Tema 5: Ligamiento y recombinación, Mapas genéticos
3º Planta departamento de genética D4
Genes independientes y genes ligados
Conceptos básicos:
Genes independientes: están en cromosomas distintos, siguen la segunda ley de Mendel; en un dihíbrido se obtiene aprox. 50% gametos parentales y 50% recombinantes.
Genes ligados: están en el mismo cromosoma, tienden a heredarse juntos y no siguen segregación independiente.
Recombinación: se produce por entrecruzamiento meiótico; genera nuevas combinaciones de alelos (gametos recombinantes) frente a las combinaciones originales (no recombinantes).
Ligamiento: ocurre cuando los genes se encuentran próximos en un cromosoma.
Tipos de ligamiento entre 2 genes:
No ligados: situados en cromosoma independientes. Segregación independiente de estos genes. El 50% de los gametos tendrán genotipo parental y el otro 50 será recombinante.
Ligamiento completo: con asociación total, ubicados en el mismo cromosoma. Lo tendrán el 100% de los gametos (todos parentales).
Ligamiento incompleto: aunque estén en el mismo cromosoma, pueden producirse entrecruzamientos en la meiosis dando lugar a nuevas combinaciones genéticas.
Cruzamiento prueba
Se realiza para analizar la relación entre los genes. Este revela los efectos del ligamiento. Así vamos si estos están en recombinación y con qué frecuencia.
También sirve para ver los efectos del entrecruzamiento.
Ligamiento completo: si cruzamos un heterocigoto con un homocigoto recesivo obtendremos la mitad de la progenie con el fenotipo de un parental (heterocigoto) y la otra mitad con el del otro (homocigoto recesivo). Por lo que no se produce ninguna nueva combinación.
Ligamiento incompleto: la mitad de la progenie será no recombinante, presentando los fenotipos parentales (50% → MD y md) (25% de cada parental) y la mitad recombinante tendrá un 25% de cada combinación de los parentales (Md y mD). Con esto surgen nuevos rasgos y las generaciones difieren en genotipo y fenotipo.
No ligadas: los genes están lejos unos de otros y depende de la probabilidad de que ambos cromosomas caigan en el mismo gameto (50%) para que sean recombinantes.
Ligamiento y recombinación entre dos genes
Genes ligados
El entrecruzamiento se produce durante la meiosis y origina recombinación.
Meiosis I: se produce un entrecruzamiento de los cromosomas homólogos en paquitene de la profase, dando lugar a cromosomas recombinantes.
Meiosis II: cada entrecruzamiento entre 2 genes ligados causa que la mitad de los gametos sean parentales y la otra mitad recombinantes.
El entrecruzamiento entre 2 genes ligados producirá descendencias con predominio de parentales sobre recombinantes.
Grupo de ligamiento: está formado por todos los genes que se encuentran en el mismo cromosoma. Estos genes tienden a heredarse juntos, ya que están físicamente ligados. Aunque dos genes estén muy alejados entre sí dentro de un mismo cromosoma y puedan recombinarse con frecuencia, siguen perteneciendo al mismo grupo de ligamiento, porque comparten el mismo soporte cromosómico.
Unidad de mapa
Unida de mapa o centimorgan (cM): indica que entre dos genes existe un 1% de frecuencia de recombinación, es decir, que en el 1% de los gametos se produce una recombinación entre ellos.
A mayor distancia entre genes → mayor probabilidad de que se entrecrucen.
A mayor probabilidad de entrecruzamiento → mayor FR entre genes → más recombinantes.
(FR proporcional a la distancia entre los genes)
Mapas genéticos
Mapa genético: es un tipo de mapa cromosómico que muestra la ubicación relativa de los genes en un grupo de ligamiento (genes en un mismo cromosoma). Se basa en el concepto de ligamiento, ya que cuando más cerca estén 2 genes, mayor será la probabilidad de que se hereden juntos.
Acoplamiento y repulsión
Acoplamiento: los alelos dominantes de ambos genes se encuentran en el mismo cromosoma, mientras que los alelos recesivos están en el homólogo (AB/ab).
Repulsión: un alelo dominante y uno recesivo en cada cromosoma (Ab/aB).
Podemos identificar ante cual nos encontramos realizando un cruzamiento prueba:
Acoplamiento: parentales más numerosos, presentan tanto caracteres dominantes como recesivos.
Repulsión: los parentales combinan un carácter dominantes y otro recesivo, y los recombinantes tiene las combinaciones opuestas.
