Genética moderna

Concepto. Transmisión. Mendel. Segregación independiente. Dominancia parcial. Citogenética

  • Enviado por: Giox
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GENÉTICA

Los primeros estudios de genética moderna se remontan a inicios del siglo XX, con el redescubrimiento de las leyes mendielanas; pero en sí donde la genética tomará el camino de ciencia será en 1944, cuando se logre descubrir las bases moleculares de los cromosomas. En 1953, ocurre el hecho más significativo, el cual podría definírsele como el inicio de la genética moderna: el descubrimiento de la estructura helicoidal del ADN, por parte de Watson y Crick, siendo la base de todo la genética, ya que gracias a esto se pudo determinar que el ADN es quien posee toda la información hereditaria, y también se pudo saber el orden en que están organizados los ac. Nucleicos en las cadenas para así determinar el CÓDIGO GENÉTICO. Un punto importante de la historia de la genética moderna es el descubrimiento de las mutaciones y su relación con las enfermedades hereditarias; y algo fundamental y actual sería hablar de la ELABORACIÓN DE UN MAPA CROMOSÓMICO y la MANIPULACIÓN DE GENES con la Ing. Génica.

Para dar un mejor análisis, se indicaría las etapas de la genética, siendo estas:

1900 - 1944: Genética de la transmisión.

1944 - 1960: Estudio de la naturaleza y propiedades de los genes.

1960 - 1975: Estudio de la función genética, en base al código genético.

1975 - 1985: Tecnología de los ac. Nucleicos.

1985 - 1990: Genética inversa (análisis del gen)

1990 - 1995: Transgénesis.

1995 - 2000: Genómica.

1. CONCEPTO DE GENÉTICA:

La genética es una ciencia que se aboca al estudio de la HERENCIA BIOLÓGICA y las VARIACIONES que puedan ocurrir, bajo cualquier nivel (organismo, organización, proceso) y dimensión (analítico - estructural, espacio - temporal, dinámico) en el cual se encuentre. Se dedica como toda ciencia a buscar conceptos, leyes, principios, resultados; siendo el mas importante: “TODO SER VIVO NACE DE OTRO SIMILAR A ÉL”, eso indica que toda descendencia adquirirá los rasgos de su progenitor.

  • Herencia: Es la transmisión de los caracteres hacia la descendencia.

  • Caracteres: Son los RASGOS que diferencian a un ser de otro ser de su misma especie. Pueden ser funcionales, bioquímicos, morfológicos, y a veces psicológicos.

  • Variación: Es el cambio que ocurre en la herencia, debido principalmente por la influencia del medio ambiente.

  • CROMOSOMAS: (cromo = color, soma = cuerpo) Los cromosomas están formados por la unión de genes (estas le otorgan una estructura filiforme con ac. Nucleicos y proteínas) que poseen los caracteres hereditarios. Se encuentran en todo ser vivo, mayormente en pares, a los que se le puede llamar HOMOLOGÍA CROMOSÓMICA, como los del hombre (23 pares). Los padres otorgan un cromosoma (haploide) al hijo (diploide), por lo tanto se considera que la mitad de estos cromosomas homólogos están destinados a la reproducción. Se les puede también alterar artificialmente, como en el caso de las plantas, con el uso de la conchicina.

    GEN (Griego, generar): Al principio se pensaba que un gen era una secuencia de tetranucleótidos, pero actualmente se le considera como una secuencia de ac. Nucleicos, los cuales poseen la información hereditaria. Para ser más precisos; un gen es la unidad mínima de información hereditaria, formada por una porción de ADN que es la que dirige una síntesis de proteínas determinadas específicas a un determinado rasgo.

    Los genes se encuentran en sus respectivos LOCUS (espacio ya determinado para determinados genes) del cromosoma, y la unión de estos se les considera como LOCI.

