Tema 5 (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Bioquímica - 2º curso
Asignatura Genètica
Año del apunte 2013
Páginas 7
Fecha de subida 17/10/2014
Descargas 18
Subido por

Vista previa del texto

Judith González Gallego Genètica T5 EXTENSIÓ DELS PRINCIPIS MENDELIANS Hi ha situacions on en cada locus hi poden participar més de dos al·lels o bé com hi ha caràcters que tenen alguns efectes letals o efectes politròpics (mutació que esdevingui en alteracions fenotípiques que en cas d’una malaltia seran anomenats síndrome). Veurem com quan en un caràcter intervenen dos o més gens poden existir relacions d’interacció i quan aquestes relacions són de tipus epistaci això es pot transformar en una alteració molt característica de les freqüències fenotípiques.
Aquesta relació la podem observar molt be quan pensem en dos lòcits.
AL·LELISME MÚLTIPLE Un exemple molt típic i clar d’al·lelisme múltiple és el color del pel dels conills o els grups sanguinis ABO. Perquè es tracti d’un al·lelisme múltiple està clar que han d’estar implicats dos o més al·lels de manera que cada individu per un caràcter autosòmic (o la femella en el cromosoma X per un caràcter lligat al sexe) portarà dos al·lels.
En un estudi de sèries al·lèliques al llarg de tot el món no ens podem imaginar que les freqüències d’Espanya són iguals que les de Nova Zelanda ja que hi ha gens que són més abundants en una determinada zona degut a l’evolució o la història de manera que hi ha països en que un grup sanguini és minoritari i en d’altes que el mateix grup estigui en excés. Quan tenim una sèrie al·lèlica la relació de dominància seqüencial es el cas més senzill i el que hem de suposar si no sabem res però cal tenir present que existeixen d’altres com la herència intermèdia. Si tenim problemes de proporcions cal saber que les freqüències al·lèliques de tots els gens implicats en la sèrie han de sumar 100 (en percentatge) o 1 i si aquesta característica no es satisfà és que hem perdut algun aspecte.
GEN LETAL I ESSENCIAL Un gen que quan està mutat o alterat té un efecte letal sobre l’organisme és un gen essencial perquè aquest no pot sobreviure sense el gen del qual estem parlant. Aquests gens letals poden ser autosòmics i per tant poden ser:  Si són heterozigots (Ll) o homozigots dominants (LL) aquest individu no es viable, per tant un gen letal dominant es pot produir durant la gametogènesis, en el procés de formació dels espermatozoides i òvuls, pots passar a l’embrió però aquest morirà (més aviat o més tard però mai no arribarà a la fase reproductora o de nen). Els gens dominants letals al igual que apareixen desapareixen, l’únic efecte negatiu que tenen és que una determinada parella no tindrà descendents però en la població el gen no es pot perpetuar i per tant no té cap repercussió.
 Si són homozigots recessiu (ll) és a dir, que sigui un gen letal recessiu sabem que perquè l’embrió sigui inviable haurà de portar la doble dosis de tal manera que en la població puc tenir una gran quantitat d’individus portadors i a la llarga, si existeix una consanguinitat, es poden formar una sèrie d’individus inviables.
Aquest gen letal també pot estar lligat al sexe: els dominants no cal que en parlem (moren) i dels recessius a la femella no li passarà res (serà portadora) però als mascles, que morirà. Això es pot observar molt bé perquè en la descendència hi haurà una falta de descendents masculins. Hi ha situacions on aquesta letalitat no es manifesta d’una manera completa i per tant, es pot observar en una població que el 20% dels embrions homozigots recessius (ll) viu de manera que aquest gen no té una mortalitat del 100% sinó del 80%, de manera que un gen semiletal permet la supervivència d’un 80% dels individus.
