Genética en dragones-- Distribución Independiente y Genes ligados

This activity, by Dr. Ingrid Waldron and Jennifer Doherty, Department of Biology, University of Pennsylvania, © 2008, incorporates ideas from Dragon Genetics Lab, 2002, Bob Farber, Central High School, Philadelphia, PA and Dragon Genetics by Dr. Pamela Esprivalo Harrell, in the January 1997 issue of Science Scope, 20:4, 33-37.1 Adaptado por gustavo toledo c.

En esta actividad usted estudiará los patrones de herencia de genes múltiples en dragones (imaginarios). Estos dragones tienen dos pares de cromosomas homólogos en cada célula. Usted verá que, debido a que los genes se encuentran en los cromosomas, los patrones de herencia están determinados por el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis y la fertilización.

La ley de la distribución Independiente-- herencia de Genes en Diferentes Cromosomas --

Para esta actividad, sólo se considerará un gen en cada cromosoma. Estos genes se describen en la tabla siguiente.

Alelos dominantes Alelos RecesivosCromosoma 1

W = alado w = sin alas

Cromosoma 2

H = cuernos grandes

h = cuernos pequeños

El dragón madre es heterocigoto para el gen que determina la presencia o ausencia de alas (Ww) y también es heterocigoto para el gen que determina el tipo de cuernos que posee el organismo (Hh). El padre es homocigótico recesivo para el gen que determina la presencia o ausencia de alas (ww) y homocigoto recesivo para el gen que determina el tipo de cuernos que posee el organismo (hh). ¿Qué rasgos fenotípicos tendrá cada padre? (Características fenotípicas son las características corporales observables.) Dibuja las características que tiene cada padre de acuerdo con el genotipo, especificado más arriba.

Madre Padre

Revisión de la herencia de un gen (monohibridismo)

Dibuja un cuadro de Punnett que muestre la herencia de los alelos que determinan el tamaño de los cuernos en un cruzamiento entre esta madre y su pareja.

1 Teachers are encouraged to copy this student handout for classroom use. A Word file (which can be used to prepare a modified version if desired), Teacher Preparation Notes, comments, and the complete list of our hands-on activities are available at http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu/waldron/.

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En promedio, ¿qué fracción de los dragones bebés tendrán cuernos grandes?

Predicciones de la herencia de dos genes (dihibridismo) presentes en Diferentes Cromosomas

Para predecir la herencia de los genes que determinan los fenotipos de las alas y cuernos de estos dragones, primero tienes que determinar tanto los genotipos de los óvulos producidos por la madre Dragón heterocigota ( WwHh) como los genotipos de los espermatozoides producido por el Dragón padre homocigoto(wwhh). Teniendo en cuenta tanto los genes para las alas y los cuernos, ¿cuáles serán los diferentes genotipos que tendrán los óvulos de la madre dragón heterocigota? Utilice la figura a continuación para responder a esta pregunta.

Nótese que, en una célula que está preparada para la meiosis 1, los cromosomas homólogos siempre están pareados, pero el ordenamiento específico de los cromosomas puede ser diferente. Describa esta diferencia y el efecto que esto tiene en los genotipos de los óvulos producidos

¿Qué genotipos o genotipo pueden tener los espermatozoides producidos por los dragones machos homocigóticos (wwhh)? Dibuja un diagrama para mostrar cómo podría ocurrir la meiosis en el padre, empezando con una célula diploide lista para comenzar la meiosis I y terminando con cuatro espermatozoides haploides.

Dos ordenamientos de los cromosomas

igualmente probables en la

meiosis I:

o

Meiosis II:

o

Gametos

o

con Genotipos:

o

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El siguiente paso en la predicción de la herencia de los genes que determinan las características de las alas y de los genes de estos dragones es predecir el resultado de la fecundación entre estos óvulos con estos espermatozoides. En la siguiente tabla, rotule el gen en los cromosomas de cada tipo de cigoto que puede ser producido por una copulación entre esta Dragón madre y su pareja. Luego, escribe los genotipos de los dragones bebés que resultan de cada uno de los cigotos y completa el dibujo con las características de cada dragón bebé para mostrar el fenotipo para cada genotipo.

