Ligamiento de Genes:Ligamiento de Genes:Ligamiento de Genes:Ligamiento de Genes:

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• Definición.

• Relaciones numéricas.

• Fase de acoplamiento y fase de repulsión.

• Intercambio de genes ligados: crossing over.

• Detección citológica del crossing over.• Detección citológica del crossing over.

• Medidas de ligamiento.

• Elaboración de mapas cromosómicos, distancia y

orden de los genes, entrecruzamiento doble.

• El cruzamiento prueba de tres puntos.

• Interferencia y coincidencia2

Recordando la Segunda ley de Mendel

“Distribución independiente y

recombinaciones al azar”:

Esta ley se cumple cuando los caracteres elegidos

están regulados por genes situados en distintos están regulados por genes situados en distintos

cromosomas.

Dos caracteres elegidos por Mendel, color de la

semilla "A" y forma de la semilla "B“, se encuentran

en distintos cromosomas y por lo tanto el individuo

dihíbrido AaBb formará cuatro clase de gametos

(AB, Ab, aB, ab ). 3

• En cambio si los genes que estamos estudiando se

encuentran localizados en el mismo cromosoma ,

un individuo que tuviera el mismo genotipo

dihíbrido: AaBb sólo formará dos clases de

gametos, en el caso del esquema se formarán los

gametos con las combinaciones : AB, ab. gametos con las combinaciones : AB, ab.

• Aparecerán las gametas recombinantes, siempre

que la distancia entre los genes permita que ocurra

entrecruzamiento o crossing over entre ellos.

4

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• Hoy en día sabemos que los cromosomas son

portadores de un número elevado de genes, por lo

tanto, cuando un cromosoma pasa a la

descendencia, también pasan todos sus genes, y en

este caso su comportamiento no sigue la Segunda

Ley de Mendel, es decir, no segreganLey de Mendel, es decir, no segregan

independientemente.

A los genes que están localizados en el mismocromosoma se les llama genes ligados.

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• En el caso de realizar una “Prueba de cruza” de las

semillas dihíbridas, como se ve en el esquema

siguiente, tendríamos estos resultados: Si los genes fueran independientes, el individuo dihíbrido AaBb

formará cuatro posibles gametos que darán origen

a cuatro fenotipos posibles : amarillo-liso, amarillo a cuatro fenotipos posibles : amarillo-liso, amarillo - rugoso, verde - liso, verde - rugoso . Si los genes están ligados (en ligamiento completo) el individuo

dihíbrido formará solamente dos tipos de gametos y

se obtendrán solamente dos fenotipos : amarillo-liso y verde- rugoso .

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Cruzamiento de Prueba

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Los genes ligados pueden encontrarse en fase deacoplamiento , cuando se ubican los alelos dominantes en

el mismo cromosoma; o en fase de repulsión, cuando el

alelo dominante de un carácter se ubica junto al recesivo

del otro carácter.

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• Bateson, Saunders y Punnett en 1905 realizandocruzamientos en arvejilla (Latyrus odoratus) seríanlos primeros investigadores que registraronexperiencias donde no se encuentran lasproporciones esperadas, es decir que no secumplen las leyes de Mendel.

Analizaron los caracteres color de flor y forma del

grano de polen. Las flores podían ser púrpuras ograno de polen. Las flores podían ser púrpuras o

rojas, y el grano de polen alargado o redondo.

Hicieron un primer cruzamiento de padres con flores

púrpuras y polen alargado por padres con flores

rojas y polen redondo. Se obtiene una F1 de flores

púrpuras y polen alargado.10

Caracteres analizados:

color de flor y forma de polen

P: flores púrpuras L: polen alargado

p: flores rojas l: polen redondo

P PPLL x ppllP PPLL x ppll

Gametas PL pl

F1 PpLl

F1: 100% de flores púrpuras y polen alargado

A la F1 se la cruza para obtener la F2, donde se

esperaría encontrar la proporción 9:3:3:111

F1 x F1

F2 Calculado Observado Fenotipo

P_ L _ 3910 4831 Púrpura

alargado

P _ ll 1303,5 393 Púrpura P _ ll 1303,5 393 Púrpura

redondo

pp L _ 1303,5 390 Rojo

alargado

pp ll 434,5 1338 Rojo redondo

Total 6952 6952 12

Lo que llamó la atención de estos

investigadores (Bateson, Saunders y Punnett) es

que las proporciones obtenidas no coincidían

con las esperadas o calculadas. También, que las

clases paternas eran siempre las mas

numerosas.numerosas.

