Herencia Ligada al Sexo y Ligamiento Genético

Transcripción

1 Herencia Ligada al Sexo y Ligamiento Genético

2 Concepto de Locus Un locus (plural loci) es una posición fija sobre un cromosoma. Cada gen ocupa un locus, aunque hay loci donde no hay genes. Una variante de una secuencia de ADN que ocupa un locus específico se llama Alelo. La lista ordenada de loci de un cromosoma se llama mapa genético.

3 En 1900 Hugo de Vries, Carl Correns y Erich von Tschermak redescubrieron los estudios de Mendel. Interesado en entender el rol de las mutaciones en la evolución de las especies, Thomas Hunt Morgan inició un programa de experimentos con moscas que llevarían a demostrar el rol de los cromosomas como portadores de la información genética, y además a entender ciertas limitaciones del modelo mendeliano que conocemos como Ligamiento genético. Thomas Hunt Morgan En 1909, Morgan observó una mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) con una mutación extraña a la que llamo ojos blancos, debido precisamente a la coloración de sus ojos (contraria a la normal, que es roja). Analizando esta mosca al microscopio Morgan descubrió que era un macho, y decidió usarlo como semental para así poder observar cómo iría pasando de generación en generación la nueva característica de ojos blancos.

4 Toda la descendencia de esta cruza resultó tener los ojos rojos, lo cual hizo sospechar a Morgan que algo raro había ocurrido, pues el color de los ojos del padre no podía haber desaparecido. Decidió entonces tomas a un par de hijas moscas y cruzarlas entre sí, simplemente para ver que pasaba. Par sorpresa de Morgan al observar que entre las moscas nietas había machos con los ojos blancos. El problema entonces fue explicar qué había ocurrido durante la transmisión hereditaria para que el color de los ojos blancos sólo lo poseyeran los machos. Morgan propuso la herencia ligada al sexo, es decir, la existencia de caracteres ligados al cromosoma sexual X de las hembras. Posteriormente, Morgan encontró otras características que se heredaban de la misma manera, haciendo cada vez más sólida su idea de que estaban ligadas al cromosoma sexual. En ese momento Morgan adopta la palabra gen o gene para describir estos factores que se heredaban junto con el cromosoma X, argumentando que quizá estos genes estaban alineados formando parte de los cromosomas, los cuales, en su conjunto, formaban el acervo genético de los individuos y de las especies.

5 Cariotipo Humano

6 HERENCIA LIGADA AL SEXO La especie humana posee 46 cromosomas dispuestos en 23 pares, de esos 23 pares 22 son somáticos o autosomas (heredan caracteres no sexuales) y uno es una pareja de cromosomas sexuales (llamados también heterocromosomas), identificados como XX en las mujeres y como XY en los hombres. Esta pareja de cromosomas sexuales no solo llevan los genes que determinan el sexo, sino que también llevan otros que influyen sobre ciertos caracteres hereditarios no relacionados con el sexo.

7 . los cromosomas sexuales constituyen un par de homólogos (XX en la mujer y XY en el hombre); sin embargo, en el par XY un segmento de cada cromosoma presenta genes particulares y exclusivos (segmento heterólogo, llamado también diferencial o no homólogo), la porción restante de los cromosomas del par XY corresponde al sector homólogo,

8 La herencia ligada al sexo es la expresión en la descendencia de los genes ubicados en aquellas regiones del cromosoma X que no tienen su correspondencia en el cromosoma Y. Hay dos categorías de herencia ligada al sexo: 1. Herencia ligada al cromosoma X. 2. Herencia ligada al cromosoma Y o herencia holándrica. En seres humanos se han identificado algunos genes que se encuentran localizados en los heterocromosomas, y por lo tanto se trata de herencia ligada al sexo. Por ejemplo, el gen que codifica para el daltonismo y la hemofilia se encuentra localizado en el heterocromosoma X.

9 Hemofilia A La hemofilia A es un trastorno en el cual la sangre no coagula adecuadamente debido a una insuficiencia del factor de coagulación llamado Factor VIII. El resultado es un sangrado abundante anormal que no se detiene, aun en el caso de una cortadura pequeña. A las personas con hemofilia A les aparecen moretones con facilidad y pueden tener hemorragias internas dentro de las articulaciones y los músculos. La hemofilia A ocurre en uno de cada varones recién nacidos. Existe un tratamiento mediante la infusión del Factor VIII (transfusión de sangre). Las mujeres portadoras del gen pueden mostrar signos leves de la insuficiencia del Factor VIII como los moretones que aparecen con facilidad o las hemorragias que tardan más de lo normal en detenerse luego de una cortadura. Sin embargo, no todas las mujeres portadoras presentan estos síntomas. Se cree que un tercio de todos los casos son nuevas mutaciones en la familia (no heredadas de la madre).