    Los genes como se dijo poseen un espacio ya determinado, esto en un Cromosoma homologo determina un ALELO (variación de un rasgo o carácter), el cual define un cierto rasgo o caracter, caracter que puede ser bien DOMINANTE (rasgo que se expresa siempre) o RECESIVO (rasgo que se presenta, siempre y cuando no se halle un gen dominante). El rasgo dominante se presenta ya sea en seres homocigotes (par de genes iguales) como heterocigotes (par de genes diferentes), mientras en cambio el recesivo se presenta en homocigotes. (A los homocigotes se les pueden llamar como LÍNEA PURA; mientras que a los

    heterocigotes se les puede considerar como LÍNEA HÍBRIDA.

    GENOTIPO: Es la carga o material genético responsable de los caracteres.

    FENOTIPO: Son los rasgos observables, puede haber influencia del medio ambiente (PARATIPO) como también no lo podría haber.

    GENOTIPO + MEDIO AMBIENTE = FENOTIPO

    2. GENÉTICA DE LA TRANSMISIÓN:

    2.1. TEORÍA DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS DE LAMARCK:

    Lamarck indica que los caracteres cambiados por la necesidad o el ambiente serán adquiridos por la descendencia (ejemplo de las jirafas de cuello largo). Experimentos echaron a tierra esta teoría como por ejemplo al cortarle la cola al ratón, la descendencia resultaría con cola y no sin cola como se esperaba, lo mismo ocurre al quitar la cola al perro o pararle las orejas, por ningún motivo la descendencia adquirirá estas nuevas características. En el siglo XX, Weissman usando esta teoría fundamenta su TEORIA DE LA CONTINUIDAD DEL GERMOPLASMA, dándole una supuesta validez al cruzar una c. de indias albina al que le sacaron los ovarios, transplantándole los de un negro, con un c. de indias negro, y como se esperaba un descendiente albino, este dio un negro. Trata sobre la inmortalidad del germoplasma, y que este se halla protegido por un somatoplasma, el germatoplasma es según el factor inicial de la vida y que esta pasaría de generación en generación grabando los caracteres dominantes. Tuvo mucha acogida en su época pero después se vio que los cruces de c. de indias albinos con c. negros siempre darán negros.

    2.2. TRABAJO DE MENDEL:

    En 1866, Gregor Mendel cruza a los guisantes (pisum sativum) por su facilidad (hermafroditismo, rapida descendencia, gran variedad) pero distinguiéndolos a cada uno de una característica identificable a simple vista. Estas fueron: por su semilla (lisa o rugosa, amarilla o verde); por la cobertura de la semilla (gris o blanca); por su tallo (largo o corto), por sus flores (axial o terminal) y por su vaina (inflada o constreñida, verde o amarilla).G. Mendel intuye que entre estas características influyen dos factores, un factor que viene del elemento masculino y el otro de la pareja (act. Factor es el gen). Cuando cruzamos los 2 factores de uno y 2 factores del otro harán que intervengan cuatro factores, que serán ya denominados como GAMETOS de los cuales darán 2 características.

    Al realizar LA PRUEBA DE CRUCE (o retrocruce), G. Mendel otorga sus leyes, las cuales son:

    I. LEY DE LA DOMINANCIA

    “Al cruzar dos parejas puras, cada una con características distintas, la descendencia adquirirá la característica del padre con genes dominantes)”

    La descendencia será de híbridos.

    II. LEY DE LA SEGREGACIÓN

    “Al cruzar a los híbridos descendientes del primer cruce entre sí, la descendencia adquirirá en un porcentaje de el 75% la dominancia, mientras que el 25% tendrá el alelo recesivo”

    La descendencia será de 2 puros (AA, aa) y 2 híbridos (Aa)

    III. LEY DE LA SEGREGACIÓN INDEPENDIENTE

    “Al cruzar a dos líneas puras, cada una con 2 caracteres distintos; estos rasgos se transmitirán como si estuvieran aislados los unos de los otros en la F1 (dihíbridos dominantes), mientras que la segunda generación F2 se recombinara de todas las formas posibles (fenotipo en proporción de 9:3:3:1)”

    Mezclamos Lisos y Amarillos (AABB) con Rugosos y Verdes (aabb) y la F1 mostrará descendientes dihíbridos Lisos y Amarillos (AaBb) para la F2 se espera lo siguiente:


