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Semestre 2014-II

Profesor:

Ramsés Salas Asencios

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FICHA DE ANALISIS DE VIDEO CURSO: GENETICA. VIDEO: MUTANTES 1. NOMBRE: 1. Desarrolle en una página un resumen y comentario global sobre el video presentado. 2. ¿Qué concepto puede usted generar sobre el término mutante en seres humanos? 3. Realizar una investigación acerca de los siguientes puntos: - Anomalías genéticas que producen gigantismo y enanismo. - Regulación hormonal del crecimiento del esqueleto. - Regeneración celular. - Síndrome de Arnold (displasia cleidocraneal). 4. Busque información sobre la historia de: a) Los Ovitz (la banda de Liliput). b) Los Castrati.

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Práctica Nº 1:

CÓDIGO GENÉTICO Y MUTACIONES

El proceso de síntesis de proteínas en las células esta basado en un sistema de información genética universal. Dicho sistema genético consta de 5 letras representadas por la Adenina(A), Guanina(G), Citosina(C), Timina(T) y Uracilo(U). Además, posee un grupo de enzimas que intervienen, tales como la ADN polimerasa, ARN polimerasa y la ADNasa. Cada tres nucleótidos, o triplete o codón, sirve como información durante la traducción para cada uno de los 20 aminoácidos conocidos para formar las proteínas. La combinación de todos los posibles tripletes de nucleótidos se denomina Código Genético. Materiales: Mandar a diseñar 250 barajas divididos en dos grupos: Baraja I: Preparar las siguientes cartas: Adenina (25), Guanina (25), Citosina (25), Timina/Uracilo (25), ADNpol (5), ARNpol (5), ADNasa (2) y Ligasa (2). Total 114 cartas. Baraja II: Metionina (3), Triptofano (3), Fenilalanina (4), Tirosina (4), Asparagina (4), Acido Glutámico (4), Acido Aspártico (4), Glutamina (4), Cisteína (4), Lisina (4), Histidina (4), Punto final (5), (Formil)metionina (5), Prolina (8), Valina (8), Glicina (8), Alanina (8), Treonina (8), Isoleucina (8), Leucina (12), Serina (12) y Arginina (12). Total 136 cartas. Procedimiento: * Formación del ADN molde (Baraja I): El primer juego consiste en crear una secuencia de nucleótidos que representen a la cadena molde del ADN, creciendo en sentido 3’  5’. Se enfrentarán dos equipos por vez, cada uno de los cuales debe construir su propia secuencia de ADN. 1. Se separan las cartas marcadas como ARNpol, se barajan y se reparten 25 para cada equipo. Cada equipo tratará de formar primero el ADN molde, consistente en ocho tripletes de bases nitrogenadas. 2. El equipo que tenga la carta ADNpol, iniciará la síntesis de ADN, colocándola sobre la mesa. En caso de no tenerla, robará una carta y botará otra. Ningún equipo puede tener más de 25 cartas, sumando las que tienen en las manos y las que están en la mesa. Luego, como premio, armarán el triplete iniciador TAC. Si no se cuenta con la ADN pol entre las 25 cartas que se tienen en la mano, se debe extraer una del mazo y reemplazarla por otra, perdiendo de esta forma el turno. De esta forma se deben mantener 25 cartas en la mano. Si al momento de extraer del mazo una carta, esta fue la que se necesitaba, se debe esperar al siguiente turno para poder colocarla en la mesa.

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3. A partir del siguiente turno, se irán formando por vez seis tripletes, combinando libremente los nucleótidos. El octavo y último triplete deberá codificar la terminación. Puede ser ATT, ATC o ACT (recordar que estamos creando una cadena molde de ADN en sentido 3’  5’). Hay que tener cuidado que ninguno de estos tres tripletes aparezca dentro de la secuencia que se ha estado formando. Gana el equipo que primero termina de colocar sus 25 naipes en la mesa. Escribir en un papel la secuencia formada. 4. La ADNasa hidroliza totalmente el ADN, y la Ligasa une nucleótidos y neutraliza la acción de la ADNasa. El equipo que tenga la carta ADNasa puede emplearla en cualquier momento antes que sus contrincantes coloquen en la mesa el triplete final, destruyendo así la cadena que están formando. Si fuera así, todas las cartas colocadas en la mesa vuelven directamente al mazo y el equipo contrincante deberá tener 25 cartas en la mano y nuevamente buscar la ADN polimerasa. Si a un grupo se le muestra la carta ADNasa, pero posean una carta Ligasa, su cadena queda protegida y continuará el juego. Las dos cartas ADNasa y Ligasa que fueron utilizadas regresan al mazo pero deben ser sustituidas para de esa manera mantener el número de naipes en la mano. NOTA IMPORTANTE: El equipo que concluya primero los ocho tripletes además de una ADNpol (25 cartas), ganará ocho puntos. El otro equipo tendrá tantos puntos como tripletes completos haya logrado. Verificar que el equipo ganador no tenga cartas en la mano, y que sólo el último triplete codifique para Punto final. Luego anotar la secuencia del equipo contrincante además de la propia. * Síntesis del ARN (Baraja I): Cada equipo debe construir primero en un papel la molécula de ARN formada a partir de la cadena molde formada en el juego anterior. 1. Se barajarán nuevamente las cartas, teniendo cuidado de eliminar previamente las cartas ADNasa, Ligasa y ADNpol, colocando en su lugar las de ARNpol. Se reparten 25 cartas por equipo y se procede igual que para la síntesis del ADN, pero empleando como molde el ADN patrón sintetizado. Para iniciar la formación del ARNm, el equipo debe colocar en la mesa la carta de la ARNpol. Si un equipo no tiene la base correcta para formar cualquiera de sus tripletes, botará una carta y robará otra en cada turno hasta obtenerla. 2. El equipo que termine primero la secuencia de codones tendrá ocho puntos, y el otro equipo un punto por cada codón completo. Anotar este puntaje y sumarlos al obtenido en la primera parte del juego. * Síntesis de proteínas (Baraja II): Previamente, utilizar la tabla del Código Genético que se encuentra en la siguiente página para realizar la traducción de los codones del ARN y así formar una secuencia de 8 aminoácidos. 1. Se mezclan las cartas y se distribuyen ocho por equipo. Hay que tener en cuenta que el primer aminoácido debe ser Formilmetionina (como ocurre durante la síntesis de proteínas en los procariotes), y que el codón terminador codifica la carta que dice Punto final. 2. Se debe construir exactamente la cadena de aminoácidos que se ha construido en el papel. Se otorgarán ocho puntos para los ganadores y un punto por cada aminoácido que colocó el otro equipo. Anotar y sumar. Ganará el que tenga mayor puntaje.

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Tabla con el Código Genético

PREGUNTAS PARA RESOLVER 1.

¿Por qué se ha hecho diferente número de cartas para los aminoácidos? ¿Existe alguna sustentación biológica?.

2.

¿Qué significado tienen los tripletes de terminación?.

3.

¿Qué funciones cumplen la ADNpol y la ARNpol?.

4.

Si en el ADN el porcentaje de Adenina es de 20%, ¿Cuál es el porcentaje de citosina?.

5.

Explique el proceso de síntesis de proteínas.

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PRACTICA N° 2:

