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GUÍA DE GENÉTICA 2009 - Facultad de Agronomía

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<strong>DE</strong>PARTAMENTO <strong>DE</strong> BIOLOGÍA VEGETAL<br />

CURSO <strong>DE</strong> <strong>GENÉTICA</strong><br />

<strong>GUÍA</strong> <strong>DE</strong><br />

<strong>GENÉTICA</strong><br />

<strong>2009</strong><br />

MATERIAL ELABORADO<br />

POR LOS DOCENTES<br />

MONTEVI<strong>DE</strong>O URUGUAY


OBJETIVOS<br />

UNIVERSIDAD <strong>DE</strong> LA REPÚBLICA<br />

FACULTAD <strong>DE</strong> AGRONOMÍA<br />

<strong>DE</strong>PARTAMENTO <strong>DE</strong> BIOLOGÍA VEGETAL<br />

CICLO <strong>DE</strong> FORMACIÓN CENTRAL AGRONÓMICA<br />

SUBCICLO <strong>DE</strong> RECURSOS NATURALES<br />

PROGRAMA <strong>DE</strong>L CURSO <strong>DE</strong> <strong>GENÉTICA</strong><br />

<strong>2009</strong><br />

A. GENERALES<br />

1. Introducir al estudiante en los conocimientos <strong>de</strong> la Genética, necesarios para su formación<br />

profesional, así como para los cursos posteriores <strong>de</strong> Fitotecnia, Zootecnia y las distintas producciones.<br />

2. Incentivar en el estudiante el uso <strong>de</strong>l método científico: observación, experimentación, análisis<br />

<strong>de</strong> resultados, elaboración y discusión <strong>de</strong> hipótesis y el uso <strong>de</strong> bibliografía.<br />

B. ESPECÍFICOS<br />

1) Contribuir a que el estudiante conozca, maneje y aplique a<strong>de</strong>cuadamente en casos concretos<br />

los conceptos básicos acerca <strong>de</strong>:<br />

i) Los fundamentos químicos y físicos <strong>de</strong> las informaciones genéticas <strong>de</strong> los seres vivos, así<br />

como <strong>de</strong> su regulación y su expresión.<br />

ii) El mo<strong>de</strong>lo men<strong>de</strong>liano <strong>de</strong> herencia. Las principales variantes <strong>de</strong> ese mo<strong>de</strong>lo, sus causas<br />

y sus consecuencias.<br />

iii) Los métodos y las herramientas <strong>de</strong> análisis genético en los diversos tipos <strong>de</strong> seres vivos.<br />

iv) El comportamiento <strong>de</strong> los genes en las poblaciones.<br />

v) La variabilidad genética en los seres vivos, sus diversas fuentes <strong>de</strong> origen y su importancia<br />

en la conservación, el mejoramiento y en la evolución.<br />

vi) Algunos aspectos <strong>de</strong> la mo<strong>de</strong>rna tecnología <strong>de</strong> Genética Molecular, su aplicabilidad y sus<br />

perspectivas.<br />

2) Introducir al estudiante en el conocimiento <strong>de</strong>l Método científico y su aplicación a casos<br />

sencillos.<br />

3) Promover a que el estudiante recabe y analice informaciones recurriendo a bibliografía y<br />

otras fuentes.<br />

1


2<br />

UNIDAD I. ORGANIZACIÓN Y TRASMISIÓN <strong>DE</strong>L MATERIAL GENÉTICO<br />

TEMA 1. <strong>GENÉTICA</strong>. VARIABILIDAD EN LOS SERES VIVOS. FENOTIPO, GENOTIPO Y AM-<br />

BIENTE. INTERACCIÓN GENOTIPO AMBIENTE. ORIGEN <strong>DE</strong> LA VARIABILIDAD.<br />

ADN, MUTACIONES, GENES Y ALELOS.<br />

TEMA 2. REPRODUCCIÓN EN LOS SERES VIVOS. CICLOS CELULARES: MITOSIS Y<br />

MEIOSIS. CROMOSOMAS. ADN EXTRANUCLEAR Y HERENCIA<br />

CITOPLASMÁTICA.<br />

TEMA 3. EL MO<strong>DE</strong>LO MEN<strong>DE</strong>LIANO <strong>DE</strong> TRASMISIÓN <strong>DE</strong> LOS CARACTERES HEREDITA-<br />

RIOS. LEYES <strong>DE</strong> MEN<strong>DE</strong>L. INTERACCIÓN INTRAGÉNICA. ALELOS MÚLTIPLES.<br />

MÉTODO MEN<strong>DE</strong>LIANO. GENEALOGÍAS. PROBABILIDAD Y CHI CUADRADO.<br />

TEMA 4. GENES LIGADOS. ENTRECRUZAMIENTO Y RECOMBINACIÓN. MAPAS<br />

GENÉTICOS. GENES LIGADOS A LOS CROMOSOMAS SEXUALES.<br />

TEMA 5. INTERACCIÓN GÉNICA. EPISTASIS. HERENCIA MULTIFACTORIAL.<br />

TEMA 6. <strong>GENÉTICA</strong> CUANTITATIVA. CARACTERES <strong>DE</strong> VARIACIÓN CONTINUA.<br />

ESTIMACIÓNES <strong>DE</strong> NÚMERO <strong>DE</strong> GENES Y <strong>DE</strong> EFECTO <strong>DE</strong> LOS GENES.<br />

ADITIVIDAD. DOMINANCIA. INTERACCIÓN. PARTICIÓN <strong>DE</strong> LA VARIANZA<br />

FENOTÍPICA. HEREDABILIDAD.<br />

UNIDAD II. <strong>GENÉTICA</strong> MOLECULAR<br />

TEMA 7. ESTRUCTURA <strong>DE</strong>L GEN EUCARIÓTICO. REGULACIÓN <strong>DE</strong> LA EXPRESIÓN<br />

GÉNICA.<br />

TEMA 8. ORGANIZACIÓN <strong>DE</strong>L GENOMA EUCARIÓTICO.<br />

TEMA 9. ANÁLISIS Y MANIPULACIÓN <strong>DE</strong>L GENOMA. GENÓMICA ESTRUCTURAL Y FUN-<br />

CIONAL. INGENIERÍA <strong>GENÉTICA</strong>.<br />

UNIDAD III. <strong>GENÉTICA</strong> EVOLUTIVA Y DOMESTICACIÓN <strong>DE</strong> LAS ESPECIES<br />

TEMA 10. LOS GENES EN LAS POBLACIONES. FRECUENCIAS <strong>GENÉTICA</strong>S. POBLACIÓN<br />

EN EQUILIBRIO. FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS FRECUENCIAS Y SUS CON-<br />

SECUENCIAS.<br />

TEMA 11. VARIACIONES EN LA ESTRUCTURA Y EN EL NÚMERO <strong>DE</strong> LOS CROMOSOMAS.<br />

CONSECUENCIAS <strong>GENÉTICA</strong>S.<br />

TEMA 12. EVOLUCIÓN NATURAL Y DOMESTICACIÓN. ESPECIACIÓN. HIBRIDACIONES<br />

INTERESPECÍFICAS. ORIGEN <strong>DE</strong> ALGUNAS ESPECIES CULTIVADAS Y SU DO-<br />

MESTICACIÓN.


METODOLOGÍA<br />

El curso se <strong>de</strong>sarrollará mediante 2 clases semanales teórico-prácticas <strong>de</strong> dos horas <strong>de</strong> duración,<br />

(en 8 grupos <strong>de</strong> 25 estudiantes aproximadamente) y dos clases teóricas semanales <strong>de</strong><br />

dos horas <strong>de</strong> duración.<br />

EVALUACIÓN<br />

Consistirá en:<br />

a) En la primera semana <strong>de</strong> clases se entregará una carpeta <strong>de</strong> preguntas y/o ejercicios,<br />

como tarea domiciliaria. Esta carpeta, servirá como guía <strong>de</strong> estudios y no se exigirá su<br />

entrega.- En la 3ª semana en los grupos teórico-prácticos se seleccionarán al azar una o<br />

dos <strong>de</strong> esas preguntas para cada estudiante, las que <strong>de</strong>berán ser respondidas en clase,<br />

sin consulta bibliográfica. Esta prueba tendrá un puntaje máximo <strong>de</strong> 20 puntos.<br />

b) Se realizará una prueba parcial escrita cuyo máximo serán 60 puntos, en la 6ª semana.<br />

c) Posteriormente a esa prueba parcial se entregará una 2ª carpeta <strong>de</strong> preguntas y/o ejercicios,<br />

también a modo <strong>de</strong> tarea domiciliaria, relacionada con las últimas unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l curso.<br />

Esta carpeta, servirá como guía <strong>de</strong> estudios y no se exigirá su entrega. En el último teóricopráctico<br />

<strong>de</strong>l curso se seleccionarán al azar una o dos <strong>de</strong> esas preguntas para cada estudiante,<br />

las que <strong>de</strong>berán ser respondidas en clase, sin consulta bibliográfica. Esta prueba<br />

tendrá un puntaje máximo <strong>de</strong> 20 puntos.<br />

Para todas las pruebas <strong>de</strong> evaluación, pero en especial para las carpetas, se procurará que,<br />

para respon<strong>de</strong>r las preguntas, el estudiante, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> apoyarse en las clases, <strong>de</strong>ba consultar<br />

e interpretar la bibliografía disponible.-<br />

Aprobación <strong>de</strong>l curso: <strong>de</strong> acuerdo con los reglamentos vigentes, el curso se aprueba con<br />

51 puntos como mínimo. Se podrá exonerar <strong>de</strong>l examen a los estudiantes que alcancen 80 o<br />

más puntos en el curso y que tengan el 50% como mínimo en cada una <strong>de</strong> las 3 pruebas<br />

parciales.<br />

BIBLIOGRAFIA<br />

Bibliografía básica<br />

• Tamarín, R.H. Principios <strong>de</strong> Genética. Ed. Reverté. 1996<br />

• Strickberger, M. W. Genética. Ed. Omega. S.A. 1988<br />

• Griffiths, A.J.; Miller, J.H.; Suzuki, D.T.; Lewontin, R.C.; Gelbart, W.M.<br />

An Introduction to Genetic Analysis. Ed. W.H. Freeman & Co. 1998.<br />

- Hay versión en español en biblioteca <strong>de</strong> la <strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> Medicina.-<br />

- Hay versión electrónica en inglés en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/<br />

- Los capítulos más importantes para el curso se encuentran para fotocopiar en AEA.-<br />

• Versión electrónica <strong>de</strong> Conjunto <strong>de</strong> problemas <strong>de</strong> genética men<strong>de</strong>liana (Español): http://<br />

www.biologia.arizona.edu/men<strong>de</strong>l/men<strong>de</strong>l.html<br />

Bibliografía complementaria<br />

• Griffiths, A.J.; Gelbart, W.M.; Miller, J.H.; Lewontin, R.C. Mo<strong>de</strong>rn Genetic Analysis Sólo<br />

versión electrónica en: www.ncbi.nlm.nih.gov/books/<br />

3


4<br />

• Lewin B. Genes IV. Ed. Reverté. 1993.<br />

• Stanfield, W. D. Genética. Ed. McGraw-Hill. 1978<br />

• Allard, R. W. Principios <strong>de</strong> la mejora genética <strong>de</strong> las plantas. Ed. Omega. 1980<br />

• Falconer, D. S. Introducción a la Genética Cuantitativa. Ed. Cecsa. 1970.-<br />

• Nelson, D. L, & M.M. Cox. Lehninger. Principios <strong>de</strong> Bioquímica. Ed. Omega. 3era Edición.<br />

2001.<br />

• Hartl, D.L. y Jones, E.W. Genetics. Analysis of genes and genomes. Ed. Jones and<br />

Bartlett. 2001. Caps. 1, 2 y 3 disponibles en versión electrónica en: http://www.jbpub.com/<br />

genetics/home.cfm<br />

EQUIPO DOCENTE:<br />

Dr. Orfeo Crosa. Prof. Agregado <strong>de</strong> Genética DT<br />

Dra. Cristina Mazzella. Prof. Agregada <strong>de</strong> Genética DT<br />

Dra. Ing. Agr. Clara Pritsch. Prof. Agregado <strong>de</strong> Genética DT<br />

Lic. MSc. Jorge Pereira. Prof. Adjunto <strong>de</strong> Genética DT<br />

Lic. MSc. Magdalena Vaio. Asistente <strong>de</strong> Genética<br />

Lic. Susana Rodríguez. Ayudante <strong>de</strong> Genética<br />

Instructivo para el estudiante <strong>de</strong> la <strong>GUÍA</strong> <strong>DE</strong> <strong>GENÉTICA</strong><br />

En la Guía <strong>de</strong> Genética el estudiante encontrará , <strong>de</strong> acuerdo con el or<strong>de</strong>n temático <strong>de</strong>l<br />

Programa, una serie <strong>de</strong> ejercicios, preguntas y otras propuestas que no preten<strong>de</strong>n ser exhaustivas<br />

ni suficientes sino solamente una guía para el estudio <strong>de</strong> la asignatura.<br />

Se presentan en cada tema ejercicios básicos que el estudiante <strong>de</strong>berá hacer antes <strong>de</strong> los<br />

teórico-prácticos respectivos y que se discutirán en clase.<br />

A<strong>de</strong>más encontrará ejercicios o preguntas complementarias que no necesariamente se<br />

discutirán en clase pero que el estudiante <strong>de</strong>be estar capacitado para respon<strong>de</strong>r si su preparación<br />

ha sido a<strong>de</strong>cuada.<br />

En todos los casos para la comprensión y resolución previa el estudiante <strong>de</strong>be apoyarse en<br />

las clases teóricas y en la bibliografía que se recomienda en el Programa.<br />

En las clases teórico-prácticas los ejercicios y preguntas <strong>de</strong> la guía no sólo serán usadas<br />

como entrenamiento en su resolución sino también como complemento <strong>de</strong>l <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> los<br />

conceptos <strong>de</strong>l tema. Por lo tanto el intento previo <strong>de</strong> resolución por parte <strong>de</strong>l estudiante es<br />

imprescindible para que el tiempo en clase sea <strong>de</strong>dicado a la eliminación <strong>de</strong> dudas y el completo<br />

<strong>de</strong>sarrollo conceptual <strong>de</strong>l tema.


UNIDAD I - TEMA 1<br />

Genética. Variabilidad en los seres vivos. Fenotipo, Genotipo y ambiente.<br />

Interacción. Origen <strong>de</strong> la variabilidad.<br />

Objetivos<br />

1. Introducir los conceptos iniciales acerca <strong>de</strong> la variabilidad en los seres vivos.<br />

2. Conocer su composición y su origen.<br />

Conceptos principales<br />

1. El fenotipo <strong>de</strong> los seres vivos se origina en la acción <strong>de</strong>l ambiente sobre el genotipo y la<br />

interacción entre ambos.<br />

2. La variabilidad entre seres vivos pue<strong>de</strong> ser <strong>de</strong> origen ambiental o genético.<br />

3. Esta última se genera por mutaciones y se multiplica especialmente en el proceso <strong>de</strong> reproducción<br />

sexual. (Ver Meiosis y fecundación, en el tema 2).<br />

1.- Para algunos organismos <strong>de</strong> experimentación es posible hacer copias <strong>de</strong>l mismo (reproducción<br />

vegetativa), realizando luego ensayos que permitan <strong>de</strong>terminar diferencias fenotípicas. El<br />

siguiente estudio (Figura 1) fue realizado con la planta “altarreina” (Achillea millefolium) consistió<br />

en colectar 7 plantas cada una <strong>de</strong> un origen distinto y clonarlas. Se plantaron una <strong>de</strong> cada<br />

origen a 3 distintas altitu<strong>de</strong>s: 30 metros, 1400 metros y a 3050 metros sobre el nivel <strong>de</strong>l mar y<br />

se midieron las alturas <strong>de</strong> las plantas maduras.<br />

a) ¿Cuál es el promedio <strong>de</strong> las alturas en cada altitud? ¿Qué suce<strong>de</strong> con respecto al promedio<br />

y el crecimiento <strong>de</strong> las plantas <strong>de</strong> origen 4?<br />

b) ¿Hay algún genotipo que crezca mejor que el resto en los 3 niveles <strong>de</strong> altitud? Analice<br />

comparativamente los genotipos 1 y 6 en las diferentes alturas.<br />

c) ¿Cuántos fenotipos distingue? ¿Se correspon<strong>de</strong>n con cada genotipo? ¿Por qué?<br />

d) Grafique en un mismo par <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas el crecimiento <strong>de</strong> cada uno <strong>de</strong> los 7 distintos<br />

genotipos en las 3 diferentes altitu<strong>de</strong>s.<br />

e) En la gráfica resultante <strong>de</strong>fina los distintos componentes <strong>de</strong>l fenotipo: genotipo, am biente<br />

e interacción genotipo ambiente.<br />

f) Resuma este experimento en un párrafo <strong>de</strong> 15 renglones como máximo indicando: método<br />

utilizado, resultados obtenidos, y principales conclusiones.<br />

2.- Conteste las siguientes preguntas:<br />

a) ¿Qué relación tiene los genotipos y fenotipos <strong>de</strong> las plantas compuestas <strong>de</strong> la especie<br />

Achillea milliefolium que analizó con el ADN <strong>de</strong> dichas plantas?<br />

b) ¿Cómo se explica que una misma especie vegetal presente individuos con distintos<br />

genotipos como concluyó en el caso <strong>de</strong> A. milliefolium?<br />

c) ¿Qué diferencias espera encontrar en el ADN y el los procesos <strong>de</strong> transcripción y traducción<br />

entre una planta que posee la secuencia normal <strong>de</strong> ADN en un gen y otra planta que posee<br />

solamente la versión mutante <strong>de</strong> ese gen.?<br />

d) ¿Qué se entien<strong>de</strong> por alelo?<br />

e) ¿Qué son las mutaciones puntuales <strong>de</strong>nominadas: sustitución, <strong>de</strong>lección, adición? ¿Cuáles<br />

son sus posibles orígenes? ¿Qué consecuencias podrían generar en el genoma y a<br />

nivel fenotípico?<br />

5


6<br />

Figura 1


3.- Dada la siguiente secuencia parcial <strong>de</strong> bases <strong>de</strong> ADN <strong>de</strong> un gen:<br />

