APUNTES DE GENÉTICA jano.pdf

7/29/2019 APUNTES DE GENTICA jano.pdf

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PREPARATORIA

DE GENTICATEMAS A TRATAR1. Conceptos bsicos de gentica

Gen

Alelo

Genotipo

FenotipoHomocigtico

Heterocigtico

2. Experiencias y leyes de Mendel

3. Herencia ligada al sexo y herencia mitocondrial

4. Interaccin allica e interaccin gnica

5. Ligamiento y recombinacin. Mapas genticos.

1. CONCEPTOS BSICOS DE GENTICAConcepto de GEN.

Los genes son unidades de informacin gentica que se disponen unotras otro en el ADN y en los cromosomas cuando stos se formandurante la mitosis y meiosis.

Muchos genes llevan informacin para fabricar cadenaspolipeptdicas, otros para la transcripcin de ARN trasnferentes yribosomales y otros se encargan de regular la actividad de otros

genes.Dada su condicin de diploide, el ser humano lleva dos genes parauna misma caracterstica o funcin.

Concepto de ALELO o GEN ALELO.

Son cada una de las informaciones distintas que puede contener ungen para un determinado carcter. Por ejemplo, son alelos lasinformaciones para el color amarillo y verde de la superficie delguisante o las tres posibles para el sistema del grupo sanguneo ABO,es decir, informacin para sangre tipo A, tipo B y tipo O. Aunquehaya ms de de dos alelos posibles para un determinado gen, cada

individuo slo portar dos de ellos. Los alelos se representan conletras, maysculas en el caso de que el alelo sea dominante ominsculas si el alelo es recesivo.

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PGINA 1 DE 17 GENTICA BSICA

Aunque haya tres tipos deinformaciones distintas para elgrupo sanguneo ABO

- IA - sangre tipo A- IB - sangre tipo B- i sangre tipo Olas combinaciones de losdisitntos indiviudos slo podrnser:- IA IA- IA i- IA IB

- IB IB

- IB i- i i
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Un alelo dominante es aquel que se expresa en el individuoenmarascando completamente a la informacin del alelo recesivo.Dicho de otra manera, si un individuo tiene en sus dos informacionespara el mismo carcter un alelo dominante y otro recesivo, lainformacin que actuar en el individuo ser la dominantes,quedando la recesiva completamente silenciada. Esto slo ocurre en

carcteres que presentan dominancia completa.

Concepto de GENOTIPO

Es el conjunto de genes que tiene un individuo y se suele representarmediante letras.

Concepto de FENOTIPO

Es el aspecto externo o consecuencia que muestra un individuo

segn el genotipo que tiene.

Concepto de HOMOCIGTICO

Se dice que aquel carcter (o individuo) que lleva como informacinlos dos alelos iguales. Son las razas puras de Mendel.

Concepto de HETEROCIGTICO

Se dice aquel carcter (o individuo) que lleva dos informaciones

diferentes. Son los hbridos de Mendel.

2. EXPERIENCIAS Y LEYES DE MENDELA partir de experimentos con guisantes, Mendel estableci unasleyes para la herencia que an siendo parciales se cumplen conrigurosidad dentro unas condiciones, como por ejemplo, que losgenes de los caracteres que estudi Mendel estaban en cromosomasdiferentes o que cada carcter estaba controlado por un slo gen.

A partir de las experiencias con guisantes que se detallan msadelante, Mendel estableci los siguientes postulados

(1): La herencia de un determinado carcter est controlado porfactores que se encuentran por pares en el organismo. Gracias alos conocimientos posteriores de citologa se sabe que esto es asporque la existencia de cromosomas homlogos que portan los genespara un mismo carcter en la misma posicin aunque pueden llevaralelos diferentes.

(2): Cuando dos factores distintos, responsables de un determinadocarcter se encuentran al mismo tiempo en un individuo, uno domina



En 1866, Gregor Johann Mendelpublic los resultados de unaserie de experimentos quesentaron las bases de la genticacomo una ciencia a tener encuenta. Hasta 1900 sus trabajospasaron inadvertidos.


