La herencia del abuelo (Teatro breve) Carlos Etxeba (Carlos Sáez Echevarría)
REPARTO
D.ª LEONOR - Abuela de Lydia D. CARLOS - Abuelo de Lydia LYDIA
Story Transcript
Las Bases Cromosómicas de la Herencia Capitulo 16 Patrones de Herencia Dr. Monterrubio
Mendel falleció en 1884, mientras su artículo sobre los guisantes acumulaba polvo en las bibliotecas. En ese tiempo la naturaleza física y la localización de los factores hereditarios (genes) era un completo misterio. La idea de que las células vivas tenían una substancia responsable de la transmisión de los caracteres hereditarios fue propuesta para 1883 por Weismann y Nägeli Varias décadas después de la muerte de Mendel , Walter Flemming observaba delgados hilos (los cromosomas) en las células en división. Dr. Monterrubio
En 1887 se descubrió la meiosis y se observó que los gametos tenían la mitad de los cromosomas de un huevo fecundado En ese año Agust Weismann propuso la hipótesis de que el número de cromosomas se restaura durante la fecundación En 1900 los investigadores encontraron el artículo de Mendel y sus resultados fueron confirmados
En las siguientes décadas los investigadores fueron aprendiendo que la información hereditaria del ADN cromosomal da lugar a caracteres o rasgos que definen a un organismo Dr. Monterrubio
Ahora sabemos que los genes estan en los Cromosomas
- Los “Factores Hereditarios” de Mendel son genes - Los genes están en cromosomas Pueden ser localizados en los cromosomas usando colorantes fluorescentes Dr. Monterrubio
La Herencia Mendeliana tiene sus bases físicas en el comportamiento de los cromosomas
Teoría Cromosómica de la Herencia establece: – Los Factores Mendelianos (genes) tienen “locis” (posiciones) específicos en los cromosomas – Los cromosomas experimentan “segregación” y “distribución independiente” y dan cuenta de los patrones de herencia Mendeliana
El mecanismo para las Leyes de Mendel es la Dr. Monterrubio Meiosis
El mecanismo para las dos Leyes de Mendel es la Meiosis P Generation
Green-wrinkled seeds ( yyrr)
Yellow-round seeds (YYRR)
Y
Y ó y =color R ó r= forma
Y R R
ry
y
r
y
r
Meiosis
Gametes
R Y Fertilization
All F1 plants produce yellow-round seeds (YyRr)
El material hereditario esta organizado en unidades (genes) que retienen su identidad y son separados para su distribución en los gametos Dr. Monterrubio
?
Durante cúal fase de la división celular ocurre físicamente la primera ley de Mendel?
a) Mitosis b) Meiosis I c) Meiosis II d) Solo b y c
Diploid cell
Heterozygous (Tt) cell from a tall plant
T
t
t T
t
T
Homologues paired with each other t
Sister chromatids
t
Meiosis I
T
T
Meiosis II Four haploid cells Dr. Monterrubio
t
t
T
T
La segunda Ley de Mendel: “Distribución independiente” también se observa en la meiosis durante Meiosis I Heterozygous diploid cell (YyRr) to undergo meiosis
Heterozygous diploid cell (YyRr) to undergo meiosis
Y
y r
r R
R
y
Y
y
y Y
Metaphase I (can occur in different ways)
Y
y
Y
Y
y
or R
y
r R
r
y
R
Y
R
r
y R
R
Y
r
r
Y r
Dr. Monterrubio
y
R
Y R
r
Y
R
Y R
Y
r R
r
Y R
y
r
y r
r
El material hereditario esta organizado en unidades (genes) que retienen su identidad y son separados para su distribución en los gametos Y ó y =color All F1 plants produce yellow-round seeds (YyRr)
R ó r= forma F1 Generation
R r
Y
R
r
Y
y
y
y
Y
4
YR
R
Y
y
Anaphase I
y
1
r
Metaphase I
Y
R
Y
r
R
r
R
LAW OF INDEPENDENT ASSORTMENT Alleles of genes on nonhomologous chromosomes assort independently during gamete formation.
y
Meiosis
R
Y
R r
Y
LAW OF SEGREGATION The two alleles for each gene separate during gamete formation.
