- Información
- Chat IA
2. Genetica mendeliana de la conducta
Fundamentos de Psicobiología (62011014)
UNED
Recomendado para ti
Comentarios
- EXCELENTE.
- Un resumen estupendo, gracias por tu generosidad!
- Gracias
Vista previa del texto
2. Genética mendeliana de la conducta
Mendel demuestra que la verdadera herencia que cada progenitor trasmite a sus hijos es una dotación genética completa, de los dos juegos que posee cada individuo en tanto que es miembro diploide. Darwin ve que la conducta es factor importante para la adaptación, medida por el éxito reproductivo.
Conducta: variable y heredable (hasta cierto punto), demostrado en la crianza selectiva de perros. La “teoría sintética de la evolución”, o “neodarwinismo” explica la evolución por selección natural como un cambio en frecuencias alélicas de la población. Así la conducta es un fenotipo bajo que subyace un genotipo que la explica (en mayor/menor medida según la interacción de los genes con el ambiente).
Lo difícil es la explicación genética de la conducta: Mendel lo tuvo fácil con los guisantes, pues color, textura... son rasgos discretos, fijos y observables (objetivos), mientras, la conducta es: continua, variable, y difícil de definir objetivamente (cada observador la interpreta de forma distinta).
Hoy sabemos que existe una relación entre: genética molecular (estudio del material genético o DNA de cromosomas y mecanismos bioquímicos que explican la expresión de la información contenida en ese DNA), genética mendeliana y “teoría sintética de la evolución
Antes de que los descubrimientos de Mendel se reconocieran, Galton, se basa en los pcipios de la teoría de la evolución, y dedujo que todos los rasgos conductuales humanos debían tener una base genética, como resultado de la selección natural, con lo que Hipotetiza que la inteligencia humana tiene base genética, pretendió haberlo demostrado al comprobar que, a mayor grado de parentesco entre familiares masculinos, mayor era la semejanza en eminencia intelectual. Por esto se le considera fundador de la Genética de la Conducta. También fundador de la Eugenesia.
Descubrimiento de la genética: Las leyes de Mendel:
Pasaron 35 años hasta que Mendel publicara las “leyes de la herencia genética”, que enmarca dentro del contexto de la fertilización artificial. Se sabía que los descendientes se parecían a sus progenitores, incluso a abuelos, pero NO había explicación material para esa semejanza. Mendel, se convenció de que, puesto que los rasgos de una raza pura se mantienen constantes solo si polen y óvulo proceden de plantas con dichos rasgos, ambos gametos aportaban genes a los rasgos de la planta; con sus experimentos de polinización artificial cruzada (entre variedades de guisantes), demuestra que los genes NO se mezclan, sino que, se conservan íntegros como unidades de trasmisión hereditaria.
Experimentos anteriores demuestran que: el hibrido no es 100% un intermedio entre especies progenitoras, ya que uno de los 3 caracteres parentales predominaba, siendo imposible detectar el otro híbrido.
Mendel para describir las leyes de la herencia genética parte de la observación empírica del cruce de generaciones de híbridos, donde los rasgos aparecen y desaparecen, y como no se había tratado antes, Mendel describió que sucedía en los cruces de híbridos a partir de dos variedades puras. Lo que dio lugar a lo que hoy conocemos cómo “Genética”.
Para su hipótesis tomó diversas variedades puras de guisantes, en las que distinguía rasgos dicotómicos, más tarde se usarían como grupo control respecto a las plantas híbridas, que le permitieron demostrar las posteriores “Leyes de Mendel”: Lo 1º que hizo fue cruzar dos razas puras que diferían en rasgos concretos, y así en 7 ocasiones, comprueba que todos los descendientes de estos cruces (generación F 1 ) presentan apariencia en el rasgo considerado, idéntica a uno de los progenitores, ya fuera óvulo o polen. Este fenotipo fue calificado como dominante, y la variante de fenotipo que no aparecía era recesivo.
Ley de segregación:
Lo siguiente que hizo fue comprobar lo que ocurría con el cruce al azar entre F 1. Para los 7 rasgos/caracté- res dicotómicos sólo ¼ presentaban gen recesivo, frente a los ¾ del dominante. Estableció que la clave estaba en la proporción 3 a 1 (3:1) en cada uno de los fenotipos. NO desaparecía en la F 1 , simplemente no se manifestaba, quedando oculta hasta el 2 cruce. Lo que indicaba que cada carácter (color, tamaño, aspecto...) se debía a un elemento o factor hereditario: “gen”; ej: el gen para el color de la flor se da en 2 variantes, el responsable del violeta y el del blanco. Estos genes que presentan más de una variante se les conoce como “alelomorfos” o “Alelos”.
Cada planta portará dos alelos (materno y paterno): dominantes o recesivos, según el heredado. Para sus estudios con el color: AA (dom Violeta), Aa (dom y rece Violeta), aa (rec Blanco). Durante la formación de los gametos (proceso meiosis), los alelos se separan, así cada uno recibe un solo alelo. Es la unión de dos gametos la que dará al nuevo individuo la dotación doble habitual de cada carácter. Genotipo: constitución genética en relación a un carácter o a todos los caracteres. Ej: Aa Fenotipo: manifestación externa del genotipo. Ej: Color violeta A su vez los genotipos pueden ser: Homocigotos: si ambos alelos son iguales: AA, aa Heterocigotos: cuando los dos alelos son distintos: Aa
Así la proporción fenotípica 3:1 es consecuencia de la proporción genotípica 1:2:1, que corresponde a Homocigotos dominantes, Heterocigotos y Homocigotos recesivos. De esto Mendel extrae la “Ley de segregación” o “2ª ley de Mendel”: las variantes recesivas encubiertas en la F 1 heterocigótica, resultante del cruce entre 2 líneas puras, reaparece en la F 2 , ya que los miembros de la pareja alélica del heterocigoto se separan sin experimentar alteración durante la formación de los gametos. Fenotípicamente hablando, homocigotos dominantes y heterocigotos son indistinguibles, una forma de saber a qué genotipo corresponde un determinado fenotipo es a través del “Cruzamiento Prueba”: a partir del cruce con un homocigoto recesivo, vemos que genotipo está detrás del fenotipo. Como estos solo tienen alelo recesivo el resultado del fenotipo de la descendencia SOLO dependerá del otro progenitor y los alelos que porten sus gametos: Si el genotipo es homocigoto dominante, toda la descendencia presenta fenotipo dominante. AA o aa Si es heterocigoto, el 50% de la descendencia sería fenotípicamente dominante y el otro 50% recesiva. Aa o Aa
Ley de la Combinación independiente:
Una vez vistas las características de herencia de un solo carácter con dos variantes. Mendel pasa a estudiar la herencia simultánea de dos caracteres diferentes, tales como el color de la semilla (amarillo o verde) o es aspecto (liso o rugoso).