CROMATINA SEXUAL

Se denomina Cromatina sexual o corpúsculo de Barr a un gránulo heteropicnótico que se puede observar en los núcleos de células provenientes de las hembras de mamíferos. Ese gránulo tiene un tamaño de 0.7 a 1.2 micras y su forma puede ser oblonga, triangular, circular o rectangular. Su posición es variable, por lo general es marginal (adyacente a la membrana nuclear) aunque puede encontrarse también en una posición intermedia (ni adyacente a la membrana nuclear ni al nucleólo), yuxtanuclear (adyacente al nucleólo) y yuxta marginal (adyacente a la membrana nuclear y al nucleólo). La cromatina sexual fue observada por primera vez por Smith (1944-1945) en lepidópteros, pero Barr y Bertram en 1949 la describieron formalmente en las neuronas de gatos hembras, asociados aparentemente al nucléolo, por lo que la denominaron en un primer momento “satélite nucleolar”. En 1951 Barr comprueba que en realidad la posición de estos cuerpos estaba más cercana a la membrana nuclear, en 1952 Graham y Barr publican la presencia de cromatina sexual en todos los tejidos del gato excepto en hígado y páncreas. En 1956, Dixon y Torr identificaron la cromatina sexual en células de la mucosa oral, y en 1960, Vernino y Laskin en células óseas. En 1960, Barr y Carr correlacionan la presencia de cromatina sexual con la del número de cromosomas X. En 1954 Davidson y Smith observaron unos cuerpos de forma de palillos de tambor en leucocitos polimorfonucleados, siendo correspondientes a la cromatina sexual. En mujeres estos palillos se pueden ver con una media de 3 por 100 (1 a 17 por 100) en mujeres mientras que en varones es de 2 por mil o menos. La formación del corpúsculo de Barr ocurre gracias al mecanismo de inactivación del cromosoma X, con lo que en mamíferos principalmente se logra el fenómeno de compensación de dosis, según la hipótesis de Lyon (1961), que indica que (en el caso de humanos) alrededor del dia 16 de la vida embrionaria (blastocisto, estadio de entre 1000 y 2000 células) uno de los dos cromosomas X de las hembras de los mamíferos se heterocromatiniza, con el consecuente silenciamiento de sus genes. De esta forma en las hembras se debe considerar como que uno de sus dos cromosomas X es el que permanece activo, por lo que su expresión sería equivalente a la de los genes del único cromosoma X de los machos. Esta inactivación de uno de los cromosomas X es un fenómeno completamente aleatorio para cada célula embrionaria, pero sí heredable para la línea celular descendiente. Por tanto, el cuerpo de las hembras de los mamíferos es un mosaico genético en cuanto a expresión de genes del cromosoma X y que sus núcleos celulares deben tener el mismo número de corpúsculos de Barr igual al número de cromosomas X menos uno. Posteriormente, se descubrió que la heterocromatinización del cromosoma X no es completa, sino parcial. La identificación de la cromatina sexual se puede realizar utilizando muchos de los colorantes nucleares, como hematoxilina-eosina, Papanicolau, Feulgen, Cresil violeta, orceìna acética, fucsina carbólica e incluso colorantes con fluorescencia. El primer colorante de elección es Feulgen, ya que es específica para ADN, incluso logrando un buen contraste entre la

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heterocromatina y la eucromatina. La técnica que se está utilizando en la mayoría de los laboratorios hospitalarios es la de fucsina carbólica, con una hidrólisis de las láminas con HCl para eliminar material citoplasmático, extracelular y microbiano presente en la muestra. Esta técnica presenta una sensibilidad de la técnica del 63.2%, con una especificidad del 100%. Descailleaux y Velásquez (1986) compararon cuatro técnicas de tinción de cromatina sexual, e indicaron que una buena alternativa a la de Feulgen era usar Giemsa, debido a una mayor simplicidad y rapidez. La orceína acética tuvo menor sensibilidad que las otras técnicas de tinción. Se debe tener cuidado con el hecho que la coloración utiizada pueda colorear también a la flora microbiana presente en la boca, lo que podría confundirse con el corpúsculo de Barr.

Metodología: Antes de la práctica, hay que indicar que no se debe ingerir alimentos desde por lo menos una hora antes de la toma de muestra, y que en personas mayores de 1 año se debe realizar un lavado bucal completo o por lo menos un enjuague vigoroso con agua. Descartar el exceso de saliva con una gasa y, con una lámina portaobjetos, realizar un raspado suave de la mucosa bucal correspondiente a la zona de los carrillos. Extender la muestra tomada en otra lámina. Dejar secar. Fijar con alcohol a 96º mínimo por 15 minutos. Luego se deja secar la lámina y colocar en un frasco Koplin que contenga HCl 5N por 15 minutos. Enjuagar dos veces con agua de caño y luego colorear con Giemsa por 10 minutos y luego eliminar el exceso de colorante con agua de caño. Secar las láminas y proceder a la observación utilizando un microscopio compuesto. Se deben contar células que no estén superpuestas y que presenten una completa integridad de membrana, al igual que sus núcleos, que no deben presentar granulaciones, melladuras o muescas. Primero detectar las células con objetivo 10X y luego evaluar el núcleo con objetivo de 40X. Finalmente, si la célula cumple con los criterios mencionados, se analiza la presencia de cromatina sexual con objetivo de inmersión (100X). Se deben contar como mínimo 100 células por cada lámina. En laboratorio clínico, se preparan cuatro láminas por paciente (dos láminas por cada lado de la mucosa oral), para así lograr contar mínimo 300 células. Los valores de cromatina sexual positiva fluctúan entre 20% a 60% en mujeres y 0% en varones.

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PRACTICA N° 3:

DEMOSTRACION INDIRECTA DE LAS LEYES DE MENDEL Las Leyes de Mendel tratan de explicar cómo los caracteres hereditarios se distribuyen en la siguiente generación. La Primera Ley, o LEY DE LA SEGREGACION, plantea que, en individuos diploides, cada progenitor contribuye con un alelo, y sólo uno, en cada uno de los loci que componen el genoma. Además, la probabilidad de transmisión a la descendencia de cualquiera de los dos alelos de uno de los padres es la misma que la del otro alelo. En la Segunda Ley, o LEY DE LA DISTRIBUCION INDEPENDIENTE, nos dice que la probabilidad que tiene un descendiente para recibir un alelo de un gen a partir de uno de los progenitores en particular, es independiente a la probabilidad de que reciba alguno de los alelos de cualquiera de los padres para otro locus diferente. Como se ve, la distribución de los caracteres hereditarios tienen una base netamente estadística. Esto significa que presentan un comportamiento probabilístico, por lo que se espera que en una población de datos, no se cumplan exactamente, sino tengan una fuerte tendencia a cumplir con las premisas dadas por Mendel. Existen dos formas de analizar las Leyes de Mendel. La forma directa es realizando cruces entre animales o plantas de ciclo vital corto y concentrándose en uno o dos caracteres somáticos fáciles de reconocer; por ejemplo, forma de las alas en Drosophila melanogaster o alguno de los caracteres analizados por Mendel en Pisum sativum. La forma indirecta de estudiar las Leyes de Mendel se basa en el juego de las probabilidades de que ocurra un evento con reposición para no alterar la frecuencia inicial. Materiales: -

2 Bolsas de papel redondas. Botones: 10 blancos, 10 negros, 10 azules, 10 rojos. Cuidar de que el tamaño y forma sea uniforme para todos los botones.

Procedimiento: Formar dos grupos de tres personas cada uno, una de las cuales tendrá una bolsa donde colocará los 10 botones negros junto con los 10 botones blancos. Otra persona tendrá la segunda bolsa conteniendo 10 botones azules y 10 botones rojos. Considerar en cada bolsa una de las características como dominante (blanco o negro, azul o rojo) y la otra como recesiva. Para la Primera Ley de Mendel, utilizar cualquiera de las dos bolsas. Agitar la bolsa y comenzar a sacar dos botones por vez. Determinar el genotipo correspondiente (AA, Aa o aa) y anotarlo en la Tabla de Resultados. Reponer los dos botones extraídos y realizar una nueva extracción. Repetir 16 veces estas extracciones completamente al azar. Completar la Tabla de Resultados:

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Tabla de Resultados:

MONOHIBRIDO PRUEBAS

AA

Genotipo Aa

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Observado Esperado

4

8

TOTAL

16

DIHIBRIDO

aa

A_B_

4

9

Genotipo A_bb aaB_

3

3

aabb

1

16

Para la Segunda Ley de Mendel, extraer simultáneamente dos botones de cada bolsa, cada una de las cuales representará un locus diferente, con dos alelos (dominante y recesivo) y establecer el genotipo final de cada extracción (AABB, AaBb, aabb, etc.). Completar la Tabla de Resultados: Para el análisis estadístico de los Resultados utilizar la Prueba de Chi-cuadrado. 2

PRUEBA DE CHI-CUADRADO (X ) Es una herramienta estadística que permite estimar la probabilidad de las discrepancias entre proporciones fenotípicas observadas y aquellas esperadas para determinado patrón de herencia, y si estas discrepancias son significativas o si son tan pequeñas que se puede adjudicar el factor de azar o la casualidad.