1 Judith González Gallego Genètica T5 PENETRÀNCIA I EXPRESSIVITAT Aquest aspecte permet justificar el fet anterior, i això val no pel caràcter letal sinó per qualsevol característica que tingui una base genètica i en principi que sigui monogènica, que depengui d’un locus determinat. En la majoria d’estudis es fan servir caràcters amb una penetrància i expressivitat total però cal tenir present que hi ha d’altres situacions en que això no és així (sobretot les situacions relacionades amb malalties):  Penetrància: aquests individus porten un genotip que en alguns d’ells donarà el fenotip de color (pigmentació – no pigmentació o vermell – blanc) tots des del punt de vista de la seva descendència pel caràcter són iguals però fenotípicament no ho són. El gen no ha penetrat del tot en els individus i per tant tot i que el portin no tenim les mateixes conseqüències d’expressió. Entenem doncs la penetrància com el percentatge o freqüència d’individus amb un genotip determinat que presenten el fenotip associat a aquest i per tant es tracta d’un concepte poblacional si el percentatge és inferior a 1 es parla de penetrància incompleta.
 Expressivitat: imaginem que ha penetrat el color vermell, cal tenir present que la seva expressió no sempre ha de ser uniforme, poden presentar diferents tipus de color, una degradació, de manera que el gen que ha penetrat s’expressa amb un nivell de fenotip diferent.
Si aquesta característica és una forma o color pot ser més o menys important però si parlem de gens implicats en qüestions mèdiques o clíniques això és molt important: tot i que el gen hagi penetrat podem trobar individus quasi sans i d’altres molt malalts. En molts gossos amb taques (pigmentació) la producció d’aquesta pot ser donada a la temperatura, ja que influeix en la producció d’un determinat pigment o proteïna.
ENCREUAMENT DIHÍBRID AMB ABSCÈNCIA DE DOMINÀNCIA Si encreuem una línia pura amb una altra línia pura fins ara obteníem en totes les descendències una F1 heterozigota al 100% que tenia el fenotip de la línia pura dominant. En herència mendeliana hi ha un al·lel que domina completament sobre l’altre de manera que un individu heterozigot no es pot diferenciar fenotípicament. Pel que fa la transmissió dels al·lels cal tenir present que no canviarà i per tant les proporcions genotípiques seran les mateixes però variaran les proporcions fenotípiques perquè no estem en un cas de dominància completa.
Un exemple d’aquest fet és el cas de la flor de nit (mrabilis jalapa) en que si agafem plantes amb flor vermella i les creuem amb plantes de flor blanca, sent les dues línies pures obtenim una F1 heterozigota de color rosa en que el fenotip no correspon al dels seus pares sinó que presenta un fenotip rosa provinent d’una herència intermèdia (està entre els fenotips dels seus pares).
2 Judith González Gallego Genètica T5 El fet de parlar d’herència intermèdia o no es tractarà d’un cas particular, el que és important saber és que els individus de la F1 tenen un fenotip que no es com els pares i per tant hem de parlar d’herència incompleta en que no hi ha cap gen que tingui una dominància total. En aquest cas de la flor, el fenotip es troba entremig dels dos pares i és per això que podem dir que es tracta d’una herència intermèdia.
Sabem que en un encreuament dihíbrid amb herència completa i sense epistaci trobem una proporció de descendents com 9:3:3:1 però en el cas de l’herència incompleta no podem definir unes proporcions ni generalitzar un fenotip sinó que dependrà del cas en particular que estiguem tractant.
CÀLCUL DE LES SEGREGACINONS MENDELIANES D’UN POLIHÍBRID Qualsevol norma general es deriva de la observació del que passa en situacions més senzilles de manera que si es satisfà per un gran nombre de locus podem dir que la proporció és universal. Aquests casos corresponen a dominància completa.
Quan tenim un monohibridisme en la F1 tinc un individu híbrid, monohíbrid o heterozigòtic que portarà dos al·lels diferents i que els segregarà en les seves gàmetes de manera que tindrà dos gàmetes diferents.
RELACIÓ GENOTIP - FENOTIP Si tenim una dominància total només observem un fenotip, és a dir, que hi ha un genotip que s’imposa, que predomina sobre un altre. En canvi, si tenim una dominància incompleta el fenotip es troba a cavall entre i un i l’altre i és una herència que no tenien els pares (en quant a fenotip) i per tant podem dir que no domina cap fenotip el que provoca l’aparició d’un nou. Si els individus són heterozigots, és a dir, combinen dos al·lels diferents per manifestar una única característica parlem de dominància incompleta i això és diferent a la codominància en que els dos al·lels s’expressen sense perdre la seva individualitat i un cas particular d’aquest fet són els grups sanguinis ABO.