+1 *<br />

5' G A C G T T A G C T A T G C A T G G G A A G G T C C T C A T C C T C T A A A G A C 3'<br />

3' C T G C A A T C G A T A C G T A C C C T T C C A G G A G T A GG A G A T T T C T G 5'<br />

Si la hebra codificante fuese la superior:<br />

i) ¿Pue<strong>de</strong> i<strong>de</strong>ntificar el inicio <strong>de</strong> la región estructural y reguladora <strong>de</strong>l gen?<br />

ii) Escriba el mRNA y el polipéptido correspondiente<br />

iii) Indique el sentido <strong>de</strong> la transcripción y traducción señalando la localización subcelular <strong>de</strong><br />

cada uno <strong>de</strong> estos procesos.<br />

iv) ¿Cuál <strong>de</strong> las dos hebras suele escribirse en la literatura y por qué?<br />

v) Escriba tres mutaciones puntuales: una que altere la secuencia aminoacídica <strong>de</strong>l polipéptido;<br />

otra en la región estructural pero que no altere el polipéptido resultante; otra en la región<br />

reguladora explicando qué alteración podría originar.<br />

EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS:<br />

1.- La fotografía que se presenta (Figura 2) es <strong>de</strong> un corte <strong>de</strong>l tronco <strong>de</strong> un árbol Pino <strong>de</strong><br />

incienso. En el mismo se pue<strong>de</strong> estudiar la historia climática <strong>de</strong> una sección <strong>de</strong> árbol <strong>de</strong> 62<br />

años (nacido en 1904). Durante ese periodo ha pasado por fuego, sequía, lluvias abundantes,<br />

plagas, y todo se registra en sus anillos. Normalmente cada año se produce un solo anillo <strong>de</strong><br />

crecimiento. Analice la fotografía <strong>de</strong>l corte e indique:<br />

a) ¿En qué zonas el crecimiento fue en círculos concéntricos (normal) y en qué zonas se<br />

encuentra forma asimétrica <strong>de</strong> crecimiento?<br />

b) Establezca zonas don<strong>de</strong> los anillos <strong>de</strong> crecimiento tienen separación amplia, mediana o<br />

estrecha.<br />

c) En base a lo anterior, plantee cómo los aspectos medioambientales que se <strong>de</strong>tallan a<br />

continuación pue<strong>de</strong>n haber influido para dar en cada zona los distintos aspectos fenotípicos<br />

que Ud. analizó. Tenga en cuenta los siguientes factores como guía:<br />

i) 1909 época <strong>de</strong> crecimiento bueno y rápido, sin disturbios, con abundantes lluvias y sol en<br />

primavera y verano<br />

ii) 1914 época <strong>de</strong> disturbio, la caída <strong>de</strong> otro árbol lo vuelca hacia un lado<br />

iii) 1924 época en que está ro<strong>de</strong>ado <strong>de</strong> una población <strong>de</strong> árboles más altos.<br />

iv) 1927 época en que la población <strong>de</strong> árboles que lo ro<strong>de</strong>an son talados.<br />

v) 1930 un fuego barre el bosque, afortunadamente este árbol es sólo herido levemente.<br />

vi) 1942 una prolongada sequía<br />

vii) 1957 plaga <strong>de</strong> larvas <strong>de</strong> un insecto (“sawfly”= mosca serrucho) las que se alimenta <strong>de</strong><br />

hojas y yemas<br />

d) Relacione los cambios fenotípicos observados en los anillos <strong>de</strong> crecimiento con el metabolismo<br />

<strong>de</strong> las células <strong>de</strong> esos tejidos y con la información contenida en el ADN <strong>de</strong> ese árbol.<br />

7


8<br />

Este árbol tiene 62 años <strong>de</strong><br />

vida. Ha atravesado incendios,<br />

sequías, plagas y momentos<br />

óptimos. Todo está registrado<br />

en sus anillos<br />

1914.- Cuando el árbol tenía 10 años, algo lo<br />

empujó inclinándolo. Los anillos son ahora<br />

más anchos <strong>de</strong>l lado <strong>de</strong> abajo en la medida<br />

que ha ido construyendo “ma<strong>de</strong>ra <strong>de</strong> reacción”<br />

para ayudarle a soportarlo.<br />

1924.- El árbol está creciendo rápidamente<br />

<strong>de</strong> nuevo. Pero sus vecinos también y sus<br />

copas y sus sistemas radiculares compiten<br />

por la luz solar y por el agua que el árbol<br />

necesita.<br />

1927.- Los árboles <strong>de</strong> alre<strong>de</strong>dor han sido<br />

cosechados. Los más gran<strong>de</strong>s han sido eliminados<br />

y el árbol pue<strong>de</strong> crecer rápidamente<br />

otra vez.<br />

1930.- Un incendio ha atacado el bosque.<br />

El árbol solo ha sido chamuscado <strong>de</strong> un<br />

lado y luego, año tras año, nueva ma<strong>de</strong>ra<br />

se ha ido incorporando por encima<br />

1942.- Estos anillos finos han sido originados en una<br />

prolongada sequía. Uno o dos veranos secos no<br />

hubieran sido suficientes para para <strong>de</strong>secar el suelo<br />

al punto <strong>de</strong> enlentecer tanto el crecimiento.<br />

1904.- El árbol – una semilla germinando<br />

– ha nacido<br />

1957.- Otra serie <strong>de</strong> anillos finos ha sido causada<br />

por una larva que come las hojas y brotes <strong>de</strong> muchas<br />

coníferas.<br />

1909.- El árbol crece rápidamente, sin disturbios.<br />

Hay suficiente disponibilidad <strong>de</strong> lluvia y<br />

<strong>de</strong> luz solar en primavera y verano.<br />

Los anillos son relativamente amplios y regularmente<br />

espaciados.<br />

Figura 2


UNIDAD I - TEMA 2<br />

1ª parte<br />

Mitosis - Ciclos Biológicos<br />

Objetivos<br />

1. Ubicar los procesos <strong>de</strong> división celular en el ciclo biológico <strong>de</strong> un ser vivo, en especial en<br />

vegetales.<br />

2. Reconocer los principales acontecimientos <strong>de</strong> la mitosis y sus consecuencias genéticas.<br />

3. Reconocer las formas <strong>de</strong> caracterizar a los distintas especies según número y tipo <strong>de</strong><br />

cromosomas.<br />

Principales conceptos<br />

1. La mitosis no modifica la composición genética <strong>de</strong> cada célula. Mantiene el número <strong>de</strong><br />

cromosomas.<br />

2. En la mitosis dos copias idénticas (duplicación semiconservativa) <strong>de</strong> la información genética,<br />

orga- nizadas en dos cromátidas se distribuyen hacia las dos células hijas resultantes.<br />

1.- a) En plantas <strong>de</strong> un cultivo <strong>de</strong> cebada se analizaron núcleos celulares <strong>de</strong>l meristemo <strong>de</strong> raíz<br />

y <strong>de</strong> una parte <strong>de</strong>l cambium en división. En ambos casos se observaron en metafase: 14<br />

cromosomas. ¿Era esto pre<strong>de</strong>cible? ¿Cómo será la constitución <strong>de</strong>l genotipo (general) y <strong>de</strong>l<br />

genoma <strong>de</strong> ambas células?<br />

b) Analice la Figura 4 y <strong>de</strong>scriba las tres principales características <strong>de</strong> cada una <strong>de</strong> las fases <strong>de</strong><br />

la MITOSIS:<br />

PROFASE, METAFASE, ANAFASE Y TELOFASE<br />

c) ¿A qué se <strong>de</strong>be que en un organismo todas las células somáticas o vegetativas tengan la<br />

misma constitución genética. ?<br />

d) ¿En qué etapas <strong>de</strong>l ciclo celular <strong>de</strong> una células somática en división mitótica la cantidad <strong>de</strong><br />

ADN es 2C, en cuál es 4C y en cuál es C?<br />

e) Marque en la fotografía (figura 1-3) que se presenta y sobre los cromosomas <strong>de</strong> Crepis<br />

pulchra (Compuesta= Asteraceae) (2n=2x=8):<br />

brazo cromosómico ............................... (brazos: p y q)<br />

telómero ................................................. (tel)<br />

centrómero o constricción primaria ........ (cen)<br />

cromátida hermana ................................ (cromátida h.)<br />

constricción secundaria ......................... (const. 2º)<br />

región satélite ........................................ (sat)<br />

f) ¿Qué representa el IDIOGRAMA <strong>de</strong> cuatro cromosomas <strong>de</strong> la parte b) <strong>de</strong> la fotografía?<br />

2.- Analice la Figura <strong>de</strong>l Ciclo biológico (Figura 5) <strong>de</strong> un vegetal superior.<br />

a) ¿En qué parte <strong>de</strong>l ciclo ubica procesos <strong>de</strong> división mitótica y en dón<strong>de</strong> ocurre divisiones meióticas.<br />

I<strong>de</strong>ntifique en la semilla regiones con distintos niveles <strong>de</strong> ploidía y explique sus orígenes.<br />

b) El embrión <strong>de</strong> dicha semilla posee mitocondrias y plastidios (o plastos) con ADN que es<br />

extranuclear. ¿Cuál fue la vía <strong>de</strong> transmisión <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la planta progenitora y qué consecuencias<br />

tiene <strong>de</strong>bido a su origen?<br />

9


10<br />

c) Si llamamos A, a; B, b; D, d; a los 3 pares <strong>de</strong> cromosomas <strong>de</strong> una especie diploi<strong>de</strong> ¿cuál <strong>de</strong><br />

los siguientes complementos cromosómicos esperaría encontrar en las células somáticas<br />

<strong>de</strong> esa planta?: AABBDD, AaBbDd, aabbdd, o AABbDb, y por qué.<br />

Figura 4


Figura 5<br />

11


UNIDAD I - TEMA 2<br />

2ª parte<br />

Meiosis<br />

Objetivos<br />

1. Reconocer las etapas más importantes <strong>de</strong>l proceso meiótico y sus principales consecuencias.<br />

2. Reconocer el proceso meiótico como generador o multiplicador <strong>de</strong> la variabilidad genética.<br />

3. Sentar las bases para la comprensión <strong>de</strong> las Leyes <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l.<br />

Principales conceptos<br />

1. La Meiosis reduce el número <strong>de</strong> cromosomas a la mitad en un proceso constituido por dos<br />

divisiones celulares.<br />

2. Los cromosomas homólogos duplicados, se aparean y luego se distribuyen en las dos células<br />

hijas <strong>de</strong> la primera división.<br />

3. Las dos cromátidas componentes <strong>de</strong> cada cromosoma, se distribuyen en las dos células<br />

hijas <strong>de</strong> la segunda división.<br />

4. Entre el proceso <strong>de</strong> distribución aleatoria <strong>de</strong> los cromosomas en las anafases y la<br />

recombinación entre los homólogos apareados en el paquiteno, se genera o se multiplica la<br />

variabilidad genética preexistente. No hay dos productos meióticos diferentes.<br />

1.- Si obtenemos una muestra representativa <strong>de</strong> los granos <strong>de</strong> polen que pue<strong>de</strong> formar una<br />

planta con pares cromosómicos que llamaremos 1 1´, 2 2´, 3 3´ complete el siguiente “árbol<br />

dicotómico” y escriba todas las COMBINACIONES CROMOSÓMICAS que esperaría encontrar<br />

en ellos. ¿Cuántas combinaciones distintas se darán en este caso?. ¿Qué probabilidad <strong>de</strong><br />

aparición tiene cada combinación?<br />

Combinaciones cromosómicas en los núcleos haploi<strong>de</strong>s:<br />

3 ..........................<br />

2<br />

3´ ..........................<br />

1<br />

3 ..........................<br />

2´<br />

3´ ..........................<br />

3 ..........................<br />

2<br />

1´ 3´ ..........................<br />

3 ..........................<br />

2´<br />

3´ ..........................<br />

2.- Se sabe que la constitución cromosómica <strong>de</strong>l embrión <strong>de</strong> una semilla <strong>de</strong> una especie <strong>de</strong> gramínea<br />

es el siguiente, y los cromosomas sin til<strong>de</strong> son <strong>de</strong> origen materno y los restantes <strong>de</strong> origen paterno:<br />

1 1' - 2 2' - 3 3' - 4 4' - 5 5' - 6 6' - 7 7'<br />

a) El número 2n <strong>de</strong> cromosomas o complemento cromosómico <strong>de</strong> esta especie es: ........<br />

b) El número y la composición cromosómica <strong>de</strong>l endosperma <strong>de</strong> esta semilla son, respectivamente:<br />

............ y ..............<br />

c) Cuando esa semilla germine, la constitución cromosómica <strong>de</strong> las células somáticas <strong>de</strong> la<br />

planta resultante será: ..................... porque .............................................................................<br />

13


14<br />

d) En las células que transitan en metafase I meiótica <strong>de</strong> esta planta, el número <strong>de</strong> bivalentes<br />

que se espera observar es: ...............<br />

e) ¿Cómo se explica que en una célula en metafase II <strong>de</strong> esa planta hay 7 cromosomas y no 14?<br />

f) ¿Cuál es el número y cuál es la constitución cromosómica <strong>de</strong> los granos <strong>de</strong> polen producidos<br />

por dicha planta?. Para esta última parte limítese a analizar la distribución <strong>de</strong> centrómeros<br />

maternos y paternos (y no la presencia <strong>de</strong> cromátidas <strong>de</strong> tipo recombinante y <strong>de</strong> tipo parental).<br />

4.- Si en una población <strong>de</strong> una especie diploi<strong>de</strong> hay dos alelos para un gen:<br />

a) dibuje sobre un par <strong>de</strong> cromosomas metacéntricos cuáles son todas las posibles combinaciones<br />

<strong>de</strong> dichos alelos que se podrían encontrar en distintos individuos.<br />

b) ¿Qué se entien<strong>de</strong> por individuo homocigota para ese gen y a qué se le llama heterocigota?.<br />

c) ¿Cuántos homocigotas distintos podría haber en una población?<br />

5.- Realice un esquema <strong>de</strong> la Meiosis e indique en qué etapas se pue<strong>de</strong> generar variabilidad<br />

y <strong>de</strong> qué tipo.<br />

6.- Analice la Figura 6 don<strong>de</strong> se representan esquemáticamente algunas etapas <strong>de</strong> la Meiosis:<br />

- Se dibujaron solamente dos pares <strong>de</strong> cromosomas (<strong>de</strong> un complemento cromosómico<br />

mayor)<br />

- En cada uno se representa un solo gen (<strong>de</strong> los cientos <strong>de</strong> genes que posee cada<br />

cromosoma).<br />

a) ¿Qué representan las vías 3 superior y 3 inferior?.<br />

b) ¿Qué fase está representada en la etapa 4?<br />

c) La etapa 5 representa las Anafases II. ¿Qué variabilidad presenta cada juego <strong>de</strong><br />

cromosomas que están segregando?<br />

7.- Realice un esquema indicando modos <strong>de</strong> reproducción en vegetales (reproducción sexuada,<br />

por apomixis, propagación vegetativa). Analice comparativamente cuáles generan en su progenie<br />

mayor amplitud genética y en cuáles se genera mayor variabilidad.<br />

8.- Si compara especies autógamas con especies alógamas, ¿qué pue<strong>de</strong> comentar <strong>de</strong> la variabilidad<br />

que se genera en ambas <strong>de</strong>bido al proceso <strong>de</strong> la meiosis?. Defina qué es una línea pura<br />

y cómo se pue<strong>de</strong> lograr obtenerlas.<br />

EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS<br />

1.- En los casos <strong>de</strong> animales con sistema <strong>de</strong> <strong>de</strong>terminación sexual XX/ XY, ¿qué diferencia<br />

habrá en meiosis con relación a un gen localizado en la región homóloga <strong>de</strong> ambos cromosomas<br />

y un gen localizado en la región no homóloga <strong>de</strong>l cromosoma X?.<br />

2.- En Lotus tenuis el número cromosómico es 2n = 12 (cuatro pares metacéntricos y dos<br />

submetacéntricos).<br />

a) ¿Cuál es el número <strong>de</strong> centrómeros que se espera observar en un solo NUCLEO en:<br />

Metafase I: ................ Anafase I: ...............<br />

Metafase II: ................ Anafase II: ..............<br />

b) El número <strong>de</strong> centrómeros <strong>de</strong> origen materno y <strong>de</strong> origen paterno será respectivamente:<br />

- en las células en Metafase I: ............. y .............<br />

- en una célula en Metafase II: ............ y .............


