"Principios Mendelianos", del Dr. Antonio Barbadilla Prados de la Universidad Autónoma de Barcelona. Tema 3

1. 1/2 A 1/2 a
1/2 A AA Aa
Principios 1/2 a Aa aa
mendelianos y Razón genotípica
extensiones 1/4 AA
1/2 Aa
1/4 aa
Razón fenotípica
3/4 A-
Dr. Antonio Barbadilla
1/4 aa
1
1 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

2. Objetivos tema
Principios mendelianos y extensiones
Deberán quedar bien claros los siguientes puntos
•El método experimental y la terminología de Mendel
•Ilustrar los dos principios de la transmisión de los genes (la
leyes de Mendel)
–Cruce monohíbrido y principio de la segregación 1:1
–Cruce dihíbrido y principio de la transmisión independiente
•La naturaleza probabilística de los principios mendelianos
•Relaciones genotipo-fenotipo
–La distinción entre dominancia incompleta, parcial y codominancia
–Alelismo múltiple
–Gen esencial y letal
–Pleiotropía
–Penetrancia y expresividad
–Interacción entre genes
•Genética bioquímica: la hipótesis un gen-una enzima
Dr. Antonio Barbadilla
2
2 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

3. Los experimentos de Mendel
demuestran que:
•La herencia se transmite por elementos
particulados (no herencia de las mezclas),
y
•sigue normas estadísticas sencillas,
resumidas en sus dos principios
Dr. Antonio Barbadilla
3
3 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

4. Monje austriaco
Gregor Mendel
(1822-1884)
Jardín del monasterio agustino de Santo Tomás de Brunn, actual
república Checa, donde Mendel realizó sus experimentos de cruces con
Dr. Antonio Barbadilla
el guisante
Mendel Web: http://www.mendelweb.org/ 4
4 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

5. Características del
experimento de Mendel :
•Elección de caracteres cualitativos
(alto-bajo, verde-amarillo, rugoso-liso, ...)
•Cruces genéticos de líneas puras (línea
verde x línea amarilla)
•Análisis cuantitativos de los fenotipos
de la descendencia (proporción de cada
fenotipo en la descendencia)
Dr. Antonio Barbadilla
5
5 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

6. Flor de la planta
del guisante, Pisum sativum
estudiada por Mendel
Dr. Antonio Barbadilla
6
6 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

7. Los siete caracteres estudiados
Dr. Antonio Barbadilla
por Mendel
7
7 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

8. Polinización cruzada Autofecundación
Dr. Antonio Barbadilla
Método de cruzamiento empleado por Mendel 8
8 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

9. Resultados de todos los cruzamientos
monohíbridos de Mendel
Fenotipo parental F1 F2 Relación F2
1. Semilla lisa x rugosa Todas lisas 5474 lisas; 1850 rugosas
2,96:1
2. Semilla amarilla x Todas amarillas 6022 amarillas; 2001 verdes 3,01:1
verde
3. Pétalos púrpuras x Todas púrpuras 705 púrpuras; 224 blancos 3,15:1
blancos
4. Vaina hinchada x Todas hinchadas 882 hinchadas; 299 hendidas 2,95:1
hendida
5. Vaina verde x amarilla Todas verdes 428 verdes; 152 amarillas 2,82:1
6. Flores axiales x Todas axiales 651 axiales; 207 terminales 3,14:1
terminales
7. Tallo largo x corto Todos largos 787 largos; 277 cortos 2,84 1
Dr. Antonio Barbadilla
9
9 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

10. Interpretación genética del cruce monohíbrido de Mendel
Dr. Antonio Barbadilla
10
10 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

11. Primera ley de Mendel:
Segregación equitativa
Los dos miembros de un par de
alelos segregan en proporciones 1:1.
La mitad de los gametos lleva un
alelo y la otra mitad el otro alelo
Razón genotípica
1/2 A 1/2 a 1/4 AA
1/2 Aa
1/2 A AA Aa 1/4 aa
1/2 a Aa aa Razón fenotípica
3/4 A-
1/4 aa
Dr. Antonio Barbadilla
11
11 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

12. Cruce dihíbrido
Gen Color
Y (amarillo) > y (verde)
Gen textura semilla
R (liso) > r (rugoso)
Dr. Antonio Barbadilla
12
12 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

