GENETICA

CRUCES DIHIBRIDOS

Son los que ocurren entre organismos que difieren en 2 caracteres

Mendel observo los cruces de híbridos para 2 pares de caracteres. Así cruzo una línea pura cuyas semillas eran lisas y amarillas con otra línea pura cuyas semillas eran rugosas y verdes. El 100% de la primera generación filial (FI) mostro semillas lisas y amarillas, lo cual puso en evidencia que estos eran los caracteres dominantes. Al permitir la autofecundación entre 2 individuos cuales quiera de la F1, se obtuvo en al generación F2 una proporción fenotípica de 9:3:3:1

Mendel en sus investigaciones realizó cruces dihíbridos. Para entender que es un cruce dihíbrido lo definiremos como aquel cruce en el cual se compara a dos caracteres a la vez, por ejemplo, la altura de la planta y el color de la flor en las plantas de guisante, con el fin de determinar cómo se transmite a la descendencia.

Supongamos que tenemos dos plantas de guisantes donde una planta es alta y de flores púrpuras y la otra es una planta enana y de flores blancas, teniendo que el genotipo de la planta alta es “AA” y enana “aa”, además, el genotipo de la planta con flor púrpura “BB” y flor blanca “bb”; conociendo lo anterior una planta alta y de flores púrpuras es “AABB” y una planta enana y de flores blancas “aabb”. Al cruce de AABB x aabb se le llama cruces dihíbridos.

Mendel fue un personaje que ha sido acusado de “preparar” o acomodar sus resultados, porque los errores que normalmente se presentan en el desarrollo de una investigación no son visibles en su trabajo, la razón puede ser debido a que Mendel se concentró en el mensaje central, lo que todavía hoy se considera como un logro ejemplar del análisis experimental.

Tercera ley de Mendel: Ley de la herencia independiente

En este caso, Mendel no conforme con el hallazgo de la 1ra y 2da Ley se pregunta que pasaría si hiciera los mismos cruzamientos de la 1ra y 2da, pero teniendo en cuenta 2 características al mismo tiempo, ¿daría eso los resultados esperados de combinar lo que ocurría con cada característica por separado?

Al aparear a dos dihíibridos entre sí se observa en la descendencia una proporción fenotípica de 9:3:3:1, esto se debe a que los miembros de dos parejas de alelos distintos (2 genes diferentes) se transmiten independientemente uno del otro. Otra manera de decirlo es Tercera ley de Mendel o ley de la independencia de caracteres. Establece que los caracteres son independientes y se combinan al azar. En la transmisión de dos o más caracteres, cada par de alelos que controla un carácter se transmite de manera independiente de cualquier otro par de alelos que controlen otro carácter en la segunda generación, combinándose de todos los modos posibles.

 

SINTESIS DE PROTEÍNAS

 La síntesis de las proteínas, o traducción, es una etapa importante dentro del proceso global de la expresión génica, ya que permite, en último término, que la información genética almacenada en las moléculas de los ácidos nucleicos se plasme en forma de proteínas, que son los componentes estructurales y funcionales básicos para la organización y el funcionamiento de la célula.

La información que determina la secuencia proteica está especificada en el ADN, en forma de secuencia de las cuatro bases nitrogenadas (A, T, C, G) características de este tipo de ácido nucleico. La unidad de codificación o codón viene determinada por una secuencia de tres bases que se corresponden con un determinado aminoácido. La estructura primaria de un polipéptido, es decir, su secuencia de aminoácidos, está escrita en un segmento concreto de ADN denominado gen, en el que las bases nitrogenadas de una de las dos cadenas del ADN forman una sucesión de bases que se leen en forma de tripletes y en el sentido 5’a 3’ . De los 64 tripletes posibles, tres son tripletes de terminación (UAA, UAG, UGA), mientras que el resto codifica los diferentes aminoácidos, siendo el triplete AUG, codificante de metionina, un codón de iniciación .La relación existente entre los diferentes tripletes y los aminoácidos proteicos se conoce como código genético.

