PRESENTACIÓN
La presente Guía Práctica y Cuaderno de Trabajo de la Asignatura de Genética Vegetal, se pone a disposición de los estudiantes de la facultad de Agronomía, con la finalidad de facilitar el desarrollo de las clases prácticas; de tal manera que el tiempo que se utilice en la atención a las clases, sea mucho más provechoso, puesto que el alumno contará con los ejercicios y tareas bien detalladas en cada una de las páginas de la presente Guía. La Guía Práctica servirá para llevar a cabo un acompañamiento más dirigido al desarrollo de las clases teóricas, para lo cual se cuenta con suficientes ejemplos y ejercicios que se desarrollarán en aula y como trabajos encargados, los cuales permitirán un avance progresivo a lo largo de la asignatura. Fundamentalmente, se trata de los ejercicios basados en la herencia mendeliana; pero también se abordan temas de casos específicos diferentes a la herencia mendeliana, que el alumno sabrá distinguir con facilidad conforme acumule conocimientos y habilidades para identificar problemas y plantear sus soluciones. El presente Cuaderno de Trabajo, se convierte en una importante herramienta para que el estudiante de Genética Vegetal, logre adquirir las competencias planteadas para la asignatura de la carrera profesional de Agronomía. Se espera estar contribuyendo con la mejora del proceso de aprendizaje del alumno de la asignatura de Genética Vegetal, con la finalidad de sentar adecuadamente las bases para su aplicación en el mejoramiento genético de plantas.
LOS AUTORES
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GENETICA – DEFINICIÓN – FINES - IMPORTANCIA DEFINICIÓN.- La Genética es la ciencia, rama de la Biología que se ocupa del estudio de los fenómenos de la herencia y las causas de las variaciones entre organismos. La herencia es la tendencia de los seres a reproducir fielmente las características de sus progenitores y la variación es la tendencia que manifiestan los seres vivos para diferenciarse unos de otros. La resultante de las acciones mutuas de estas dos tendencias opuestas viene a conformar el conjunto de caracteres o fenotipo que cada uno posee. Las unidades hereditarias que se transmiten de una generación a la siguiente (heredadas) se llaman genes, los cuales están ubicados en una molécula larga llamada ácido desoxirribonucleico (ADN). El estudio de las variaciones entre organismos, es lo que ha permitido demostrar que no hay dos individuos idénticos, aún dentro de la misma especie, raza o variedad, y de ello se valen los genetistas para hacer selección. Cuando las variaciones de los organismos se deben solamente a la herencia, se denominan características cualitativas que no son modificadas por el medio ambiente. Ejm.: color de ojos o de pelo en animales, etc.; en cambio, cuando las variaciones se deben a la herencia y a la influencia ambiental, se denominan características cuantitativas. Ejm.: estatura o altura, rendimiento de papa/ha, etc.
FINES.- La finalidad de la Genética es el descubrimiento de las leyes que rigen la transmisión de los caracteres que presentan los individuos a su descendencia, determinar el mecanismo por el cual se produce la transmisión hereditaria y asimismo, determinar las causas que originan la variación entre los seres de esa descendencia.
IMPORTANCIA .- La importancia de esta ciencia radica en la parte aplicativa tanto en animales (incluyendo al hombre) como en plantas. La agricultura y la ganadería no sólo necesitan producir más, sino más barato y para ello es necesario que los costos de producción disminuyan, lo que a su vez depende de los mayores rendimientos unitarios. Estos rendimientos unitarios en plantas, se obtienen aplicando una serie de factores favorables al cultivo como clima, suelo, fertilizantes, pesticidas, etc., sobre los cuales el hombre tiene poca o nula influencia; sin embargo sí puede lograr una nueva variedad con potencial genético de rendimiento superior utilizando todas las herramientas que la ciencia y la tecnología ponen a su alcance. Hay avance vertiginoso en la obtención de nuevas variedades de plantas con mayor potencial de rendimiento, hasta con atributos que difícilmente hace poco tiempo atrás hubiera sido posible obtener, así tenemos que la Biotecnología es la herramienta que ha logrado avances agigantados en animales y en plantas (clonación); la Ingeniería Genética con la obtención de plantas trans génicas ha logrado avances de gran utilidad para la humanidad. Toda manipulación es posible cuando los conocimientos de la genética general y aplicada están bien cimentados y son utilizados dentro de un marco de código de ética que garantice el respeto a la vida y su integridad.
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GENETICA – DEFINICIÓN – FINES - IMPORTANCIA DEFINICIÓN.- La Genética es la ciencia, rama de la Biología que se ocupa del estudio de los fenómenos de la herencia y las causas de las variaciones entre organismos. La herencia es la tendencia de los seres a reproducir fielmente las características de sus progenitores y la variación es la tendencia que manifiestan los seres vivos para diferenciarse unos de otros. La resultante de las acciones mutuas de estas dos tendencias opuestas viene a conformar el conjunto de caracteres o fenotipo que cada uno posee. Las unidades hereditarias que se transmiten de una generación a la siguiente (heredadas) se llaman genes, los cuales están ubicados en una molécula larga llamada ácido desoxirribonucleico (ADN). El estudio de las variaciones entre organismos, es lo que ha permitido demostrar que no hay dos individuos idénticos, aún dentro de la misma especie, raza o variedad, y de ello se valen los genetistas para hacer selección. Cuando las variaciones de los organismos se deben solamente a la herencia, se denominan características cualitativas que no son modificadas por el medio ambiente. Ejm.: color de ojos o de pelo en animales, etc.; en cambio, cuando las variaciones se deben a la herencia y a la influencia ambiental, se denominan características cuantitativas. Ejm.: estatura o altura, rendimiento de papa/ha, etc.
