TEMA 6. EXTENSIONS DE LES LLEIS MENDELIANES (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Genètica
Año del apunte 2014
Páginas 11
Fecha de subida 22/10/2014
Descargas 25
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 6. EXTENSIONS DE LES LLEIS MENDELIANES AL·LELISME MÚLTIPLE Ocorre en els casos en que per un gen hi ha més de dos al·lels.
Ex 1: en el cas dels grups sanguinis, hi ha tres al·lels. Com entre dos d’ells (A i B) hi ha codominància, es mostren quatre fenotips. Els dos al·lels A i B són dominants sobre O.
Genotip A-  Fenotip grup A Genotip B-  Fenotip grup B Genotip AB  Fenotip grup AB Genotip OO  Fenotip grup O Ex 2: color del pèl dels conills. Hi ha quatre al·lels, cada un dominant sobre un altre.
C+ (salvatge, gris) > Cch (marró/gris, “chinchilla”) > Ch (himalaya, blanc amb taques negres) > c (albí).
Si comparem dos al·lels que codifiquen pel mateix fenotip provinents de dues persones diferents veurem que aproximadament hi ha uns 1 o 2 nucleòtids diferents per cada 1000 nucleòtids.
Llavors, en un al·lel d’un gen, que té 15.000 nucleòtids, poden haver-hi uns 30 nucleòtids de diferència.
Això vol dir que a nivell de DNA no existeixen els homozigots, ja que sempre seran diferents en algun nucleòtid els al·lels de pare i mare. Per tant hi ha un al·lelisme múltiple a nivell de DNA.
Parlem d’homozigots mendelians si parlem del fenotip que expressen aquests al·lels. Tot i tenir alguns nucleòtids diferents, poden codificar pel mateix fenotip, i per tant diem que són el mateix al·lel.
A nivell nucleotídic, tots som heterozigots, però a nivell de fenotip podem ser heterozigots o homozigots.
Hi ha canvis en les seqüències de nucleòtids, però, que sí que provoquen un canvi en l’expressió fenotípica del gen, llavors direm que sí que és un al·lel diferent, tant a nivell de DNA com a nivell de fenotip.
S’anomena soroll de fons al canvi de nucleòtids en la seqüència de DNA però que no provoca un canvi en l’expressió i per tant permet que continuï sent el mateix al·lel.
Les variacions de nucleòtids que no provoquen canvis de fenotip es solen donar en els introns dels gens o no provoquen cap canvi en el triplet, que es segueix traduint pel mateix aminoàcid.
Com veiem en aquestes seqüències, hi sol haver un canvi determinat en un nucleòtid que és el que fa que es canviï el fenotip, i per tant que passi a ser considerat com un al·lel diferent. Mentre que hi ha altres canvis de nucleòtids que no provoquen aquesta diferència.
GEN LETAL I ESSENCIAL Un gen és essencial quan codifica per un caràcter vital per l’organisme. Si aquest gen s’altera, l’organisme no pot sobreviure, i per tant el gen alterat és letal. És a dir, un gen essencial és alhora letal.
En un encreuament amb heterozigots d’un gen letal, la descendència presenta la proporció 2:1, en comptes de la proporció 3:1.
Ex: el color del pèl de les rates. El color groc domina sobre el negre, però l’al·lel del color groc és letal en homozigozi, per tant: si Y és el color negre que porta el fenotip essencial, i y és el color groc que porta el fenotip letal: Els individus yy moriran, i la 2/3 de la descendència serà groga i 1/3 negra.
EDAT D’APARICIÓ D’UN FENOTIP Un fenotip pel qual codifica un genotip en un individu pot aparèixer aviat en la vida d’aquest o tard. És el cas per exemple de la malaltia de Huntington, que està determinada genèticament, però apareix en diferents moments de la vida, des dels 10 anys fins a la vellesa. Però hi ha una proporció molt més alta d’individus que la presenten en la vellesa.