X =  (Fenotipo Observado - Fenotipo Esperado) Fenotipo Esperado 2

2

9

NOTA: La Prueba de Chi-Cuadrado no debe utilizarse con porcentajes que se deriven de estas frecuencias para calcular las proporciones esperadas. Además, no debe utilizarse con muestras donde el tamaño de la muestra sea menor que el total de individuos necesarios para obtener las proporciones fenotípicas esperadas. Así, por ejemplo, para un cruce dihíbrido (dos genes con dos alelos diferentes) se necesitará de un tamaño de muestra de 16 individuos como mínimo, para un cruce trihíbrido la muestra no debe ser menor de 64 individuos y para cruces tetrahíbridos, de 256 individuos. TAMAÑO DE LA

MUESTRA

10 100 1000

PROPORCION 75% 25% 7.5 75 750

2.5 25 250

2

X

0.1333 1.3333 13.333

SIGNIFICANCIA N.S. N.S. **

2

TABLA DE LA PRUEBA DE CHI-CUADRADO (X ) *g.l.

1 2 3

NIVEL DE SIGNIFICANCIA 0.99 0.5 0.1 0.05 0.01 ----------------------------------------0.02 0.46 2.71 3.84 6.64 0.21 1.39 4.60 5.99 9.21 0.58 2.37 6.25 7.81 11.34

* Grados de Libertad = Número de fenotipos diferentes - 1

PREGUNTAS 1. Según los datos obtenidos, ¿se cumplen las Leyes de Mendel? 2. ¿Qué le dice la Prueba de chi cuadrado en cuanto a ambas leyes de Mendel?. 3. ¿Las Leyes de Mendel se cumplirán independientemente del sexo del individuo?, Demuéstrelo.

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Práctica Nº 4:

HERENCIA MENDELIANA EN HUMANOS

¿Por qué las personas, aún las que están más estrechamente relacionadas, parecen ligeramente diferentes entre sí? La razón para estas diferencias en las características físicas (fenotipo) es la combinación diferente de genes presentes en cada individuo. Para ilustrar la tremenda variedad posible generada cuando se combinan los genes, se establecerán los genotipos de un posible descendiente de una pareja de estudiantes. El hijo recibirá una combinación aleatoria de genes de cada uno de los padres genéticos. Cada ser humano normal tiene 46 cromosomas (23 pares) en cada una de sus células somáticas que son diploides. Al formar los gametos (óvulo o espermatozoide) se elegirá uno de cada par cromosómico, de tal forma que estas células sólo tienen 23 cromosomas (número haploide). De esta forma, cada padre contribuye con la mitad de la información genética (genotipo) presente en el hijo. Como no se sabe a ciencia cierta del genotipo real de cada estudiante, se tiene que asumir que ambos padres son heterocigotes para cada rasgo facial. Tenga la premisa de que la generación parental (P) es heterocigota para todos los loci y que ocurre distribución independiente (es decir, no hay ligamiento). Sortear entre los estudiantes qué alelo pasarán a la generación F1, y dibujar la cara de los niños posibles resultantes. Poner énfasis en la variación que ocurre, recordando a los estudiantes que estos niños son hermanos genéticos puesto que todos los padres tienen genotipos idénticos. Varios patrones de herencia son representados en esta simulación, y es importante revisarlos con los estudiantes antes. La herencia de los rasgos usados en esta simulación ha sido simplificada para servir como un modelo, la herencia real es mucho más compleja. Procedimiento: -

-

-

Realizar un registro detallado de cada uno de los padres en un diferente cuadro de rasgos faciales. Primeramente, se debe determinar el género del niño. Recordar que el sexo es determinado por el padre debido a que la madre siempre contribuirá sólo con un cromosoma X. Usar una moneda para determinar presencia del cromosoma X si es cara, o del cromosoma Y si es sello. Colocar el nombre y sexo del niño en un tercer cuadro de rasgos faciales y determinar las características faciales de cada uno de los padres tirando una moneda para cada uno de los rasgos descritos al final de la práctica (si al tirar la moneda sale cara, el padre aportará el rasgo dominante, y si sale sello el rasgo será el recesivo). De esta forma se determinará el genotipo del posible hijo, a partir del cual se podrá describir el fenotipo que expresará. En una hoja final dibujar el rostro del posible hijo (Ejercicio).

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No

RASGO

ALELO DE LA MADRE A a

ALELO DEL PADRE A a

B b C c D d E e F f G g H h I i J j K k L1 L2 M1 M2 O o P p Q q

B b C c D d E e F f G g H h I i J j K k L1 L2 M1 M2 O o P p Q q

1

Forma del Rostro

2 3 4 5

Tamaño de la Barbilla Forma de la Barbilla Barbilla Partida Color de la piel

6

Color del Cabello

7 8 9 10

Tintes Rojizos Tipo del Cabello Pico de viuda Color de Ojos

11 12 13 14 15

Distancia de ojos Tamaño de ojos Forma de los ojos Disposición de los ojos Pestañas

R1 S1 T U V

R2 S2 t u v

R1 S1 T U V

R2 S2 t u v

16 17 18 19 20 21 22 23 24

Color de Cejas Grosor de Cejas Largo de las Cejas Tamaño de la Boca Grosor de los Labios Hoyuelos Tamaño de la Nariz Forma de la Nariz Forma de los Orificios Nasales Fijación del lóbulo auricular. Punto de Darwin en las orejas Vesículas en las orejas Pelos en la Oreja Pecas en la Mejilla Pecas en la frente

W1 Z A B1 C D E1 F G

W2 z a B2 c d E2 f g

W1 Z A B1 C D E1 F G

W2 z a B2 c d E2 f g

25 26 27 28 29 30

H h

H h

I i

I i

J K L M

j k l m

J K L M

GENOTIPO DEL HIJO

FENOTIPO DEL HIJO (ESCRITO)

FENOTIPO DEL HIJO (DIBUJADO) Cara y Barbilla

Cabello

Ojos y Pestañas

Cejas

Boca

Nariz

Orejas

j k l m

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1. 2.

FORMA DEL ROSTRO: Redondo (AA, Aa)

Cuadrado (aa)

3. TAMAÑO DE LA BARBILLA: (Los resultados pueden afectar los siguientes dos rasgos) Muy prominente (BB, Bb).

Poco prominente (bb)

4. FORMA DE LA MANDIBULA: (Sólo tirar la moneda para este rasgo si el tamaño de la mandíbula era muy prominente. El genotipo bb previene la expresión de este carácter). Redondo (CC, Cc)

Cuadrado (cc)

4. BARBILLA PARTIDA: (Sólo tirar la moneda para este rasgo si el tamaño de la mandíbula es muy prominente. El genotipo bb previene la expresión de este carácter). Presente (DD, Dd)

Ausente (dd)

5. COLOR DE LA PIEL: Para determinar el color de la piel o algún otro rasgo controlado por más de un gen, se necesitará tirar la moneda por cada gen que se encuentre en heterocigosis. Los alelos dominantes representan color, los alelos recesivos representan poco o ningún color. Por ejemplo, si existen 3 genes en heterocigosis: -

El primer tiro de la moneda representa si el niño tendrá E o e. La segunda vez representará la herencia de F o f. La tercera vez determina la herencia de G o g, etc.

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Si salen 6 alelos dominantes, la piel será negro. Si salen 5 alelos dominantes, el color será marrón muy oscuro. Si salen 4 alelos dominantes, la piel será marrón oscuro. Si salen 3 alelos dominantes, la piel será medianamente marrón. Si salen 2 alelos dominantes, el color de la piel será marrón claro. Si sale un alelo dominante, el color será ligeramente bronceado. Si todos los alelos son recesivos, la piel será blanca.

6. COLOR DEL CABELLO: Determinado por 4 genes: -

8 alelos dominantes, el pelo será negro. 7 alelos dominantes, el pelo será marrón muy oscuro. 6 alelos dominante, el pelo será marrón oscuro. 5 alelos dominantes, el pelo es marrón. 4 alelos dominantes el pelo será ligeramente marrón. 3 alelos dominantes, el pelo será marrón mezclado con rubio. 2 alelos dominante, el color será rubio. 1 alelo dominante, el pelo será muy ligeramente rubio. Ningún alelo dominante determina el pelo blanco.

7. TINTES ROJIZOS EN EL CABELLO: Este rasgo se distingue sólo si el color del cabello es marrón claro o más ligero (4 o menos alelos dominantes para color del cabello). Tinte rojo oscuro (L1L1)

Tinte rojo claro (L1L2)

Sin ningún tinte rojo (L2L2)

8. TIPO DE CABELLO: Rizado (M1M1)

Ondulado (M1M2)

Lacio (M2M2)

9. PICO DE VIUDA: Presente (OO, Oo)

Ausente (oo)

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10. COLOR DE OJOS: PPQQ : Negro. PpQq : Marrón. PPQq : Marrón oscuro. PPqq : Violáceo. PpQQ : Marrón con tintes verdes. Ppqq : Azul grisáceo.

ppQQ : Verde. PpQq : Azul oscuro. ppQq : Azul claro.