FINES.- La finalidad de la Genética es el descubrimiento de las leyes que rigen la transmisión de los caracteres que presentan los individuos a su descendencia, determinar el mecanismo por el cual se produce la transmisión hereditaria y asimismo, determinar las causas que originan la variación entre los seres de esa descendencia.
IMPORTANCIA .- La importancia de esta ciencia radica en la parte aplicativa tanto en animales (incluyendo al hombre) como en plantas. La agricultura y la ganadería no sólo necesitan producir más, sino más barato y para ello es necesario que los costos de producción disminuyan, lo que a su vez depende de los mayores rendimientos unitarios. Estos rendimientos unitarios en plantas, se obtienen aplicando una serie de factores favorables al cultivo como clima, suelo, fertilizantes, pesticidas, etc., sobre los cuales el hombre tiene poca o nula influencia; sin embargo sí puede lograr una nueva variedad con potencial genético de rendimiento superior utilizando todas las herramientas que la ciencia y la tecnología ponen a su alcance. Hay avance vertiginoso en la obtención de nuevas variedades de plantas con mayor potencial de rendimiento, hasta con atributos que difícilmente hace poco tiempo atrás hubiera sido posible obtener, así tenemos que la Biotecnología es la herramienta que ha logrado avances agigantados en animales y en plantas (clonación); la Ingeniería Genética con la obtención de plantas trans génicas ha logrado avances de gran utilidad para la humanidad. Toda manipulación es posible cuando los conocimientos de la genética general y aplicada están bien cimentados y son utilizados dentro de un marco de código de ética que garantice el respeto a la vida y su integridad.
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LAS BASES FÍSICAS DE LA HERENCIA La teoría celular desarrollada durante el siglo XIX, estableció definitivamente que la célula es la unidad estructural y funcional de todo organismo, sea éste animal o vegetal. Es necesario entonces recordar qué es la célula, cuál es su constitución y algunos otros aspectos que ayuden a comprender su participación en la reproducción.
PRACTICA N° 1: La célula – partes. La División celular 1. Dibuje una célula animal y otra vegetal, identificando sus partes (Resalte las diferencias entre ambas células) a) Célula animal
b) Célula vegetal
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2. MITOSIS Llamada también cariocinesis , es un proceso de división cuya función es en primer lugar, construir una copia exacta de cad a cromosoma y después distribuir por medio de división de la célula original (célula madre) un juego idéntico idént ico de cromo c romosoma somass para par a cada c ada una de las l as célu c élulas las hijas. hij as.
a) Dibuje las fases de la Mitosis vegetal
b) Dibuje las fases de Mitosis animal
c) A través de dibujos, indique las diferencias entre Citocinesis animal y vegetal
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3. MEIOSIS Meiosis es la división que ocurre en células germinales o reproductoras. La reproducción sexual requiere de la elaboración de gametos (gametogénesis) y su unión (fertilización). Los gametos contienen el número haploide de cromosomas (n), pero se originan en células diploides (2n). El proceso reductivo de la gametogénesis es llamado meiosis, que implica dos divisiones: 1.
MEIOSIS l O DIVISION REDUCTORA.- Es una división reductora porque produce dos células haploides (n) a partir de una célula diploide (2n).
2.
MEIOSIS II O DIVISION ECUACIONAL.- Es una división equitativa que separa y divide las cromátidas hermanas de las células haploides y origina cuatro células haploides.
a) Dibuje las fases de Meiosis vegetal
b) Dibuje las fases de Meiosis animal
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4. GAMETOGENESIS Es el proceso completo de producir gametos maduros, cuya parte principal es la división meiótica. El producto de la meiosis no son gametos, sino células haploides que requieren de un proceso de crecimiento y maduración en animales y de varias divisiones mitóticas en plantas.
a) Dibuje la Ovogénesis y la Espermatogénesis señalando sus fases de manera paralela
b) Señale las semejanzas entre ovogénesis y espermatogénesis
c) Señale las diferencias entre ovogénesis y espermatogénesis
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d) Dibuje la Microsporogenesis
e) Dibuje la Megasporogenesis
f)
Señale las similitudes megasporogénesis
y
diferencias
entre
microsporogénesis
y
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g) Dibuje un grano de polen viable
h) Dibuje un saco embrionario maduro
i) Dibuje el proceso de doble fecundación en angiospermas
j) Diferencia entre un núcleo polar de fusión y un núcleo espermático
k) Diferencia entre un núcleo espermático y un núcleo tubular
l) Cuál es la similitud entre el núcleo tubular, núcleo espermático y una oosfera?
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EJERCICIOS PARA RESOLVER
1.- En pallar: 2n = 22. Indique: a) Cuántos cromosomas tienen los núcleos polares de fusión? b) Cuántos cromosomas hay en 5 megasporas viables? c) Cuántos cromosomas hay en 10 Oosferas? d) Cuántos cromosomas hay en 10 núcleos generativos? e) Cuántos núcleos espermáticos se producen de 5 microsporocitos? f) Cuántos núcleos tubulares se producen de 10 megasporas viables? g) Cuántas espermátides son viables en cada proceso?