Gametes
y
Metaphase II
y r
r 1
4
yr
r
R
Y
y
r
R
Y
y Y
Y r
r 1
4
Yr
y
y R
R 1
4
yR
3
Al finalizar la meiosis los genes que se encuentran en pares de cromosomas homologos han sido distribuidos en los gametos, de manera independiente a los pares de genes de otros cromosomas
Experimento de Thomas Hunt Morgan
• Primera evidencia sólida de que los genes están asociados a cromosomas • Morgan trabajo con Drosophila melanogaster, la mosca de la fruta y demostró que los “factores hereditarios de Mendel” estaban en los cromosomas
Dr. Monterrubio
Organismos experimental elegido para los experimentos de Morgan • Ventajas para experimentos genéticos de la Drosophila – Se reproducen a una tasa elevada – Se puede obtener una nueva generación cada 2 semanas – Tienen solo 4 pares de cromosomas – Fácil de mantenerlas – Caracteres contrastados
Dr. Monterrubio
Morgan noto: • Tipo salvaje o normal, tiene fenotipos que son comunes en la población de moscas • Caracteres alternos del tipo salvaje son llamados fenotipos mutantes
Tipo salvaje
Dr. Monterrubio
Fenotipos mutantes
Correlacionando el comportamiento de los alelos de un Gen con el comportamiento de un par de cromosomas Morgan cruzo moscas machos de ojos blancos (mutantes) con hembras de ojos rojos (tipo salvaje) EXPERIMENT P Generation
F1 Generation
Dr. Monterrubio
All offspring had red eyes
F1 = todos de ojos rojos
F2 tuvo un radio para los ojos de 3:1 rojo:blanco Pero solo los machos tenían ojos blancos RESULTS F2 Generation
•Morgan determinó que el alelo para ojos blancos mutantes debía estar localizado en el cromosoma X
•Estos hallazgos de Morgan apoyan la Teoría Cromosómica de la Herencia Dr. Monterrubio
Morgan determinó que el alelo para ojos blancos mutantes debía estar localizado en el cromosoma X CONCLUSION P Generation
w +
X X
w +
w
X Y
w
Eggs F1 Generation
Sperm w +
w +
w +
w
w +
Eggs F2 Generation
w +
Sperm w + w
w w + Dr. Monterrubio
w + w
Los genes unidos al sexo tienen un patron de herencia particular
• En Humanos y otros animales la determinación del sexo tiene una base cromosómica 2 variedades de cromosomas - Cromosoma X es grande - Cromosoma Y es pequeño Sólo los extremos del cromosoma Y son homólogos al cromosoma X
Y: - gene maestro SRY que determina el desarrollo de testículos (su ausencia produce ovarios) - 78 genes para 25 proteinas necesarias para la función testicular
Las Hembras son XX, y machos son XY •Cada óvulo contiene un X y cada esperma contiene un cromosoma X o un Y 44 + XY 22 + 22 + or X Y
Sperm
Parents
+
44 + XX 22 + X
Egg
44 + 44 + or XX XY Zygotes (offspring)
(a) The X-Y system Dr. Monterrubio
Otros animales tienen diferentes metodos de diferenciacion del sexo Sistema X0 22 + XX
22 + X
(b) The X-0 system
Algunos insectos tienen solo un cromosoma X (Grillos, cucarachas, etc.) Hembras XX y machos X0 Dr. Monterrubio
Sistema Z-W 76 + ZW
76 + ZZ
(c) The Z-W system
Aves, algunos peces y algunos insectos el cromosoma sexual del óvulo determina el sexo de los descendientes. Hembras son (ZW) y machos (ZZ) Dr. Monterrubio
Sistema diploide-haploide 32 (Diploid)
16 (Haploid)
(d) The haplo-diploid system Abejas y hormigas no tienen cromosomas sexuales Hembras se desarrollan de óvulos fecundados (diploides) Machos se desarrollan de óvulos sin fecundar (haploides) !No tienen Padre! Dr. Monterrubio
Herencia de genes unidos al sexo
• Cromosomas sexuales también tienen genes que no están relacionados con el sexo • Un gen localizado en un cromosoma sexual, se dice que es unido al sexo • En humanos generalmente se refiere a un gen en el cromosoma X
Dr. Monterrubio
Genes unidos al sexo tienen patrones de herencia particulares (herencia ligada al sexo) • Para que un caracter recesivo unido al sexo sea expresado: – Una hembra necesita 2 copias del alelo (homocigota recesiva) – Un macho necesita una sola copia del alelo. Tienen solo un X por tanto no se aplica lo de homocigoto o heterocigoto (se dice hemicigoto; alelo solo de la madre) Por ello los desordenes recesivos unidos al sexo son mas comunes en hombres Las Hembras tienden a ser portadoras, sin embargo las homocigotas recesivas padecerán la enfermedad
I. Herencia ligada al sexo - Cromosoma X con genes que no tiene el cromosoma Y - Hombres expresan todos los genes del cromosoma X
