Responde a una terapia clsica: la sangra, por esta razn la mayora de las mujeres estn a salvo hasta la menopausia dado que la menstruacin elimina el exceso de hierro. Se suele dar entre los Amish.

La anemia drepanoctica, autosmica y recesiva. El 9% de los negros norteamericanos son heterocigotos para esta mutacin, y un 0,2% homocigotos para ella. El alelo recesivo causa la sustitucin de un solo aminocido en la cadena beta de la hemoglobina. Debido a la mutacin, cuando la concentracin de oxgeno es baja la hemoglobina se vuelve insoluble por lo cual los glbulos rojos se deforman (falciformes o en forma de hoz) tornndose muy frgiles (tambin ocurre que el parsito que produce la malaria, no puede desarrollarse en ellos). Aparentemente esta mutacin se origin en frica, y resulta un interesante ejemplo de como la seleccin natural puede mantener caracteres a primera vista desfavorables. Los heterocigotos fabrican suficiente cadenas beta normales de hemoglobina como para no sufrir los sntomas, mientras la concentracin de oxgeno 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 trminos mendelianos de dominante y recesivo, pues en este caso si hablamos del fenotipo de la drepanocitosis como una enfermedad, estamos ante una enfermedad autosmica recesiva ya que es necesario que el individuo sea homocigoto para tener la enfermedad (el heterocigoto es asintomtico). Sin embargo si se examina desde el punto de vista de la hemoglobina que posee (analizada cromatogrficamente) la clasificacin correcta sera decir que la herencia de la hemoglobina S es codominante autosmica (como los grupos sanguneos) ya que ambas hemoglobinas se detectan en los heterocigotos.

La fibrosis qustica o mucovicidosis del pncreas es la enfermedad hereditaria autosmica y recesiva ms frecuente en las poblaciones de raza blanca (uno por cada 2000 nacidos vivos). Se caracteriza por la produccin de un mucus espeso, insuficiencia pancretica exgena 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 nico gen que se encuentra en el brazo largo del cromosoma 7. La protena alterada es una protena de transporte de membrana que forma un canal inico para el Cloruro. La causa ms frecuente es una delecin de tres bases: CTT, que provocan la falta de fenilalanina en la posicin 508 de la protena de transporte, lo cual le impide fijar ATP. Una vez ms necesitamos recurrir a hiptesis 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 tena una alta tasa de mortalidad, lo cual explicara esta "anmala seleccin".

Desrdenes allicos en humanos (dominantes)

Los casos son raros, a pesar de que por definicin se expresan siempre, la razn es su dificultad para reproducirse de los gravemente afectados.

El enanismo acondroplsico es uno de los trastornos autosmicos dominante ms comunes.

La enfermedad de Huntington es autosmica y dominante, su resultado es la destruccin progresiva de la clulas del cerebro. Si uno de los padres es heterocigoto (lo cual por supuesto implica que es enfermo) el 50% de los hijos tendr el carcter y la enfermedad. Si es homocigota el 100%. La enfermedad no se manifiesta hasta la edad de 30 aos, aunque algunos fenmenos relacionados con la enfermedad pueden presentarse a los 20 aos.

Polidactilia es la presencia de seis dedos en manos o pies. Actualmente, a menudo el dedo extra se extirpa quirrgicamente al nacer y el individuo no conoce que es portador del carcter. Una de las mujeres de Enrique VIII tena un dedo extra. En ciertas familias del sur de USA es ms comn. El dgito extra raramente es funcional y sin ninguna duda causa problemas en el momento de comprar guantes..(

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 percepcin del color depende de tres genes, cada uno de los cuales produce compuestos sensibles a diferentes partes del espectro visible. Los genes para la deteccin del rojo y el verde se encuentran en el cromosoma X. La deteccin del azul es autosmica.

Por hemofilia se conoce a un grupo de enfermedades en las cuales la sangre no coagula normalmente. Diferentes factores sanguneos intervienen en la coagulacin. La hemofilia A (la ms comn) es el resultado de la deficiencia del factor VIII de la coagulacin. Hace unos aos el factor VIII se obtena de donantes sanguneos con el consiguiente riesgo para la salud (SIDA, hepatitis, etc.), actualmente se prepara por tcnicas de ingeniera gentica. 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 s, el alelo se desparram entre la realeza. En la figura 22 se describe el patrn de herencia de la hemofilia A.Figura 22 : La hemofilia es un desorden gentico humano recesivo, ligado al sexo , resultante de la ausencia de determinados factores que intervienen en la coagulacin de la sangre,

INCLUDEPICTURE "../../../Silvio/Mis%20documentos/Escritorio/tema1/Genet_%20humana_archivos/hemophb.gif" \* MERGEFORMAT La distrofia muscular es un trmino que se aplica a una gran variedad de enfermedades del msculo. La ms comn es Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), afecta los msculos cardaco y esquelticos, como as tambin 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 aos. En 1987, Louis Kunkel inform el aislamiento de una protena, la distrofina, presente en individuos normales (cerca del 0,002 % de la protena muscular) pero ausente en dos individuos con DMD. La falta de distrofina se acompaa con un proceso a nivel muscular conocido como fibrosis, que restringe el suministro de sangre al msculo que por lo tanto muere. Las tecnologas de ingeniera gentica y biotecnologa se utilizaron para secuenciar y clonar el gen de la distrofina, que es el ms grande que se conoce en humanos (alrededor de 2 a 3 millones de pares de base), con 60 exones e intrones muy grandes.

Bibliografa.

Curtis y Barnes, Biologa, Ed. Panamericana 6 ed. 2001

Curtis y Barnes, Invitacin a la biologa, Ed. Panamericana, 6 ed. 2006

Benjamin-Pierce Genetics. A Conceptual Approach 2nd Edition. 2005.

Imgenes tomadas y modificadas de Pginas de Gentica en la McGill University

(Canad) y de W.H. Freeman http://www.whfreeman.com/life/update/. Gonzles, A. M. & J. Raisman. (2000). Introduccin a la gentica.

http://www.biologia.edu.ar/genetica/index.htm

INCLUDEPICTURE "http://www.maph49.galeon.com/mitosis/stages1.gif" \* MERGEFORMATINET

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Bb?

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Figura 18

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Figura 14

Figura 15: Inactivacin al azar del cromosoma X.

Figura 16

Figura 17: Un ejemplo de interaccin entre genes.

Figura 12: Cruzamiento con dos caracteres. Relacin 9:3:3:1.

Figura 18: Cariotipo humano.femenino

Figura 18: Cariotipo humano normal. Izquierda: Cariotipo femenino. Derecha: Cariotipo masculino.

Figura 19: Idiograma y Bandeado de Cromosomas. Tincin G (Giemsa) - el mtodo ms frecuente de tincin .Definicin: Idiograma: representacin esquemtica del patrn de bandas G de un cariotipo

Figura 20: Anomalas numricas de cromosomas sexuales.

INCLUDEPICTURE "Clase%20de%20Genetica/HAB/Gentica%20humana_archivos/polydactyly-an-infants-hand.jpg" \* MERGEFORMATINET

Figura 21: Imagen de la mano de un nio con polidactilia

INCLUDEPICTURE "http://www.fisicanet.com.ar/biologia/informacion_genetica/ap1/entrecruzamiento01.jpg" \* MERGEFORMATINET

Figura 18: Entrecruzamiento y genes ligados. Ntese que los genes C y D en sus distintas variantes allicas (C o c; D o d) estn ligados ya que la distancia entre estos dos genes no permite recombinacin.