Que es presenti més aviat o més tard depèn dels factors ambientals i del context epigenètic.
EMPREMTA PARENTAL A vegades, en heterozigots per un mateix gen, és important saber cada un dels al·lels de quin progenitor prové, ja que serà dominant un o altre depenent de si prové del pare o de la mare.
Aquest comportament és un reflex de la guerra de sexes.
Ex: el nanisme és una malaltia codificada per un al·lel del gen que codifica pel factor de creixement II tipus insulina, tant en rates com en humans. Aquest al·lel és recessiu si s’hereta per part de pare i dominant si s’hereta per part de mare.
Si A  fenotip salvatge normal.
A  fenotip nan.
M/F A a A AA Aa a Aa aa El genotip AA codifica per un individu normal. L’Aa que té l’al·lel de nanisme provinent de mare presentarà un fenotip nan, però el que ve de pare presentarà un fenotip normal. L’aa tindrà un fenotip nan.
ABSÈNCIA DE DOMINÀNCIA Es dóna quan no hi ha dominància completa d’un al·lel sobre l’altre. Hi ha diferents graus d’absència de dominància, que es mesuren de 0 a 10. 10 és el valor pel qual un al·lel domina completament sobre l’altre i 0 el valor pel qual la dominància és completa però al revés.
Si el valor és 5, l’absència de dominància és completa, i la descendència de dues línies pures presenta un fenotip totalment intermedi entre els dos fenotips dels homozigots.
Si la dominància no és completa, la descendència té un fenotip intermedi però que s’assembla a algun dels dos dels homozigots.
CODOMINÀNCIA Es dóna quan la descendència de l’encreuament de dues línies pures presenta els dos fenotips corresponents als pares. (ex: taques). No apareix un nou fenotip, com en el cas de l’absència de dominància.
Ex: grups sanguinis. Els al·lels codificants pels grups A i B són codominants. Si es fa una electroforesi amb les proteïnes de la sang de tres individus (un A, un B i un AB) observem que en una banda només apareix una ratlla (grup A), en una altra banda apareix una nova ratlla en una posició diferent (grup B) i la tercera banda té dues taques en les dues posicions anteriors (grup AB). EL grup AB presenta els dos fenotips.
Anèmia falciforme És un cas de dominància. En un heterozigot es veuen tant els glòbuls normals com els glòbuls en forma de falç. Si la sang té només glòbuls de l’anèmia falciforme no flueix correctament, forma coàguls, s’elimina en la melsa... Es provoca una desoxigenació del cos, és difícil sobreviure.
Però els heterozigots, que tenen els dos tipus de glòbuls, poden sobreviure. A nivell molecular, si mirem en una electroforesi, hi ha codominància perquè hi ha els dos tipus de glòbuls, però a nivell de l’organisme, veuríem els efectes de l’anèmia però no tant greus. Per tant a nivell de l’organisme es veuria una dominància parcial.
Un heterozigot llavors, és codominant o dominant parcial depenent del nivell d’observació que fem, depèn del fenotip que observem.
Herència intermèdia de les flors Amb lupa, podem veure que les flors de color rosa en realitat tenen pigments de color vermell en una concentració més baixa que en les flors vermelles. Per tant en les flors roses, a un nivell d’observació més a prop, veiem els dos fenotips, hi ha codominància.
Retinoblastoma hereditari Una mutació en un oncogen genera un càncer ocular. A nivell cel·lular, si és heterozigot, la cèl·lula no té càncer i funciona correctament, seguint totes les ordres i desenvolupant-se amb normalitat.
Però els organismes heterozigots que tenen l’al·lel mutat presenten el càncer només en un ull.
A nivell cel·lular la mutació és recessiva, però a nivell de l’organisme és dominant. Un individu heterozigot està en atzucac.