11. DISTANCIA DE OJOS: Cercanos (R1R1)

Distancia Promedio (R1R2)

Muy alejados (R2R2)

12. TAMAÑO DE OJOS: Grandes (S1S1)

Medianos (S1S2)

Pequeños (S2S2)

13. FORMA DE LOS OJOS: Almendrados (TT, Tt)

Redondeados (tt)

14. DISPOSICION DE LOS OJOS: Horizontales (UU, Uu)

Oblicuos (uu)

15

15. PESTAÑAS: Largas (VV, Vv)

16. -

Cortas (vv)

COLOR DE CEJAS: Color más oscuro que el cabello (W1W1). El mismo color que el cabello (W1W2). Ligeramente más claro que el color del cabello (W2W2)

17. GROSOR DE CEJAS: Cejas pobladas (ZZ, Zz)

Cejas finas (zz)

18. LARGO DE LAS CEJAS: No Conectadas (AA, Aa)

Conectadas (aa)

19. TAMAÑO DE LA BOCA: Grande (B1B1)

Mediana (B1B2)

Boca chica (B2B2)

20. GROSOR DE LOS LABIOS: Gruesos (CC, Cc)

Delgados (cc)

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21. HOYUELOS: Presentes (DD, Dd)

Ausentes (cc)

22. TAMAÑO DE LA NARIZ: Grande (E1E1)

Nariz mediana (E1E2)

Nariz pequeña(E2E2)

23. FORMA DE LA NARIZ: Redonda (FF, Ff)

Puntiaguda (ff)

24. FORMA DE LOS ORIFICIOS NASALES: Redondo (GG, Gg)

Puntiagudo (gg)

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25. FIJACION DEL LOBULO AURICULAR: Libre (HH, Hh)

Lóbulo unido (hh)

26. PUNTO DE DARWIN EN LAS OREJAS: Presente (II,Ii)

Ausente (ii)

27. VESICULAS EN EL OIDO: Presente (JJ, Jj)

Ausente (jj)

28. PELOS EN LA OREJA: Presente (KK, Kk)

Ausente (kk)

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29. PECAS EN LAS MEJILLAS: Presente (LL, Ll)

Ausente (ll)

30. PECAS EN LA FRENTE: Presente (MM,Mm)

Ausente (mm)

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EJERCICIOS PARA RESOLVER EJERCICIO 1 DIBUJE EL ROSTRO DEL HIJO

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EJERCICIO 2 BUSCAR EL NOMBRE DE LA ENFERMEDAD O ANOMALIA GENETICA DE CADA FOTO Y DESCUBRIR SU FORMA HERENCIA A. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

B. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

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C. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

D. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

22

E. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

F. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

23

G. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

H. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

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I. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

J. NOMBRE: ................................................................................................................ FORMA DE HERENCIA: .......................................................................................

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Práctica Nº 5:

PROBLEMAS SOBRE GENÉTICA MENDELIANA

1.- El caballo palomino es un híbrido que exhibe el color dorado con crines y cola más pálidas. Se 1 2 sabe que un par de alelos codominantes (D y D ) están implicados en la herencia de estos colores 1 del pelaje. El fenotipo homocigótico para el alelo D es el color castaño (rojizo), el fenotipo 2 heterocigótico es el palomino y el fenotipo homocigótico para el alelo D es casi blanco y se llama cremello. (a) Calcule la proporción de palominos y no palominos entre la descendencia al cruzar palominos entre sí. (b) ¿Qué porcentaje de descendencia no palomina del cruce (a) será “raza pura”? (c) ¿Qué clase de apareamiento producirá sólo palominos?. 2.- El color del plumaje de los patos silvestres depende de una serie de 3 alelos, con la siguiente L relación de dominancia: P >P>p. Los fenotipos son, también en relación de dominancia: negro con blanco, gris y casi blanco. Determine las proporciones genotípicas y fenotípicas esperadas en L L L L L L la F1 de los siguientes cruces: (a) P P x Pp ; (b) P p x Pp; (c) P P x Pp ; (d) P P x P p. 3.- La enfermedad de Tay-Sachs o idiocia amaurótica familiar es una enfermedad hereditaria recesiva y causa la muerte en los primeros años de vida cuando se encuentra en homocigosis. El gen dominante I produce el fenotipo normal. Se piensa que los dedos anormalmente acortados I (braquifalangia) se deben al genotipo heterocigótico para un gen letal (BB ), siendo de genotipo I I normal los homocigotes (BB) y letal el genotipo homocigótico B B . ¿Cuáles son los fenotipos esperados entre niños adolescentes hijos de padres braquifalángicos y heterocigóticos para Tay Sachs? 4.- El locus de un gen con alelos codominantes determina el color del plumaje en las gallinas de tal N N B B N B modo que el genotipo P P tiene plumas negras, P P plumas blancas manchadas y P P plumas azules. Otro locus con alelos codominantes determina la morfología de las plumas de tal modo N N N R R R M M tiene plumas normales, M M plumas curvadas y M M plumas totalmente rizadas. Si se cruzan aves azules con plumas curvas, ¿cuál es la proporción fenotípica y genotípica que encontraremos en la siguiente nidada? 5.- La talasemia es una enfermedad hereditaria de la sangre del hombre que produce anemia. La M M anemia severa (talasemia mayor) es encontrada en los homocigóticos (T T ) y un tipo de anemia M N más benigna (talasemia menor) en los heterocigóticos (T T ). Los individuos normales son homocigóticos. Si todos los individuos con talasemia mayor mueren antes de la madurez sexual (a) ¿qué proporción de F1 adultos, productos de matrimonios entre talasémicos menores con normales puede esperarse que sea normal? (b) ¿Qué fracción de adultos F1 descendientes de matrimonios entre talasémicos menores podemos suponer que sufran de anemia? 6.- En la mosca de la fruta, un alelo recesivo de un gen induce la formación de alas cortas (vestigiales), mientras que en otro gen existe un alelo recesivo que genera ojos color escarlata, siendo los ojos normales de color rojo oscuro. Se realizan tres cruces, obteniéndose la descendencia descrita en la Tabla adjunta. Determine los genotipos de los progenitores utilizados en cada uno de los cruces.

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Progenitores Alas largas, ojos rojos x alas vestigiales, ojos escarlata Alas largas, ojos rojos x alas largas, ojos rojos Alas largas, ojos rojos x alas largas, ojos rojos

Descendencia Alas largas, ojos Alas largas, ojos Alas vestigiales, rojos escarlata ojos rojos

Alas vestigiales, ojos escarlata

178

164

142

140

364

0

107

0

309

107

95

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7.- En plantas de guisante, el color verde de la vaina está gobernado por un alelo dominante G, mientras que el alelo recesivo g expresa vainas amarillas; el color amarillo de la flor por el alelo Dominante A, y el alelo a genera plantas blancas. Por último, las semillas lisas se originan por un carácter dominante (L), y las semillas rugosas se dan por el alelo recesivo (l). Si se cruza una planta heterocigota con vainas verdes, flores amarillas y semillas rugosas con una planta heterocigota con vainas amarillas, flores amarillas y semillas lisas: a) b) c) d)

¿Qué tipos diferentes de gametos formarán ambas plantas progenitoras? ¿Qué proporción en la descendencia tendrá flores amarillas? ¿Qué proporción de la descendencia tendrá flores blancas y semillas rugosas? ¿Qué proporción de la descendencia tendrá vainas amarillas, flores blancas y semillas rugosas?