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completamente al otro de modo que este ltimo no muestra ningunaevidencia en el fenotipo.

Este hecho lo puso de manifiesto con la cruza monohbrida queconsiste en cruzar dos razas puras, una fenotipo dominante(guisantes amarillos) con otra de fenotipo recesivo (guisantesverdes). Toda la descendencia fue amarilla.

A partir de esta experiencia tambin se enunci la ley de launiformidad de la primera generacin filial (F1) que dice que alcruzar parentales (P) razas puras, toda la descendencia es igual

(3): Cuando un organismo forma los gametos, los factores queestaban juntos en el individuo se separan y se mezclan aunque sehayan heredado juntos.

Hoy en da se sabe que esto sucede durante la meiosis, en concreto,gracias a la disposicin al azar de los bivalente maternos y paternosen la metafase I y a que en la Anafase I viajan cromosomas a cadapolo. Esto ltimo reduce a la mitad la cantidad de material gentico

y por eso el genotipo de los alelos se representa con la mitad deletras que las que tiene el genotipo del individuo.

En la segunda figura de la derecha se muestra un cuadrado dePunnett que es un buen instrumento para visualizar los porcentajesde la descendencia. En l, se escriben los genotipos de los gametos(mitad de letras) que forman cada uno de los progenitores en lasentradas de filas y columnas de modo que en cada celda se escribentodas las letras correspondientes a los genotipos de los gametos que

intersectan.




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En el caso de que se estudien dos caracteres cuyos genes seencuentran en cromosomas diferentes, se cumplen los principios.

De este tercer principio emanan la segunda y tercera ley de Mendel.la segunda es la ley de disyuncin de los alelos (por la anafase I) y latercera es la ley de la herencia independiente (por la disposicin alazar de los bivalente en la metafase I).

Esta ltima ley se basa en las pruebas de dihibridismo de losguisantes.

La proporcin de la F29:3:3:1 tras autofecundar la F1 es laproporcin habitual de las pruebas de dihibridismo (llamado as

porque se estudian 2 caracteres). Servir de base para el estudio deotros tipos de herencia en la que hay interaccin de genes.

Uno de los cruces muy utilizados para determinar el genotipo de unindividuo es la cruza de prueba, que consiste en un cruzar unindividuo con fenotipo dominante con el homocigtico recesivo.Segn la proporciones de la descendencia se podr deducir si el

fenotipo dominante se encontraba en homocigosis o heterocigosis.



En la imagen superior se puedecomprobar la primera ley deMendel o ley de la uniformidad.En el cuadro de la derecha sepuede observar tanto la segunda

como la tercera ley


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EJERCICIO N1

Si una planta homocigtica de tallo alto (AA) se cruza con una

homocigtica de tallo enano (aa), sabiendo que el tallo alto esdominante sobre el tallo enano, Cmo sern los genotipos y losfenotipos de la F1 y F2?

EJERCICIO N 2

En la especie humana, el carcter braquidactilia (dedos anormales)(B) es dominante sobre el carcter dedos normales (b), y el dedentinognsis imperfecta (D) dominante sobre dientes normales (d).

Un hombre dihbrido con braquidactilia y dentinognesis imperfecta,se casa con una mujer de la mismas caractersticas.

Estudia la proporcin fenotpica de la descendencia.

RBOLES GENEALGICOSUn rbol genealgico es una representacin grfica de la transmisinde caracteres hereditarios de una generacin a otra.

Consta de una serie de smbolos y enlaces que representan a losindividuos y la forma que tienen de relacionarse entre ellos.

Cada generacin viene dada por un nmero romano y a cada individuode cada generacin se le asigna un nmero arbigo. De este modo sepuede referir de manera precisa a cada individuo del rbol. As, porel ejemplo el individuo II, 3 ser el tercer individuo de la segundageneracin.



