SIMULACIÓN DE EXPERIMENTOS GENÉTICOS DE HIBRIDACIÓN

Transcripción

1 SIMULACIÓN DE EXPERIMENTOS GENÉTICOS DE HIBRIDACIÓN Amparo Ramón Genovés I.E.S. MISERICORDIA Nº 26 Valencia Introducción: En este proyecto se propone una experiencia sencilla que permite comprobar el modelo genético, propuesto por Mendel, para explicar los mecanismos de transmisión de la herencia en las hibridaciones. Se puede comenzar por simular la transmisión de un solo carácter (monohibridismo) y seguir ampliando la experiencia al dihibridismo. El experimento consiste en construir un simulador genético sencillo (dados genéticos) y utilizar un tratamiento matemático en el análisis de los resultados obtenidos durante la simulación de estos cruzamientos Objetivos: Construir un simulador genético sencillo. Utilizar un tratamiento matemático en el análisis de los resultados obtenidos durante la simulación de estos cruzamientos. Comprobar el modelo genético, propuesto por Mendel, para explicar los mecanismos de transmisión de la herencia en las hibridaciones de un solo carácter (monohibridismo). Relación del tema propuesto con el currículo del Curso: Está relacionado con la introducción a la Genética de la asignatura Biología y Geología de4º de la E.S.O. Material y recursos necesarios: Lápiz o rotulador de color amarillo y lápiz o rotulador de color verde. Tijeras. Pegamento o cola adhesiva. 1

2 Tiempo necesario para desarrollar esta práctica: Dos sesiones en el aula (1 hora y 30 minutos aproximadamente) y confección de los dados en casa. Realización Actividad 1 Lee el texto que sigue a continuación en el que se reproduce un fragmento de la publicación de Mendel sobre los experimentos realizados con la planta del guisante. Experimentos de hibridación de plantas División y distribución de los experimentos: Si se cruzan dos plantas que difieren constantemente en uno o varios caracteres, numerosos experimentos han demostrado que los caracteres comunes a ambas se transmiten sin cambio a los híbridos y su descendencia, pero cada par de caracteres diferentes se unen en el híbrido para formar un nuevo carácter, que en la descendencia del híbrido suele ser variable. El objeto del experimento era observar estas variaciones en cada par de caracteres diferentes y deducir la ley según la cual aparecen en las generaciones sucesivas. Por consiguiente, el experimento se divide en tantos experimentos separados como caracteres diferentes hay en las plantas experimentales [...] Los caracteres que se seleccionaron para los experimentos (sobre guisantes) son: 1. La diferencia en la forma de la semilla madura. Éstas son redondas o redondeadas, con las depresiones, si las presentan, en la superficie y siempre poco profundas; o son irregularmente angulosas y profundamente rugosas. 2. La diferencia en el color del albumen de la semilla. El albumen de las semillas maduras es amarillo pálido, de color amarillo brillante o [...] (de) un tinte verde más o menos intenso. Esta diferencia del color se ve fácilmente en las semillas si sus cubiertas son transparentes. 3. La diferencia en la cubierta de la semilla. Ésta es blanca, carácter con el cual están constantemente correlacionadas las flores; o es gris [...] Las cubiertas grises de las semillas se vuelven oscuras en agua hirviendo. 4. La diferencia entre la forma de las legumbres maduras. Éstas son simplemente hinchadas, sin estrechamientos en ciertos puntos; o están profundamente constreñidas entre las semillas y son más o menos angulosas. 5. Diferencias en el color de las legumbres no maduras. Son verde claro u oscuro, o amarillo vivo, en cuyo color participan los tallos, las venas de las hojas y el cáliz. 6. Las diferencias en la posición de las flores. Son axiales, esto es, están distribuidas a lo largo del tallo principal; o son terminales, esto es, reunidas en el extremo del tallo y dispuestas casi en falsa umbela; en este caso la parte superior del tallo tiene una sección más o menos ensanchada. 2