2.- En maíz: 2n = 20. Indique: a) Cuántos cromosomas tienen los núcleos polares d e fusión? b) Cuántos cromosomas hay en 5 megasporas viables? c) Cuántos cromosomas hay en 10 Oosferas? d) Cuántos cromosomas hay en 10 núcleos generativos? e) Cuántos núcleos espermáticos se producen de 5 microsporocitos? f) Cuántos núcleos tubulares se producen de 10 megasporas viables? g) Cuántas espermátides son viables en cada proceso?
3.- En el hombre: 2n = 46. Indique: a) Cuántos espermatozoides producen 5 espermatocitos primarios? b) Cuántos óvulos producen 10 ovocitos primarios? c) Cuántos cromosomas hay en 5 espermatocitos secundarios? d) Cuántos cromosomas hay en 5 c orpúsculos polares de fusión? e) Cuántos cromosomas hay en 5 espermatozoides? f) Cuántos cromosomas hay en 5 corpúsculos polares de fusión? g) Cuántas espermátides son viables en cada proceso? h) Cuántas ovótides son viables en cada proceso?
4.- Investigue el número cromosómico de: a) cebolla b) papa c) pallar d) algodón e) tomate
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LA HERENCIA MENDELIANA LAS LEYES DE MENDEL.1. Primera ley de Mendel: “Principio de uniformidad”.- Ley de la Dominancia “ Al cruzar dos razas puras, la descendencia será heterocigótica y dominante “ Al cruzar dos variedades de raza pura que difieren en un carácter, la descendencia es uniforme, presentando además el carácter dominante. Para descubrir este principio, Mendel cruzó guisantes de color amarillo (color dominante) con una especie más escasa de guisantes verdes (recesivo). El resultado de este cruce, generó una descendencia 100% amarilla:
Figura 1. Primera Ley de Mendel
Aunque observamos efectivamente que se ha producido una mezcla genética entre los progenitores (Aa), la generación F1 ha salido amarilla. Esto es debido a la dominancia del alelo “A” (amarillo) respecto al alelo “a” (verde). Cuando ambos están juntos, solo se manifiesta el dominante.
2. Segunda ley de Mendel: “Principio de distribución independiente” . Ley de la Segregación. “ Al cruzar dos razas híbridas, la descendencia será homocigótica e híbrida al 50% “
Figura 2. Segunda ley de Mendel
Los alelos que determinan un carácter nunca irán juntos en un mismo gameto. 10
Para su sorpresa, el 25% de la descendencia de esos guisantes amarillos ¡fueron verdes! Por esta razón, aunque dos miembros de una pareja tengan los ojos marrones, si ambos guardan un gen recesivo para el color azul, existe un 25% de posibilidades de que sus hijos hereden ojos azules (como los de sus abuelos). Los genotipos son: homocigota dominante AA; heterocigota Aa; homocigota recesivo aa La proporción genotípica es 1:2:1 (1 AA, 2 Aa, 1 aa) La proporción fenotípica es 3:1 (3 amarillas, 1 verde) Los fenotipos son: amarillo y verde
Tercera ley de Mendel : “Principio de la independencia de los caracteres” “ Al cruzar varios caracteres, cada uno de ellos se transmite de manera independiente “ Los genes que determinan cada carácter se transmiten independientemente.
Figura 3. Tercera ley de Mendel ( I )
Esa descendencia “AaRr” a su vez se autofecundó para dar lugar a la siguiente generación:
Figura 4. Tercera ley e Mendel (II)
De esta manera, comprobó que las características de los guisantes no interfieren entre sí, y se distribuyen individualmente. De dos guisantes amarillos y lisos crecieron: 9 guisantes amarillos y lisos: 3 guisantes amarillos y rugosos:3 guisantes verdes y lisos 1 guisante liso y rugoso.
Proporción genotípica: 1:2:1:2:4:2:1:2:1 Proporción fenotípica: 9:3:3:1 Fenotipos: amarillo y verde
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PRACTICA N° 2: Aplicaciones de la Herencia Mendeliana – Dominancia completa Resuelva lo siguiente: 1.- En humanos, el albinismo está gobernado por un gen recesivo (a). a) Si se casa una mujer con pigmentación normal (Aa) con un hombre albino (aa), describa los genotipos y fenotipos de sus hijos.
b) Cómo serán los hijos de una pareja de pigmentación normal pero portadores (Aa) de albinismo?.
c) Qué Ley de Mendel se aplica en cada caso?
2. En tomates el color rojo de la fruta es dominante al color amarillo. a) Si se cruza una línea pura de tomate (homocigota dominante) con una planta heterocigoto o de F1 ¿cómo será su descendencia?. (R – rojo, r – amarillo).
b) Efectúe el cruce entre una planta de fruta roja (heterocigota) x una planta amarilla. Dé sus resultados en proporciones genotípicas y fenotípicas. (R – rojo, r – amarillo).
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3. En humanos, pelo negro es dominante a pelo rubio. Los 4 hijos de Juan Pérez y Luisa Gómez tienen pelo rubio. Se atrevería usted a indicar el genotipo y fenotipo de los señores Pérez – Gómez.
4.- En arvejas, color rojo de flor es dominante a color blanco. Demuestre la primera y segunda Ley de Mendel.