    AB

    Ab

    aB

    ab

    AB

    AABB

    AABb

    AaBB

    AaBb

    Ab

    AABb

    Aabb

    AaBb

    Aabb

    aB

    AaBB

    AaBb

    AaBB

    aaBb

    ab AaBb Aabb aaBb aabb

    Donde la relación Genotípica será:

    1 AABB - Puro

    2 AABb - Híbrido

    2 AaBB - Híbrido

    4 AaBb - Dihíbrido

    1 AAbb - Puro

    2 Aabb - Híbrido

    1 aaBB - Puro

    2 aaBb - Híbrido

    1 aabb - Puro

    Y la fenotípica será:

    9 - Lisos y amarillos

    3 - Lisos y verdes

    3 - Rugosos y amarillos

    1 - Rugoso y verde

    Con todo lo dicho sobre las leyes mendelianas, se le considera a Gregor Mendel como el padre de la genética, pues con el uso del razonamiento, la lógica y rigurosidad científica logro determinar la piedra angular de la herencia.

    2.3. LEYES DE THOMAS MORGAN

    Thomas Morgan usa como prueba, el uso de las moscas del vinagre (Drosphila melanogaster), que son fáciles de cruzamiento, de ciclo vital corto, gran descendencia y de fácil observación.

    2.3.1. Ley de los genes ligados: El ser humano posee aprox. 100 000 genes para 46 cromosomas, eso indica que debe haber por cada cromosoma 2 174 genes aprox, esto indica que la tercera ley de Mendel sobre que los caracteres se presentan independientes son un gran error, ya que cada cromosoma con esa cantidad de genes tendría que transmitirlas juntas, a esto se le llama Genes de ligación. Estos genes pueden transmitirse bajo una forma de acoplamiento (dominantes) o bien de repulsión (recesivos).

    Morgan ve que en la mayoría de especies este ligamiento no es dado en muchos con reproducción sexual, en ellos ocurre una especie de ENTRECRUZAMIENTO, donde los genes en acoplamiento se separan y aparecen otros de recombinación, dependiendo de si los genes se encuentran muy juntos (el cual dará la ligación) o muy separadas (que darán el entrecruzamiento).

    2.3.2. Herencia Ligada al Sexo: Morgan busco una mosca macho de ojos blanco (especie rara) para cruzarla con una mosca hembra de ojos rojo (especie común) dará en la F1 a todos los descendientes con ojos rojos; y al cruzarlos para la F2, se obtendrá las hembras con ojos rojos y los machos con un 50% de ojos blancos y un 50% de ojos rojos. También hizo lo mismo con moscas macho de ojos rojos (común) con hembras de ojos blancos (raro), dando que los machos tendrán ojos blancos y las hembras ojos rojos, para la F2 los machos y hembras poseerán un 50% de ojos rojos y el otro 50% de ojos blancos.

    Morgan explica este fenómeno agregándole al macho el genotipo XY y la hembra el genotipo XX, donde si en la descendencia sale un macho el padre otorga un “Y” y la hembra un X, y si en la descendencia sale una hembra el padre otorga un X y la hembra otro X. Con esto explica al tener el color blanco el punto recesivo, las moscas con ojos blancos serán de línea pura, mientras que si son de ojos rojos (dominantes) podrán tener bien ojos blancos como rojos. Las hembras al poseer doble X se obtendrá doble característica.

    Gracias a este descubrimiento creo una cierta curiosidad entre los científicos por descubrir donde se ubicaban los genes de ciertas características, y tal fue la curiosidad que al final se llevo a cabo el PROYECTO DEL MAPA CROMOSÓMICO.

    2.4. LEY DE DOMINANCIA PARCIAL

    Donde ninguno de los alelos implicados en el cruzamiento, obtendrán la dominancia al otro, por lo que presentarán un híbrido intermedio entre los 2 caracteres en su fenotipo, distinto a los homocigotes en una proporción de 1:2:1. Este hecho ocurre en las flores carmesí y blancas del “boca de dragón o dogo” rosado; las “maravillas japonesas” rojas y blancas rosado y como también en los pollos andaluces negros y blancos grises

    3. HERENCIA LIGADA A LOS CROMOSOMAS SEXUALES EN EL SER HUMANO

    El ser humano posee dos tipos de cromosomas: uno X y otro Y, y en los machos y hembras esto puede hacer que por la presencia de genes con algún “detallito” de ciertas características se presenten de forma directa o de forma portadora.

