Objetivos tema 6 Extensiones del análisis mendeliano Deberán quedar bien claros los siguientes puntos •Relaciones genotipo-fenotipo •Un gen
–Alelismo múltiple –Gen esencial y letal –La distinción entre dominancia incompleta, parcial y codominancia –Pleiotropía –Penetrancia y expresividad •Más de un gen –Caracteres determinados por más de un gen –Interacción entre genes
•Genética bioquímica: la hipótesis un gen-una enzima •Prueba de complementación Dr. Antonio Barbadilla
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Alelismo múltiple
• Grupos AB0 •A=B>0 •Fenotipo ABAB 0
Genotipo AA ó A0 BB ó B0 AB 00
•Color pelaje conejo C+ > Cch > Ch > c
C+ Salvaje
Cch Chinchilla
Ch Himalaya
c albino
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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
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 que pertenecen al genotipo aa y esta diferencia fenotípica se debe suele ser distinto? 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
acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
acgtagcatcgtatgcgttagacggggtggtagcaccagtacag Genotipo AA = aa -> Fenotipo A Alelo A = a Alelo a = t acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag Genotipo Aa = at -> Fenotipo A
Indiv3 Secuencia 1 acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Indiv3 Secuencia 2 acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag Genotipo aa = at -> Fenotipo a
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•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 Yy x Yy 2 Yy : 1 YY
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•Edad de aparición de un fenotipo •Temprana •Tardía
•Impronta parental
Aparición tardía de la enfermedad de Huntington (autosómica dominante)
•Ejemplo Factor crecimiento II tipo insulina (Igf2) en ratón y humanos. Mutante homocigoto -> enano. El fenotipo del heterocigoto depende del origen del alelo Alelo salvaje es paterno -> fenotipo salvaje Dr. Antonio Barbadilla Alelo salvaje es materno -> fenotipo enano (el gen procedente8 8
de la madre no se expresa)
Relaciones genotipo-fenotipo
Ausencia de dominancia en el Dondiego de noche (Mirabilis jalapa)
P1
F1
F2
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Relación genotipo-fenotipo: Variación en la dominancia
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Relación genotipo-fenotipo: Codominancia •Presencia de ambos fenotipos paternos en el heterocigoto •Grupo sanguíneo AB0 •Heterocigoto proteína detectada por electroforesis en hemoglobina
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Relación genotipo-fenotipo: Niveles de dominancia: la dominancia o codominancia no es una propiedad del genotipo sino del fenotipo
HbAHbA: Normal.
HbSHbS: Anemia grave.
HbAHbS: No anemia
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Relación genotipo-fenotipo: Retinoblastoma hereditario
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R > r en el nivel celular pero r Tema > R en el nivel del 8: Extensiones del organismo análisis mendeliano
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Pleiotropía:
un gen -> varios caracteres
Ejemplo anemia falciforme
Cambio de un nucleótido en el DNA del gen de la hemoglobina Rápida destrucción de los glóbulos rojos
Problemas circulatorios
Acumulación de células falciformes en el bazo
Producción de hemoglobina S en lugar de la A Baja concentración de oxígeno en lo tejidos
Daño cerebral
Anemia
Daños en otros órganos
Daño en el bazo
Agregación de la hemoglobina S para formar estructuras casi cristalinas en aguja en los glóbulos rojos Debilidad física Distorsión de los glóbulos rojos, adquieren forma de hoz (falciforme)
Fallo cardiaco
Función mental disminuida
Parálisis
Neumonía
Reumatismo
Fallo renal
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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
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Expresividad
La polidactilia se manifiesta en grados distintos
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Expresividad
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10 grados de expresividad variable en el carácter piel manchada en perros de la raza beagle. Tema 8: Extensiones del análisis mendeliano
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Caracteres determinados por más de un gen
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Caracteres determinados por más de un gen
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Caracteres determinados por más de un gen: color del fruto pimiento Capsicum annum
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Interacción entre genes:
dos o más genes determinan el fenotipo de un modo que alteran las proporciones mendelianas esperadas Variedad blanca 1
Variedad blanca 2
aaBB
AAbb Púrpura
AaBb x AaBb
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1/4 AB
1/4 Ab
1/4 aB
1/4 ab
1/4 AB
AABB
AAbB
AaBB
AaBb
1/4 Ab
AABb
AAbb
AabB
Aabb
1/4 aB
AaBB
AaBb
aaBB
aaBb
1/4 ab
AaBb
Aabb
aaBb
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aabb
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Tipos de interacción genética según la modificación de las proporciones mendelianas •Epistasia: enmascaramiento de la expresión de un gen por la acción de otro gen distinto
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)
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Genética bioquímica: muchos genes cooperan en el producto final
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Explicación bioquímica de la proporción 9:7 en el color de la aleurona del maíz Precursor blanco
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Intermediario blanco
Producto final 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 25
Explicación bioquímica de la epistasia recesiva 9:3:4 en la síntesis de los pigmentos de los pétalos de la planta “Mary ojos azules” (Collinsia parviflora)
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Prueba de complementación:
permite saber si dos mutaciones están en el mismo locus o en diferentes loci Mismo locus
Diferentes loci
Complementación: un individuo con dos mutaciones fenotípicas presenta un fenotipo salvaje Dr. Antonio Barbadilla
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Buscad ejemplos de caracteres en los que se dan interacciones genéticas que no se han ilustrado en este tema (como por ejemplo la epistasia dominante doble)
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Proponed rutas bioquímicas u otros mecanismos genéticos para explicar los tipos de interacción descritos en los que no se ha presentado un mecanismo