Madre (WwHh)

w h w H W h W H

Padre(wwhh)

w h

cigoto

Genotipo del bebé =______

Fenotipo:

cigoto

Genotipo del bebé =______

Fenotipo:

cigoto

Genotipo del bebé =______

Fenotipo:

cigoto

Genotipo del bebé =______

Fenotipo:

Este tipo de cruzamiento que involucra a dos diferentes genes típicamente se muestra como un cuadro de Punnett con cuatro filas y cuatro columnas (obsérvelo más abajo). Note que, debido a que el padre es homocigoto para ambos genes, todos sus espermatozoides tendrán el mismo genotipo.

Madre (WwHh)

wh wH Wh WH

Padr

e (w

whh

)

wh wwhh wwHh Wwhh WwHh

wh wwhh wwHh Wwhh WwHh

wh wwhh wwHh Wwhh WwHh

wh wwhh wwHh Wwhh WwHh

Considerando sólo a los dragones bebés con alas , ¿qué fracción esperas que tengan cuernos grandes? (Para responder a esta pregunta, puede ser útil comenzar sombreando en las dos columnas del cuadro de Punnett de más arriba que incluyen a todos los dragones bebés con alas.)

Considerando solo a los dragones bebés sin alas , ¿qué fracción esperas que tengan cuernos grandes?

¿Esperas que los dragones bebés con alas y sin alas tendrán las mismas probabilidades de tener cuernos grandes?

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Este ejemplo ilustra la Ley de la distribución Independiente que establece que, si dos genes están en Cromosomas diferentes, los alelos de estos genes se segregan en forma independiente uno del otro durante la formación de óvulos o espermatozoides. Por lo tanto, las características determinadas por estos dos genes se heredan de forma independiente. Por ejemplo, el gen para las alas y el gen para los cuernos se encuentran en Cromosomas diferentes por lo que se heredan independientemente.

Los genes en diferentes cromosomas son heredados independientemente unos de otros, ya que cada par de Cromosomas homólogos se ordena independientemente cuando los cromosomas se alinean en el centro de la célula al comienzo de la primera división meiótica. En consecuencia, cuando los pares de Cromosomas homólogos se separan durante la primera división meiótica, el Cromosoma que tiene un alelo H tiene la misma probabilidad de terminar en el mismo óvulo con el Cromosoma que tiene el alelo W o con el Cromosoma que tiene el alelo w. (Esto se ilustra en la figura en la página 2.)

Para ilustrar cómo la Ley de distribución Independiente se aplica a los seres humanos, considere la herencia del alelo recesivo para la anemia falciforme (s, localizado en el cromosoma 11) y el gen SRY. Ubicado en el cromosoma Y, el gen SRY es el responsable de que un individuo desarrolle sexo masculino. Esto explica por qué una persona que tiene un cromosoma X y un cromosoma Y en cada célula diploide es un hombre y una persona que tiene dos cromosomas X y ningún cromosoma Y es una mujer.

Supongamos que un padre y una madre son heterocigotos para el alelo de la anemia falciforme (Ss). El cuadro de Punnett siguiente muestra la herencia del gen SRY y del gen que determina la presencia o ausencia de anemia falciforme, donde X representa el cromosoma X sin ningún gen SRY e Y representa el cromosoma Y, que tiene un gen SRY. Completa el cuadro de Punnett.

Madre (SsXX)

SX sX SX sX

Padr

e (S

sXY) SX

sX

SY

sY

Basado en este cuadro de Punnett, ¿qué fracción de los hijos tendrá anemia falciforme?

¿Qué fracción de las hijas tendrá anemia falciforme?

¿Existe alguna diferencia sexual en el riesgo de heredar anemia falciforme?

La ley de la distribución independiente se aplica a los genes que están localizados en diferentes cromosomas, pero so se aplica a genes que estén localizados en el mismo cromosoma, como lo podrás comprobar en la próxima actividad.

Genes ligadosHerencia de Genes que están en el mismo cromosoma

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Obviamente, los cromosomas reales tienen más de un gen. En esta actividad, analizarás la herencia de múltiples genes los cuales están muy cercanos sobre el mismo cromosoma. Consideraremos tres genes en el Cromosoma 1 y un gen en el cromosoma 2, como se indica en la siguiente tabla.

Alelos dominantes Alelos recesivosCromosoma 1 W = Alado w = sin alas

F = Lanza llamas f = no lanza llamasN = Colmillos largos n = Colmillos cortos

Cromosoma 2 H = Cuernos grandes

h = Cuernos pequeños

Para esta actividad, el Padre es heterocigoto para cada uno de estos genes (WwFfNnHh) y la madre es homocigota los Alelos recesivos (wwffnnhh). Para los tres genes en el Cromosoma 1 del Padre, todos los Alelos dominantes están localizados en un Cromosoma y todos los Alelos recesivos están localizados en el otro cromosoma homólogo.