5.- En el tomate, el color rojo del fruto es dominante sobre el color amarillo y la forma biloculada domina sobre la multiloculada. ¿Qué proporción de plantas con tomates rojos multiloculados se obtendrá en la F 2 partiendo de un cruce entre dos líneas puras, una roja y biloculada y otra amarilla y multiloculada? (R – rojo, r – amarillo; B – biloculado, b – multiloculado).
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6.- La rata doméstica es normalmente de pelaje marrón y bigote ralo (rasgos dominantes). En el laboratorio se han obtenido dos líneas puras, una de color blanco y bigote ralo y otra de color marrón y bigote espeso (el color blanco y el bigote espeso son los caracteres recesivos). Al cruzar las dos líneas puras, la F1 fue de fenotipo normal. Calcular las proporciones genotípicas y fenotípicas en la F2. Calcula las proporciones genotípicas y fenotípicas en la F2.
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CRUCE DE PRUEBA Es un cruzamiento retrógrado o un retrocruzamiento que consiste en cruzar individuos de la primera generación filial F1 (híbridos, dihíbridos) con el progenitor totalmente recesivo. Cuando no se conoce el genotipo de un individuo, se recurre al cruce de prueba con la finalidad de identificar al otro progenitor (dominante) para comprobar si se encuentra en estado homocigota o heterocigota. a)
P
(F1) Fenotipo
:
Ee
x
planta alta
ee planta enana
Gametos diferentes
:
{ E, e
Descendencia
:
Ee
50% plantas altas
ee
50% plantas enanas
P.G. b) P
e
: (F1)
Fenotipo : Gametos diferentes Descendencia
1:1
:
EeBb
x
pta. alta, flor roja : :
}
eebb pta. enana, flor blanca
{EB, Eb, eB, eb
eb}
P.G.
Genotipos
Fenotipos
1
EeBb
planta alta, flor roja
1
Eebb
planta alta, flor blanca
1
eeBb
planta enana, flor roja
1
eebb
planta enana, flor blanca
EJERCICIOS PARA RESOLVER: 7.- Teniendo en cuenta los datos del ejercicio N° 5 sobre el tomate, con sus caracteres color de frutos y forma o número de lóculos, realice un cruce de prueba.
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8.- Teniendo en cuenta los datos de ejercicio N° 6 sobre la rata doméstica, efectúe un cruce de prueba.
9.- Cuántos y cuáles son los gametos de: a) AABb b) MmNN c) ABCD d) Ppqq e) AaBbcc f) AA 10.- Los individuos que manifiestan un carácter recesivo, ¿Son homocigotos o heterocigotos para el carácter? ¿Por qué?.
11.- Si dos pares de genes Aa y Bb se transmiten independientemente siendo (A) dominante sobre (a) y (B) dominante sobre (b), ¿cuál es la probabilidad de obtener: a) Un gameto AB a partir de un individuo Aa Bb?
b) Un gameto Ab a partir de un individuo AA Bb?
c) Un zigoto AA BB a partir de un cruzamiento Aa Bb x Aa Bb?
d) Un zigoto AA BB a partir de un cruzamiento aa bb x AA BB? 16
MODIFICACIONES DE LA HERENCIA MENDELIANA PRÁCTICA N° 3: Ejercicios sobre casos diferentes a la Herencia Mendeliana 1.- DOMINANCIA INCOMPLETA O HERENCIA INTERMEDIA Se dice que hay dominancia incompleta o herencia intermedia cuando ninguno de los genes involucrados enmascara o domina totalmente al otro; por lo que, los híbridos formados presentan un fenotipo intermedio al que producen los individuos homocigotas recíprocos. Cuando hay dominancia incompleta entre dos alelos, las proporciones fenotípicas en la F2 son 1:2:1 y cada fenotipo describe a su respectivo genotipo. Ejm.: En ganado de la raza Shorthorn, existen tres colores para el pelaje: rojo, blanco y roano. El color rojo, es producido por el gen (R) en estado homocigota, el blanco es producido por su alelo, el gen (R’) en estado homocigota. El cruce entre un toro Shorthorn rojo (RR) y un hato de vacas blancas (R’R’) de la misma raza, producirá crías de color roano (RR”) en la F1. Si esquematizamos este ejemplo, tenemos:
Datos: Genotipos
Fenotipos
RR RR´ R´R´
Rojo Roano Blanco
P : Fenotipos Gametos diferentes
:
R’R’ blanco
:
{ R’
F1
x
RR rojo R}
:
RR’ ------------> 100% roanos
Si se cruza dos animales de la F1 : P (F1 x F1) Fenotipos Gametos diferentes
: :
RR’ roano
:
{ R , R’
F2:
x
RR’ roano
R , R’ } ♂
R
R’
RR rojo RR’ roano
RR’ roano R’R’ blanco
♀
R R’
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PG 1 2 1
Genotipos RR RR’ R’R’
P.F. 1 2 1
Fenotipos rojos roanos blancos
Se deduce entonces, que el gen para el color rojo, es dominante i ncompleto sobre el gen para el color blanco, y que cuando ambos alelos están juntos producen un nuevo fenotipo diferente a los progenitores homocigotas.
