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Base Cromosòmica de
la Herencia
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Localizaciòn de Genes en los Cromosomas
• Hace 100 años la relaciòn entre genes y
cromosomas no era obvia
• Actualmente es posible mostrar que los genes
estan localizados en los cromosomas
• La localizaciòn de un gen particular puede
observarse etiquetando cromosomas aislados con
sondas fluorescentes que detectan la localizaciòn
del gen
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La base fìsica de la herencia mendeliana es el
comportamiento de los cromosomas
• Distintos investigadores propusieron a comienzos
de 1900s que los genes estan localizados en los
cromosomas
• El comportamiento de los cromosomas durante la
meiosis fue responsabilizado de explicar las leyes
de la segregaciòn y distribuciòn independiente de
Mendel
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• La Teorìa Cromosòmica de la Herencia
establece que:
– Los genes mendelianos poseen loci
(posiciones) especìficos en los cromosomas
– Son los cromosomas los que segregan y se
distribuyen independientemente
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LE 15-2
P Generation
Yellow-round
seeds (YYRR)
Green-wrinkled
seeds (yyrr)
Meiosis
Fertilization
Gametes
All F1 plants produce
yellow-round seeds (YyRr)
F1 Generation
Meiosis
LAW OF SEGREGATION
LAW OF INDEPENDENT ASSORTMENT
Two equally
probable
arrangements
of chromosomes
at metaphase I
Anaphase I
Metaphase II
Gametes
F2 Generation
Fertilization among the F1 plants
Evidencia experimental de Morgan
• La primera evidencia sòlida sobre la asociaciòn de
un gen especìfico con un cromosoma especìfico
fuè aportada por Thomas Hunt Morgan, un
embriòlogo
• Los experimentos de Morgan con moscas de la
fruta (Drosophila melanogaster) evidenciaron
convincentemente que los cromosomas son el
lugar de localizaciòn de los factores hereditarios
de Mendel (genes)
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Elecciòn de Morgan del organismo experimental
• Caracterìsticas que hacen a Drosophila un
organismo adecuado para estudios de genètica:
– Se reproducen a una tasa elevada
– Una generaciòn puede ser obtenida cada 2
semanas
– Solo poseen 4 pares de cromosomas
homòlogos
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• Morgan detecto fenotipos normales o salvajes
(wild type), que eran los comunes en las
poblaciones de moscas
• Los fenotipos alternativos al salvaje son
denominados fenotipos mutantes
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Correlaciòn entre el comportamiento de los alelos de 1 gen y el
comportamiento de los cromosomas de 1 par homòlogo
• En un experimento Morgan cruzò moscas macho con
ojos blancos (mutante) con hembras de ojos rojos
(wild type)
– Toda la generaciòn F1 tenia ojos rojos
– La generaciòn F2 mostrò una relaciòn
fenotìpica 3:1 (rojo:blanco), pero solo los
machos presentaban ojos blancos
• Morgan postulò que el gen que determinaba el color
de los ojos tenìa que estar localizado en el
cromosoma X
• El descubrimiento de Morgan apoyò la teoria
cromosòmica de la herencia
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LE 15-4
P
Generation
F1
Generation
F2
Generation
P
Generation
Ova
(eggs)
Sperm
F1
Generation
Ova
(eggs)
F2
Generation
Sperm
Los genes ligados tienden a ser heredados juntos debido a que
estàn localizados en el mismo cromosoma
• Cada cromosoma posee cientos o miles de genes
• Los genes localizados en el mismo cromosoma y
que por lo tanto tienden a ser heredados juntos se
denominan genes ligados
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¿Como el ligamiento afecta a la herencia?