Comenzó con el cruce de dos líneas puras (unas amarillas y lisas, otras verdes y rugosas). El F 1 dio lugar a todas amarrillas y listas, siendo estas dominantes, las otras recesivas. La ley de segregación se cumplía al tener todos los individuos el mismo fenotipo. El segundo cruce de las híbridas, creó una generación F 2 , formada por las 4 combinaciones posibles para estos caracteres (amarillas y lisas, amarillas y rugosas, verdes y lisas, verdes y rugosas), dándose proporciones respectivas 9:3:3:1. Cada carácter seguía presentándose en proporción 3:1. Por otro lado, en el 2º cruce aparecieron combinaciones no presentes ni en generación parental ni en F 1 , indicaba que color y aspecto se trasmitían de forma independiente. Conclusión: en esta ley: los miembros de parejas alélicas distintas se segregan o combinan independientes unos de otros cuando se forman los gametos.
Reproducción sexual y leyes de Mendel: meiosis y teoría cromosómica de la herencia
La biología celular y molecular moderna explican la base material y mecanismos y procesos para demostrar las leyes de Mendel. Meiosis: proceso por el que se reparten equitativamente y al azar los genes entre los gametos, de forma que cada gameto recibe una sola copia de cada gen.
Hoy sabemos que la materia que compone los genes (DNA), cómo se empaqueta y cómo se trasmite a los gametos. A diferencia de lo que dijo Mendel, los genes son fragmentos +/- grandes de DNA, integrados en gran nº de macromoléculas, llamadas cromosomas.
La herencia genética es equitativa. Los gametos reciben SOLO una copia de cada cromosoma, es decir, una copia de cada gen, de las dos que poseen las células de organismos pluricelulares. Las células somáticas normales son diploides, portan dos copias de cada cromosoma (y de cada gen). Los cromosomas van en pareja, cada uno con su homólogo. El nº diploide de cromosomas=2n Los gametos son haploides, solo contienen una copia de cada cromosoma; n Especie humana diploide; nº de cromosomas es 46, 2n=46, óvulos y espermatozoides, n=23, (cromosomas).
El nº de gametos distintos que se forman así depende de los loci heterocigotos del individuo. Que se obtiene elevando el 2 a ese nº. Ej: en nuestro organismo se estima que hay 3 2 3.
No siempre se dan los sobrecruzamientos, que se producen por los quiasmas y la cercanía de ambos loci, a más cercanía menos probabilidad de sobrecruzamiento. Cuando 2 genes tienen baja tasa de recombinación, existe ligamiento, es decir, no hay combinación. La recombinación se relaciona con la distancia que separa ambos loci en el cromosoma. A más distancia, mas recombinación, a menos distancia menos resombinación.
Fig9: en la profaseI, el sobrecruzamiento da lugar a la recombinación genética, intercambio de trozos de DNA, que tienen alelos concretos, dado lugar a cromosomas con combinación nueva de alelos a las que tenían los progenitores. Recombinación mayor cuando más alejados estén los locis. Aquí la distancia entre C y D es tan pequeña que es improbable que se dé sobrecruzamiento
Donde están y que son los genes: el cromosoma eucariótico y la naturaleza del material
hereditario:
El descubrimiento del ligamiento y recombinación da a conocer que los genes se encuentran en los cromosomas de forma ordenada, cada uno con una posición fija. La especie humana cuenta con células diploides, 46 cromosomas, al ser diploide, es n=23 cromosomas homólogos, 24 en varones por contar con cromosoma Y.
Estructura del cromosoma eucariótico:
Desde el punto de vista genético, el cromosoma es una molécula gigante de DNA, que es la molécula más grande que porta un ser vivo. El DNA es una larga cadena doble compuesta por nucleótidos, diferenciados entre sí por base nitrogenada (púrica (A, G) o pirimidímica (C, T, U)).
Cada cromosoma contiene una sola molécula de DNA unida a proteínas; aunque las hay de varios tipos, las principales pertenecen al grupo de histonas pequeñas proteínas básicas función: permitir que el DNA se condense de forma ordenada alcanzando los distintos niveles de organización.
En eucariotas la forma del material hereditario varía desde estructuras definidas, cromosoma metafásico, a amorfas y disgregadas en la interfase, cromatina. Ambas estructuras siguen siendo el DNA en distintos niveles de organización. Nivel más básico: al que llega la molécula con la unión de varias histonas de DNA, que da lugar al nucleosoma, es decir, la unidad básica de condensación del DNA.
Distintos grados de condensación relacionadas con la funcionalidad del DNA: para que la información del DNA (genes) se exprese en la célula, la molécula tiene que ser accesible, para ello debe estar poco condensada. En cambio, cuando la información se traspasa a cél. hijas (mitosis), o a gametos (meiosis), el DNA debe estar empaquetado, muy condensado, en este caso la información genética no puede expresarse.
Estado menos condensado de cél. eucariotas nucleosoma, distribuidos a lo largo del material hereditario, lo que hace que el DNA disminuya su longitud hasta 7 veces. Sin embargo, el cromosoma metafásico aún tiene tamaño considerable. La compactación del DNA se consigue por el pliegue de niveles de organización, así el nucleosoma es el primer nivel y el cromosoma metafásico el último. Estos niveles se forman por el pliegue consecutivo de nucleosomas, de forma ordenada, dando lugar al siguiente nivel de organización que proporciona mayor compactación del DNA.
Esta condensación del DNA varía desde el estado de cromatina al de cromosoma metafásico. Sin embargo, la cromatina no tiene estado homogéneo de compactación, sino que, distinguimos dos tipos: eurocromatina: de empaquetamiento menor y heterocromatina: con cromatina más condensada. Los distintos niveles de organización de cromática se relacionan con el grado de expresión génica.
Naturaleza química del material hereditario:
Antes de conocer esta naturaleza, se sabía que propiedades debía cumplir para portar esa herencia biológica:
- Guardar información 2. Permitir copiar fielmente esa información Estas propiedades debían explicar la capacidad de alteración de esta materia hereditaria, que daría lugar a variantes genéticas/alelos. Debido al gran nº de combinaciones que podían realizar con aminoácidos y formar parte de su estructura, las proteínas eran las candidatas idóneas para ser estas moléculas de herencia. Pero en 1869, Miescher propone el DNA por poseer todas las características necesarias. Watson y Crick 1953 describen por 1ª vez la estructura del DNA, con ella se explican las bases moleculares de la herencia biológica, lo que ayudo al desarrollo de la Genética molecular.
Como otros ác, el DNA es una cadena larga doble formada por nucleótidos, sustancias compuestas de: ácórico, un hidrato de carbono (ribosa o desoxirribosa), y una base nitrogenada (púrica o pirimidínica). Nucleótidos que forman dos cadenas, dispuestas en espiral, enroscadas sobre si, formando una doble hélice, que se consigue por lugar concreto que tienen las moléculas de cada nucleótido del DNA. Espiral marcada por sucesión de moléculas de desoxirribosa y ácórico de cada nucleótido, las bases nitrogenadas están en el interior. La unión de las dos cadenas de nucleótidos da por “puentes de hidrógeno” entre cadena púrica de una y pirimidínica de otra. La unión de nucleótidos de cada cadena se da por “enlaces fosfodiester” entre carbonos 3 ́y 5 ́, es decir, el ác tiene extremo 5 ́fosfato y extremo 3 ́hidróxilo.
