Tema 8 (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Pompeu Fabra (UPF)
Grado Medicina - 2º curso
Asignatura Genética General
Año del apunte 2016
Páginas 10
Fecha de subida 22/06/2016
Descargas 0

Vista previa del texto

Genètica Bàsica Medicina UPF-UAB   26-04-2016 GENÈTICA BÀSICA TEMA 8 – Herència Mendeliana § Estudiar patrons d’herència mendeliana à experiments i lleis de Mendel § Probabilitat i successos genètics § Valorar matemàticament aquests experiments à valoració estadística de dades genètiques § Aplicació i exemples d’herència mendeliana en cas de patrons humans GREGOR JOHANN MENDEL (1822-1884) “Experiments d’hibridació en plantes” 1865 Natural Science Society (Brno, Txèquia) − Monge que treballava en un monestir de professor de ciències naturals − Experiments amb pèsols à Com s’hereten caràcters? − Any 2015 = 150 anys de publicació dels seus articles sobre experiments d’hibridació en plantes. Fins al segle XX no van tenir reconeixement.
1. Experiments i lleis de Mendel Ø Característiques dels experiments: En la seva època Mendel ja va plantejar un mètode científic molt adequat: − Model experimental: pèsol de jardí (fàcil cultivar, temps entre generacions molt curt, es poden quantificar, ...) − Caràcters discrets, qualitatius (alt-baix, verd-groc, …) − Creuaments de línies pures (homozigots) à sempre mantenien els mateixos caràcters després de molts cicles d’autofecundació.
− Anàlisis quantitatius dels fenotips de la descendència (proporció de cada fenotip) − Mètode hipotètic-deductiu Ø 7 caràcters estudiats per Mendel 1) Forma de la llavor: Verd-arrugat 2) Color de la llavor: Groc-verd 6) Posició de la flor: axials-apicals 3) Color de la flor: Lila-blanc 4) Forma de la beina 5) Color de la beina: Groc-verd 7) Altura de la tija: altes-baixes Ø Mètode de creuament de soques pures: 1) Obtenció estam d’una flor lila (per evitar autofecundació) 2) Transferència del pol·len portador d’esperma (als estams de les flors liles) cap als carpels productors d’òvuls de les flors liles = creuament 3) Carpel pol·linitzat madura fins formar la beina 4) Es plantes les llavors de la beina 5) Examinació de les descendència: totes les flors són liles NOTA: Les plantes es poden creuer entre elles mateixes (fecundació encreuada) o també es poden autofecundar.   è En l’època es pensava que els caràcters dels progenitors es barrejaven per donar lloc a la descendència, però Mendel va trobar que tota la F1 tenia les mateixes característiques que un sol progenitors (flor lila).
Aleshores va fer la comprovació amb l’experiment recíproc = estams de flors blanques en contacte amb carpels flors liles Obtenia el mateix resultat à igual amb la resta de caràcters, F1 = un únic caràcter d’un dels progenitors 1.1. Monohibridisme Ø Resultats dels creuaments de Mendel (P à F1) − − Mendel sempre obtenia en la F1 característiques que nomes es corresponien a un sol progenitor .
Va permetre autofecundació F1 (Aa x Aa): • 75% = F1 • 25% = reaparició caràcter patern que no hi havia a la F1 Tornava a aparèixer el caràcter que havia estat emmascarat en la primera generació F1.
− Desenvolupament de la idea: dominància – recessivitat. Proporció sempre 3:1 Fenotips parentals F1 F1 1 Llavor llisa x rugosa Totes llises 2 Llavor groga x verda Totes grogues 3 Pètals liles x blancs Totes liles 4 Beina inflada x constr Totes inflades 5 Beina verda x grogues Totes verdes 6 Flors axials x terminals Totes axials 7 Tija llarga x curta Totes llargues Ø Dominància vs Recessivitat Creuament individus F1grocs: − • 75% grocs • 25% verds (reaparició caràcter patern no present a F1) NOTA: recordar que Mendel va parlar de caràcters però nosaltres sabem actualment que son al·lels   Ø Resultats dels creuaments de Mendel ((P à F1 à F2) Fenotips parentals F1 F1 F2 Relació F2 1 Llavor llisa x rugosa Totes llises 5474 llises: 1850 rugoses 2,96:1 2 Llavor groga x verda Totes grogues 6022 grogues: 2001 verdes 3,01:1 3 Pètals liles x blancs Totes liles 705 liles: 224 blanques 3,15:1 4 Beina inflada x constr Totes inflades 882 inflades: 299 constr 2,95:1 5 Beina verda x grogues Totes verdes 428 verdes: 152 grogues 2,82:1 6 Flors axials x terminals Totes axials 651 axials: 207 terminals 3,14:1 7 Tija llarga x curta Totes llargues 787 llargues: 277 curtes 2,84:1 3:1 Ø Observacions 1) Els resultats dels creuaments recíprocs són sempre els mateixos 2) Els individus de la F1 són tots iguals, i s’assemblen a una de les soques parentals: uniformitat de la F1 3) A la F2 torna a aparèixer el caràcter que havia desaparegut a la F1, amb una proporció 3:1 sempre Ø Deduccions − Cada caràcter ve determinat per una parella de factors que provenen de cadascun dels progenitors − Quan un individu presenta dos factors diferents, un domina sobre l’altre (dominant/recessiu) tal i com s’observa en la F1.
