Introducción a la Genética: Teorías y Acontecimientos

Introducción a la Genética

• Inicialmente, la herencia se comprendía como similitud entre padres e hijos, sin conexión con genes.
• Con el tiempo, diversas teorías intentaron explicar la formación de un nuevo individuo.

Teorías Antiguas sobre la Herencia

• Pangenesis: El óvulo contiene muestras de todos los tejidos corporales que, junto con el espermatozoide, forman al nuevo individuo.
• Preformacionismo: Un niño preformado (homúnculo) reside en el espermatozoide y crece sin fusión ni recombinación génica.

Teoría Moderna de la Herencia

• Germoplasma: La teoría actual vigente.

Acontecimientos Históricos Relevantes en Genética

• 1865: Gregor Mendel sienta las bases de la genética.
• 1900: Archibald Garrod identifica "los defectos congénitos del metabolismo", donde una enzima defectuosa interfiere en rutas metabólicas.
• 1920: Morgan y colaboradores establecen la Teoría cromosómica de la herencia.
• 1940-1950: Avery y colaboradores confirman que el material hereditario es el ácido desoxirribonucleico (ADN).
• 1952: Rosalind Franklin realiza fotografías de difracción de rayos X usadas por Watson y Crick para modelar la doble hélice del ADN (1953), ganando el Premio Nobel.
• 1966: Se descifra el código genético, donde cada triplete codifica un aminoácido.
• 1990-2003: Se lleva a cabo el Proyecto Genoma Humano.

Conceptos Adicionales

• Herencia de caracteres compartidos: Rasgos adquiridos se incluyen en la información genética.
• Herencia Combinada: Los genes se combinan y se mezclan.

Genética Mendeliana

• Gregor Mendel nació en la República Checa en 1822 y estudió en el monasterio de los Agustinos.
• Estudió áreas como matemáticas, física y botánica en la Universidad de Viena, aprendiendo el método científico.
• Usó reglas matemáticas en los resultados de los experimentos obteniendo así el éxito.

Elementos Clave del Enfoque Mendeliano

• Selección del modelo biológico: La planta del guisante.
  • Fácil de manipular.
  • Rápido crecimiento.
  • Permite plantas puras.
  • Fruto cerrado para contar semillas correctamente.
• Apego al método científico: Observación, hipótesis, experimentación y comprobación.
• Diseño experimental: Uso de plantas puras.
• Validación matemática: Aplicación de la probabilidad para calcular proporciones.

Método de Cruzamiento de Mendel

• Permitió la autofecundación o la fecundación cruzada controlada.
• Cortó los estambres de una flor, transfiriendo polen a otra.
• Así aseguró el cruce deseado y analizó la descendencia.

Características Estudiadas por Mendel en Guisantes

• Color de la legumbre: Amarillo o verde.
• Tamaño de la planta: Normal/largo o enana.
• Textura de la legumbre: Lisa o rugosa.
• Textura de la semilla: Lisa o rugosa.
• Color del cotiledón: Amarillo o verde.
• Color de la flor: Púrpura o blanca.
• Posición de las flores: Axiales o en la zona terminal.

Selección de Líneas Genéticamente Homogéneas

• Mendel se aseguró de que las variedades de guisantes fueran líneas puras.
  • Línea pura: población que produce descendencia homogénea para el carácter en estudio.
  • Todos los descendientes muestran el mismo carácter.

Terminología Genética Básica

• Gen: Factor genético (ADN) que codifica una proteína y determina una característica.
• Alelo: Forma alternativa de un gen (ej. color de ojos: azul, marrón).
• Locus: Posición exacta del gen en el cromosoma.
• Genotipo: Conjunto de alelos que posee un individuo.
• Fenotipo: Manifestación física observable del genotipo.
• Carácter: Rasgo morfológico, estructural o fisiológico transmisible.
• Heterocigoto: Individuo con dos alelos diferentes para un carácter.
• Homocigoto: Individuo con dos alelos iguales para un carácter.

Experimentos de Mendel y Leyes

• Mendel realizó el cruzamiento monohíbrido, cruzando plantas con mismos caracteres, pero diferente expresión para el mismo.
• Generación Parental (P): Plantas cruzadas inicialmente.
• Primera generación filial (F1): Descendientes del cruce P, todos iguales.
  • Primera ley de Mendel sobre uniformidad de los híbridos: Los descendientes de razas puras son uniformes.
• Segunda generación filial (F2): Resulta de la autofecundación de F1.
  • Proporción fenotípica de 3:1.
  • Proporción genotípica de 1:2:1.
  • Segunda ley de Mendel sobre la segregación.

Explicación del Cruzamiento Monohíbrido

• Concepto de dominancia: Unos caracteres dominan sobre otros.
• Principio de segregación: Los caracteres se separan y se heredan independientemente.