15<br />

Figura 6


UNIDAD I - TEMA 3<br />

1ª Parte<br />

El mo<strong>de</strong>lo men<strong>de</strong>liano para una sola característica<br />

Primera ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l<br />

Objetivos.-<br />

1. Desarrollar a<strong>de</strong>cuada <strong>de</strong>streza en la mecánica <strong>de</strong> cruzamientos, predicción <strong>de</strong> resultados,<br />

análisis genético, cruzamientos <strong>de</strong> prueba, <strong>de</strong>ducción <strong>de</strong> genotipos en función <strong>de</strong> resultados<br />

<strong>de</strong> cruzamientos realizados.<br />

2. Conocer y usar a<strong>de</strong>cuadamente las herramientas <strong>de</strong>l análisis genético: proporciones,<br />

probabilida- <strong>de</strong>s, frecuencias, pruebas estadísticas.<br />

3. Reconocer correctamente la aplicación <strong>de</strong> la 1ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l en cada cruzamiento planteado.<br />

4. Conocer algunas <strong>de</strong> las variantes <strong>de</strong>l Mo<strong>de</strong>lo men<strong>de</strong>liano básico.<br />

Principales conceptos.-<br />

1. Conceptos <strong>de</strong> gen, alelos, locus, genotipo, homocigotas, heterocigotas<br />

2. Los alelos <strong>de</strong> un gen segregan en el proceso <strong>de</strong> formación <strong>de</strong> los gametos. 1ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l,<br />

com prensión y aplicación).<br />

3. Conceptos <strong>de</strong> Cruzamientos <strong>de</strong> prueba y Retrocruzas, aplicación y consecuencias.<br />

4. Conceptos <strong>de</strong> dominancia, codominancia y dominancia incompleta.<br />

5. Alelos múltiples<br />

6. Herencia Ligada al Sexo<br />

1.- En el tomate, el gen que <strong>de</strong>termina color <strong>de</strong>l tallo tiene dos alelos: el dominante P, <strong>de</strong>termina<br />

coloración púrpura, mientras que su alelo recesivo p <strong>de</strong>termina coloración ver<strong>de</strong>.<br />

a) Escriba los genotipos posibles <strong>de</strong> una planta <strong>de</strong> tallo púrpura y <strong>de</strong> otra <strong>de</strong> tallo ver<strong>de</strong>.<br />

b) Para tres individuos distintos dibuje un par <strong>de</strong> cromosomas en anafase I y señale en ellos los<br />

genes correspondientes a los tres genotipos que representó en a)<br />

c) Para esos tres genotipos señale si son homocigotas o heterocigotas e indique qué tipo <strong>de</strong><br />

gametos y en qué proporción pue<strong>de</strong> producir cada uno <strong>de</strong> ellos.<br />

d) Plantee los resultados esperados posibles al cruzar una planta <strong>de</strong> tallo púrpura con otro <strong>de</strong><br />

tallo púrpura (muestre las distintas posibilida<strong>de</strong>s, plantee los dameros y las proporciones<br />

genotípicas y fenotípicas <strong>de</strong> la <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>ncias esperadas).<br />

e) Si se planteara cruzar una planta <strong>de</strong> tallo púrpura con una <strong>de</strong> tallo ver<strong>de</strong>, qué posibilida<strong>de</strong>s<br />

<strong>de</strong> cruzamientos y <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>ncias habría, muestre sus planteos completos. ¿Y si fuera un<br />

cruzamiento entre dos plantas fenotípicamente ver<strong>de</strong>s?.<br />

f) Un investigador autofecundó una planta <strong>de</strong> tallo púrpura por un lado, y autofecundó una <strong>de</strong><br />

tallo ver<strong>de</strong>. ¿Qué resultados obtiene en la primera generación en cada caso posible?.<br />

g) Indique cuáles son los resultados posibles al realizarle un cruzamiento <strong>de</strong> prueba a una<br />

planta <strong>de</strong> tallo púrpura. Muestre todos sus planteos. Señale la utilidad <strong>de</strong>l procedimiento.<br />

h) Si Ud. cruza una planta homocigota <strong>de</strong> tallo púrpura con una homocigota <strong>de</strong> tallo ver<strong>de</strong> y a la<br />

F 1 resultante le realiza las dos retrocruzas posibles. ¿cuáles son los resultados fenotípicos<br />

esperados en cada caso?<br />

i) Y ¿si se autofecunda la F 1 ?<br />

17


18<br />

2.- En una gramínea autógama se conocen líneas puras con arista en la espiguilla y líneas<br />

puras sin arista. Con el fin <strong>de</strong> investigar cómo se hereda este carácter, se cruzaron dos<br />

líneas puras contrastantes obteniéndose una F 1 . Todas las plantas <strong>de</strong> esta generación poseían<br />

arista.<br />

a) ¿Qué conclusión se obtiene <strong>de</strong> este resultado?<br />

b) A continuación se realizaron cruzamientos entre plantas <strong>de</strong> la F y plantas <strong>de</strong> la línea pura sin<br />

1<br />

aristas. El resultado acumulado para todas las progenies obtenidas fue <strong>de</strong> 73 plantas con<br />

arista y 77 sin arista. ¿Cómo se <strong>de</strong>nomina al cruzamiento realizado?<br />

c) ¿Qué conclusiones saca <strong>de</strong> estos resultados?, ¿es segura esta conclusión obtenida?,<br />

¿por qué los resultados obtenidos en este cruzamiento no concuerdan exactamente con<br />

lo esperado?<br />

d) ¿Conoce alguna prueba estadística que le ayu<strong>de</strong> a <strong>de</strong>cidir acerca si las conclusiones que<br />

obtuvo en c) pue<strong>de</strong>n consi<strong>de</strong>rarse como aceptables? Para respon<strong>de</strong>r a esta pregunta busque<br />

y estudie en la bibliografía <strong>de</strong> Genética la forma <strong>de</strong> utilizar la distribución JI CUADRADO<br />

o CHI CUADRADO que estudió en el curso <strong>de</strong> MMCCII. Se adjunta una Tabla <strong>de</strong> dicha<br />

distribución.<br />

3. En el Dondiego <strong>de</strong> Noche (Mirabilis jalapa) hay 3 colores <strong>de</strong> flor. Si se cruza una línea pura<br />

<strong>de</strong> flor roja con una <strong>de</strong> flor blanca, toda la F tiene flor rosada.<br />

1<br />

Si se autofecundan las plantas <strong>de</strong> la F , dan en la F plantas con flores rojas, plantas con<br />

1 2<br />

flores rosadas y plantas con flores blancas. En un experimento las cantida<strong>de</strong>s contabilizadas<br />

<strong>de</strong> plantas <strong>de</strong> la F fueron 123 <strong>de</strong> flores rojas, 251 <strong>de</strong> flores rosadas y 126 <strong>de</strong> flores<br />

2<br />

blancas.<br />

a) ¿Cómo explica este resultado según el tipo <strong>de</strong> herencia <strong>de</strong> este carácter?. Con los símbolos<br />

que Ud. elija, anote todos los cruzamientos realizados, <strong>de</strong>tallando: genotipos, gametos, proporciones,<br />

tableros <strong>de</strong> cruzamientos.<br />

b) Confirme o rechace estadísticamente sus conclusiones. Muestre el procedimiento.<br />

Tabla <strong>de</strong> Chi Cuadrado


EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS<br />

OTRAS HERRAMIENTAS PARA EL ANÁLISIS GENÉTICO<br />

Genealogías. Probabilidad. Distribución binomial<br />

1.- En muchas especies animales <strong>de</strong> baja prolificidad e intervalo generacional gran<strong>de</strong>, un recurso<br />

para realizar análisis genéticos, sin realizar cruzamientos dirigidos, es estudiar las genealogías<br />

(o árboles genealógicos o pedigrí) que comprendan individuos con la característica<br />

en estudio. Esto es particular- mente válido en la especie humana don<strong>de</strong> los cruzamientos no<br />

pue<strong>de</strong>n ser dirigidos. La siguiente es parte <strong>de</strong> la genealogía <strong>de</strong> una familia humana, en que los<br />

individuos en negro, están afectados <strong>de</strong> polidactilia, (existencia <strong>de</strong> más <strong>de</strong> 5 <strong>de</strong>dos en una o<br />

varias extremida<strong>de</strong>s):<br />

1°G<br />

2°G<br />

3°G<br />

Consi<strong>de</strong>re en su análisis que esta malformación es muy poco frecuente en la especie humana:<br />

a) Determine si el carácter polidactilia es dominante o recesivo<br />

b) Elija un símbolo para cada uno <strong>de</strong> los alelos <strong>de</strong>l gen involucrado y coloque los genotipos <strong>de</strong><br />

todos los individuos <strong>de</strong> la genealogía.<br />

c) Calcule cuál es la probabilidad <strong>de</strong> que el matrimonio <strong>de</strong> la 3ª generación que ya tiene una<br />

hija con polidactilia, tenga su siguiente hijo o hija con polidactilia<br />

d) Calcule cuál es la probabilidad <strong>de</strong> que, para el matrimonio <strong>de</strong> la 3ª generación que aún no<br />

tuvo hijos, los dos primeros que tenga sean normales.<br />

e) Y, si tienen 4 hijos, ¿cuál es la probabilidad <strong>de</strong> que los 4 tengan polidactilia?<br />

f) ¿Cuál es la probabilidad <strong>de</strong> que dos sean normales y dos tengan polidactilia?. Consulte en<br />

la bibliografía <strong>de</strong> Genética o en la <strong>de</strong> MMCCII, la aplicación <strong>de</strong> la fórmula <strong>de</strong> probabilidad<br />

binomial para respon<strong>de</strong>r más fácilmente a esta última pregunta.<br />

2.- En la especie humana el carácter albino es causado por el alelo recesivo <strong>de</strong> un gen. El alelo<br />

dominante produce pigmentación normal <strong>de</strong> la piel.<br />

a) ¿Cuáles son los distintos resultados que se pue<strong>de</strong>n esperar si en un matrimonio uno <strong>de</strong> los<br />

cónyuges es albino y el otro no? ¿De qué <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>n estos resultados? Busque en el material<br />

<strong>de</strong> apoyo qué frecuencia tiene el alelo para albinismo en nuestra especie.<br />

b) Si el matrimonio anterior tiene un hijo normal (no albino), ¿cuál es la probabilidad <strong>de</strong> que el<br />

siguiente hijo sea albino?, ¿que los dos siguientes hijos sean normales?, ¿<strong>de</strong> que <strong>de</strong> los dos<br />

siguientes uno sea albino y otro normal?<br />

19


20<br />

ALELOS MULTIPLES<br />

3) En varias especies vegetales existen genes <strong>de</strong> autoincompatibilidad, es <strong>de</strong>cir, genes que<br />

impi<strong>de</strong>n que un grano <strong>de</strong> polen <strong>de</strong>sarrolle su tubo polínico y llegue a autofecundar a óvulos <strong>de</strong><br />

la propia planta. En uno <strong>de</strong> los sistemas <strong>de</strong> autoincompatibilidad, el polen que tiene uno <strong>de</strong> los<br />

alelos <strong>de</strong> este gen, no pue<strong>de</strong> fecundar flores <strong>de</strong> plantas don<strong>de</strong> ese mismo alelo este presente<br />

en el tejido diploi<strong>de</strong>. Analicemos un ejemplo sencillo con 4 alelos que llamaremos s 1 , s 2 , s 3 y<br />

s 4 . Los granos <strong>de</strong> polen con el alelo s 1 no pue<strong>de</strong>n fecundar las flores <strong>de</strong> plantas cuyo genotipo<br />

sea s 1 s 2 , s 1 s 3 ó s 1 s 4 por ejemplo, pero sí pue<strong>de</strong>n fecundar a plantas <strong>de</strong> genotipo s 2 s 3 .<br />

a) Analice el resultado esperable <strong>de</strong> un cruzamiento entre una planta, s 2 , s 3 y una planta s 1 , s 2 .<br />

Analice también el cruzamiento recíproco.<br />

b) Plantee cuáles son los cruzamientos totalmente incompatibles, cuáles son semicompatibles<br />

y cuales compatibles totalmente.<br />

c) Analice las ventajas que le proporciona a estas especies el hecho <strong>de</strong> que los alelos <strong>de</strong><br />

autoincompatibilidad sean numerosos. Analice porqué no hay homocigotas.<br />

HERENCIA LIGADA AL SEXO<br />

4) En Drosophila melanogaster la “mosca <strong>de</strong> la fruta” el gen que <strong>de</strong>termina ojos rojos (W) es<br />

dominante sobre su alelo que <strong>de</strong>termina ojos blancos (w) . El gen que <strong>de</strong>termina esta característica<br />

está ubicado en el cromosoma sexual X en la región no homologa al cromosoma Y.-<br />

Esto <strong>de</strong>termina algunas diferencias con el mo<strong>de</strong>lo men<strong>de</strong>liano clásico que, sin embargo, no<br />

implican que no se cumpla la 1ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l.<br />

a) Analice los resultados que se esperan <strong>de</strong>l cruzamiento entre una mosca hembra <strong>de</strong> una<br />

cepa pura <strong>de</strong> ojos rojos con un macho perteneciente a una cepa pura <strong>de</strong> ojos blancos.<br />

b) Analice los resultados que se esperan <strong>de</strong>l cruzamiento recíproco al anterior.<br />

c) Explique en que aspectos <strong>de</strong> las respuestas anteriores está contemplado el cumplimiento<br />

<strong>de</strong> la 1ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l.


UNIDAD I - TEMA 3<br />

2ª Parte<br />

El mo<strong>de</strong>lo men<strong>de</strong>liano para dos o más características<br />

Segunda ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l<br />

Objetivos<br />

1. Profundizar en la mecanica <strong>de</strong> cruzamientos, genotipos, gametos, tableros <strong>de</strong> Punnett, proporciones<br />

esperadas, para cruzamientos que involucran dos o más genes.<br />

2. Conceptualizar la 2ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l.<br />

Principales conceptos<br />

1. Los alelos <strong>de</strong> diferentes genes segregan in<strong>de</strong>pendientemente y se recombinan al azar. (2ª<br />

ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l).-<br />

2. Los genes que cumplen con la 2ª ley son aquellos que están ubicados en diferentes<br />

cromosomas (en cromosomas no homólogos).<br />

1.- Se cruzan una planta homocigota dominante para el color y la forma <strong>de</strong> la semilla <strong>de</strong> arveja<br />

con una planta homocigota recesiva para ambos caracteres:<br />

a) Indique cuál es el resultado esperado <strong>de</strong> ese cruzamiento<br />

b) Indique cuál es el resultado esperado <strong>de</strong> cruzar una planta homocigota dominante para el<br />

color <strong>de</strong> la semilla y homocigota recesiva para la forma, con otra homocigota recesiva para<br />

el color y homocigota dominante para la forma.<br />

c) Obtener los resultados esperados <strong>de</strong> la autofecundación <strong>de</strong> la F1 que resulta <strong>de</strong> cualquiera<br />

<strong>de</strong> los cruzamientos anteriores.<br />

d) ¿Qué espera <strong>de</strong> realizarle a esa F1 un cruzamiento <strong>de</strong> prueba?.<br />

2.- ¿Qué tipo <strong>de</strong> gametos y en que proporción producirán los individuos con los siguientes<br />

genotipos?:<br />

• 1. AaBbCc<br />

• 2. AABBCc<br />

• 3. AaBbcc<br />

• 4. AabbCCDd<br />

¿Qué resultados genotípicos espera en la <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong>l cruzamiento entre los individuos 1<br />

y 2 <strong>de</strong> la parte anterior?; y ¿entre el 2 y el 3?<br />

21


22<br />

3.- En Drosophila se cruza una cepa pura <strong>de</strong> moscas <strong>de</strong> alas largas y cuerpo oscuro con otra<br />

<strong>de</strong> alas cortas y cuerpo claro. Todas las moscas <strong>de</strong> la F 1 tienen alas largas y cuerpo claro sin<br />

que haya diferencia entre ambos sexos. Cuando se cruzaron entre sí moscas <strong>de</strong> la F 1 se<br />

obtuvieron:<br />

44 individuos <strong>de</strong> cuerpo claro y alas largas<br />

16 individuos <strong>de</strong> cuerpo oscuro y alas largas<br />

14 individuos <strong>de</strong> cuerpo claro y alas cortas<br />

6 individuos <strong>de</strong> cuerpo oscuro y alas cortas<br />

Consi<strong>de</strong>re como probado que tampoco en este caso hay diferencias entre ambos sexos en los<br />

resultados, por lo que po<strong>de</strong>mos <strong>de</strong>scartar herencia ligada al sexo:<br />

a) Elabore una hipótesis que explique estos resultados asignando a cada característica los<br />

símbolos que necesite, y a todos los individuos involucrados su genotipo, si es posible.<br />

b) Analice estos resultados estudiando primero cada característica por separado explicando el<br />

modo <strong>de</strong> herencia <strong>de</strong> cada una y comprobando estadísticamente los resultados. ¿Cumplen<br />

cada uno <strong>de</strong> estos caracteres con la 1ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l.?<br />

c) Analice estos resultados en conjunto <strong>de</strong>terminando si ambos caracteres cumplen con la 2ª<br />

ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l, incluyendo la correspondiente prueba estadística.<br />

d) Consi<strong>de</strong>rando las conclusiones a que Ud. llegó en las partes a) y c), y que Drosophila tiene<br />

4 pares <strong>de</strong> cromosomas <strong>de</strong> los cuáles uno es el par sexual: dibuje todos los cromosomas <strong>de</strong><br />

un macho <strong>de</strong> la F 1 y coloque los genes que <strong>de</strong>terminan estas características en dichos<br />

cromosomas (<strong>de</strong> modo que no contradigan sus conclusiones).