8.- En la arveja, el color amarillo de la semilla es dominante sobre el verde, y la forma inflada de la vaina es dominante a la vaina contraída. En un cruce dihíbrido se obtuvieron los siguientes tipos de descendencia: 193 verdes, inflados; 184 amarillos, contraídos; 556 amarillos inflados; 61 verdes contraídos. Compruebe si estos resultados se ajustan a las Leyes de Mendel. 9.- Un gen dominante A genera pelo tipo de alambre en los perros y su alelo recesivo a genera pelo liso. Se cruza un grupo de perros heterocigotos pelo de alambre y a la descendencia se le realiza el cruce de prueba. Determine las proporciones genotípicas y fenotípicas resultantes en este último cruce. 10.- El caballo palomino es un híbrido que tiene pelo dorado con crines y cola pálidas, y nace de una cruza entre caballos castaño (pelo rojizo) y cremello (pelo casi blanco). Determine la proporción fenotípica entre la descendencia de un cruce entre caballos palominos. ¿Qué clase de apareamiento producirá caballos palominos?. 11.- Un hombre es sometido a juicio en un caso de paternidad, siendo la mujer de grupo A y su hijo de grupo O. ¿cuáles serían los genotipos de los dos si es que realmente este hombre es el padre?¿cómo descartaría la paternidad si es que el hombre es de grupo sanguíneo B?¿podría ser el padre si fuera de grupo sanguíneo AB? 12.- Los pavos tienen un alelo dominante que genera plumas de color bronce, mientras que las plumas rojas se producen por el alelo recesivo. Un gen dominante P produce plumas normales y su alelo recesivo p genera plumas peludas. En el cruce entre pavos dihíbridos ¿qué proporción será de genotipo Rrpp? ¿de fenotipo bronce peludo?¿de genotipo rrPP?¿de fenotipo rojo, plumas normales?¿de genotipo RrPp? 13.- Un gen recesivo c ligado al sexo genera ceguera para los colores en el ser humano. Una mujer normal cuyo padre sufría ceguera para los colores se casa con un hombre con ceguera par

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los colores. ¿Qué genotipos son posibles para la madre del esposo?¿Cuáles son las probabilidades de que un hijo varón de este matrimonio sea ciego para los colores?¿Cuántas hijas de este matrimonio serán ciegas para los colores? 14.- Dos personas normales se casaron y tuvieron cuatro hijos, los cuales al casarse a su vez, coincidentemente tuvieron hijos todos varones. La hija mayor tiene visión normal y al casarse tuvo tres hijos, dos de ellos con una especie rara de cataratas; la segunda hija nació con visión normal y tuvo cinco hijos, todos normales. El tercer hijo desarrolló cataratas a partir de los cinco años y se casó teniendo dos hijos, todos normales. El cuarto hijo es normal, con cuatro hijos, todos normales. Desarrolle el análisis de pedigrí para esta familia, determine el tipo de herencia y el genotipo de todos estos individuos. ¿Cuál es el riesgo de que el segundo nieto con cataratas tenga hijos afectados si se casa con una mujer normal cuyo padre también tuvo cataratas. 15.- En Drosophila, las alas vestigiales (v) son recesivas y este carácter es autosómico. El cuerpo amarillo (a) es un carácter recesivo y ligado al sexo. Si una hembra homocigota cuerpo amarillo y alas vestigiales se cruza con un macho normal, ¿cuáles serán las proporciones fenotípicas y genotípicas que se encontrarán en la F1? 16.- El gen que determina la aparición de la cresta tipo “guisante” en los pollos es dominante respecto al gen para cresta “normal”, pero el gen que determina plumaje de colores negro o blanco es dominante incompleto, por lo que los individuos heterocigotes tienen plumaje de color azul. Si se cruzan individuos heterocigotes para ambos pares génicos, ¿qué proporción de la descendencia será de plumas blancas y cresta en guisante? 17.- ¿Cuántas clases de gametos, genotipos y fenotipos se esperan para la progenie de una planta heterocigota autofecundada para tres genes (considerar dos alelos, uno dominante y el otro recesivo). 18.- Un gen influenciado por el sexo determina que el dedo anular en los seres humanos puede ser más largo o corto que el dedo índice. Cuando el dedo anular es más largo que el índice es dominante en hombres pero recesivo en las mujeres. Por otro lado, la eliptocitosis es un rasgo recesivo ligado al sexo que se caracteriza por la presencia de glóbulos rojos ovalados y no circulares. ¿Cuál será la proporción de hijos varones y mujeres con dedos cortos y largos y con eliptocitosis si se casa un hombre con dedo anular grande heterocigote y con eliptocitosis con una mujer de dedo anular corto heterocigota y con glóbulos rojos normales?. 19.- En el visón, se ha identificado variedades de pelaje regulados por la presencia de dos genes: Natural Dark (ffss); Blue Frost (Ffss); Royal Silver (ffS_); y White (FfS_), siendo el genotipo FF letal que produce reabsorción del embrión. En un cruce dihíbrido: a) Determine la proporción fenotípica que se espera en la siguiente generación. b) Si la siguiente generación se tuviera 192 individuos, cuál sería la proporción esperada de obtener individuos Royal Silver? c) ¿Cuál será la probabilidad de tener individuos Royal Silver pero que porten el alelo s recesivo? 20.- Los pollos White Leghorn son homocigotes para el gen de color C y para un inhibidor dominante I, el cual impide la acción del alelo C. Los pollos White Wyandotte no tienen ni el inhibidor ni el alelo dominante para color. Con respecto al color, cuáles serán las proporciones genotípicas y fenotípicas de la F1 y la F2 del cruce de machos White Leghorn y hembras White Wyandotte.

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o

Práctica N 6:

GENÉTICA DEL GRUPO SANGUÍNEO

En 1667, Jean-Baptiste Denis inyectó tres gotas de sangre de carnero a una persona sin observar ninguna reacción adversa pero, al querer repetir este experimento, no pudo obtener los mismos resultados, sugiriéndose así que debía existir una incompatibilidad sanguínea entre individuos de especies diferentes, lo cual fue demostrado por Landois en en 1873 y por Ponfick en 1874. A finales del siglo XIX, gracias a los trabajos de Ehrlich, Bordet, Behring y otros inmunólogos, se comenzó a pensar que los responsables de los accidentes durante la transfusión de sangre eran las reacciones inmunológicas. En 1900 Karl Landsteiner, médico austriaco, observó que al mezclar la sangre de dos personas había ocasiones en que los glóbulos rojos se aglutinaban formando grumos visibles. Analizó la sangre de un total de 22 personas, incluyendo la suya y la de cinco colaboradores de su laboratorio, separando primero el suero y lavando después los glóbulos rojos en suero fisiológico. Luego, ensayaba cada suero con los diferentes glóbulos rojos obtenidos. Así descubrió tres tipos distintos de hematíes, denominados A, B y O, que daban lugar a reacciones de aglutinación. Dos años más tarde, dos discípulos suyos, Alfredo de Castello y Adriano Sturli, analizando 155 muestras (de 121 pacientes y 34 controles sanos), descubren un cuarto grupo, al que llaman AB, que no tenía capacidad aglutinante. En 1908, Epstein y Ottenberg sugieren que los grupos sanguíneos son hereditarios, y en 1910, E. von Dungern y L. Hirszfeld descubren que la herencia de estos grupos sanguíneos sigue las leyes de Mendel con un patrón dominante para los tipos A y B, siendo esto reafirmado en 1924 por el matemático Bernstein. Ottenberg, en 1911 acuñó el término de “donante universal” para el grupo O por carecer de antígenos en los eritrocitos. La base del sistema ABO es la fucosa, la cual se encuentra en los individuos con grupo sanguíneo O. En los individuos de grupo A, la fucosa tiene adicionalmente un azúcar N-acetil galactosamina. Los individuos de grupo B poseen en la fucosa un azúcar D-galactosamina. En los individuos de grupo AB, se encuentran los dos azúcares asociados a la fucosa. Estos dos azúcares adicionales son antigénicos, por lo que el cuerpo genera anticuerpos aglutinógenos contra los antígenos que no le son propios, generándose así la incompatibilidad sanguínea. Landsteiner comprobó que una persona con grupo sanguíneo O producía anticuerpos contra los antígenos A y B, por lo que en una transfusión, la sangre de tipo A, B o AB serían rechazados por ellos. Por tanto, un individuo de grupo O no podía recibir sangre de nadie más que de otro tipo O, pero en cambio sí podían donar sangre a individuos de cualquier otro grupo al no tener antígeno A ni B. Una persona de grupo B contenía anticuerpos contra el antígeno A, por lo que en una transfusión, rechazaría este tipo de sangre, y viceversa. Una persona de grupo AB no genera anticuerpos, por lo que en una transfusión puede recibir sangre de cualquier grupo (receptor universal), pero no puede ser donador a individuos de cualquier otro grupo.