• Morgan realizò otros experimentos con Drosophila
para conocer como el ligamiento afecta la
herencia de 2 caracteres
• Morgan cruzò moscas que diferian en fenotipos
del color del cuerpo y el tamaño de las alas
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LE 15-5
P Generation
(homozygous)
Wild type
(gray body,
normal wings)
Double mutant
(black body,
vestigial wings)
b+ b+ vg+ vg+
b b vg vg
F1 dihybrid
(wild type
(gray body,
normal wings)
Double mutant
(black body,
vestigial wings)
TESTCROSS
b+ b vg+ vg
b b vg vg
Ova
965
944
Wild type
Black(gray-normal) vestigial
206
Grayvestigial
185
Blacknormal
Sperm
Parental-type Recombinant (nonparental-type)
offspring
offspring
• A partir de estos resultados Morgan razonò que el color
del cuerpo y el tamaño de las alas tienden a heredarse
juntos (fenotipos parentales) debido a que los genes que
determinan estas caracterìsticas se encuentran en el
mismo cromosoma
• Sin embrago, los fenotipos no parentales (recombinantes)
tambièn eran producidos, aunque en menos proporciòn
• La interpretaciòn de estos resultados involucra el
conocimiento de la recombinaciòn genètica, producciòn de
descendencia con combinaciones de fenotipos que
difieren respecto de ambos progenitores
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LE 15-UN278-1
Parents
in testcross
Most
offspring
or
Recombinaciòn Genètica y Ligamiento
• Los descubrimientos genèticos de Mendel y
Morgan se relacionan con la base cromosòmica
de la recombinaciòn
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Recombinaciòn de Genes No Ligados: Distribuciòn
Independiente de los Cromosomas
• Mendel obsevò que las combinaciones de fenotipos en
algunos descendientes diferian de cada progenitor
• La descendencia con un fenotipo idèntico al fenotipo de un
progenitor se denomina descendencia de tipo parental
(fenotipo de tipo parental, fenotipo parental)
• La descendencia con fenotipos no parentales (nuevas
combinaciones de fenotipos) son denominados
descendencia de tipo recombinante o recombinantes
(fenotipo no parental, recombinante)
• Un 50% de frecuencia de recombinaciòn es observado
para cualquiera de 2 genes alojados en diferentes pares
de cromosomas homòlogos
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LE 15-UN278-2
Gametes from yellow-round
heterozygous parent (YyRr)
Gametes from greenwrinkled homozygous
recessive parent (yyrr)
Parental-type
offspring
Recombinant
offspring
Recombinaciòn de Genes Ligados:Crossing Over
• Morgan descubriò que los genes pueden estar
ligados, pero que la ligaciòn era incompleta, como
se evidenciò a partir de los fenotipos
recombinantes
• Morgan propuso que algùn proceso debe a veces
romper la conecciòn fìsica entre los genes en el
mismo cromosoma
• Este mecanismo es el crossing over entre los
cromosomas homòlogos
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LE 15-6
Testcross
parents
Black body,
vestigial wings
(double mutant)
Gray body,
normal wings
(F1 dihybrid)
Replication of
chromosomes
Replication of
chromosomes
Meiosis I: Crossing
over between b and vg
loci produces new allele
combinations.
Meiosis I and II:
No new allele
combinations are
produced.
Meiosis II: Separation
of chromatids produces
recombinant gametes
with the new allele
combinations.
Recombinant
chromosomes
Sperm
Ova
Gametes
Ova
Testcross
offspring
Sperm
965
Wild type
(gray-normal)
944
Blackvestigial
Parental-type offspring
206
Grayvestigial
185
Blacknormal
Recombinant offspring
Recombination
391 recombinants
=
× 100 = 17%
frequency
2,300 total offspring
Mapeo de Ligaciòn: utilizaciòn de los datos de
Recombinaciòn
• Alfred Sturtevant, uno de los estudiantes de
Morgan, construyo un mapa genètico, una lista
ordenada de loci genèticos a lo largo de un
cromosoma particular
• Sturtevant predijo que a medida que 2 genes se
encuentran mas alejados en un cromosoma
mayor es la probabilidad que que un crossover
ocurra entre ellos, y por lo tanto mayor serà la
frecuencia de recombinaciòn
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• Un mapa de ligamiento es un mapa genètico de
un cromosoma basado en las frecuencias de
recombinaciòn
• Las distancias entre genes pueden ser
expresadas como unidades de mapa; una unidad
de mapa, o centimorgan, representa a una
frecuencia de recombinaciòn del 1%
• Las unidades de mapa indican distancia relativa y
