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ASIGNATURA: BIOLOGÍA II Lectura No. 3
UNIDAD I REPRODUCCIÓN Y HERENCIA
TEMA: 1.3.1 HERENCIA MENDELIANA
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OBJETIVO: El alumno explicará los principales procesos hereditarios que determinan las características de los individuos, mediante el análisis de casos que ejemplifiquen los diferentes patrones de la herencia.
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BIBLIOGRAFÍA: Audesirk, T.,Audesirk,G. Biología.
Ed. Prentice Hall.
Starr, C. Taggart R. Biología. La unidad y diversidad de la vida. Ed. Thomson.
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INSTRUCCIONES: 1.- Realiza una lectura comentada con tu compañero de equipo. 2.- Subraya los conceptos clave y con ellos 3.- Elabora un GLOSARIO. Una vez terminada la lectura 4.- Contesta el cuestionario y 5.- Resuelve los problemas analizando los casos presentados al final de la misma.
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Alguna vez te has preguntado ¿cómo se heredan los rasgos individuales como el color de los ojos, la estatura, la forma y el color del pelo, el color de la piel?
Los conocimientos previos que te facilitarán llegar a responder la pregunta son:
+Características y proceso de replicación del ADN.
+Concepto de cromosoma.. /+Proceso de síntesis de proteínas.
+Reproducción celular (mitosis y meiosis) /+Características de la reproducción asexual.
+Meiosis y formación de gametos /+Características de la reproducción sexual
+Ventajas y desventajas de ambos tipos de reproducción.
¿Cuáles son las bases hereditarias?
Hace más de un siglo las personas se preguntaban sobre las bases de la herencia. Todo mundo sabía que los óvulos y los espermatozoides transmitían la información sobre los rasgos de los hijos, pero pocos sabían que la información estaba organizada en los cromosomas.
La ciencia de la genética nace a mediados del siglo XIX con Gregorio Mendel, un monje austriaco que desempeñaba sus deberes monásticos y al mismo tiempo llevaba a cabo una serie de experimentos revolucionarios sobre la herencia en chícharos (guisantes) comestibles comunes. No obstante que Mendel no conocía nada acerca de genes ni cromosomas, será más fácil seguir sus experimentos después de revisar algunos conceptos genéticos modernos.
Los genes son unidades de información sobre rasgos específicos y se transmiten de los progenitores a todos los descendientes. El lugar específico que ocupa un gen en un cromosoma recibe el nombre de locus (plural:loci).
Las células con un número diploide de cromosomas (2n) tienen pares de genes en pares de cromosomas homólogos.
Los cromosomas homólogos tienen los mismos genes, que ocupan los mismos loci.
Aunque las secuencias de nucleótidos en un locus de un gen específico son similares en los cromosomas homólogos, estas secuencias pueden no ser idénticas. Estas diferencias en las secuencias de nucleótidos de un mismo locus del gen de dos cromosomas homólogos dan origen a formas alternantes del gen o distintas formas moleculares de un gen llamadas alelos.
Si dos cromosomas homólogos del mismo organismo tienen el mismo alelo en un locus de un gen específico, se dice que el organismo es homocigoto MM (mismo par) en ese locus de un gen. Si dos cromosomas homólogos tienen diferentes alelos en un locus de un gen específico, se dice que el organismo es heterocigoto Bk (diferente par) en ese locus y se puede afirmar que es un híbrido.
Recuerda que durante la ANAFASE 1 de la meiosis los cromosomas homólogos se separan de tal forma que cada gameto recibe un miembro de cada par de cromosomas homólogos, en consecuencia cada gameto tiene un solo alelo de cada gen. Por tanto todos los gametos que produzca un organismo que es homocigoto en un locus de gen específico contendrán el mismo alelo, (todos son iguales). Los gametos producidos por un organismo que es heterocigoto en el mismo locus de gen son de dos tipos, (uno diferente con respecto del otro). La mitad de los gametos contienen un alelo, y la mitad restante, el otro alelo.
Dos términos ayudan a esclarecer la diferencia entre los genes y los rasgos que especifican. El genotipo se refiere a los alelos en particular que presenta un individuo, es decir su carga génica y el fenotipo se refiere a los rasgos manifiestos observables o no del individuo.