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Grupo Sanguíneo o Fenotipo

Genotipo

Antigeno o Aglutinogeno

Anticuerpo o Suero

A

Anti B

Anti A

AA, AO A

B

BB, BO

B

AB

AB

AB

O

OO

O

Ninguno (Receptor Universal) Anti A y Anti B (Donador Universal)

En 1939, Levine y Stetson encontraron una aglutinina nueva en el suero de una mujer embarazada cuyo hijo nació muerto antes de término. Esta mujer había recibido 500 ml de sangre de su marido, de grupo O, que parecía compatible. La aglutinina no afectaba a los glóbulos rojos de la mujer, pero aglutinaba a los glóbulos rojos del padre (marido) y cerca del 80% de los eritrocitos de otras sangres del grupo O. Levine y Stetson supusieron de inmediato, y con razón, que la madre se había inmunizado durante el embarazo por el paso a través de la placenta de un antígeno que el feto había heredado de padre. Más o menos al mismo tiempo, Landsteiner y Wiener estaban realizando experimentos con antisueros preparados inyectando en conejos la sangre de una especie de monos (Macaccus rhesus). Landsteiner y Wiener encontraron que su suero anti-rhesus no solamente aglutinaba a los glóbulos rojos de mono sino también los glóbulos rojos del 85% de personas de raza blanca de Nueva York. Este 85% fue clasificado como Rh +, y el 15% restante como Rh –, tomando como referencia al suero anti-rhesus. En la actualidad, se han identificado un mayor número de grupos sanguíneos, de los cuales aproximadamente 10 son los más importantes. Además, se han ido descubriendo variantes alélicas dentro de cada grupo. Todos estos grupos sanguíneos se heredan de acuerdo a las leyes genéticas de Mendel, en vista que están gobernados cada uno por un diferente locus. Por ejemplo, el locus del gen que expresa el sistema ABO se ubica en el cromosoma 9. Además, la expresión de estos caracteres, en general, no está influida por el ambiente; por lo que puede decirse que su penetrancia es del 100%. Existen importantes implicaciones en medicina, tales como: las transfusiones sanguíneas, la relativamente frecuente aparición de enfermedades hemolíticas en fetos y recién nacidos, las aplicaciones médico-legales y su conexión con otros genes cuya repercusión más inmediata se puede evidenciar en los transplantes de órganos.

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PREGUNTAS PARA RESOLVER

1.- ¿Qué aplicaciones prácticas están asociadas con los antígenos de la sangre en: a. Práctica médica. b. Estudios de genética humana. c. Identificación de Individuos particulares. 2.- ¿Cuál es fue el grupo sanguíneo más común?. ¿Por qué sucede esto?. 3.- ¿Qué cuidados se debe tener en el caso de Eritroblastosis fetal?. 4.- ¿Cuál es la frecuencia de los grupos sanguíneos ABO en la población peruana actual?. 5.- ¿Cuáles son los otros grupos sanguíneos en humanos y cuáles son los alelos que poseen?. 6.- Realice una encuesta entre 50 familias, con respecto al grupo sanguíneo de los padres y de todos los hijos. Anote en la Tabla siguiente el grupo sanguíneo de cada uno de los hijos en función del grupo sanguíneo de los padres. Con estos datos, analize las relaciones alélicas y el tipo de herencia que gobierna la expresión del grupo ABO.

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Práctica Nº 7:

PROBLEMAS DE LIGAMIENTO Y MAPEO

1.- La ceguera para el color (b) y la hemofilia (h) son rasgos ligados al X en humanos. Ambos loci están a una distancia de 36 unidades de mapa entre sí. Si una mujer fenotípicamente normal tiene cuatro hijos varones, dos ciegos para los colores pero con buena coagulación y dos hemofílicos pero de visión normal para los colores: a) ¿Cuál es el genotipo más probable para la mujer?¿Cómo están ordenados sus alelos para estos dos loci? b) ¿Cuál es la probabilidad de que tenga un nuevo hijo varón de visión normal y hemofílico? c) ¿Cuál es la probabilidad de que tenga un nuevo hijo varón de visión normal y de buena coagulación? 2.- En el hombre la presencia de antígenos Rh (Rh+) es determinada por un gen dominante R. La forma ovalada de los eritrocitos (eliptocitosis) es causada por un gen dominante E, mientras que el alelo recesivo e produce eritrocitos normales. Ambos genes se encuentran ligados a una distancia de mapa de 20 unidades. Un hombre con eliptocitosis cuya madre era Rh+ y eritrocitos normales y cuyo padre era Rh- y era heterocigoto para Ee, se casa con una mujer normal Rh-. ¿Cuál es la probabilidad de que su hijo sea Rh- y tenga eliptocitosis?¿cuál es la probabilidad de que el hijo tenga eliptocitosis si es Rh+?. 3.- En el tomate, existe una variedad con tres caracteres recesivos: frutos en forma de pera (p), amarillo (r), y plantas enanas (d). Al hacer un cruce de prueba, se obtuvieron los siguientes resultados: 259 en forma de pera; 40 amarillos y en forma de pera; 931 amarillos; 260 normales; 268 enanas, en forma de pera, amarillos; 941 enanas, en forma de pera; 32 enanas; 269 enanas, amarillas. a) ¿Cómo están los genes en el cromosoma? b) Calcular las frecuencias de recombinación y dibuje el cromosoma con las distancias de mapa. 4.- Los genes recesivos que generan fisura palatina y síndrome de la piel arrugada se hallan en el cromosoma 2 en humanos a una distancia entre sí de 14 unidades de mapa. Alberta es una mujer con un paladar normal y piel normal tiene un padre que tenía piel arrugada y paladar normal, y su madre tenía fisura palatina y piel normal. El esposo de Alberta tiene fisura palatina y piel arrugada, y de sus cuatro hijos, un niño tiene fisura palatina y piel normal, dos niños tienen paladar normal y piel arrugada y una niña con piel y paladar normal. a) Dibuje el pedigrí, mostrando ambos caracteres. b) Si la hija normal de Alberta se casara con un hombre con ambos caracteres, ¿cuál es la probabilidad de que un hijo suyo sea de piel arrugada, con ambos caracteres, o sólo con fisura palatina?

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5.- Se sabe que dos genes A y B en perros se encuentran separados entre sí por una distancia de mapa de 25 unidades. Cuando se cruzan dos razas puras AABB y aabb, se obtiene una F1 con el fenotipo dominante. a) ¿Cuál es la probabilidad de que los individuos F1 generen gametos parentales? b) ¿Si se cruzan dos individuos F1, cuál es la probabilidad de que en la descendencia se obtenga individuos Aabb, aabb y aaBB? 6.- En el hámster dorado, existen los genes recesivos y, f, v ligados al X. Hembras fenotípicamente y, f, v se cruzan con machos Y, F, V, de fenotipo normal, y a las hembras F1 se les realiza el cruce de prueba. Los machos F2 salen con la siguiente distribución: y f v : 3210 Y F V : 3222

; Y f v : 690 ; y f V : 72 ; Y f V : 1044; y F v : 1024 ; Y F v : 60 ; y F V: 678 ;

Determine el orden de los tres genes en el cromosoma y calcule las distancias de mapa. 7.- En el ratón existen dos genes recesivos que generan defectos en el sistema nervioso. El alelo w genera temblores involuntarios en todo el cuerpo, mientras que el gen j hace que el ratón se movilize por saltos. Ambos genes están ligados a una distancia de 18 unidades de mapa. Otro gen recesivo en el mismo cromosoma produce ojos saltarines (e) y está a 24 unidades de distancia del gen j. Los tres loci son autosómicos y su orden en el cromosoma es el siguiente:

Si un ratón homocigote para los tres alelos recesivos se cruza con uno homocigote para los alelos normales y luego se le realiza el cruce de prueba a la descendencia, ¿cuál será la probabilidad de tener en la F2: a. b. c. d.

Hijos normales para los tres caracteres? Ratones w, j y e ? Ratones w , j con ojos normales? Ratones j con ojos normales y que no sufren de temblores?

8.- En una polilla, se conocen tres genes ligados al cromosoma IV: alas vestigiales, antena en cepillo y manchas púrpura. Estos tres caracteres son recesivos, por los que las polillas normales tienen los alelos normales para cada uno de estos genes. Si se realiza un cruce de prueba entre una polilla normal y una polilla con alas vestigiales, antena en cepillo y manchas púrpura, se obtienen los siguientes resultados en la descendencia: Normales, 235; vestigial cepillo, 62; cepillo, 40; cepillo púrpura, 4; vestigial cepillo y púrpura, 270; vestigial, 7; vestigial púrpura, 48; púrpura, 60. Determine cuál es el orden de estos genes en el cromosoma IV y calcule la distancia de mapa. 9.- En un cruce de tres genes ligados al cromosoma X, hembras trihíbridas se cruzan con machos recesivos para los tres caracteres, obteniéndose la siguiente descendencia: ct y v = 4; ct y + = 93; ct + v = 54; ct + + = 349; + y v = 331; + y + = 66; + + v = 97; + + + = 6

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a) ¿Los genes están ligados? b) ¿Cuál es el orden de estos genes en los cromosomas de las hembras? c) Calcule la distancia de mapa entre estos tres genes. 10.- En la siguiente Tabla se le entregan las distancias de mapa calculadas para seis genes en el segundo grupo de ligamiento del gusano de seda. Con estos datos, construya un mapa genético incluyendo los seis genes.