Cruzamiento Dihíbrido

• Se cruzan plantas que difieren en dos caracteres.
  • Ejemplo: guisantes lisos amarillos con rugosos verdes.
• En F1, la distribución es uniforme: todos lisos y amarillos.
• En F2, se obtiene una proporción fenotípica de 9:3:3:1.
• Tercera ley de Mendel sobre la transmisión independiente: los caracteres se heredan independientemente.

Leyes de Mendel

• Ley de uniformidad de los híbridos: Al cruzar dos líneas puras, la F1 es uniforme e idéntica a uno de los padres (dominante).
• Ley de segregación: Cada organismo posee dos alelos para una característica, y estos se separan en la formación de gametos.
• Ley de transmisión independiente: Los genes de diferentes caracteres se heredan independientemente.

Ley de Transmisión Independiente

• Los alelos de un gen no se transmiten necesariamente junto con los de otro gen.
• Este principio permitió a Mendel formular la tercera ley de la herencia.

Experimento Cruce Dihíbrido

• Combina el color y la textura de las semillas.
• Cruce inicial de razas puras: amarillo liso (AALL) x verde rugoso (aall).
• Resultado en F1: 100% híbrido para ambos caracteres (Aall), fenotipo amarillo liso.
• Cruce de híbridos en F2 genera combinaciones y una proporción fenotípica de 9:3:3:1.

Cuadro de Punnett

• Facilita la predicción de genotipos y fenotipos en la descendencia.
• Organiza los gametos de los progenitores en filas y columnas para combinarlos.

Cruzamiento Prueba/Control

• Busca determinar un genotipo desconocido cruzándolo con un homocigoto recesivo.
  • Si la descendencia es 100% fenotipo dominante, el genotipo desconocido es homocigoto dominante (AA).
  • Si la descendencia es 50% dominante y 50% recesivo, el genotipo desconocido es heterocigoto (Aa).

Significado Científico de las Leyes de Mendel

• Mendel respondió a preguntas clave sobre la herencia y sentó las bases de la genética moderna.
• Sutton estableció la teoría cromosómica de la herencia.
• Morgan y sus estudiantes mapearon genes en cromosomas usando moscas de la fruta.
• Dominancia incompleta: Excepción a las leyes de Mendel donde los descendientes muestran un fenotipo intermedio.

Probabilidad como Herramienta Genética

• Probabilidad: Posibilidad de que ocurra un suceso.
• Regla de la multiplicación: Probabilidad de que ocurran dos o más eventos independientes simultáneamente.
• Regla de la adición: Probabilidad de que ocurra uno de dos eventos excluyentes.

Teoría/Teorema de Expansión del Binomio

• Utilidad para determinar la probabilidad de un conjunto de eventos específicos.
• Necesita conocer las probabilidades de eventos individuales.

Patrones de Herencia I - H. Autosómica Dominante

• Monogénicas: Causadas por alteración de un único gen (autosómico o ligado a cromosomas sexuales).
• Multifactoriales: Efecto sumatorio de varios genes e interacción genera enfermedad.
• Cromosomopatías: Alteraciones en el número o estructura de los cromosomas.

Símbolos usados en árboles familiares o pedigrí humano

• Macho y hembra representados por cuadrado y círculo, respectivamente.
• Número de hijos indicados.
• Individuos afectados y portadores señalados.
• Matrimonios consanguíneos identificados.

Caracteres Mendeliano en humanos

• Los caracteres en humanos (pedigrí) pueden heredarse según patrones autosómicos o ligados a cromosomas sexuales.
• A su vez, seguir una herencia autosómica dominante (AA/Aa) o recesiva (aa).

Patrones de herencia mendeliana

• En las enfermedades autosómicas dominantes (AA/Aa), el rasgo:
  • Se expresa en ambos sexos con la misma frecuencia.
  • No salta generaciones.
  • Se transmite por individuos de ambos sexos.
  • No aparece en descendientes de padres no afectados.
  • Cada persona tiene al menos un progenitor afectado.
  • Importante: Las nuevas mutaciones novo pueden ser hereditarias.

Enfermedades Autosómicas Recesivas (aa)

• Afectan a ambos sexos por igual.
• La condición aparece en ¼ de los hijos cuando ambos padres son heterocigotos.
• La característica se expresa solo cuando el individuo es homocigoto recesivo.
• La probabilidad es mayor entre matrimonios consanguíneos.
• Los rasgos parecen saltar generaciones.

Herencia Recesiva Ligada al Cromosoma X

• Mujer heterocigota (portadora): 50% de sus hijos expresarán la característica y 50% de sus hijas serán portadoras.
• Mujer homocigota recesiva: 100% de los hijos expresarán la característica.
• Varón afectado: Transmitirá el alelo a sus hijas, pero solo serán portadoras.
• No hay varones portadores.