*Xy
hijas son portadoras
* Gen defectuoso
XX *XX
Xy
*Xy
Hombres siempre experimentan la condición
Alelos recesivos para el cromosoma X Cromosoma Y no tiene esos alelosDr. Monterrubio
Algunos desordenes causados por alelos recesivos en cromosoma X en humanos a) Daltonismo (Color blindness) - Frecuencia 8% en caucásicos - No pueden diferenciar algunos o todos los colores - Individuos con ceguera al rojo o al verde ven varios tonos de gris - Generalmente hombre afectado mujer heterocigota (portadora)
Dr. Monterrubio
Daltonismo (Ceguera a los colores) N= alelo dominante (visión normal llevada en el cromosoma X) n = alelo recesivo (ceguera a los colores) XNXN
Sperm Xn
Xn Y
Y
Eggs XN XNXn XNY XN
XNXn XNY
(a)
Padre daltónico Hijas portadoras Hijos normales Dr. Monterrubio
Madre portadora Padre daltónico 25% Hijas portadoras 25% hijas daltónico 25% Hijos daltónico
b) Distrofia Muscular (Duchenne) Pierden distrofina una proteina de músculo
-USA 1 de cada 3,500 hombres (Amish 1 de cada 100) -Progresivo debilitamiento y perdida de músculo (confinados a silla de ruedas) -Mueren cerca de los 20 años (dificultad respiratoria)
Dr. Monterrubio
c) Hemofilia - Deficiencia de proteínas para coagulación sanguínea - Hemorragias y desangramiento - 1 de cada 10,000 hombres
-Se disemino en las familias reales Europeas Reina Victoria fue una notable portadora Dr. Monterrubio
-Se casaban entre reyes para hacer alianzas
Inactivación del cromosoma X en mamíferos hembras • Uno de los dos cromosomas X de cada célula se inactiva al azar durante el desarrollo embrionario
Barr body
Active X chromosome
• El cromosoma inactivo se condensa y forma el cuerpo de Barr • La inactivación del X ocurre al azar en cada una de las células. Entonces las hembras tienen dos tipos de células dependiendo de cual X se inactivo (el del papá o el de la mamá) • Hembra heterocigota expresa un alelo en una célula y el alterno en otra célula. Esto produce mosaiquismo. En humanos por ejemplo mutación en X previene el desarrollo de glándulas sudoríparas. Mujeres tiene parches de piel con y sin glándulas. Dr. Monterrubio
X chromosomes
Mosaiquismo. Si la hembra es heterocigota para un caracter particular localizado en el cromosoma X, ella tendrá un mosaico de caracteres
Dr. Monterrubio
Allele for orange fur
Early embryo: Allele for black fur
Two cell populations in adult cat: Active X
Cell division and X chromosome inactivation
Active X
Inactive X Black fur
Orange fur
Desordenes también en cromosomas Autosómicos Muchos desordenes genéticos se heredan de manera recesiva Gen
Enzima normal
Fenotipo normal
Enzima defectuosa
Fenotipo alterado
Mutación Gen
Parents Normal Normal Aa Aa
Homocigoto AA = 2 genes normales
Heterocigoto = portador normal
Aa
Sperm
suficiente enzima para fenotipo normal
aa
A
mutado
Solo aparece la condición en homocigoto recesivo
Eggs
a
A
AA Normal
Aa Normal (carrier)
a
Aa Normal (carrier)
aa Albino
II. Desordenes Autosómicos Recesivos
a) Enfermedad de Tay-Sach Enzima defectuosa involucrada en la degradación de lípidos Mutacion en gen del cromosoma 15
Lípidos se acumulan en cerebro
-retraso mental -Ceguera -Sin control motriz -Muerte en niños
Frecuente en judios
25% de probabilidad de tener hijo afectado Determinación en el feto por amniocentesis Dr. Monterrubio
Retina de paciente con Tay-Sach
Amniotic fluid withdrawn Centrifugation
Fetus
Fetus
Placenta
Placenta Cervix
Uterus
Fluid Fetal cells
Aumenta riesgo de aborto de 1 a 2%
BioSeveral chemical hours tests Several weeks
Several weeks (a) Amniocentesis Dr. Monterrubio
Karyotyping
Suction tube inserted through cervix
Chorionic villi
Several hours
Several hours
Fetal cells
Riesgo de aborto de 0.3%
(b) Chorionic villus sampling (CVS)
b) Fibrosis cística (cistifibrosis) - Recesivos sufren la enfermedad, heterocigotos son portadores - 1/20 personas (muy frecuente) - canal de Cl- defectuoso por lo que el transporte de este ion es afectado y en consecuencia se pierde agua que se acumula en las vías respiratorias junto con mucosidad Afecta pulmón y páncreas y mueren jóvenes
c) Anemia Falciforme - Recesivos sufren la enfermedad, heterocigotos son portadores - Hemoglobina defectuosa en un solo aminoácido -Células en forma de hoz -Frecuente en africanos y Dr. Monterrubio afroamericanos