orden, no ubicaciones precisas de los genes
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LE 15-7
Recombination
frequencies
9%
9.5%
17%
b
Chromosome
cn
vg
• Sturtevant utilizò frecuencias de recombinaciòn
para construir mapas de ligamiento de los genes
de Drosophila
• Utilizando metodos como el bandeo de
cromosomas los genetistas pueden desarrollar
mapas citogenèticos de los cromosomas
• Los mapas citogenèticos indican la posiciòn de los
genes con respecto a caracterìsticas de los
cromosomas
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LE 15-8
I
II
Y
X
IV
III
Mutant phenotypes
Short
aristae
0
Long aristae
(appendages
on head)
48.5
Gray
body
Vestigial
wings
Cinnabar
eyes
Black
body
57.5
67.0
Red
eyes
Wild-type phenotypes
Brown
eyes
104.5
Normal
wings
Red
eyes
Los genes ligados a los cromosomas sexuales
presentan patrones de herencia particulares
• En humanos y otros animales existe una base
cromosòmica de la determinaciòn del sexo
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La base cromosòmica del sexo
• El sexo de un organismo es un caracter fenotìpico
determinado por la presencia o ausencia de
ciertos cromosomas
• En humanos y otros mamìferos existen 2 tipos de
cromosomas sexuales, X e Y
• Otros animales poseen diferentes sistemas de
determinaciòn del sexo
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LE 15-9
Parents
Ova
Sperm
Zygotes
(offspring)
The X-Y system
The X-0 system
The Z-W system
The haplo-diploid system
Herencia de genes ligados a los cromosomas
sexuales
• Los cromosomas sexuales poseen genes para
distintas caracterìsticas no relacionadas con el
sexo
• Un gen localizado en un cromosoma sexual es
denominado gen ligado al sexo
• Estos genes siguen patrones hereditarios
especìficos
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LE 15-10
Sperm
Ova
Sperm
Ova
Sperm
Ova
• Algunas enfermedades causadas por alelos
recesivos en el cromosoma X de humanos:
– Daltonismo
– Distrofia muscular Duchenne
– Hemofilia
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Inactivaciòn del cromosoma X en hembras de
mamìferos
• En las hembras de mamìferos 1 de los 2
cromosomas X en cada cèlula es inactivado
(supercondensado) al azar durante el desarrollo
embrionario
• Si una hembra es heterocigota para un gen
particular localizado en el cromosoma X, ella serà
un mosaico para ese caracter
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LE 15-11
Two cell populations
in adult cat:
Active X
Early embryo:
Orange
fur
X chromosomes
Cell division
Inactive X
and X
chromosome Inactive X
inactivation
Black
fur
Allele for
orange fur
Allele for
black fur
Active X
Las alteraciones en el nùmero o estructura de los
cromosomas causan algunos desòrdenes genèticos
• Alteraciones cromosòmicas a gran escala
frecuentemente llevan a abortos espontàneos, o
causan distintos desòrdenes en el desarrollo
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Nùmero anormal de cromosomas
• En la no disyunciòn pares de cromosomas
homòlogos no se separan normalmente durante la
meiosis
• Como resultado una gameta recibe 2
cromosomas del mismo tipo y la otra gameta no
recibe ese cromosoma
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LE 15-12
Meiosis I
Nondisjunction
Meiosis II
Nondisjunction
Gametes
n+1
n+1
n–1
n–1
n+1
n–1
n
Number of chromosomes
Nondisjunction of homologous
chromosomes in meiosis I
Nondisjunction of sister
chromatids in meiosis II
n
• La Aneuploidia resulta de la fertilizaciòn de
gametas en las cuales ocurriò no disyunciòn
• La descendencia con esta condiciòn posee un
nùmero anormal de un determinado cromosoma
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• Una cigota trisòmica posee 3 copias de un
cromosoma particular
• Una cigota monosòmica posee solo 1 copia de un
cromosoma particular
• La Poliploidìa es una condiciòn en la cuàl un
organismo posee mas de 2 juegos completos de
cromosomas
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Alteraciones de la estructura de los cromosomas
• 4 tipos de alteraciones cromosòmicas:
– Deleciòn: se remueve un segmento del
cromosoma
– Duplicaciòn: se repite un segmento
– Inversiòn: se invierte un segmento dentro de
un cromosoma
– Translocaciòn: se mueve e inserta un
segmento de un cromosoma en otro
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LE 15-14
A deletion removes a chromosomal
segment.