Herencia Dominante Ligada al Cromosoma X

• Mujer heterocigota: 50% de los hijos e hijas heredarán el cromosoma X afectado.
• Mujer homocigota dominante: Toda la progenie heredará el alelo dominante.
• Varón afectado: Todas las hijas expresarán la característica, pero ninguno de los hijos.

Herencia Ligada al Cromosoma Y

• La característica se transmite solo a través de los hombres, pasando de padres a hijos.
• Solo los varones expresan la característica.
• El cromosoma Y contiene pocos genes, relacionados principalmente con caracteres masculinos.

Bases Moleculares de la Genética Mendeliana

• Segregación y distribución independiente: Los alelos se segregan y se distribuyen de forma independiente en la meiosis.

Dogma Central de la Biología Molecular

• El ADN contiene información para sintetizar proteínas.
  • El ADN se transcribe en mRNA.
  • El mRNA se traduce en proteínas.

Bases Moleculares de la Genética Mendeliana

• Alelos: Variantes de un mismo gen.
• Alelo "wild-type": Forma común de un gen en la naturaleza.
• Genotipo: Composición alélica de un individuo.
• Fenotipo: Expresión física del genotipo.
• Alelo nulo: Alelo que lleva a la ausencia del producto génico normal o a la desaparición fenotípica de la función normal.
• Alelismo múltiple: Más de 2 alelos conocidos para un mismo gen.
• Serie alélica: Conjunto de alelos de un gen.

Haplosuficiencia y Haploinsuficiencia

• Haplosuficiencia: Un solo alelo funcional es suficiente.
• Haploinsuficiencia: Un solo alelo funcional no es suficiente.
• La recesividad de un alelo mutante es generalmente resultado de la haplosuficiencia del alelo wild-type de ese gen.
• La dominancia de un alelo mutante es generalmente resultado de la haploinsuficiencia del alelo wild-type de ese gen.

Enfermedades Autosómicas Dominantes

• No saltan generaciones y tienen la misma frecuencia en hombres y mujeres.
• La enfermedad se manifiesta con un alelo defectuoso.

Ejemplos de Enfermedades Autosómicas Dominantes

• Huntington.
• Acondroplasia.
• Osteogénesis imperfecta.
• Poliquistosis renal.

Enfermedad de Huntington (HD) -> 4p16.3

• Incidencia: Afecta a 1/20.000 europeos
• Fenotipo: enfermedad neuronal degenerativa con edad de inicio entre 30 y 50 años.
• Sintomatología: pérdida de neuronas en el cerebro provocando pérdida de control motor (corea o baile de San Vito) y demencia, sin tener tratamiento
• Mutación: Expansión de la repetición CAG localizada en la región codificante del gen
• El número de copias está relacionado con la edad de inicio de la enfermedad
• Producto Génico: Huntingtina (4p16.3)- ubiqua, se expresa en todas las células pero las neuronas son las mas afectadas
• Mecanismo: La Huntingina interacciona con otras proteínas que intervienen el la glucólisis neuronal lo que impide el proceso normal causando la muerte

Osteogénesis Imperfecta (COL1A1) -> 17q21.31-32; (COL1A2) -> 7q22.1

• Incidencia: afecta a 1/30.000 individuos.
• Expresión Clínica: malformaciones óseas y articulares, así como extrema fragilidad de los huesos- variable
• Síndrome de expresión clínica muy variable
• Mutación: mutaciones que producen una expresión anormal de los genes COL1A1
• Causan un grado más severo de la enfermedad debido a que se forman moléculas de procolágeno aberrante -Mutación Severa: Hay mutación sin sentido lo la hélice no tiene compactación hay anomalía -Mutación Media: Hay mutación fuerte pero no se puede aparear, hay expresión buena y parte no se expresa

Acondroplasia (FGFR) -> 4p16,3

• Incidencia: afecta a 1/15.000 -1/40.000 personas
• Fenotipo: crecimiento anormal de los huesos que conlleva baja estatura, con los brazos y piernas especialmente cortos, cabeza grande, y rasgos faciales caracterisitcos
• Hay una elevada tasa de mutación, la en homocigosis en una condición letal - Producto Genico: Receptor del factor de crecimiento de los fibroblastos FGFR
• Mecanismo: En el 98% de los casos corresponden a una mutación puntual que corresponde a una ganancia de función, la mutación se da en el dominio trasmembrana de la ptroteína y hace que los receptores oligomericen o dinericen lo cual es independiente a la regulación.