UNIDAD I - TEMA 3<br />

3ª Parte<br />

Uso <strong>de</strong> herramientas estadísticas para ejemplos con y sin cumplimiento<br />

<strong>de</strong> la 2ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l<br />

Objetivos<br />

1.Profundizar en el conocimiento <strong>de</strong> las situaciones en que se cumple o no se cumple la 2ª ley<br />

<strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l.<br />

2.Apren<strong>de</strong>r el uso <strong>de</strong> herramientas estadísticas para analizar resultados experimentales.<br />

Principales conceptos<br />

1.Los alelos <strong>de</strong> diferentes genes segregan in<strong>de</strong>pendientemente y se recombinan al azar. (2ª<br />

ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l).-<br />

2. Los genes que cumplen con la 2ª ley son aquellos que están ubicados en diferentes<br />

cromosomas (en cromosomas no homólogos).<br />

1.- En la arveja el color púrpura <strong>de</strong> la flor (P) es dominante sobre el color blanco (p) y la semilla<br />

amarilla (R) es dominante sobre la semilla ver<strong>de</strong> (r). A la <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong>l cruzamiento entre<br />

una línea pura dominante para ambos caracteres y una línea pura recesiva para ambos (F 1 ) se<br />

le hizo un cruzamiento <strong>de</strong> prueba, y los resultados fueron:<br />

FENOTIPOS Observadas Esperadas<br />

Púrpura, Amarillas 34 plantas<br />

Púrpura, ver<strong>de</strong>s 32 “<br />

blancas, Amarillas 35 “<br />

blancas, ver<strong>de</strong>s 31 “<br />

a) ¿Los resultados observados concuerdan con los esperados? Compruebe estadísticamente<br />

si se cumple para cada gen la 1ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l, y luego si se cumple la 2ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l.<br />

b) La arveja es 2n=14. Represente con líneas todos los cromosomas <strong>de</strong> la especie y<br />

coloque los genes que poseían cualquiera <strong>de</strong> los individuos <strong>de</strong> la F 1<br />

c) Dibuje, esquemáticamente, una planta <strong>de</strong> cada una <strong>de</strong> las líneas, que se cruzaron y una<br />

planta <strong>de</strong> la F 1 , diferenciando con colores cada uno <strong>de</strong> los caracteres involucrados. Tenga<br />

en cuenta especialmente, en que momento <strong>de</strong>l ciclo vital <strong>de</strong> la especie, se expresa cada<br />

carácter.<br />

2.- En la misma especie la forma alargada <strong>de</strong> los granos <strong>de</strong> polen (L) es dominante sobre la<br />

forma redon<strong>de</strong>ada (l). Como en el ejercicio anterior se cruzaron dos líneas puras contrastantes<br />

(una dominante y otra recesiva para ambos caracteres) y a la F resultante se le hizo un cruzamiento<br />

<strong>de</strong> prueba. Los resultados fueron:<br />

23


24<br />

FENOTIPOS Observados<br />

Púrpura, Alargados 38 plantas<br />

Púrpura, redon<strong>de</strong>ados 12 “<br />

blancas, Alargados 11 “<br />

blancas, redon<strong>de</strong>ados 39 “<br />

a) Estos resultados ¿concuerdan con lo que Ud. esperaría? Compruebe estadísticamente si<br />

se cumple la 1ª ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l, para cada gen involucrado y luego si se cumple la 2ª ley <strong>de</strong><br />

Men<strong>de</strong>l.<br />

b) ¿Qué conclusiones extrae <strong>de</strong> estos resultados?


UNIDAD I - TEMA 4<br />

1ª Parte<br />

Genes ligados - Mapas Genéticos<br />

Objetivos<br />

1. Reconocer la modificación al mo<strong>de</strong>lo men<strong>de</strong>liano provocada por el ligamiento entre los genes.<br />

2. Compren<strong>de</strong>r el mecanismo <strong>de</strong> recombinación <strong>de</strong> los genes ligados y sus consecuencias.<br />

3. Compren<strong>de</strong>r la elaboración <strong>de</strong> mapas genéticos y su utilidad.<br />

Principales conceptos<br />

1. Los genes ligados no segregan in<strong>de</strong>pendientemente.<br />

2. Sin embargo recombinan en un porcentaje <strong>de</strong>pendiente <strong>de</strong> la distancia.<br />

3. Los conceptos anteriores permiten <strong>de</strong>finir distancias genéticas y elaborar mapas genéticos.<br />

1.- Supongamos que tenemos las siguientes líneas puras para dos genes con dominancia:<br />

(1) RRLL - (2) rrll - (3)RRll - (4)rrLL<br />

El alelo dominante R <strong>de</strong>termina color rojo, y el alelo recesivo r, <strong>de</strong>termina flor blanca; el alelo<br />

L <strong>de</strong>termina hoja lisa y el alelo recesivo l <strong>de</strong>termina hoja rugosa. A partir <strong>de</strong> dichas líneas puras<br />

se realizaron dos series <strong>de</strong> cruzamientos:<br />

CRUZAMIENTO 1 CRUZAMIENTO 2<br />

RRLL x rrll RRll x rrLL<br />

F 1 : _____ Fenotipo: _____ F 1 : _____ Fenotipo: _____<br />

Cruz. Prueba:<br />

Progenie<br />

F1xrrll F1 x rrll<br />

Genotipos:<br />

Fenotipos:<br />

RrLl Rr ll rrLl rrll RrLl Rrll rrLl rrll<br />

Observados 400 100 100 400 100 400 400 100<br />

a) Analice los resultados <strong>de</strong> cada cruzamiento prueba y establezca si la 1ª y 2ª Ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l<br />

se cumplen.<br />

b) Represente ambos cruzamientos prueba mediante el tablero <strong>de</strong> Punnett o damero indicando<br />

las frecuencias gaméticas correspondientes.<br />

25


26<br />

c) ¿Cuál es el origen <strong>de</strong> las <strong>de</strong>sviaciones fenotípicas y genotípicas observadas?<br />

d) Analice comparativamente los resultados obtenidos en los dos cruzamientos prueba. Calcule<br />

en cada caso el % <strong>de</strong> recombinación entre los genes R y L; ¿llega al mismo resultado?;<br />

¿por qué las proporciones genotípicas son diferentes en cada caso?.<br />

e) ¿El grado <strong>de</strong> ligamiento entre estos genes será estable <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> una especie?<br />

f) Los genes que están ligados entre sí pertenecen a un mismo _____________.<br />

g) La i<strong>de</strong>ntidad y or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> los genes a lo largo <strong>de</strong> un cromosoma pue<strong>de</strong>n establecerse mediante<br />

análisis <strong>de</strong> la probabilidad <strong>de</strong> ________________ entre ellos. Para calcular dicho valor en<br />

general se diseñan ________________. La representación gráfica <strong>de</strong> esta información son<br />

los ___________. Son mapas probabilísticos cuyas unida<strong>de</strong>s se expresan en _____ equivalentes<br />

a ___________. El mapa genético es __________para cada especie. Pero pue<strong>de</strong>n<br />

haber variantes <strong>de</strong>bido a____________. Realice un esquema <strong>de</strong>l mapa genético para el<br />

ejemplo discutido. Realice un esquema <strong>de</strong>l genotipo <strong>de</strong> las F 1 para cada cruzamiento.<br />

2.-En un dihíbrido AaBb<br />

a) Esquematice sobre cromosomas las siguientes situaciones:<br />

si segregan in<strong>de</strong>pendientemente<br />

si están ligados en cis, si están ligados en trans (a 10 cM)<br />

si presentan ligamiento total<br />

b) en cada uno <strong>de</strong> los cuatro casos indique qué progenie espera observar y sus probabilida<strong>de</strong>s.<br />

3.-En relación al tomate (Lycopersicum esculentum, 2n=24):<br />

a) En la siguiente tabla se <strong>de</strong>scribe la progenie <strong>de</strong> un cruzamiento prueba en tomate en<br />

don<strong>de</strong> hojas moteadas y plantas enanas son caracteres recesivos.<br />

Fenotipo Observado Frecuencias<br />

Altura Normal - Hojas normales 54<br />

Altura Normal - Hojas moteadas 455<br />

Plantas Enanas - Hojas normales 425<br />

Plantas Enanas - Hojas moteadas 66<br />

TOTAL 1000 1<br />

Analice estadísticamente los datos (<strong>de</strong>scriba la hipótesis nula) y localice los genes en un<br />

mapa genético (Figura 7). Los resultados indican que los genes para altura y tipo <strong>de</strong> hoja<br />

____________con una probabilidad <strong>de</strong> ____________.<br />

b) Estime ahora la probabilidad <strong>de</strong> ocurrencia <strong>de</strong>l genotipo doble recesivo en una F . ¿Cuál<br />

sería el mínimo tamaño <strong>de</strong> la F 2 para po<strong>de</strong>r <strong>de</strong>tectarlo?<br />

c) ¿Pue<strong>de</strong> i<strong>de</strong>ntificar en los datos y sus respuestas a este problema las siguientes etapas <strong>de</strong>l<br />

método científico?: marco conceptual (información previa disponible); formulación <strong>de</strong> la hipótesis;<br />

diseño experimental; obtención <strong>de</strong> resultados; análisis <strong>de</strong> resultados; discusión e<br />

interpretación <strong>de</strong> los resultados.


Figura 7<br />

27


28<br />

EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS<br />

1) Utilizando el mapa genético <strong>de</strong>l tomate <strong>de</strong> la Figura 7, calcule el tamaño mínimo <strong>de</strong> una F2 para po<strong>de</strong>r <strong>de</strong>tectar al menos una planta <strong>de</strong> tomate homocigoto que porte flores amarillas<br />

(cromosoma 2), fruto amarillo (cromosoma 2) y forma <strong>de</strong> fruto fasciculada (cromosoma 5).<br />

Consi<strong>de</strong>re para su respuesta que se disponen <strong>de</strong> plantas trihíbridas y los genes ligados están<br />

en disposición trans.<br />

a) Realice el problema primero sólo consi<strong>de</strong>rando los 2 caracteres ligados.<br />

b) Ahora, estime cuál sería su respuesta si los tres genes hubieran estado localizados en diferentes<br />

cromosomas. Y si los tres genes hubieran estado completamente ligados (ABC/abc).<br />

c) Forma <strong>de</strong> fruto tiene un importante número <strong>de</strong> variantes, y es un fenotipo que se expresa tar<strong>de</strong><br />

en la estación <strong>de</strong> cultivo. Actualmente el mapa genético <strong>de</strong>l tomate cuenta con mas <strong>de</strong> 500<br />

genes y <strong>de</strong> otras secuencias <strong>de</strong> ADN mapeadas. Algunas <strong>de</strong> estas nuevas secuencias se<br />

ubican a menos <strong>de</strong> 2 cM <strong>de</strong> distancia <strong>de</strong> importantes genes <strong>de</strong> forma <strong>de</strong> fruto. Discuta que<br />

ventaja presenta la i<strong>de</strong>ntificación <strong>de</strong> tales secuencias en la sección <strong>de</strong> los genotipos “objetivo”.<br />

2) Describa los tipos <strong>de</strong> gametos y sus correspondientes frecuencias que formaría un trihíbrido<br />

con el siguiente mapa genético (consi<strong>de</strong>re los distintos casos):<br />

G (0.15) H<br />

F (0.35)<br />

3) Un individuo heterocigoto para tres genes AaBbCc es retrocruzado con otro aabbcc, y una<br />

progenie <strong>de</strong> 1000 <strong>de</strong>scendientes es clasificada por la contribución gamética <strong>de</strong>l padre<br />

heterocigoto <strong>de</strong> la siguiente manera:<br />

GAMETOS Nº Frec.<br />

ABC 216<br />

ABc 229<br />

AbC 28<br />

Abc 27<br />

aBC 23<br />

aBc 22<br />

abC 216<br />

abc 239<br />

Total 1000 1<br />

a) A partir <strong>de</strong> estos datos dibuje el mapa genético <strong>de</strong> esta especie (2n=4). Consi<strong>de</strong>rando dos<br />

genes por vez, arme un cuadro mostrando los resultados <strong>de</strong> la retrocruza.<br />

b) Describa el genotipo <strong>de</strong> las líneas homocigotas parentales que generaron el trihíbrido. Realice<br />

un esquema <strong>de</strong>l genotipo.<br />

c) ¿Cuál es la probabilidad <strong>de</strong> encontrar individuos AABBcc en la F 2 ?.


Unidad I - Tema 4<br />

2ª parte<br />

Genes ligados - Mapas Genéticos y Marcadores Moleculares<br />

Objetivos<br />

1. Reconocimiento <strong>de</strong> la herramienta: marcadores moleculares y su importancia <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto<br />

<strong>de</strong> vista <strong>de</strong> la elaboración <strong>de</strong> los mapas genéticos y sus usos.<br />

2. Complementar el manejo <strong>de</strong> los conceptos <strong>de</strong> ligamiento y mapeo genético, con el agregado<br />

<strong>de</strong> los marcadores moleculares.<br />

Principales conceptos<br />

Los marcadores moleculares pue<strong>de</strong>n manejarse como genes con dos o más alelos en el mapeo<br />

genético y el estudio <strong>de</strong> la recombinación.<br />

Los marcadores moleculares potencian la herramienta mapas genéticos agregando información<br />

sobre cualquier parte <strong>de</strong>l ADN, sean o no regiones codificantes <strong>de</strong>l mismo.<br />

1.- Una solución contiene fragmentos <strong>de</strong> ADN <strong>de</strong> doble ca<strong>de</strong>na <strong>de</strong> 3 kb, 6 kb, 9 kb, y 12 kb <strong>de</strong><br />

tamaño. Estos fragmentos se separan mediante electroforesis en gel <strong>de</strong> agarosa. En el siguiente<br />

diagrama <strong>de</strong> gel, ubique los tamaños <strong>de</strong> fragmentos con las bandas correspondientes:<br />

(+) ánodo<br />

2.- El fragmento <strong>de</strong> ADN linear que se muestra a continuación presenta sitios <strong>de</strong> corte para las<br />

enzimas BamHI (B) y EcoRI (E). Esto se <strong>de</strong>nomina un mapa <strong>de</strong> _________. Es un mapa<br />

_________ expresado en _____. No es un mapa genético (probabilístico).<br />

i) En el diagrama que lo acompaña <strong>de</strong> un gel <strong>de</strong> electroforesis, indique las posiciones que<br />

<strong>de</strong>berían tener los fragmentos <strong>de</strong> restricción obtenidos luego <strong>de</strong> una digestión con:<br />

(a) BamHI sola<br />

(b) EcoRI sola<br />

(c) BamHI y EcoRI al mismo tiempo.<br />

Las líneas punteadas <strong>de</strong> la <strong>de</strong>recha <strong>de</strong>l gel indican las posiciones en que las bandas <strong>de</strong><br />

1–12 kb <strong>de</strong>berían migrar.<br />

29


30<br />

ii) ¿Pue<strong>de</strong> anticipar qué consecuencias tendría la presencia <strong>de</strong> mutaciones tales como<br />

inserciones, <strong>de</strong>lecciones, inversiones y cambios <strong>de</strong> bases (puntuales) en el sitio <strong>de</strong> corte y<br />

entre sitios <strong>de</strong> cortes en el patrón <strong>de</strong> fragmentos <strong>de</strong> restricción? Realice un diagrama.<br />

iii) Cuando el perfil <strong>de</strong> fragmentos <strong>de</strong> restricción <strong>de</strong> ADN <strong>de</strong> diferentes individuos presenta<br />

_______________(bandas con distinta movilidad relativa) hablamos <strong>de</strong><br />

___________(P_____________en el L____________<strong>de</strong> F____________ <strong>de</strong><br />

R______________).<br />

3.- En una secuencia consistente <strong>de</strong> iguales proporciones <strong>de</strong> los cuatro nucleótidos (A, T, G, C)<br />

i) ¿qué probabilidad tiene una secuencia particular <strong>de</strong> coincidir con un sitio <strong>de</strong> restricción<br />

para?:<br />

(a) Una enzima <strong>de</strong> restricción con sitio <strong>de</strong> corte <strong>de</strong> 4 bases<br />

(b) Una enzima <strong>de</strong> restricción con sitio <strong>de</strong> corte <strong>de</strong> 6 bases<br />

(c) Una enzima <strong>de</strong> restricción con sitio <strong>de</strong> corte <strong>de</strong> 8 bases<br />

ii) con qué frecuencia cortará una enzima que reconoce sitios <strong>de</strong> 6 bases en un genoma<br />

complejo como el trigo <strong>de</strong> tamaño 1.7 x 1010 pb? ¿será fácil individualizar los fragmentos<br />

<strong>de</strong> restricción obtenidos en genomas complejos?<br />

4.- La técnica <strong>de</strong> hibridación <strong>de</strong> creada por Southern implica la transferencia <strong>de</strong> los fragmentos<br />

<strong>de</strong> restricción migrados en un gel a una membrana y su posterior hibridación con sondas<br />

específicas. Las SONDAS (“probe” en inglés) son fragmentos <strong>de</strong> ADN marcados que formarán<br />

moléculas híbridas con los fragmentos <strong>de</strong> restricción en la medida que exista complementariedad<br />

<strong>de</strong> bases entre sus secuencias.<br />

En el diagrama se muestra el sitio <strong>de</strong> reconocimiento <strong>de</strong> dos sondas (azul y rojo) en un<br />

fragmento <strong>de</strong> ADN y los sitios <strong>de</strong> restricción. Indique qué perfil <strong>de</strong> fragmentos <strong>de</strong> restricción<br />

esperaría si se parte <strong>de</strong> una mezcla <strong>de</strong> los dos fragmentos <strong>de</strong> ADN <strong>de</strong> la figura luego <strong>de</strong><br />

hibridar con : i) la sonda A; ii) la sonda B?