3 7. Las diferencias en la longitud del tallo. La longitud del tallo es muy variable en algunas formas; no obstante, es un carácter constante en cada una de ellas, ya que las plantas sanas, desarrolladas en el primer suelo, sólo están sujetas a variaciones sin importancia de este carácter. Para poder discriminar con certeza en los experimentos con este carácter, se cruzó siempre un eje más largo de 6 a 7 pies con otro más corto de 3/4 de pie a 1 y medio. Cada par de caracteres diferenciales enumerados antes se unió por fecundación cruzada. Se hicieron, de la 1. a prueba, 60 fecundaciones sobre 15 plantas; 2. a prueba, 58 fecundaciones sobre 10 plantas; 3. a prueba, 35 fecundaciones sobre 10 plantas; 4. a prueba, 40 fecundaciones sobre 10 plantas; 5. a prueba, 23 fecundaciones sobre 5 plantas; 6. a prueba, 34 fecundaciones sobre 10 plantas; 7. a prueba 37 fecundaciones sobre 10 plantas. Las formas de los híbridos (Generación F,): Los experimentos que se hicieron en años previos con plantas ornamentales ya han suministrado pruebas de que los híbridos, por regla general, no son exactamente intermedios entre las especies paternas... Esto es precisamente lo que ocurre en los híbridos del guisante. En cada uno de los 7 cruzamientos, el carácter de los híbridos se parece a una de las formas paternas tan estrechamente, que el otro o bien escapa totalmente a la observación o no puede detectarse con seguridad. Esta circunstancia es de gran importancia para determinar y clasificar las formas que aparecen en la descendencia de los híbridos. En lo sucesivo, en este trabajo, los caracteres que se transmiten completos o casi sin cambio en la hibridación, y constituyen por lo tanto los caracteres del híbrido, se denominan dominantes y los que quedan latentes en el proceso, recesivos. Se ha escogido el término «recesivos» porque los caracteres así designados se retiran o desaparecen completamente en los híbridos pero, no obstante, reaparecen sin cambiar en su descendencia, como se demostrará más adelante... De los caracteres diferenciales que se emplearon en los experimentos son dominantes los siguientes: 1. La forma redonda o redondeada de las semillas, con o sin depresiones poco profundas. 2. La coloración amarilla del albumen de las semillas (cotiledones). 3. El color de la cubierta de las semilla gris, gris pardo o pardo de cuero La forma simplemente hinchada de la legumbre. 5. La coloración verde de la legumbre no madura, asociada con el mismo color de los estambres, las venas de las hojas y del cáliz. 6. La distribución de las flores a lo largo del tallo. 7. La mayor longitud del tallo. Los resultados obtenidos por Mendel tras la realización de los siete cruzamientos descritos en el texto anterior, quedan resumidos en el cuadro siguiente: 3

4 Actividad 2 Calcula en porcentajes la frecuencia de los fenotipos obtenidos, en la primera y segunda generación, en cada uno de los experimentos de Mendel. Expresa los datos en el siguiente cuadro: 4

5 El resultado sería el siguiente: Actividad 3 Resume las conclusiones a las que llegó Mendel tras estos experimentos. En la F1 se demuestra la ley de uniformidad de la primera generación filial. Se observa cómo todos los descendientes pertenecientes a esta generación son homogéneos en genotipo y en fenotipo. En la F2 se demuestra la ley de la segregación (disyunción) de los alelos. Se observa cómo la generación procedente del cruzamiento de dos híbridos no da lugar a individuos iguales, ya sea en fenotipo o en genotipo. 5

6 Actividad 4 Construcción de los dados genéticos 1. Colorea de amarillo todas las caras de los dados señaladas con la letra A, y de color verde las que están marcadas con la letra a. 2. Recorta la silueta de cada uno de los dados. 3. Dobla cada uno de los dados por las marcas de líneas discontinuas. 4. Une las caras de los dados entre sí, pegando las lengüetas a la parte interior de las caras. Los dados genéticos obtenidos anteriormente representan a los gametos de la generación P y a los de la generación F 1. El dado de color amarillo representa a los gametos de los guisantes de semilla amarilla, que como son homocigóticos dominantes (AA) presentan gametos (A). El dado de color verde representa a los gametos de los guisantes de semilla verde, homocigóticos recesivos (aa), y por lo tanto con genotipo (a). El dado de caras verdes y amarillas representa a los gametos de la primera generación de híbridos (F 1 ). Como el genotipo de estos individuos, según la interpretación mendeliana, es heterocigótico (Aa) la mitad de sus gametos tendrán genotipo (A) y la otra mitad (a). 6

