Genética

Mutaciones: Introduce novedad genética

Cambio de nucleótido (codón de termino, cambio de aa, cambios en el splicing) inserción de nucleótidos, deleción de nucleótidos.

Crea nuevas variaciones genéticas en el patrimonio genético. Así surgen nuevos alelos en la población. Mutaciones que ocurren en los gametos son los heredables.

  • Cambios en la secuencia de DNA que causan una alteración relevante de la función del gen.

Polimorfismos: Cambios en la secuencia del DNA que se encuentran en > 1% de la población. Generalmente no provocan un cambio drástico de la función biológica, pero si pueden provocar cambios leves en la función.

  • Ej: Variaciones en la sangre AB0, jaguares vs pantera.

Variantes alélicas: cambios nucleotídicos que no están presentes en mas del 1% de la población, pero que requieren de un análisis funcional para definir si alteran o no la función del gen.

Mendel Describe en detalle las formas de herencia de los caracteres con segregación independiente. Utilizando arvejas con caracteres discretos (dominante y recesivo)

Principios de Mendel:

  • Ley de Uniformidad: Cruza dos líneas puras, hay rasgos dominantes o recesivos que se traspasan por las generaciones. Homogeneidad de la primera generación.

  • Ley de Segregación, “Cada individuos sexuado posee un par de factores discretos para cada alternativa de un carácter hereditario, los que se separan durante la formación de los gametos”


    • Los 2 alelos de un carácter segregan durante la producción de gametos.

  • Ley de Segregación Independiente "Cada uno de los 4 factores que concurren para la determinación de los 2 caracteres, pueden asociarse libre e independientemente entre si al momento de la formación de gametos."

Definiciones

Genética de Poblaciones HW

  • CARÁCTER: es una característica heredable, como el color de la flor.
  • RASGO: es una variante del carácter, color púrpura o el blanco de las flores. Cada rasgo tiene dos copias de la “unidad de herencia”, una heredada de la madre y la otra del padre (tenemos 2 alelos).
  • LOCUS GENÉTICO: Posición especifica o lugar en el genoma, gen, varios genes, secuencia no codificante, un nucleótido.
  • ALELO: Formas alternativas de los rasgos. Forma alternativa de un gen (de un locus).
  • HAPLOTIPO: Formas alternativas de un locus. Grupos de alelos cercanos (combinación de alelos) en un mismo cromosoma que se heredan juntos. Son útiles en el mapeo de genes.
  • ALELO DOMINANTE: el que se expresa en el heterocigoto.
  • ALELO RECESIVO: el que no se expresa en el heterocigoto.
  • HOMOCIGOTO: alelos idénticos
    • Homocigoto dominante: BB
    • Homocigoto recesivo: bb
  • HETEROCIGOTO: dos alelos diferentes para un carácter (Bb).
  • HEMICIGOTO: Solo existe una copia de un alelo, como genes en el cromosoma X en hombres.
  • GENOTIPO: definición de una región del DNA/gen. Conjunto de genes.
  • FENOTIPO: expresión del genotipo. Son las características visibles del individuo.
  • TABLA DE PUNNETT: Constituye un resumen de todas las combinaciones posibles para un alelo paterno y un alelo materno, para cada gen que es estudiado en un cruzamiento. La tabla entrega las probabilidades de los genotipos resultantes (NO ENTREGA FENOTIPOS). Los resultados son para cruzamientos independientes y donde la segregación de cada alelo es independiente. Esta tabla constituye una representación visual de la herencia Mendeliana.

Herencia Mendeliana

  1. Autosómica recesiva
  2. Autosómica dominante
  3. Recesiva ligada al X
  4. Dominante ligada al X
  5. Ligado al Y

Enfermedades Genéticas

  • Enfermedades cromosomales: Causadas por alteración en número o estructura de los cromosomas. (síndrome de Down, Klinefelter, Turner)
  • Enfermedades monogénicas: Herencia Mendeliana. (Fibrosis quística es autosómicas recesivas)
  • Enfermedades Multifactoriales, Complejas: Determinadas por 2, 3 o varios genes, con mayor o menor contribución de factores ambientales (labio leporino, cáncer, hipertensión).
  • Enfermedades mitocondriales: Herencia por DNA mitocondrial (maternal) (Síndrome de MELAS)

