Manual De Problemas-bueno - UGR

Departamento de Genética, Universidad de GranadaMANUAL DE PROBLEMAS yCASOS PRÁCTICOS DE GENÉTICAAsignaturas:Genética I, Grado de BiologíaGenética II, Grado de Biología-1-

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Departamento de Genética, Universidad de GranadaMANUAL DE PROBLEMAS yCASOS PRÁCTICOS DEGENÉTICAMohammed BakkaliFrancisco Javier Barrionuevo JiménezMiguel Burgos PoyatosJosefa Cabrero HurtadoRoberto de la Herrán MorenoManuel Ángel Garrido RamosMichael HackenbergRafael Jiménez MedinaMaría Dolores López LeónInmaculada López FloresÁngel Martín AlganzaRafael Navajas PérezFrancisco Perfectti ÁlvarezFrancisca Robles RodríguezJosé Carmelo Ruiz RejónEsther Viseras AlarcónFederico Zurita MartínezDepartamento de Genética, Universidad de Granada-3-

Departamento de Genética, Universidad de Granada Mohammed BakkaliFrancisco Javier Barrionuevo JiménezMiguel Burgos PoyatosJosefa Cabrero HurtadoRoberto de la Herrán MorenoManuel Ángel Garrido RamosMichael HackenbergRafael Jiménez MedinaMaría Dolores López LeónInmaculada López FloresÁngel Martín AlganzaRafael Navajas PérezFrancisco Perfectti ÁlvarezFrancisca Robles RodríguezJosé Carmelo Ruiz RejónEsther Viseras AlarcónFederico Zurita MartínezPortada: Carlos GarridoI.S.B.N.: 978-84-15261-50-6Depósito legal: GR:-3571/2011-4-

Departamento de Genética, Universidad de GranadaÍNDICEProblemasPágina1. Mendelismo2. Extensiones del Mendelismo3. Ligamiento, recombinación y Mapas genéticos4. Genética cuantitativa5. Genética de poblaciones6. Genética molecular7. Problemas avanzadosPágina 9Página 37Página 66Página 82Página 93Página 113Página 131Casos prácticosPágina 1451. Dos síndromes para una alteración genética y viceversa2. Polimorfismos y susceptibilidad genética3. Proyecto Inocencia4. La atleta descalificada. Un caso de dopaje genético5. Construcción de un cromosoma artificial humanoPágina 147Página 151Página 153Página 157Página 159-5-3

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Departamento de Genética, Universidad de GranadaMENDELISMO1. GUÍA DE RESOLUCIÓN DE PROBLEMASCruzamientos monohíbridosEn esta relación de problemas estudiaremos los principios de la segregación y de latransmisión independiente de Mendel, aprenderemos a realizar predicciones de losresultados de los cruzamientos genéticos y a comprender la utilidad de la probabilidadcomo herramienta en el análisis genético. Comenzaremos con los cruzamientosmonohíbridos. Los cruces monohíbridos son aquellos cruzamientos en los queambos progenitores difieren en una única característica. El cruzamiento monohíbridoentre dos líneas puras tiene como resultado una descendencia F1 en la que todos losindividuos presentan el fenotipo de uno de los parentales (fenotipo dominante)mientras que en la F2, 3/4 de los descendientes presentan dicho fenotipo y 1/4presentan el fenotipo del segundo parental (fenotipo recesivo). Para un caso hipotéticoen el que el carácter está controlado por un gen con dos alelos, uno de los cuálesdetermina fenotipo dominante (color de flor rojo, por ejemplo) y el otro determina elfenotipo recesivo (blanco), tendremos:Rojo (A) Blanco (a)P:F1:F2:Rojo (AA) x Blanco (aa)100% Rojo (Aa)1/4 Rojo (AA): 1/2 Rojo (Aa): 1/4 Blanco (aa)La forma que tenemos de discriminar entre individuos de flor roja homocigóticos yheterocigóticos es mediante un cruzamiento prueba entre estos individuos de color deflor rojo y un parental de prueba homocigótico recesivo (aa), dado que el resultadoserá diferente en cada caso:a) Rojo x Blanco: 100% Rojo. En este caso, el individuo de fenotipo rojo erahomicigótico AA y la descendencia del cruzamiento prueba será Aa.b) Rojo x Blanco: 50% Rojo, 50% Blanco. En esta caso, el individuo de fenotipo rojoera heterocigótico Aa y la descendencia será 1/2 AA (rojo) y 1/2 aa (blanco).ProbabilidadLa probabilidad expresa la posibilidad de que ocurra un determinado suceso. Secalcula como el número de veces que ocurre un evento particular dividido por elnúmero total de resultados posibles.Para predecir las proporciones de la descendencia producida por cruzamientosgenéticos se utilizan dos reglas probabilísticas:- Regla de la multiplicación: esta regla establece que la probabilidad de que dos omás eventos independientes ocurran simultáneamente. Se calcula multiplicando susprobabilidades independientes.- Regla de la adición: esta regla establece que la probabilidad de ocurrencia de unosolo de dos o más eventos mutuamente excluyentes. Se calcula sumando lasprobabilidades de cada uno de ellos.-9-