Restricciones en las uniones de bases nitrogenadas de las dos hebras o cadenas que forman el DNA, pues adenina solo con timina (excepto RNA, Uraciolo) y citosina solo con guanina, esto se conoce como complementariedad y hace que las dos cadenas se complementen entre sí. Lo que causa relación 1: entre base púrica y pirimidínica. el modelo de Watson y Crick explica esto A-T, C-G, o que la cantidad de bases púricas siempre es igual a la de pirimidínicas A+G=T+C. ej: si T=17%, A también =17%, el % restante, (66%) se reparte a partes iguales G=33% y C=33%, dando lugar a bases complementarias.
A: dogma central de la biología; Crick. B: flujo de información genética teniendo en cuenta los mecanismos de replicación y expresión génica en algunos virus con información en forma de RNA. Un tipo de ellos, mediante transcriptasa, copia la información desde RNA a una molécula de DNA y de esta sigue de nuevo los pasos de A. Otros virus, pueden duplicar su RNA, mediante RNAreplicasa y expresarlo sin tener que copiar la información de una molécula de DNA.
La expresión génica: la información en Acción:
Para ver cómo trabaja el material génico y explicar las bases moleculares de la herencia se describe el proceso que conecta genes y fenotipo, la “expresión génica”, así la información codificada en el DNA se manifiesta en procesos biológicos que dan lugar al desarrollo y funcionamiento característico de seres vivos. La información para ser efectiva debe pasar por trascripción y traducción.
La transcripción:
El DNA en cél eucariotas se encuentra en el núcleo celular, y lo necesario para la síntesis de proteínas en el citoplasma. Así, tamaño de molécula de DNA e importancia de su información son motivos importantes para hacer que el DNA no llegue al citoplasma y se sintetice la proteína.
Por ello cada vez que se necesita producir un determinado polipéptido, la información de su secuencia de aminoác se copia desde el gen correspondiente a un ác trascripción. El RNA formado va al citoplasma y lleva la información, para que el polipéptido se sintetice. Conocido como RNAmensajero- RNAm.
Proceso de transcripción catalizado por enzima del grupo RNApolimerasas. También sigue las reglas de complementariedad, excepto de que, en lugar de añadir nucleótido de Timina, se añade nucleótido de Uracilo, al aparecer Adenina. El RNApolimerasa se une a región específica situada por delante del gen a transcribir promotor, es aquí donde inicia la síntesis del RNAm, la transcripción finaliza cuando RNApoli llega a región especifica al final del DNA secuencia de fin, que es la señal de parada de transcripción.
El momento en el que finaliza, la hebra RNAm queda libre y RNApolimerasa se separa del DNA, para volver a unirse a otro promotor e iniciar otra transcripción. A su vez, las hebras de DNA separadas, son unidas de nuevo por enzimas específicas. No todas las secuencias de DNA guardan información referente a la estructura primaria de polipéptidos. Otros segmentos de DNA se transcriben a ác con función distinta a la del RNAm, conocidos como RNAribosómicos-RNAr, que forman parte del ribosoma y del RNAt (transferencia), encargados de transportar aminoácidos durante la síntesis de proteínas.
Maduración del RNA:
En algunas procariotas, y tosas las eucariotas, los RNAm modifican su estructura una vez modificados en la sintetización. Fig El RNAm que crea la RNApolimerasa se conoce como “transcrito primario” que porta la secuencia que codifica el polipéptido, pero no se coloca de forma continua en ese RNAm, sino disgregada en varias secuencias a lo largo del transcrito primario, separadas por segmentos no codificantes intrones, que las diferencias de las que si guardan información, las secuencias codificantes exones. En eucariotas, los intrones tienen mayor secuencia génica que exones; por ello hay un proceso de corte y empalme splicing/ maduración/ o procesamiento del transcrito primario, en él, se eliminan los intrones y se colocan los exones, obtenidos del RNAm maduro, que lleva la secuencia lineal de un polipétido funcional. Igualmente, RNAr y RNAt también experiemntan maduración. Según los genes hay trascritos primarios que tras el procesamiento codifican siempre el mismo polipéptido, otros sufren varias maduraciones y crean polipéptidos distintos según la cél que se exprese y la etapa de desarrollo del organismo. RNAr también maduran, eucariotas: RNAr: 18s, 28s y 5,8S vienen de un solo transcrito primario que tras madurar crea estos distintos RNAs ribosómicos.
Fig19: El procesamiento del RNAm además de eliminar intrones, el RNAm maduro porta modificaciones en sus extremos 5 ́y 3, relacionadas con la fijación del RNAm al ribosoma durante la traducción y con su protección contra la degradación enzimática.
El lenguaje de la vida: el código genético:
Debe haber una característica que permita que el DNA contenga la información genética, hace años se pensaba que existía relación entre secuencia de DNA y aminoácidos de los polipéptidos, pero, ¿Cómo se codifica en el DNA la información referente a la secuencia de aminoácidos de un polipéptido?: el código genético es un conjunto de reglas que permite descifrar la información codificada en el DNA para crear proteínas funcionales, dando a las céls una vida ordenada y exitosa.
Las proteínas se componen de cadenas de aá, de los que solo usan 20, así, los polipéptidos (proteínas) se diferencian unos de otros según sus aá. Por su parte el DNA contiene la información sobre las secuencias de aá de todos esos polipéptidos, información que se guarda de forma cifrada de acuerdo a un código. DNA formado por 4 nucleótidos diferenciados por las bases (A,T,G y C), lo que se quiere saber es cómo esas 4 bases codifican la información de 20 aá distintos para formar los polipéptidos. Solución: viendo que el orden de las bases de DNA determina el orden de los aá en las proteínas se propone una hipótesis: el DNA codifica la información mediante la combinación de sus 4 nucleótidos, según la combinación de bases, así se guardará información, ej: con las 4 bases, de dos en dos, se podrá guardar 4 2 = 16, es decir, información sobre 16aá, al combinar de tres en tres 4 3 =64, nº más que suficiente, pues con 20 basta.
Ya en los primeros años de estudio se comprueba que la base del código genético es el triplete (en DNA) y el codón (si es el triplete en el RNAm), formado por una secuencia de cualquiera de los 3 nucleótidos posibles de los 4(A,G,C y T/U). El orden de estos tripletes determina el de los aá en las proteínas, es decir, un triplete codifíca un aminoácido. La equivalencia entre todos los codones posibles y los distintos aá de los polipéptidos da lugar al código genético, cada triplete forma cada codón de RNAm, y los tripletes complementarios de cada cadena de DNA a la secuencia de aá en la proteína. Para entender cómo funciona el código genético, deben entenderse estas propiedades: Es redundante o degenerado: cada aá puede codificarse por más de un codón, pues hay 64 tripletes posibles y solo 20 aá; cada aá puede codificarse por más de un triplete. Ej: el aá arginina se codifica por el codón AGA, también por AGG, otros codones no codifican aá, sino, que actúan de señal de paro, finaliza la traducción, como UAA, UAG y UGA. Es un código sin superposición: un nucleótido SOLO pertenece a un codón y no a varios. Ej: la secuencia AUGCAUAAG, sus cododes serían AUG, CAU, AAG y no UGC, AUAM GCA, UAA, es decir, el nucleótido de guanina del 1er codón solo pertenece a ese codón y no a otro adyacente. Lectura lineal y continua: la lectura del RNAm se inicia en un punto y avanza de codón en codón sin interrupciones ni saltos.