Realizaron un 2º cruzamiento, esta vez

partiendo de padres con flores púrpuras y

polen redondo por padres con flores rojas y

polen alargado.

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2º Cruzamiento:

P: flores púrpuras L: polen alargado

p: flores rojas l: polen redondo

P PPll x ppLL

Gametas Pl pLGametas Pl pL

F1 PpLl

F1: 100% de flores púrpuras y polen alargado

Luego se cruzan los individuos de la F1 entre ellos, para obtener la F2.

F1 x F1

F2 Calculado Observado Fenotipo

P_ L _ 235,75 226 Púrpura

alargado

P _ ll 78,5 95 Púrpura P _ ll 78,5 95 Púrpura

redondo

pp L _ 78,5 97 Rojo alargado

pp ll 26,25 1 Rojo redondo

Total 419 41915

• Nuevamente les llama la atención que tampoco en

este caso los valores observados se ajustan a los

esperados, y que en F2, las combinaciones

paternas se siguen presentando en mayor

proporción.

• Bateson, Saunders y Punnett no alcanzan a dar una

explicación del fenómeno.explicación del fenómeno.

• La investigación sobre el tema sigue con los

estudios de Morgan y colaboradores, en mosca de

la fruta (Drosóphila melanogaster) en 1910, quienes

enuncian los siguientes principios.

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Ligamiento y Entrecruzamiento: Morgan (1910)

• 1. Para que los genes se hereden juntos, deben encontrarse en el mismo cromosoma.

• 2. Los genes se ubican en forma lineal en el cromosoma.cromosoma.

• 3. La fuerza de ligamiento para 2 genes es inversamente proporcional a la distancia que los separa.

• 4. La recombinación entre genes ligados, se debe al intercambio de partes entre los cromosomas, es decir al entrecruzamiento.

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En conclusión:En conclusión:

““Dos genes están ligados cuando se ubican en Dos genes están ligados cuando se ubican en

un mismo cromosoma y tienden a transmitirse juntos un mismo cromosoma y tienden a transmitirse juntos

a la descendenciaa la descendencia””

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• En el caso de ligamiento de genes se cumple la 1ª

Ley de Mendel pero no se cumple la 2º Ley de

Mendel.

• Las combinaciones paternas son siempre las que se

encuentran en mayor proporción, mientras que los

recombinantes son los que se encuentran en menor

proporción.

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proporción.

• Los recombinantes aparecen como producto de la

existencia del entrecruzamiento o crossing over. La

cantidad de recombinantes es un índice de la

distancia que separa a los genes involucrados. A

mayor distancia es mayor la cantidad de

recombinantes que se producen.

Cruzamiento de prueba de un dihíbrido: realizado por Hutchinson (1922) en maíz.

Caracteres que tuvo en cuenta:

Color y Forma del grano

• C: grano con color• C: grano con color

• c: grano blanco

• S: grano forma normal

• s: grano hendido

CcSs x ccss

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Prueba de cruza del dihíbrido

CcSs x ccss

cs Calculado Observado

CS CcSs 2101 4032

Cs Ccss 2101 149

21

Cs Ccss 2101 149

cS ccSs 2101 152

cs ccss 2101 4171

Total 8404 8404

• Nuevamente se observa un desvío de los valores

observados con respecto a los calculados.

• Las clases paternas son las que se presentan en

mayor cantidad.

• La presencia de las clases recombinantes indica que

hubo crossing over.hubo crossing over.

• Se trata de un caso de Ligamiento en fase de

Acoplamiento de Factores.

• Se puede calcular la cantidad de entrecruzamientos

o %CO producidos.

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• El % de crossing over se calcula como:

% CO = nº de recombinaciones x 100

nº total de descendientes

• Este %CO indica:

1- De cada 100 células, en cuántas se produce 1- De cada 100 células, en cuántas se produce

entrecruzamiento.