Esta información, cifrada en el ADN, no se transmite de manera directa a las proteínas, sino que se comunica a través de moléculas intermediarias de ARN del cual existen tres tipos principales que participan activamente en el proceso de síntesis de las proteínas y que, de acuerdo con su función, se clasifican en ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosomal o ribosómico (ARNr).

Otro elemento fundamental para la síntesis son los ribosomas los cuales desempeñan un papel fundamental en el proceso de unión de los aminoácidos para formar la cadena polipeptídica. Estas partículas están formadas por la interacción compleja de diferentes cadenas de ARNr y proteínas ribosomales. Los ribosomas están formados por dos subunidades funcionales de tamaño diferente (L, o mayor, y S, o menor), que se asocian y disocian a lo largo del proceso biosintético. Aparte de los ribosomas, también participa en el proceso una serie de factores proteicos de traducción, que interaccionan con moléculas de aminoacil-ARNt, con los ribosomas y con el ARNm para llevar a cabo con precisión el proceso de traducción.

PROCESO DE SINTESIS

La biosintesis de proteina en los eucariotas se divide en dos etapas la cuales se subdividen : transcripcion y traduccion ( iniciación, elongacion y terminación).

Transcripción

la transcripción es el proceso durante el cual la información genética contenida en el ADN es copiado a un ARN de una cadena única llamado ARN-mensajero. La transcripción se lleva a cabo en el interios del nucleo y es catalizada por una enzima llamada ARN-polimerasa. El proceso se inicia separándose una porción de las cadenas de ADN: una de ellas, llamada hebra sentido es utilizada como molde por la ARN-polimerasa para incorporar nucleótidos con bases complementarias dispuestas en la misma secuencia que en la hebra anti-sentido, complementaria de la hebra sentido inicial. La única diferencia consiste en que la timina del ADN inicial es sustituída por uracilo en el RNA mensajero. Así, por ejemplo, una secuencia ATGCAT de la hebra sentido del ADN inical producirá una secuencia UACGUA.

Además de las secuencia de nucleótidos que codifican proteínas, el ARN mensajero copia del ADN inicial unas regiones que no codifican proteínas y que reciben en nombre de intrones. Las partes que codifican proteínas se llaman exones. Por lo tanto, el ARN inicialmente transcrito contiene tanto exones como intrones. Sin embargo, antes de que abandone el núcleo para dirigirse al citoplasma donde se encuentran los ribosomas, este ARN es procesado mediante operaciones de "corte y empalme", eliminándose los intrones y uniéndose entre sí los exones. Este ARNm maduro es el que emigra al citoplasma. Un único gen puede codificar varias proteínas si el ARNm inicial puede ser cortado y empalmado de diversas formas. Esto ocurre, por ejemplo, durante la diferenciación celular en donde las operaciones de corte y pegado permite producir diferentes proteínas.

Traducción

El ARNm maduro contiene la información para que los aminoácidos que constituyen una proteína en vayan añadiendo según la secuencia correcta. Para ello, cada triplete de nucleótidos consecutivos (codón) especifica un aminacido. Dado que el m-RNA contiene 4 bases, el número de combinaciones posibles de grupos de 3 es de 64, número más que suficiente para codificar los 20 aminoácidos. De hecho, un aminoácido puede ser coficado por varios codones.La síntesis de proteínas tiene lugar de la manera siguiente:

• Iniciación: Un factor de iniciación, GPT y metionil-tRNA[Met] forman un complejo que se une a la subunidad ribosómica mayor. A su vez, el ARNm  y la subunidad ribosómica menor se unen al encontrar esta última el codón de iniciación que lleva el primero. A continuación ambas subunidades ribosómicas se unen. El metionil-tRNA[met] está posicionado enfrente del codón de iniciación (AUG). El GPT y los factores de iniciación de desprenden quedando el tRNA[Met] unido al ribosoma.