    3.1. HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA SEXUAL X:

    Hay aprox. unos 200 rasgos ubicados en este cromosoma, tales como:

    • Atrofia ocular

    • Glaucoma juvenil

    • Estenosis cardiaca

    • Daltonismo

    • Hemofilia

    • Ciertos retardos mentales

    Daltonismo: También llamada Discromaptosia o ceguera rojo-verde, es la incapacidad de poder percibir con los ojos el color rojo sobre el verde. El problema se da en los conos que son de 3 tipos distintos uno para azul (cromosoma somático 7), y los otros 2 el rojo y el verde (cromosoma sexual X) que son los que se confunden. En estos si el padre es daltónico, y la madre no, los hijos serán normales y las hijas serán portadoras ya que poseen un gen que llamaremos Xr que domina al gen recesivo XR. Mientras que si la madre es portadora y el padre sano, la mitad de hijas será portadora y la mitad de hijos daltónicos, pues estos solo poseerán un gen XR, que será el detonante del problema.

    Hemofilia: Es la incapacidad de coagulación sanguínea en la presencia de aire, generando abundantes hemorragias que pueden ser letales. El problema se da en la no fabricación de fibrina, que será el generador de un tapón, por la no presencia del factor VII Y XI. El mecanismo será idéntico al del daltonismo.

    Entre todos los problemas dados, mayormente la mujer es portadora, y el hombre el enfermo; también se puede explicar con la ley de genes ligados de Morgan, donde tiene gran explicación los ojos blancos de la mosca hembra.

    3.2. HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA SEXUAL Y:

    Solo presenta problemas para el hombre, como pueden ser:

    • Pilosidad del oído

    • Ciertas atrofias

    • TDH (Factor diferencial de los testículos)

    4. GRUPOS SANGUINEOS

    La importancia radica en la peligrosidad que adquiere la transfusión de sangre, siempre y cuando se utilice el grupo sanguíneo adecuado. Cuando ocurre una transfusión con el grupo inadecuado, ocurre una aglutinación de la sangre, es decir, los glóbulos rojos se juntan formando coágulos, impidiendo el normal paso de sangre y dando grandes y fuertes contracciones en el paciente. Después de ocurrir esto los coágulos se hemolizarán dando paso a la liberación de hematíes en el plasma, generando una anuria por insuficiencia renal y la posterior muerte.

    Pero para entender esto primero debemos de saber que existen 4 grupos sanguíneos, los cuales son heredados como lo indican las leyes de Mendel. Segundo debemos saber que la sangre posee o le falta los aglutinadores (mucopolisacáridos) los cuales pueden ser los aglutinógenos A o B. Tercero también se debe saber que para un aglutinógeno en su plasma poseerá una aglutinina (inmunoglobulina), el cual será ANTI-A o ANTI-B, el primero estará presente en el que posea el aglutinógeno B, y el segundo al A.

    El siguiente esquema mostrará los 4 grupos sanguíneos con sus respectivos aglutinógenos y aglutininas:

    Grupo

    Sanguíneo

    A (42%)

    B (9%)

    AB (3%)

    O (46%)

    Aglutinógeno

    (Hematíes)

    Aglutinógeno

    A

    Aglutinógeno

    B

    Aglutinógenos

    A y B

    No

    posee

    Aglutinina

    (Plasma)

    Aglutinina

    ANTI - B

    Aglutinina

    ANTI - A

    No

    posee

    Aglutinina

    ANTI A y B

    Para tener una idea del grupo sanguíneo que heredará la descendencia, debemos saber que el aglutinógeno A y B (iA; iB) son co-dominantes, eso quiere decir, si tenemos los 2 aglutinógenos, adquiriremos sus propiedades. El grupo O (i) será recesivo, osea solo se presentará en homocigotes.