13. Segunda ley de
Mendel: Cruce
dihíbrido
El cuadrado de
Punnett ilustra
los genotipos que
dan lugar a las
proporciones
9:3:3:1
Dr. Antonio Barbadilla
13
13 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

14. Segunda ley de Mendel:
Transmisión independiente
Durante la formación de los gametos
la segregación de alelos de un gen es
independiente de la segregación de
los alelos en el otro gen
Dr. Antonio Barbadilla
14
14 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

15. Segunda ley de Mendel:
1/4 AB 1/4 Ab 1/4 aB 1/4 ab
Razón genotípica
AABB Aabb aaBB
1/4 AB AABB AAbB AaBB AaBb 1/16:1/16:1/16:
aabb AaBb AABb
1/4 Ab AABb AAbb AabB Aabb 1/16:4/16:2/16:
aaBb AaBB Aabb
2/16:2/16:2/16
1/4 aB AaBB AaBb aaBB aaBb
1/4 ab AaBb Aabb aaBb aabb
Dr. Antonio Barbadilla Razón fenotípica
9/16 A-B- 3/16 A-bb 3/16 aaB- 1/16 aabb 15
15 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

16. Segunda ley de Mendel: Cruce trihíbrido
P AABBCC x aabbcc
F1 AaBbCc x AaBbCc
ABC ABc AbC Abc aBC aBc abC abc
ABC AABBCC AABBCc AABbCC AABbCc AaBBCC AaBBCc AaBbCC AaBbCc
ABc AABBCc AABBcc AABbCc AABbcc AaBBCc AaBBcc AaBbCc AaBbcc
AbC AABbCC AABbCc AAbbCC AAbbCc AaBbCC AaBbCc AabbCC AabbCc
Abc AABbCc AABbcc AAbbCc AAbbcc AaBbCc AaBbcc AabbCc Aabbcc
aBC AaBBCC AaBBCc AaBbCC AaBbCc aaBBCC aaBBCc aaBbCC aaBbCc
aBc AaBBCc AaBBcc AaBbCc AaBbcc aaBBCc aaBBcc aaBbCc aaBbcc
abC AaBbCC AaBbCc AabbCC AabbCc aaBbCC aaBbCc aabbCC aabbCc
abc AaBbCc AaBbcc AabbCc Aabbcc aaBbCc aaBbcc aabbCc aabbcc
Dr. Antonio Barbadilla
16
16 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

17. Segunda ley de Mendel: Cruce trihíbrido
P AABBCC x aabbcc
F1 AaBbCc x AaBbCc
ABC ABc AbC Abc aBC aBc abC abc
ABC AABBCC AABBCc AABbCC AABbCc AaBBCC AaBBCc AaBbCC AaBbCc
ABc AABBCc AABBcc AABbCc AABbcc AaBBCc AaBBcc AaBbCc AaBbcc
AbC AABbCC AABbCc AAbbCC AAbbCc AaBbCC AaBbCc AabbCC AabbCc
Abc AABbCc AABbcc AAbbCc AAbbcc AaBbCc AaBbcc AabbCc Aabbcc
aBC AaBBCC AaBBCc AaBbCC AaBbCc aaBBCC aaBBCc aaBbCC aaBbCc
aBc AaBBCc AaBBcc AaBbCc AaBbcc aaBBCc aaBBcc aaBbCc aaBbcc
abC AaBbCC AaBbCc AabbCC AabbCc aaBbCC aaBbCc aabbCC aabbCc
abc AaBbCc AaBbcc AabbCc Aabbcc aaBbCc aaBbcc aabbCc aabbcc
Dr. Antonio Barbadilla Razón fenotípica
27 9 9 9 3 3 3 17 1
17 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

18. Naturaleza probabilística de
las leyes Mendel:
Las leyes son probabilísticas (como si los
alelos de los genes se cogieran al azar de urnas), no
deterministas
•Permiten predecir la probabilidad de
los distintos genotipos y fenotipos
que resultan de un cruce
•Permiten inferir el número de genes
que influyen sobre un carácter
Dr. Antonio Barbadilla
18
18 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

19. Caracteres mendelianos en
humanos:
•Capacidad de sentir el sabor de la
feniltiocarbamida
•Albinismo
•Tipo sanguíneo
•Braquidactilia (dedos de manos y pies cortos)
•Hoyuelos de la mejilla
•Lóbulos oreja sueltos o adosados
•Pecas en la cara
•Pulgar hiperlaxo
•Polidactilia
OMIM - Online Mendelian Inheritance in Man
Dr. Antonio Barbadilla http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=OMIM
19
19 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

