Problemas Tema 5 resueltos PDF

Preview

Summary

- merged files: Tema 5, 1o parte resueltos.pdf - Tema 5, 2o parte resueltos.pdf...

Description

Problemas gran grupo. Tema 5. Genética. Grado en Biología

1 En una determinada especie vegetal el peso de las semillas está controlado por tres loci independientes, de forma que cada uno de los alelos mayúsculas contribuye con 15 mg al peso de la semilla, mientras que cada uno de los alelos minúsculas contribuye con 10 mg. a) Calcule el peso de las semillas de la F1 de un cruzamiento entre dos líneas homocigóticas AABBCC (90 mg) y aabbcc (60 mg). b) ¿Cuántos fenotipos y genotipos distintos (diferentes) esperaría obtener en la autofecundación de las plantas de la F1 ?. c) ¿Qué proporción de las semillas de la F2 tendrá el mismo peso que las líneas homocigóticas parentales? d) ¿Qué proporción de las semillas de genotipo homocigoto para los tres loci de esta F2 tendrá el mismo peso que las semillas de la F1 ? Solución a) Calcule el peso de las semillas de la F1 de un cruzamiento entre dos líneas homocigóticas AABBCC (90 mg) y aabbcc (60 mg) Las semillas de la F1 de un cruzamiento entre dos líneas homocigotas para tres loci son triheterocigotas. Si suponemos que no existen efectos ambientales apreciables y que el valor genotípico es igual a la suma de los efectos de los alelos, entonces el peso de las semillas de la F1 será: 3X15 +3X10 mg que, obviamente, es el promedio de los valores fenotípicos de los parentales. b) ¿Cuántos fenotipos y genotipos distintos esperaría obtener en la autofecundación de las plantas de la F1? Si autofecundamos el triheterocigoto, los genotipos de las semillas hijas, para cada locus, podrán ser de 3 tipos: 2 tipos homocigotos y el heterocigoto. Si consideramos los tres loci, el número de posibilidades será:3n en este caso33 =27. La correspondiente segregación genotípica será: Genotipo para A

Genotipo para B

Genotipo para C

Genotipo

AA

BB

CC

AABBCC

AA

BB

Cc

AABBCc

AA

BB

cc

AABBcc

AA

Bb

CC

AABbCC

AA

Bb

Cc

AABbCc

Frecuencia

1 4

1 4 1 4

1 4 1 4 1 4 2 4 2 4

1 4 2 4 1 4 1 4 2 4

1 4

1 64 2 64

1 4

1 32

1 64 2 64 4 64

1 32 1 16

AA

Bb

cc

AABbcc

AA

bb

CC

AAbbCC

AA

bb

Cc

AAbbCc

AA

bb

cc

AAbbcc

Aa

BB

CC

AaBBCC

Aa

BB

Cc

AaBBCc

Aa

BB

cc

AaBBcc

Aa

Bb

CC

AaBbCC

Aa

Bb

Cc

AaBbCc

Aa

Bb

cc

AaBbcc

Aa

bb

CC

AabbCC

Aa

bb

Cc

AabbCc

Aa

bb

cc

Aabbcc

aa

BB

CC

aaBBCC

aa

BB

Cc

aaBBCc

aa

BB

cc

aaBBcc

aa

Bb

CC

aaBbCC

aa

Bb

Cc

aaBbCc

aa

Bb

cc

aaBbcc

aa

bb

CC

aabbCC

aa

bb

Cc

aabbCc

aa

bb

cc

aabbcc

1 2 1 2 1 4 4 4 64 32 1 1 1 1 4 4 4 64 1 1 2 2 1 4 4 4 64 32 1 1 1 1 4 4 4 64 2 1 1 2 1 4 4 4 64 32 2 1 2 4 1 4 4 4 64 16 2 1 1 2 1 4 4 4 64 32 2 2 1 4 1 4 4 4 64 16 2 2 2 8 1 4 4 4 64 8 2 2 1 4 1 4 4 4 64 16 2 1 1 2 1 4 4 4 64 32 2 1 2 4 1 4 4 4 64 16 2 1 1 2 1 4 4 4 64 32 1 1 1 1 4 4 4 64 1 1 2 2 1 4 4 4 64 32 1 1 1 1 4 4 4 64 1 2 1 2 1 4 4 4 64 32 1 2 2 4 1 4 4 4 64 16 1 2 1 2 1 4 4 4 64 32 1 1 1 1 4 4 4 64 1 1 2 2 1 4 4 4 64 32 1 1 1 1 4 4 4 64