INSTRUCCIONES: Contesta Las siguientes preguntas
- ¿Qué son los cromosomas?___________________________________________
- ¿Por qué se llaman cromosomas homólogos?
- ¿Qué es un alelo?
4. ¿Cómo se les llama a los organismos que tienen genes alelos iguales?
- ¿Que es un heterocigoto?
- ¿Cuál es el término utilizado para describir las características observables de un organismo?
- Cuando se representan las características de un organismo como AA, Aa y aa nos referimos a su
8. ¿Cuántos alelos lleva un individuo para una característica?
(la mitad / dos)
9. ¿Cuántos alelos llevan los gametos para cada característica?
(la mitad / dos)
Regresando a los experimentos realizados por Mendel, podemos decir que comenzó de la manera más simple; cultivó variedades de plantas de chícharo de raza pura en cuanto a diferentes formas de una característica individual y llevó a cabo su polinización cruzada. Mendel guardó las semillas híbridas resultantes y las cultivó al año siguiente para determinar sus características.
En uno de estos experimentos Mendel cruzó una planta de chícharo de flor color blanca con una de flor color púrpura (cruce monohíbrido en el que se estudia la herencia de una sola característica). Ésta fue la generación paterna, identificada con la letra P. Cuando cultivó las semillas resultantes, encontró que toda la progenie de la primera generación (generación filial 1, o F1) produjo flores de color púrpura. ¿Qué le había ocurrido al color blanco?. Las flores de los híbridos eran de un color púrpura tan intenso como el de su progenitora. El color blanco parecía haber desaparecido de la progenie F1
Mendel permitió entonces que las flores F1 se autopolinizaran, recolectó las semillas y las plantó en la primavera siguiente. En la segunda generación (F2), alrededor de tres cuartas partes de las plantas tenían flores de color púrpura y una cuarta parte tenía flores blancas en una proporción de 3 : 1
Con estos resultados Mendel pensó que seguramente en los descendientes de la generación F1, aunque solo se había manifestado uno (color púrpura), debían estar los dos factores Pp (así les llamó Mendel) a lo que ahora conocemos como genes, el del carácter púrpura y el del carácter blanco. Nombró carácter dominante a la característica que aparece en condición hetrocigota Pp de los descendientes y carácter recesivo a la que se queda en receso o espera (blanco) ya que no se manifiesta cuando está presente el carácter dominante (púrpura). Mendel concluyó que cada característica está determinada por dos genes diferentes, uno de cada progenitor
Veamos como la hipótesis de Mendel explica los resultados con sus experimentos con el color de la flor. Usaremos letras para representar los diferentes alelos: asignaremos la letra P mayúscula al alelo púrpura (dominante) y la letra p minúscula al alelo del blanco (recesivo). Una planta de flor púrpura (homocigótica) tiene dos alelos de flor púrpura (PP) en tanto que la planta de flor blanca (homocigótica) tiene dos alelos de flor blanca (pp). Todos los espermatozoides y óvulos producidos por una planta PP tienen el alelo P; todos los espermatozoides y óvulos producidos por una planta pp tienen el alelo p.
El método del cuadrado de Punnett permite predecir los genotipos y fenotipos de cruzas específicas es decir; la probabilidad de que cada resultado de un evento dado ocurra es proporcional al número de modos en que se puede llegar a dicho evento.
