Genética Mendeliana

GENÉTICA MENDELIANA

Descubrimiento de los caracteres hereditarios: Gregorio Mendel (monje austriaco) fue la primera persona en explicar la herencia de los caracteres genéticos de los seres vivos.

Leyes de Mendel: el primer gran éxito que obtuvo el hombre en su lucha por comprender los problemas de la herencia biológica ocurrió en 1866; entonces Gregorio Mendel descubrió, realizando una serie de experimentos con plantas de chícharo, las leyes que actualmente llevan su nombre.

En dichos experimentos Mendel cruzó algunas plantas de líneas puras que sólo diferían entre sí en un carácter, por ejemplo: cruzó plantas alta y observó que en la primera generación filial o “F1” todas las plantas fueron altas, es decir, resultó un 100% de la característica dominante; al carácter de talla alta lo llamó dominante y lo representó con letra mayúscula. Este descubrimiento se conoció como la PRIMERA LEY DE MENDEL.

Mendel también descubrió que el carácter recesivo no desaparecía por completo, sino que permanecía oculto y que cuando se cruzaban dos plantas de la generación “F1” aparecía nuevamente en la progenie resultante (generación “F2”) en una proporción bien definida: 75% de los individuos presentaban la característica dominante y 25% la recesiva. Las características recesivas las representó con la letra minúscula.  En el caso de las plantas de chícharo altas y bajas dicha proporción se manifiesta como 75% de las plantas altas y 25% de bajas. Como resultado se obtuvo la segunda ley de Mendel.

Frente a los resultados de la generación “F2”, Mendel razonó así:

• La planta alta debe tener dos factores (genes) para la altura, pero sólo uno pasa al grano de polen;
• La planta enana debe tener también dos, pero sólo uno pasa al óvulo;
• Por lo tanto, si únicamente uno de los factores está en el polen y otro en el óvulo, la unión de estas dos células reproductoras producirá semillas en las que se reúnen dos factores distintos, uno de la planta alta y otro de la enana;
• El factor dominante puede representarse con la letra “T”, de tamaño, en donde la mayúscula indica que es dominante;
• El factor recesivo puede representarse con la letra “t”, en donde la minúscula indica que es recesivo;
• Puesto que el gen “T” es dominante sobre el “t”, cuando estas semillas germinen darán sólo plantas altas;
• Pero en la generación “F2” los genes que se reunieron se segregan, es decir, se separan, por eso vuelven a aparecer plantas enanas.

En los experimentos de Mendel, el tomó varios aspecto que permitieron el éxito de sus estudios:

1. Elección del material adecuado
2. Selección de los caracteres (sus formas)
3. Crecimiento, reproducción y desarrollo en corto tiempo (rápido)

 Las Leyes de Mendel son un conjunto de reglas básicas que explican la transmisión hereditaria (de padres a hijos) de los caracteres de cada especie, que se realiza exclusivamente mediante las células reproductivas o gametos. Esta condición nos lleva de inmediato a entender que estas leyes, y las divisiones a que hacen mención, se explican solo en un contexto de meiosis. Esto hace imprescindible repasar o comprender a cabalidad el proceso de división celular llamado meiosis.

Las tres leyes de Mendel son las siguientes:

1. Ley de la uniformidad.
2. Ley de segregación de caracteres
3. Ley de asociación independiente de caracteres.

Como la Ley de la uniformidad, que luego analizaremos, solo explica la dominancia de un carácter sobre otro pero no incide en la transmisión de caracteres distintos, las otras dos leyes figuran como las únicas que sí explican dicha transmisión de caracteres.

Ley de la uniformidad

A esta ley se la llama también Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1), y establece que si se cruzan dos razas puras (homocigotos) para un determinado carácter, los descendientes (híbridos) de la primera generación serán todos iguales entre sí (igual fenotipo e igual genotipo) e iguales (en fenotipo) a uno de los progenitores.

Ley de la segregación

Conocida como la Ley de la segregación o separación equitativa o disyunción de los alelos, esta ley establece que para que ocurra la reproducción sexual, previo a la formación de los gametos cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto hijo.

En su experimento, Mendel cruzó diferentes variedades de semillas de individuos heterocigotos(diploides con dos variantes alélicas del mismo gen: Aa) de la primea generación (F1) del experimento anterior.

Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes (75 % amarillas y 25 % verdes). Proporción de 3:1. Así, pues, aunque el alelo que determina la coloración verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a manifestarse en esta segunda generación. 

Según la interpretación actual, los dos alelos distintos para el color de la semilla presentes en los individuos de la primera generación filial no se han mezclado ni han desaparecido, simplemente ocurría que se manifestaba sólo uno de los dos.

Esos dos alelos, que codifican para la característica color, son segregados durante la producción de gametos mediante una división celular meiótica. Esto significa que cada gameto va a contener un solo alelo para cada gen. Lo cual permite que los alelos materno y paterno se combinen en el descendiente, asegurando la variación.