La segregación fenotípica resultante de la autofecundación del triheterocigoto tendrá tantas clases diferentes como valores posibles pueda tomar la variable X, que indica el número de alelos de un tipo determinado (alelos mayúscula o alelos minúscula) entre los seis que constituyen el genotipo diploide para los loci considerados, X = 0, 1, 2, ..., 6, es decir, en nuestro caso, 7. Dicha segregación será: Nº de alelos mayúscula

Nº de alelos minúscula

0

6

1

5

1

2

4

2

3

3

3

4

2

4

5

1

6

0

Valor genotípico

Frecuencia 6

6 5

4

3

4

1

5 0

6

c) ¿Qué proporción de las semillas de la F2 tendrá el mismo peso que las líneas homocigóticas parentales? Como se puede apreciar en la tabla anterior, la segregación fenotípica resultante de la autofecundación del triheterocigoto incluye dos clases con el mismo fenotipo que las líneas parentales homocigóticas (las de la primera y la última línea de la tabla) La frecuencia de ambas es de 1/64. d) ¿Qué proporción de las semillas de genotipo homocigoto para los tres loci de esta F2 tendrá el mismo peso que las semillas de la F1? Como se puede apreciar en la tabla anterior, la segregación fenotípica resultante de la autofecundación del triheterocigoto sólo incluye una clase con el mismo fenotipo que la F1 que es la que corresponde al hecho de poseer 3 alelos mayúscula y 3 alelos minúscula. Con esta constitución genotípica al menos un locus debe estar en heterocigosis y, por tanto, no puede ser de genotipo homocigótico para los tres caracteres.

2 Una planta cuyo genotipo es AaBbCcDd y en la que los cuatro loci indicados son independientes se autofecunda obteniéndose 512 descendientes. a) Suponiendo que cada locus controla un carácter cualitativo distinto y que existe dominancia completa en los cuatro loci indicados (A>a, B>b, C>c y D>d), determinar cuántas de las 512 semillas tendrían el mismo fenotipo que la planta autofecundada. b) Suponiendo que cada locus controla un carácter cualitativo distinto, y que existe codominancia en los cuatro loci (A=a, B=b, C=c y D=d), indicar cuántas de las 512 semillas tendrían el mismo fenotipo que la planta autofecundada. c) Suponiendo que los cuatro loci mencionados controlan el mismo carácter cuantitativo, averiguar cuántas de las 512 semillas presentarían el mismo fenotipo que la planta autofecundada. Solución a) Suponiendo que cada locus controla un carácter cualitativo distinto y que existe dominancia completa en los cuatro loci indicados (A>a, B>b, C>c y D>d), determine cuántas de las 512 semillas tendrían el mismo fenotipo que la planta autofecundada. La planta parental tetra-heterocigota muestra fenotipo dominante para cada uno de los cuatro caracteres cualitativos controlados por los cuatro loci considerados. Cuando se autofecunda un heterocigoto para un locus dominante la segregación fenotípica es: 3 dominante: 1 recesivo Para cada carácter, la probabilidad de que el hijo tenga el mismo fenotipo (dominante) que su padre es 3/4. Como los cuatro loci son independientes, la probabilidad de que el hijo tenga el mismo fenotipo que su padre para los cuatro caracteres es: 4

P

La descendencia incluye 512 semillas, el número esperado de plantas hijas con el mismo fenotipo que la planta autofecundada será: Nº de plantas hijas con el mismo fenotipo que la planta autofecundada

81 256

b) Suponiendo que cada locus controla un carácter cualitativo distinto, y que existe codominancia en los cuatro loci (A=a, B=b, C=c y D=d), indicar cuántas de las 512 semillas tendrían el mismo fenotipo que la planta autofecundada. En este caso, la planta parental tetra heterocigota muestra fenotipo heterocigoto para cada uno de los cuatro caracteres cualitativos controlados por los cuatro loci considerados. Cuando se autofecunda un heterocigoto para un locus con codominancia, la segregación fenotípica de sus hijos es: 1 homocigoto X1X1 : 2 heterocigotos X1X2: 1 homocigoto X2X2

La probabilidad de que el hijo tenga el mismo fenotipo que su padre es 1/2. Como los cuatro loci son independientes, la probabilidad de que el hijo tenga el mismo fenotipo que su padre para los cuatro caracteres es: 4

P

dado que la descendencia incluye 512 semillas, el número esperado de plantas hijas con el mismo fenotipo que la planta autofecundada será: 1/16 x 512=32 c) Suponiendo que los cuatro loci mencionados controlan el mismo carácter cuantitativo, averiguar cuántas de las 512 semillas presentarían el mismo fenotipo que la planta autofecundada. Si los cuatro loci controlan el mismo carácter cuantitativo, la planta parental tetra heterocigota tendrá un valor genotípico igual al fondo genético más la suma de los efectos de los ocho alelos de los cuatro loci considerados. Si suponemos que los efectos ambientales son despreciables el valor fenotípico del carácter será igual al valor genotípico. Si, además, suponemos que los efectos alélicos son similares en todos los loci y que, en cada locus, el alelo mayúscula contribuye con X unidades y el alelo minúscula contribuye con Y unidades, el valor genotípico (fenotípico) del tetraheterocigoto será: Valor genotipico (AaBbCcDd)