20. Caracteres mendelianos
Albinismo
Dr. Antonio Barbadilla
20
20 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

21. Alelismo múltiple
• Grupos AB0
•A=B>0
•Fenotipo Genotipo
A- AA ó A0
B- BB ó B0
AB AB
0 00
•Color pelaje conejo C+ Cch Ch c
C+ > Cch > Ch > c Salvaje Chinchilla Himalaya albino
Dr. Antonio Barbadilla
21
21 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

22. Alelismo múltiple
A nivel de secuencia nucleotídica prácticamente cada copia
de un gen es diferente en algún nucleótido de su secuencia.
El alelismo múltiple es ubicuo.
BRCA2
Individual 1 acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
Individual 2 acgtagcatcgtatgcgttagacggggtggtagcaccagtacag
Individual 3 acgtagcatcgtatgcgttagacggcggggtagcaccagtacag
Individual 4 acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
Individual 5 acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
Individual 6 acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
Individual 7 acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
Individual 8 acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
Individual 9 acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
Dr. Antonio Barbadilla
22
22 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

23. Se usa la notación AA, Aa y aa para denominar a los genotipos
¿Cómo explicamos los mendelianos que determinan un fenotipo, pero en realidad éstos son
genotipos mendelianos si en internamente heterogéneos en el nivel de DNA. Su asignación como
genotipo AA ó aa se debe generalmente a que todas las secuencias
el nivel del DNA cada alelo que pertenecen al genotipo AA comparten un fenotipo distinto de las
suele ser distinto? que pertenecen al genotipo aa y esta diferencia fenotípica se debe
posiblemente a un nucleótido (o a unos pocos) que sería el verdadero
genotipo que causa los diferentes fenotipos
Secuencia nucleotídica de una región del gen A en
distintos individuos
Indiv1Secuencia 1 acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
Indiv1Secuencia 2 acgtagcatcgtatgcgttagacggggtggtagcaccagtacag
Alelo A = a Genotipo AA = aa -> Fenotipo A
Alelo a = t
Indiv2Secuencia 1 acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
Indiv2Secuencia 2 acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
Genotipo Aa = at -> Fenotipo A
Indiv3 Secuencia 1acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
Indiv3 Secuencia 2acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
Genotipo aa = at -> Fenotipo a
Dr. Antonio Barbadilla
24
24 Tema 8: Extensiones del análisis mendeliano

24. •Gen letal y esencial
•Un gen que cuando está alterado es letal, es un gen esencial
•Gen y del ratón doméstico es un ejemplo
Alelo y es dominante para el color amarillo, letal en homocigosis. Alteración
proporciones mendelianas de la F2 es 2:1
Dr. Antonio Barbadilla
25
25 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

25. •Edad de aparición de un
fenotipo
Aparición tardía de la
enfermedad de Huntington
•Temprana
•Tardía
•Impronta parental
•Ejemplo
Factor crecimiento II tipo insulina (Igf2) en ratón.
Mutante homocigoto -> enano.
El fenotipo del heterocigoto depende del origen del alelo
Dr. Antonio Barbadilla Alelo salvaje es paterno -> fenotipo salvaje
Alelo salvaje es materno -> fenotipo enano 26
26 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

26. Relaciones genotipo-fenotipo
P1
Ausencia de
dominancia
en el Dondiego
de noche F1
(Mirabilis jalapa)
F2
Dr. Antonio Barbadilla
27
27 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

27. Cruce dihíbrido con ausencia de
dominancia
Razón genotípica ?
1/4 A1B1 1/4 A1B2 1/4 A2B1 1/4 A2B2
1/4 A1B1 A1A1B1B1
1/4 A1B2
1/4 A2B1
1/4 A1B2
Número fenotipos distintos? Razón fenotípica ?
Dr. Antonio Barbadilla
28
28 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

28. Los número esperados de cruces
mendelianos
Monohíbrido Dihíbrido Trihíbrido Regla general
n=1 n=2 n=3 n
Tipos de gametos en la F1 2 4 8 2n
Proporción de homocigotos 1/4 1/16 1/64 (¼)n
recesivos en la F2
Número de fenotipos distintos de 2 4 8 2n
la F2 suponiendo dominancia
completa
Número de genotipos distintos de
la F2 (o fenotipos si no hay 3 9 27 3n
dominancia)
Dr. Antonio Barbadilla
29
29 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