5.- En el siguiente diagrama, se muestran los fragmentos <strong>de</strong> ADN correspondientes al locus A<br />

<strong>de</strong> un par <strong>de</strong> cromosomas homólogos <strong>de</strong> un bovino. De acuerdo al mapa <strong>de</strong> restricción y a la<br />

sonda utilizada:<br />

i) ¿se trata <strong>de</strong> un individuo homocigoto o heterocigoto?<br />

ii) ¿qué patrones <strong>de</strong> bandas esperaría encontrar para este individuo?<br />

iii) De acuerdo a los datos <strong>de</strong>l problema, escriba los patrones <strong>de</strong> bandas asociados a los tres<br />

genotipos posibles completando el siguiente diagrama:<br />

Genotipo (A1, A2)<br />

Fenotipo (kb/kb)<br />

Diagrama <strong>de</strong> combinación<br />

alélica en un par <strong>de</strong> cr.<br />

Homólogos<br />

Patrón <strong>de</strong> RFLPs para<br />

los tres genotipos<br />

iv) ¿qué tipo <strong>de</strong> herencia tiene el marcador RFLP? ¿por qué se llamará marcador molecular?<br />

Discuta semejanzas y diferencias entre este marcador molecular y otros marcadores<br />

morfológicos que Ud. conozca.<br />

31


32<br />

6.- En el diagrama <strong>de</strong> la figura 8 se <strong>de</strong>scriben las variantes color <strong>de</strong> flor y perfil <strong>de</strong> RFLPs <strong>de</strong>l<br />

cruzamiento y progenies F 1 y F 2 correspondientes. Suponga una especie autógama, diploi<strong>de</strong>.<br />

i) Analice primero el carácter color <strong>de</strong> flor, y luego el perfil RFLP, e indique el tipo <strong>de</strong> herencia<br />

<strong>de</strong> cada uno.<br />

ii) Consi<strong>de</strong>rando que los individuos F 2 <strong>de</strong>scritos representan a todos los tipos posibles<br />

encontrados en una población F 2 numerosa ¿qué concluye acerca <strong>de</strong>l grado <strong>de</strong> asociación<br />

entre estos dos caracteres?<br />

iii) Represente sus resultados en un mapa <strong>de</strong> ligamiento y ubique las combinaciones alélicas<br />

<strong>de</strong> un dihíbrido en un diagrama <strong>de</strong> una par <strong>de</strong> cromosomas homólogos.<br />

iv) Discuta el impacto <strong>de</strong>l mapeo <strong>de</strong> miles <strong>de</strong> marcadores moleculares en mapas genéticos.<br />

Datos FENOTIPICOS <strong>de</strong> la progenie F2 para dos caracteres<br />

Color <strong>de</strong> Flor RFLP<br />

Planta tipo 1<br />

Planta tipo 2<br />

Planta tipo 3<br />

Planta tipo 4<br />

HERENCIA <strong>DE</strong> MARCADORES<br />

Padre 1 Padre 2<br />

Línea Pura, flor Roja Línea Pura, flor Blanca<br />

R/R r/r<br />

Padres 8 kb<br />

F2<br />

R/r<br />

6 kb<br />

6 kb/6kb 8kb/8kb<br />

Autofecundación 8 kb/6kb<br />

R/R R/r R/r r/r<br />

6 kb/6kb 8 kb/6kb 8 kb/6kb 8 kb/8kb<br />

8 kb 8 kb 8 kb<br />

6 kb 6 kb 6 kb<br />

Figura 8<br />

8 kb<br />

6 kb<br />

F1


Objetivos<br />

Unidad I - Tema 5<br />

Interacción génica. Epistasis. Herencia multifactorial<br />

1. Reconocer los conceptos <strong>de</strong> Interacción entre genes no alélicos y <strong>de</strong> epistasis.<br />

2. Manejar ejemplos y modificaciones <strong>de</strong> las proporciones <strong>de</strong>bidas a dichos fenómenos.<br />

3. Conocer ejemplos <strong>de</strong> interacción aditiva y las herramientas para su análisis, como conceptos<br />

previos al análisis <strong>de</strong> los Caracteres cuantitativos.<br />

Principales conceptos<br />

1. Interacción génica significa, acción conjunta entre dos o más genes para la <strong>de</strong>terminación<br />

<strong>de</strong> un carácter fenotípico.<br />

2. Epistasis o epístasis significa que alguno <strong>de</strong> los alelos <strong>de</strong> un gen impi<strong>de</strong> la expresión <strong>de</strong> otro<br />

gen no alélico.<br />

3. Aditividad significa que los distintos genes que <strong>de</strong>terminan una característica suman sus<br />

efectos en la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong>l fenotipo.<br />

4. A<strong>de</strong>más <strong>de</strong> ese efecto aditivo pue<strong>de</strong>n ocurrir efectos <strong>de</strong> dominancia entre los alelos <strong>de</strong> cada<br />

uno <strong>de</strong> los genes y también diversas interacciones epistáticas entre los genes no alélicos<br />

que <strong>de</strong>terminan la característica.<br />

1. Un clásico ejemplo <strong>de</strong> interacción entre genes no alélicos es el <strong>de</strong>l color <strong>de</strong>l pelaje en ratones.<br />

Un gene dominante (A) permite la expresión <strong>de</strong>l color y su alelo recesivo (a) bloquea la<br />

síntesis <strong>de</strong>l pigmento melanina (albinos). Por otra parte un gene dominante (N), <strong>de</strong>termina el<br />

llamado pelaje agutí que es negro con bandas amarillas y su alelo recesivo (n) <strong>de</strong>termina el<br />

pelaje negro. El gene a es epistático sobre el paralélico N-n.<br />

a) Realice un esquema <strong>de</strong> una posible ruta metabólica que explique los posibles resultados<br />

fenotípicos finales en el pelaje <strong>de</strong> los ratones. Explique por qué <strong>de</strong>cimos que hay epistasis<br />

y qué significa el término comparándolo con casos <strong>de</strong> interacción no epistática (ejemplo<br />

tipo <strong>de</strong> cresta en gallos).<br />

b) ¿Cuáles son los resultados esperados <strong>de</strong>l cruzamiento entre individuos dihíbridos para<br />

los genes citados? Indicar genotipos, fenotipos y proporciones esperadas.<br />

c) Si un ratón dihíbrido se cruza con una hembra homocigota recesiva, ¿cuáles serían los<br />

resultados esperados?<br />

d) Los genes que codifican para color <strong>de</strong> pelaje en ratones: ¿cumplen con ambas leyes <strong>de</strong><br />

Men<strong>de</strong>l? Explique en qué momentos <strong>de</strong>l análisis lo aplicó?<br />

2. Herencia multifactorial o poligénica, ejemplo <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lo aditivo:<br />

Contamos con dos líneas endocriadas <strong>de</strong> maíz, Zea mays, que difieren en 3 genes para el<br />

tamaño <strong>de</strong> mazorca: a1 a1 b1 b1 c1 c1 y a2 a2 b2 b2 c2 c2 .<br />

33


34<br />

El tipo <strong>de</strong> efecto <strong>de</strong> estos genes es aditivo sin dominancia (aditivo estricto), y el efecto<br />

promedio <strong>de</strong> la sustitución alélica ha sido estimado en 3 cm para cada gen.<br />

El tamaño promedio <strong>de</strong> mazorca <strong>de</strong> las líneas citadas es <strong>de</strong> 24 cm y 6 cm, respectivamente.<br />

Se cruzaron estas dos líneas obteniéndose una población F1 y por cruzamiento entre plantas<br />

<strong>de</strong> esa F1 se obtuvo una población F2.<br />

a) Indique cuál se espera que sea el genotipo <strong>de</strong> las plantas F1 y su fenotipo promedio para<br />

esta característica.<br />

b) Indique cuál se espera que sea el tamaño promedio <strong>de</strong> mazorca <strong>de</strong> la F2 y, sin consi<strong>de</strong>rar<br />

los efectos ambientales, cuántos fenotipos diferentes se espera en esa F2 , cuáles<br />

serán esos fenotipos y en qué frecuencia o proporción espera obtener cada uno <strong>de</strong> ellos.<br />

Realice el histograma correspondiente. Para contestar con mayor facilidad esta pregunta<br />

utilice el triángulo <strong>de</strong> Pascal adjunto.<br />

c) Si hubiera realizado la retrocruza entre la F1 y el progenitor <strong>de</strong> 6 cm <strong>de</strong> tamaño promedio,<br />

cuál habría sido la distribución <strong>de</strong> los valores fenotípicos esperada en la <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>ncia.<br />

Realice el histograma. Conteste la misma pregunta para la otra retrocruza posible. Compare<br />

ambos resultados.<br />

d) Los genes que codifican para tamaño <strong>de</strong> mazorca: ¿cumplen con la segunda ley <strong>de</strong><br />

Men<strong>de</strong>l? Explique en qué momentos <strong>de</strong>l análisis lo aplicó? Realice un esquema (con el<br />

mínimo <strong>de</strong> cromosomas posibles) que muestre cómo estarían representados los genes<br />

<strong>de</strong> un híbrido <strong>de</strong> la F1 .<br />

3. Suponga, para la misma característica <strong>de</strong>l ejercicio nº 2 anterior, que las dos líneas endocriadas<br />

originales cuyos genotipos no conociéramos, tuvieran tamaños <strong>de</strong> mazorca <strong>de</strong> 18 y 12 cm,<br />

respectivamente y que al cruzarlas, la F1 resultó en un tamaño promedio <strong>de</strong> 15 cm.<br />

La F2 tuvo también una media <strong>de</strong> 15 cm pero había <strong>de</strong>s<strong>de</strong> plantas con 6 cm hasta plantas<br />

con 24 cm. Esto se <strong>de</strong>nomina segregación transgresiva y pue<strong>de</strong> ser un procedimiento útil<br />

en el mejoramiento para lograr ampliar la variabilidad a partir <strong>de</strong> materiales preexistentes y<br />

obtener líneas más extremas.<br />

Utilizando los mismos símbolos y datos <strong>de</strong>l ejercicio anterior <strong>de</strong>sarrolle una explicación para<br />

los resultados <strong>de</strong> este cruzamiento.<br />

EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS<br />

1. Ejercicios 17 y 18 pág.115 <strong>de</strong>l Cap. 4 <strong>de</strong>l libro <strong>de</strong> Griffith y otros (hay repartido AEA).<br />

2. En trigos duros (autógamas) existen líneas puras <strong>de</strong> grano rojizo y líneas puras <strong>de</strong> grano<br />

blanco. El cruzamiento entre líneas puras <strong>de</strong> ambos tipos genera una F1 constituida por<br />

plantas con granos rojizos en el 100% <strong>de</strong> los casos.<br />

La autofecundación <strong>de</strong> dichas plantas F1, genera una F2 en la que aparecen granos rojizos<br />

y blancos en proporción 15:1. Interprete genéticamente estos resultados y proponga una ruta<br />

metabólica que conduzca <strong>de</strong>s<strong>de</strong> una precursor hipotético hasta el pigmento final que se acumula<br />

en el pericarpio <strong>de</strong>l grano. En esta ruta <strong>de</strong>berá indicar el lugar y la forma en que inci<strong>de</strong>n el o los<br />

genes que Ud. señale como responsables <strong>de</strong> este carácter.


3. En el ejercicio 2 complementario, se analizó una proporción 15:1 en la F2 entre granos <strong>de</strong><br />

trigo rojizos y blancos. Ya en 1909 Nilsson-Ehle realizó numerosos cruzamientos en esta<br />

especie, consi<strong>de</strong>rando el mismo carácter:<br />

a) Cruzando otras líneas puras <strong>de</strong> trigo rojizo con líneas puras <strong>de</strong> trigo blanco obtuvo<br />

proporciones <strong>de</strong> 3:1 en la F2 y cruzando otras líneas puras <strong>de</strong> trigo rojo con las <strong>de</strong> trigo<br />

blanco obtuvo proporciones <strong>de</strong> 63:1en la F2 . Discuta como explica estos resultados<br />

diferentes, en los diferentes casos.<br />

b) Nilsson-Ehle observó también que entre los granos rojizos había diferencias en la<br />

intensidad <strong>de</strong> dicho color. Analizando con más precisión los resultados que había obtenido<br />

en los distintos cruzamientos citados, llegó a la conclusión <strong>de</strong> que en realidad había un<br />

efecto acumulativo o aditivo <strong>de</strong> los genes responsables <strong>de</strong> la síntesis <strong>de</strong> antocianinas.<br />

Es así que reanalizando la proporción 15:1 <strong>de</strong>tectó 5 clases fenotípicas y sus proporciones:<br />

Rojo muy fuerte - Rojo fuerte - Rojo medio - Rojo claro - Blancos<br />

1 4 6 4 1<br />

Explique estos resultados analizando el damero <strong>de</strong> Punnett <strong>de</strong> una F2 .<br />

c) ¿En qué proporciones se pue<strong>de</strong> transformar la proporción 63:1 si se consi<strong>de</strong>ra este forma<br />

<strong>de</strong> acción acumulativa <strong>de</strong> todos los genes y alelos involucrados?<br />

d) Maneje el triángulo <strong>de</strong> Pascal y realice histogramas para las distintas proporciones en b)<br />

y en c).<br />

UTILIZACIÓN <strong>DE</strong>L TRIÁNGULO <strong>DE</strong> PASCAL PARA EL CÁLCULO <strong>DE</strong> LAS<br />

PROPORCIONES ESPERADAS EN F2 Ó RETROCRUZAS<br />

Para características <strong>de</strong>terminadas por varios genes con dos alelos con efecto acumulativo o<br />

aditivo entre genes, sin dominancia entre ambos alelos <strong>de</strong> cada gen.<br />

Por ejemplo, dos genes con dos alelos con efecto acumulativo, en los que <strong>de</strong>nominamos<br />

como A y como B a los genes que "aportan" a una característica y como a y b a los que "no<br />

aportan". Aquí las letras mayúsculas no significan dominancia.<br />

Una F2 resultante <strong>de</strong> autofecundar una dihíbrido resulta genotípicamente en los 9 genotipos<br />

habituales, que aquí or<strong>de</strong>namos <strong>de</strong> acuerdo al número <strong>de</strong> "dosis" <strong>de</strong> genes que aportan (letras<br />

mayúsculas) <strong>de</strong> la siguiente manera:<br />

1 aabb 2 Aabb 1 Aabb 2 AABb 1 AABB<br />

2 aaBb 1 aaBB<br />

4 AaBb<br />

2 AaBB<br />

dosis <strong>de</strong> genes<br />

que aportan<br />

(letras mayúsculas)<br />

0 1 2 3 4<br />

Proporciones<br />

fenotípicas totales 1 4 6 4 1<br />

35


36<br />

Los que tienen el mismo número <strong>de</strong> “dosis” o sustituciones tienen el mismo fenotipo en la<br />

característica <strong>de</strong> que se trate en cada caso. Estas mismas proporciones <strong>de</strong> la F 2 se pue<strong>de</strong>n<br />

obtener <strong>de</strong>l triángulo <strong>de</strong> Pascal, utilizando los renglones pares según se indica:<br />

1 1<br />

1 2 1 1<br />

1 3 3 1<br />

1 4 6 4 1 2<br />

1 5 10 10 5 1<br />

1 6 15 20 15 6 1 3<br />

Nº <strong>de</strong> pares<br />

<strong>de</strong> genes<br />

↓<br />

Las flechas en el triángulo indican cómo se obtiene cada coeficiente <strong>de</strong>l triángulo <strong>de</strong> Pascal<br />

(se suman los números <strong>de</strong> arriba para obtener los <strong>de</strong>l siguiente renglón). Con esto pue<strong>de</strong><br />

continuar in<strong>de</strong>finidamente el triángulo, para utilizarlo con cualquier número <strong>de</strong> genes.<br />

Observe que en el segundo renglón se obtiene al clásica proporción fenotípica 1: 2:1 <strong>de</strong> una<br />

F2 para un sólo par <strong>de</strong> genes. Observe que el cuarto renglón aparece la proporción 1:4:6:4:1<br />

que más arriba hemos obtenido por el procedimiento <strong>de</strong> agrupar los genotipos según la cantidad<br />

<strong>de</strong> alelos mayúscula en el genotipo. Con un or<strong>de</strong>namiento similar <strong>de</strong> los genotipos se<br />

pue<strong>de</strong>n obtener los genotipos que correspon<strong>de</strong>n a cada una <strong>de</strong> las proporciones para 3 pares<br />

<strong>de</strong> genes (6º renglón).<br />

Si a<strong>de</strong>más conoce el efecto fenotípico <strong>de</strong> cada alelo pue<strong>de</strong> saber los fenotipos <strong>de</strong> cada<br />

grupo.


Objetivos<br />

Unidad I - Tema 6<br />

Genética Cuantitativa<br />

1. Conocer las propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los caracteres cuantitativos propiamente dichos.<br />

2. Conocer los componentes <strong>de</strong> la variabilidad fenotípica y <strong>de</strong> la variabilidad <strong>de</strong> origen genético.<br />

3. Manejar las herramientas <strong>de</strong> estimación y análisis <strong>de</strong> dichas variabilida<strong>de</strong>s<br />

Principales conceptos<br />

1. Los caracteres cuantitativos propiamente dichos tienen variabilidad continua.<br />

2. Dicha variabilidad, en primera instancia, tiene dos orígenes, el genético y el ambiental.<br />

3. A su vez, la variabilidad genética pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>scomponerse en variabilidad <strong>de</strong> origen aditivo,<br />

variabilidad <strong>de</strong>bida a dominancia y variabilidad <strong>de</strong>bida a interacciónes epistáticas. Pue<strong>de</strong>n<br />

estimarse los distintos componentes.<br />

4. A pesar <strong>de</strong> la interferencia <strong>de</strong> la variabilidad <strong>de</strong> origen ambiental, diferentes diseños<br />

estadísticos permiten realizar estimaciones <strong>de</strong>l número <strong>de</strong> genes participantes, <strong>de</strong> los efectos<br />

(aditivos) <strong>de</strong> cada gen y <strong>de</strong> la distribución <strong>de</strong> fenotipos <strong>de</strong>bida a la composición genética.<br />

1. En el duraznero (preferentemente autógama) se registran características <strong>de</strong> tipo cuantitativo<br />

como por ejemplo la fecha <strong>de</strong> maduración. Existen cultivares con muy variadas fechas <strong>de</strong><br />

maduración. Tomaremos como 0 (cero) la fecha <strong>de</strong> maduración <strong>de</strong>l cultivar "Marcus" el más<br />

temprano que se cita en la bibliografía. El cultivar "Krummel", el más tardío que se cita, madura<br />

90 días <strong>de</strong>spués. Supongamos que, para esta característica, estos dos cultivares son<br />

homocigotas.<br />

Un cruzamiento entre estos dos cultivares generó una F1 con una fecha <strong>de</strong> maduración 45<br />

días posterior al cultivar "Marcus". A su vez, por autofecundación <strong>de</strong> esta F1 se obtuvo una F2 en la que la media <strong>de</strong> la fecha <strong>de</strong> maduración es también <strong>de</strong> 45 días pero con mucha variabilidad.<br />

Se ha estimado que aproximadamente 1 <strong>de</strong> cada 64 plantas <strong>de</strong> la F2 maduró en fecha similar<br />

a la <strong>de</strong>l cultivar "Marcus" y otro tanto maduraron en fecha similar a la <strong>de</strong> "Krummel".<br />

Población Media Varianza<br />

Cultivar "Marcus" 0 4<br />

Cultivar"Krummel" 90 4<br />

F 1<br />

F 2<br />

45 4<br />

45 25<br />

Un ensayo estadísticamente válido en el que se evaluó la fecha <strong>de</strong> maduración <strong>de</strong> estas<br />

cuatro poblaciones proporcionó los resultados citados y algunos más que se agregan en el<br />

siguiente cuadro:<br />

37


38<br />

De acuerdo con los datos aportados conteste las siguientes preguntas explicando sus<br />

respuestas:<br />

a) ¿Qué tipo <strong>de</strong> herencia consi<strong>de</strong>ra Ud. que actúa en esta característica? y ¿por qué?<br />