Alteraciones a la Herencia Mendeliana

  • Codominancia: Ambos alelos se expresan con la misma fuerza en el fenotipo (sangre AB, vacas)
  • Dominancia Incompleta: Un alelo esta mutado y no entrega el producto funciona y el otro es normal y expresa la mitad del producto, hay un fenotipo intermedio (flor rosada).
  • Alelos Múltiples: Cuando hay más de dos alelos que participan en la determinación de un carácter.
  • Epistasis: Expresión de un alelo es inhibida o enmascarada por la expresión de otro (labradores).
  • Pleiotropía: Un gen o par de genes se expresan a través de un carácter discontinuo e influencian una serie de rasgos fenotípicos (cascada de efectos, plumas de gallinas).
  • Herencia Poligénica: Más de un par de genes alelos participan en la determinación de un carácter de expresión continúa (y suma su efecto).
  • Expresividad Variable: Expresión diferencial en distintos individuos, una enfermedad manifiesta distintos cuadros clínicos, COVID.
  • Genes Ligados: Cuando los genes no-alelos (que participan en la determinación de caracteres diferentes) se encuentran en el mismo cromosoma (Herencia ligada a los cromosomas sexuales).
  • Medio Ambiente: Genotipo y el ambiente afectan el fenotipo
  • Gen único
  • Patrón de herencia definido
  • Penetrancia completa: todos los individuos con mutación (cambio DNA) presentan la enfermedad.
  • No existen fenocopias (individuos enfermos con genotipo normal)

Principio Hardy-Weinberg → “Las frecuencias alélicas y las frecuencias genotípicas NO CAMBIAN de generación en generación SÍ en la población se da “panmixia”, NO ocurren migraciones y NO hay selección; además se relacionan entre sí de acuerdo con el desarrollo del cuadrado del binomio”

  • El modelo de HW es un modelo nulo con el cual contrastamos los valores observados de frecuencias genotípicas.

Enfermedades Complejas

Poblamiento Marcadores

Definiciones:

  • Población: Conjunto de individuos de la misma especie que coinciden en el espacio y el tiempo.
  • Genética de Poblaciones: Como cambia (o permanece) la composición (estructura) genética de la población.
  • Estructura genética: Frecuencia de fenotipos, genotipos o genes (alelos) presentes en una población.

Supuestos:

  • No hay evolución
  • Ausencia de deriva génica
  • No hay migraciones (flujo de genes)
  • No hay mutaciones
  • Panmixia
  • No existe la selección natural
  • Frecuencias alélicas son constantes en el tiempo
  • Frecuencias genotípicas se pueden predecir a partir de las frecuencias alélicas

Cualquier enfermedad hereditaria que no puede definirse por un patrón de herencia Mendeliano.
¿Porque ocurre?

  • Varios genes en combinación con el medioambiente provocan la enfermedad (baja penetrancia).
  • Un solo gen no es suficiente para causar la enfermedad.
  • Frecuentemente no son causadas por mutaciones deletéreas, sino por combinación de variantes frecuentes y presentes en la población general, que alteran levemente la función de un gen. Polimorfismos o variantes alélicas

Factores a considerar

  • Multifactorial: Factores genéticos y ambientales.
  • Heterogéneas: Mas de un gen involucrado, diferentes familias, diferentes genes.
  • Penetrancia Reducida: Individuos sanos pueden portar el ALELO que entrega la susceptibilidad.
  • Interacciones gen-gen: Varios genes de susceptibilidad pueden interactuar de formas complejas.
  • Interacciones gen-ambiente: Condiciones ambientales pueden gatillar una enfermedad en individuos susceptibles.

Características de las enfermedades genéticas

Enfermedades de gen único:

  • Un gen de alta penetrancia.
  • Principal problema: Heterogeneidad genética y el tamaño de la familia.

Enfermedades Complejas:

  • Varios factores genéticos de baja penetrancia.
  • Principal problema: Bases genéticas desconocida: numero de loci, numero de alelos, frecuencia, riesgo vs protección.

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Definiciones:

  • Haplotipos: Conjunto de alelos que se heredan juntos. Combinación de alelos en un cromosoma.
  • HAPMAP: Mapa de haplotipos.

DNA Mitocondrial:

  • Es pequeño y circular (16,5 kb)
  • 93% codificante (las dos hebras son codificantes).
  • Sin intrones
  • Pocas repeticiones
  • Herencia materna que no recombina y tiene una velocidad de mutación de 5-10 veces mayor que el DNA nuclear.

Cromosoma Y:

  • Herencia exclusiva paterna.
  • No recombina en gran parte de su estructura.
  • Marcadores genéticos STR o microsatélites (no codificantes, CATACATACATA), 1 cambio nucleótidico osea 1 SNP de C a T en 181.

Utilidades:

  • Identificación genética en parientes por lineal materna.
  • Relación entre poblaciones y rutas migratorias de colonización del mundo.
  • La herencia es el traspaso de caracteres (AA o aa o Aa (genotipo), distinto a rasgo (fenotipo)) de padres a hijos. La genética es el estudio de la herencia.
    • Una de las características fundamentales de los org vivos es la herencia, es la base de las introducciones de una generación a otra y permite la ADAPTACIÓN.
    • Sin la herencia el org no se puede moldear al ecosistemas y no habría una selección.
    • La genética es el estudio de la herencia desde de la biología.