Es universal: todos los seres vivos (bacterias, mamíferos, plantas u hongos) usan el mismo código para
traducir el mensaje del DNA a polipéptidos. Lo que dará esa relación de parentesco entre todos los seres vivos.
Traducción:
El objetivo de todos los procesos hasta aquí es que la información codificada en el DNA se exprese a través de la formación de las proteínas, proceso en el que la información del RNAm se convierte, con las reglas del código genético, en los 20 aá de los polipéptidos traducción. La síntesis del polipéptido cuya secuencia lleva cifrada el RNAm se inicia en los ribosomas, a través de un proceso enzimático, los RNAt, van incorporando los correspondientes aá específicos por la secuencia lineal de codones del RNAm, esto se da porque existen tantos RNAts como codondes distintos hay en el RNAm. Fig La diferencia entre cada RNAt viene dada por cada triplete de nucleótidos complementario de cada codón de RNAm(anticodón) y por el aá que transporta, que es su codón complementario, como resultado se forma un polipéptido con función concreta y distinta a la de otra secuencia de aá. Proceso de expresión genética en fig 23
Fig25: En la regulación de la expresión génica a nivel de transcripción intervienen unas proteínas denominadas reguladoras de genes. La conformación espacial que adoptan es complementaria a la de determinados segmentos de DNA. Esta conformación se ve afectada cuando a estas proteínas se unen otras moléculas: La unión de un correpresor permite que la proteína reguladora adopte conformación espacial y se acople al DNA e impide así la expresión génica. Otras proteínas reguladoras tienen una conformación espacial que les permite unirse en el momento al DNA. Es aquí donde necesita la participación del inductor para que se de ese cambio conformacional en la proteína y rompa su asociación con el DNA para que la expresión génica se produzca. El modelo del operón: Ejemplo que ayuda a entender la regulación de la expresión génica, en concreto, la de los genes de las enzimas que intervienen en el metabolismo de la lactosa genes Lac. La bacteria Escherichia coli usa como fuente de energía el disacárido lactosa. La enzima β-galactosa degrada la glucosa y galactosa, directamente o transforma primero la lactosa en alolactosa.
La cantidad de moléculas se relaciona con la cantidad de lactosa, así el aumento de lactosa induce su síntesis a través del aumento de la expresión del gen estructural que codifica la secuencia de esa enzima LacZ. Fig Cerca de los genes Lac, está el gen regulador que codifica la secuencia de una proteína reguladora, dando nombre a este modelo represor. Esta proteína reconoce y se une a la secuencia reguladora de DNA, llamada operador, situada justo después del promotor de genes Lac. La unión represor-operador impide al RNApolimerasa acoplarse al DNA y que la transcripción de los genes lac se realice.
Si en el medio hay lactosa, las escasas β-galactosidasas presentes en el la célula la trasforman en alolactosa. Esta molécula actúa como inductor de la transcripción de genes lac, pues se une al represor y provoca un cambio en su estructura tridimensional, con ello rompe la unión al operador. Al quedar libre, el RNApolimerasa se acopla al promotor e inicia la transcripción de genes lac. A medida que la lactosa se degrada desaparece el inductor, y aparecen los represores libre que se unen al operador bloqueando la transcripción de genes lac. De esta forma la cél economiza recursos y energía, y solo cuando hay lactosa crea la enzima necesaria para el metabolismo de esa molécula.
Fig26: Regulación de transcripción del operón formada por genes de enzimas que rompen la molécula de lactosa para crear glucosa y galactosa. Hay 3 enzimas:
- β-galactosidasa: rompe molécula lactosa
- β-galactósido permeasa: regula la concentración de lactosa en la célula
- β-galactósido acetiltransferasa: impide que β- galactosidasa actúe sobre otros compuestos que lleven galactosa. Los genes se colocan consecutivamente a lo largo del cromosoma bacteriano y se transcriben en un mismo RNAm que se traduce luego por estas 3 enzimas. Si no hay lactosa el represor (proteína reguladora) codificado por gen regulador, se une al operador (secuencia reguladora) e impide que la ARN polimerasa se una al promotor e inicie la transcripción de genes lac. Cuando entra lactosa en la cél, un metabolito actúa como inductor y se une al represor haciendo que éste se separe del promotor, así los genes lac se transcriben y traducen en las correspondientes enzimas. Cuando la lactosa es degradada por esas enzimas, no habrá inductor, y el represor se une de nuevo al operador dejando de sintetizar encimas (por no haber lactosa, ya no es necesario)
regulación de la expresión génica a largo plazo:
Relacionada con el desarrollo del organismo, provoca cambios en el DNA de la célula que conllevan el bloqueo permanente (no irreversible) de la expresión de determinados genes. Fig24: distintos niveles en los que se realiza la expresión génica.
La diferenciación celular junto a la compleja organización pluricelular da lugar a los distintos órganos del cuerpo y hace que éste adopte su forma tridimensional típica de los procesos regulatorios +/-prolongados, por ello conocida como regulación génica a largo plazo.
Los mecanismos aún no se conocen bien, datos apuntan a complejas interacciones entre distintos grupos de genes y distintos tipos de moléculas durante el desarrollo embrionario. Entre esos genes encontramos los homeogenes, o homeobox, en común tienen una secuencia de 180bases (codifican secuencia de 60aá) en uno de sus extremos. Las proteínas codificadas por estos genes regulan la expresión de genes que poseen elementos que corresponden a esta secuencia homeobox. Genes importantes en la diferenciación de estructuras corporales. Se observa en todos los animales. El desarrollo y diferenciación del SNhumano depende de ellos, sobre todo su desarrollo ordenado según un programa de regionalización rostrocaudal.
En la diferenciación celular participan otros mecanismos de inactivación génica permanente, como: La metilación del DNA: reacción catalizada enzimáticamente por la que se inserta grupo metido (- CH 3 ) en la base nitrogenada de los nucleótidos (afecta más a citosina). esto provoca un cambio que impide la unión de enzima RNApolimerasa, y evita la transcripción del gen afectado. La condensación del DNA: impide que RNApolimerasa acceda a los respectivos promotores, existiendo relación inversa entre grado de condensación de DNA y proceso de transcripción. La condensación afecta a grandes segmentos de DNA o a cromosomas enteros. Ambos mecanismos están implicados en la diferenciación celular. Éstos consiguen que cada tipo celular (neurona, fibra, músculo...) exprese distintas propiedades, las relacionadas con los genes no metilados o condensados. Este proceso se da en las primeras etapas del desarrollo, y una vez dado, tanto zonas metiladas como condensazas, se heredan a través de mitosis. Por ello una vez diferenciada una célula, sus descendientes siguen perteneciendo al mismo tipo celular.
Epigenética factores heredables, de tipo transitorio donde no hay cambios en el DNA, sino que pasan a la siguiente generación y se relacionan con los mecanismos a largo plazo de regulación de expresión génica.