7 Actividad 5 Obtenemos los individuos de la primera generación (F 1 ) cruzando al azar los gametos de la generación P (dados amarillo y verde). Para ello lanzaremos estos dados sobre la mesa y anotaremos las letras que aparecen en la parte superior de los dados. Repite esta operación varias veces y anota los resultados del genotipo obtenido. Actividad 6 Vuelve a leer el fragmento de la publicación de Mendel y deduce cuál será el resultado del fenotipo de esta generación. Actividad 7 Para obtener la segunda generación (F 2 ) es necesario combinar al azar gametos de los individuos F 1 (dado de caras verdes y amarillas). La simulación de este cruzamiento la realizarás, en equipo, tirando tu dado junto al de tu compañero o compañera y anotando las letras que aparecen en la parte superior de los dos dados. Repite esta operación unas 50 veces y anota los resultados obtenidos. Indica también el fenotipo de los individuos resultantes, considerando el carácter dominante o recesivo de cada gen. Actividad 8 Resume tu investigación completando un cuadro como el siguiente, en el que tendrás que calcular también la frecuencia de presentación (en tantos por ciento) de los distintos genotipos y fenotipos obtenidos. (Reúne los resultados obtenidos por cada uno de los equipos de tu grupo para obtener unos resultados totales de mayor fiabilidad estadística). Los resultados fueron los siguientes: Nº de individuos Frecuencia % obtenidos Genotipo F 1 Todos Aa 100% Fenotipo F 1 Todos amarillos 100% Genotipo F 2 24 Aa 15 aa 11 AA 48 % 30 % 22 % 7

8 Fenotipo f 2 35 amarillos 15 verdes 70 % 30 % Resultados obtenidos en el cruzamiento entre guisantes de semilla amarilla y guisantes de semilla verde Actividad 9 Compara estos resultados con los obtenidos por Mendel (indicados en la pág. 4) y obtén tus propias conclusiones. Los resultados varían respecto a los porcentajes obtenidos por Mendel debido a que el número de lanzamientos de los dados no ha sido suficientemente alto. Se podría continuar con experiencias de dihibridismo: Actividad 10 Ahora procederemos de igual forma que el actividad 4 para obtener los dados genéticos correspondientes al primer carácter estudiado por Mendel. Rodea con un círculo liso la letra B y con un círculo ondulado las letras b de las caras de los dados siguientes. De este modo simulas los genes que determinan el aspecto liso o rugoso de las semillas. 8

9 Actividad 11 Realizando lanzamientos simultáneos de los datos A y B obtendrás los resultados correspondientes a los cruzamientos realizados por Mendel teniendo en cuenta dos caracteres (dihíbridos). Represéntalos en una tabla semejante a la de la página siguiente:. 9

10 Actividad 12 Establece la frecuencia de presentación de los distintos fenotipos y genotipos obtenidos en la segunda generación de este cruzamiento. 10

11 Análisis de la actividad: 1. Los alumnos acogieron la actividad de muy buen grado cuando les encargué que confeccionaran los dados pero propusieron comprarlos directamente en los chinos y colorearlos ellos. Me pareció muy práctico, pero la realidad fue que no encontraron los dados ni se entretuvieron en confeccionarlos. Sólo un alumno trajo tres dados de su casa pero no permitió que los coloreáramos porque su padre los utilizaba y no estaba de acuerdo con eso. Así que para la experiencia tuvimos que utilizar mis dados y apañar mentalmente los del alumno. 2. Por la lectura del documento los alumnos no se enteraron de los trabajos de Mendel, hubo que explicarles en qué consistieron. Igualmente hubo que ayudarles a plasmar los resultados en las tablas. 3. La experiencia resultó útil para entender que los cruzamientos de gametos son aleatorios y para comprobar que el tratamiento matemático de los datos fue la clave para llegar a las conclusiones a las que llegó Mendel. Sin embargo, consideré que se invertía demasiado tiempo y ya no pasé a la segunda parte donde se pretendía analizar los resultados de los dihíbridos. 4. Los alumnos encontraron la actividad interesante e instructiva. 5. Debo añadir que la experiencia la realice en un grupo de 4º de la ESO en el que solamente tengo diez alumnos. Considero que no hubiera podido hacerla con unos resultados medianamente aceptables en los otros grupos que pasan de veinte alumnos. 11