SOLUCINEJERCICIOn1

SOLUCINEJERCICIOn2

ENFERMEDADES AUTOSMICAS

AR - autosmica recesivaAD - Autosmica dominante

Enfermedad de Tay-Sachs ARNeurofibromatosis - ADFibrosis qusitca - ARAcondroplasia - ADHipercolesterolemia familiarSndrome de Lynch - ADAnemia Falciforme - ARSndrome de Miller-Dieker: ADFenilcetonuria - ARCorea de Huntington - ADAtaxia telangectasia - AR
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A continuacin se presentan dos rboles genealgicos con unaspreguntas al respecto como ejercicio de comprensin de losconceptos explicados hasta ahora.




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Ejercicio n 3

El rbol genealgico superior se muestra la herencia de unaenfermedad de transmisin hereditaria. A partir de su observacincontesta razonadamente a las siguiente cuestiones:

a) Se trata de una enfermedad dominante o recesiva?

b) La descendencia de un varn con genotipo como III6 con unamujer de genotipo como II5, padecer toda ella la enfermedad?

c) Un cuarto hijo de II3 y II4 podra padecer la enfermedad?

Ejercicio n 4

El rbol genealgico superior se muestra la herencia de unaenfermedad de transmisin hereditaria. A partir de su observacin

contesta razonadamente a las siguiente cuestiones:

a) Se trata de una enfermedad dominante o recesiva?

b) Determina el genotipo de I1 y I2

c) Pueden tener III3 y III4 el mismo genotipo?.



SOLUCINEJERCICIOn3

SOLUCINEJERCICIOn4
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TRIHIBRIDISMO (o cruce de tres factores)No es ms que una ampliacin del nmero de caracteres que seestudian a tres. (se podran ampliar a ms).

El proceso de herencia para tres o ms genes mendelianos (situadosen cromosomas diferentes) es igual que para uno o dos caracteresslo que ms laborioso. Por eso se recomienda seguir cierto sistemacomo el mtodo de bifurcacin.




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3. HERENCIA LIGADA AL SEXOHerencia ligada al cromosoma X. La herencia cuyos genes se sitan enla regin diferencial del cromosoma X se heredan de maneradiferente en el varn que en la mujer.

Los machos como el de la especie humana que son XY no pueden serni heterocigticos ni homocigticos para el carcter al llevar tanslo un cromosoma X. A esta condicin se le denomina hemizigosis.

Investigacin 1.1

Un varn con dficit en la glucosa-6-P deshidrogenasa, tiene hijoscon una mujer cuyo padre tambin tena dficit para ese enzima.

Deduce buscando informacin sobre ese carcter en internet, elposible genotipo del hombre y de la mujer y las frecuenciasgenotpicas de los descendientes.

Investigacin 1.2Un varn con dficit en la hipoxantin-guanosin-fosforibosiltransferasa, tiene hijos con una mujer cuyo padre tambin tenadficit para ese enzima.

Deduce buscando informacin sobre ese carcter en internet, elposible genotipo del hombre y de la mujer y las frecuenciasgenotpicas de los descendientes.

ANOMALA CARACTERSTICAS

Daltonismo - Tipodeutan

Insesibilidad a la luz verde

Daltonismo tipoprotan

Insensibilidad a la luz roja

Enf. de Fabry Deficiencia de la galactosidasa. Defectosen el corazn y riones. Muerte temprana

Hemofilia A Dficit de factor VII de coaguliacin

Hemofilia B Dficit de factor X de coagulacin

Sindrome de Hunter Enfermedad de almacenamiento demucopolisacridos por deficiente deiduronato sulfatasa. Estatura baja desdosen garra

Distrofia muscular Deficiencia de distrofina. Degenracinmuscular progresiva

Icitosis Dficit de enzima esteroide sulfatasa

Sin. Lesch-Nyham Dficit de hipoxantin-guanosinfosforibosil trasnferasa



El cromosoma Y tiene una reginde apareamiento homlogo conel cromosoma X ya que ambossufren sinapsis durante lameiosis.Sin embargo hay una zona

amplia del cromosoma X quecarece de su correspondientehomlogo con el Y. Esta es laregin diferencial delcromosoma X.

