4. GENÉTICA DETERMINACIÓN DEL TIPO DE HERENCIA EN

Sección 4. Genética
4. GENÉTICA
DETERMINACIÓN DEL TIPO DE HERENCIA EN BASE A FRECUENCIAS
FENOTÍPICAS Y GENOTÍPICAS.
Objetivos:
− Entender los principios de la transmisión de los caracteres hereditarios.
− Explicar y usar la terminología relevante: dominante, recesivo, portador,
mutación, heterocigoto, homocigoto, síndrome, alelo y locus.
− Resolver problemas aplicando las leyes de Mendel: Determinación de
frecuencias
− Distinguir entre enfermedades autosomales y ligadas al sexo.
Introducción
La descripción morfológica o funcional de un organismo vivo en cualquier momento
dado de su desarrollo es el fenotipo de ese organismo. Mientras que el genotipo se
define como el conjunto de instrucciones o genes, contenidos en su material genético
heredable; es decir, la información contenida en las secuencias de su ácido
desoxirribonucleico (DNA), que se transmite de generación en generación entre los
miembros de una especie. Este conjunto de instrucciones es una amplísima, pero
finita, predeterminación de las posibilidades fenotípicas de un organismo. Por otro
lado, existen los factores epigenéticos, tales como las influencias o eventos que no
están escritos en el material genético heredable de los seres vivos, pero que
modifican los fenotipos. Los fenómenos epigenéticos como por ejemplo el ambiente,
pueden determinar, en un momento dado, el modo en que se expresan las
instrucciones genotípicas y por lo tanto, el fenotipo del individuo.
Una característica del genotipo es su heredabilidad. Los mecanismos implicados
fueron publicados por Gregor Johann Mendel en 1866. Él identifico ciertos rasgos
fenotípicos que se transmiten de manera predecible en plantas de chícharos y
Propuso que estos caracteres están determinados por factores genéticos que
segregan independientemente, es decir, que se heredan de padres a hijos en forma
de unidades de herencia individuales, los genes.
Los estudios de Mendel se basaron realizando cruzas entre individuos de líneas puras
que diferían en un par de caracteres de fácil identificación fenotípica y la observación
del aspecto de la primera generación híbrida (F1 o primera generación filial,
formada por plantas monohíbridas). Posteriormente, cruzó las plantas híbridas
entre sí y obtuvo la segunda generación filial (F2). Contó el número de individuos de la
F2, que presentaron cada uno de los caracteres utilizados que podrían ser
comparados, tales como color de las flores, el color y textura de la testa de las
semillas y la longitud de los tallos.
1
Sección 4. Genética
Mendel, a partir de sus experimentos, concluyó que los chícharos tienen una dotación
genética doble. Es decir, que son organismos diploides, en los que existen dos
copias o alelos del gen causante de un rasgo fenotípico. En los organismos diploides
cada copia alélica proviene de cada uno de los progenitores. Mendel, también postuló
que, frecuentemente, una de estas copias en particular puede ser dominante sobre
su contraparte heredada del otro progenitor. Cuando en la descendencia se encuentra
un alelo recesivo del gen y uno dominante, el fenotipo observado en esta combinación
heterocigota, corresponderá al tipo dominante. Para la aparición de un fenotipo
recesivo es indispensable la transmisión, por ambos progenitores, de una
combinación homocigota de alelos recesivos. Obviamente, la combinación
homocigota de las variantes alélicas dominantes resultará en un fenotipo dominante.
Las interpretaciones que Mendel dio a sus observaciones han resultado correctas
para un tipo de herencia que hoy llamamos Mendeliana, precisamente por
manifestarse de la manera en que Mendel lo descubrió. En este caso un rasgo
fenotípico está determinado por la combinación de dos copias alélicas de un gen,
cada una de ellas en distinto grado de dominancia, combinaciones que se heredan en
los miembros de una familia en una forma matemáticamente predecible.
Con los datos que obtuvo, formuló una explicación teórica con postulados, que ahora
constituyen las leyes de la herencia. La primera Ley de Mendel o Ley de la
segregación dice que durante la formación de los gametos, los pares de factores se
separan o segregan al azar, de manera que cada gameto recibe uno u otro miembro
del par con la misma probabilidad. Segunda Ley de Mendel o Ley de la distribución
independiente postula que la segregación de diferentes pares de factores se realiza
de manera independiente durante la formación de los gametos.
Enfermedades genéticas y la herencia mendeliana
Se cree que cerca de 400 enfermedades en humanos son resultado de cambios en un
solo gene. Muchas de ellas son enfermedades raras, pero discapacitantes que
pueden llevar a la muerte del individuo. Aunque las enfermedades genéticas en un
individuo son raras, el número total de personas afectadas es significativo, alrededor
del 2% de todos los nacimientos al año. Actualmente no existen medios totalmente
efectivos de tratamiento o cura para la mayor parte de ellos.
Muchos de los desórdenes genéticos pueden ser mantenidos en la población, ya sea
por la transmisión de genes desde los padres hacia los hijos o por la aparición de
mutaciones. Los cambios en el DNA o en los cromosomas, mutaciones, pueden
provenir desde la formación de las células sexuales (óvulos y esperma) o en el
estadío temprano del desarrollo del feto. Un ejemplo de esto último es la aparición del
síndrome de Down, el cual causa retardo mental, estatura baja y algunos otros
cambios. Proviene de un error durante la división celular (meiosis) llevando a contener
47 cromosomas en el niño en lugar de 46, generalmente causado por la disyunción o
separación incompleta del cromosoma de uno de los progenitores (cromosoma 21).