Gr Rc S Y P A

Gr 25 1 19 7 20

Rc 25 26 6 32 5

S 1 26 20 6 21

Y 19 6 20 26 1

P 7 32 6 26 27

A 20 5 21 1 27 -

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FICHA DE ANALISIS DE VIDEO CURSO: GENETICA. VIDEO: MUTANTES 2. NOMBRE: 1. Desarrolle en una página un resumen y comentario global sobre el video presentado. 2. ¿Qué es el organizador y cuál es su función en el desarrollo embrionario? 3. Realizar una investigación acerca de los siguientes puntos: -Teratología. - Sirenomelia. - Siameses. 4. Busque información sobre la historia de: a) Sonic Hedgehog. b) Genes homeóticos.

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Práctica N° 8:

CARIOTIPO Y ANÁLISIS CROMOSÓMICO

Los genes de los animales se encuentran en el núcleo de la célula en unas estructuras lineales llamadas cromosomas. Cada especie posee un número característico y arreglo cromosómico que es necesario para el control preciso del desarrollo, la función metabólica y la reproducción. En los animales, cada progenitor (macho y hembra) contribuye con la mitad de cromosomas recombinados por medio del espermatozoide o el ovocito para formar un zigote normal con un número par de cromosomas. En este nuevo arreglo cromosómico están los genes que determinan el fenotipo, fisiología, conducta, sexualidad del nuevo individuo. Cualquier alteración en los cromosomas por causas naturales u otras determinarán cambios en la especie animal que lo sufra, son estos cambios cromosómicos que son estudiados por la rama de la genética llamada citogenética. Las técnicas citogenéticas fueron utilizadas desde 1950 en la investigación con animales. Sin embargo, éstas técnicas no estaban muy bien desarrolladas y se caracterizaban por la baja calidad de las preparaciones obtenidas, lo cual consumía mucho tiempo. A finales de los 50, se introdujo la técnica del cultivo de tejidos y el tratamiento con colchicina en los estudios citogenéticos. Fortuitamente en 1953, Hsu y Pomerat, descubrieron que al tratar las células con soluciones hipotónicas se producìa su hinchamiento, un fenómeno que favorecía el efecto de "ruptura" de las células y extensión de los cromosomas. En 1960, Moorhead descubrió el efecto mitótico del alcaloide fitohemaglutinina sobre los linfocitos de la sangre periférica. A mediados de la década de los años 60, se desarrollaron las técnicas de bandeo cromosómico que ayudaron a delinear las diferencias individuales existentes entre los cromosomas que poseían el mismo tamaño y morfología. En la actualidad, la investigación citogenética ha centrado su atención en las diversas alteraciones en el número y/o estructura de los cromosomas que es la causa de evolución, esterilidad, reducción de la fertilidad, muerte embrionaria o aparición de malformaciones congénitas, etc. Además, con el uso creciente de técnicas como la inseminación artificial, superovulación, fertilización in vitro, transferencia génica, clonamiento, micromanipulación de gametos y embriones, etc; se incrementa el riesgo potencial de la diseminación de anormalidades cromosómicas en la población de los principales animales de beneficio humano. Los cromosomas pueden ser divididos en cromosomas autosómicos y cromosomas sexuales. Los cromosomas sufren dos tipos de variaciones: variación en el número (heteroploidia) y variación en la estructura. La variación en el número es de dos tipos: euploidia, cuando afectan a todos los cromosomas; y aneuploidia, cuando afecta a un cromosoma en particular.

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La euploidia puede ocurrir por endoreduplicación, fusión, unión celular o mala segregación diferencial durante la meiosis. Así, por ejemplo, la triplodia (3n) es el caso más común de euploidia en animales sobre todo en los conejos siendo las causas principales: por la formación de ovocitos o espermatozoides con dos núcleos (diginia o diandria respectivamente), o por la fertilización de un ovocito por dos espermatozoides (dispermia). La aneuploidia puede ocurrir por una falta de separación o disyunción de un cromosoma en particular durante la división celular (mitosis o meiosis). Si la aneuploidia ocurre en los cromosomas autosómicos se denomina aneuploidia autosómica. Es rara y probablemente los individuos afectados sean eliminados durante la preñez, los animales que logran sobrevivir generalmente sufren severas deformaciones. Además, es más común encontrar duplicación de cromosomas autosómicos (o polisomias) que pérdida de los mismos, debido a que ésta última es fatal y los individuos que la poseen son abortados o reabsorbidos. Así, por ejemplo, en los vacunos se da el caso de una trisomía en el cromosoma 18 la cual causa enanismo; la trisomía en el cromosoma 17 produce braquinagtia. Por otro lado, si la aneuploidia ocurre en los cromosomas sexuales se denominada aneuploidia sexual. Están muy relacionadas al desarrollo sexual anormal. En general, aparte del efecto de los cromosomas X e Y en el sistema reproductivo, los efectos de la duplicación (o polisomia) o pérdida en alguno de aquellos dos cromosomas son menos severos y tolerados que los producidos en los cromosomas autosómicos. Las variaciones en la estructura fue observada en animales en 1964 por Gustavsson y Rockborn al observar alteraciones estructurales asociadas a la enfermedad de leucemia linfática en vacunos. Estas variaciones son muy importantes pues están asociadas directamente a cambios en la actividad génica y aspectos evolutivos de una especie en particular. Existe varios tipos de variaciones en la estructura cromosómica, como son: la deleción y duplicación, que es la pérdida o adición repetitiva de un fragmento de un cromosoma en particular. La inversión, que es el giro de 180 en un cromosoma de un fragmento del mismo. La inversión a su vez puede ser de dos tipos: inversión paracéntrica, si la alteración no incluye al centrómero e inversión pericéntrica si la alteración incluye al centrómero. La translocación, es la transferencia de un segmento de un cromosoma a otro cromosoma. La translocación puede ser simple, si el segmento transferido es de un cromosoma a otro; o recíproca, si dos cromosomas intercambian segmentos recíprocamente. La fusión céntrica se produce cuando dos cromosomas no homólogos se fusionan entre sí a nivel del centrómero, y los isocromosomas cuando dos cromosomas homólogos se fusionan entre sí a nivel del centrómero. La causa principal de la mayoría de éstas variaciones es debido un mal apareamiento durante la recombinación cromosómica (crossing-over) durante la meiosis.

ELABORACION DEL CARIOTIPO: El cariotipo es el ordenamiento sistematizado de los cromosomas de una célula, realizada por dibujo (idiograma) o a partir de una fotografía. A partir del cariotipo se pueden establecer relaciones evolutivas y taxonómicas entre especies de un mismo grupo y entre los diferetes grupos, así como establecer el mecanismo de determinación sexual, la presencia de cromosomas supernumerarios o detectar alteraciones cromosómicas y determinar su origen o naturaleza. Existen dos tipos de cariotipo. El primero en desarrollarse fue a partir de fotografías de placas metafásicas coloreadas por un método de tinción total del cromosoma (con Giemsa u orceína acética, por ejemplo). El segundo a partir de técnicas de coloración por bandeo (bandas C, bandas G, etc.).

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Para los fines de la práctica, el profesor entregará a cada estudiante dos copias de una placa metafásica, una coloreada con técnicas de bandeo. El alumno usará una de estas copias para identificar cada cromosoma según su morfología y patrón de bandas, utilizando como patrón un idiograma de los cromosomas humanos. Luego, el alumno debe cortar cada cromosoma y pegarlo en una hoja agrupándolos por pares de homólogos y en orden consecutivo. En esta hoja debe colocar su nombre y el diagnóstico del cariotipo.

ANEXO 1

Principales enfermedades y patologías asociadas a las variaciones cromosómicas .