EJERCICIOS PARA RESOLVER a) En una especie de planta, el color de la flor azul es dominante incompleto sobre el color blanco. El genotipo heterocigoto, origina el color de flor celeste. Demuestre la descendencia del cruce entre una planta de flor azul con otra de flor celeste.
b) Demuestre la descendencia del cruce entre dos plantas de flor celeste.
c) En una especie de planta el color de flor azul es dominante incompleto sobre el blanco. El color celeste es intermedio entre ambos colores. Lo mismo ocurre con el borde liso de la hoja que es dominante incompleto sobre el borde rugoso, siendo el heterocigoto, de borde intermedio. Si se cruzan dos plantas con genotipos alternantes para ambos caracteres, ¿cómo será l a F 1 y F2?
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d) En el ganado Shorthorn, el color rojo (RR) del pelaje es dominante incompleto sobre el color blanco (R´R´). El genotipo heterocigoto (RR´) origina el color intermedio roano. La presencia de los cuernos (A) es dominante completo sobre ausencia de cuernos (a). Qué proporciones genotípicas y fenotípicas se esperan en la F2?.
e) La forma de los rábanos puede ser larga (LL), redonda (L´L´) u oval (LL´); el color puede ser rojo (RR), blanco (R´R´) o rosado (RR´). Si una planta de rábanos blancos y largos es cruzada con otra planta de rábanos rojos y redondos ¿qué proporciones fenotípicas podemos esperar de la F1 y la F2?.
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2.- GENES LETALES Se refiere a los casos en los que algunos caracteres en estado homocigoto, producen la muerte del individuo que los porta. Ejemplo: En aves de corral, existe un defecto llamado micromelia (las aves casi se arrastran porque tanto las patas como las alas están afectadas). Se ha determinado que el gen responsable (M) en estado homocigota, es letal. Si esquematizamos la cruza entre dos animales micromélicos, se tendrá: P
:
Mm
x
Fenotipos
:
micromélica
Gametos diferentes
:
{M,m
Mm micromélico M,m}
Descendencia (F2): ♂
M
m
MM mueren Mm micromélica
Mm Micromélica mm normal
♀
M m
P.G.
Genotipos
P.F.
Fenotipos
1
MM
X
---
2
Mm
2
micromélicos
1
mm
1
normal
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a) Cómo será la cruza entre aves con genotipo heterocigoto y con genotipo homocigota recesivo?
b) Cómo será la cruza de aves con genotipo heterocigota (Mm) y con genotipo homocigota (MM)?
c).- Cómo será la cruza entre aves con genotipo homocigota recesivo?
En ganado vacuno, la ausencia de patas (p) se debe a un gen letal recesivo. Los becerros amputados; es decir, sin patas, mueren al nacer. d) Del apareamiento entre un toro y una vaca, ambos híbridos, ¿qué proporciones genotípicas se esperan en la F2 adulta?.
e) Cuál es el genotipo letal?
f) Con los datos del ejercicio anterior ¿puede realizar un cruce de prueba? Explique su respuesta claramente.
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PRÁCTICA N° 04: EJERCICIOS SOBRE CASOS DIFERENTES A LA HERENCIA MENDELIANA (Continuación)……. 3.- ALELISMO, SERIES ALELICAS O ALELOS MULTIPLES Se refiere a un grupo de genes (más de dos) que componen una serie alélica; de la cual solamente dos alelos ocupan el mismo locus de cromosomas homólogos a la vez, para determinar un fenotipo. Los fenotipos que se observan se presentan de acuerdo a una jerarquía de dominancia, según la cual un gen es dominante a todos los demás alelos y otro es recesivo a todos los demás alelos.
A. Series alélicas o Alelos Múltiples en animales En conejos, el del color del pelaje está gobernado por una serie de alelos múltiples que producen cuatro fenotipos distintos con la siguiente jerarquía de dominancia: Agutí : color ancestral silvestre (gris uniforme) Chinchilla : plomo plateado Himalaya : blancos con orejas, nariz, patas y cola de color negro. Albino : blanco La serie alélica se puede resumir de la siguiente manera: C > c ch > c h > c La jerarquía de dominancia se expresa de la siguiente manera: Dominantes
Recesivo
Genotipos
Fenotipos
CC, Ccch , Cc h , Cc
Agutí (gris uniforme)
cch c ch , cch c h , cch c
Chinchilla
ch ch , ch c
himalaya
cc
albino
EJERCICIOS PARA RESOLVER: a) Efectúe el cruce entre una coneja agutí homocigota dominante con un conejo albino.
b) Cómo será la descendencia del cruce entre un conejo híbrido (Cc) y (c ch c)
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c) Cómo será la descendencia del cruce entre una coneja c ch ch y un conejo C c h?
En gatos existe una serie alélica que regula la pigmentación. Los fenotipos en orden son: silvestre, gris chinchilla, birmano y blanco. La jerarquía de dominancia es como sigue: C> c ch > cb > c a . d) Cuál será la descendencia del cruce entre: Cc b x ca c a ?
e) Cuál será la descendencia del cruce entre una gata gris chinchilla(heterocigoto con blanco) y un gato color silvestre (heterocigoto con blanco)?.
f) En ratones, el color del pelaje puede ser: D = oscuro, d c = claro y d = blanco, que es letal en estado homocigoto. La jerarquía de dominancia es: D > d c > d. Cuáles son los genotipos y fenotipos que se forman?. Cruce Dd x dc d
g) Si se cruza un ratón oscuro heterocigoto con blanco con otro ratón claro homocigoto, ¿cómo será su descendencia?.
h) Qué ocurre si se cruzan dos ratones de color blanco?. Explique su respuesta.