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11 COMENTARIOS: Todos los individuos afectados son varones, lo que sugiere claramente que el gen responsable de la hemofilia estaría ligado al sexo. Los hombres son hemicigotos. Por lo tanto se espera que el fenotipo de un carácter recesivo ligado al sexo sea más frecuente en los hombres que en las mujeres, ya que los hombres no poseen un segundo cromosoma X que pueda llevar el alelo normal. Puesto que todos los varones obtienen el cromosoma X de su madre, los varones afectados han de ser descendientes de mujeres portadoras (heterocigotas). Una mujer es portadora si su padre presenta la enfermedad, pero si su padre no posee la enfermedad, su madre entonces debe ser la portadora. El carácter no se transmite de padre a hijo en ningún lugar del árbol debido a que él aporta el cromosoma Y, no el X que es donde se lleva la enfermedad. Otro aspecto interesante de este árbol es que no hay indicios de la enfermedad en antepasados de la Reina Victoria, aunque ella era heterocigota, pues tuvo un hijo afectado y dos hijas portadoras. Así pues, uno de los cromosomas X de la Reina Victoria tenía el alelo de la hemofilia, a pesar de que su padre era hemicigoto normal. Esto se puede explicar suponiendo que hubo un cambio (mutación) en uno de los gametos que originaron a la reina Victoria.

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13 Pregunta 01_2006(2) Pregunta PSU 2006 Respecto de la descendencia originada entre una mujer heterocigota y un hombre sano para un carácter dominante ligado al cromosoma X, es correcto esperar que I. todos sus hijos sean enfermos. II. todas sus hijas sean portadoras. III. el 50 por ciento de sus hijos sean enfermos. A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo III D) Sólo I y II E) Sólo II y III

14 Daltonismo El daltonismo llamado así en honor del químico inglés John Dalton, quien padecía esta deficiencia es un defecto genético que consiste en la imposibilidad de distinguir algunos colores (discromatopsia). Aunque la confusión de colores entre un daltónico y otro puede ser totalmente diferente, incluso en miembros pertenecientes a la misma familia, es muy frecuente que confundan el verde y el rojo; sin embargo, pueden ver más matices del violeta que las personas con visión normal y distinguen objetos camuflados. El defecto genético es hereditario y se transmite por un alelo recesivo ligado al cromosoma X. Si un varón hereda un cromosoma X con esta deficiencia será daltónico, en cambio en el caso de las mujeres sólo serán daltónicas si sus dos cromosomas X tienen la deficiencia, en caso contrario serán sólo portadoras, pudiendo transmitirlo a su descendencia. Esto produce un notable predominio de varones entre la población afectada: el daltonismo afecta a aproximadamente el 8% de los hombres y solo al 0,5% de las mujeres.[1] La transmisión genética es igual que en la hemofilia excepto en que existen mujeres daltónicas.

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16 1. La hemofilia es un carácter ligado al sexo. Si una mujer normal, cuyo padre era hemofílico se casa con un varón normal. Qué proporción de la descendencia tendrá el gen para la hemofilia?

17 2. En las plantas, la determinación del sexo es similar a la del hombre. Se sabe que un gen ligado "I" es letal en las hembras homocigóticas. Cuando se encuentra en los machos da lugar a manchas de color amarilloverde. El alelo dominante "L" produce color verde oscuro normal. Del cruce entre hembras heterocigóticas y machos amarillo-verde, predecir las proporciones fenotípicas esperadas en la descendencia.

18 3. Consideremos simultáneamente dos caracteres influidos por el sexo; la calvicie y el dedo índice corto. Ambos caracteres se manifiestan como dominantes en el hombre y recesivo en la mujer. Un hombre heterocigótico para la calvicie y con el dedo índice normal se casa con una mujer calva y heterocigótica para el carácter de longitud de dedo. Qué descendencia se espera?

19 4. En los canarios, la variedad verde con ojos negros depende de un gen dominante ligado al sexo y la variedad canela con ojos rojos se debe a su alelo recesivo. De la información dada por el siguiente pedigree: Responda: a) Cuál es la probabilidad que la pareja II-12 y III-13, tengan un macho canela de ojos rojos? b) Cuál es la probabilidad que la pareja II-4 y II-5 tengan otra hembra verde de ojos negros? c) Cuál es la probabilidad que la pareja II-8 y II-9 tengan 2 hembras verdes de ojos negros, 1 hembra canela de ojos rojos y 2 machos de verdes de ojos negros?