El par de Cromosomas Nº 1 para el Padre y la madre lucen así.

Padre Madre________________________ ________________________( W F N ) (w f n ) ______________________ ______________________ (w f n ) (w f n )

Escriba los genes para el par de Cromosomas 2 para el Padre y la madre.

Padre Madre________________________ ________________________( ) ( ) ______________________ ______________________( ) ( )

1. En las figuras de abajo, dibuja los Fenotipos del padre heterocigoto y de la madre homocigota.Padre Madre

2. ¿Qué diferentes combinaciones de alelos puede ser encontrado en los diferentes tipos de espermatozoides que producirá el dragón padre heterocigoto (WwFfNnHh)?2 Para responder esta pregunta, completa los genotipos en la figura siguiente. (Puede ayudarte notar que los alelos en el cromosoma blanco son w, f, n.)

2 Presume que los genes para alas, lanzar llamas y colmillos están juntos en el cromosoma 1 y que no hay crossing over en esta región del Cromosoma.

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¿Cuántas combinaciones diferentes de alelos pueden ser encontrados en los óvulos producidos por la madre dragón homocigota (wwffnnhh)? Muestre el (los) genotipo (s) de los óvulos de la madre.

3. Dibuje un cuadro de Punnett para mostrar los genotipos de los dragones bebés que podrían ser producidos por estos padres.

Basado en este cuadro de Punnett, ¿tendrá algunos de los dragones bebé el alelo dominante W para alas, pero no

el alelo dominante F para el carácter lanzar llamas?

¿Tendrá algunos de los dragones bebé el alelo dominante W para alas, pero no el alelo dominante H para el carácter cuernos grandes?

Explica la diferencia en los resultados para la herencia de los genes que determinan las alas y la capacidad de lanzar llamas versus la herencia de los genes que determinan las alas y los cuernos.

Los Genes que están localizados cerca, en el mismo cromosoma, se moverán juntos durante la meiosis y la fertilización. Por lo tanto, la herencia de estos genes está ligada. A esto se refiere el linkage genético. Como fue discutido previamente, los genes en diferentes Cromosomas se heredan independientemente, de acuerdo con la Ley de la distribución independiente.

4. En el esquema siguiente, indica los cuatro posibles genotipos de los bebés dragones producidos por ese padre y esa madre y dibuja el Fenotipo para cada genotipo.

Dos ordenamientos cromosómicos

igualmente probables en la

Meiosis I:

o

Meiosis II:

o

Gametos

o

Con Genotipos:

o

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Genotipo Fenotipo Genotipo Fenotipo

________ ________

________ ________

5. ¿Tendrá colmillos cortos alguno de los bebés dragones alados?

¿Tendrá colmillos cortos alguno de los dragones bebés que lanza llamas? ¿Carecerá de alas alguno de los dragones bebés que lanza llamas? Explica cómo el linkage genético ayuda a explicar estos resultados.

6. Basado en tus dibujos recientes y el cuadro de Punnett de la página previa, responde las siguientes dos preguntas. En promedio, ¿qué fracción de los dragones bebés con cuernos grandes serán lanzadores de llama?

En promedio, ¿qué fracción de los dragones bebés con cuernos pequeños serán lanzadores de llama?

Use los principios de genética, incluida la ley de la distribución independiente, para explicar estas observaciones.

DiscusiónLos principios de la herencia en estos dragones también se aplican a la herencia en los seres humanos, a otros animales y a plantas. Sin embargo, la herencia en los seres humanos, en otros animales y en plantas es mucho más compleja que la herencia en estos dragones. En primer lugar, liste los dos principios de herencia ilustrados en esta actividad de Genética en Dragones.

¿Cuáles son algunas complejidades adicionales de la herencia en los seres humanos, de otros animales y de plantas? Discuta las siguientes preguntas.

• El ligamiento genético es muy fuerte en los genes que se encuentran muy cerca en el mismo Cromosoma. ¿Qué sucede en el caso de dos genes que están muy alejados en el mismo Cromosoma?

• ¿Son todos los alelos completamente dominantes o completamente recesivos?

• ¿Existen genes que tienen más de dos alelos?

• ¿Tiene cada gen influencia sólo en un rasgo fenotípico?

• Para los genes que están en el Cromosoma X en los seres humanos y otros mamíferos, ¿cuáles son las diferencias en la herencia de los hombres versus mujeres?

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