Consi<strong>de</strong>re el tipo <strong>de</strong> efecto génico en su respuesta.<br />

b) ¿Cuántos genes estima Ud. que <strong>de</strong>terminan las diferencias entre los cultivares cruzados,<br />

en cuanto a la fecha <strong>de</strong> maduración?<br />

c) ¿En cuánto estima el efecto promedio <strong>de</strong> la sustitución alélica?<br />

d) ¿Cuántas clases fenotípicas <strong>de</strong>bería haber en la F 2 si no consi<strong>de</strong>ramos efectos<br />

ambientales? REALICE UN HISTOGRAMA.<br />

e) Consi<strong>de</strong>rando ahora la variabilidad fenotípica total <strong>de</strong> éstas poblaciones. Discuta:<br />

■ el origen <strong>de</strong> la variabilidad en las distintas poblaciones involucradas<br />

■ la posibilidad <strong>de</strong> particionar la variabilidad fenotípica en ambiental y genotípica, en<br />

estas poblaciones.<br />

f) Defina heredabilidad, discuta la utilidad <strong>de</strong> estimar este parámetro<br />

g) ¿cómo calcularía en este ensayo la heredabilidad en sentido amplio que tiene este carácter<br />

para la F ? y ¿en cuánto estima su valor?.<br />

2<br />

h) ¿por qué se habla <strong>de</strong> heredabilidad en una población específica (y en una condición<br />

ambiental específica) y no <strong>de</strong> heredabilidad en general para la característica en estudio?<br />

2. Suponga que para una característica poligénica y con importante efecto ambiental se cruzan<br />

dos líneas puras diferentes, se obtiene una F1 intermedia y por autofecundación <strong>de</strong> plantas<br />

<strong>de</strong> esta F1 se obtiene una F2. Se realiza un ensayo estadísticamente válido en el que se<br />

comparan las 4 poblaciones. La varianza <strong>de</strong> las dos líneas y <strong>de</strong> la F1 resultó <strong>de</strong> magnitud<br />

similar y la <strong>de</strong> la F2 resultó ser tres veces mayor.<br />

a) Estime cuál sería el valor <strong>de</strong> la heredabilidad <strong>de</strong> este carácter en la población F2<br />

b) Indique cuál es el significado <strong>de</strong> ese valor <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista <strong>de</strong> las posibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong><br />

obtener avances por selección<br />

c) ¿Podría obtener avances si intento seleccionar en la población F1? Explique su respuesta.<br />

EJERCICIO COMPLEMENTARIO<br />

1. Se cruzan dos varieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> arroz (líneas puras L1 y L2) obteniéndose la F1 y luego la F2<br />

(F1 x F1). Las varieda<strong>de</strong>s difieren en el largo <strong>de</strong>l ciclo (cantidad <strong>de</strong> días <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la siembra hasta<br />

que el 50% <strong>de</strong> las plantas han florecido).<br />

Los datos <strong>de</strong> las poblaciones L1, L2, F1 y F2, obtenidos a partir <strong>de</strong> una siembra simultánea el<br />

15/10 <strong>de</strong>l mismo año y lugar, se presentan en el siguiente cuadro:


Población Largo <strong>de</strong>l ciclo Varianza<br />

promedio)<br />

L1 70 14,5<br />

L2 94 15,9<br />

F1 82 13,2<br />

F2 82 100,4<br />

a) Estime cuántos genes explicarían la diferencia entre el largo <strong>de</strong>l ciclo entre estas varieda<strong>de</strong>s<br />

si 50 <strong>de</strong> los 3200 individuos <strong>de</strong> la F2 florecieron hasta el 24/12.<br />

b) Discuta la importancia que pue<strong>de</strong> tener el conocer el número <strong>de</strong> loci involucrados en una<br />

característica.<br />

c) Estime el efecto promedio <strong>de</strong> la sustitución alélica, explicando el procedimiento utilizado.<br />

d) Estime qué parte <strong>de</strong> la variabilidad fenotípica <strong>de</strong> la F2 es <strong>de</strong> origen genético y qué parte<br />

<strong>de</strong> origen ambiental. Explique.<br />

e) Calcule la heredabilidad en sentido amplio <strong>de</strong> esa característica en la F2.<br />

f) Explique qué importancia tiene conocer dicho valor.<br />

39


Objetivos<br />

Unidad II - Tema 7<br />

Estructura <strong>de</strong>l gen eucariota. Regulación <strong>de</strong> la expresión génica<br />

1. Reconocer la estructura y función <strong>de</strong> los diferentes tipos <strong>de</strong> secuencias que conforman un<br />

gen.<br />

2. Visualizar y compren<strong>de</strong>r el origen <strong>de</strong> las variantes alélicas <strong>de</strong> un gen.<br />

3. Compren<strong>de</strong>r los procesos <strong>de</strong> regulación <strong>de</strong> la expresión génica<br />

Principales conceptos<br />

1. La secuencia completa (genómica) <strong>de</strong> un gen contiene multiplicidad <strong>de</strong> señales que se<br />

utilizarán en los procesos <strong>de</strong> transcripción, edición <strong>de</strong>l ARNm, traducción y procesamiento<br />

<strong>de</strong> proteínas.<br />

2. El impacto <strong>de</strong> las mutaciones en un gen (variación fenotípica) se verá afectado por la<br />

localización particular <strong>de</strong> dicha mutación en la estructura <strong>de</strong>l gen.<br />

3. La regulación <strong>de</strong> la expresión génica se <strong>de</strong>sarrolla con participación <strong>de</strong> factores en CIS<br />

(región reguladora) y en TRANS (factores <strong>de</strong> transcripción, otros).<br />

1. Se presenta a continuación la figura 9 que representa la secuencia completa <strong>de</strong>l gen <strong>de</strong><br />

beta-caseína bovina incluyendo sus regiones flanqueantes 5’ y 3’.<br />

i) i<strong>de</strong>ntifique la región reguladora y la región estructural <strong>de</strong>l gen, señalando el tamaño <strong>de</strong><br />

esta última en kilobases.<br />

ii) ¿cuántos intrones y exones observa? Comente los <strong>de</strong>talles que observa en cada uno <strong>de</strong><br />

ellos.<br />

iii) i<strong>de</strong>ntifique secuencias consenso en la región reguladora.<br />

iv) señale el ORF (marco <strong>de</strong> lectura abierto), calcule el tamaño <strong>de</strong> la proteína precursora<br />

(inmediatamente luego <strong>de</strong> la síntesis) y <strong>de</strong> la proteína madura (una vez secretada en la<br />

glándula mamaria) teniendo en cuenta que el péptido señal es <strong>de</strong> 14 AA en el extremo<br />

aminoterminal.<br />

v) ¿cuál <strong>de</strong> las hebras <strong>de</strong> ADN <strong>de</strong>l gen está representada y por qué?<br />

2. ¿En qué tipo <strong>de</strong> biblioteca estará la secuencia completa <strong>de</strong>l gen: genómica o <strong>de</strong> ADN copia<br />

(ADNc)? Justifique su respuesta.<br />

3. Se presenta a continuación la FIGURA 9b.<br />

i) Analice comparativamente las semejanzas y diferencias entre las 5 regiones <strong>de</strong> genes <strong>de</strong><br />

caseína presentados (TATA box, regiones ricas en AG, otras). Indique dón<strong>de</strong> comenzaría<br />

la Región Estructural <strong>de</strong> cada gen.<br />

ii) ¿Qué importancia pue<strong>de</strong> tener que una región génica se conserve evolutivamente?<br />

iii) Dé ejemplos <strong>de</strong> tipos <strong>de</strong> mutaciones que pue<strong>de</strong>n explicar los cambios que observó, por<br />

ejemplo en las distintas regiones TATA box.<br />

41


42<br />

4. Discuta e interprete las siguientes afirmaciones. Realice diagramas cuando sea pertinente.<br />

i) Los genes que codifican las beta caseínas así como otras caseínas (alfa-s1 y alfa-s2)<br />

están regulados coordinadamente en forma tejido y <strong>de</strong>sarrollo específica. (Ver figura 9a).<br />

ii) La activación transcripcional <strong>de</strong> estos genes se produciría en respuesta a hormonas<br />

peptídicas y esteroi<strong>de</strong>s. Realice un diagrama y explique la serie <strong>de</strong> eventos que conducen<br />

a que la transcripción <strong>de</strong> estos genes. ¿Por qué se expresa sólo en hembras en lactación?<br />

iii) El locus CSN2 (símbolo <strong>de</strong>l gen <strong>de</strong> la beta caseína bovina) mapea en el cromosoma 6<br />

(región 6q31). ¿Qué implicancias tiene para el mejoramiento genético que un caracter<br />

que se expresa en hembras tenga herencia autosómica?


Figura 9.-<br />

43


48<br />

Figura 9 a.-<br />

Comparación <strong>de</strong> las secuencias 5‘que son parte <strong>de</strong> 5 genes <strong>de</strong> caseína distintos que correspon<strong>de</strong>n<br />

a bovinos o rata: alfa bovina (BOV alfa-s1), alfa <strong>de</strong> rata (RAT alfa), beta bovina (BOV<br />

beta), beta <strong>de</strong> rata (RAT beta), y gama <strong>de</strong> rata (RAT gama).


Objetivos.<br />

Unidad II - Tema 8<br />

Organización <strong>de</strong>l genoma eucariota<br />

1. I<strong>de</strong>ntificar los diferentes tipos <strong>de</strong> secuencias en el genoma y su importancia relativa.<br />

Principales conceptos<br />

1. Existe una alta variación en el tamaño <strong>de</strong>l genoma entre las especies vegetales.<br />

2. El genoma eucariótico se compone <strong>de</strong> un espacio génico y un espacio no génico.<br />

3. Diferentes mecanismos explican un gran dinamismo en los cambios <strong>de</strong> la estructura y función<br />

<strong>de</strong>l genoma.<br />

En principio este tema se <strong>de</strong>sarrolla solamente en el curso teórico.<br />

49


Objetivos<br />

Unidad II - Tema 9<br />

1ª parte<br />

Análisis y manipulación <strong>de</strong>l genoma.<br />

Genómica estructural y funcional.<br />

1. Describir los abordajes <strong>de</strong> análisis estructural y funcional <strong>de</strong>l genoma.<br />

Principales conceptos<br />

1. Conceptos <strong>de</strong> Genética clásica y genética reversa.<br />

2. Descubrimiento <strong>de</strong> genes (secuencias) y <strong>de</strong> <strong>de</strong>scubrimiento (postulación) <strong>de</strong> funciones <strong>de</strong><br />

genes.<br />

3. El concepto <strong>de</strong> fenotipo se extien<strong>de</strong> <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la clásica presencia <strong>de</strong> atributos <strong>de</strong>l organismo<br />

hasta la presencia <strong>de</strong> ARNm o proteínas en una célula.<br />

1. Compare y explique semejanzas y diferencias entre biblioteca genómica y biblioteca <strong>de</strong><br />

ADN copia.<br />

2. Jiménez-Flores et al (1987) i<strong>de</strong>ntificaron un clon <strong>de</strong> ADNc correspondiente a la beta caseína<br />

en una biblioteca <strong>de</strong> ADNc preparada a partir <strong>de</strong> tejido (biopsia) <strong>de</strong> glándula mamaria en lactación.<br />

La biblioteca fue explorada con anticuerpos contra caseína.<br />

a) <strong>de</strong>scriba en forma general cómo se construye una biblioteca <strong>de</strong> ADNc y qué tipo <strong>de</strong><br />

información contiene.<br />

b) ¿qué entien<strong>de</strong> por clonación <strong>de</strong> genes? en este caso a qué nos referimos con el término<br />

clon?<br />

c) <strong>de</strong> acuerdo al análisis que Ud realizó <strong>de</strong>l gen completo <strong>de</strong> la beta caseína bovina, cuál<br />

sería el tamaño <strong>de</strong>l ADNc <strong>de</strong> este gen?<br />

3. Existen varias técnicas que permiten verificar la expresión <strong>de</strong> los genes ya sea a nivel <strong>de</strong><br />

ARNm, <strong>de</strong> proteína y <strong>de</strong>l fenotipo.<br />

a) El análisis <strong>de</strong> Northern blot permite visualizar la presencia <strong>de</strong>l ARNm <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> una<br />

población <strong>de</strong> ARNm utilizando una secuencia <strong>de</strong>l mismo gen como sonda. ¿Qué parte<br />

<strong>de</strong>l gen utilizaría como sonda? ¿podría utilizar secuencias <strong>de</strong> otras especies?¿cuál sería<br />

el tamaño <strong>de</strong> la banda a visualizar?<br />

b) La presencia <strong>de</strong>l ARNm y/o <strong>de</strong> la proteína también pue<strong>de</strong> registrarse en cortes <strong>de</strong> tejido<br />

<strong>de</strong> glándula mamaria. ¿Qué tipo <strong>de</strong> estrategia utilizaría en cada caso?<br />

c) Las proteínas secretadas hacia el medio extracelular poseen péptidos señales<br />

conservados, ¿a qué pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>berse?.<br />

51


52<br />

d) El <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> técnicas cada vez más rápidas asegura la posibilidad <strong>de</strong> analizar miles<br />

<strong>de</strong> secuencias <strong>de</strong> ADN provenientes <strong>de</strong> un mismo experimento. El análisis <strong>de</strong> expresión<br />

global se basa en la secuenciación <strong>de</strong> miles <strong>de</strong> ESTs (expressed sequence tag) que<br />

consisten en una rápida secuenciación <strong>de</strong> una población <strong>de</strong> ADNc obtenida a partir <strong>de</strong><br />

una población <strong>de</strong> ARNm. En la tabla que se adjunta se <strong>de</strong>scribe la composición <strong>de</strong> un<br />

banco <strong>de</strong> ESTs <strong>de</strong> glándula mamaria bovina, mostrándose las más representadas. ¿A<br />

qué factores pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>berse las diferencias que se pue<strong>de</strong>n encontrar si analizamos los<br />

ocho estados aquí analizados por separado?.<br />

BIBLIOTECA (O CATALOGO) ESTs <strong>de</strong> GLANDULA MAMARIA BOVINA Bos taurus<br />

(ID.5505), realizada a partir <strong>de</strong> ARNm aislado <strong>de</strong> tejidos mamarios en 8 estados fisiológicos,<br />

<strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo y sanitarios. La DISTRIBUCIÓN <strong>DE</strong> FRECUENCIAS <strong>DE</strong> LAS SECUENCIAS EST<br />

(EN UNIGENES) MÁS ALTAMENTE REPRESENTADAS:<br />

11.56% alfa-S1 caseína<br />

5.35% beta caseína<br />

3.45% beta lactoglobulina<br />

2.87% lactoferrina<br />

1.82% kappa caseína<br />

Referencia: Sonstegard TS et al. 2002. Análisis <strong>de</strong> EST <strong>de</strong> glándula mamaria bovina y anotaciones<br />

funcionales <strong>de</strong> índice génico <strong>de</strong> Bos taurus. Mamm Genome 13: 373-379.


Objetivos<br />

Unidad II - Tema 9<br />

2ª parte<br />

Ingeniería genética<br />

1. Describir el proceso <strong>de</strong> ingeniería genética.<br />

2. Analizar comparativamente este proceso con otras tecnología <strong>de</strong> manipulación genética y<br />

genómica.<br />

Principales conceptos<br />

1. El diseño <strong>de</strong>l transgen <strong>de</strong>berá ajustarse al objetivo buscado en cuanto a patrón <strong>de</strong> expresión<br />

(espacial, temporal), origen <strong>de</strong>l transgen, entre otros criterios.<br />

2. Un experimento <strong>de</strong> transformación genera varios eventos <strong>de</strong> transformación.<br />

3. En general, numerosos eventos <strong>de</strong>ben evaluarse para i<strong>de</strong>ntificar el genotipo y fenotipo<br />

trasgénico buscado.<br />

Desarrollo <strong>de</strong> la soja Roundup Ready<br />

I. Resumen <strong>de</strong> información:<br />

La línea o evento <strong>de</strong> soja GTS 40-3-2 (Soja RR) fue <strong>de</strong>sarrollada por Monsanto Canada Inc.<br />

para permitir el uso <strong>de</strong>l glifosato como un sistema alternativo para control <strong>de</strong> malezas en la<br />

producción <strong>de</strong> soja (Glicine max).<br />

El <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> la línea GTS 40-3-2 se basó en la tecnología <strong>de</strong>l ADN recombinante, a<br />

través <strong>de</strong> la introducción <strong>de</strong>l gen cp4 epsps aislado <strong>de</strong> la cepa CP4 <strong>de</strong> Agrobacterium tumefaciens<br />

en la variedad comercial <strong>de</strong> soja "A5403" (Asgrow Seed Company). Este gen bacteriano codifica<br />

una variante tolerante al glifosato <strong>de</strong> la enzima 5-enolpyruvulshikimate-3-fosfato synthasa<br />

(EPSPS).<br />

II. Descripción <strong>de</strong> la nueva característica<br />

1. Tolerancia a Glifosato(ver Figura 10)<br />

El glifosato (N-fosfometilglicina), ingrediente activo <strong>de</strong>l Roundup, es un herbicida sistémico,<br />

post emergente, usado en todo el mundo como un agente no selectivo para control <strong>de</strong> malezas.<br />

Se transloca simplásticamente hacia los meristemas <strong>de</strong> plantas en crecimiento. El glifosato<br />

actúa como un inhibidor competitivo <strong>de</strong> la enzima 5-enolpyruvylshikimate-3 fosfato synthase<br />

(EPSPS), enzima esencial en la ruta metabólica <strong>de</strong>l shikimato encargada <strong>de</strong> la producción <strong>de</strong><br />

los aminoácidos aromáticos: fenilalanina, tirosina y triptofano (Fig.10) y se localiza en el<br />

cloroplasto (Fig. 10). La inhibición <strong>de</strong> EPSPS resulta en la acumulación <strong>de</strong> shikimato y el bloqueo<br />

