Genètica Mendeliana (2)

1

TEMA 5 (2): L’HERÈNCIA I ELSCROMOSOMES. LES MUTACIONS

2

1.La teoria cromosòmica de l’herència

Punnet a 1905 va observar que la gran majoria d’encreuaments entre dihíbrids no complia la tercera llei de Mendel:• Més proporció d’individus parentals (A-B- i aabb)• Pocs individus recombinants (A-bb o aaB-)

3


Thomas Hunt Morgan

Va formular la TEORIA CROMOSÒMICA DE L’HERÈNCIA:“Els gens es localitzen al llarg dels cromosomes i, per tant, els gens que pertanyen a un mateix cromosoma tenen tendència a heretar-se junts”

Per al seus estudis va utilitzar la mosca del vinagre o Drosophila melanogaster. Raons• Fàcil de criar• Reproducció molt ràpida (uns 15 dies en condicions òptimes)• Només presenta 4 parells de cromosomes

4

1. La teoria cromosòmica de l’herència

Coneixements previs:Cada cromosoma conté 2 cromàtides idèntiquesCada individu conté dos cromosomes homòlegs amb gens iguals però al·lels que poden ser diferentsDurant la meiosi hi ha una separació de les cromàtidesrecombinades

Aquest esquema d’un llibre de Biologia conté una errada important, quina?

5


Aquests altres esquemes són correctes?

6


Quan es parla de dihibridisme(dos parells de gens considerats alhora) poden haver-hi dues possibilitats:

1. Els dos caràcters es local·litzen en dos cromosomes homòlegsdiferents.En aquest cas parlem de caràcters mendelians (si hiha dominància completa i només dos al·lels) o, mésnormalment, de caràctersindependents

Un individu dihíbrid dóna lloc a 4 gàmetes diferents en les mateixesproporcions de 1/4

7


2. Els dos caràcters es local·litzen en el mateix parellde cromosomes homòlegs peròen diferents locus, en aquestcas, es diu que són caràcterslligats.

En aquest cas, durant la meiosi, hi haurà recombinació; tant o més elevada serà la possibilitatd’aquesta, entre els dos al·lels, com més gran sigui la separacióentre els caràcters.

Així podrem parlar de dos tipus de lligament:

a) Lligament absolutb) Lligament relatiu

8


Quan els dos caràcters lligats sóndominats i recessius es diu que estan en forma Cis o en fase d’acoblament; si en cada cromosoma hi ha un dominant i un recessiu es diu que estan en fase de repulsió o Trans

En aquest cas tenim en compte un tetrahibridisme en Cis on hi ha una recombinació entre els caràcters B i C. Apareixen 4 gàmetes diferents:

a) Gàmetes parentals: abcd i ABCDb) Gàmetes recombinants abCD i

ABcd

9

B bA a

1. La teoria cromosòmica de l’herència1. El lligament absolut entre gens

Aquest es dóna quan els dos caràcters en estudi estan tan a prop entre ellsque la probabilitat de que hi hagi una recombinació és nul·la o molt baixa(cal recordar que en cada parell de cromosomes homòlegs en profase I hiha, al menys, una recombinació)En aquest cas els dos caràcters s’hereten junts:

Lloc de recombinació

AB

ab

Si aquest individu s’encreua amb un doble recessiu (fem un encreuament proba)

ab

AB AaBb

ab aabb

100% de la descendència parental

BA

ba

10

1. La teoria cromosòmica de l’herència2. El lligament relatiu o recombinació genètica

En aquest cas sí apareixen individus recombinants en la segona generació, però són menys freqüents i com a màxim el 50% si sempre hi ha recombinació, és a dir, estan totalment un a cada costat del cromosoma

A a

B b

A

B

a

B

A

b

a

b

Freqüència de recombinació: percentatge d’individus amb genotip recombinant que apareixen en la segona generació filial

Lleis de la recombinació:1. Dos gens lligats presenten una freqüència

de recombinació quasi constant2. La freqüència de recombinació és

directament proporcional a la distància entre els parells de gens

11

1. La teoria cromosòmica de l’herència3. Els mapes cromosòmics

Fan referència a la identificació dels diferents gens d’un mateix cromosoma homòleg.