Cruce de 2 factores
Pasos a seguir para calcular la distancia entre 2 alelos:
Conseguir individuos dihíbridos
Realizar un cruce prueba
Analizar la progenie
Determinar si los genes están ligados
Cálculo de la distancia genética: se calcula como la frecuencia de recombinantes entre los genes en tanto porciento. (Recomibantes/Total) *100
Ejemplo:
Conocer la FR de 2 genes permite predecir las proporciones de descendencia:
Si hago un cruzamiento prueba (heterocigoto x homocigoto recesivo), el primer parental producirá gametos tanto recombinantes como no recombinantes, mientas que el segundo sólo producirá no recombinantes.
Como FR = 16% → proporción total de gametos no recombinantes = 0,16 (0,8 cada uno). Entonces la de recombinantes será 1 - 0,16 = 0,84 (0,42 cada uno). Del otro parental sólo será 1.
Si se multiplica las frecuencia de los gametos (0,08 × 1 y 0,42 × 1) se obtiene la proporción de las frecuencias previstas en la progenie.
Ligamiento y recombinación entre genes
Pasos a seguir:
Conseguir individuos trihíbridos.
Realizar un cruzamiento prueba.
Analizar la progenie.
Determinar el orden.
Anotar el orden correcto.
Determinar la ubicación de los entrecruzamientos.
Calculas las frecuencias de recombinantes.
Construir el mapa.
Calcular el coeficiente de coincidencia y la interferencia.
Pueden ocurrir 3 eventos:
Entrecruzamiento entre A y B: sólo cambian los externos.
Entrecruzamiento entre C y B: sólo cambian los externos.
Entrecruzamiento doble: cambia la posición del locus central (- frecuente).
Interferencia y coeficiente de coincidencia
Coeficiente de coincidencia (CC): razón entre los dobles recombinantes observados y los esperados entre loci ligados.
Ligamiento en humanos
Se realiza a través de pedigris. Un ejemplo es el ligamiento entre grupos sanguíneos ABO.
Localización de genes o regiones génicas
La hibridación in situ de fluorescencia es otra de las técnicas para determinar la ubicación cromosómica de un gen.
Así podemos ver si ha habido una mutación y el gen ha cambiado de ubicación.
Recombinación mitótica
A veces, la recombinación (el entrecruzamiento) puede darse en células somáticas justo antes de que se de la mitosis. Esto se denomina recombinación mitótica.
Esto produce que los individuos presenten variaciones dentro de su fenotipo → parches = “mosaico“.
La recombinación mitótica puede hacer que genes recesivos se expresen en individuos heterocigotos, generando “mosaicos”
Bases moleculares de la recombinación
Recombinación se da entre cromosomas homólogos… ¿cuán homólogos?
En especies con origen hibrido recientes no se da recombinación.
Esto se debe a que su genoma es muy inestable.
Esto se soluciona con poliploidicación: duplica ambos genomas, tiene entonces 4n. Entonces se asociarán en meiosis y mitosis cada genoma con su homólogo
Modelo de Holliday
Alineación de secuencias homólogas.
Corte en las cadenas de la misma polaridad.
Cada cadena rota se orienta hacia la cadena opuesta.
Desplazamiento de las cadenas rotas hacía las cadenas opuestas
Las ligasas sellan la unión de las cadenas: unión de Holliday
La unión produce una molécula híbrida (Heteroduplex). Si el individuo es heterozigoto para los genes de esa zona, pueden quedar apareadas bases no complementarias.
Migración: la unión puede desplazarse a lo largo del ADN intercambiando cadenas homólogas.
Se abren los brazos
Giro de los brazos
Corte de las cadenas en dos posibles planos
El corte en el plano horizontal da lugar a productos no recombinantes.
El corte en el plano vertical da lugar a productos recombinantes.
Modelo de corte de cadena doble
Corte doble, desplazamiento cadena, síntesis ADN
Alineación de secuencias homólogas
Rotura de las dos cadenas de un cromosoma
Una exonucleasa digiere el extremo 5'
Migración a la otra cadena del homólogo
Síntesis de ADN usando como molde la cadena homóloga
Unión por ligasa: estructura con 2 uniones de Holliday
Giro para relajar las cadenas: estructura cruciforme
Resolución: Si las dos uniones se cortan en el mismo plano (independientemente de que sea horizontal o vertical) no hay recombinación entre esos dos genes. Si se cortan en planos diferentes, sí hay recombinación.
Conversión génica
Hay regiones que no se ajustan bien. Para que la célula pueda volver a poner bien este material genético, elimina una región y la completa con la complementaria.
Este proceso produce una homogenización de los alelos en una población.