Si autofecundamos el tetraheterocigoto, la segregación genotípica resultante será: Nº de alelos mayúscula

Nº de alelos minúscula

Valor genotípico

Frecuencia 8

0

8

Fondo + 8Y

6 7

1

7

Fondo + X + 7Y

6 6

2

6

Fondo + 2X + 6Y

3

5

Fondo + 3X + 5Y

6 5

6 4

4

4

Fondo + 4X + 4Y

5

3

Fondo + 5X + 3Y

6

2

Fondo + 6X + 2Y

6 3

6 2

6

1

7

1

Fondo + 7X + Y

6 0

8

0

Fondo + 8X

6

Por tanto, la probabilidad de que la planta hija tenga el mismo fenotipo que la planta autofecundada es 4

6

3 En una población de una determinada especie vegetal la altura en centímetros de las plantas varía desde 50 cm hasta 58 cm. En esta población se seleccionan para reproducirse y formar la siguiente generación las plantas con altura superior a 55 cm. La altura de las plantas de la siguiente generación varía entre 51 y 57 cm. La distribución y frecuencia de las plantas con diferentes alturas de la población inicial y de la generación filial se indica en la siguiente tabla : Altura (cm) Población inicial Generación filial

50

51

52

53

54

55

56

57

58

3

9

18

30

54

39

18

6

3

9

12

30

54

27

18

6

a) Averiguar Averigüe el valor de la heredabilidad del carácter “altura de la planta” en esta población. b) Indicar el valor de la varianza genética de este carácter en la población. c) Basándose en los resultados obtenidos después de realizar la selección, sugerir sugiera si la especie vegetal estudiada es autógama o alógama. Solución a) Averiguar el valor de la heredabilidad del carácter “altura de la planta” en esta población. Este es un experimento de selección artificial destinado a estimar una heredabilidad 2 hr . La heredabilidad realizada se calcula como el cociente de la respuesta a la selección, R, dividida R h2r S por el diferencial de selección, S. La respuesta a la selección es el cambio en la media poblacional producido por el proceso de selección, y se calcula como la diferencia entre la media fenotípica del carácter en la población

en la generación filial, X1 , y la media fenotípica del carácter en la generación de la población en 1 0 la generación parental, X0 : R El diferencial de selección es la diferencia entre la media fenotípica del carácter en el grupo seleccionado, X S , y la media fenotípica del carácter en la población en la generación en la que se selecciona (generación parental), X 0 : S

S

0

En el estudio la medio del carácter en las dos generaciones es:

50

X0

20 180

3 X1

51

24 156

9

la media fenotípica del carácter en el grupo seleccionado es: XS

56

24 27

18

por tanto, R S

1

0 2,44

0

S

0

b) Indicar el valor de la varianza genética de este carácter en la población La heredabilidad estima el cociente entre la varianza genética, VG, y la varianza fenotípica, VP. V h2 VP Así pues, conocido el valor de la varianza fenotípica podemos estimar el valor de la varianza P. genética multiplicando este último por la heredabilidad: V G En este caso, la heredabilidad del carácter en esta población ha resultado ser nula, de lo cual se deduce que la varianza genética debe ser cero. No obstante, vamos a seguir todo el proceso de cálculo. Según los datos de la tabla, la varianza fenotípica en la población parental es: n

VP

50 n

la varianza genética se estima como: VG P

c) Basándose en los resultados obtenidos después de realizar la selección, sugiera si la especie vegetal estudiada es autógama o alógama. Los resultados obtenidos indican que el carácter en estudio no presenta variabilidad genética en esta población. La explicación más verosímil para esta situación suele ser que la variabilidad genética inicial se ha perdido por efecto de la consanguinidad. Esto es particularmente probable en el caso de las plantas autógamas porque, tal y como ya propuso el propio Mendel en su trabajo original para la descendencia de un heterocigoto, la autofecundación repetida durante t generaciones provoca una disminución drástica de la frecuencia de heterocigotos entre la descendencia (sólo un 1/2t del total de descendientes en el caso propuesto por Mendel) Así pues, concluiríamos que la planta en estudio debe ser básicamente autógama, sin que esto sea óbice para que pueda reproducirse de forma alógama.