<strong>de</strong> la síntesis <strong>de</strong> los aminoácidos aromáticos necesarios tanto para su incorporación en proteínas<br />

como en la síntesis <strong>de</strong> metabolitos secundarios. En consecuencia, la presencia <strong>de</strong> glifosato<br />

<strong>de</strong>termina supresión <strong>de</strong> crecimiento y muerte <strong>de</strong> la planta. La vía biosintética <strong>de</strong>l shikimato<br />

solamente se encuentra en plantas y microorganismos. Se han clonado los genes<br />

correspondientes a las enzimas <strong>de</strong> la vía. Mutaciones en el gen que codifica EPSPS o su<br />

sobre-expresión <strong>de</strong>terminan tolerancia al glifosato en cultivos celulares o plantas.<br />

53


54<br />

2. Ingeniería (Diseño) Genética<br />

a) El inserto<br />

El gen cp4 epsps <strong>de</strong>rivado <strong>de</strong> la cepa CP4 <strong>de</strong> Agrobacterium tumefaciens codifica la enzima<br />

C4-EPSPS altamente insensible al glifosato. Esta enzima solamente difiere en un aminoácido<br />

<strong>de</strong> la versión EPSPS <strong>de</strong> las plantas (alanina por glicina). Las plantas que expresan C4-EPSPS<br />

continúan la síntesis <strong>de</strong> aminoácidos aromáticos en presencia <strong>de</strong> glifosato.<br />

b) Secuencias reguladoras y otras señales<br />

La región codificante <strong>de</strong>l gen cp4 epsps se colocó bajo la regulación <strong>de</strong> un fuerte promotor<br />

constitutivo <strong>de</strong>l Virus <strong>de</strong>l Mosaico <strong>de</strong> Coliflor (P-CaMV E35S) y termina con la secuencia<br />

terminador (T-nos) <strong>de</strong>l gen nos (nopalina sintetasa) <strong>de</strong>rivado <strong>de</strong> Agrobacterium tumefaciens<br />

(Fig. 11). Una secuencia <strong>de</strong> ADN <strong>de</strong>rivada <strong>de</strong> Petunia x hybrida que codifica para un péptido <strong>de</strong><br />

tránsito cloroplástico (CTP4 chloroplast transit pepti<strong>de</strong>) fue clonado en el extremo 5’ <strong>de</strong>l gen.<br />

La secuencia que codifica CTP4 unido a la región codificante <strong>de</strong>l gen cp4 epsps <strong>de</strong>terminan la<br />

producción <strong>de</strong> una proteína <strong>de</strong> fusión que facilita la importación <strong>de</strong> la enzima recientemente<br />

traducida <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l cloroplasto, don<strong>de</strong> tanto la ruta <strong>de</strong> la shikimato como <strong>de</strong> el sitio <strong>de</strong> acción<br />

<strong>de</strong> glifosato están localizado. Una vez importada al cloroplasto, el péptido <strong>de</strong> tránsito es eliminado<br />

y rápidamente <strong>de</strong>gradado por una proteasa específica.<br />

La EPSPS es ubicua en la naturaleza y por lo tanto no se espera que sea tóxica o alérgena.<br />

Cuando se realizaron análisis comparativos con el banco <strong>de</strong> secuencias <strong>de</strong> polipéptidos tóxicos<br />

o alergénicos conocidos, la secuencia <strong>de</strong> aminoácidos <strong>de</strong> la enzima no mostró homologías<br />

significativas con ellos.<br />

c) Método <strong>de</strong>sarrollado.<br />

La variedad <strong>de</strong> soja comercial A5403 (Asgrow Seed Co.) fue transformada por medio <strong>de</strong><br />

bombar<strong>de</strong>o con partículas <strong>de</strong> oro, con el plasmido vector PV-GMGT04 amplificado en Escherichia<br />

coli (ver Fig. 12). El plásmido contiene el gen cp4 epsps (CP4 EPSPS en el esquema <strong>de</strong> la<br />

Fig. 11) que confiere tolerancia a glifosato, el genuidA (GUS en la Fig. 12) para la producción <strong>de</strong><br />

beta-glucuronidasa como un marcador reportero y el gen nptII para resistencia a antibióticos<br />

(kanamicina) como marcador <strong>de</strong> selección.<br />

3. Evaluación <strong>de</strong> las líneas transgénicas<br />

a) Caracterización <strong>de</strong> la integración y estabilidad en el genoma vegetal<br />

Se caracterizaron diferentes eventos <strong>de</strong> transformación en cuanto a: número <strong>de</strong> copias<br />

<strong>de</strong>l casete insertado, presencia <strong>de</strong> rearreglos y la i<strong>de</strong>ntificación <strong>de</strong> las diferentes secuencias<br />

insertadas. En el evento GTS 40-3-2 (Padgette et al., 1995) solo se <strong>de</strong>tectó una copia <strong>de</strong>l “<br />

gen cassette CP4 EPSPS”, consistente en el promotor E35S <strong>de</strong>l Virus <strong>de</strong>l Mosaico <strong>de</strong> Coliflor<br />

(CaMV), el péptido <strong>de</strong> tránsito cloroplástico ct4, la secuencia codificadora cp4 epsps, y la señal<br />

<strong>de</strong> polia<strong>de</strong>nilación t-nos (Fig. 12).No se <strong>de</strong>tectó incorporación <strong>de</strong> ninguna región codificadora<br />

externa a la fusión génica al vector plasmídico original.<br />

En posteriores generaciones se <strong>de</strong>mostró que no hubo segregación <strong>de</strong> la fusión génica<br />

<strong>de</strong>scripta anteriormente, mostrando que la línea GTS 40-3-2 seguía patrones clásicos <strong>de</strong> herencia,<br />

para la fusión génica. Análisis <strong>de</strong> ADN durante las seis generaciones siguientes mostraron<br />

que la inserción fue estable.<br />

Estudios <strong>de</strong> caracterización mas recientes, han mostrado que, durante la integración <strong>de</strong>l<br />

inserto <strong>de</strong> ADN ocurrieron varios reor<strong>de</strong>namientos y que, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong>l inserto funcional primario,<br />

el evento 40-3-2 <strong>de</strong> soja Roundup Ready contiene dos segmentos pequeños no funcionales<br />

<strong>de</strong> ADN insertado <strong>de</strong> 250pb y 72pb respectivamente (Monsanto, 2000; Win<strong>de</strong>ls et al., 2001).


) Expresión estable<br />

Sumado al análisis <strong>de</strong> estabilidad en la integración <strong>de</strong>be confirmarse la estabilidad en el<br />

nivel <strong>de</strong> expresión <strong>de</strong>l transgén. Esto se realiza a varios niveles: transcripcional (acumulación<br />

<strong>de</strong> ARNm); a nivel proteico (acumulación <strong>de</strong> la proteína CP4 EPSPS) y a nivel <strong>de</strong>l fenotipo<br />

(tolerancia a glifosato) en varios tejidos <strong>de</strong> la planta. Si bien el promotor es constitutivo y fuerte,<br />

diferentes eventos <strong>de</strong> transformación pue<strong>de</strong>n generar líneas inestables en su expresión.<br />

EXTRAÍDO <strong>DE</strong><br />

• Canadian Food Inspection Agency, Decision Document DD95-05. 1995.The analysis of Food<br />

Samples for the Presence of Genetically Modified Organism.<br />

• Development, I<strong>de</strong>ntification and Characterization of a Glifosato – Tolerant Soybean Line.<br />

Padgette, S. R. et al. 1995. Crop Science 35: 1451-1461.<br />

Figura 10. Dentro <strong>de</strong>l cloroplasto la EPSPS cataliza la reacción <strong>de</strong> la shikimato-3-fosfato<br />

y fosfoenolpyruvate (PEP) a la forma 5-enolpyruvylshikimato-3-3 fosfato (EPSP) y fosfato. EPSP es<br />

un intermediario para la síntesis <strong>de</strong> aminoácidos aromáticos. Como una consecuencia <strong>de</strong> la inhibición<br />

<strong>de</strong> esta ruta bioquímica, la síntesis <strong>de</strong> proteínas es interrumpida, resultando en la muerte <strong>de</strong> la planta.<br />

EPSPS es el único objetivo biológico <strong>de</strong>l glifosato en las planta, y ninguna otra enzima que utilice PEP<br />

es inhibida por glifosato.<br />

55


56<br />

Figura 11. Representación esquemática <strong>de</strong>l “cassette CP4 EPSPS” introducido<br />

a la Soja RR (Roundup Ready).<br />

Figura 12. Mapa <strong>de</strong>l plásmido (vector) PV-GMGT04 usado en el evento <strong>de</strong> transformación<br />

<strong>de</strong> la Soja RR (tomado <strong>de</strong> Monsanto, 2000)<br />

PREGUNTA 1<br />

i) I<strong>de</strong>ntifique y <strong>de</strong>talle la función que cumple cada una <strong>de</strong> las secuencias <strong>de</strong>l inserto <strong>de</strong>scritas<br />

en la Fig. 11. Utilice para su respuesta el diagrama realizado en el punto anterior. ¿En dón<strong>de</strong><br />

ubica el ORF en este transgen?<br />

ii) Si <strong>de</strong>seara fabricar su propio transgénico resistente al glifosato diferente al <strong>de</strong>scrito anteriormente<br />

¿qué partes <strong>de</strong>l diseño <strong>de</strong> la Fig. 11 podría mantener constantes y que partes podría<br />

modificar?<br />

iii) COMPLEMENTARIA: I<strong>de</strong>ntifique en la Fig. 12 (plásmido) las secuencias más relevantes<br />

aclarando la función que cumple cada una. I<strong>de</strong>ntifique también la secuencia presente en el<br />

evento GTS 40-3-2.


PREGUNTA 2<br />

i) Describa mediante un diagrama <strong>de</strong> una célula vegetal el flujo <strong>de</strong> información genética <strong>de</strong>l<br />

gen <strong>de</strong> la soja que codifica la EPSPS necesaria para la vía <strong>de</strong> shikimato.<br />

ii) Complete dicho diagrama en el caso <strong>de</strong> una planta <strong>de</strong> soja RR. ¿Cuál es el genotipo <strong>de</strong> una<br />

planta transgénica homocigota consi<strong>de</strong>rando el gen nativo y el transgén?<br />

PREGUNTA 3<br />

En cuanto a la obtención <strong>de</strong> plantas transgénicas:<br />

i) Señale las principales etapas <strong>de</strong>l proceso <strong>de</strong> obtención <strong>de</strong> plantas transgénicas <strong>de</strong>s<strong>de</strong><br />

células transformadas a plantas transgénicas regeneradas, fértiles y estables.<br />

ii) Aclare los términos: marcador <strong>de</strong> selección, evento <strong>de</strong> transformación, generación To,<br />

T1, T2.<br />

iii) Señale los criterios a tener en cuenta en el diseño <strong>de</strong> transgenes.<br />

PREGUNTA 4<br />

En la siguiente tabla se presentan los resultados <strong>de</strong> una F2 (F1 x F1) <strong>de</strong> un cruzamiento<br />

primario entre la línea homocigota Genéticamente Modificada Resistente a Glifosato 40-3-2<br />

(P1) y 17 cultivares no transgénicos (P2).<br />

Familia Tolerantes Susceptibles Total Proporción<br />

1 17 4<br />

2 10 2<br />

3 12 4<br />

4 16 4<br />

5 16 5<br />

6 14 3<br />

7 18 5<br />

8 10 4<br />

9 17 7<br />

10 6 3<br />

11 15 4<br />

12 17 1<br />

13 10 1<br />

14 16 5<br />

15 3 1<br />

16 18 3<br />

17 19 5<br />

Total 234 61 295<br />

Teniendo en cuenta la información anterior:<br />

a) analice los resultados <strong>de</strong> las 17 familias <strong>de</strong> <strong>de</strong>scendientes y proponga una proporción entre<br />

ambos fenotipos.<br />

57


58<br />

b) Proponga genotipos para las plantas P1 , P2, F1 y F2.<br />

c) ¿Qué tipo <strong>de</strong> herencia presenta el transgén introducido en la línea Genéticamente Modificada<br />

40-3-2?<br />

d) ¿Cómo incorporaría el carácter RR a la variedad <strong>de</strong> soja mejor adaptada a su zona agrícola?<br />

¿qué herramientas discutidas en el curso utilizaría para lograr esta incorporación en el menor<br />

tiempo posible?<br />

PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS<br />

1. Comente las implicancias <strong>de</strong> que las inserciones <strong>de</strong> los transgenes se realicen en el<br />

genoma nuclear y en el genoma cloroplástico en cuanto a la contaminación (flujo) genético no<br />

<strong>de</strong>seados.<br />

2. Existen otras alternativas para generar tolerancias a glifosato utilizando genes vegetales<br />

como la sobreproducción <strong>de</strong> EPSP por amplificación <strong>de</strong> número <strong>de</strong> copias (mutagénesis generada<br />

durante cultivo in vitro: variación somaclonal), por control <strong>de</strong>l gen bajo un promotor constitutivo<br />

o por mutaciones puntuales en el gen endógeno. Compare dichas estrategias con las<br />

presentes en la soja RR.


Objetivos<br />

Unidad III - Tema 10<br />

Los genes en las poblaciones. Frecuencias genéticas.<br />

Población en equilibrio.<br />

Factores que influyen en las frecuencias y sus consecuencias.<br />

1. Conocer la composición genética <strong>de</strong> una población.<br />

2. Determinar las fuerzas que <strong>de</strong>terminan cambios en poblaciones.<br />

3. I<strong>de</strong>ntificar los cambios que producen las diferentes fuerzas en la composición <strong>de</strong> la población.<br />

Principales conceptos<br />

1. En cualquier especie, la mayor parte <strong>de</strong> la variación genética, <strong>de</strong>ntro y entre poblaciones es<br />

causada por la existencia <strong>de</strong> varios alelos en los diversos loci.<br />

2. El método fundamental para conocer la composición genética <strong>de</strong> las poblaciones es la frecuencia<br />

en que los alelos son encontrados en cada locus génico <strong>de</strong> interés.<br />

3. La frecuencia <strong>de</strong> un alelo dado en una población pue<strong>de</strong> cambiar por mutación, selección,<br />

migración o por <strong>de</strong>riva genética.<br />

4. En una población i<strong>de</strong>al en que no actúan fuerzas <strong>de</strong> cambio, una población <strong>de</strong> cruzamiento<br />

aleatorio, mostrará frecuencias genotípicas constantes en un locus dado.<br />

En los primeros años <strong>de</strong> la Genética, a partir <strong>de</strong>l re<strong>de</strong>scubrimiento <strong>de</strong> las Leyes <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l,<br />

algunos pioneros <strong>de</strong> esta nueva ciencia se formulaban las siguientes preguntas:<br />

1) En las poblaciones naturales, ¿<strong>de</strong>bían cumplirse las relaciones genotípicas 1 – 2 – 1,<br />

establecidas por la primera Ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l para la segregación <strong>de</strong> un par <strong>de</strong> alelos?<br />

2) En dichas poblaciones, ¿ los alelos dominantes, por su condición <strong>de</strong> dominantes, ten<strong>de</strong>rían<br />

a <strong>de</strong>splazar a los recesivos?<br />

En 1908, ambos problemas fueron categóricamente resueltos, en sendas publicaciones in<strong>de</strong>pendientes,<br />

por Hardy y Weinberg, fundando las bases teóricas <strong>de</strong> la Genética <strong>de</strong> Poblaciones.<br />

Estudie la “LEY <strong>DE</strong> HARDY – WEINBERG”, que trata el equilibrio genético en las poblaciones<br />

naturales.<br />

El objetivo <strong>de</strong> esta práctica, consistirá en tratar <strong>de</strong> respon<strong>de</strong>r ambas interrogantes, para lo<br />

cual partiremos <strong>de</strong> una muestra real, tomada <strong>de</strong> una población natural. Dicha muestra, que<br />

fue tomada por Boyd en l939, <strong>de</strong> la población <strong>de</strong> beduinos <strong>de</strong>l <strong>de</strong>sierto <strong>de</strong> Siria, consistió en<br />

208 individuos clasificados en función <strong>de</strong> los grupos sanguíneos MN, y está integrada por:<br />

MM MN NN TOTAL<br />

119 76 13 208<br />

Observaciones:<br />

a) Los grupos sanguíneos MN están <strong>de</strong>terminados por los alelos M y N, siendo la relación entre<br />

ambos alelos <strong>de</strong> codominancia.<br />

59


60<br />

b) Consi<strong>de</strong>re que la muestra es representativa <strong>de</strong> la población <strong>de</strong> beduinos <strong>de</strong>l <strong>de</strong>sierto <strong>de</strong> Siria<br />

c) Asumimos como requisito básico que los casamientos entre los individuos <strong>de</strong> los tres fenotipos<br />

ocurren, exclusivamente, en función <strong>de</strong>l azar.<br />

d) Tenga en cuenta que para realizar el análisis el único conocimiento básico necesario es la<br />

Primera Ley <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l<br />

e) Discuta la siguiente afirmación: “Los grupos sanguíneos MN, cumplen con el punto 3, referido<br />

a la aleatoriedad <strong>de</strong> los casamientos entre los individuos <strong>de</strong> los tres genotipos posibles”.<br />

ACTIVIDA<strong>DE</strong>S A REALIZAR<br />

1.<br />

a) Transforme los valores absolutos para los tres fenotipos <strong>de</strong> la muestra en frecuencias. Estas<br />

frecuencias <strong>de</strong> la muestra tomada ¿se encuentran en la proporción men<strong>de</strong>liana 1– 2–1?<br />

Utilice la prueba <strong>de</strong> chi 2 para fundamentar su respuesta.<br />

b) Teniendo en cuenta que los casamientos ocurren al azar con respecto a los grupos sanguíneos<br />

y, consi<strong>de</strong>rando que se trata <strong>de</strong> una población estadísticamente repre-sentativa <strong>de</strong> la<br />

población original, discuta si, como suponían algunos pioneros <strong>de</strong> la genética, la nueva<br />

generación ten<strong>de</strong>rá a aproximarse a una proporción 1 – 2 – 1 o no.<br />

c) Para verificar su respuesta trabaje directamente con los genotipos, representando en un<br />

cuadro todos los casamientos posibles entre los individuos <strong>de</strong> la población y teniendo en<br />

cuenta las frecuencias genotípicas originales. ¿Cuál fue el resultado obtenido?<br />

d) Si las frecuencias genotípicas originales se hubieran encontrado en la proporción 1 – 2 – 1<br />

¿cuál hubiera sido el resultado obtenido?<br />

e) ¿Se pue<strong>de</strong> consi<strong>de</strong>rar a los individuos como vehículos <strong>de</strong> los genes?. Cómo pasan los<br />

genes <strong>de</strong> una generación a la siguiente o dicho <strong>de</strong> otra manera, ¿cuál es el puente físico real<br />

entre una generación y la siguiente?<br />

f) De acuerdo con su respuesta a esta pregunta, ¿habrá una forma más simple <strong>de</strong> llegar a la<br />

próxima generación que la utilizada trabajando con los genotipos?. Utilícela.<br />

g) ¿Cuáles son sus conclusiones con respecto a la pregunta <strong>de</strong> los pioneros <strong>de</strong> la genética?<br />

2.<br />

Sus resultados <strong>de</strong>l ejercicio anterior ¿serán generalizables o <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rán <strong>de</strong> las frecuencias<br />

genotípicas utilizadas? Para respon<strong>de</strong>r esta pregunta, estime por la vía rápida, como será la<br />

próxima generación, partiendo <strong>de</strong> las muestras <strong>de</strong> las siguientes poblaciones:<br />

Grupo MM MN NN Total<br />

Aborígenes australianos 3 44 55 102<br />

Indios americanos (Puebla) 83 46 11 140<br />

Datos <strong>de</strong> origen <strong>de</strong>sconocido 64 500 35 599<br />

¿Qué generalizaciones podrían hacerse a partir <strong>de</strong> estos resultados? Discuta qué condiciones<br />

<strong>de</strong>berían cumplirse para que una población natural se encuentre en equilibrio genético.