Los errores que nos matan y nos hacen evolucionar: La Mutación:
Para guardar y transmitir información genética, existe un complejo conjunto de sistemas encargados de asegurar la integridad de la molécula de DNA, que preservan esa información genética evitando alteraciones. Estudios han observado que a veces esos mecanismos fallan y el error pasa a la generación siguiente en forma de “mutación”: cambio permanente del material genético, cualquier alteración en la secuencia de nucleótidos del DNA, que puede ser solo una inserción/deleción de un par de bases, o sustitución de unas por otras; pero también puede ser la inserción/deleción/sustitución o cambio de orientación de segmentos más grandes del DNA del cromosoma. Las mutaciones se clasifican según varios criterios: Por sus causas: espontáneas, por fallos en la copia del DNA o inducidas por agentes mutágenos, sustancias cancerígenas, radiaciones, que pueden romper/cambiar la estructura de bases e inducir cambios en la secuencia DNA. Por el tipo de células donde ocurre: somáticas o germinales, estas últimas pueden pasar a la siguiente generación, las heredables, por encontrarse en el DNA de los gametos. Por el cromosoma donde tiene lugar, pueden ser autosóminas o ligadas al cromosoma X (o Y). A veces segmentos grandes de DNA se intercambian entre los cromosomas, e insertan en otro distinto al original. También es mutación genómica, el cambio de nº de cromosomas: aneuploidías por perdida
(monosomía)o por ganancia (trisomía) de cromosoma, y poliploidías, cuando hay más de dos copias de
cada cromosoma en el genoma del individuo.
Este alelo, al compararse con portadores heterocigóticos, homocigóticos normales y afectados vemos que pueden darse distintas relaciones de dominancia según el fenotipo:
- A nivel molecular: ambos alelos se expresan, es decir Codominancia, donde encontramos las dos formas de la β-globina en los glóbulos rojos heterocigóticos.
- A nivel celular: en condiciones normales de oxígeno, la mayor parte de glóbulos rojos heterocigóticos son normales, pero cuando el nivel baja algunos glóbulos se colapsan, y ambos alelos presentan dominancia incompleta, desarrollando fallos cardiacos en el sistema circulatorio por colapsar la mayor parte de esos glóbulos, donde la homocigosis es recesiva letal.
- Pero: tanto heterocigóticos, como homocigóticos son resistentes a la malaria, pues ambos se rompen antes de que la infección prospere, en este caso Hbβ 5 es dominante y los heterocigotos tienen la ventaja de ser resistentes a malaria y no padecer anemia malciforme- Hemos de ser cautos en cuanto a dominancia y recesividad, ya que va a depender del fenotipo que analicemos en ese momento. Conclusión: un mismo gen puede involucrarse en varios rasgos fenotípicos, esto se conoce como pleiotropismo, además, cada alelo puede ser dominante en algunos rasgos y recesivo en otros.
Epistasia: La 2ª ley de Mendel nos dice que, al analizar la herencia simultánea de dos caracteres, las proporciones del F 2 son 9:3:3:1 debido a la combinación independiente de los alelos de los genes responsables de esos caracteres. Sin embargo, se dan casos donde la proporción fenotípica de la F 2 contradice esta ley. Una causa de esa falta de concordancia entre la proporción fenotípica esperada y la obtenida al analizar ambos caracteres puede deberse al fenómeno “epistasia”. Esto se da porque la expresión de uno de los genes es imprescindible para que se manifieste el efecto sobre el fenotipo del otro gen.
Un ej es el “fenotipo Bombay”: a nivel molecular el grupo sanguíneo A se debe a la acción de la enzima que añade el polisacárido A a un polímero de azúcar (sustancia H), y el grupo B es el resultado de una variante de la misma enzima que añade al polímero H el polisacárido B, el 0 se debe a que no sintetiza ninguna de las 2 formas de la enzima, y no se añade al polímero H. Ahora bien, en Bombay una mujer del grupo 0 tuvo, con hombre A, una hija de grupo AB y un hijo B, cosa no posible si nos basamos en el modo de herencia de un solo gen con dos alelos, en este caso, la mujer debería ser genotípicamente 00 13 , y sus hijos serían 0 y A. con suerte se demostró que la mujer aparentaba ser del grupo 0 porque no producía el polímero H, pero sus hijos si recibieron el alelo H del padre, lo que hizo manifestar el verdadero grupo sanguíneo de la madre, B o AB. Esto nos hace pensar que la manifestación fenotípica de los alelos de un gen puede depender del genotipo del sujeto en otro gen distinto, es lo que se conoce como epistasia o epistasis.
Tipos de transmisión génica y conducta humana:
Los rasgos de un organismo pueden determinarse por un único gen (albinismo) herencia monogénica, pero, también puede deberse a varios genes (altura, inteligencia) herencia poligénica.
Mendel trabajó con caracteres de herencia monogénica, a estos rasgos, dependientes de un solo gen, también se les conoce como rasgos o caracteres mendelianos. En humanos no se puede ver la incidencia de un gen sobre determinados rasgos, por no poder hacer cruces experimentales como en animales y plantas. Es por ello que se recurre al “patrón de transmisión del carácter” patrón establecido por la información recogida de la familia en la que se detecta el carácter de interés. Información resumida, conocida como genealogía o pedigrí, aquí se recogen, mediante símbolos, las relaciones de parentesco y la manifestación del rasgo estudiado del mayor nº de miembros y generaciones de la familia. Los patrones de transmisión de un carácter mendeliano, detectados por genealogías, dependen de dos factores:
- El tipo de cromosoma donde se encuentra el gen implicado, la localización puede ser autosómica, si el locus está en el autosoma, o ligada a los cromosomas sexuales
- El tipo de expresión fenotípica de las variantes alélicas del gen, puede ser diversa, pero, en la mayoría de casos, establece relación de dominancia-recesividad.
Así, según criterios, se establecen 3 tipos de transmisión en la herencia monogénica:
- Transmisión autosómica dominante.
- Transmisión autosómica recesiva
- Transmisión ligada al sexo.
Transmisión autosómica dominante:
El gen FOXP2 y el lenguaje: Un ejemplo interesante es el descrito por la familia KE, muchos miembros presentaban alteración en sus capacidades lingüísticas, junto a dificultades motoras orofaciales que deterioran la articulación del lenguaje (dispraxia verbal). Lo notable de este pedigrí es que el fenotipo es compatible con la acción de un alelo dominante. Estudios moleculares muestran que individuos afectados portaban una mutación sin sentido del gen FOXP (codifica un factor de trascripción). Otra mutación puntual de otra familia, también dio un fenotipo lingüístico similar, por lo que se muestra la relación genotipo y fenotipo es este locus del gen FOXP2. Su importancia como gen regulador es evidente porque relaciona de forma directa un rasgo específicamente humano y un gen.
Éste gen NO es solo de la especie humana, también se halla en el genoma de aves y mamíferos. Es interesante saber que solo hay 3 sustituciones de aá de la proteína que codifica este gen, que diferencian entre ratones y humanos, y solo hay 1 entre ratones y primates, lo que implica que:
- Se trata de un gen muy conservado filogenéticamente, sometido a selección estabilizadora
- Ha sufrido una evolución muy rápida y tardía. Si a esto añadimos que en la especie humana apenas hay variantes de este gen (polimorfismos) y las que hay son, como para la familia KE, muy negativas, no cabe duda de que es un gen que ha sufrido una fuerte selección positiva en la especie humana, de hecho, no existen casos de homocigosis para el alelo de la familia Ke.
Transmisión autosómica recesiva:
Transmisión en la que SOLO los homocigotos manifiestan el carácter, por tanto, cada progenitor tiene en su genotipo al menos un alelo para ese locus. Los heterocigotos NO manifiestan el rasgo, pero, son portadores del alelo causante del mismo, y según el genotipo de su pareja, los descendientes tendrán distintas posibilidades de presentar ese carácter.