2
Sección 4. Genética
Sección 4. Genética
Los humanos presentamos células diploides en la mayor parte de nuestras células.
Con un contenido de 23 pares de cromosomas, donde sólo un par es diferente entre
hombres y mujeres y es el que define el sexo. Las mujeres presentan 2 cromosomas
X similares, mientras que los varones un cromosoma X y otro más pequeño
denominado Y. A los genes que se localizan en el par 23 de cromosomas son a
menudo denominados genes ligados al sexo, mientras que los otros 22 son
denominados genes autosomales.
Condición ligada al sexo. Debido a que los varones sólo poseen un cromosoma X
frente a los dos que poseen las mujeres, las enfermedades de un solo gen recesivas
localizadas en el cromosoma X, aunque raras, afectan con mayor frecuencia a los
hombres que a las mujeres. Como ejemplos tenemos al daltonismo y a la hemofilia.
Todas las enfermedades causadas por el cambio de sólo un gene tienen patrones
claros de herencia, lo cual significa que es posible determinar las probabilidades de
que alguien herede una condición particular. Tres patrones de herencia están
involucrados: Condiciones recesivas, dominantes y ligadas al sexo.
Condición recesiva. Para presentar los síntomas de la enfermedad, el individuo debe
presentar las dos copias del gen afectado. Su descendencia presentará la
enfermedad sólo que el otro padre también sea portador del gen, como en la fibrosis
quística (Figura 4.1).
Condición dominante. La enfermedad es causada por un alelo dominante, por lo que
un individuo sólo tiene que heredar una copia para presentar la enfermedad. Los hijos
de padres que presentan la enfermedad, tienen 50% de probabilidades de presentarla
también. Un ejemplo grave de está condición es la enfermedad de Huntington, la cual
se desarrolla entre los 35 a 45 años, disminuyendo la movilidad motora y ocasionando
demencia.
Otro tipo de herencia de gran relevancia médica es la llamada herencia poligénica.
Un gran número de enfermedades, entre las cuales destacan el asma, la diabetes y la
hipertensión, tienen un componente genético poligénico. Se dice que un rasgo
fenotípico es poligénico cuando está determinado por más de un gen; mientras que
los ejemplos discutidos anteriormente, son casos de herencia monogénica.
Existen otros tipos de herencia que no siguen las reglas mendelianas. Esto ocurre
cuando los genes que causan el fenotipo son “móviles”, es decir que a diferencia de
los genes que siguen una segregación mendeliana, hay genes que no tienen una
residencia o locus fijo en el genoma o cromosoma, lo cual hace imposible predecir su
heredabilidad de acuerdo a las leyes de Mendel.
Actualmente, se han desarrollado técnicas para la determinación de mutaciones o
modificaciones en los cromosomas. Sin embargo, sólo cubren una gama limitada de
alteraciones, por lo que el diagnóstico y la prevención es difícil. Para aquéllos en los
que hay protocolos de detección de si se es o no portador de una enfermedad
congénita, es posible orientarlos sobre el tratamiento, las posibilidades de transmitir la
enfermedad a sus hijos y las técnicas de detección una vez que se está esperando a
un hijo.
Material y equipo
Computadora por cada 2 personas.
Desarrollo experimental
Resolver los problemas interactivos que les entregarán los profesores.
Figura 4.1. Frecuencia fenotípica de la aparición de la fibrosis quística cuando ambos padres son portadores (progenitores
heterozigos). La fibrosis quística es una disfunción o síndrome producido por la alteración en un gen presente en el
cromosoma 7. En este ejemplo, la descendencia de progenitores heterozigotos siempre tendrá una distribución de
frecuencias NN=25%, cfcf=25% y Ncf=50%.
3
Cuestionario
1. ¿Cómo se aplican las Leyes de Mendel a las enfermedades hereditarias en
humanos?
2. ¿Cuáles son las características principales de la herencia autosómica
dominante, autosómica recesiva, recesiva ligada al X y dominante ligada al X?
3. ¿Es posible determinar todas las características fenotípicas a través de las
reglas de Mendel?
4. Fundamente su respuesta.
4
Sección 4. Genética
5. Dé un ejemplo de una enfermedad autosómica diferente a las señalas en la
introducción.
6. Proporcione un ejemplo de una enfermedad ligada al sexo diferente a la
indicada en la introducción.
7. ¿Cuáles son los pasos a seguir para la prevención o tratamiento si se sospecha
ser portador de una enfermedad congénita?
8. ¿Cuáles son los pasos a seguir si su pareja se encuentra embarazada y usted
es portador de una enfermedad congénita?
9. ¿Qué aplicaciones tienen en su práctica profesional o en su vida cotidiana los
conceptos adquiridos al realizar esta práctica?
Referencias
• Gardner JE. Garder E. Principios de genética. 1998, 4a edition Ed. Limusa, pp.
390-407. Localización QH581.2 M 65
• Garvin W, Adley C, Dixon B, Frings J, Madden D, Marcussen L, Turner J,
Wymer PEO. Unit 4. Issues in human genetics. European initiative for
biotechnology education 1995. http://www.reading.ac.uk/NCBE
5