Principios Mendelianos y Extensiones. Antonio Barbadilla. 1. El método experimental y la terminología de Mendel 2. Ilustrar los dos principios de la transmisión de los genes (la leyes de Mendel) a) Cruce monohíbrido y principio de la segregación 1:1 b) Cruce dihíbrido y principio de la transmisión independiente 3. La naturaleza probabilística de los principios mendelianos 4. Relaciones genotipo-fenotipo a) La distinción entre dominancia incompleta, parcial y codominancia b) Alelismo múltiple c) Gen esencial y letal d) Pleiotropía e) Penetrancia y expresividad f) Interacción entre genes 5. Genética bioquímica: la hipótesis un gen-una enzima

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

3. Ilustrar los dos principios de la transmisión de los genes (la leyes de Mendel)

4. Cruce monohíbrido y principio de la segregación 1:1

5. Cruce dihíbrido y principio de la transmisión independiente

6. La naturaleza probabilística de los principios mendelianos

7. Relaciones genotipo-fenotipo

8. La distinción entre dominancia incompleta, parcial y codominancia

9. Alelismo múltiple

10. Gen esencial y letal

11. Pleiotropía

12. Penetrancia y expresividad

13. Interacción entre genes

17. Cruces genéticos de líneas puras (línea verde x línea amarilla)

19. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 7 Los siete caracteres estudiados por Mendel

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

21. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 9 Resultados de todos los cruzamientos monohíbridos de Mendel

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

23. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 11 1/2 A 1/2 a 1/2 A AA Aa aa Aa 1/2 a 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 1/4 AA 1/2 Aa 1/4 aa Razón fenotípica 3/4 A- 1/4 aa

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

25. 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

26. 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

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

28. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 16 Segunda ley de Mendel: Cruce trihíbrido P F1 AABBCC x aabbcc AaBbCc x AaBbCc 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 abc

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

32. Albinismo

33. Tipo sanguíneo

34. Braquidactilia (dedos de manos y pies cortos)

35. Hoyuelos de la mejilla

36. Lóbulos oreja sueltos o adosados

37. Pecas en la cara

38. Pulgar hiperlaxo

39. Polidactilia OMIM - Online Mendelian Inheritance in Man http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=OMIM

40. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 20 Caracteres mendelianos Albinismo

42. A=B>0

44. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 22 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 1acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag Individual 2acgtagcatcgtatgcgttagacggggtggtagcaccagtacag Individual 3acgtagcatcgtatgcgttagacggcggggtagcaccagtacag Individual4acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag Individual5acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag Individual6acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Individual7acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Individual8acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Individual9acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Alelismo múltiple

45. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 23 Se usa la notación AA, Aa y aa para denominar a los genotipos mendelianos que determinan un fenotipo, pero en realidad éstos son internamente heterogéneos en el nivel de DNA. Su asignación como genotipo AA ó aa se debe generalmente a que todas las secuencias que pertenecen al genotipo AA comparten un fenotipo distinto de los que pertenecen al genotipo aa y esta diferencia fenotípica se debe posiblemente a un (o a unos pocos) nucleótido que sería el verdadero genotipo que causa los diferentes fenotipos Alelo A Secuencia 11acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag Secuencia 22acgtagcatcgtatgcgttagacggggtggtagcaccagtacag Secuencia 33acgtagcatcgtatgcgttagacggcggggtagcaccagtacag Secuencia 4 acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag Secuencia 5acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag Secuencia 6acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Secuencia 77acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Secuencia 88acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Secuencia 9 acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Alelo a

47. Un gen que cuando está alterado es letal, es un gen esencial

48. Gen y del ratón doméstico es un ejemploAlelo y es dominante para el color amarillo, letal en homocigosis. Alteración proporciones mendelianas de la F2 es 2:1

50. Temprana

52. Ejemplo Factor crecimiento II tipo insulina (Igf2) en ratón. Mutante homocigoto -> enano. El fenotipo del heterocigoto depende del origen del alelo Alelo salvaje es paterno -> fenotipo salvaje Alelo salvaje es materno -> fenotipo enano

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

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

55. 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 2 4 8 2n 1/4 1/16 1/64 (¼)n 2 4 8 2n 3 9 27 3n Tipos de gametos en la F1 Proporción de homocigotos recesivos en la F2 Número de fenotipos distintos de la F2 suponiendo dominancia completa Número de genotipos distintos de la F2 (o fenotipos si no hay dominancia)

56. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 29 Relación genotipo-fenotipo: Variación en la dominancia

58. Grupo AB

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

61. 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 los glóbulos rojos Baja concentración de oxígeno en lo tejidos Daño cerebral Daños en otros órganos Anemia Agregación de la hemoglobina S para formar estructuras casi cristalinas en aguja en los glóbulos rojos Debilidad física Fallo cardiaco Parálisis Función mental disminuida Fallo renal Neumonía Reumatismo Problemas circulatorios Acumulación de células falciformes en el bazo Producción de hemoglobina S en lugar de la A Daño en el bazo Distorsión de los glóbulos rojos, adquieren forma de hoz (falciforme)

62. 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

63. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 35 Expresividad La polidactilia se manifiesta en grados distintos

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

65. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 37 Caracteres determinados por más de un gen

66. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 38 Caracteres determinados por más de un gen

67. 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

69. Duplicación génica recesiva 9:7

70. Epistasia recesiva 9:3:4

71. Epistasia dominante 12:3:1

73. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 42 Genética bioquímica: muchos genes cooperan en el producto final

74. 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

75. Tema 3: Principios mendelianos y extensiones 44 Genética bioquímica: Relación concentración enzima y producto final