Departamento de Genética, Universidad de GranadaPara determinar la probabilidad de una combinación particular de eventos es útilusar la siguiente fórmula:P n! s tpqs!t!Donde P equivale a la probabilidad total de un suceso X con la probabilidad p deocurrir s veces y de un evento Y con probabilidad q de ocurrir t veces. Donde: s t n;p q 1.Cruzamientos dihíbridos y polihíbridosCuando analizamos la herencia simultánea de dos o más caracteres (cruces di-, tri-,polihíbridos) hay que considerar, para cada gen, los mismos principios que en uncruce monohíbrido, es decir: pueden presentar diferentes alternativas alélicas, existenrelaciones de dominancia entre ellos y segregan durante la meiosis.El principio de segregación establece que dos alelos de un locus se separan alformarse los gametos; el principio de transmisión independiente establece que, cuandoesos dos alelos se separan, su separación es independiente de la separación de losalelos ubicados en otros loci.Este principio mendeliano sólo se cumple en el caso de genes situados encromosomas diferentes (o también, como veremos más adelante, en genes situadosen el mismo cromosoma pero lo suficientemente alejados como para que ocurraentrecruzamiento en cada meiosis)Hay que tener en cuenta las siguientes observaciones:a) Cuando los alelos de dos loci se separan de forma independiente, los cruzamientosdihíbridos pueden analizarse como dos cruzamientos monohíbridos independientes yluego combinar las proporciones.b) Puesto que son dos sucesos independientes, estas combinaciones se calculanmediante la regla de la multiplicación.c) En el caso de un cruzamiento entre dos dihíbridos, las proporciones esperadas son9:3:3:1.d) Tipos de gametos producidos en el caso de dos genes:Individuos 211/21AbaBAb, aB, ababab- 10 -1/21/21/41/21/21/41/4

Departamento de Genética, Universidad de GranadaSe procede de la misma manera en el caso de tres o más genes, teniendo en cuentala siguiente regla: según el principio de la segregación mendeliana, un gameto recibesólo un alelo de cada gen.e) Para obtener el resultado del cruzamiento entre individuos que difieren en dos omás caracteres, se puede realizar un cuadro de Punnet o bien un diagrama ramificado(método de bifurcación):El cuadro de Punnet nos permite analizar las proporciones genotípicas y fenotípicasde la descendencia. Por ejemplo, en un cruce de prueba dihíbrido:Parentales: AaBbGametos/Proporciónab (1)AB (¼)AaBb (¼)xaabbAb (¼)Aabb (¼)aB (¼)aaBb (¼)ab (¼)aabb (¼)Se puede observar que el cruzamiento de prueba en el caso de dos genes, da comoresultado las proporciones 1:1:1:1. Para tres genes es 1:1:1:1:1:1:1:1, etc.El diagrama ramificado (método de bifurcación) permite analizar de forma rápida,las frecuencias de gametos o las frecuencias fenotípicas de la descendencia. Es útilen el caso de más de dos genes. Ejemplo: la proporción y tipos de gametos queproduce un individuo trihíbrido será la siguiente.- 11 -