PRIMERA LLEI DE MENDEL Mendel: Els dos factors que controlen un caràcter segreguen de forma independent durant la formació de gàmetes en la meiosi.
Actualment la llei s’anomena: Els al·lels d’un gen segreguen de forma independent a la meiosis. La meitat dels gàmetes portaran un al·lel i l’altra meitat l’altre.
Ø Terminologia − Mendel va anomenar factor/caràcter (actualment: gen) à a la unitat que controla cada caràcter. Les formes alternatives d’un gen són els al·lels.
− En espècies diploides cada gen tindrà dos al·lels: Al·lels dominants / recessius à amb expressió diferent − − • Dominant = individu tan si és homozigot com heterozigot l’expressa • Recessiu = individu necessitarà dues copies de l’al·lel per expressar-lo Individus poden ser: • homozigots: dos al·lels idèntics en un locus • heterozigots: els dos al·lels d’un locus són diferents Genotip / fenotip • Genotips = conjunt de característiques gèniques • Fenotip = com s’expressa genotip en combinació amb l’ambient Ø Experiments Mendel estudiats en actualitat: − − Soques pures = individus homozigots per a la variant, per tant, només poden produir un tipus de gàmeta.
• pèsols grocs = al·lels Y à genotip YY • pèsols verds = al·lels y à genotip yy Si encreuem 2 homozigots per al·lels diferents (YY x yy) en la F1 obtindrem heterozigots (Yy) i el fenotip correspondrà a l’al·lel dominant (Y, groc).
És a dir, a nivell de genotip en la generació F1 són heterozigots, però com que l’al·lel dominant és groc, aleshores tots els descendents F1 són grocs.
− En encreuar-se individus de la F1, obtenim una F2 amb 3 possibles fenotips (YY, yy, Yy): • proporció de 3:1 a nivell de fenotip • proporció de 1:2:1 a nivell de genotip Ø Diagrama de Punnet − A la primera fila i la primera columna = variant de gàmeta que aporta cada progenitor.
− Obtindrem les possibles combinacions genotípiques de la descendència NOTA: aquests resultats venen donats per la segregació independent dels al·lels durant la meiosi.
Ø Correlació amb la segregació meiòtica −  Tenim els al·lels que segreguen de forma independent en la meiosi.
− En la meiosi cada un dels cromosomes anirà a gàmetes diferents, de manera que es produirà la mateixa proporció d’al·lels S i s.
−   CONFIRMACIÓ DEL PRINCIPI DE SEGREGACIÓ (1a llei) − Per tal de confirmar la seva hipòtesi, Mendel va barrejar un heterozigot amb un homozigot recessiu = creuament prova: − Resultats esperats: • Si individu groc = YY à tots grocs • Si individu groc = Yy à hi haurà 50:50 1.2. Dihibridisme Mateix estudi per a dos caràcters: F1: dominava un sol de cada un dels dos caràcters F2 (F1xF1): à proporció fenotípica 9:3:3:1 • • • • 9 = caràcters F1 3 = un dels dos al·lels dominants 3 = l’altre al·lel dominant 1 = variants amb els dos al·lels recessius Aquesta proporció és una combinació a l’atzar Ø Diagrama de Punnet − 100% F1 = AaBb − ¿Quants tipus de gàmetes pot aportar 1 individu de la F1? • • • • • − AB Ab aB ab   una total de 16 genotips possibles de cara a la F2 en proporcions 9:3:3:1 à Per tant, hi haurà equivalents a 4 places fenotípiques Ø Comprovació de la hipòtesis − Mendel va a tornar a intentar comprovar la hipòtesi − Per comprovar que els individu de la F1 son realment heterozigots els va creuar amb un homozigot recessiu = creuament prova F1: − AaBb x aabb Resultats esperats per F2: 4 fenotips diferents cadascun amb una proporció 1:1:1:1 Això permet deduir la 2a llei de Mendel SEGONA LLEI DE MENDEL Mendel: Els diversos gens que controlen els diversos caràcters segreguen de forma independent.
Actualment: Els gens situats a diferents cromosomes, segreguen de forma independent a la meiosi   Ø Correlació amb la segregació meiòtica − Aquesta segona llei es veu de la següent manera: dos cromosomes i els seus homòlegs: • en un cromosoma ! S i s • en l’altre cromosoma ! Y i y − Al final obtens tots els tipus de gàmetes en iguals proporcions i en totes les combinacions possibles.
  1.3. Trihibridisme i polihibridisme Això també es pot fer per a tres, quatre o més caràcters, però tindríem taules de com a mínim 64 a caselles.