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B.- Alelos Múltiples y Esterilidad en Plantas Las plantas de Nicotiana sp. (tabaco), de trébol y de algunas otras especies producen gametos fértiles pero incompatibles, debido a que existe una serie multialélica que interfiere con la polinización, produciendo esterilidad por autoincompatibilidad de ciertos genes contenidos en el polen, que también están en el tejido esporofítico del estilo, que reducen la velocidad del crecimiento del tubo polínico, hasta el punto que se marchita la flor, antes que dicho tubo llegue al óvulo. La serie alélica es: S 1, S 2 , S 3, S 4, . . . . . . . . . . . . , S15 Cuando un grano de polen lleva el alelo S 1, y en el genotipo de la planta madre también se encuentra este alelo, entonces el tubo polínico no se desarrolla en forma normal y la planta se comporta como autoestéril porque no hay Entonces, recuerde….no se forman genotipos autopolinización.
homocigotos. EJERCICIOS PARA RESOLVER: a) Efectúe el cruce entre una planta S 1 S 3 con S 3 S 4
b) Cómo será la descendencia del cruce entre S 1 S 2 x S2 S 4
c) Cómo será la descendencia del cruce entre S 1 S 2 x S1 S 2
C.- Alelos múltiples y los Tipos de Sangre en humanos En humanos, existen principalmente dos tipos de antígenos que determinan el tipo de sangre: el Antígeno A y el B. Según las diferentes combinaciones de los antígenos de la superficie de los glóbulos rojos se obtienen como resultado los 4 grupos sanguíneos existentes: : Tiene Antígeno A en la superficie del glóbulo rojo. Grupo A Grupo B : Tiene Antígeno B en la superficie del glóbulo rojo. Grupo AB : Tiene ambos Antígenos A y B Grupo O : No tiene Antígeno (A ó B) en la superficie del glóbulo rojo. Antígeno (A En el fenogrupo ABO, en humanos, de acuerdo a la reacción antígeno-anticuerpo, la sangre puede presentar los siguientes genotipos: 24
Genotipos l A l A , l A i l B lB , l B i l A l B ii
(Grupo Fenotipo) A B AB O
Ejemplo: Un matrimonio tiene los siguientes genotipos de grupos sanguíneos: l A l B x lB i. Cuáles serán los grupos sanguíneos de los hijos que lleguen a tener? Padres : Fenogrupos: Gametos diferentes :
P.G. 1 1 1 1
l A l B AB
x
lB i B
I A
IB
lB
i
Genotipos l A lB l A i lB lB lB i
PF 1 1 2
Fenogrupos (fenotipos) AB A B
EJERCICIOS PARA RESOLVER a) Qué probabilidad existe que cuando Lucia (Con grupo sanguíneo A) se case con Carlos (Grupo sanguíneo B), tengan hijos del grupo sanguíneo O?.
b) Juana (B) dice que Juanito (O), es hijo de Pedro (A). Tendrá razón Juana?.
c) Cómo serán los grupos sanguíneos o fenogrupos de los hijos de una pareja que tiene los siguientes genotipos: l A i y lB i?
d) Una mujer de grupo sanguíneo A y un hombre de grupo sanguíneo B tienen una hija de grupo sanguíneo AB y un hijo de grupo 0. ¿Cuál es el genotipo de los padres? 25
e) ¿Qué grupos sanguíneos podrían tener los hijos de una pareja compuesta por una mujer de grupo A y un hombre de grupo 0?
Factor Rh en humanos Dependiendo de la presencia o no del antígeno Rh en la superficie del glóbulo rojo, este será positivo o negativo. Si está presente en la superficie del glóbulo rojo será Rh positivo, y los hematíes son aglutinados por este anticuerpo y si está ausente, es Rh negativo y no son aglutinados. De esta forma, una persona tiene un grupo sanguíneo formado por un antígeno A, B, las dos o ninguna y además será Rh positivo o negativo. a) Determinar el factor sanguíneo de un niño cuyos padres son:
Rr x RR
b) Cuál es la probabilidad de cada uno de los factores sanguíneos a lograrse en un matrimonio de los siguientes genotipos: Rr x Rr ?
PRÁCTICA N° 05: EJERCICIOS SOBRE CASOS DIFERENTES A LA HERENCIA MENDELIANA (Continuación)……. 4.- INTERACCIONES GENICAS Se denomina así cuando alguna característica se produce por efecto de la acción recíproca de dos o más pares de genes. Esta interacción puede ser con epistasis o sin epistasis.
A) Interacción Génica sin Epistasis.Se produce cuando en la interacción génica no hay un efecto epistático de ningún gen sobre otro, sino más bien una acción complementaria entre genes dominantes 26
o recesivos. El caso más conocido es el de tipos de cresta en razas de aves de corral. En un cruce F2, se observa la P.F. 9:3:3:1, ya conocida, pero en la que se involucran dos pares de genes para formar un solo carácter, de manera complementaria. La raza Wyandotte presenta cresta “tipo roseta” (R), la raza Brahma “tipo guisante” (P) y la raza Leghorn “tipo simple” (rrpp). Al cruzar aves de la raza Wyandotte con Brahma, toda la descendencia presentó cresta “tipo nuez” (RP). Ejemplo: El cruce de aves de cresta Roseta (RRpp) con aves de cresta Guisante (rrPP), produce en la F1, aves con cresta Nuez (RrPp). Genotipos Fenotipos R-PR - pp rr P rr pp
Nuez Roseta Guisante Simple
P: Fenotipos
RR pp roseta
Gametos diferentes
( Rp
x
rr PP guisante
rP ) Rr Pp ----> 100% cresta tipo Nuez
a) Cómo será la descendencia del cruce entre una gallina RrPP
b) Demuestre los genotipos y fenotipos del cruce entre: rrPp
y un gallo rrPp
x Rrpp
B) Interacción Génica con Epistasis.Es la interacción génica que se produce como resultado del efecto epistático que se produce entre genes no alélicos.