Por ejemplo:
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Posible evento
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Resultado probable
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El espermatozoide P se encuentra con el óvulo P
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¼ P P homocigoto dominante
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El espermatozoide P se encuentra con el óvulo p
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¼ P p heterocigoto
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El espermatozoide p se encuentra con el óvulo P
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¼ Pp heterocigoto
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El espermatozoide p se encuentra con el óvulo p
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¼ p p homocigoto recesivo
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En este caso, como las plantas son homocigóticas los óvulos sólo tendrán el alelo P y los espermatozoides sólo tendrán el alelo p y lo podemos representar de la siguiente manera:
Generación paterna
Flores púrpura x Flores blancas fenotipo
(P P ) (p p ) genotipo
Generación F1
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Gametos
p
p
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P
Pp
Pp
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P
Pp
Pp
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Según esta predicción el 100% de la generación F1 presenta el genotipo Pp heterocigótico o híbrido y su fenotipo es el color púrpura puesto que P (color púrpura) es dominante con respecto a p (color blanco)
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Para representar la autopolinización de F1 ,el cuadrado de Punnett queda:
Generacion F1: Flores púrpura x Flores púrpura fenotipo
(P p ) (P p ) genotipo
F2 Al interpretar los resultados se obtiene:
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gametos
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P
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p
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¼ de PP Flores púrpura
¼ de Pp Flores púrpura
¼ de Pp Flores púrpura
¼ de pp Flores blancas
Una proporción 3:1
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P
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PP
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Pp
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p
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Pp
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pp
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La combinación efectiva de alelos que un organismo tiene por ejemplo PP, Pp, pp es su genotipo. Las características manifiestas del organismo; su aspecto externo, su comportamiento, sus enzimas digestivas, su tipo sanguíneo y cualquier otra característica observable o susceptible de medición constituyen su fenotipo. Como hemos visto las flores con el genotipo PP o Pp producen flores púrpura. Por tanto a pesar de tener diferentes genotipos tienen el mismo fenotipo. Por consiguiente la generación F2 se compone de tres genotipos PP, Pp y pp y solo dos fenotipos (púrpura o blanca)
De los resultados de estos experimentos se desprende la 1ª. Ley de Mendel o Ley de la segregación de caracteres:
- Cada carácter hereditario depende de dos factores (genes) de origen materno y paterno.
- Cuando se forman los gametos (óvulos y espermatozoides) los dos factores o par de genes se separan, de tal forma que cada gameto contiene solo un gen de cada par que determina la característica.
- El carácter que se manifiesta en todos o la mayoría de los descendientes es el dominante
- El carácter que se queda en receso o espera es el recesivo.
Posteriormente, Mendel realizó cruzas dihíbridas para explicar como dos pares de genes se distribuían en los gametos. Comenzó por cruzar plantas que diferían en dos rasgos: por ejemplo, color de la semilla (amarillo o verde) y la forma de ésta (lisa o rugosa) Con base en los resultados de otras cruzas, Mendel ya sabía que el alelo liso del gen para la forma de la semilla (L) es dominante respecto al alelo rugoso (l). Además, el alelo amarillo para el color de la semilla (A) es dominante sobre el alelo verde (a).
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. Tenemos la cruza génica de dos individuos homocigotos (raza pura) para los caracteres color de la semilla y textura de la semilla. El femenino con semillas lisas y amarillas (LL AA), y el masculino de semillas verdes y rugosas (ll aa).
a) Todas las descendientes F1 eran genotípicamente (Ll Aa) y tenían el mismo fenotipo: semillas lisas y amarillas.
Quedaría representado de la siguiente forma:
Generación Paterna :
Planta de semillas lisas y amarillas x Planta de semillas rugosas y verdes fenotipo
( LL AA) (ll aa) genotipo
Generación F1
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gametos
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L A
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L A
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El 100% de las semillas de la generación F1 presentan genotipo (Ll Aa ) y fenotipo lisas y amarillas
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l a
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Ll Aa
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Ll Aa
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l a
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Ll Aa
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Ll Aa
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Al permitir la autopolinización de estas plantas F1 Mendel encontró que la generación F2 consistía en plantas de semilla lisa y amarilla, plantas de semilla lisa y verde, plantas de semilla verde y lisa y plantas de semilla verde y rugosa en una proporción de 9:3:3:1
Representemos los resultados de la siguiente forma:
F1 Plantas de semilla lisa y amarilla x Plantas de semilla lisa y amarilla fenotipo
(Ll Aa) (Ll Aa) genotipo
F2
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Gametos
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LA
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La
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lA
|
la
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Los resultados se interpretan así:
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LA
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LL AA
Lisa y amarilla
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LL Aa
Lisa y amarilla
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Ll AA
Lisa y amarilla
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Ll Aa
Lisa y amarilla
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9/16 Plantas de semilla lisa y amarilla
3/16 Plantas de semilla lisa y verde
3/16 Plantas de semilla rugosa y amarilla
1/16 Plantas de semilla verde y rugosa
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La
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LL Aa
Lisa y amarilla
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LL aa
Lisa y verde
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Ll Aa
Lisa y amarilla
|
Ll aa
Lisa y verde
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|
lA
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Ll AA
Lisa y amarilla
|
Ll Aa
Lisa y amarilla
|
ll AA
rugosa y amarilla
|
ll Aa
rugosa y amarilla
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|
la
|
Ll Aa
Lisa y amarilla
|
Ll aa
Lisa y verde
|
ll Aa
rugosa y amarilla
|
ll aa
rugosa y verde
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Mendel se dio cuenta que estos resultados eran explicables si los genes de color de la semilla y la forma de ellas se heredan de manera independiente uno del otro y no se influyen uno en el otro durante la formación de los gametos. La herencia independiente de dos o más rasgos definidos en los que se conoce como la 2ª. Ley de Mendel o ley de la segregación independiente, la cual establece que los alelos de un gen pueden distribuirse a los gametos de forma independiente respecto a los alelos de otros genes.