    El siguiente esquema fenotípico y genotípico mostrará la interacción génica alélica por co-dominancia:

    FENOTÍPO

    (Grupo Sanguíneo)

    A (42%)

    B (9%)

    AB (3%)

    O (46%)

    GENOTÍPO

    iA, i

    iB, i

    iA, iB

    i,i

    En 1940, se descubrieron mas aglutinógenos tales como los C, D, E, siendo los principales los del grupo D. Este determinará la existencia de otro grupo sanguíneo, el factor Rhesius positivo (Rh+) o negativo (Rh-). El primero lo posee el 85% de la población y el segundo el 15%. Es fundamental saber también posee aglutinina solo el Rh- (Anti - D), teniendo en cuenta esto se podrá entender el esquema de transfusiones. Al no poseer aglutininas el Rh+ podrá haber transfusión con cualquier tipo de sangre según su Rh (+ ó -); mientras que el poseer Rh- será dependiendo de su sexo; si es hombre, solo podrá recibirlo una vez, ya que formará una especie de anticuerpos; mientras que si es mujer, dependerá de la edad, siendo posible la transfusión a las que ya pasaron la edad menopaúsica, pues si es entregada a una joven o en edad fértil, generará anticuerpos peligrosos para la vida del feto, generándole un irremediable aborto.

    El esquema fenotípico y genotípico será sabiendo que el Rh+ es dominante, y el Rh- es recesivo solo presentándose en homocigotos.

    GENOTIPO

    (D,D) (D,d)

    (d,d)

    FENOTIPO

    Rh+ (85%)

    Rh- (15%)

    5. INTERACCIONES GÉNICAS:

    Los genes ubicados en un mismo locus (gen alelo), como los ubicados en distintos locus (gen no alelo) influyen en el carácter hereditario. Pueden ser por la tanto de dos tipos:

    5.1 INTERACCIONES ALÉLICAS:

  • Dominancia: Explicado en la 1ª ley de G. Mendel.

  • Recesividad: Explicado en la 2ª ley de G. Mendel.

  • Herencia Parcial o Dominancia Parcial: Explicado con el caso de las flores “boca de dragón”.

  • Co-dominancia: Caso mas específico se da en el grupo sanguíneo humano AB, donde un padre da su grupo A y el otro da su grupo B, y como estos grupos tienen igual dominancia, el rasgo presentado será equivalente a los 2.

  • Serie alélica: Puede haber muchas variantes en el par de genes presentados.

  • 5.2. INTERACCIONES NO ALÉLICAS:

  • Epistasis: El organismo genera enzimas específicas para un gen determinado, si el gen muta, la enzima falla, dando un fenotipo distinto. Pueden ser dominantes (Gallinas de plumaje blanco); recesivas (Pelaje del ratón); de doble dominancia; y de doble recesividad.

  • Pleitropía: El cambio o mutación de un gen provoca distintos fenotipos (Anemia folciforme).

  • Gen modificador: Afecta la expresión de un gen no alelo.

  • Elemento genético transponible o saltarín: La hebra de DNA, salta a otro gen, generando una síntesis equivocada.

  • 6. CITOGENÉTICA

    6.1. MUTACIÓN:

    Es la variación de la información hereditaria; pudiendo tener un origen espontáneo, como también debido a factores físicos (agente mutagénico) o químicos (radiación). Hay que tener en claro que la mutación de células somáticas provoca alteraciones en el individuo hasta que este muere; mientras que las que ocurren en las células sexuales son pasados de generación en generación. Pueden ser de 2 tipos:

    6.1.1. Mutación Puntual o Génica: Es una mutación verdadera, producida por una falla en la estructura del ADN. Puede ser originada esta falla debido a una falla en la lectura de las bases (confundir el colocar citosina por adenina), como también puede ser originado por un dímero (2 bases de timina juntos).

    Puede dar 2 resultados el primero ser perjudicial al individuo, o bien ser un modificador de la especie generando caracteres mas eficaces.