Es fan experimentalment molts encreuaments, només tenint en compte dues característiques diferents, i s’observen el % d’ndividus recombinants. S’estableix com a distància entre dos gens el CENTIMORGAN que correspon a % d’individus recombinats.

12

1. La teoria cromosòmica de l’herència3. Els mapes cromosòmics

Exemple: Donar l’ordre i distància gènica

S’estudia els descendents de la F2 entre 3 caràcters A, B i C i s’obtenen les següents dades:

AABB x aabb F2 = 462 individusAabb = 23aaBb = 28

AACC x aacc F2 = 527 individusA-C- = 461aacc = 44

BBCC x bbcc F2 = 158 individusbbCc = 7Bbcc = 4

13

2. La determinació del sexe

El sexe d’un individu ve donat pel tipus de gàmetaque desenvolupa

Sexe masculí: gàmetes petits i mòbils

Sexe femení: gàmetes grans e inmòbils

14


En el cas dels mamífers, en que el mascle és l’heterogamètic, serà aquest el que determinarà el sexe dels descendents, perquè és el que té diversitat gamètica sexual.

La presència del cromosoma Y amb el gen TDF (Testicle Development Factor) serà el que provocarà el canvi en les gònades masculinitzant-les i provocant que produeixi testosterona (hormona masculinitzant) que té com a cèl·lules diana a moltes de l’organisme, produint caràcters sexuals primaris i secundaris

15


16

2. La determinació del sexe1. Factors ambientals en la determinació del sexe

A més poden haver-hi, en altres organismes, altres factors que determinin el sexe:

1. Secreció de determinades hormones: cas de plantes i cucs

2. Temperatura: que actuarà en el moment de la formació de les gònades i per tant determinarà el sexe final de l’individu. Cas de rèptils com les tortugues

3. Comportament:* Canvi de sexe en alguns peixos i anfibis mascles a femelles quan desapareix la femella dominant.* Canvi de femella a mascle quan aquest desapareix * Alguns cucs si quedan solitaris; són femelles si romanen junts són mascles

17

2. La determinació del sexe2. Factors cromosòmics en la determinació del sexe

En molts organismes el què determinarà el sexe serà un gens localitzats en un cromosoma diferent (sexual o heterocromosoma).

N’hi ha 3 sistemes bastant comuns:

1. Sistema XX-XY:Propi de vertebrats i alguns invertebrats en el que la femella és XX

(homogamètiques) i el mascle és XY (heterogamètic).Els aparells sexuals tenen dos estructures que cal desenvolupar:a) Gònades: si està el cromosoma Y fa que es desenvolupi el

còrtex donant lloc als testicles; la seva absència produeix que es desenvolupi la medul·la formant els ovaris.

b) Conductes sexuals: la presència del cromosoma Y fa desenvolupar els conductes de Wolff que donaran lloc als conductes masculins (deferents, epidídim, eferents, ejaculador), el penis i les glàndules (seminals, pròstata i bulbouretral o de Cowper). La seva absència provocarà el desenvolupament dels conductes de Müller que donaran lloc a les trompes, úter i vagina.

18

2. La determinació del sexe2. Factors cromosòmics en la determinació del sexe

2. Sistema XX-X0:Propi de molts insectes i nematodes. Les femelles

són homogamètiques XX i els mascles heterogamètics X0.

3. Sistema haplodiploïdia:Propi d’insectes socials com abelles, vespes i

formigues. Les freqüències entre mascles i femelles no són iguals com en els altres dos sistemes que són del 50%.

19

2. La determinació del sexe2. Factors genètics en la determinació del sexe

A vegades el sexe ve determinat per un grapat de gens en un mateix locus com un al·lelomorfisme múltiple amb dominància diferent i no pas per una parella de cromosomes. Es dóna en alguna planta:

aD > a+ > ad

aD-: masclea+a+ o a+ad: hermafroditaadad: femella

20

3. L’herència lligada al sexe

Els cromosomes que determinen el sexe són molt diferents entre si. El cromosoma X és gros i conté molts gens mentre que el Y és petit i conté pocs gens. Hi ha dues parts una que és homòloga i una altre diferencial.