Para cada característica, un organismo hereda dos alelos, uno de cada pariente. Esto significa que en las células somáticas, un alelo proviene de la madre y otro del padre. Éstos pueden ser homocigotos o heterocigotos.

En el ejemplo de las flores muestran la proporción 3 : 1

75 % moradas y 25 % blancas.

Ley de la asociación independiente
Concluye que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relación entre ellos, por tanto el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia de la presencia del otro carácter.

Sólo se cumple en aquellos genes que no están ligados (en diferentes cromosomas) o que están en regiones muy separadas del mismo cromosoma. Es decir, siguen las proporciones 9:3:3:1.

Para llegar a esta ley Mendel cruzó plantas de arvejas de semilla amarilla y lisa con plantas de semilla verde y rugosa ( Homocigóticas ambas para los dos caracteres).(Figura 2).

Las semillas obtenidas en este cruzamiento eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose así la Ley de la uniformidad para cada uno de los caracteres considerados, y revelándonos también que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa.Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas (AaBb).

Estas plantas de la F1 se cruzan entre sí, teniendo en cuenta los gametos que formarán cada una de las plantas y que pueden verse en la figura 3. En el cuadro de la figura 9 se ven las semillas que aparecen y en las proporciones que se indican.

Se puede apreciar que los alelos de los distintos genes se transmiten con independencia unos de otros, ya que en la segunda generación filial F2 aparecen arvejas amarillas y rugosas y otras que son verdes y lisas, combinaciones que no se habían dado ni en la generación parental (P), ni en la filial primera (F1).

Asimismo, los resultados obtenidos para cada uno de los caracteres considerados por separado, responden a la primera ley (de la segregación). (Ver Figura 4).

Los resultados de los experimentos de la segunda ley refuerzan el concepto de que los genes son independientes entre sí, que no se mezclan ni desaparecen generación tras generación.

                                        Figura 4

Desarrollo paso a paso de los problemas de Mendel, utilizando el cuadro de Punnett.

Problema # 1

Se cruzan plantas con semillas de color amarillo dominante homocigoto (AA) con plantas con semilla de color verde recesivo (aa). Debemos recordar que las letras representa los genes de las plantas.

a) Indicamos como hemos nombrado cada alelo. Se utiliza letras mayúscula para el carácter dominante y letras minúsculas para el carácter recesivo.

A  Color amarillo

a  Color verde

b) Representemos el cruce: Colocamos los genes de los padres (genotipo). Siempre lleva dos alelos. Cada gen se encuentra en un alelo.

c) Obtenemos los gametos: siempre haploide y lleva solamente un alelo para cada carácter.
Construyamos el cuadro de Punnett.

d) Ponemos el gameto femeninos en la primera columna con un símbolo de un círculo con una cruz debajo. El gameto masculino se coloca en la primera fila con un símbolo de un círculo con una flecha en la parte superior derecha. Se realiza el cruce y obtenemos los genotipos resultantes en el interior de los cuadrados.

e) Deducimos las proporciones de la descendencia. En el cuadro interior veremos tanto los genotipos como los fenotipos. 

 Con esto se cumple la primera Ley de Mendel, en donde la F1 o primera generación filial obtiene 100% de descendiente con la característica dominante.

Existen patrones de la herencia  que no cumplen con las leyes de Mendel:

                a) dominancia incompleta:  aquellos en los que no existe rasgo dominante, ni
                    recesivo. Ejemplo: Cuando uno cruza una planta con flor de color roja con otra
                    planta con flor de color blanca, la F1 resulta 100 % flor de color rosada.

                b) codominancia: es cuando dos alelos diferentes están presentes en un
                    genotipo y ambos son expresados. Por ejemplo: al cruzar una vaca y un
                    toro, de líneas puras, siendo la vaca café rojiza y el toro blanco, la generación  
                    filial será 100% Heterocigota y 100% de pelaje rosado o manchado. 

            c) alelos múltiples: Es posible que existan más de dos formas de un gen. A pesar
               de que un organismo diploide puede poseer solamente dos alelos de un gen (y
                   un organismo haploide solamente uno), en una población pueden existir un
                   número total bastante alto de alelos de un mismo gen. Ejemplo: los diferentes
                   alelos que existen del tipo de sangre. A (AA, A0), B (BB, B0), AB y O (00).

                d) herencia poligénica: La herencia poligenica se da cuando algún carácter se
                    debe a la acción de más de un gen que pueden tener además más de dos
                    alelos, lo cual origina numerosas combinaciones que son la causa de que
                    exista una gradación en los fenotipos. Se debe a este tipo de herencia el color
                    de la piel en nuestra especie, por eso existen tantas posibilidades y tanta
                    variación del color de la piel entre los diferentes grupos étnicos.

El medio ambiente interno y externo, afecta la expresión de los genes. La temperatura y cantidad de nutrientes, son ejemplos de factores ambientales externos.

Glosario

La genética: es la ciencia encargada del estudio de los caracteres hereditarios en los organismos.

Genes: factores que se encuentran en los cromosomas y son los que llevan la verdadera características de los padres a los hijos.