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Tramo de DNA que determina proteína Tramo que no determina proteína Tramo de RNA que determina proteína Promotor Proteínas reguladoras Tramo que no determina proteína Señal externa Gen 1 Cromosomas nucleares Gen 2 Gen 3 Gen 4 Señal interna Membrana nuclear Eliminación de intrones mRNA1 mRNA2 mRNA3 mRNA4 Retículo endoplásmico Aparato de Golgi Cromosoma circular del orgánulo Mitocondria o cloroplasto Membrana celular Clave Polimerasa de RNA Proteína secretada Proteínas utilizadas en la célula Proteína cifrada en la mitocondria o el cloroplasto Cadena de aminoácidos Ribosoma Figura 1-10. Esquema simplificado de la acción génica en una célula eucariótica. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Núcleo del melanocito Alelo normal Alelo normal Alelo normal cr. 14 cr. 14 cr. 14 cr. 14 cr. 14 cr. 14 Alelo nulo Alelo nulo Alelo nulo Transcritos Polipéptido Enzima Reacción Tirosina Tirosina TirosinaMelanina Melanina Fenotipo del melanocito Pigmentado Pigmentado Albino Tyr Figura 1-15. Base molecular del albinismo. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Filtro de transferencia sondeado con anticuerpos contra la proteína P (marcados) DNA cromosómico Gen P Fragmento cortado de DNA a ser detectado mRNA a ser detectado Producto proteico P a ser detectado Todo el DNA cortado Todo el mRNA Todas las proteínas Electro- foresis Separa- ción Técnica Western(c)(a) Técnica Southern (b) Técnica Northern Fragmento con el gen P mRNA del gen P Proteínadel gen P Filtro de transferencia sondeado con el gen P (marcado) Filtro de transferencia sondeado con el gen P (marcado) Figura 1-17. Sondeo de mezclas de DNA, RNA y proteínas. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (b) Altitud elevada Altitud media Altitud baja Planta parental (origen del esqueje) A lt u ra ( cm ) 0 1 2 3 4 5 6 7 50 0 50 0 50 Figura 1-23. (b) Normas de reacción frente a la altitud de siete plantas distintas de Achillea (siete genotipos distintos). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Encontrada en los descendientes de progenitores heterocigotos para un solo Sustitución de un par de bases Puede mutar por Gen Particularmente grave si ocurre en la región del gen que determina el Provoca mutaciones, la mayoría de las cuales son Debido, a menudo, a falta de actividad de un Muchos de los cuales se necesitan para replicar, transcribir y traducir un Determina proteínas, algunas de las cuales son Recesivo Algunos agentes ambientales pueden producir la Interacciona con el Puede regular la expresión de un Enzima Fenotipo heredado como autosómico Personas sensibles a la luz del Medio ambiente Puede suministrar sustratos que ocupen el En la que el componente «1» corresponde a la proporción de Uno de cuyos agentes (la luz solar) puede incrementar la cantidad de Centro activo Debido a la falta de una Varias de ellas que actúan sucesivamente constituyen una La mutación de uno solo puede bloquear por completo una Si los dos progenitores son heterocigotos para el alelo albino, la descendencia mostrará una Ausente en un Debido al bloqueo de una Ruta metabólica Proporción 3:1 En la descendencia de dos heterocigotos para el albinismo, proporción de individuos que tienen o no Melanina Por ejemplo, aquella cuyo producto final es el compuesto oscuro Actúa uniendo el sustrato a su Albino Figura 1-26. Ejemplo de mapa de conceptos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Todas púrpuras Transferencia de polen con escobilla Eliminación de las anteras Púrpura BlancaP F1 Figura 2-4. Cruzamiento de Mendel de flores púrpuras Y × flores blancas ". Todas púrpuras Púrpura BlancaP F1 Figura 2-5. Cruzamiento de Mendel de flores blancas Y × flores púrpuras ". ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición F1 F1 F1 R/R y/y; R/r Y/y; r/r Y/Y;P × × (liso, verde) (rugoso, amarillo) Gametos Gametos R y; r y; (liso, amarillo) X Figura 2-10a. Diagrama de Punnett, que muestra las constituciones genotípica y fenotípica predichas para la generación F2 de un cruzamiento dihíbrido. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Y G am et o s rugoso, amarillo rugoso, verde liso, amarillo liso, verde 9 : 3 : 3 : 1 1 4 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 1 16 R Y; R/R Y/Y; R/R Y/y; R/r Y/y; R/r Y/Y; R/R Y/y; R/R y/y; R/r y/y; R/r Y/y; R/r Y/y; R/r y/y; r/r y/y; r/r Y/y; R/r Y/Y; R/r Y/y; r/r Y/y; r/r Y/Y; 1 4 R y; 1 4 r y; 1 4 r Y; 1 4 1 4 1 4 1 4 R Y; R y; r y; r Y; Figura 2-10b. Diagrama de Punnett, que muestra las constituciones genotípica y fenotípica predichas para la generación F2 de un cruzamiento dihíbrido. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición g am et o s Y g am et o s Y gametosX gametosX Primer cruzamiento P Rojo Y Rojo Y Rojo Y Rojo Y Rojo X Rojo X Blanco X w+ w+ w+ w+ w+ w+ w+ w w+ w+ w w w w w w+ w+ X X X Y Blanco X × 1 2 1 4 1 4 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 4 1 4 F1 F2 Figura 2-15a. Explicación de los diferentes resultados que se obtienen en cruzamientos recíprocos entre ejemplares de Drosophila de ojos rojos (en la figura, «rojo») y de ojos blancos (en la figura, «blanco »). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición g am et o s Y g am et o s Y gametosX gametosX P Rojo Y Rojo Y Rojo Y Rojo X Rojo X Rojo X Rojo X w+ w+ w w+ w w w w w w w w w w+ w+ w w X X X Y Blanco Y × Segundo cruzamiento 1 2 1 4 1 4 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 4 1 4 F1 F2 Figura 2-15b. Explicación de los diferentes resultados que se obtienen en cruzamientos recíprocos entre ejemplares de Drosophila de ojos rojos (en la figura, «rojo») y de ojos blancos (en la figura, «blanco »). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición I II III IV 1 /A A 1 /–A 1 /–A 3 /–A 3 /–A 5 /A a 5 /–A 3 /–A 4 /A a 1 /–A 2 /A a 2 /–A 2 /a a 4 /–A 4 /a a 6 /A a 7 /–A 5 /A A 2 /–A Figura 2-17. Pedigrí de un fenotipo recesivo poco común determinado por el alelo recesivo a. I II III 1 A/a 1 a/a 1 a/a 3 a/a 5 A/a 7 A/a 9 a/a 11 A/a 13 A/a 3 a/a 6 A/a 5 a/a 2 a/a 2 a/a 2 a/a 4 a/a 6 a/a 8 a/a 10 a/a 12 a/a 4 A/a 7 a/a Figura 2-20. Pedigrí de un fenotipo dominante determinado por un alelo dominante A. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 1 4 1 2 1 4 Sitio de corte de una enzima de restricción A a A A A a A a a a Sonda Sonda Sonda DNA DNA DNARNA RNA RNAProteína Proteína Proteína Mutación sin sentido que genera una proteína pequeña Southern Northern Western Figura 2-18. Base molecular de la herencia mendeliana en un pedigrí. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 Mosaico adulto Cromosoma X de un progenitor Cromosoma X del otro progenitor Cigoto Mitosis Mitosis Inactivación de un cromosoma X Muchas mitosis Sector de células que expresan sólo el alelo A2 Sector de células que expresan sólo el alelo A1 Figura 2-30. Inactivación del cromosoma X en los mamíferos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Figura3-2a. Representación simplificada de la mitosis y la meiosis en células diploides (2n, diploide; n, haploide). Mitosis Interfase Profase Metafase 2n Replicación 2n 2n Anafase Telofase Células hijas Segregación ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Figura 3-2b. Representación simplificada de la mitosis y la meiosis en células diploides (2n, diploide; n, haploide). n n n n Anafase 1 Telofase 1 Profase 2 Metafase 2 Anafase 2 Telofase 2 Segregación Segregación Productos de la meiosis ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A A A A A A a a a a a a a B B B B B A B B b b b b b b b Células hijas4 1 Célula parental 2 Duplicación cromosómica 3 Segregación Figura 3-16. Mitosis de una célula diploide de genotipo A/a ; B/b. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Células hijas4 A A A A A A b b b b b b 1 Célula parental 2 Duplicación cromosómica 3 Segregación A b Figura 3-18. Mitosis en una célula haploide de genotipo A ; b. Cada gen se encuentra en un cromosoma distinto. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Formación de cromátidas Replicación del DNA Diploide homocigótico /b b+ + Diploide homocigótico /b b+ Diploide homocigótico /b b Haploide b+ Haploide b b b+ b+ b+ b b+ b+ b+ b+ b b+ b b+ b b G G A G A G A A C C T C T C T T b+ b b+ b+ b b+ b+ b b b b+ b b b b+ b+ b A T T A A T T A A T T A A T T A G C C G G C C G G C C G G C C G Figura 3-25. Relación entre la formación de cromátidas y la replicación subyacente del DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición a+ a+ a+ a+ a+ a+ a+ a a a a a a a 2n2n 2n Mitosis en una célula diploide /a a+ Replicación premitótica Segregación de las cromátidas Figura 3-26a. Representación simplificada de la mitosis y la meiosis al nivel del DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición a+ a+ a+ a+ a+ a+ a+ a a a a a+ a a a a n n n n 2n Meiosis en una célula diploide /a a+ Replicación premeiótica Segregación de las cromátidas Entrecruzamiento Segregación de los cromosomas Figura 3-26b. Representación simplificada de la mitosis y la meiosis al nivel del DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Octámero de histonas 30 n m 10 nm Núcleo octamérico de histonas Nucleosoma Histona H1 Histona H1 DNA DNA (a) (b) Figura 3-38. (a) Modelo de un nucleosoma que muestra al DNA enrollado dos veces alrededor de un octámero de histonas. (b) Dos vistas de un modelo del solenoide de 30 nm con los octámeros de histonas representados como discos de color morado. (Izquierda) Vista lateral parcialmente desenrollada. (Derecha) Vista desde un extremo. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición DNA Nucleosomas Esqueleto Solenoide de 30 nm DNA Nucleosomas Esqueleto Solenoide de 30 nm Figura 3-41. Modelo de la estructura del cromosoma. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Retrotrans- posones DNA eucariótico Genes funcionales de copia única DNA de secuencia repetida DNA separador Secuencias funcionales Secuencias sin funciónconocida Familias de genes que cifran productos (y pseudogenes relacionados) Secuencias funcionales que no cifran producto Repeticiones presentes en la heterocromatina centromérica Repeticiones en tándem de número variable Secuencias derivadas de transposiciones Familias de genes dispersos Familias de genes dispuestos en tándem Transposones Figura 3-44. Clasificación del DNA eucariótico. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen GenGen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Gen Segmento cromosómicoBacteria Levadura Ser humano Drosophila 20 kb 20 kb 200 kb 200 kb Figura 3-51. Tamaños aproximados de los genes (en kilobases) y regiones intergénicas de varios organismos representativos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Silvestre + 1 Gen w w1 Gen w1 Gen + Gen w1 + Gen w2 + Gen w2 w2 Gen + 2 Gen w + + + + + Mutante «$» Mutante «£» Mutante «¥» $ $ $ £ £ £ £ ¥ ¥ ¥ F1 No complementación + + + + Complementación Enzima 2 Enzima 2Enzima 1 Precursor incoloro 1 Precursor incoloro 1 Bloqueo Precursor incoloro 2 Precursor incoloro 2Azul Azul Figura 4-1. Base molecular de la complementación genética. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Mutación en ambos genes (d) Gen regulador Gen regulado (a) Normal (b) Mutación en el gen que cifra la proteína reguladora Proteína reguladora no funcional (c) Mutación en el gen regulado, que cifra una proteína estructural r + r + r r a + a a a + Figura 4-12. Interacción entre un gen regulador y un gen diana regulado por aquél. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Dihíbrido / ; /w w m m+ + Autofecundación w m+ +/– ; /– Ambas enzimas activas w m m+/– ; / Bloqueo en la segunda enzima w w m/ ; /– Bloqueo en la primera enzima+ w w m m/ ; / Bloqueo en la primera enzima1 16 w + Enzima 1 m + Enzima 2 m + Enzima 2 w + Enzima 1 9 3 4 Sin sustrato 3 16 3 16 9 16 Figura 4-13. Mecanismo molecular de la epistasia recesiva. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Inactivo m + m m m + s + s + s s Tipo silvestre Complejo proteico activo Primera mutación Inactivo Una segunda mutación que actúa como supresora Complejo proteico activo Únicamente mutación supresora Figura 4-15. Un mecanismo molecular de supresión. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Gameto tipo parental Gameto tipo parental Gameto recombinante Gameto recombinante Entrada Diploide meiótico )(F1 Salida n n n n n n n n n n A/A B/B· A/a B/b· a/a b/b· a/a B/b· A/a b/b· a/a b/b· A/a B/b· a/a b/b· A B· A b· a b· a b· a b· a b· a b· a B· a b·A B· 2n 2n 2n 2n 2n 2n P Individuo de tipo parental Individuo de tipo parental Individuo recombinante Individuo recombinante Individuo de prueba Meiosis Meiosis 2n 2n Figura 5-5. Detección de la recombinación en los organismos diploides. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A B A B A B A B A B a b a b a b a b a b a b a B A b a b a b a b a b a b Gametos P Diploide meiótico (F )1 Individuo de prueba Descendencia del cruzamiento de prueba 1 4 1 4 1 4 1 4 Tipo parental Tipo parental Recombinante Recombinante Figura 5-6. La segregación independiente produce siempre una frecuencia de recombinación del 50 %. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A B A B A B A B A B a b a b a b ab a b a b a B A b a b a b a b a b a b Gametos P Diploide meiótico (F )1 Individuo de prueba Descendencia del cruzamiento de prueba 1 4 1 4 1 4 1 4 [ [ \ \ Tipo parental Tipo parental Recombinante Recombinante Figura 5-8. Recombinación por entrecruzamiento. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A B A B A B A B A B A B a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b A B A B A B A B A B A B RF = = 0% RF = = 50% RF = = 0% RF = = 50% RF = = 50% RF = = 100% 0 4 2 4 0 4 2 4 2 4 4 4 8 16Valor medio de la RF = = 50% Ningún entrecruzamiento Un entrecruzamiento (Puede ocurrir entre cualquier par de cromátidas no hermanas) Dos entrecruzamientos (Si mantenemos un entrecruzamiento constante y variamos la posición del segundo, se producen cuatro meiosis igualmente frecuentes con entrecruzamientos dobles) Entrecruza- miento doble entre dos cromátidas Entrecruza- miento doble entre tres cromátidas Entrecruza- miento doble entre tres cromátidas Entrecruza- miento doble entre cuatro cromátidas Figura 6-3. Demostración de que en las meiosis en las que el número de entrecruzamientos no es cero, el valor medio de la RF es el 50 %. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Segunda división meiótica Meiocito después de la duplicación de las cromátidas Tétrada Óctada Primera división meiótica Mitosis A A A A A A A A AA a a a a a a a a a a Figura 6-7. Si no hay entrecruzamiento entre el centrómero y el locus, los alelos A y a de éste segregan a núcleos distintos tras la primera división meiótica. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A A A a A A A a aa a a A A a A a a A a Un patrón de segregación en la segunda división, MII Primera división Segunda división Mitosis Figura 6-8. Si hay un entrecruzamiento entre el centrómero y el locus, los alelos A y a de éste no segregan a núcleos distintos hasta la segunda división meiótica. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición y + y + sn sn y + sn y + sn + y + sn y + sn y y y y y y sn + sn + sn + sn sn + sn + Fenotipo Sector amarillo Sector amarillo Normal Sector singed Sectores gemelos Sector individual Figura 6-18. Un entrecruzamiento mitótico puede provocar una segregación fenotípica. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A– B– WT Se mezclan Se lavan las células No crecen colonias met bio thr leu thi+ + + + + Colonias protótrofas No crecen colonias Se siembran 10 células8~ Se siembran 10 células8~ Se siembran 10 células8~ Se lavan las células Se lavan las células Algunos descendientes A met bio thr leu thi– – + + + B met bio thr leu thi+ + – – – (a) Mezcla MM MM MM Figura 7-2. Demostración de Lederberg y Tatum de la recombinación genética entre células bacterianas. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Donante Cromosoma bacteriano Plásmido Pilus Receptora (a) (b) Puente de conjugación Figura 7-5. (a) Un pilus une a las dos bacterias durante la conjugación. (b) Después se forma un puente (básicamente un poro) entre las dos células. A continuación, una cadena de DNA del plásmido pasa a la bacteria receptora, y a partir de cada cadena sencilla se forma una doble. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Tiempo (minutos) (a) (b) Fr ec u en ci a (% ) d e ca ra ct er es g en ét ic o s H fr e n tr e lo s ex co n ju g an te s st rr 100 80 60 40 20 0 10 20 25 min Origen Origen Hfr str s F–str r 30 40 50 60 azi r ton r lac + gal + Figura 7-7. Experimentos de conjugación interrumpida con E. coli. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (a) (b) (c) (d) Cromosoma Hfr O Factor F integrado Célula diploide F′ lac /lac+ – lac + tsx ton lac + ton tsx lac + F′-lac lac + lac – ton tsx Figura 7-14. Formación y reintegración de un factor Fñ, en este caso Fñ lac. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición DNA transferido DNA libre Complejo de unión a DNA Pared celular Membrana citoplásmica Nucleótido DNA libre de una bacteria muerta Cromosoma Enzima que degrada el DNA Bacteria transformada (a) (b) Figura 7-16. Una bacteria en el proceso de transformación (a) recoge DNA libre procedente de una célula bacteriana muerta. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Fagos libres Ciclo lítico Célula no infectada Adsorción del fago a la célula hospedadora Entrada del ácido nucleico del fago Se sintetizan las proteínas del fago y se replica su material genético; se degrada entonces el cromosoma hospedador Ácido nucleico del fago Proteínas del fago Cromosoma hospedador degradado Ensamblaje de fagos dentro de la célula hospeda- dora Lisis de la célula hospedadora Figura 7-21. Ciclo lítico de un bacteriófago de transducción generalizada. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Bacteria transducida Bacteria donante Fagos portadores de genes del donante Bacteria receptora a + b + a + b + a + b + b + a + a +a – a + a – a + Figura 7-26. Mecanismo de transducción generalizada. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 1 4 5 NH2 1 2 5 4 6 3 3 2 5 6 4 1 N N NN N 7 8 9 Nucleótidos púricos Fosfato Base nitrogenada (adenina, A) Azúcar desoxirribosa 5 -fosfato de desoxiadenosina (dAMP) Nucleótidos pirimidínicos Citosina (C) 5 -fosfato de desoxicitidina (dCMP) CH2 H H OH H HH O O O OOO 3 2 O O OOO N CH2 H H OH H HH O NH2 ON Figura 8-4a. Estructura química de los cuatro nucleótidos (dos con bases púricas y dos con bases pirimidínicas) que constituyen los componentes fundamentales del DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 5 -fosfato de desoxitimidina (dTMP) 3 2 5 6 4 1 O 1 2 5 4 6 3 N NN N 7 8 9 Guanina (G) 5 -fosfato de desoxiguanosina (dGMP) Timina (T) H NH2 CH2 H H OH H HH O O O OOO O O OOO CH2 H H OH H HH O N O H N O CH2 Figura 8-4b. Estructura química de los cuatro nucleótidos (dos con bases púricas y dos con bases pirimidínicas) que constituyen los componentes fundamentales del DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Figura 8-5. Doble hélice de DNA, desenrollada para mostrar los esqueletos azúcar-fosfato (en azul) y los escalones de pares de bases (en rojo). ? 