Els mascles únicament tenen uns pocs gens o gens holàndrics, en la zona heteròloga (part relativament petita). Això fa que els gens que es localitzen en la zona diferencial de la X (més de 120 anomenats ginàndrics) s’heretin d’una manera especial: herència lligada al sexe.

21

3. L’herència lligada al sexe1. L’herència lligada al cromosoma X

Portadora: aquella femella que conté un gen lligat a X anòmal però que no el manifesta.

Genotips i fenotips possibles:XX: dona normal, sanaXaX: dona portadora, no malaltaXaXa: dona que manifesta anomaliaXY: home normal saXaY: home afectat

22


Cas 1: DaltonismeNo distingir entre els colors verd i vermell. Gen recessiu Xd

.

Probabilitat de tenirdescendència amb daltonisme:

Exemple 1: XXd x XY

Exemple 2: XdY x XX

Exemple 3: XdXd x XY

23


Cas 2: HemofiliaAbsència d’un factor de coagulació (VIII, IX o XI), cosa que causa fortes hemorràgies amb petits traumatismes. És un gen recessiu Xh; letal en homozigosi, per la qual cosa, no hi ha femelles hemofíliques doncs el zigot no és viable.

Exemple 1: XXh x XhY

Exemple 2: XhY x XX

Exemple 3: XXh x XY

24


Drosophila:

+ : salvatge

Cur: mutació autosòmica dominant

Xw: mutació lligada a X recessiva

XBar: mutació lligada a X dominant

se+: per la mutació sèpia és normal

X+: pel caràcter lligat al sexe és normal

25


Cas 3: Color Blanc (White) dels ulls en Drosophila

26


Cas 3: Color Blanc (White) dels ulls en Drosophila

Exemple 1: st+ st X+ Xw x st+ st X Y

Exemple 2: br br XwY x br+ br X X

Exemple 3: Cur+ Cur+XwXw x Cur Cur+ X Y

27

3. L’herència lligada al sexe2. L’herència lligada al cromosoma Y

Es coneixen pocs gens i únicament els presenten els mascles. S’anomenen gens holàndrics:

* Alguns d’histocompatibilitat* Hipertricosis auricular* TDF (testicle development factor)

28

3. L’herència lligada al sexe3. L’herència lligada als cromosomes XY

Aquests són els caràcters determinats pels gens que se situen en la zona homòloga, com la ceguesa als colors i la ceguesa nocturna.

A més hi ha altres caràcters que són influïts pel sexe:* calvície en humans* presència o absència e cornamenta en algunes races ovines.

29

4. Les mutacions

Són canvis bruscos en algun caràcter deguts a un canvi genètic, el qual determina l’aparició d’un caràcter nou, la desaparició d’un caràcter existent o la variació de la tendència primitiva d’un caràcter.

a) Mutació directa: canvi en un caràcter salvatgeb) Mutació inversa: quan retorna un mutant al seu primitiu.

La freqüència de mutació sol ser molt baixa 1/106 gens en un gàmeta.

Els canvis poden aportar una avantatge sobre als altres caràcters presents en un medi determinat, provocant una evolució. Aquests canvis poden ser en varies formes:

* canvis en la morfologia: talla, pes* aparició de caràcters anòmals: polidactília* canvis fisiològics: hemofília* bloqueig de reaccions bioquímiques

30

4. Les mutacions

Depenent del lloc i el tipus de cèl·lula on es produeix n’hi ha dos tipus:

1. Mutacions somàtiques: aquestes les pateix el mateix individu i no es transmeten a la descendència, afectant a més zones del cos com més d’hora del seu desenvolupament embrionari es doni.