•  Elongación: Un segundo aminoacil-tRNA (en el ejemplo Phe-tRNa[Phe]) se coloca en la posición A de la subunidad grande del ribosoma. Un complejo activado por GPT se ocupa de formar el enlace peptídico quedando el peptido en crecimiento unido al aminoacil-tRNA entrante. Al mismo tiempo, el primer ARNt se separa del primer aminoácido y del punto P del ribosoma. El ribosoma se mueva un triplete hacia la derecha, con los que el peptidil-tRNA[Phe] queda unido al punto P que había quedado libre. Un tercer aminoacil-tRNA (en el ejemplo Leu-tRNA[Leu]) se coloca en la posición A y se repite el proceso de formación del enlace peptidico, quedando el peptido en crecimiento unido al Leu-tRNA[Leu] entrante. Se separa el segundo ARNt del segundo aminoacido y del punto P del ribosoma.

•         Terminación: el ARMm que se está traduciendo lleva codones de terminación (UAG- UAA- UGA). Cuando el ribosoma llega a alguno de estos codones,debido a que no existe ningun ARNt cuyo anticodon sea complementario, la proteína ensamblada es liberada y el ribosoma se fragmenta en sus subunidades quedando listo para un nuevo proceso. Este proceso viene regulado por los factores de liberación ,de tipo proteico, que se situan en el sitio A y hacen que el peptidil transferasa separe, por hidrolisis, la cadena polipeptidica del ARNt.

   

INHIBIDORES DE LA SINTESIS

Habida cuenta de la complejidad y variabilidad estructural de los diferentes componentes que participan en el proceso de síntesis proteica, no es de extrañar que existan muchos compuestos diferentes que inhiban el proceso de traducción. Muchos de ellos inhiben etapas concretas del proceso, tales como la formación de algún aminoacil-ARNt, la iniciación o la elongación, no conociéndose, sin embargo, inhibidores de la terminación. Algunos inhibidores, como la estreptomicina, aumentan la tasa de errores del proceso de descodificación, dando lugar a proteínas anormales no funcionales, mientras que otros, como la puromicina, abortan el proceso de síntesis e inducen la formación de cadenas polipeptídicas incompletas.

INTRODUCCION A LA GENETICA

La  genética es el estudio de los factores  hereditarios o genes. De su transmisión resulta que los hijos se parecen a sus padres más que a otros seres vivientes.

Ese parecido se refiere no sólo a los rasgos de la organización general propios de la clase y especie a la que pertenezca el grupo de progenitores y descendientes, sino a características peculiares de tipo racial o de una variedad determinada; en la especie humana, por ejemplo, se heredan el color del pelo, de los ojos, los grupos sanguíneos, etc.

             Desde siempre el hombre se interesó por descubrir el mecanismo hereditario, pero su complejidad es tal que solamente a fines del siglo pasado se pudo conocer el modo de transmisión de los genes, gracias a los estudios del agustino Gregorio Mendel que, en 1856 comenzó una investigación en el huerto de su convento que le llevo al conocimiento de las leyes de la herencia biológica. Realizó sus experimentos en razas de guisantes común, raza que seleccionó y cultivó reiteradamente.

Se ha podido comprobar estudiando escritos de autores anteriores que los hombres tuvieron ya desde la antigüedad algunas ideas sobre la herencia biológica.

Los resultados obtenidos fueron publicados por la Sociedad  de Historia Natural de Brunn en 1866, pero tuvieron poca difusión y el mundo científico las pasó por alto. En 1900, fueron redescubiertas las leyes de la herencia, de un modo independiente y simultáneo, por tres investigadores: Hugo de Vries, Karl Correns y Erich Tschermak, que hallaron al rebuscar en la bibliografía la obra de Mendel y  tuvieron que ceder a este la prioridad del descubrimiento.

Entre las cuestiones que estudia la genética destacan:

   El conocimiento de la naturaleza de los genes.

   El conocimiento de las estructuras portadoras de esos genes.

   Los mecanismos de transmisión de estos.

   La influencia de los genes en el desarrollo y evolución de los                     organismos. 

             El material hereditario esta formado por núcleo-proteínas y esta contenido en los cromosomas. Hay casos en que, en lugar de núcleo-proteínas, existen ácidos nucleicos solamente. Pero unidos o no a proteínas, los ácidos nucleicos son los portadores de la herencia biológica en todos los seres vivos. Este es uno de los hallazgos fundamentales de la biología actual.

