Ligamiento de Genes

Ligamiento de Genes:
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Definición.
Relaciones numéricas.
Fase de acoplamiento y fase de repulsión.
Intercambio de genes ligados: crossing over.
Detección citológica del crossing over.
Medidas de ligamiento.
Elaboración de mapas cromosómicos, distancia y
orden de los genes, entrecruzamiento doble.
• El cruzamiento prueba de tres puntos.
• Interferencia y coincidencia
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Recordando la Segunda ley de Mendel
“Distribución independiente y
recombinaciones al azar”:
Esta ley se cumple cuando los caracteres elegidos
están regulados por genes situados en distintos
cromosomas.
Dos caracteres elegidos por Mendel, color de la
semilla "A" y forma de la semilla "B“, se encuentran
en distintos cromosomas y por lo tanto el individuo
dihíbrido AaBb formará cuatro clase de gametos
(AB, Ab, aB, ab ).
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• En cambio si los genes que estamos estudiando se
encuentran localizados en el mismo cromosoma ,
un individuo que tuviera el mismo genotipo
dihíbrido: AaBb sólo formará dos clases de
gametos, en el caso del esquema se formarán los
gametos con las combinaciones : AB, ab.
• Aparecerán las gametas recombinantes, siempre
que la distancia entre los genes permita que ocurra
entrecruzamiento o crossing over entre ellos.
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• Hoy en día sabemos que los cromosomas son
portadores de un número elevado de genes, por lo
tanto, cuando un cromosoma pasa a la
descendencia, también pasan todos sus genes, y en
este caso su comportamiento no sigue la Segunda
Ley de Mendel, es decir, no segregan
independientemente.
A los genes que están localizados en el mismo
cromosoma se les llama genes ligados.
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• En el caso de realizar una “Prueba de cruza” de las
semillas dihíbridas, como se ve en el esquema
siguiente, tendríamos estos resultados: Si los genes
fueran independientes, el individuo dihíbrido AaBb
formará cuatro posibles gametos que darán origen
a cuatro fenotipos posibles : amarillo-liso, amarillo
- rugoso, verde - liso, verde - rugoso . Si los genes
están ligados (en ligamiento completo) el individuo
dihíbrido formará solamente dos tipos de gametos y
se obtendrán solamente dos fenotipos : amarilloliso y verde- rugoso .
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Cruzamiento de Prueba
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Los genes ligados pueden encontrarse en fase de
acoplamiento , cuando se ubican los alelos dominantes en
el mismo cromosoma; o en fase de repulsión, cuando el
alelo dominante de un carácter se ubica junto al recesivo
del otro carácter.
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• Bateson, Saunders y Punnett en 1905 realizando
cruzamientos en arvejilla (Latyrus odoratus) serían
los primeros investigadores que registraron
experiencias donde
no se encuentran las
proporciones esperadas, es decir que no se
cumplen las leyes de Mendel.
Analizaron los caracteres color de flor y forma del
grano de polen. Las flores podían ser púrpuras o
rojas, y el grano de polen alargado o redondo.
Hicieron un primer cruzamiento de padres con flores
púrpuras y polen alargado por padres con flores
rojas y polen redondo. Se obtiene una F1 de flores
púrpuras y polen alargado.
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Caracteres analizados:
color de flor y forma de polen
P: flores púrpuras
L: polen alargado
p: flores rojas
l: polen redondo
P
PPLL x ppll
Gametas
PL
pl
F1
PpLl
F1: 100% de flores púrpuras y polen alargado
A la F1 se la cruza para obtener la F2, donde se
esperaría encontrar la proporción 9:3:3:1
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F1
F2
Calculado
P_ L _
3910
P _ ll
pp L _
pp ll
Total
x
F1
Observado
Fenotipo
4831
Púrpura
alargado
1303,5
393
Púrpura
redondo
1303,5
390
Rojo
alargado
434,5
1338
6952
6952
Rojo redondo
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Lo que llamó la atención de estos
investigadores (Bateson, Saunders y Punnett) es
que las proporciones obtenidas no coincidían
con las esperadas o calculadas. También, que las
clases paternas eran siempre las mas
numerosas.
Realizaron un 2º cruzamiento, esta vez
partiendo de padres con flores púrpuras y
polen redondo por padres con flores rojas y
polen alargado.
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2º Cruzamiento:
P: flores púrpuras
p: flores rojas
P
PPll x
Gametas
Pl
F1
PpLl
L: polen alargado
l: polen redondo
ppLL
pL
F1: 100% de flores púrpuras y polen alargado
Luego se cruzan los individuos de la F1 entre ellos,
para obtener la F2.
F1 x F1
F2
Calculado
Observado
Fenotipo
P_ L _
235,75
226
Púrpura
alargado
P _ ll
78,5
95
Púrpura
redondo
pp L _
78,5
97
Rojo alargado
pp ll
26,25
1
Rojo redondo
Total
419
419
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• Nuevamente les llama la atención que tampoco en
este caso los valores observados se ajustan a los
esperados, y que en F2, las combinaciones
paternas se siguen presentando en mayor
proporción.
• Bateson, Saunders y Punnett no alcanzan a dar una
explicación del fenómeno.
• La investigación sobre el tema sigue con los
estudios de Morgan y colaboradores, en mosca de
la fruta (Drosóphila melanogaster) en 1910, quienes
enuncian los siguientes principios.
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Ligamiento y Entrecruzamiento: Morgan (1910)
• 1. Para que los genes se hereden juntos, deben
encontrarse en el mismo cromosoma.
• 2. Los genes se ubican en forma lineal en el
cromosoma.
• 3. La fuerza de ligamiento para 2 genes es
inversamente proporcional a la distancia que los
separa.