2. Mutacions germinals o genètiques: les pateixen les cèl·lules sexuals (gàmetes –només afectaria a un zigot- o cèl·lules precursores –poden afectar a gran part de la descendència-) afectant no al individu sinó a la descendènciaDepenent del tipus d’alteració es poden classificar en:

1. Mutacions gèniques: petit fragment d’ADN2. Mutacions cromosòmiques: afecten a gran part del cromosoma o a tot.

31

4. Les mutacions1. Les mutacions gèniques

No són observables al microscopi.

Mutació puntual: • se substitueix una base nitrogenada per una altra, afecta o no a l’estructura d’una proteïna.

* s’afegeix o es perd un parell de bases, provocant un canvi de lectura i afectant a més proteïnes per mutació per inserció o desplaçament estructural.

32

4. Les mutacions2. Les mutacions cromosòmiques

N’hi ha dos tipus que poden ser observats en el microscopi:1. Mutacions que afecten a la distribució dels gens (estructura dels cromosomes)2. Mutacions cromosòmiques que afecten el nombre de cromosomes.

1. Les mutacions cromosòmiques que afecten a l’estructura dels cromosomes.

N’hi ha que:a) modifiquen el nombre de gens:* Delecció: Consisteix en la pèrdua d’un fragment de cromosoma terminal o intercalat.* Duplicació: un fragment del cromosoma es repeteix.

33

4. Les mutacions2. Les mutacions cromosòmiques

b) Modifiquen la situació dels gens:* Inversió: un fragment de cromosoma fa un gir de 180o. Els gàmetes amb aquesta mutació no poden ser fecundats o fecundar.•Translocació: un fragment de cromosoma canvia de lloc.

ALTRES: -intercanvi simple: s’adhereix a un altre cromosoma

-intercanvi recíproc: fragments de cromosomes no homòlegs* Fusió: quan dos s’uneixen i en formen un de nou. Es perd una parella de cromosomes.

34

4. Les mutacions1. Les mutacions genètiques

Les mutacions genètiques poden ser silencioses:a) No provoquen cap canvi en l’aminoàcid corresponentb) Sí provoquen un canvi d’aminoàcid, però aquest no està en la part o centre actiu de la proteïna

Poden provocar un canvi proteic i alterar la funcionalitat de la proteïna codificada. Aixó provocarà un canvi morfològic o fisiològic en l’individu mutant.

35

4. Les mutacions2. Les mutacions o aberracions cromosòmiques

Afecten el nombre dels cromosomes

Hi ha dues varietats:1. Euploïdia: variació de la dotació cromosòmica completa:

* Monoploïdia: dóna lloc a un individu haploide* Poliploïdia (individus 3n, 4n, 5n, etc.) els tetraploides en vegetals

solen ser més resistents i amb fruits més grans. En animals dóna lloc a individus estèrils o no viables.

36



Individu 3n (2 espermatozoides van fecundar un òvul)

37



2. Aneuploïdia: és la variació en el nombre de cromosomes que només afecta a una parella homòloga del total de la dotació cromosòmica:

a) Mutació monosòmica: falta un cromosoma de la parella, donant lloc a un individu monosòmic (2n-1). Les somàtiques no són viables i la sexual 45X0 dóna lloc al síndrome de Turner.

És la única monosomia

viable, encara que amb

problemes greus

38



b) Mutació trisòmica: hi ha un cromosoma de més, donant lloc a un individu trisòmic (2n+1). Es dóna per problemes en el repartiment dels cromosomes durant la meiosi per no disjunció.

• sexual: com el síndrome de klinefelter XXY o duplo Y

• somàtica: síndrome de Down o trisomia 21.

39

5. Anomalies genètiques en l’ésser humà

Una malaltia és genètica quan es localitza en els gens i es pot transmetre a generacions successives (unes 4.000 conegudes).

N’hi ha 3 tipus:1. Autosòmiques dominants:

* Polidactília i sindactília (dos units o fusionats)* Corea de Huntington: més de 40 anys, provoca moviments

irregulars i involuntaris.