29. Relación genotipo-fenotipo:
Variación en la dominancia
Dr. Antonio Barbadilla
30
30 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

30. Relación genotipo-fenotipo:
Codominancia
•Presencia de ambos fenotipos paternos en el
heterocigoto
•Grupo AB
•Heterocigoto proteína detectada por
electroforesis en hemoglobina
Dr. Antonio Barbadilla
31
31 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

31. Relación genotipo-fenotipo:
Niveles de dominancia
HbAHbA: Normal. HbSHbS: Anemia grave. HbAHbS: No anemia
Dr. Antonio Barbadilla
32
32 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

32. Relación genotipo-fenotipo:
Retinoblastoma hereditario
R > r en el nivel celular
Dr. Antonio Barbadilla
pero
r > R en el nivel del organismo 33
33 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

33. Pleiotropía
Ejemplo anemia falciforme
Cambio de un nucleótido
en el DNA del gen de
la hemoglobina
Rápida destrucción de Problemas Acumulación de células
los glóbulos rojos circulatorios falciformes en el bazo
Producción de hemoglobina S
en lugar de la A
Baja concentración de
oxígeno en lo tejidos Daño Daños en Daño en
Anemia cerebral otros órganos el bazo
Agregación de la hemoglobina S para
formar estructuras casi cristalinas en
aguja en los glóbulos rojos
Debilidad
Fallo
física
cardiaco Parálisis
Distorsión de los glóbulos rojos,
adquieren forma de hoz (falciforme)
Función mental
Fallo renal
disminuida Neumonía Reumatismo
Dr. Antonio Barbadilla
34
34 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

34. Penetrancia y expresividad
Ambos conceptos se refieren a la expresión
fenotípica variable de ciertos genes
Penetrancia: Proporción de individuos en una
población que presentan el fenotipo
correspondiente a su genotipo. Si P < 1 se habla
de penetrancia incompleta
Expresividad: El grado de expresión individual
de un fenotipo para un genotipo dado
Dr. Antonio Barbadilla
35
35 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

35. Expresividad
La polidactilia se manifiesta en grados distintos
Dr. Antonio Barbadilla
36
36 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

36. Expresividad
10 grados de expresividad variable en el
Dr. Antonio Barbadilla
carácter piel manchada en perros.
37
37 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

37. Caracteres determinados por
más de un gen
Dr. Antonio Barbadilla
38
38 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

38. Caracteres determinados por
más de un gen
Dr. Antonio Barbadilla
39
39 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

39. Interacción entre genes:
dos o más genes determinan el fenotipo de un
modo que alteran las proporciones mendelianas
esperadas
Dr. Antonio Barbadilla
40
40 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

40. Tipos de interacción genética según la
modificación de las proporciones mendelianas
9 3 3 1
13:3
9:7
9:3:4
12:3:1
15:1
A-B- A-bb aaB- aabb
•Mutación supresora 13:3
•Duplicación génica recesiva 9:7
•Epistasia recesiva 9:3:4
•Epistasia dominante 12:3:1
Dr. Antonio Barbadilla •Duplicación génica dominante 15:1
41
41 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

41. Genética bioquímica: estudio de
la relación entre genes y
enzimas
Hipótesis un gen - una enzima (Beadle y
Tatum 1941) -> Estudio de la ruta
biosintética de la niacina (vitamina B3 en
el hongo del pan Neurospora crassa)
Dr. Antonio Barbadilla
42
42 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

42. Genética bioquímica: muchos genes
cooperan en el producto final
Dr. Antonio Barbadilla
43
43 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

43. Explicación bioquímica de la proporción 9:7
en el color de la aleurona del maíz
Precursor Intermediario Producto final
blanco blanco púrpura
Enzima A Enzima B
Gen A Gen B
Para obtener el producto final púrpura necesitamos
que tanto el gen A como el B produzcan una enzima
funcional. Si uno de los dos genes falla (genotipo aa
ó bb), el producto final será blanco
Dr. Antonio Barbadilla
44
44 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones

44. Genética bioquímica: Relación
concentración enzima y producto final
Dr. Antonio Barbadilla
45
45 Tema 3: Principios mendelianos y extensiones