             Los ácidos nucleicos se han conocidos perfectamente gracias a virus y bacterias, dada la unidad biológica estructural y funcional de todos los seres vivos. El ADN y ARN intervienen en las biosíntesis de ellos mismos y de todos los demás componentes celulares, según un código genético que se transmite de padre a hijos.

             Mendel utilizó, lo mismo que sus seguidores inmediatos, organismos diplontes procedentes de un cigoto que, al tener dos series de cromosomas, tiene dos series de genes. Pero mucho más sencillo es el estudio en los seres procariontes pues, al ser haploide, falta en ellos la meiosis y tienen una serie única de genes. Sin embargo, por haberse conocido primeramente la herencia mendeliana, se estudiará ésta en primer lugar.

CONCEPTOS BASICOS DE LA GENETICA

• Gen  (del griego genos= nacimiento) son segmentos específicos de ADN (cromosoma) responsable de un determinado carácter; son la unidad funcional de la herencia. El botánico danés  Wilhelm Johannsen (1857 - 1927) acuño este nombre, en 1909, para nombrar a los elemente de Mendel (también acuñó "fenotipo", "genotipo" y "selección").
• Alelo: Formas alternativas de un gen en un mismo locus. Por ejemplo 2 posibles alelos en el locus v de la cebada son v y V. El término de alelo ó alelomorfo fue acuñado por William Bateson; literalmente significa "forma alternativa".
• La herencia poligénica es el conjunto responsable de muchos caracteres que parecen sencillos desde la superficie. Muchos caracteres como el peso, forma, altura, color y metabolismo son gobernados por el efecto acumulativo de muchos genes La herencia poligénica no se expresa en absoluto como caracteres discretos, como en el caso de los caracteres mendelianos. En vez de ello los caracteres poligénicos se reconocen por expresarse como graduaciones de pequeñas diferencias (una variación continua). El resultado forma una curva con un valor medio en el pico y valores extremos en ambas direcciones.
• Herencia pleiotropia es un tipo de interacción entre genes no alelos que ocurre cuando cambios en un solo gen provocan la aparición de muchos fenotipos distintos; comúnmente se considera el gen afecta varias características distintas y no relacionadas.

CRUCES MONO HIBRIDOS

Este tipo de cruzamiento se puede definir como: el apareamiento que se da entre dos individuos de diferente sexo, que difieren de una única característica o carácter (fenotipo), al analizar los trabajos de Gregorio Mendel. Podemos tomar como ejemplo el cruzamiento existente entre una planta pura que produce semillas amarillas, con una planta pura que produce semillas verdes; al analizar los resultados experimentales obtenidos por Mendel, se notó que todos los individuos que se producían en la primera generación o filial (hijos), manifestaban el fenotipo color amarillo, posteriormente Mendel autocruzó esto individuos (hijos) entre si, obteniendo en la segunda generación plantas que producían semillas amarillas y semillas verdes, lo cual se daba en una proporción fenotípica de 3:1, es decir por cada tres semillas amarillas, se obtenía aproximadamente 1 semilla color verde , analicemos los resultados a través del siguiente modelo:

Supongamos que las semillas Amarillas tienen el siguiente genotipo: AA y Aa

Las semillas verdes poseen el genotipo: aa

Al organizar los gametos que cada uno de los parentales proporciona al final del proceso meiótico en un cuadrado gamético (cuadrado de Punnet) tenemos:

Gametos	a	a
A	Aa Cigoto	Aa Cigoto
A	Aa Cigoto	Aa Cigoto

De este cuadro analizamos las proporciones tanto genotípicas como fenotípicas obtenidas en la primera generación o filial F1 así:

Proporciones genotípicas: 4/4, es decir todos los cigotos son heterocigotos Aa.

Proporciones fenotípicas: 4/4, es decir, todas las Plantas poseen semillas amarillas.