• 4. La recombinación entre genes ligados, se debe al
intercambio de partes entre los cromosomas, es
decir al entrecruzamiento.
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En conclusión:
“Dos
genes están ligados cuando se ubican en
un mismo cromosoma y tienden a transmitirse juntos
a la descendencia”
descendencia”
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• En el caso de ligamiento de genes se cumple la 1ª
Ley de Mendel pero no se cumple la 2º Ley de
Mendel.
• Las combinaciones paternas son siempre las que se
encuentran en mayor proporción, mientras que los
recombinantes son los que se encuentran en menor
proporción.
• Los recombinantes aparecen como producto de la
existencia del entrecruzamiento o crossing over. La
cantidad de recombinantes es un índice de la
distancia que separa a los genes involucrados. A
mayor distancia es mayor la cantidad de
recombinantes que se producen.
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Cruzamiento de prueba de un dihíbrido:
realizado por Hutchinson (1922) en maíz.
Caracteres que tuvo en cuenta:
Color y Forma del grano
•
•
•
•
C: grano con color
c: grano blanco
S: grano forma normal
s: grano hendido
CcSs x ccss
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Prueba de cruza del dihíbrido
CcSs x ccss
CS
Cs
cS
cs
cs
CcSs
Ccss
ccSs
ccss
Total
Calculado
2101
2101
2101
2101
8404
Observado
4032
149
152
4171
8404
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• Nuevamente se observa un desvío de los valores
observados con respecto a los calculados.
• Las clases paternas son las que se presentan en
mayor cantidad.
• La presencia de las clases recombinantes indica que
hubo crossing over.
• Se trata de un caso de Ligamiento en fase de
Acoplamiento de Factores.
• Se puede calcular la cantidad de entrecruzamientos
o %CO producidos.
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• El % de crossing over se calcula como:
% CO = nº de recombinaciones x 100
nº total de descendientes
• Este %CO indica:
1- De cada 100 células, en cuántas se produce
entrecruzamiento.
2- La distancia que separa a los genes involucrados.
Esta distancia se mide en unidades centimorgan o
en unidades de mapa (um).
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Detección citológica del c.o.
Experiencia de Curt Stern, 1931.
c
B
C
b
X1 X2
♀ Ojos color rojos y forma bar
X
c
b
X3 Y
♂ Ojos color carne y forma normal
Esta experiencia se realizó en mosca de la fruta (Drosóphila
melanogaster) donde se encontraron cromosomas “X” característicos
y que podían ser usados como marcadores.
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Cromosomas X identificados:
1. Cromosoma “X” con hendidura.
2. Cromosoma “X” con sombrerete.
3. Cromosoma “X” normal.
• Después de realizar el cruzamiento, en la
descendencia, se observan cromosomas X que
llevan la hendidura y el sombrerete.
Esto es la comprobación citológica del crossing over.
Pues aparecen nuevas clases que son producto del
entrecruzamiento
y
se
llaman
clases
recombinantes.
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Cruzamiento de Prueba de Tres Puntos
Experiencia de G.W. Beadle, 1940, en Maíz
• Se basa en los estudios realizados por Beadle, quién
encontró tres mutantes recesivos en le maíz (Zea maiz)
ubicados en el mismo cromosoma. Investigó cómo
segregan estos genes, que producen los siguientes
caracteres:
a) hojas brillantes ; b) variable estéril y c) hojas virescentes.
• Obtuvo el trihíbrido e indagó qué ocurre cuando se les
realiza una prueba de cruza, lo que se conoce como
cruzamiento de prueba de tres puntos.
•
•
•
•
•
•
Tomando los caracteres normales y sus respectivos
mutantes recesivos, queda:
Gl (+): normal
gl: brillante
Va(+): normal
va: variable estéril
V(+): normal
v: virescente
Realizó el cruzamiento de prueba del trihíbrido, y
obtuvo los siguientes resultados.
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Genotipos de la
descendencia
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Normal
Brill., varib. est.
Variab. est.
Variab. est., viresc.
Brill.,var. est.,viresc.
Brillante
Brill.,viresc.
Virescente
Total
Gametas
235
62
40
4
270
7
48
60
726
+ + +
gl va +
+ va +
+ va v
gl va v
gl + +
gl + v
+ + v
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• Para hacer la Prueba de tres Puntos se debe:
1º. Identificar las combinaciones paternas (Son las
combinaciones en mayor proporción).
2º. Identificar las combinaciones dobles (Son las
combinaciones en menor proporción).
3º. Encontrar la secuencia correcta de los genes en el
cromosoma (Se identifica comparando el 1º y el 2º)
4º. Calcular el % de C.O. simples de la zona 1 y de la
zona 2.
%COz1(o de z2) =
nº de recomb. Z1(o de z2) + recomb.dobles
total de individuos
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5º. Calcular el % de C.O. Dobles.
% COD(dobles)= menor nº de recombin.
total de individuos
6º. Calcular el % de C.O.D. teóricos o esperados.
% COD Teóricos = prod. de probabilidades
= %COz1 x %COz2
100
100
7º. Calcular el Coeficiente de coincidencia.
Coef.Coinc.(Cc) = frec. COD obs.
frec. COD esperados
8º. Calcular la Interferencia Cromosómica.
Interferencia (I) = 1 - Cc (varía entre 0 y 1)
• La utilización de la Prueba de Tres Puntos es para
determinar la secuencia correcta de los genes (es
decir el orden en el cromosoma) y la distancia entre
estos genes.
• Con ello se realizan la confección de mapas
cromosómicos y estudios de genomas.
• Un grupo de ligamiento hace referencia a los genes
que se ubican en un mismo cromosoma, por ello el
número de grupos de ligamiento en una especie es
igual al número haploide de cromosomas de dicha
especie.
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Bibliografía
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Panamericana.
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