3.<br />

Los siguientes son datos <strong>de</strong> dos poblaciones <strong>de</strong> una especie vegetal con reproducción sexuada<br />

y <strong>de</strong> polinización abierta.<br />

Genotipos Población 1 Frecuencias Población 2 Frecuencias<br />

AA 85 plantas 295 plantas<br />

Aa 430 plantas 10 plantas<br />

aa 485 plantas 695 plantas<br />

Total: 1000 plantas 1000 plantas<br />

a) Calcule las frecuencias genotípicas y génicas <strong>de</strong> ambas poblaciones. Realice los planteos<br />

claros y or<strong>de</strong>nados.<br />

b) Estime si esas poblaciones se hallan en equilibrio para el locus consi<strong>de</strong>rado. Fundamente<br />

sus respuestas con los planteos y realice confirmaciones estadísticas cuando lo consi<strong>de</strong>re<br />

necesario.<br />

c) Consi<strong>de</strong>rando que ambas poblaciones provienen <strong>de</strong> una antigua población antecesora que,<br />

varias generaciones atrás, se encontraba en equilibrio para dicho locus, con una frecuencia<br />

<strong>de</strong>l alelo A <strong>de</strong> 0,3.c1)Discuta<br />

cuál, o cuáles, pue<strong>de</strong>n haber sido los factores (naturales o artificiales) más relevantes,<br />

para que se hayan originado dos poblaciones diferentes a partir <strong>de</strong> la misma<br />

población antecesora.<br />

c2)Teniendo en cuenta su respuesta, ¿podría estimar cuántas generaciones, como mínimo,<br />

habrían transcurrido entre la población antecesora y la actual población 2? Explicite claramente<br />

el razonamiento seguido.<br />

PROBLEMAS COMPLEMENTARIOS<br />

1. El albinismo es una condición extremadamente rara en las poblaciones humanas, en la<br />

población inglesa, por ejemplo, aproximadamente 1 <strong>de</strong> cada 20.000 niños nacidos es albino.<br />

Se sabe que los albinos son homocigotas para el alelo recesivo “s”.<br />

a) Suponiendo que la población está en equilibrio para esta característica estime la frecuencia<br />

<strong>de</strong>l alelo “S” y las correspondientes frecuencias genotípicas.<br />

b) Cómo podríamos saber en este caso, con una frecuencia tan baja para uno <strong>de</strong> los alelos,<br />

si la población está en equilibrio?<br />

c) ¿Porqué, la mayoría <strong>de</strong> los casos <strong>de</strong> albinismo, ocurre entre los hijos <strong>de</strong> los matrimonios<br />

entre primos?<br />

d) Teniendo en cuenta las frecuencias genotípicas estimadas, estime la probabilidad <strong>de</strong><br />

que una pareja <strong>de</strong> fenotipo normal, tenga un hijo albino.<br />

2. ¿Qué relación piensa Ud. que pue<strong>de</strong> tener el ejemplo <strong>de</strong>l albinismo con la variabilidad<br />

genética natural en las poblaciones, la selección, la conservación <strong>de</strong>l germoplasma y la<br />

genética <strong>de</strong> poblaciones?<br />

61


62<br />

3. En el maíz el gene R origina presencia <strong>de</strong> antocianinas en la base <strong>de</strong> las espiguillas femeninas<br />

(marlo rojizo) y en otras partes <strong>de</strong> la planta. Es dominante sobre su alelo r que <strong>de</strong>termina<br />

ausencia <strong>de</strong> antocianinas (marlo blanco).<br />

Se tomó una muestra <strong>de</strong> 1000 plantas <strong>de</strong> una variedad <strong>de</strong> maíz y se contabilizaron 910<br />

plantas <strong>de</strong> marlo rojizo y las 90 restantes <strong>de</strong> marlo blanco.<br />

a) Suponiendo que esta población está en equilibrio para este locus, estime las frecuencias<br />

fenotípicas, génicas y genotípicas.<br />

b) Como, realmente, se <strong>de</strong>sconoce si esta población está o no en equilibrio para este locus, se<br />

realizó el siguiente experimento:<br />

i. Se <strong>de</strong>jó que todas las plantas <strong>de</strong> esta variedad, sembradas en una parcela, se fecundaran<br />

al azar.<br />

ii. Se cosecharon solamente las semillas <strong>de</strong> las plantas que tuvieran marlo blanco.<br />

iii. Al año siguiente se sembraron esas semillas y se obtuvieron 5000 plantas <strong>de</strong> las cuales<br />

se <strong>de</strong>terminó que 3000 tenían marlo rojizo y 2000 marlo blanco.<br />

iv. Con estos datos se estimaron las frecuencias génicas <strong>de</strong> la variedad original, calcúlelas.<br />

v. Se estimó que esa población original no estaba en equilibrio para estos genes, conclusión<br />

que fue <strong>de</strong>bidamente comprobada estadísticamente. Analice por qué se llegó a esa conclusión.<br />

c) ¿Qué otro experimento podría diseñarse que le permitiría estimar con precisión las frecuencias<br />

génicas y <strong>de</strong>cidir si la población estaba o no en equilibrio para ese locus?.


Objetivos.<br />

Unidad III - Tema 11<br />

Variaciones en la estructura y en el número <strong>de</strong> los cromosomas.<br />

Consecuencias genéticas.<br />

1. Analizar aspectos <strong>de</strong> la variabilidad cromosómica <strong>de</strong> los organismos, con especial énfasis en<br />

plantas.<br />

2. Enten<strong>de</strong>r los posibles orígenes y establecimiento <strong>de</strong> variaciones estructurales y numéricas,<br />

y sus consecuencias genéticas.<br />

Conceptos principales<br />

Los genomas son mutables en relación a estructura y número <strong>de</strong> cromosomas.<br />

La poliploidía juega un rol prepon<strong>de</strong>rante en la variabilidad intraespecífica y la formación <strong>de</strong><br />

nuevas especies.<br />

1. ¿Cuál será, a su juicio, la consecuencia cromosómica inmediata <strong>de</strong> la euploidía y en<br />

consecuencia, cuál será el efecto genético inmediato <strong>de</strong> la euploidía?<br />

2. Comparando con la poliploidía, ¿las otras mutaciones cromosómicas tendrán un efecto<br />

similar? Explique qué efectos se podría esperar en cada una <strong>de</strong> las mutaciones estructurales,<br />

en la aneuploidía, en la haploidía.¿Por qué?<br />

3. Suponga una especie vegetal que es autotetraploi<strong>de</strong> con meiosis normal y genotipo AAaa.<br />

a) Teniendo en cuenta que en este caso la meiosis es normal, indique cuántas clases <strong>de</strong><br />

gametos diferentes producirá y en qué proporciones. Usando el tablero <strong>de</strong> Punnett obtenga<br />

la posible <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong> esta planta por autofecundación.<br />

b) Compare sus resultados con los obtenidos a partir <strong>de</strong> la autofecundación <strong>de</strong> un híbrido<br />

Aa. ¿Qué ocurrió con las proporciones men<strong>de</strong>lianas clásicas? ¿Qué tipos <strong>de</strong> herencia<br />

estamos comparando?<br />

c) A partir <strong>de</strong> estos resultados ¿consi<strong>de</strong>ra que la selección en poliploi<strong>de</strong>s será más simple o<br />

más compleja que en diploi<strong>de</strong>s? Fundamente su respuesta.<br />

4. Para un gene con dos alelos (A y a) ¿cuántos genotipos tetraploi<strong>de</strong>s diferentes son posibles?<br />

Escriba dichos genotipos e indique cuáles son homocigotos y cuáles son heterocigotos.<br />

Suponga que, para el caso <strong>de</strong>l item anterior, consi<strong>de</strong>ra un segundo gene representado por los<br />

alelos B y b. Teniendo en cuenta ambos genes, escriba todos los genotipos posibles e indique<br />

cuáles son homocigotas y cuáles heterocigotas.<br />

Si ambos genes fueran miembros <strong>de</strong> sendas series alélicas, con cuatro alelos diferentes cada<br />

una, ¿cómo representaría el genotipo más heterocigótico posible? Si ahora, ubica dichos alelos<br />

en el/los correspondientes cromosomas, ¿<strong>de</strong> cuántas maneras diferentes podría hacerlo? Represéntelas<br />

gráficamente.<br />

63


64<br />

Explique las razones que nos permiten <strong>de</strong>cir, que un organismo tetraploi<strong>de</strong> pue<strong>de</strong> contener<br />

mayor variabilidad genética que un diploi<strong>de</strong>.<br />

5. ¿Qué son gametos no reducidos? ¿Por qué un tetraploi<strong>de</strong> originado a partir <strong>de</strong> gametos no<br />

reducidos tiene la potencialidad <strong>de</strong> contener más variabilidad genética que uno <strong>de</strong> origen<br />

somático?<br />

6. ¿Qué relación existe entre la poliploidía, la segregación cromosómica irregular, la formación<br />

<strong>de</strong> gametos genéticamente <strong>de</strong>sbalanceados y la esterilidad cromosómica, tan frecuente en<br />

los poliploi<strong>de</strong>s? ¿Por qué muchos alopoliploi<strong>de</strong>s no presentan esterilidad cromosómica?<br />

¿Cuál es el fenómeno citológico que está en la base <strong>de</strong> estos problemas?<br />

PROBLEMA COMPLEMENTARIO<br />

1. Comparando con la poliploidía, ¿las otras mutaciones cromosómicas tendrán un efecto<br />

similar? Explique qué efectos se podría esperar en cada una <strong>de</strong> las mutaciones estructurales,<br />

en la aneuploidía, en la haploidía.¿Por qué?


Unidad III - Tema 12<br />

Evolución natural y domesticación. Especiación. Hibridaciones interespecíficas.<br />

Origen <strong>de</strong> algunas especies cultivadas y su domesticación.<br />

Objetivos<br />

1. Introducir los conceptos sobre la evolución natural <strong>de</strong> los organismos, con énfasis en vegetales<br />

superiores.<br />

2. Realizar un análisis comparativo con el proceso <strong>de</strong> domesticación realizada por el ser humano.<br />

Conceptos principales<br />

La evolución natural como fenómeno <strong>de</strong> diversificación.<br />

La importancia que tiene el fenómeno <strong>de</strong> hibridación interespecífica en los vegetales.<br />

Las consecuencias <strong>de</strong> la domesticación: El síndrome <strong>de</strong> domesticación y el estrechamiento <strong>de</strong><br />

la base genética <strong>de</strong> las plantas cultivadas<br />

1. Se ha avanzado mucho en el estudio <strong>de</strong> la evolución en la tribu <strong>de</strong> las triticeas a la que<br />

pertenece el género Triticum.<br />

a) Analice el esquema sobre evolución <strong>de</strong>l trigo <strong>de</strong> la figura 13, anotando según sea necesario<br />

los números cromosómicos o los correspondientes genomios.<br />

b) En la evolución <strong>de</strong>l trigo se <strong>de</strong>scubrió un fenómeno genético <strong>de</strong> gran importancia que<br />

está relacionado con el comportamiento <strong>de</strong> los cromosomas durante la meiosis <strong>de</strong> T.<br />

aestivum. ¿En qué consiste dicho fenómeno y en qué momento <strong>de</strong> la evolución <strong>de</strong>l trigo<br />

habría ocurrido? ¿Existirá algún recurso experimental que tal vez permita arrojar alguna<br />

luz sobre este dilema? La hipótesis sobre la evolución <strong>de</strong>l trigo expuesta en el esquema<br />

¿podría ser confrontada experimentalmente?<br />

c) La evolución <strong>de</strong>l trigo <strong>de</strong> pan es un ejemplo <strong>de</strong> control genético <strong>de</strong> la meiosis. Explique<br />

esta afirmación.<br />

2. En la familia <strong>de</strong> las Crucíferas el género Brassica es un interesante ejemplo <strong>de</strong> hibridaciones<br />

interespecíficas <strong>de</strong> gran interés económico.<br />

Analice el esquema <strong>de</strong> la Figura 14. La comparación <strong>de</strong> los números cromosómicos <strong>de</strong> las<br />

tres especies originales <strong>de</strong> Brassica, ¿nos indican algo acerca <strong>de</strong> los factores implicados en la<br />

evolución <strong>de</strong> este grupo <strong>de</strong> plantas?<br />

65


66<br />

Figura 13.-<br />

Figura 14.-


3. Analice comparativamente los esquemas que explican la evolución <strong>de</strong> especies cultivadas<br />

<strong>de</strong> los géneros Triticum y Brassica.<br />

Observe que en el primer caso es <strong>de</strong> fundamental importancia la duplicación <strong>de</strong>l número <strong>de</strong><br />

cromosomas. Discuta <strong>de</strong> qué formas pue<strong>de</strong> llegarse a esa duplicación.<br />

PROBLEMAS COMPLEMENTARIOS<br />

1. Las bananas cultivadas son triploi<strong>de</strong>s y no tienen semillas. Algunas especies <strong>de</strong> bananas<br />

<strong>de</strong>l género Musa son diploi<strong>de</strong>s y tienen genomios AA (silvestre comestible) y otras <strong>de</strong> genomios<br />

BB (silvestre no comestible, con alta tolerancia a la sequía y resistencia a varias enfermeda<strong>de</strong>s).<br />

Las económicamente más importante son triploi<strong>de</strong>s (2n=3x=33) algunas con genomios<br />

AAA, otras AAB y otras ABB. Explique el posible origen <strong>de</strong> las triploi<strong>de</strong>s y la posible relación<br />

entre la triploidía y la esterilidad <strong>de</strong> las bananas.<br />

2. Actualmente se cultivan semillas triploi<strong>de</strong>s <strong>de</strong> sandía, para evitar la formación <strong>de</strong> semillas.<br />

Las comunes con semilla son diploi<strong>de</strong>s. Busque en la bibliografía disponible cómo se llega a<br />

obtener las plantas triploi<strong>de</strong>s <strong>de</strong> sandía.<br />

3. La especie <strong>de</strong> algodón americana, Gossypium hirsutum, tiene 2n=52 cromosomas. Las<br />

especies <strong>de</strong>l viejo mundo, G. thurberi y G. herbaceum, tienen 2n=26.<br />

En la meiosis <strong>de</strong> los híbridos entre estas especies se observaron las siguientes características<br />

(II = bivalente; I = univalente):<br />

Híbridos Comportamiento meiótico<br />

G. hirsutum x G. thurberi ..... 13 II cortos + 13 I largos<br />

G. hirsutum x G. herbaceum ..... 13 II largos + 13 I cortos<br />

G. thurberi x G. herbaceum ..... 13 I largos + 13 I cortos<br />

a) Interprete filogenéticamente estas observaciones mediante un diagrama, indicando claramente<br />

las relaciones entre las especies. ¿Cuántos genomios diferentes supone que hay en juego?<br />

Indíquelos en su diagrama. ¿Cómo podría probar si su interpretación es correcta?<br />

b) Según los resultados obtenidos, el híbrido entre G. thurberi y G. herbaceum ¿será fértil o<br />

estéril? Explique su respuesta ¿Cómo podría restituir la fertilidad en dicho híbrido?<br />

GLOSARIO BASICO <strong>DE</strong> TEMAS 11 Y 12.<br />

Alopoliploidía Genomio<br />

Autopoliploidía Herencia disómica<br />

Aneuploidía Herencia tetrasómica<br />

Bivalentes Híbridación interespecífica<br />

Cariotipo Monoploi<strong>de</strong>s<br />

Cariotipo básico (x) Multivalentes<br />

Cigoteno Mutación cromosómica<br />

Colchicina Mutación puntual<br />

Cromosomas homeólogos Número cromosómico 2n<br />

Cromosomas homólogos Poliploidía<br />

Esterilidad cromosómica Segregación irregular<br />

Euploidía Sinapsis<br />

Gametos <strong>de</strong>sbalanceados Univalentes<br />

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