Al autocruzar los individuos de la F1 entre si, obtenemos una F2 o segunda generación así:

Al organizar los gametos que cada uno de los parentales proporciona al final del proceso meiótico en un cuadrado gamético (cuadrado de Punnet) tenemos:

Gametos	A	a
A	AA Cigoto	Aa Cigoto
a	Aa Cigoto	aa Cigoto

De este cuadro analizamos las proporciones tanto genotípicas como fenotípicas obtenidas en la segunda generación o filial F2 así:

Proporciones genotípicas: ¼ homocigoto dominante AA , 2/4 heterocigoto Aa y ¼ homocigoto recesivo aa.

Proporciones fenotípicas: ¾ Plantas con semillas amarillas y ¼ Plantas con semillas verdes, lo que nos daría una proporción fenotípica de 3:1.

Si tomamos en cuenta los valores de la tabla 1 y los relacionamos con la proporción fenotípica 3:1 para este cruzamiento tenemos:

Total de plantas 8023

Tomamos este valor y lo multiplicamos por 3 y lo dividimos entre 4 así:

8023 x 3/4 = 6017 plantas con semillas amarillas

Igualmente hacemos con la otra fracción:

8023 x 1/4 = 2006 Plantas con semillas verdes.

A través de esta misma explicación, podemos analizar todas las características y proporciones determinadas por Mendel en sus experimentos (tabla 2), de igual forma este modelo puede ser aplicado a todas las especies tanto animales como vegetales que tengan este mismo tipo de genética.

HERENCIA DE LOS GRUPOS SANGUINEOS

GRUPOS SANGUÍNEOS

Un grupo sanguíneo, es una clasificación de la sangre de acuerdo con las características presentes o no en la superficie de los glóbulos rojos y en el suero de la sangre. Las dos clasificaciones más importantes para describir grupos sanguíneos en humanos son los antígenos (el sistema ABO) y el factor RH.

El sistema ABO fue descubierto por Karl Landsteiner en 1901, convirtiéndolo en el primer grupo sanguíneo conocido; su nombre proviene de los tres tipos de grupos que se identifican: los de antígeno A, de antígeno B, y "O". Las transfusiones de sangre entre grupos incompatibles pueden provocar una reacción inmunológica que puede desembocar en hemólisis, anemia, fallo renal, shock, o muerte.

En la especie humana, los grupos sanguíneos son cuatro, y se denominan con las letras A, B, O y AB. 

 - Sangre de grupo A: posee aglutinógenos A en la membrana plasmática de los glóbulos rojos y aglutininas anti B, es decir contra el aglutinógeno B en el plasma sanguíneo.

- Sangre de grupo B: tiene aglutinógenos B en los eritrocitos y aglutininas anti A (contra el aglutinógeno A) en el plasma sanguíneo.

- Sangre de grupo O: carece de aglutinógenos en la superficie de sus eritrocitos. En el plasma contiene dos tipos de aglutininas, las anti A y las anti B, o sea contra ambos tipos de aglutinógenos.

- Sangre del grupo AB: posee los dos aglutinógenos A y B en las membranas plasmáticas de los glóbulos rojos, y no tiene aglutininas plasmáticas.

Esta clasificación deja en claro que los grupos sanguíneos se establecen de acuerdo a la presencia o no de aglutinógenos y aglutininas.

Se denomina antígeno a toda sustancia extraña al organismo capaz de generar anticuerpos como medida de defensa, provocando una respuesta inmune. La mayoría de los antígenos son sustancias proteicas, aunque también pueden ser polisacáridos. La pared celular, la cápsula y los cilios de las bacterias pueden actuar como antígenos, como también los virus, los hongos, las toxinas, el polen, las sustancias químicas y las partículas del aire. La reacción antígeno-anticuerpo se produce cuando los anticuerpos, también de origen proteico, capturan a los antígenos con el fin de eliminarlos del organismo, ya sea por fagocitosis o por medio de la aglutinación. La aglutinación es una reacción que ocurre cuando las aglutininas (anticuerpos) presentes en el plasma sanguíneo se unen a los aglutinógenos (antígenos) transportados o ubicados en la membrana plasmática de los glóbulos rojos y los glóbulos blancos. Como resultado de la reacción se forman grumos y “apilamientos” de células sanguíneas, producto de la destrucción de sus membranas celulares. Un claro ejemplo de aglutinación sucede cuando se transfunde sangre de grupos incompatibles.