3 Judith González Gallego Genètica T5 Cas dels grups sanguinis ABO Aquest és un cas de codominància. Sabem que els genotip en funció del grup sanguini que tens poden ser:  Grup A: AA, A0  Grup B: BB, B0  Grup AB: AB  Grup 0: 00 Les persones que són del grup AB formen tant l’antigen A com el B i per tant els dos al·lels que es troben en heterozigosi s’expressen simultàniament i de manera individualitzada. Els dos gens que participen en aquest genotip manentenen la seva identitat i la seva expressió està perfectament definida.
Cas anèmia falciforme Aquesta anèmia falciforme ve donada en persones que presenten uns glòbuls vermells mal formats, que no tenen l’aspecte de disc normal i presenten una variant amb aspecte de falç. Això és important perquè aquests glòbuls falciformes no són capaços de transportant tant d’oxigen i a la llarga l’individu pot arribar a la mort (si es homozigòtic). Els individus heterozigots tenen el 50% dels glòbuls ben formats i no presenten problemes clínics a excepció d’aquells que viuen en llocs molt elevats.
El gen de la anèmia falciforme és negatiu en homozigosi ja que pot arribar a ser mortal i per tant, la selecció natural afavorirà al gen de glòbuls normals de manera que la freqüència gènica per l’anèmia falciforme serà petita. En estudis en proporcions africanes, asiàtiques o americanes s’han trobat situacions en que la freqüència d’individus heterozigots és molt més alta del que podríem esperar tenint en compte la negativitat de l’al·lel. En aquests indrets viu també el plasmodium i el que passa quan un individu es veu afectat és una infecció dels glòbuls de manera que una persona heterozigòtica pel gen de l’anèmia falciforme presenta més resistència ja que plasmodium no pot completar el seu cicle ja que no pot infectar a tots els glòbuls de manera que aquesta persona tindrà el 50% dels glòbuls que tot i no estar ben formats poden oxigenar per anar vivint.
D’aquesta manera una situació que normalment hauria de ser negativa presenta un avantatge davant la presència d’un determinat microorganisme.
4 Judith González Gallego Genètica T5 GENS PLEIOTRÒPICS En experiments mendelians un pensa en un gen pensa en un caràcter tot i que la biologia és més complexa de manera que sabem que hi ha molts gens que quan s’expressen incideixen en una sèrie de característiques a nivell molecular, fenotípic, a nivell d’una malaltia.... Existeixen gens que afecten a dos o a més caràcters i són els anomenats gens pleiotròpics o fenomen de la pleiotropia.
Quan es dona una mutació en un gen pleiotròpic no es que es presenti un únic defecte en un caràcter sinó que presentaràs una sèrie de problemes en tots els caràcters en que aquests gent està implicat de manera que si el gen està implicat en malalties això és un aspecte molt important. Molts dels gens que estan implicats en síndromes són gens amb defectes pleiotròpics de manera que no són molts gens que acaben provocant una malaltia sinó que és un mateix gen que interacciona amb una sèrie de característiques, és una cascada que afecta a una sèrie de coses. Aquests defectes de pleiotropia es poden veure més o menys amplificats i en general a mesura que l’organisme es desenvolupa pot tenir més conseqüències que en el zigot.
INTERACCIÓ ENTRE GENS La interacció entre gens s’observa com que dos o més gens que determinen el fenotip de manera diferent s’alternen les proporcions mendelianes esperades.
Tipus d’interacció segons la modificació de les proporcions mendelianes Si tenim un dihibridisme a la F2 sabem que les proporcions mendelianes esperades sense cap interacció espistàcica són 9:3:3:1 de manera que si elaborem una experimentació i trobem una proporció de 13:3 cal que ho expliquem en base a dos lòcits, en base a la mateixa segregació però que després resulti que un dels dos fenotips amb proporció 3 s’ajunti amb el fenotip de proporció 9 per donar un únic fenotip de manera que els individus que porten A (dominant) són iguals i els individus que porten B (dominant) són iguals i diferents als anteriors.