A duplication repeats a segment.
An inversion reverses a segment
within a chromosome.
A translocation moves a segment
from one chromosome to another,
nonhomologous one.
Deletion
Duplication
Inversion
Reciprocal
translocation
Enfermedades humanas debidas a alteraciones
cromosòmicas
• Alteraciones en el nùmero y estructura de los
cromosomas estan asociadas con algunos serios
desòrdenes
• Algunos tipos de aneuploidìa paracen afectar
menos que otros el balance genètico, resultando
en individuos que sobreviven al nacimiento y mas
allà de el
• Estos individuos sobrevivientes poseen un
conjunto de sìntomas, o sìndrome, caracterìstico
del tipo de aneuploidìa
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Sìndrome de Down
• El Sìndrome de Down es una condiciòn de
aneuploidìa que resulta de 3 copias (trisomìa) del
cromosoma 21
• Afecta a 1/700 niños nacidos en US
• La frecuencia del Sìndrome de Down aumenta
con la edad de la madre, correlaciòn que no ha
sido explicada
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Aneuploidìa de los Cromosomas Sexuales
• La no disyunciòn de los cromosomas sexuales
produce una variedad de condiciones aneuploides
• El Sìndrome de Klinefelter es el resultado de un
cromosoma X extra en un hombre, produciendo
individuos XXY
• La Monosomìa X, llamada Sìndrome de Turner,
produce mujeres X0, las que son estèriles. Es la
ùnica monosomìa viable conocida en humanos
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Desòrdenes causados por cromosomas
estructuralmente alterados
• El Sìndrome cri du chat (“cry of the cat”, llanto del
gato), resulta de una deleciòn especìfica en el
cromosoma 5
• Un niño nacido con este sìndrome es
mentalmente retardado y presenta un llanto
similar al de los gatos. Estos individuos
usualmente mueren durante la infancia
• Ciertos cànceres, ej. Leucemia Mielògena Crònica
(CML), son causados por translocaciones de
cromosomas
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LE 15-16
Normal chromosome 9
Reciprocal
translocation
Translocated chromosome 9
Philadelphia
chromosome
Normal chromosome 22
Translocated chromosome 22
Algunos patrones hereditarios son exepciones a la
teorìa cromosòmica extrema
• Existen 2 exepciones normales a la genètica
mendeliana
• Una exepciòn involucra genes alojados en el
nùcleo, la otra genes alojados fuera del nùcleo
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Genomic Imprinting
• Para unos pocos fenotipos en mamìferos, estos
dependen de que progenitor haya pasado los
alelos para esos fenotipos
• Esta variaciòn en el fenotipo es denominada
genomic imprinting
• Genomic imprinting involucra el silenciamiento de
ciertos genes que estàn “etiquetados” con una
“impresiòn” durante la formaciòn de gametas
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LE 15-17
Normal lgf2 allele
(expressed)
Paternal
chromosome
Maternal
chromosome
Normal lgf2 allele
(not expressed)
Wild-type mouse
(normal size)
A wild-type mouse is homozygous for the normal lgf2 allele.
Normal lgf2 allele
(expressed)
Paternal
Maternal
Mutant lgf2 allele
(not expressed)
Normal size mouse
Mutant lgf2 allele
(expressed)
Paternal
Maternal
Normal lgf2 allele
(not expressed)
Dwarf mouse
When a normal lgf2 allele is inherited from the father, heterozygous
mice grow to normal size. But when a mutant allele is inherited
from the father, heterozygous mice have the dwarf phenotype.
Herencia de Genes de Organelas
• Los genes extranucleares son genes de organelas
distintas al nùcleo (mitocondrias, cloroplastos)
• La herencia de los caracteres determinados por
genes extranucleares dependen de la madre
debido a que el citoplasma de la cigota proviene
del òvulo
• La primera evidencia de genes extranucleares
proviene de estudios sobre la herencia de las
manchas amarillas o blancas en las hojas de
plantas
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• Algunas enfermedades que afectan a los sistemas
muscular y nervioso son causadas por defectos
en genes mitocondriales que hacen que las
cèlulas no sinteticen suficiente ATP
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