2- La distancia que separa a los genes involucrados.

Esta distancia se mide en unidades centimorgan o

en unidades de mapa (um).

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Detección citológica del c.o.Experiencia de Curt Stern, 1931.

c C c

B b X b

X1 X2 X3 Y

♀ Ojos color rojos y forma bar ♂ Ojos color carne y forma normal

Esta experiencia se realizó en mosca de la fruta (Drosóphila

melanogaster) donde se encontraron cromosomas “X” característicos

y que podían ser usados como marcadores.

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Cromosomas X identificados:

1. Cromosoma “X” con hendidura.

2. Cromosoma “X” con sombrerete.

3. Cromosoma “X” normal.

• Después de realizar el cruzamiento, en la

descendencia, se observan cromosomas X que

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descendencia, se observan cromosomas X quellevan la hendidura y el sombrerete.

Esto es la comprobación citológica del crossing over.

Pues aparecen nuevas clases que son producto del

entrecruzamiento y se llaman clasesrecombinantes.

Cruzamiento de Prueba de Tres Puntos

Experiencia de G.W. Beadle, 1940, en Maíz

• Se basa en los estudios realizados por Beadle, quién

encontró tres mutantes recesivos en le maíz (Zea maiz)

ubicados en el mismo cromosoma. Investigó cómo

segregan estos genes, que producen los siguientessegregan estos genes, que producen los siguientes

caracteres:

a) hojas brillantes ; b) variable estéril y c) hojas virescentes.

• Obtuvo el trihíbrido e indagó qué ocurre cuando se les

realiza una prueba de cruza, lo que se conoce como

cruzamiento de prueba de tres puntos.

Tomando los caracteres normales y sus respectivos

mutantes recesivos, queda:

• Gl (+): normal

• gl: brillante

• Va(+): normal

• va: variable estéril

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• V(+): normal

• v: virescente

Realizó el cruzamiento de prueba del trihíbrido, y

obtuvo los siguientes resultados.

Genotipos de la Gametas

descendencia

• Normal 235 + + +

• Brill., varib. est. 62 gl va +

• Variab. est. 40 + va +

• Variab. est., viresc. 4 + va v• Variab. est., viresc. 4 + va v

• Brill.,var. est.,viresc. 270 gl va v

• Brillante 7 gl + +

• Brill.,viresc. 48 gl + v

• Virescente 60 + + v

• Total 726

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• Para hacer la Prueba de tres Puntos se debe:

1º. Identificar las combinaciones paternas (Son las

combinaciones en mayor proporción).

2º. Identificar las combinaciones dobles (Son las

combinaciones en menor proporción).

3º. Encontrar la secuencia correcta de los genes en el

cromosoma (Se identifica comparando el 1º y el 2º)

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cromosoma (Se identifica comparando el 1º y el 2º)

4º. Calcular el % de C.O. simples de la zona 1 y de la

zona 2.

%COz1(o de z2) =

nº de recomb. Z1(o de z2) + recomb.dobles

total de individuos

5º. Calcular el % de C.O. Dobles.

% COD(dobles)= menor nº de recombin.

total de individuos

6º. Calcular el % de C.O.D. teóricos o esperados.

% COD Teóricos = prod. de probabilidades

= %COz1 x %COz2

100 100100 100

7º. Calcular el Coeficiente de coincidencia. Coef.Coinc.(Cc) = frec. COD obs.

frec. COD esperados

8º. Calcular la Interferencia Cromosómica.

Interferencia (I) = 1 - Cc (varía entre 0 y 1)

• La utilización de la Prueba de Tres Puntos es para

determinar la secuencia correcta de los genes (es

decir el orden en el cromosoma) y la distancia entre

estos genes.

• Con ello se realizan la confección de mapascromosómicos y estudios de genomas.

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cromosómicos y estudios de genomas.

• Un grupo de ligamiento hace referencia a los genes

que se ubican en un mismo cromosoma, por ello elnúmero de grupos de ligamiento en una especie es

igual al número haploide de cromosomas de dicha

especie.

Bibliografía

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