Además de estos grupos sanguíneos, debemos tener en cuenta el factor Rh que también funciona como aglutinógeno y que existe normalmente en el 85% de los humanos, que por esta causa se denominan Rh positivos. Su sangre transfundida a los Rh negativos (15%), provoca en el suero de estos últimos la formación de anticuerpos, que en sucesivas transfusiones pueden destruir los glóbulos rojos del donante Rh+, invalidando así la transfusión y creando efectos adversos. También en el embarazo un feto Rh+ puede provocar en la madre Rh- la producción de aglutininas que podrán ser la causa de la enfermedad hemolítica de los recién nacidos. El factor Rh está constituido por un complejo de seis antígenos fundamentales, formado por tres pares de genes alelos: Cc, Dd, Ee. El antígeno de mayor poder sensibilizante es el D.

HERENCIA DE LOS GRUPOS SANGUÍNEOS

Los grupos sanguíneos son hereditarios, porque su síntesis está dirigida por los genes, concretamente por los que se encuentran en la pareja número nueve de nuestros cromosomas.  Los genes responsables de los grupos sanguíneos son tres alelos, nombre que reciben los distintos tipos de genes que proceden por mutación de un primer gen y codifican el mismo carácter.

• el alelo IA que dirige la síntesis del antígeno A;
• el alelo IB que dirige la síntesis del antígeno B;
• el alelo i que no codifica ningún antígeno.

Los cromosomas están por parejas y los genes también, ya que proceden uno del padre y el otro de la madre. Así, los diferentes genotipos para los distintos grupos sanguíneos son:

• IAIA es la dotación génica responsable del grupo A;
• IAi es la dotación génica híbrida del grupo A;
• IBIB es la dotación génica responsable del grupo B
• IBi es la dotación génica responsable del grupo B;
• IAIB es la dotación génica responsable del grupo AB;
• i i es la dotación génica responsable del grupo O.

 La herencia de los grupos sanguíneos se debe a un alelismo múltiple en el que participan más de dos alelos para un determinado locus. La serie alélica que determina los grupos sanguíneos está determianda por tres genes: A, B y O. Los genes A y B son codominantes y el O es recesivo (A = B > O). Si además tenemos en cuenta lo comentado anteriormente para el factor Rh podemos observar los genotipos y fenotipos posibles en la siguiente tabla:

GENOTIPOS Y FENOTIPOS DE LOS GRUPOS SANGUÍNEOS DEL SISTEMA ABO		GENOTIPOS Y FENOTIPOS DE LOS GRUPOS SANGUÍNEOS ABO Y RH
GENOTIPO	FENOTIPO (GRUPO SANGUÍNEO)	GENOTIPO	FENOTIPO (GRUPO SANGUÍNEO)
AA	A	AA++	A+
		AA+-
		AO++
		AO+-
AO		AA--	A-
		AO--
BB	B	BB++	B+
		BB+-
		BO++
		BO+-
BO		BB--	B-
		BO--
AB	AB	AB++	AB+
		AB+-
		AB--	AB-
OO	O	OO++	O+
		OO+-
		OO--	O-

DATO CURIOSO

Teoría de Tippet (1986): Tippet emite la teoría de la existencia de dos genes RHD y RHCD, que son secuenciados en 1990 por Colin y colaboradores.

La enfermedad del Rh es provocada por una madre Rh- que concibe un hijo Rh+. Los anticuerpos de la sangre materna destruyen los Rh+ del bebé. Si la madre piensa tener un segundo hijo debe aplicarse una vacuna que elimina los anti-Rh, llamada la gammainmunoglobulina. Ésta debe ser aplicada dentro de las 72 horas después del primer parto, ya que si se tiene un segundo bebe con Rh+ la madre producirá anti-Rh en exceso que destruirá la sangre del hijo, produciendo una enfermedad llamada Eritoblastosis fetal (anemia severa), si es que el hijo nace, porque por la producción en exceso de los anti-Rh el hijo puede morir intrauterinamente.