Poliquistosis Renal (PKD1) -> 16p13.3 (85% casos) - PKD2-> 4p21.23 (15% casos)

• Prevalencia: Alta se estima entre 1/400 y 1/1.000, siendo ka tercera causa de insuficiencia renal terminal Producto Genico: Policestina 1 y 2(PC1 Y PC2)
• La hipertensión arterial es la la manifestación más frecuente y el principal factor contribuyente a la progresión
• Mecanismo: El completo de pokiquistinas percibe y traduce la estimación mecánicaen una entrada de Calcio, la Cual la desancadena una menor relación de calcio.

Patrones de Herencia II - H. Autosómica Recesiva

• Enfermedades Autosómicas Recesiva
  • Estas enfermedades tienen los siguientes rasgos
  • Se expresa, se expresan por la consanguinidad
  • En un 25% si ambos padres son portadores
  • Es la recursividad de aleato mutante de gen haplounficiente, con un solo alelop basta para quedar como enfermedad de poca gravedad
  • Fibrosis Quísticas (FQ)-> 7q31.2 - AF508 AMC
  • Incidencia: Afecta 1/2000 entre raza Blanc y a 1/17.000 africanos
  • Fenotipo: El Producto Genico El CFTR (CYSTIC FIBROSIS CONDITION REGULATOR) gen codifica para un canal de iones claro
  • • Un gen que permite el transporte de estos iones a través de la membrana

Enfermedad de Tay-Sachs (HEXA)-> 15q23 - Acula Hexá

• Fenotipo: Enfermedad neuro degenerativa es un gen que lleva progresivamente a paralosoius dentecaicuion incapacitación y meurte antes de 4 años (veisiones infantil y juvenil)
• Genico = Hexosaminidasa (EZ lisosomal)
• Catalitica a degradación de un lipido

Ataxia de Friedreich (AF-> 9q21. 11

• Fenotipo: Generalmente más jóvenes, se caracterizan por su incapacidad de coordinar los movimientis
• Gene FXN (fRATRAXINA): El gen fxn esta presente identificado

Errores Conogénitos del Metabolismo

• Alacoptoniouria(1902) - por la defeciciencia de k enzima HMOI O( dioxigenase delcido homogeneidad)
• Feniceitonuria-> Defeciuencia De ficiniuna hidroxiluosa
  • Prueba del talón -> Se le hacen a los niños de analizan gotas du sangre den tonpara annlz la presencia de las enfermedades

Trastornos Genicos den las Hemoglobinas

• Anemia Faciforme->Afecta codon 6 -> B-globina, cambio GAG(glutanico por GTC(vulina) hereditria autosomica recusiva
• la esta patologia la inmunidad a la malaria

Talasanius

• Organización y estructura de genes de globina humanas

• En nuestro DNA tenemos genes que codicifcanpara la cadenas de la Hb

• pseodogeneros estan inactivos y es comun los gens se alterasen

• alfa talosemina menor a beta

  • Gravedad: La Alfa Talasermnia Mayor(Homocigotos causo mortinato) lo ninos que mueren
  • Con forma menor (heterocigotios) Alpha/Beta tlosermia

• GENERALIDAD: Las talaserminius son un Alteracioennes en la función

  • las ALFA Talasoeminas so de herencia Dominante y Betas Tilosmenias de la Herencia Recusiva

B-TALASEMIA (AUTOSOMICA RECESIVA

• CLASIFICACIONES DA ENFERMEDAD
• Beta talsmia mener= un alele y otro alelo 9->Produce anemina menor la mitad de las cadena beth las otras normal
• Betala talsmeia Myor-> =Produee nemia grade
• Betal talsmesnia severa-> Habrs aucecniaun alleleo y variabiliudadel otro

Patrones de Herencia III - LIGADA AL SEXO

• GENES IMPLICADOS EN DESARROLLO SEXUAL

• El Cromosoma X es muscho Mas Gen 9

• Gen de determinacion Goandal: Embriousn Partes de Granada Antipotente y segun ka estimulinon Dfereciada - Varon: Su Hay gen SKY em Coromos Y primodrio Difeenncaira en testes

• Genes relacionados CO las Hormanoas Sexuales y sus receptores:. Son responsable de la carecterres sexuaels

• Secuadrainons en ka puberta: , si la seuxales to caonciniden con sex deteminindo.

Inactivación del Cromosoma X

En humanos, forma parte de los mecanismos de compensación génica. Gen xist X inactivación

Enfermdades Ligadas a X Recursiva

• Aferctan mas a hombres que mujeres

• Si uno de los padres lo tienes, va a depender de la madre

  • Hemofila A -> Xg 28 = Falta d coguloacion en la sangre

• FENOTIPO: Falta a congluacioacion

• PRODUCTO GENCI:Faktor VIII De coagulacion

• La mutagenia ->el 45915%

Patrones LIGADA A DOMINANTE

Mas a mujeres que a hombres

Sindorme X fragil-> Xq27.3