Así, en enfermedades causadas por alelos recesivos solo los homocigotos se manifestarán. Según la enfermedad, la capacidad reproductora de los afectados disminuirá más o menos. Sin embargo, incluso en el caso de que no trasmitan el alelo a sus descendientes, éste permanecerá en la población a causa de los portadores, los heterocigotos, pues el 50% de sus gametos transportara el alelo a la siguiente generación, siendo difícil su eliminación. Estos alelos se asocian a las familias en las que el alelo se mantiene durante generaciones sin que la enfermedad se manifieste en ningún miembro. Esto se debe a que los enlaces se dan entre parejas no relacionados genéticamente, por lo que es improbable que ambos sean portadores del alelo que causa esa enfermedad. Pero cuando hay consanguinidad, y los enlaces se dan entre parejas genéticamente relacionadas, las probabilidades de que ambos porten el alelo es mayor, también aumenta la probabilidad de que los descendientes manifiesten la enfermedad: esta es una de las razones por las que la endogamia no es buena estrategia reproductiva.
La fenilcetonuria: PKU, es un ejemplo de la relación genes-conducta, de herencia autosómica recesiva. Sujetos con esta enfermedad, sin recibir tratamiento temprano, tienen un CI +/- 50 (el fenotipo sería la inteligencia). Discapacidad cognitiva debida a un alelo recesivo de un gen del cromosoma 12, en él se acumula fenilalanina, que tras varios días desde que nace, empieza a ocasionar daños cerebrales. Acumulación debida a que el/la niño/a no es capaz de metabolizar la fenilalanina a tirosina, pues la enzima fenilalanina-hidroxilasa es defectuosa. En ocasiones, es una mutación puntual, la enzima producida tiene triptófano en la posición 408, en lugar de arginina. El hecho de que se acumule fenilalanina solo después de nacer, es debido a que la fenilalanina fetal atraviesa la placenta y es metabolizada por la madre, por lo que el bebe presenta fenotipo normal al nacer, una prueba realizada para ver si padece la enfermedad: dieta carente de fenilalanina hasta después de la adolescencia, evitando así el daño cerebral, y deterioro intelectual, pues uno de los pcipales efectos de la acumulación de fenilalanina es la alteración del proceso de producción de mielina, lo que provoca desmielización de las fibras nerviosas cerebrales.
Fenilcetonuria enfermedad recesiva, pues los heterocigotos producen 2 tipos de enzima: defectuosa y normal (la mitad de cada), afortunadamente la fenilalanina-hidroxilasa normal es suficiente para metabolizar la fenilalanina antes de que se acumule y produzca daño cerebral. Pero estos portan una copia del alelo recesivo, y con probabilidad de herencia a descendientes del 50%, se da en 1 de cada 10mil nacimientos, y se 1 de cada 50 personas porta este alelo PKU.
En casos de sujetos XX, donde hay ausencia de genSRY, pero por duplicación existe copia de gen SOX9, el fenotipo es masculino debido a que la cantidad de producto sintetizado a partir del genSOX9 inclina la balanza hacia la diferenciación como testículos de las gónadas bipotenciales; y la insuficiencia de este gen dará lugar al fenotipo femenino en un 75% de casos.
Genética y Epigenética de la conducta: la testosterona y la diferenciación sexual
Que los genes SRY y SOX9 son necesarios, pero no suficientes se demuestra con el Síndrome de feminización Testicular, los sujetos presentan tanto genotipo XY como testículos, nacen con fenotipo aparente femenino, al llegar a la pubertad incluso desarrollan pecho femenino, pero no hay menstruación ni órganos genitales internos, tampoco vello axilar o púbico. Por otro lado, si la insensibilidad a andrógenos (causante del síndrome) es completa, la orientación sexual es femenina. Insensibilidad debida a mutación del gen que codifica el receptor de andrógenos, que impide que la testosterona llegue al núcleo de las células y ejerza su función regulatoria, cuyos efectos se manifiestan en la diferenciación sexual masculina, crecimiento muscular, desarrollo de huesos, espermatogénesis y crecimiento de la próstata. Este gen se encuentra en el cromX
Otra mutación génica cuyos efectos son complementarios a los de la insensibilidad de andrógenos es el Síndrome de Hiperplasia Adrenal Congénita: rasgo autosómico recesivo que presenta deficiencia en el genCYP21, que impide que se sintetice la enzima 21 -hidroxilasa esteroide adrenal, el resultado es un exceso de producción de testosterona por parte de la corteza adrenal, además se reduce la síntesis de cortisol (lo que da un síndrome más complejo que si solo tuviera exceso de testosterona). Las mujeres que portan esta mutación, nacen con genitales externos de apariencia masculina, pero con genitales internos femeninos. En comparación a mujeres normales, presentan masculinización comportamental (rasgos psicológicos cercanos a varones: agresividad, y hobbies). Además, la orientación sexual sufre masculinización en la mayoría de casos.
Genética del ritmo circadiano:
Paralelo a la rotación de la tierra y el ciclo día-noche, encontramos en animales, insectos y humanos de modo espontáneo los ritmos circadianos (+/-1día), incluso aunque estén aislados. Esta adaptación de los procesos fisiológicos al ritmo geológico es vital para la adaptación biológica: Existen mecanismos celulares endógenos que regulan la fisiología y conducta según ese ciclo geológico los relojes bilógicos, en mamíferos el reloj circadiano endógeno, se encuentra en el núcleo supraquiarmá- tico del hipotálamo y funciona por la acción coordinada de determinados genes. Se ha demostrado que, existen alelos de estos genes involucrados en la regulación del ritmo circadiano en mamíferos, éstos alelos explican las diferencias fenotípicas referidas al ciclo natural de actividad/inactividad propia de mamíferos; en algunos casos se muestra que éste ciclo es más corto que las 24h, variante conocida como tau, se observó que los homocigotos para el gen tau presentan ciclo de 20h, mientras el de heterocigotos era de 22h.
En humanos se encuentra variabilidad del ciclo sueño/vigilia debidas a variantes alélicas asociadas a la regulación del ritmo circadiano como el Síndrome de Fase Adelantada del Sueño (ASPS), similar a tau, sujetos afectados sufren alteración del gen PER2, se duermen entre las 6 y 9 de la tarde y despiertan entre las 2 y 5 de la madrugada, antes de lo habitual. La sustitución el aá serina por el aá glicina hace que la proteína PER2 se acumule más deprisa, acelerando el bucle feed-back del rejo, y como consecuencia genera un periodo circadiano más breve. Trastorno inverso: el Síndrome de Fase Demorada del Sueño (DSPS), más conocido, caracteriza por la imposibilidad de dormirse o despertarse a voluntad a la hora deseada, se duermen más tarde de las 3 y despiertan entre las 10 y 15 si pueden dormir ad libitum. Por el momento solo se ha asociado una variante del genPER3 con el DSPS, pudiendo atribuir todos los casos a esa variante. Otros síndromes que afectan al sueño, NO se relacionan al ritmo circadiano, como el Insomnio Familia Fatal, enfermedad autosómica dominante, que además de un insomnio intratable, por trastornos motores, deterioro cognitivo unido a la pérdida de capacidad de atención y déficits en Memoria a CP, presenta un proceso de degeneración de procesos cognitivos que termina en demencia y muerte. El alelo que causa este síndrome es una variante del mismo que causa el Síndrome de Creutzfeldt-Jakob (similar a enfermedad de las vacas locas) el gen es el PRNP (gen de la proteína priónica) se encuentra en el cromosoma20.