    6.1.2. Mutación cromosómica: Es una mutación originada en los cromosomas, los cuales pueden ser: numéricos o estructurales. Se originan por la no disyunción en la división celular.

    6.2. ABERRACIONES CROMOSÓMICAS:

    6.2.1. Aberraciones Numéricas: El ser humano posee 46 cromosomas, de las cuales entregará 23 a la descendencia (haploide) que al unirse a los otros de la pareja formarán un nuevo diploide. A veces uno de estos individuos no puede entregar 23 ya que en el momento de la división celular ocurre una no disyunción (no separación) de los cromosomas, originando que al final entregue cromosomas más o cromosomas menos. Pueden ser de los siguientes tipos:

    Poliplodia: Es cuando se entrega un número exagerado de cromosomas, como por ejemplo: el tener 3 haploides (69) que seria una triploidia, el tener 4 haploides (92) que sería una tetraploidía, el tener mas de un número múltiplo de 4 sería un poliplodia. Es imposible que una persona viviese con todos los cromosomas así ya que es incompatible con la vida; pero si puede tener algunas células como algunas del hígado o el tejido cartilaginoso, también se pueden encontrar en ciertas neoplasias “in situ”.

    Aneuplodia: Se le considera aneuplodia cuando falta un cromosoma o sobra uno. Origina problemas y pueden ser de 2 tipos:

    Aneuploidias de cromosomas somáticos:

    Monosomía:

    • Incompatible con la vida, no existen casos.

    Trisomía:

    • Trisomía 21 - Síndrome de Down

    • Trisomía 18 - Síndrome de Edwards

    • Trisomía 13 o 15 - Síndrome de Patau

    • Trisomía 22 - Casos de retardo mental

    Aneuploidias de cromosomas sexuales:

    Monosomía:

    • Síndrome de Turner (44-XO) - Femenino

    Trisomia:

    • Síndrome de Klinefelter (44-XXY) - Masculino

    • Síndrome del triple X (44-XXX) - Femenino

    • Síndrome del supermacho (44 - XYY)

    Polisomia: Es cuando sobra más de un cromosoma. Solo puede haber una exageración de hasta 3 cromosomas mas

    • Síndrome de Klinefelter - (44-XXYY) - Masculino

    • Síndrome del triple X y Y - (44XXXY) - Masculino

    • Síndrome del tetra X - (44-XXXX) - Femenino

    • Síndrome del tetra X y Y (44-XXXXY) - Masculino

    • Síndrome del penta X (44-XXXXX) - Femenino

    Mosaisimo: Las reglas principales para determinarlo están en:

  • Si no posee un cromosoma Y, se le considerará como femenino.

  • Mientras mas cromosomas, más anormal se le considerará.

  • Hay más probabilidades de que se genere en uno de ellos el verdadero hermafroditismo.

  • 6.2.2. Aberraciones Estructurales: Se originan en el estadio de la profase de la división meiótica.

    Delección: Es la fractura o desprendimiento de uno varios genes contenidos en uno o mas loci. Pueden ser originadas por un virus o bien por sustancias químicas.

    • Síndrome del cri-du-chat: (5p-)

    • Síndrome de Wolf-Hirchern: (4p-)

    • Síndrome Philadephia: (21p-)

    • Disgenesia Gonadal: Xp-, Xq-

    • Otros: 4p-, 11p-, 13q-, 18q-, 18p- (p: brazo corto; q: brazo largo)

    Duplicación: Repetición de un mismo gen o un mismo loci. No genera problema alguno al fenotipo. Es común para la evolución de especies.

    Inversión: Cuando ocurre una delección a veces esta se recupera pero dando un giro de 180º (mensaje invertido). No causando inconvenientes, si es que no falla el mensaje genético.

    Liso (AA)

    Rugoso (aa)

    Liso (Aa)

    P

    F1

    Liso (Aa)

    3 Lisos (AA, Aa, Aa)

    1 Rugoso (aa)

    F1

    F2

    c f g h i

    a b

    c d e f g h i

    a b

    a b c

    d e f g e f g h i j