Epistasis.- Es la acción que se produce cuando un gen enmascara o anula la manifestación de otro gen no alélico.
Epistasis Recesiva simple.- Se produce cuando un gen recesivo es epistático a un gen dominante y al alelo de éste. Ejemplo.- En roedores, el gen (N) produce el color negro y su alelo recesivo (n) produce color marrón en presencia del gen (C). El gen ( c ) en estado homocigota es epistático a los genes N y n, produciendo individuos albinos. Obtenga la F1. 27
Genotipos C_ N_ C_ nn cc N_ cc nn P: Fenotipos: Gametos diferentes: F1 :
Fenotipos Negro marrón albino albino CCnn marrón { Cn
x
ccNN albino
Cn} Cc Nn -----> 100% negros
a) Cómo se modificará la proporción fenotípica en F2?. Demuestre.
28
b) En perros, el gen ( l ) es epistático a los genes (N) para color negro y (n) para color marrón, originando que el animal sea blanco. Cómo será la descendencia del cruce entre IiNN x iiNn?
c) De qué tipo de epistasis se trata?. Halle la PG y PF en F2.
d) El gen dominante B determina el color blanco de la fruta de la calabaza y el alelo recesivo b la presencia de color. El fruto amarillo está regido por un gen hipostático de distribución independiente V y el fruto verde por su alelo recesivo v. Cuando se cruzan plantas dihíbridas, cómo será la descendencia en F2?. Qué tipo de epistasis es?.
29
e) Sobre la calabaza, cuál será la descendencia del cruce entre Bbvv x BbVV
f) Sobre la calabaza, realice un cruce de prueba
g) En flores cultivadas, el genotipo recesivo en un locus aa evita desarrollo del pigmento de la flor, produciendo de este modo flores blancas. En presencia del alelo dominante A, los alelos del otro locus pueden expresarse como sigue: C = rojo, cc = crema. ¿Qué tipo de epistasis es? Demuestre las proporciones respectivas en F2.
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h) Una raza de gallinas tiene patas emplumadas y otra no tiene patas emplumadas. Para que la pata sea emplumada, se requiere que estén presente los genes (F) ó (P), la ausencia de ambos genes (ffpp) origina que la gallina no tenga patas emplumadas. Cuando se cruza ambas razas, todas las aves de la F1 adquieren patas emplumadas. Obtenga los fenotipos en F1 y F2. De qué tipo de epistasis se trata?
i) Cómo será la descendencia del cruce entre una gallina F1 con un gallo doble homocigota dominante?
j) Realice un cruce de prueba.
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k) En perros, el color de pelo ser dorado o blanco. Para que el pelaje sea de color dorado se requiere que estén presentes los genes (D) ó (B). La ausencia de ambos genes dominantes origina el color de pelo blanco. Demostrar las proporciones fenotípicas en F2.
l) Cómo será la descendencia del cruce entre un perro de la F1 con otro de genotipo doble homocigota dominante?
ll) Realice un cruce de prueba.
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m) En un tipo de plantas, los genes A y B producen flores violeta; la ausencia de uno de estos genes dominantes o de ambos, determinan que sus flores sean de color blanco. Determinar las proporciones fenotípicas de la F 1 y F2. Qué tipo de epistasis es?.
n) Cómo será la descendencia del cruce entre una planta de la F1 con otra de genotipo doble homocigota dominante?
ñ) Realice un cruce de prueba.
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PRÁCTICA N° 06: EJERCICIOS SOBRE CASOS DIFERENTES A LA HERENCIA MENDELIANA (Continuación)…….
5. HERENCIA DEL SEXO Caracteres ligados al sexo.El daltonismo es un defecto visual que hace que la persona afectada tenga dificultades para distinguir con claridad el color rojo del color verde. La hemofilia es una enfermedad que provoca problemas en la coagulación de la sangre. Como estos genes se encuentran en el cromosoma X, las mujeres pueden ser homocigóticas o heterocigóticas, mientras que los hombres (sólo tienen un cromosoma X) son hemicigotos; porque no tienen alelos en el cromosoma Y. Se trata entonces, de caracteres ligados al sexo. Para el caso del daltonismo en humanos, observemos lo siguiente, se gún se trate del sexo de la persona: Fenotipos
Genotipos ♀
♂
Normal
CC
C
Normal
Cc
--
Daltónico
cc
c
a) Cómo serán los hijos de una mujer (Cc) y un hombre (C )?
b) Cómo serán los hijos de una mujer daltónica y un hombre (C )?
c) Cómo será la descendencia, si se casa una mujer de vis ión normal heterocigota con un hombre daltónico?