Departamento de Genética, Universidad de GranadaDe la misma forma se puede aplicar para determinar las frecuencias de las clasesfenotípicas esperadas en la F2 de un cruzamiento polihíbrido. En el caso de uncruzamiento dihíbrido (AaBb x AaBb):f) Cálculo de probabilidades en polihíbridosSe calculan aplicando el término general de un polinomio. Por ejemplo, en el caso decruces entre heterocigotos:- Cálculo de las frecuencias genotípicas: las probabilidades de obtener undescendiente homocigoto dominante, heterocigoto u homocigoto recesivo en el crucede un monohíbrido son 1/4, 1/2 y 1/4, respectivamente. Generalizando este caso, paran loci, la probabilidad de obtener un individuo cuyo genotipo sea dominante para d loci,heterocigoto para h loci y recesivo para de r loci será:n!(1 4) d (1 2) h (1 4) rd!h!r!Donde: d h r n- Cálculo de las frecuencias fenotípicas: las probabilidades de obtener undescendiente de fenotipo dominante o de fenotipo recesivo de un cruce monohíbridoson 3/4 y 1/4, respectivamente. Generalizando este caso, para n loci, la probabilidadde obtener un individuo cuyo fenotipo sea dominante para d loci, y recesivo para de rloci será:n!(3 4) d (1 4) rd!r!Donde: d r n- 12 -

Departamento de Genética, Universidad de GranadaPrueba de la bondad del ajuste de chi-cuadradoLa prueba de la bondad del ajuste de chi-cuadrado es una prueba estadística quenos indica cuán correctamente se ajustan los valores observados a los valoresesperados en un experimento. Esta prueba no sirve para conocer si un cruzamientogenético se ha realizado de forma correcta, si los resultados son correctos o si hemoselegido la explicación que más se ajusta a nuestros datos. En cambio, sí indica laprobabilidad de que la diferencia entre los valores observados y los esperados se debaal azar. Se calcula mediante la aplicación de la siguiente fórmula:2χ exp (Observados Esperados ) 2 EsperadosDonde los valores observados y esperados se consideran en valores absolutos.A continuación se compara el valor calculado de χ2 con los valores teóricos queposeen los mismos grados de libertad en una tabla de χ2. Los grados de libertadrepresentan el número de formas en las cuales las clases esperadas son libres paravariar. En la prueba de χ2 los grados de libertad equivalen a n-1, donde n es el númerode clases fenotípicas existentes.En la tabla, los grados de libertad están indicados en la columna de la izquierda,mientras que la columna superior indica probabilidad. Normalmente se utiliza un nivelde probabilidad de 0.05, que indica que si la probabilidad de que el azar sea elresponsable de la desviación observada es igual o mayor de 0.05, las diferenciasobservadas se deben al azar. Cuando esta probabilidad es menor de 0.05, el azar noes responsable de la desviación y existe una diferencia significativa entre los valoresobservados y los esperados. Así, si el valor experimental de χ2 es menor que el valorteórico para un nivel de significación de 0.05 y un número de grados de libertad de n-1,no rechazamos la hipótesis que habíamos establecido a priori para explicarlos yasumimos que los valores observados se ajustan a los esperados. En caso contrario,rechazaríamos dicha hipótesis.- 13 -

Departamento de Genética, Universidad de GranadaAnálisis de pedigríesUn pedigrí es una representación gráfica de la historia familiar que muestra laherencia de una o más características o enfermedades (fenotipos en general). Elpropósito es facilitar el análisis genético de un fenotipo concreto examinando su patrónde herencia en una familia en particular.Los símbolos que se pueden encontrar comúnmente son:Hembra:Macho:Sexo desconocido o no especificado:Presencia del rasgo:Ausencia del rasgo:Representación de dos caracteres:Familia:Gemelos dicigóticosGemelos monocigóticosLas generaciones se suelen identificar con números romanos (I, II, III, IV, V, ) ydentro de cada generación se identifican los individuos con números arábigos (1, 2, 3,4, 5, ).- 14 -