NOTA: los ejercicios sealadoscomo investigacin requierenbsqueda de informacinadicional para poder serresueltos.

Enfermedades ligadas alcromosoma X en la especiehumana


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Es muy difcil que una mujer padezca enfermedades ligadas alcromosoma X porque para ello es necesario que el padre padezca laenfermedad y la madre portadora. Sin embargo, en algunos casosaparecen mujeres que padecen la enfermedad con un slo alelo. stosson:

Que se produzca semidominacia, es decir, que el alelo recesivopresente cierta intensidad en mujeres portadoras.

Inactivacin del cromosoma X sano. (poco frecuente)

Sndrome de Turner (45 + XO)

Ejercicio n 5

La distrofia muscular de Duchenne es una enfermedad degenerativarecesiva ligada al cromosoma X que provoca un degeneracinprogresiva en las clulas musculares.

Una mujer se casa con un varn, ambos normales, y no se conoce enambos ningn antepasado con distrofia en las dos generacionesanteriores.

Su primer hijo es normal pero el segundo varn padece distrofia.

a) Cules es la probabilidad de que el siguiente hijo varn tambinpadezca la enfermedad?. Y si fuese una nia?

b) Cul es el genotipo de la madre de la mujer?c) Haz un rbol genealgico que incluya al matrimonio, a sus padres y

a los hijos, aadiendo una nia que tuvieron como tercerdescendiente.

Ejercicio n 6

Dos madres han dado a luz a sus hijos al mismo tiempo en un hospitalurbano muy atareado. El hijo de la pareja 1 tiene hemofilia, unaenfermedad ocasionada por un alelo recesivo ligado al X. Ninguno de

los dos padres tiene la enfermedad. La pareja 2 tiene un hijo normal,a pesar de que el padre es hemoflico.

Varios aos ms tarde la pareja 1 puso un pleito al hospitalreclamando que estos dos recin nacidos se cambiaron despus delnacimiento.

Te llaman como consejero gentico para testificar. Qu informacinproporcionaras al jurado en relacin con la alegacin?



SOLUCINALEJERCICION5!

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Ejercicio n 7

El siguiente rbol genealgico muestra la transmisin de unaenfermedad

Indica si es dominante o recesiva o si es autosmica o ligada alcromosoma X.

De termina el genotipo de I1 e I2 segn tus conclusiones anteriores.

Qu porcentaje de descendientes afectados habra si losprogenitores son como III 7 y III 12?

4. INTERACCIN ALLICA E INTERACCIN GNICAEn algunos casos existen alelos que nodominan completamente el uno sobre elotro sino que ambos tienen la mismafuerza. A este fenmeno se le denominaCODOMINANCIA.

En el caso particular de que el fenotipoexpresado por el heterocigtico sea una

mezcla del fenotipo de loshomocigticos recibe el nombre deDOMINANCIA INTERMEDIA.

Un ejemplo de dominancia intermedia esel de los Dondiegos de noche o Boca deDragn en el que los homocigticospresentan fenotipos rojos y blancos y elhbrido color rosa.

Un concepto importante en lacodominancia es el de EFECTO UMBRAL

ya que ayuda a comprender algunosaspectos que tienen que ver con enfermedades.



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Tomemos como ejemplo la Enfermedad de Tay-Sachs (o EnfermedadGM2). Los homocigticos recesivos estn gravemente enfermos. Losheterocigticos slo producen el 50 % del enzima afectado pero conesa cantidad el metabolismo no se resiente y el individuo lleva unavida completamente normal.

A la cantidad necesaria de producto gentico para que la expresinfenotpica sea normal se le llama EFECTO UMBRAL. En el caso de laEnfermedad de Tay-Sachs el umbral es menor del 50 %.