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d) Construya los genotipos y fenotipos para la hemofilia (h) y demuestre cómo serían los hijos de una pareja de hemofílicos. Genotipos
Fenotipos
♀
♂
Normal Normal Hemofílico
Caracteres influidos por el sexo.Es una herencia autosómica donde la dominancia de un gen depende del sexo del individuo; por lo que se comporta como dominante en un sexo y como recesivo en el otro. Ejemplo: La calvicie, está regulada por el gen B , que en estado homocigota produce calvicie tanto en el hombre como en la mujer; el heterocigoto (Bb) produce calvicie en el hombre, pero no en la mujer y el homocigota recesivo no produce calvicie en ninguno de los sexos. En el siguiente esquema se aprecia el efecto del gen dominante en estado heterocigoto, por sexo:
Genotipos
Fenotipos ♀
♂
BB
Calva
Calvo
Bb
Normal
Calvo
bb
Normal
Normal
e) Si se casa una pareja de genotipo heterocigoto ¿cómo serán sus hijos?
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f) Cómo serán los hijos si se casa una mujer normal homocigota (bb) con un hombre heterocigoto?.
g) Cómo serán los hijos si se casa una mujer calva con un hombre normal homocigota?
h) En ovinos la ausencia de cuernos (P) se comporta como dominante en las hembras pero recesivo en los machos. Si se cruza una hembra homocigota dominante con un macho con cuernos también homocigoto, cómo será su descendencia?. Construya previamente los genotipos y fenotipos de este carácter influido por el sexo.
Genotipos
Fenotipos ♀
♂
PP Pp pp
i) Efectúe el cruce entre dos ovejas de genotipo heterocigoto
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j) Un gen recesivo ligado al sexo produce en el hombre el daltonismo. Un gen influido por el sexo determina la calvicie (dominante en los varones y recesivo en las mujeres). Un hombre heterocigoto calvo y daltónico se casa con una mujer sin calvicie y con visión de los colores normal, cuyo padre no era daltónico ni calvo y cuya madre era calva y con visión normal. ¿Qué fenotipos pueden tener los hijos de este matrimonio?
PRÁCTICA N° 07: INTERCAMBIO GENÉTICO – ENTRECRUZAMIENTO – RECOMBINACIÓN El entrecruzamiento o recombinación es un fenómeno muy extendido entre los organismos vivos. Ocurre en casi todas las plantas superiores y animales. Es importante porque aumenta la variabilidad genética y la variación es vital para el desarrollo evolutivo de las especies.
DOBLES ENTRECRUZAMIENTOS En un par de cromosomas homólogos en sinapsis (tétrada = estado de cuatro filamentos), se pueden producir uno o más quiasmas, dependiendo de la longitud del cromosoma y de la distancia que haya entre los genes de dicho cromosoma. El conocimiento de esto permitirá predecir el porcentaje (%) de gametos parentales y recombinantes formados a partir de determinado genotipo a) Doble entrecruzamiento recíproco.- Cuando el segundo entrecruzamiento se produce entre las mismas cromátidas que participaron en el primer entrecruzamiento. Hallar el porcentaje de gametos recombinados y parentales. 37
A AA a aa
B B b b
C C c c
D D d d
E E e e
b) Doble entrecruzamiento Diagonal.- Cuando el segundo entrecruzamiento se produce entre una cromátida que ya intervino en el primer entrecruzamiento y otra diferente. Hallar el porcentaje de gametos resultantes. A AA a a
B B b b
C C c c
D D d d
E E e e
c) Doble entrecruzamiento complementario.- Cuando en el segundo entrecruzamiento no intervienen ninguna de las cromátidas del primer entrecruzamiento. Hallar el porcentaje de gametos resultantes. M M
N N
O O
P p
Q Q
m
n
o
p
q
m
n
o
p
q
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PRÁCTICA N° 08: HERENCIA POLIGÉNICA – HERENCIA MULTIFACTORIAL – HERENCIA CUANTITATIVA – HERENCIA DE GENES MÚLTIPLES. La estatura en el ser humano varía de individuo a individuo en forma continua; lo mismo ocurre con el peso; con el rendimiento por planta, la velocidad entre caballos de carrera, la producción de leche de las vacas, etc.; por ello se llaman caracteres cuantitativos y son cuantificables (mensurables, medibles) y la herencia que explica su acción es la Herencia Cuantitaiva o Poligénica y la variación es contínua . La herencia poligénica es cuantitativa, continua, acumulativa y regulada por el medio ambiente. Los Poligenes , son genes múltiples que están involucrados en la herencia cuantitativa, cuya expresión se debe al efecto acumulativo de cada uno de los alelos que determinan el fenotipo y son fuertemente i nfluenciados por el medio ambiente. El color de la piel, es decir, la producción de melanina, está controlada por más de 4 genes que se heredan independientemente, cada uno de los cuales con sus propios alelos. Cuanto mayor es el contenido de melanina, más oscura es la piel. Cada alelo dominante contribuye igualmente al color presente en el fenotipo.
EJERCICIOS: a) Si se casa una mujer blanca caucásica (aabb) con un hombre negro de raza pura (AABB). El heterocigoto, es el color intermedio mulato. Demuestre la F1 y F2, con sus respectivos fenotipos que se formen: negro, oscuro, mulato, claro y blanco.
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b) En el trigo, si color de grano rojo (AABB) se cruza artificialmente con color de grano blanco (aabb). Obtenga F1 y F2.
c) Cómo será la descendencia del cruce entre AABb
x
aaBb?
d) Efectúe un cruce de prueba.
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