Aleshores, quan tenim un nombre n de gens independents, el nombre de: • • classes fenotípiques = 2n classes genotípiques 3n HISTORIA DEL DESCOBRIMENT DE MENDEL − 1866 Mendel publica els seus resultats, poca difusió.
− 1900 Correns, de Vries i von Tsecherman obtenen resultats idèntics amb altres plantes.
− 1902 Bateson obté els mateixos resultats amb animals Termes de genètica, zigot i al·lel.
Sutton i Boveri relacionen el comportament dels cromosomes durant la meiosi amb l’herència dels caràcters segons les lleis de Mendel.
è S’accepta que les lleis de Mendel es poden aplicar a tots els organismes eucariotes amb reproducció sexual 2. Probabilitat i successos genètics Com que Mendel va fer comptatges dels seus experiments à tenen darrere una base matemàtica i probabilística Ø Les lleis de Mendel són probabilístiques no deterministes − Permeten predir la probabilitat de diversos genotips i fenotips resultant d’un creuament − Permeten inferir: • el número de gens que influencien un caràcter • i les seves relacions de dominància - recessivitat 2.1. Probabilitat ¿Què és la probabilitat? à seria un valor entre 0 i 1 que determina l’expectativa de que un experiment tingui lloc.
è Si dos successos són independents i no hi ha possibilitat d’obtenir el mateix resultat: llei del producte P(A i B) = P(A) x P(B) Exemple: tirem dues monedes a l’aire Probabilitat de dues cares: ½ x ½ = ¼ è Si tenim diverses maneres d’obtenir un mateix resultat: llei de la suma P(A)= P(A1) + P(A2) + …..+ P(An) Exemple: tirem dues monedes a l’aire Probabilitat de 1 cara i 1 creu? à cara – creu i creu-cara: ½ x ½ + ½ x ½ = ½ è Distribució binomial: dos resultats alternatius i un cert número d’assaigs, probabilitat d’una sèrie concreta de resultats !! !!!!  𝑥  𝑎 ! 𝑏 ! n: número d’assaigs s: successos amb l’esdeveniment concret t: número de successos amb l’altre esdeveniment a: probabilitat del succés s b: probabilitat del succés t   Exemple: tirem 4 monedes a l’aire, quina probabilitat tenim d’obtenir 2 cares i 2 creus? 4!  𝑥  (1 2)! 𝑥(1 2)! = 3/8       2! 2! 3. Valoració estadística de dades genètiques − Realment la proporció 3:1 observada és per atzar? O s’aproxima de veritat als valors esperats? Per determinar si els valors observats s’ajusten als predits per una hipòtesi (les diferències són degudes a que no la compleixen o es deuen a l’atzar?): test de Chi-quadrat − Per buscar chi-quadrat a les taules necessitem: • Graus de llibertat (gl) = nº classes -1 • Hipòtesi nul·la = no hi ha diferències entre valors observats i esperats • Nivell de significació: probabilitat d’obtenir els valors observats. Si p>0,05, no es pot rebutjar la hipòtesis nul·la Ho NOTA: Tots els ratios observats per Mendel es poden testar per Chi-quadrat 3:1 (1 gl), 1:2:1 (2gl), 9:3:3:1 (3 gl) i 1:1:1:1 (3 gl) Ø Valors de probabilitat Chi-quadrat − − Si els nostre valor de X2 cau en valors > 0,05: • no podem rebutjar la H nul·la • no hi ha diferències entre els observats i els esperats • es compleix hipòtesi de Mendel 3:1 Si el nostre valor de X2 cau en valors < 0,05: • rebutgem H nul·la • si que hi ha diferències entre els valors observats i els esperats • no es compleix la hipòtesi de Mendel Ø Dades de Mendel, pèsols 4. Patrons d’herència Mendeliana 4.1. Autosòmica Dominant − El caràcter apareix a totes les generacions (vertical) • Cada afectat té un progenitor afectat • Excepció: Penetrança incompleta − Risc de transmissió a la descendència en un aparellament (I) entre afectat (heterozigot) i no afectat (homozigot) à 50% si és heterozigot − Afecta a ambdós sexes per igual − Transmissió per igual als dos sexes (autosòmic) 4.2. Autosòmica Recessiva − El caràcter/malaltia acostuma a presentar-se en fills de pares no afectats (horitzontal) • Els pares acostumen a ser portadors asimptomàtics − Després del naixement d’un afectat (aa), el risc als embarassos posteriors és: 25% − Afecta a ambdós sexes per igual − El risc augmenta amb la consanguinitat parental (risc d’homozigosi)   Per estar afectat, l’individu ha de tenir dues copies de l’al·lel recessiu. Els pares poden no estar malalts, però han de ser portadors d’aquest al·lel recessiu.
NOTA: Com pot haver-hi un increment dels al·lels recessius? En consanguinitat o comunitats tancades o efectes de coll d’ampolla.
...