ALELOS LETALESExisten un grupo de genes cuya mutacin si se presenta enheterocigosis es tolerable y tienen un comportamiento dominanteen cuanto al fenotipo normal (llamado salvaje o silvestre por los

genetistas). Sin embargo si la mutacin se presenta en homocigosistiene un efecto letal y los individuos no nacen o bien mueren acierta edad. Son alelos dominantes con efecto letal recesivo. Elejemplo ms claro es el del color del pelaje del ratn.

El pelaje de color normal de los ratones se denomina color agut. Sedescubri una mutacin dominanteque provocaba que los ratonestuviesen el pelo amarillo. Peroresult que cuando los dos alelosamarillos coincidan en un ratn,ste mora, es decir, tena un efectoletal recesivo.

Tambin existen mutaciones letalesdominantes. En este caso, un nicoalelo es insuficiente para fabricar lacantidad de producto requerido demodo que ste no supera el umbralcrtico.

Un ejemplo trgico para la especiehumana es la Enfermedad de

Huntington, una enfermedadneurodegenerativa que sueleaparecer a partir de los 40 aos(pueden haber tenido descedenciaantes de padecer la enfermedad!)

Ejercicio n8

La ausencia de patas en las reses sedebe a un gen letal recesivo. Delapareamiento entre un toro y una

vaca, ambos hbridos, quproporciones genotpicas se esperanen la F2 adulta?. Los becerros



La Enfermedad de Tay-Sachs esuna mutacin que afecta a lahexosaminidasa A un enzimarelacionado con el metabolismode los lpidos.MODO DE HERENCIA

La mutacin del color amarillo enel ratn es causada por unadelecin. Esta delecin tambinafecta a un gen adyacente vital.

Cuando slo hay una copia deeste gen, la situacin escompatible con la vida, pero sifaltan los dos (homocigosis)genes adyacentes al del color, yano lo es.
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amputados mueren al nacer. (la F2 se obtiene por autofecundacin dela F1)

Ejercicio n 9

En las gallinas existe un gen letal (l) recesivo ligado al cromosoma X.

Si un macho heterocigoto, para ese gen letal, se cruza con una gallinanormal, cul ser la proporcin de machos y hembras obtenida entresus descendientes?. Recuerda que las gallinas son XY y los gallos XX

Ejercicio n 10

La enfermedad de Tay-Sachs es una enfermedad hereditaria recesivaque causa la muerte en los primeros aos de vida cuando seencuentra en condicin homocigtica. Se piensa que los dedosanormalmente cortos, braquifalangia,se deben al genotipo

heterocigtico para un gen letal, siendo normal el individuo BB. Cules son los fenotipos esperados entre nios adolescentes hijosde padres braquifalngicos y heterocigticos para la enfermedad deTay-Sachs ?.

EPISTASIAHasta ahora hemos estudiado el hecho de que un locus, en realidaduno en cada homlogo, controlaba uncarcter.

La ESPISTASIA es un ejemplo deinteraccin entre genes que tienelugar cuando dos locus (el lugar queocupa un gen en un cromosoma)controlan un slo carcter. Si porejemplo consideramos las formasallicas A y a para uno de los genes yB y b para el otro, adems de lainfluencia de A sobre a y viceversa ola de B sobre b y viceversa, tambin

hay influencia de los alelos del locusA sobre los alelos del locus B yviceversa.

Hay epistasias ms complejas en lasque ms de dos locus son losresponsables del control de uncarcter, pero estos apuntes se vancentrar en caso de interaccin entredos.

Las EPISTASIAS suponen la

desaparicin de uno o dos fenotipos de la tpica proporcin 9:3:3:1de cruza de diheterocigticos y la alteracin de dicha frecuencia.



SOLUCINALEJERCICION8


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EPISTASIA SIMPLE DOMINANTE: es el caso en el que el alelodominante del locus de un gen, pongamos por ejemplo al A, suprimela accin de los alelos del otro locus, B o b.