20 Ejercicios de alternativa:

21 Ligamiento Génico Tras el redescubrimiento de Mendel en 1900, fueron apareciendo casos que no parecían cumplir sus leyes. Los casos en que no se cumple la ley de la independencia, genes que se transmiten unidos, ligados, son muy abundantes. Las primeras evidencias fueron aportadas en 1906 por Bateson y Punnet, quienes estudiaron la herencia de dos características en el guisante de olor. En este organismo, el color de las flores puede ser por púrpura (dominante) o rojo (recesivo), y la forma del grano de polen, alargada (dominante) o redonda (recesivo). Estos investigadores hicieron un cruzamiento entre plantas dihíbridas de flores color púrpura y grano de polen alargado, con plantas de flores rojas y de grano de polen redondo. Si se cumpliera la segunda ley de Mendel, en la descendencia deberían aparecer cuatro fenotipos: plantas con flores purpúreas y grano de polen alargado, plantas con flores purpúreas y grano redondo, plantas de flores rojas y grano alargado, y plantas con flores rojas y grano redondo en una proporción 9:3:3:1 respectivamente. Sin embargo, esta predicción no se cumplió y al obtenerse los siguientes resultados se dieron gran cantidad de plantas con las características de ambos progenitores, y los otros dos fenotipos aparecieron en baja cantidad.

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23 Estos resultados permitieron inferir que los genes que controlan las dos características estudiadas se encontraban en el mismo cromosoma, ya que aparecían en mayor cantidad las formas parentales.

24 Pero, cómo explicamos los fenotipos recombinados?

25 omas-hunt-morgan-genetic-recombinationand-gene-496

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27 Esto permite el mapeo cromosómico

28 Relación entre fracción de recombinación y distancia de mapa A mayor distancia entre dos loci en el mismo cromosoma mayor probabilidad de entrecruzamientos La frecuencia de entrecruzamientos entre dos loci sería una buena estimación de la distancia entre los mismos. Sin embargo, lo que podemos contar no son los entrecruzamientos sino los recombinantes que surgen de ellos Por tanto se usa la FR como medida de la distancia genética. Un valor de 1 % de recombinación o entrecruzamiento significa que los genes están ubicados a una distancia expresada en una unidad llamada centimorgan o una unidad de mapa del mismo cromosoma. Unidad de mapa (o centimorgan) = 1% de recombinación (um, cm) El primer mapa de ligamiento: Drosophila (Sturtevant 1913)

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30 a. Enfermedad de Gaucher. Defecto crónico en el metabolismo. b. Cáncer de colon. Este gen aparece en una de cada 200 personas. Un 65 % podría desarrollar la enfermedad. c. Retinitis pigmentosa. Degeneración de la retina. d. Enfermedad de Huntington. Degeneración del sistema nervioso que afecta a personas de años. e. Poliposis del colon. Crecimiento de tejido anormal en el colon, que frecuentemente deriva en cáncer. f. Hemocromatosis. Absorción anormalmente alta de hierro de los alimentos. g. Fibrosis quística. Acumulación de mucus en los pulmones, que dificulta notablemente la respiración. Esta enfermedad es relativamente frecuente. h. Exóstosis múltiple. Enfermedad de los huesos y los cartílagos. i. Melanoma maligno. Tumor maligno de la piel. Parece que la activación del gen está relacionada con la exposición al sol sin la protección adecuada. j. Neoplasia endocrina múltiple. Proliferación de tumores en algunas glándulas endocrinas y otros tejidos. k. Anemia falciforme. Anemia crónica hereditaria, que se caracteriza porque los hematíes tienen forma de hoz o de media luna. m. Fenilcetonuria. Defecto en el metabolismo, que causa diversos trastornos. n. Retinoblastoma. Tumor en el ojo. o. Enfermedad de Alzheimer. Enfermedad degenerativa del sistema nervioso, que produce senilidad precoz grave. p. Enfermedad de Tay-Sachs. Anomalía del metabolismo de las grasas. q. Enfermedad poliquística del riñón. Formación de quistes en el riñón, que conducen a la pérdida progresiva de la función renal, y, por tanto, causan graves alteraciones. r. Cáncer de pulmón. El gen encontrado en este cromosoma es responsable del 5-10 % de los casos de cáncer de pulmón. s. Amiloidosis. Acúmulo de proteína anormal en algunos tejidos. t. Hipercolesterolemia. Niveles extremadamente altos de colesterol en sangre. u. Deficiencia de DAA. La carencia de la enzima DAA debilita el sistema inmune. v. Esclerosis lateral amiotrófica. Atrofia nerviosa que produce serios trastornos. w. Neurofibromatosis. Tumores en los nervios auditivos y tejidos que rodean el cerebro. x. Hemofilia. Defecto sanguíneo que dificulta la coagulación por la ausencia o defecto de alguno de los factores que intervienen en el proceso bioquímico de la misma.