Si la proporció és 13:3 cal que s’expliqui també en base a dos lòcits, en base a la mateixa segregació però que resulti que un dels dos grups de proporció 3 i el de proporció 1 s’uneixin amb el de proporció 9 per donar un únic fenotip. En un altre cas podem tenir la proporció 9:7 en que per diferenciar-te de l’altre fenotip cap portar dos al·lels dominants presentant el fenotip de la proporció major (9). Aquesta proporció està molt a prop del 50% de cada fenotip però cal tenir present que és una proporció molt típica en la interacció gènica. Una altra proporció que podem trobar és 15:1 en que qualsevol al·lel dominant provoca un fenotip i l’altre ve determinat per l’absència absoluta d’al·lels dominants.
Una epistècia és una interacció però cal saber que no totes les interaccions provoquen alteracions a nivell tant determinat de les proporcions o freqüències sinó que hi ha interaccions que depenen de fenotips o d’altes factors.
5 Judith González Gallego Genètica T5 GENÈTICA BIOQUÍMICA A l’època dels anys 40 es van elaborar molts estudis amb la neurospora crassa i es va arribar a la hipòtesis un gen  un enzim proposada per Beadle i Tatum. Avui en dia sabem que això no és cert i que tot i que la idea pot arribar a ser vàlida cal que sigui reformada o matitzada. Fa anys, es pensava que l’expressió de qualsevol gen de l’organisme conduïa a la síntesis d’un determinat enzim. Avui en dia sabem que no es veritat ja que hi ha gens que sintetitzen per d’altres molècules (com proteïnes que no tenen activitat enzimàtica) i que a més hi ha enzims que per ser funcional no tenen prou amb la fabricació d’aquests a partir del DNA sinó que necessiten d’un altre heterodímer per activar-lo. Així doncs la hipòtesis no és del tot correcte tot i que en el seu moment va ser molt important i cal tenir present que el que sí es cert és que un enzim depèn d’un gen i cal saber que els gens elaboren altres molècules.
Sabem que hi ha situacions molt senzilles regulades per mecanismes molt complexes en els que hi ha una sèrie de gens, una sèrie d’enzims que participen en unes rutes per donar lloc a un producte final. Com més complicada és aquesta xarxa i com més amunt tingui lloc una mutació més errors es poden produir: si la mutació es produeix en un gen que actua al final la repercussió no serà tant gran com si actua en un gen del principi de la via, ja que per l’efecte cascada la mutació afectarà a més parts de la ruta.
Per exemple, per tenir un producte com podria ser un pigment necessito que hi hagi un precursor, que quan és transformat enzimàticament ens pot donar un intermediari i ens permet tenir una coloració. Tot i que altres gens implicats siguin correctes si resulta que el primer pas (el del precursor) el tenim bloquejat perquè el gen està mutat podem dir que l’individu no estarà pigmentat mentre que si té els gens de la pigmentació correctes si que ho estarà. Per obtenir el producte final púrpura cal que tant el gen A com el gen B produeixin un enzim funcional, si un dels dos gens falla (genotip aa o bb) el producte final no estarà pigmentat. D’aquesta manera podem observar que moltes vegades un mateix fenotip pot donar-se degut a una causa molt primera o inicial o a una causa final.
6 Judith González Gallego Genètica T5 Imaginem un individu amb dos lòcits sabem que el fenotip determinat que presentarà està relacionat amb una quantitat de producte que està lligat amb la concentració enzimàtica i a la naturalesa poden passar dues coses diferents simbolitzades en l’esquema:  Augment en la unitat o concentració del producte que ens interessa i que dona el fenotip Y però malgrat que hi hagi una quantitat enzimàtica fins que no arribo a un llindar no presentaré un altre fenotip i per tant existeix una barrera entre els dos fenotips.
 Aquesta situació normalment és més real i és que l’expressió del fenotip és una relació contínua, per tant des de blanc fins a blau fort hi ha diferents tonalitats que dependran de la concentració de l’enzim, no existeix un llindar perquè no hi ha una distinció entre un fenotip i l’altre sinó que l’aspecte va des de 0 a 1 de manera contínua en funció de la quantitat d’enzim o pigment.
Aquests factors es poden veure alterats per la temperatura de manera que si durant el desenvolupament induïm una temperatura corporal major o menor en una zona un determinat enzim o pigment pot no expressar-se o expressar-se en excés.
7 ...