10. Escribe el enunciado de la 1ª. Ley de Mendel.
11. Escribe el enunciado de la 2a. Ley de Mendel.
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INSTRUCCIONES: Lee con atención el siguiente ejercicio y aplica los conceptos sobre la herencia mendeliana. Subraya la respuesta correcta.
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En las moscas de la fruta, el alelo para las alas largas (L) es dominante sobre el alelo para las alas cortas (l)
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GAMETOS
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L
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l
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?
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Ll
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ll
|
|
?
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Ll
|
Ll
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- Qué término se le da a la mosca progenitora cuyo genotipo se muestra?
a) heterocigoto b) homocigoto c) recesivo d) haploide
- ¿Cuál es el fenotipo de cada padre?
a) Ambos son dominantes.
b) Ambos son recesivos.
c) Uno es dominante y el otro recesivo.
d) No es posible decirlo.
- ¿Cuál es el genotipo de cada padre?
a) LL, Ll b) Ll, ll c) Ll, Ll d) LL, LL
- ¿Cuál es el fenotipo de la descendencia?
a) Todos tienen alas largas
b) Todos tienen alas cortas
c) La mayoría tiene alas largas
d) La mitad tiene alas largas y la otra mitad tiene alas cortas
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INSTRUCCIONES: Resuelve y analiza los siguientes problemas.
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1. El alelo para la implantación del cabello en pico de viuda (V) es dominante sobre el alelo para la línea continua (v). Utilizando el cuadrado de Punnett determina los genotipos y fenotipos de F1 si se cruza un pico de viuda (V V) con una de línea continua (v v)
¿Cuáles serían los fenotipos y genotipos de la generación F2?
2. En algunas especies de animales el color del pelo negro (N) es dominante sobre el pelo blanco (n) y el color de ojos oscuro (O) es dominante sobre el color claro (o). Indica los tipos de gametos y de descendientes que se obtendrían en las cruzas siguientes:
a) Nn Oo x NN OO
b) Nn Oo x Nn oo
3. Los dientes grandes en el conejo (D) son dominantes respecto a los pequeños (d). ¿Qué probabilidad hay de que una pareja de conejos híbridos (Dd) tengan hijos con dientes pequeños?. Utiliza el cuadro de Punnett y escribe en tu respuesta los genotipos y fenotipos de los hijos.
4. En bovinos, el color negro es dominante sobre el color blanco de la piel. Un granjero tiene un macho negro, de genotipo no determinado, es decir que no sabe si es negro de línea pura. ¿Cómo puede determinar ese granjero el genotipo del macho?
5. En los tomates, el fruto redondo ( R ) es dominante respecto al fruto alargado (r) y la piel lisa (L) es dominante respecto a la piel rugosa (l). Un tomate liso y redondo homocigótico (RR LL) fue cruzado con un tomate alargado y rugoso homocigótico (rr ll). Todos los descendientes F1 fueron redondos y lisos (Rr Ll). Al reproducirse estas plantas F1 ¿cuáles serían las características obtenidas en la generación F2? (utiliza un cuadrado de Punnett)