III. Desordenes Autosómicos Dominantes Menos frecuentes porque los individuos mueren antes de la edad reproductiva. Se hereda 3:1
a) Enfermedad de Huntington (alelo dominante en cromosoma 4) -Deterioro progresivo del sistema nervioso -Problemas motores -Alteración de la personalidad -Muerte Maracaibo Venezuela, se casan entre grupos de individuos en una comunidad cerrada y la frecuencia es 1 de 5 personas No se sabe que se tiene la enfermedad hasta que uno llega a la edad adulta (ya tiene hijos) Se ha aislado un gen con la posibilidad de hacer disgnostico Dr. Monterrubio temprano
b) Acondroplasia Frecuencia 1/25,000 Heterocigoto (Dd) con acondroplasia Homocigoto (DD) muerte del embrión Parents Dwarf Normal Dd dd Eggs
D
Sperm
d
d
Dd Dwarf
dd Normal
d
Dd Dwarf
dd Normal
Dr. Monterrubio
Las alteraciones del número y estructura de los cromosomas causa desordenes genéticos • Alteraciones a gran escala en los cromosomas causan abortos espontáneos generalmente
Número anormal de cromosomas • No-disyunción = pares de cromosomas homólogos no se separan normalmente durante la meiosis • Gametos reciben: – 2 o mas del mismo cromosoma – o ninguna copia
Dr. Monterrubio
No-disyunción Meiosis I
Nondisjunction
Meiosis II
Nondisjunction
Gametes
n+1
n+1
n–1
n–1
n+1
n–1
n
n
Number of chromosomes
(a) Nondisjunction of homologous chromosomes in meiosis I Dr. Monterrubio
(b) Nondisjunction of sister chromatids in meiosis II
• Aneuploidia = resulta de la fecundación de gametos donde ocurrio no-disyunción – Desendientes con la condición, tienen un número anormal de cromosomas
• Monosomia= cigoto tiene solo una copia de un cromosoma particular (2n-1) • Trisoma = cigoto tiene tres copias de un cromosoma particular (2n+1)
Dr. Monterrubio
• Poliploidia = condición en la que los organismos tiene mas de dos sets completos de cromosomas – Triploide (3n) = 3 “sets” de cromosomas – Tetraploide (4n) = 4 “sets” de cromosomas
Mamífero tetraploide
Dr. Monterrubio
Desordenes en el humano debido a alteraciones de los cromosomas • Individuos tiene un grupo de síntomas o síndrome característico de la aneuploidia
Down Syndrome (Trisomia del par 21) - En USA 1/700 niños (frecuencia incrementa con la edad de la madre) - Débil tono muscular - Boca pequeña (abierta porque no puede acomodar la lengua grande - Parpados rasgados - Malformaciones cardiacas - Baja resistencia a enfermedades - Retraso mental Dr. Monterrubio
Aneuploidia de Cromosomas Sexuales No-disyunción produce aneuploidia
Sindrome de Klinefelter (1/1000) Síndrome de Klinefelter - Desarrollo parcial de senos - Ensanchamiento de la cadera - Testículos y pene pequeños - Estériles - Déficit mental - baja testosterona - sin vello facial ni corporal
Mas altos que el promedio (extremidades mas largasDr. Monterrubio
Aneuploidia de Cromosomas Sexuales Sindrome de Turner (45,X0) -1/5000 mujeres - única monosomia en humanos - Hembras estériles - Sin menstruación y sin senos - Sin ovarios funcionales - Baja estatura (1.30mts) - Pliegues en el cuello
Trisomia 47,XXX -1/1000 mujeres - Inteligencia por debajo del promedio - fértiles (hijos normales) Dr. Monterrubio
Trisomia 47, XYY (1/1000) - Inteligencia por debajo del promedio - Estatura muy alta (arriba de 1.80mts) - Algunos con retraso mental leve - Se les ha vinculado con la violencia (en carceles)
Dr. Monterrubio
Alteracions de la Estructura del Cromosoma Rompimiento puede producir 4 tipos de cambios:
Deleción remueve segmentos del cromosoma (a)
A B C D E
F G H
Deletion
A B C E
F G H
Duplicación repite segmentos (b)
A B C D E
F G H
Duplication
A B C B C D E
F G H
Inversión invierte segmentos dentro de un cromosoma (c)
A B C D E
F G H
Inversion
A D C B E
F G H
Translocación mueve un segmento de un cromosoma a otro
(d)
A B C D E
F G H
M N O C D E Reciprocal translocation
M N O P Q
Dr. Monterrubio
R
A B P Q
R
F G H
Desordenes causados por Alteraciones estructurales de los cromosomas • Sindrome de “cri du chat (“maullido de gato) delecion del cromosoma 5 - Niños con retraso mental - Mueren muy jovenes - Niños lloran parecido al maullido de un gato (alteracion en la laringe)
Dr. Monterrubio
Algunos canceres son causados por translocaciones de cromosomas (leucemia mielogénica cronica) Normal chromosome 9