La mutación puntual consiste en la sustitución de asparraguina por aspártico en la posición 178 cuando va asociada a metionina en la posición 129, ésta determina la aparición del Insomnio Familiar Fatal, esta mutación del triplete 178 acompañada por valina en la 129 es la que da lugar al Snd. Creutzfeldt-Jakob.
La narcolepsia:
Otro trastorno neurológico relacionado con el sueño incapacidad para regular el patrón circadiano sueño-vigilia normal. Los pacientes sufren somnolencia diurna excesiva, parálisis del sueño y alucinaciones hipnagógicas, y en la mayoría de casos cataplexia (cataplejía), pérdida súbita del tono muscular y pérdida de equilibrio en la vigilia; aparece con mayor frecuencia en situaciones de estrés o muy emotivas.
Estos pacientes entran directamente en fase REM, o fase del sueño paradójico, aunque la persona esté dormida profundamente, sus ondas son similares a las de la vigilia. En esta fase encontramos bajo tono muscular, y mayor inmovilidad, así se considera a la cataplexia correlato motor normal del sueño REM.
Tras estudios en camadas de perros en ́60 con síntomas parecidos a los humanos se demuestra que la causa de la narcolepsia es un alelo recesivo. Ahora había que ver cómo y dónde actuaba: en el caso de los perros el síndrome se debe a la mutación del gen que codifica el receptor de hipocretina, las neuronas que producen el neurotransmisor hipocretina están exclusivamente en el hipotálamo latera. Neurotransmisor que participa en la regulación. Si este neurotransmisor se ausenta, en este caso por degradación de las neuronas que lo producen, no actúa por falta de ese receptor, y es probable que se dé cataplexia en momentos inapropiados, sin pérdida de consciencia propia del sueño REM.
Genética del hambre y obesidad:
La obesidad se explica por distintos factores, uno de ellos se asocia a genes concretos. Aunque el nº de genes que afecta a la ingesta es amplio, hay algunos que merecen más atención:
- Gen responsable de la producción de leptina, hormona peptídica producida por adipocitos, regula la ingesta y actúa sobre receptores hipotalámicos. El efecto de la leptina se debe a que potencia la señal de saciedad que la ingesta provoca, y reduce el valor hedónico. La cantidad de leptina circulante correlaciona con la masa de grasa corporal. Su mutación consiste en una deleción de guanina en la posición 133 que da lugar a una leptina incompleta, y en este caso inactiva. En otros casos la mutación hace que no se sintetice de ninguna forma la leptina, aunque el fenotipo siga siendo idéntico. Relacionado a la leptina existe una obesidad mendeliana, el alelo mutante corresponde al gen que codifica el receptor neuronal, siendo una mutación que determina un truncamiento de la proteína receptora que anula su funcionalidad.
- Antes de la leptina, Coleman estudia en ratones una obesidad con patrón de herencia mendeliano, obob y dbdb, demuestra que en obob: la obesidad se debe a la ausencia de una hormona que si aparece en ratas dbdb, y que la trasfusión de dbdb a obob inhibía la ingesta, pero las trasfusiones de normales a dbdb, no tenía ningún efecto, conclusión: ratas dbdb no poseen receptor sobre el que actúa la leptina. Existen otros genes cuya mutación ocasiona en homocigosis (alelo recesivo) y en heterocigosis (dominante), obesidad:
- El gen que codifica el receptor de melanocortina MC4R: son mutaciones que producen una pérdida total de función de ese receptor y ocasionan en los sujetos hiperfagia y obesidad. Se observa que entre el 2/5% de sujetos con obesidad infantil son heterocigóticos para esta mutación; los sujetos homocigóticos para el alelo mutante alcanzan mayor obesidad.
Genética, neurotransmisores y conducta humana:
El exceso o carencia de neurotransmisores se relaciona con alteraciones en la conducta humana, sobre todo sobre su actividad, en la que actúan psicofármacos y sustancias psicoactivas (drogas).
La acción de neurotransmisores se ejerce en un contexto anatómico-funcional importante, la sinapsis, punto de unión entre neuronas. Relacionadas con los neurotransmisores están las proteínas receptoras, de ellas depende que el efecto de los neurotransmisores se dé sobre la conducta.
Las enzimas que catalizan la síntesis y degradación de los neurotransmisores, y las proteínas trasportadoras, tienen gran influencia sobre la concentración sináptica de esos neurotransmisores a corto y largo plazo. Hay que saber que la intensidad sináptica de los neurotransmisores y su duración influyen en el grado de actividad de los receptores, y su abundancia.
Tanto transportador de dopamina DAT1, como receptor DR4D se asocian con el trastorno de déficit de atención con hiperactividad (TDAH): homocigóticos para variante larga de DAT1 presentan más hiperactividad, mientras homocigóticos para variante l de receptor DR4D muestran todos los síntomas del déficit de atención. Puesto que el DAT1 se expresa primariamente en el estriado, estructura relacionada con el control motor, mientras el DRD4 abunda en corteza prefrontal, cabe la posibilidad de que ambos síntomas se relacionen con alteraciones funcionales en distintas zonas cerebrales.
Alteraciones cromosómicas y conducta:
Síndrome de Williams:
Debido a deleción de un segmento del cromosoma7 (sección 7q11). Pacientes hemicigóticos para los genes correspondientes, es decir, solo tienen una copia de las 2 que corresponden en individuos normales. Pierden hasta 20 genes en la deleción, y a mayor deleción, más y más severos son los síntomas. Los rasgos más característicos: CI bajo; incapacidad para aprendizaje espacial y numérico, problemas para planificar, dibujar y escribir. Muy comunicativos y confiados cuando conocen gente nueva, facilidad para reconocer rostros, algunos dotados para la música.
NO puede atribuirse cada síntoma a la falta de un determinado gen, aunque haya relación entre los que faltan y los síntomas, como el gen ELN, causante de trastornos cardiovasculares, o el gen LIMK, en el tejido cerebral, origen de algunos déficits cognitivos, como la escasa capacidad espacial.
Impresión genómica y Epigenética de la conducta:
La manifestación fenotípica de un alelo depende de que sea dominante o recesivo, además la expresión de un gen será más o menos estable, según el genotipo: homo/heterocigótico. Pero, en los ́70 se ve que la forma de expresión de algunos genes difiere en función de si el alelo procede del padre o de la madre impresión o “grabación genómica”.