Disgenesia gonadal: Presencia de órganos sexuales externos normales pero los órganos internos ausentes o poco desarrollados. Causado por aneuploidía sexual de tipo monosomía. Falta de crecimiento: Animales que se caracterizan por su tamaño pequeño, conducta inusual y pobre conformación, no poseen problemas de fertilidad. Es causado por aneuploidías autosómicas de tipo polisomía. Freemartinismo: Animal del sexo femenino masculinizado. Causado por quimerismo de cromosomas sexuales. Hermafrodismo: Animal con órganos sexuales de ambos sexos. Hipoplasia ovárica: Ovarios pequeños y lisos. Ciclo estral ocasional. Genitales externos e internos fenotípicamente normales. Causado por cromosomas aneuploidía sexual de tipo polisomía. Hipoplasia testicular: Reducción en el tamaño testicular, sin ninguna otra anormalidad fenotípica aparente. Aspermia. Causado por aneuploidía sexual de tipo polisomía. Infertilidad: Animales infértiles, de talla pequeña, con ovarios o testiculos pequeños e inactivos. Causado por aneuploidía sexual de tipo monosomía. Intersexualidad: Animal con sexo cromosómico diferente al sexo gonadal. Causado por aneuploidia sexual. Reducción en el tamaño de la camada por muerte embrionaria o fetal: Disminución del número de crías nacidas por parto. Causado por diferentes variaciones cromosómicas de tipo euploidía y aneuploidía. Reducción en la producción de gametos: Disminución en la producción de ovocitos o espermatozoides. Causado por fusión céntrica. Reducción de la fertilidad: Causado por translocaciones recíprocas.

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FICHA DE ANALISIS DE VIDEO CURSO: GENETICA. VIDEO: MUTANTES 3. NOMBRE: 1. Resumen sobre el video. 2. ¿Cuales son los mecanismos que regulan la pigmentación corporal del ser humano?. 3. Investiga sobre la base genética de la: a) La calvicie. b) Hipertricosis. c) Origen de la diversidad étnica o racial en las poblaciones humanas.

4. ¿Por qué se considera actualmente que no existen razas en los seres humanos?

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Práctica N° 9:

ANALISIS DEL PEDIGRI

El pedigrí o árbol familiar es una representación gráfica de la distribución de un carácter hereditario dentro de una familia. Cada individuo debe ser caracterizado según el sexo, generación a la que pertenece, y su relación familiar con respecto a los demás. El pedigrí se genera a través de una simbología convencional (Figura 1) y siguiendo una serie de pautas para conseguir la información necesaria como dar instrucciones simples al individuo que ha solicitado el análisis (al que se le denomina probando, propósito o caso índice), explicarle la razón de cada pregunta, obtener datos no sólo de los familiares vivos y afectados, sino también de los no afectados, además de cualquier otro evento en la familia (embarazos, abortos, muertes, adopciones, etc.). en el caso de analizar un rasgo recesivo, es necesario hacer otro tipo de preguntas, como por ejemplo raza, religión, lugar de nacimiento, grado de consanguinidad en la familia, etc.

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El pedigrí o árbol genealógico es una herramienta que nos permite determinar: 1) El tipo de herencia que gobierna un rasgo. 2) La probabilidad de nacimiento de un individuo afectado o portador de un rasgo genético.

1. DETERMINACIÓN DEL TIPO DE HERENCIA

A.

CARACTERISTICAS PARA HERENCIA DE UN CARACTER AUTOSÓMICO RECESIVO 1. Los progenitores de un individuo afectado no expresan generalmente el rasgo. 2. Aproximadamente 1/4 de la población está afectada. 3. La probabilidad adicional que un individuo nazca afectado cuando los dos padres son portadores es de 1/4. 4. Las características recesivas generalmente aparecen como producto de la consanguinidad. 5. Dos progenitores afectados, siempre tienen descendencia afectada, jamás pueden tener descendencia no afectada.

B.

CARACTERISTICAS DOMINANTE

PARA

HERENCIA

DE

UN

CARACTER

AUTOSÓMICO

1. Las características se presentan en todas las generaciones (herencia vertical). 2. Cuando un progenitor está afectado, aproximadamente la mitad de la progenie puede estar afectada. 3. En el caso anterior, la probabilidad de que un nuevo hijo tenga el defecto es de 1/2. 4. Individuos no afectados no producen descendencia afectada. 5. Dos progenitores afectados pueden producir descendencia no afectada.

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C.

CARACTERISTICAS PARA HERENCIA DE UN CARACTER RECESIVO LIGADO AL CROMOSOMA X 1. Usualmente existen más hombres afectados que mujeres. 2. La descendencia de los hombres afectados al casarse con una mujer normal no expresa el rasgo, generando que la característica escape una generación en el pedigrí. Una mujer NO afectada puede ser portadora en la generación intermedia, con excepción de aquellos apareamientos de hombres afectados y mujeres portadoras o afectadas. 3. Para que nazca una hija afectada, el padre de todas maneras debe ser afectado.

D.

CARACTERISTICAS PARA HERENCIA DE UN CARACTER DOMINANTE LIGADO AL CROMOSOMA X 1. 2.

Hombres afectados producen en su descendencia todas las mujeres afectadas y hombres no afectados. Aproximadamente la mitad de la descendencia de mujeres afectadas están afectadas independientemente del sexo.

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E.

CARACTERISTICAS PARA HERENCIA DE UN CARACTER LIGADO AL CROMOSOMA Y 1. Las características siempre pasan de padres varones a hijos varones. 2. Sólo los hombres están afectados y nunca las mujeres.

2) CÁLCULO DE PROBABILIDADES

Caso I: Si el rasgo es autosómico recesivo y el probando (no afectado) aún no tiene hijos nacidos. Se deben tener en cuenta las siguientes premisas: a) Probabilidad de transmisión del rasgo recesivo por parte de un heterocigote: 1/2. b) Probabilidad de que un hijo no afectado sea portador cuando los dos padres SON portadores: 2/3. c) Probabilidad de transmisión de un individuo que se supone heterocigote: 1/2 multiplicado por la probabilidad de que el individuo sea heterocigote. d) Probabilidad de que un posible hijo sea heterocigote cuando los dos padres posiblemente sean heterocigotes: se suman las probabilidades de transmisión de los dos progenitores. e) Probabilidad de que un posible hijo sea afectado cuando los dos padres posiblemente sean heterocigotes: se multiplican las probabilidades de transmisión de los dos progenitores. Ejemplo: Calcular la probabilidad del probando de ser portador (heterocigote) de un rasgo autosómico recesivo:

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La solución será:

Caso II: Si el rasgo es autosómico recesivo, pero el probando (no afectado) ya tiene hijos nacidos sanos. Como el probando es no afectado, hay dos probabilidades: que sea homocigoto dominante (AA) o que sea heterocigote (Aa). Se hace el cálculo siempre y cuando los hijos que hayan nacido del probando sean fenotípicamente sanos (no afectados). Bastaría que uno de los hijos nazca afectado por el rasgo para determinar que los dos padres son portadores. En el caso II se realiza un análisis de tipo bayesiano, completando la siguiente Tabla:

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Probabilidades Anterior Condicional

Junta

AA Probabilidad de transmisión del padre o la madre. Es 1 (probabilidad de transmisión de un homocigote) elevado a un exponente igual al número de hijos ya nacidos. El producto de anteriores (A).

los

dos

Aa Probabilidad de transmisión del padre o la madre. Es 1/2 (probabilidad de transmisión de un heterocigote) elevado a un exponente igual al número de hijos ya nacidos. El producto de los dos anteriores (B).

Final

Ejemplo: Calcular la probabilidad de que el probando sea portador (heterocigote) de un rasgo autosómico recesivo.

Solución. El cuadro de Bayes será:

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Caso 3: Rasgos Autosómicos Dominantes de Expresión Tardía. En estos rasgos, el probando es no afectado y también tiene hijos nacidos no afectados, pero hay riesgo que tenga un alelo dominante. Esto puede explicarse por el hecho de que hay ciertos rasgos dominantes cuya expresión fenotípica se inicia mucho después de haber nacido, por lo que se genera una probabilidad condicional adicional a la de los hijos nacidos sanos: la probabilidad de no expresar aún el rasgo dominante debido a la edad. Esta probabilidad se debe tomar en cuenta a la hora del cálculo, incluyendo la probabilidad del mismo probando y la probabilidad de cada hijo nacido sano (que puede haber recibido el alelo recesivo con un 50% de la probabilidad, o el alelo dominante con el otro 50% de probabilidad, multiplicada por la probabilidad de que ese hijo aún no manifieste los síntomas por su edad). Ejemplo: Calcular la probabilidad de que el probando sea heterocigote de un rasgo autosómico dominante de expresión tardía.

Solución:

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