Problemas gran grupo. Tema 5. 2ª parte. Genética. Grado en Biología 1. En algunas especies de pájaros cantores, las poblaciones que viven en diferentes regiones geográficas cantan en diferentes “dialectos” de la canción de la especie. Algunas personas creen que estas diferencias son el resultado de diferencias genéticas entre las poblaciones, mientras que otros creen que estas diferencias surgen solamente de idiosincrasias individuales en los fundadores de estas poblaciones y han sido pasadas de generación en generación por aprendizaje. Esquematice un programa experimental que determine la importancia de los factores genéticos y no genéticos y su interacción en los dialectos de los pájaros cantores. Si existiera alguna evidencia de diferencias genéticas, qué experimentos podrían ser realizados para proveer una detallada descripción del sistema genético, incluyendo el número de genes, su relación de ligamiento y su fenotipo aditivo y no aditivo? Si existen evidencias de diferencias genéticas, qué experimentos se podrían realizar para proveer una descripción detallada del sistema genético involucrado, incluyendo el número de genes que están segregando, su relación de ligamiento, y los efectos fenotípicos aditivos y no aditivos. Solución: Este ejemplo ilustra las dificultades experimentales que surgen cuando se trata de examinar la base genética de algunas características cuantitativas. Para poder decir algo acerca del papel de los genes y del ambiente se requiere, como mínimo, que los organismos puedan ser criados a partir de huevos fecundados en condiciones controladas de laboratorio. Se requiere además, que los resultados de los cruzamientos entre padres de fenotipos conocidos, y de antecedentes fenotípicos conocidos, se puedan observar; y que la descendencia de algunos de esos cruzamientos pueda a su vez cruzarse con individuos de fenotipo y antecedentes genéticos conocidos. Muy pocas especies animales satisfacen estos requerimientos, ya que es francamente más fácil llevar a cabo cruzamientos controlados en las plantas. Asumiremos que la especie de pájaros cantores en cuestión puede ser criada y cruzadas en cautiverio. a ) Para determinar si existe alguna diferencia genética que determina las diferencias fenotípicas observadas en el dialecto entre poblaciones, se necesita criar pájaros pertenecientes a las distintas poblaciones, desde estado de huevo, en ausencia de toda influencia auditiva de sus propios ancestros y en varias combinaciones de ambientes auditivos de otras poblaciones. Esto se realiza criando pájaros a partir del huevo y agrupándolas de la siguiente manera: 1) En aislamiento. 2) Rodeados de polluelos de la misma población. 3) Rodeados de polluelos provenientes de aves derivadas de otras poblaciones. 4) En presencia de adultos cantores, de otras poblaciones. 5) En presencia de adultos de su propia población, que canten (como control de las condiciones de cría). Si no existen diferencias genotípicas y todas las diferencias de los dialectos son aprendidas entonces las aves del grupo 5 cantarán el dialecto de su propia población y aquellos del grupo 4 cantarán el dialecto diferente. Los grupos 1,2 y 3, podrán simplemente no cantar, ellos podrían cantar un canto generalizado que no corresponda a ninguno de los dialectos; o

podrían cantar el mismo dialecto que representaría un programa de desarrollo “intrínseco” sin estar modificado por el aprendizaje. Si las diferencias en los dialectos están totalmente determinadas genéticamente los pájaros de los grupos 4 y 5 cantarán el mismo dialecto que sus padres. Las aves de los grupos 1, 2 y 3 –si cantan- será el dialecto de la población parental independientemente de los otros pájaros del grupo Existen por supuesto posibilidades no tan definitivas que indiquen que tanto las diferencias genéticas como las aprendidas tienen influencia en la característica. Por ejemplo las aves del grupo 4 pueden cantar con elementos de ambas poblaciones. Nótese que si los pájaros del grupo 5, control, no cantan el dialecto normal, el resto de los resultados no se pueden interpretar ya que las condiciones de la cría artificial están interfiriendo con el programa normal de desarrollo. b) Si los resultados de los primeros experimentos muestran alguna heredabilidad en el sentido amplio, entonces es posible realizar análisis posteriores. Este análisis requiere una población que segregue, obtenida a partir de un cruzamiento entre poblaciones de dos dialectos, digamos A y B. Un cruzamiento entre machos de la población A y hembras de la población B y el cruzamiento recíproco dará una estimación del grado promedio de dominancia de los genes que influencian el carácter, y si están ligados al sexo. (Recuerden que en las aves el sexo heterogamético es el femenino, las hembras son ZW). La descendencia de estos y subsiguientes cruzamientos deben necesariamente criarse bajo condiciones que no confundan los componentes genéticos y los aprendidos, de las diferencias entre los dialectos tales como se revelen en los experimentos de la parte a. Si los efectos aprendidos no pueden delimitarse los análi...