A la retina hi ha molts milions de cèl·lules. Per un individu heterozigot, en algun moment alguna cèl·lula tindrà una mutació i es tornarà homozigòtica per l’al·lel mutat, i començarà a generar el càncer a l’ull.
A nivell de l’organisme, per tant, veiem que és dominant, però a nivell cel·lular és recessiu.
Es pot convertir en homozigot perquè en l’al·lel normal hi hagi una mutació, o per recombinació en una mitosi (que no s’hauria de donar, perquè en la mitosi no es dóna la recombinació, però amb tants milions de cèl·lules és probable que almenys en alguna es doni).
Això també passa en un individu homozigot per al·lels normals, però perquè coincideixen dues mutacions en una mateixa cèl·lula es necessita molt més temps que en els que des d’un principi són heterozigots. Si vivíssim més anys, tots acabaríem morint d’algun tipus de càncer.
PLEIOTROPIA La majoria dels gens influeixen sobre més d’un caràcter, a diferents nivells fenotípics. No és una relació lineal, perquè un canvi petit en el DNA es pot anar amplificant amb el temps en un canvi de l’organisme molt gran.
La pleiotropia de l’hemoglobina és un clar exemple d’una relació no lineal: El canvi d’un nucleòtid provoca un canvi d’aminoàcid, d’àcid a bàsic, i això fa que canviïn les propietats de l’hemoglobina (és la S en lloc de la A). L’hemoglobina S cristal·litza en agrupacions en glòbuls vermells, que es veuen distorsionats i agafen la forma de falç (anèmia falciforme). Els glòbuls vermells canvien la seva funcionalitat, i es veuen afectats la circulació de la sang, el ritme cardíac, la falta d’oxigen en el cervell i en els músculs (debilitat física)...
Aquí veiem com el canvi en un gen afecta a molts caràcters diferents alhora: funcionament del cervell, la sang, la forma dels glòbuls...
PENETRÀNCIA I EXPRESSIVITAT No tots els individus amb un genotip corresponent a una malaltia presenten la malaltia. La relació genotip-fenotip no es dóna el 100% dels casos. Això és la penetrància. La penetrància és la freqüència de la població que presenta el fenotip corresponent al seu genotip. Si P (penetrància) és més petita que 1, la penetrància és incompleta.
Llavors, la majoria de caràcters, encara que siguin mendelians, no acaben de funcionar totalment amb transmissió mendeliana.
Ex: un determinat genotip ha de donar el color lila en ous. 5 el tenen i 9 no. La penetrància és de 5/9.
L’expressivitat és l’expressió individual d’un fenotip per un genotip donat en un organisme.
En uns organismes, el fenotip apareix amb més intensitat que en altres. Per tant, un fenotip es pot expressar de formes variables.
Ex: polidactília.
Ex: hi ha 10 nivells d’expressivitat en el fenotip determinat pel genotip que diu en els gossos beagle que han de tenir taques.
Ex: síndrome de Down també pot tenir diferents graus d’expressivitat.
Per tant, en resum, la penetrància fa referència a com es presenta un fenotip en una població, i l’expressivitat en com es presenta en un individu en concret.
CARÀCTERS DETERMINATS PER MÉS D’UN GEN De la mateixa manera que un gen pot afectar a molts caràcters, un caràcter també pot estar determinat per molts gens.
Ex: forma de la cresta en les gallines. Cresta en roseta, pèsol, nou o senzilla.
Creuant roseta i pèsol, donava una F1 tota de cresta en nou. Al entrecreuar individus de la F1, la F2 presentava els quatre fenotips, en proporcions mendelianes 9:3:3:1. El nou fenotip està en proporció 1/16. Aquestes proporcions apareixen quan tenim dos gens, i també que tinguem quatre fenotips.
Ex: pigments que donen color en fruits. El color del pebrot també està codificat per dos gens.
També s’observen les proporcions 9:3:3:1 per quatre fenotips en un mateix caràcter. El fenotip dominant és el color vermell.