EJEMPLO: mazorcas del maiz. La presencia del alelo A obliga hace queno se aprecie la expresin de los genes de otro loci para el color delendospermo (sustancia de reserva de la semilla) que puede seramarillo o blanco. La presencia de A provoca un color prupura en laaleurona que impide la visin del endospermo. Por lo tanto, loscolores de los granos del maz de las mazorcas pueden ser amarillo,blanco o prpura.

EPISTASIA SIMPLE RECESIVA: es el caso en el que el alelo recesivode un locus (debe de estar en homocigosis, claro) impide la expresindel otro.



12 : 3 : 1La aleurona es un conjunto degrnulos protecos que seencuentran en la periferia del

endospermo de las semillas.

9 : 3 : 4
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Ejemplo: la presencia de aa en un locus impide que seexprese el color del pelaje de los perros de razalabrador en otro. Existen perros de color negro, marrn

y oro.

El alelo B produce color negro y el alelo b colormarrn. El alelo A del otro gen permite la expresindel color y aa la impide generando una coloracin clarallamada oro.

Otro ejemplo de epistasia simple recesiva es el delcolor de determinadas especies ratones que puede sergris (agouti), negros o albinos. En el cruzamiento denegro (AABB) por albino (aabb), toda la descendenciafue agout (AaBb). El cruzamiento de ratones agoutentre s origin la clsica descendencia de la epistasiasimple recesiva 9 agout : 3 negros : 4 albinos.

EPISTASIA DOBLE DOMINANTE: (genes duplicados).En este caso la presencia de A en un locus o de B en elotro por separado es suficiente para que se exprese elcarcter.

Es el caso de la sntesis de clorofila en las plantas. Los genotiposA_B_ , A_bb , aaB_ son plantas que sern capaces de producirclorofila.

EPISTASIA DOBLE RECESIVA: tambin recibe el nombre de genes

complementarios. En este caso la presencia del recesivo, enhomocigosis, claro, en cualquiera de los dos loci impide la aparicin



15 : 1


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del carcter o dicho de otro modo, es necesaria la presencia de losdos dominantes para que se exprese el carcter.

Es el caso de la flor del guisante. Para que no sea blanca es necesariala presencia del dominante en alguno de los dos loci. En ese caso, laflor el prpura.

EPISTASIA DOBLE RECESIVA: El alelo dominante de un locus (porejemplo el A) y el recesivo del otro locus (por ejemplo el b)suprimen, respectivamente la accin de los otros alelos. Por ejemplo,un locus (A,a) que inhibe la pigmentacin y otro locus (B,b) que

controla la produccin de pigmentos.



9 : 7

13 : 3


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Ejercicio n 11

Las hojas de la pia pueden clasificarse en tres tipos: espinosa,punta espinosa y sin espinas. Cruzamientos realizados con lneaspuras han producido los resultados que aparecen en la tabla:

CRUZAMIENTOS Parental F1 F2

1 PE x E PE 99 PE : 34 E

2 S x PE S 120S : 39 PE

3 S x E S 95S : 25PE : 8 E

a) Define los smbolos genticos con letras y explica los resultadosde los genotipos y sus proporciones.

b) Usando la terminologa y lo deducido en (a), determina lasproporciones fenotpicas esperadas en:

b.1) La F1 del cruzamiento sin espinas x espinas con la lneaparental espinosa

b.2) La F1 del cruzamiento sin espinas x espinosa con la F1 delcruzamiento espinosa x punta espinosa.

Ejercicio n 12

En el ratn el gen c+ produce pigmentacin en el pelo. La coloracinde los individuos c+c+ o c+c depende de su genotipo respecto a otro

gen a+ situado en otro cromosoma. Los individuos a+a+ y a+a songrises y los aa negros. Dos ratones grises producen una descendenciacompuesta por los siguientes fenotipos: 9 grises, 4 albinos y 3negros. Cul es el genotipo de los genitores? .Qu descendencia cabe esperar en el cruce de dos diheterocig-ticos?. Hay algn tipo de interaccin entre genes?





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