A Mauro se li diagnosticà als 12 anys. Als 19 va morir

40

5. Anomalies genètiques en l’ésser humà

2. Autosòmic recessiu:* Albinisme: mancança de producció de melanina.* Fibrosi cística: producció d’un mucus respiratori i

digestiu espès* Fenilcetonúria: augment de fenilalanina en sang;

provoca retard mental.

3. Lligat al sexe recessiu: Hemofília i daltonisme* Distròfia muscular de Duchenne: debilitat dels

músculs de les cames fins invalidesa.

41

6. Anomalies cromosòmiques en l’ésser humà1. Les anomalies en els autosomes

Les anomalies en els autosomes* Síndrome de Down. Trisomia 21. Propi de fills de dones d’edat

avançada. * Síndrome d’Edwards: trisomia 18. Dèficit mental, anomalies

cardíaques i musculars.* Síndrome de Patau: trisomia 13. Molts són deficients

mentals, diferents deformitats.

42

6. Anomalies cromosòmiques en l’ésser humà1. Les anomalies en els autosomes

Delecció en el cromosoma 4

43

6. Anomalies cromosòmiques en l’ésser humà2. Les anomalies en els cromosomes sexuals

Les anomalies en els cromosomes sexuals* Síndrome de klinefelter XXY, XXXY, XXXXY.

Esterilitat, testicles petits, retard mental

44

6. Anomalies cromosòmiques en l’ésser humà2. Les anomalies en els cromosomes sexuals

Les anomalies en els cromosomes sexuals* Síndrome duplo Y: deficients mentals i molt violents* Síndrome de Turner X0: femelles petites, sense menstruació i no

desenvolupament de les mames.* Síndrome Triple X: dèficit mental, infertilitat.

45

7. Diagnòstic i prevenció de les anomaliesgenètiques

Amb un diagnòstic prenatal es poden detectar algunes anomalies.S’utilitzen 3 tipus de tècniques:

a) Ecografia: aparell que emet ultrasons i tradueix els ecos en imatges. Dóna una bona resolució de l’anatomia i morfologia del fetus. Tècnica innòcua.

Eco 3D Té altres utilitats com mirar teixits tous

46


b) Amniocentesi: s’extrau líquid amniòtic durant la 14ena setmana. Serveix per fer estudis cromosòmics. Comporta certs riscos, únicament es realitza en casos recomanats.

Pot haver-hi pèrdua de líquid amniòtic i provocar un abort

47


c) Biòpsia de vellositats coriòniques: obtenir mostres de la placenta amb un catèter flexible per la vagina. En 3 dies les cèl·lules en cultiu poden ser estudiades i es podrien recollir 6 setmanes abans, però sembla que genera més avortaments. Actualment es fa un screening (cribratge) o anàlisi de sang al nadó per detectar anomalies metabòliques d’origen genètic.

48

7. Diagnòstic i prevenció de les anomaliesgenètiques1. Tractament de les malalties genètiques i consell genètic

Tècnica de descobrir el cariotip i fer un idiograma

Idiograma d’un home

49

7. Diagnòstic i prevenció de les anomaliesgenètiques1. Tractament de les malalties genètiques i consell genètic

No està suficientment desenvolupada la teràpia gènica (inserir un gen normal que substitueixi a un anòmal).1. Si és produïda per la mancança d’una substància cal aportar-li aquesta.2. Si està lligada recessivament a un cromosoma sexual X amb la reproducció assistida s’escull el sexe.3. El consell genètic informa a les parelles de probabilitats de malalties hereditàries.

50

8. L’herència no cromosòmica

Hi ha malalties que es transmeten únicament per via materna, això vol dir que hi ha una herència no cromosòmica.

1. Herència relacionada : com el zigot aporta el citoplasma en aquest pot haver-hi alguna característica particular.

2. Herència lligada als cloroplasts: repartiment desigual dels cloroplasts i clorofila.

3. Herència lligada als mitocondris: alguna anomalia pot provocar deficiències metabòliques.

Genètica Mendeliana (2)

Education

Transcript of Genètica Mendeliana (2)