En l’entrecreuament de la F1, surten els quatre fenotips, en les proporcions mendelianes 9:3:3:1.
INTERACCIÓ ENTRE GENS Un caràcter ve determinat per l’acció entre gens a nivell fenotípic. Dos gens determinen el fenotip però no en les proporcions mendelianes. Els al·lels que expressen un fenotip depenen dels al·lels d’un altre gen, és a dir, no hi ha independència (no parlem de transmissió sinó d’expressió), sinó que hi ha interacció.
Ex: el primer cas conegut va ser el del blat de moro. Hi ha varietats blanques i altres púrpures.
De l’entrecreuament de dues blanques en surt una púrpura.
De l’entrecreuament de la F1 surten dos fenotips: blancs i púrpures. Blancs: 7/16 i vermells: 9/16. Només hi ha dos fenotips. Però si parlem de fraccions de 16, sempre ens condueix a pensar en dos gens.
Parental: un és homozigot recessiu per un gen i dominant per l’altre. L’altre pare al revés. Els dos són blancs. La F1 per tant dóna un doble heterozigot, i és púrpura. En la F2 observem que sempre que hi hagi com a mínim un dels al·lels en els dos gens dominant, el fenotip és púrpura.
La proporció 9:3:3:1 s’ha col·lapsat a 9:7. D’alguna manera, els fenotips de els proporcions 3, 3 i 1 es converteixen en un de sol.
Interacció gènica: dos o més gens determinen el fenotip d’una manera que alteren les proporcions mendelianes esperades.
En el cas del blat de moro sabem que són dos gens (fraccions de 16) i que segreguen mendelianament. Les proporcions no es compleixen, per tant hi ha interacció.
Diferents formes d’interacció: GENÈTICA BIOQUÍMICA: ESTUDI DE LA RELACIÓ ENTRE GENS I ENZIMS Hipòtesi un gen – un enzim: el gens sintetitzen per enzims. Si els gens estan alterats, es veuen també alterats els enzims pels quals codifiquen, i de retruc, les rutes metabòliques.
Si els enzims pels quals codifiquen un gens participen en la mateixa ruta metabòlica, que sintetitza un producte, la síntesi d’aquest es veu afectada per diversos gens alhora.
Ex: Si falla el gen dos, no es produeix el producte final D i augmenta la concentració de l’intermediari C. L’acumulació d’intermediaris a vegades pot arribar a ser tòxic per l’organisme (llavors ja està fent efectes pleiotròpics: no tenim producte D, a més hi ha efectes tòxics...).
Però el gen més pleiotròpic serà el gen 6, ja que no permetrà la producció de D ni de G, i s’acumularà en grans quantitats l’intermediari A.
L’estudi de mutants, fa veure que per exemple, per la falta del producte D, hi ha tres mutants diferents. Això vol dir que la ruta metabòlica de producció de D té 3 passos. En la ruta metabòlic de producció de G, com té 4 passos, hi pot haver fins a quatre mutants que tinguin dèficit de producte G.
Amb això s’explica també la proporció 9:7.
Ex: blat de moro. La producció del color púrpura es fa en una via metabòlica amb dos passos.
Sabent que hi havia dos mutants hem inferit en el nombre d’enzims i precursors de la via metabòlica. L’anàlisi genètic també serveix en bioquímica.
Ex 2: color de les flors. Proporció 9:3:4.
També podem inferir sabent els mutants, quants enzims i precursors hi ha.
La manera de veure si dos mutants estan en un mateix gen o en gens diferents és fer la prova de la complimentació.
Si la mutació es troba en el mateix gen, la descendència de dos mutants que tinguin les dues mutacions diferents serà tota mutant. Si les mutacions es troben en diferents gens, en la descendència de dos mutants aconseguirem que aparegui el fenotip normal.
Esquerra: mateix locus; dreta: diferent locus (diferent gen).
...