En la especie humana se dan 2 síndromes de origen genético: el de Prader-willi y el de Algelman, ambos demuestran que existe impresión gamética (impresión genómica), los 2 síndromes aparecen cuando se da deleción en el brazo largo del cromosoma15; si el cromosoma que sufre deleción es el masculino se da síndrome de Prader-willi: obesidad, apetito desmedido y discapacidad mental, si la deleción se da en óvulo o gameto femenino se da síndrome Algelman: discapacidad mental grave, risa convulsiva y movimientos involuntarios, como marionetas. El síndrome de Algelman, está presente en genes paternos, pues los de la madre se pierden en la deleción. Como la impronta genómica es la inactivación de genes según el sexo del productor de gametos, estos sujetos es como si carecieran por completo de algunos genes, unos faltan por deleción y otros por no expresarse por la improntación en el gameto masculino. En el caso del síndrome de Prader-willi, falta la copia del gen no improntado del padre y no se puede expresar, por la propia improntación del gen, la copia del gen que aporta el gameto femenino.
Si no hay deleción, pero se heredan de la madre ambas copias del crom15, aparece el sínd de Prader- willi. Si los dos cromosomas proceden del padre, aparece entonces el sín de Algelman, cuya causa es la ausencia total de expresión del UBE3A masculino, que proviene de la madre si está inactivado. Los genes del sínd de Prader-willi, son distintos, ocupan loci cercanos y sufren inactivación en el gameto masculino.
Esto demuestra que el desarrollo normal requiere que cada alelo de algunos genes proceda de cada uno de los progenitores. En algunos embarazos humanos, sucede que un espermatozoide fecunda un óvulo sin núcleo, y se desarrolla una “mola”: masa placentaria sin presencia de feto, lo que nos dice que todo genoma procede del espermatozoide, que se duplican y, aunque el nº de cromosomas es diploide (46,XX) si no hay aportación materna se da anomalía, ejemplo de impresión genómica.
Síndrome de Down
Llamado mongolismo en su descubrimiento por la apariencia fenotípica de éstos como habitantes de Mongolia. Más tarde paso a llamarse Down, por su descubridor. En años ́50, se establece la presencia una trisomía en el crom21. Chimpancés y otras especies tienen síndrome parecido, también por esa trisomía. Ésta se debe a una NO disyunción meiótica, en 1 de cada 800nacidos. Factor de riesgo más importante: edad de la madre que llega a ser de un 2% cuando ésta alcanza los 45 ; una explicación a la edad puede ser que a medida que la mujer se hace mayor, pierde eficacia el proceso por el cual se abortan embriones cromosómi- camente anormales selección materna. La mayoría de veces la trisomía se da por la NO disyunción meiótica, pero en un 5/6% de ocasiones la trisomía es de origen paterno.
Existe una variante de este síndrome llamada familiar, que implica traslocación robertsoniana. Del mismo modo puede darse una duplicación de segmentos del crom21 que da lugar a un fenotipo similar al de estos sujetos, ya que también hay 3 copias de muchos genes. Además de la apariencia, alto riesgo de malformaciones cardíacas y retraso del desarrollo corporal, se caracterizan por su bajo CI (+/-55), tal vez se relacione con la degeneración que sufren en las vías colinérgicas del cerebro basal anterior, aplicable a ineficiencia en el trasporte neuronal factor de crecimiento nervioso. En cuanto al aspecto neurológico es una reducción en el tamaño de la corteza prefrontal. Una variante de este gen, del crom21, es el origen de algunos casos de Alzheimer
En torno al 5% de pacientes con este síndrome NO presentan la trisomía del crom21 característica, es decir, el nº de cromosomas es normal (2n=46). Esto se debe a una traslocación robertsoniana 14 -21: que es la unión por el centrómero de los brazos largos de dos cromosomas acrocéntricos con pérdida de brazos cortos, al fusionarse los dos cromosomas, aparecen como uno solo. En sujetos normales, cuando se da esta traslocación se forman gametos con más material genético del normal. Si el gameto recibe el cromosoma formado por esos dos brazos largos de los croms14 y 21 más uno de esos dos cromosomas y se une al gameto normal, el resultado es que uno de los croms está triplicado, si es el 21, se dará un caso de síndrome de Down.
Cromosomas sexuales:
La aneuploidia más frecuente en humanos es la trisomía, las de cromosomas sexuales y crom21 son las más compatibles con la vida, también las más frecuentes. La única monosomía compatible con la vía es la del CromosomaX, conocida como:
Síndrome de Turner: Características físicas más notables de estos pacientes: infertilidad, ausencia de desarrollo de rasgos sexuales secundarios, desarrollo insuficiente de ovarios, vagina y útero pequeño e inmaduro; a ello se une una baja estatura. Inteligencia verbal prácticamente normal, aun mostrando valores por debajo de la media en inteligencia espacial y numérica. También tienen problemas para reconocer emociones, y relacionarse socialmente, probablemente debido a anomalías en el desarrollo de la amígdala cerebral. Este síndrome plantea otras cuestiones relacionadas con la regulación/inactivación del cromosomaX.
Cromosomas sexuales, sexo y cromatina de Barr: En los mamíferos, el sexo heterogamético, con cromosomas sexuales distintos XY, es el masculino, mientras el homogamético, XX es el femenino, en aves al revés. se sabe que siempre que hay cromY el fenotipo sexual es masculino, y cuando no lo hay, será femenino, independiente del nº de cromX presentes; esto nos dice que la masculinidad es el resultado de la expresión de un gen que SOLO está en el cromY. Ahora solo queda comprender cómo pueden darse deficiencias en el sínd de Turner (45,X) fenotípicas notables y, sin embargo, los varones solo tienen un cromX y son normales en cuanto a varones. La presencia de un 2º cromX será imprescindible para el desarrollo normal de hembras, al menos, en fases tempranas del desarrollo, o a lo largo de toda la vida.
Se piensa que los pocos genes activos del cromY, aparte del gen SRY, corresponden con los que faltan en mujer Turner y por eso varones XY son fenotípicamente normales. En hembras de mamíferos, la mayor parte del 2º crom está inactiva a partir de cierto momento, dando lugar a la “cromatina” o “corpúsculo de Barr”, siempre aparece cuando hay más de un cromosomaX y en nº igual al cromX, menos 1 ( Nx-1), independiente del sexo fenotípico, dando lugar a un cromX inactivado. Esta inactivación de uno de los cromosomas explica: Si se expresan todos los genes de ambos cromosomasX, las mujeres tendrían casi el doble de productos génicos de genes ubicados en el cromX Esta inactivación explica la existencia de tejidos en mosaico en mujeres, ej: se ha comprobado que mujeres daltónicas tienen áreas retinianas incapaces de responder al rojo y verde, al lado de normales, esto se debe a que en algunos conos está inactivo el X que tiene el alelo normal, y si se activa el portador del daltonismo. También se explica el color entreverdado de gatos barcinos, siempre hembras. El mecanismo de inactivación de uno de los cromX es la expresión del genXIST, que produce DNA, que en lugar de salir al citoplasma se une al cromX e impide su trascipción. El que se inactive uno u otro crom se deja al azar. Se sabe que hasta un 15% del crom escapa de la inactivación, y estos genes que escapan son los causantes de la baja estatura en mujeres Turner, a causa del gen SHOX, situado en la zona del cromY llamada pseudoatosómica, que es la zona que se comporta como los demás autosomas y permite el proceso de apareamiento de comosomas en meiosis I.
2. Genetica mendeliana de la conducta
Asignatura: Fundamentos de Psicobiología (62011014)
Universidad: UNED
Esta es una vista previa
Accede a todos los documentos
Consigue descargas ilimitadas
Mejora tus calificaciones