2002 McGraw-Hill Interamericanade España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Vieja Las dos cadenas de la doble hélice parental se desenrollan, y cada una determina una nueva cadena hija mediante las reglas de emparejamiento de las bases Nueva Figura 8-10. El modelo de replicación del DNA propuesto por Watson y Crick está basado en la especificidad de los puentes de hidrógeno entre los pares de bases. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición DNA parental Polimerasa de DNA III en cadena adelantada Cadena adelantada Molde de la cadena adelantada Helicasa Primasa de RNA Cebador de RNAMolde de la cadena retrasada Topoisomerasa Polimerasa de DNA III en cadena retrasada Fragmento de Okazaki Primosoma Proteínas de unión a DNA de cadena sencilla 5′ 3′ 5′ 3′ 5′ 5′ Figura 8-20. Horquilla de replicación del DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 5@ Avance de la horquilla Cadenas viejas Cadena retrasada Cadena adelantada 3@ 3@ 5@ Síntesis de la cadena retrasada Cebador de RNA (a) Oligonucleótidos de RNA (cebado- res) sobre molde de DNA 3@ 5@ 5@ 3@ 5@ 3@ 3@ 5@ DNA nuevo Fragmento de Okazaki (b) La polimerasa de DNA alarga los cebadores de RNA con DNA nuevo 5@ 3@ 3@ Ligación (c) La polimerasa de DNA elimina el tramo 5' RNA al final de cada fragmento (d) La ligasa de DNA une los fragmentos Cadena vieja Figura 8-30. Esquema general de una horquilla de replicación (arriba) y pasos sucesivos de la síntesis de la cadena retrasada. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Grupo Hemo (a) Estructura primaria Extremo carboxilo Extremo amino (b) Estructura secundaria Puentes de hidrógeno entre aminoácidos localizados en distintas posiciones de la cadena polipeptídica (c) Estructura terciaria Hemo Polipéptido b (d) Estructura cuaternaria b b a a Figura 9-7. Diferentes niveles de la estructura de las proteínas. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (a) (b) Figura 9-19. El centro activo de una enzima concreta, la enzima digestiva carboxipeptidasa. (b) La enzima con su sustrato (en dorado) en el sitio correcto. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 3@ 5@ 5@ 3@ Cadena sin sentido del gen 1 Cadena molde del gen 2 Polimerasa de RNA Cadena molde del gen 1 Cadena sin sentido del gen 2 Gen 1 Gen 2 DNA (a) RNA RNA Polimerasa de RNA 5@ 5@ Figura 10-6a. Transcripción de dos genes. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Adición al extremo 3 de la cadena en crecimiento@ Cadena molde del DNA 3@ 3@ 5@ 5@ 3@ 5@ RNA (b) Figura 10-6b. Transcripción de dos genes. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (c) Comienza la transcripción Holoenzima Región promotora en el DNA La polimerasa de RNA rastrea la doble hélice La polimerasa se une al promotor y forma un complejo cerrado La polimerasa desenrrolla el DNA y forma un complejo abierto Núcleo central a b a b@ 5 pp @ p A p (Np) Nn OH 3 @ (b) (a) p p p Figura 10-9. Iniciación de la transcripción. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Polimerasa de poli(A) 5@ 3@ 5@ Cadena sin sentido Polimerasa de RNA Transcrito de RNA Cadena molde DNA Guaniltransferasa Endonucleasa Sitio de corte (f) m G–P–P–P7 (e) m G–P–P–P7 (d) m G–P–P–P7 m G–P–P–P7 (c) (a) 5@ 3@ 5@ 3@ 3@ 5@ 3@ 5@ 3@ 5@ (b) m G–P–P–P7 Figura 10-15. Procesamiento de un transcrito primario. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Amino ácido A C C Bucle T C (7 nucleótidos) t Brazo de unión al aminoácido (7 pares de bases) Bucle DHU (8-12 nucleótidos) Hélice T C (5 pares de bases) t Hélice DHU (3-4 pares de bases)Brazo extra (longitud variable) Hélice del anticodón (5 pares de bases) Pirimidinas Purina modificada Base de tambaleo Anticodón Bucle del anticodón (7 nucleótidos) T t C (a) Figura 10-26a. Estructura del RNA transferente. (a) Regiones funcionales de cualquier molécula de tRNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Sitio de unión del aminoácido Anticodón(b) 5@ p mG UH2 UH2 m2G ml 3@ OH UH2 Figura 10-26b. Estructura del RNA transferente. (b) Secuencia específica del tRNA de la alanina de levadura. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Bucle DHU Extremo CCA Bucle del anticodón Anticodón 5@ 3@ (c) Bucle T Ct Figura 10-26c. Estructura del RNA transferente. (c) Esquema de la estructura tridimensional real del tRNA de la fenilalanina de levadura. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Te rc er a le tr a Segunda letra P ri m er a le tr a Figura 10-27. El código genético. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Movimiento de los ribosomas Indica formación de un nuevo enlace peptídico tRNA saliente 4 aa -tRNA entrante 7 7Sitio P Sitio A Codón aa1 Codón aa2 Codón aa3 Codón aa4 Codón aa5 Codón aa6 Codón aa7 H N2 5 mRNA @ 3@ Figura 10-31. Adición de un aminoácido a la cadena polipeptídica creciente durante la traducción del mRNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Transporte y almacenamiento de proteínas 5% Transporte 2% Metabolismo 22% Transducción de señales 8% Energía 6% Tráfico intracelular 2% Metabolismo secundario 10% Estructura celular 8% Vacuola mt cp DNA RNA Transcripción 15% Crecimiento y división 6% Enfermedad y defensa 13% Patógeno Síntesis proteica 3% Figura 10-45. Distribuciones de varias categorías de genes que determinan proteínas. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Medio Polimerasa de RNA Genes estructurales I P O Z Y A DNA mRNA Polipéptido Proteína represora Plegamiento Lactosa b-Galactosidasa Permeasa Transacetilasa mRNA mRNA Figura 11-1. Regulación del operón lac. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (a) Glucosa presente (poco AMPc); no hay lactosa; no hay mRNA lac CAP CAP (b) Glucosa presente (poco AMPc); lactosa presente AMPc P O Z Y AI Represor P O Z Y AI P O Z Y AI Lactosa (c) No hay glucosa (mucho AMPc); lactosa presente Inductor- represor Muy poco mRNA lac Abundante mRNA lac Lactosa Inductor- represor R I R I R I R I R Figura 11-12a, b, c. Control negativo y positivo del operón lac por el represor Lac y la proteína activadora de los genes catabólicos (CAP), respectivamente. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (d) AMPc CAP –90 –35 –10 5@ 3@ DNA (e) Figura 11-12d, e. Control negativo y positivo del operón lac por el represor Lac y la proteína activadora de los genes catabólicos (CAP), respectivamente. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (a) Control negativo P O A B C I R Factor activo (activador) Inductor Represor inactivo Transcripción mRNA R Represor activo No haytranscripción (b) Control positivo Factor inactivo No hay transcripción Activación por el inductor Transcripción P X Y ZR mRNA Figura 11-13. Comparación entre control positivo y negativo. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Represores Estas proteínas se unena series de genes específicos en sitios conocidos como silenciadores, disminuyendo los niveles de transcripción. Activadores Estas proteínas se unen a los genes en sitios conocidos como intensificadores y aumentan la tasa de transcripción Factores de transcripción basal En respuesta a las señales de los activadores, estos factores sitúan a la polimerasa de RNA en el sitio de inicio de la transcripción e inician el proceso de la transcripción. Coactivadores Estas moléculas «adaptadoras» integran señales de los activadores y quizás también de los represores. Alfa Silenciador In te ns ifi ca do r Intensificador Intensificador Represor Activador Activador Activador Proteína de unión a TATA Secuencia TATA Promotor mínimo Polimerasa de RNA Región codificante 250 40 60 30 Beta 30 15080 110 A B F E H Figura 11-28. El aparato molecular que controla la transcripción en las células humanas consta de cuatro tipos de componentes. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Introducción en bacterias para su clonación Propiedad A de en estudioDrosophila Identificación de mutantes que carezcan de A. Cruzamiento silvestre × mutante 3 4 1 4 silvestre mutante F2 Relacionar el gen de interés con el alelo mutante . A a Extracción del DNA de Drosophila Digestión del DNA Extracción del DNA vector a partir de bacterias Digestión del vector Construcción del DNA recombinante Seleccionar el clon portador del gen .A Figura 12-1. La tecnología del DNA recombinante nos permite insertar fragmentos individuales de cualquier genoma en moléculas de DNA vector tales como plásmidos y amplificarlas individualmente en bacterias. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Clon del fragmento donante 2 Sitios de restricción DNA donante Fragmentos de restricción Vector recombinante con el inserto 1 ó 2 1 1 2 2 21 Transformación Genoma bacteriano Replicación, amplificación y división celular Clon del fragmento donante 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Figura 12-5. Así ocurre la amplificación. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Con inserto Vector pBR322 EcoRv 185 Nhel 229 BamHI 375 SphI 562 SalI 651 EagI 939 NruI 972 BspMI 1063 Scal 3846 PvuI 3735 Pst I 3609 Ppal 3435 ampR tet R ori 4.4 kb Digestión del DNA foráneo con, por ejemplo, ISal Transformación bacteriana Siembra en placas con ampicilina Inserto Sin inserto ampRampR tetR AmpRTetR AmpRTetS Figura 12-6a. Esquema de la estructura general y los sitios de restricción de dos plásmidos diseñados para ser empleados como vectores de clonación de DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Vector pUC18 H in S p h P st S al X b a B am S m a K p n S ac E co d III L I l l H I I I I R I Sitio de clonación múltiple Promotor lac lacZ @ 2.7 kb ampR ori Digestión del DNA foráneo con, por ejemplo, XbaI Transformación bacteriana Siembra en placas con ampicilina y X-Gal Azul Blanco Sin inserto Con inserto ampR Inserto ampR Figura 12-6b. Esquema de la estructura general y los sitios de restricción de dos plásmidos diseñados para ser empleados como vectores de clonación de DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Genoma celular Digestión con una enzima de restricción Extracción de DNA Digestión Ligación DNA recombinante Fagos híbridos Bacteria Infección Lisis Halo Césped bacteriano Clon del fago en la placa Genoteca de clones del fago (a) Figura 12-10a. (a) Se puede construir una genoteca genómica mediante la clonación de genes en el bacteriófago j. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Infección de nuevas células bacterianas Filtro Incubación del filtro con la sonda radiactiva Filtro de nitrocelulosa Película Autorradiografía para localizar el clon deseado Clon deseado Síntesis del gen foráneo (b) Figura 12-10b. (b) Se hace una réplica de los halos sobre un filtro de nitrocelulosa, y se degradan la proteínas virales, dejando sólo el DNA recombinante, que se desnaturaliza para facilitar su adsorción al filtro. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición RNA o DNA Marcadores de tamaño radiactivos ( P)32 Electroforesis Migración La solución pasa a través del gel y del filtro hacia las servilletas de papel Servilletas de papel Esponja Gel Tampón con sales Filtro de nitrocelulosa Gel Filtro Hibridación con la sonda DNA transferido al filtro Filtro en una bolsa sellada Lavado de la sonda libre Sonda unida a las secuencias complementarias Exposición del filtro a una película sensible a rayos X Autorradiograma + – Figura 12-18. Electroforesis en gel, transferencia e hibridación para identificar genes clonados concretos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Secuencia de la cadena original de DNA Base (a) O O O O O O O OP P P Nucleótidos (didesoxi-) terminadores de la síntesis No puede establecer un enlace fosfodiéster con el dNTP entrante5´ Cadena de DNA 3´ T T A G A C C C G A T A A G C C C G C A Polimerasa I de DNA +4 dNTP +ddATP Cebador marcado G C G T T T A G A C C C G A T A A G C C C G C A A T T C G G G C G T H H H H A T C T G G G C T A T T C G G G C G T + + H H A T C T G G G C T A T T C G G G C G T + A (b) DNA Cebador marcadoPolimerasa I de DNA +4 dNTP+ ddATP ddTTP ddCTP ddGTP Gel de acrilamida T T A G A C C C G A T A A G C C C G C A Figura 12-22. El método de secuenciación con didesoxinucleótidos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Amplificación de la secuencia diana La muestra diana original es DNA de doble cadena 5@ 3@ Separación de las cadenas y unión de los cebadores (a) 5@ 3@ 3@ 5@ Cebador 2 Cebador 1 Extensión de los cebadores (b) 5@ 3@ Complementaria al cebador 2 Complementaria al cebador 1 Cebadores nuevos 3@ 5@ Separación de las cadenas y unión de los cebadores 3@ 5@ 5@ 3@ Extensión de los cebadores Cadenas de tamaño unidad Separación de las cadenas y unión de los cebadores (c) (d) (e) (f) (g) Cadenas de longitud variable Los fragmentos deseados (no se muestran las cadenas de longitud variable) Y así sucesivamente 5@ 3@ Complementaria al cebador 2 Complementaria al cebador 1 3@ 5@ Extensión de los cebadores 3@ 5@ 5@ 3@ 3@ 5@ 5@ 3@ Figura 12-26. La reacción en cadena de la polimerasa. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 1. Enfermedad de la orina negra 2. Herencia mendeliana recesiva 3. Deficiencia enzimática propuesta 4. Localización del gen AKU 5. Gen aislado del hongoHGO Aspergillus 6. El gen de ayuda a encontrar el cDNA del gen humano HGO Aspergillus 7. Utilizando como sonda, se encuentra el mRNA en el hígado HGO Ácido homogentísico Ácido maleilacetoacético Enzima HGO Cromosoma 3 Gen HGO Northern mRNA de HGO q p 3q2 AKU Figura 12-31a. El análisis de la alcaptonuria (enfermedad de la orina negra). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Cebador 8. Utilizando el cDNA, se encuentra el gen en una genoteca genómica construida en j 9. El clon hibrida con 3q2HGO 10. Mediante PCR de los exones 10 y 12 se encuentran los sitios mutantes Gen (14 exones, 13 intrones)HGO Casos de hibridación HGO-AKU 11. Herencia de las mutaciones 10 12 P230S V300G +/P230S +/ V300G +/+ +/++/P230S P230S/ V300G P230S/ V300G P230S/ V300G +/ V300G Figura 12-31b. El análisis de la alcaptonuria (enfermedad de laorina negra). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (i) Sustitución de un par de bases (a) Mutagénesis dirigida utilizando oligonucleótidos Unión del oligo al ssDNA Polimerización Replicación en la célula C A C A C T AG Sitio mutante y (ii) Inserción Oligo ssDNA (iii) Deleción Inserto y yDeleción Figura 13-1a. Mutagénesis in vitro. (Oligo, oligonucleótido; PCR, reacción en cadena de la polimerasa; RE, enzima de restricción; ssDNA, DNA de cadena sencilla.) ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (b) Intercambio de fragmentos (c) Deleción (d) Conjunto de deleciones (e) Mutagénesis por PCR • 1ª PCR para obtener un cebador largo Bloqueado químicamente Digestión con exonucleasa Producto • 2ª PCR utilizando el cebador largo ProductoSitio mutante Deleción Deleción RE RE Figura 13-1b, c, d, e. Mutagénesis in vitro. (Oligo, oligonucleótido; PCR, reacción en cadena de la polimerasa; RE, enzima de restricción; ssDNA, DNA de cadena sencilla.) ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Morfo 1 de DNA Morfo 2 de DNA RE RE RE RE RE Sonda P Sonda P Origen Homocigoto para el morfo 1 Homocigoto para el morfo 2 Heterocigoto Ligamiento al locus D D d/ d d/ 1 2 3 4 5 6 7 8 d d/ d d/ d d/D d/ D d/ D d/ D d/ D d/ Morfo 1,2 2,2 2,2 1,2 1,2 2,2 2,2 1,2 1,2 2,2 Inferencia Morfo 1 Morfo 2 Madre Recombinación en el niño 8 Padre Morfo 2 Morfo 2 RE RE RE RERE D d d d RE RE RE RE Southerm RFLP Figura 13-3. Detección y transmisión de un polimorfismo en la longitud de los fragmentos de restricción (RFLP). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Alelo X+ Entrecruzamiento doble en 1 y 2 Marcador Plásmido Alelo X+ Alelo X– Cromosoma Entrecruzamiento sencillo en 1 Marcador Alelo X–Alelo X+ 1 2 Figura 13-12. Dos mecanismos posibles para transformar una estirpe de levadura X− con un plásmido portador de un alelo funcional (X+). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Células con la mutación deseada Vector integrador tk Gen clonado Vectores Exón 2 Exón 1 (región estructural del gen) neoR Células a transformar (a) (b) Integración dirigida del vector por recombinación homóloga Vector Gen diana en el cromosoma Cromosoma con la inserción dirigida Integración aleatoria Vector Gen no homólogo en un cromosoma Cromosoma con una inserción aleatoria Sin inserción Vector Gen no homólogo en un cromosoma Cromosoma no modificado (c) Análogo de la neomicina Ganciclovir Medio que contiene estos compuestos Célula sin inserción Célula con inserción homóloga Célula con inserción aleatoria (d) Figura 13-21. Producción de células que contienen una mutación en un gen específico (interrupción dirigida o knockout). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (a) Cromosoma normal Mutación dirigida Macho quimérico recién nacido (portador de células de dos estirpes diferentes) Células ES de un ratón marrón Hembra negra Embrión en estado de blastocisto a a M M A A M m/ ; / más / ; / Embrión alterado Madre adoptiva Embrión Ratón marrón M m a a M M/ ; / A A M M/ ; / Figura 13-22a. Obtención de un ratón knockout portador de la mutación dirigida. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Quimera adulta (b) a a M M A A M m / ; / más / ; / a a M M/ ; / a a M M/ ; / A a M m/ ; / A a M m/ ; / A a M M/ ; / A M/– ; /– A m m/– ; / A M/– ; /– a a M/ ; /– Figura 13-22b. Obtención de un ratón knockout portador de la mutación dirigida. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición = Ratones grandes = Ratones / enanoslit lit Gen de la hormona del crecimiento de rata ( )RGH Promotor de la metalotioneína de ratón ( )MP Hembra de ratón pseudopreñada Plásmido Cría transgénicaHuevo /lit lit Peso relativo Interpretación Transgénico grande Enano lit lit lit lit lit lit lit lit MP RGH Grande Enano 1 2 1 2 , , 2.3 2.7 2.32.5 1.9 2.6 2.4 2.4 2.7 2.32.3 2.4 2.5 2.6 Figura 13-23. El gen de la hormona del crecimiento de la rata (RGH), bajo el control de un promotor de ratón que responde a la presencia de metales pesados, se inserta en un plásmido y se utiliza para producir un ratón transgénico. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición ASIGNACIÓN DE GENES A UN CROMOSOMA Ligamento Hibridación Híbridos celulares PFGE Puntos de ruptura de alteraciones cromosómicas in situ Marcador molecular 1 Gen Marcador molecular 2 Marcador molecular 3 Gen Marcador molecular 2 CARTOGRAFÍA CROMOSÓMICA Recombinación Híbridos irradiados CARTOGRAFÍA DE RESTRICCIÓN Dianas de restricción infrecuentes ( ) PFGE Gen Fragmentos clonados CARTOGRAFÍA FÍSICA YAC Cósmidos Alineamiento de marcadores (I) TTAGCTTAACGTACTGGTACCGTAGTACCGTGGCTTAT Secuenciación de DNA (a) Figura 14-1a. Resumen de las estrategias generales de la Genómica estructural. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (b) Región 17Q21 Figura 14-1b. Resumen de las estrategias generales de la Genómica estructural. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Exón 1 Exón 2 Exón 3 Intrón Intrón Gen de la mioglobina (a) (b) Individuo A CTAAAGCT AAGGACCGAGGTGGAGGTGGGCAGG Secuencia de 33 pb Individuo B Individuo C Cromosomas homólogos VNTR I VNTR II VNTR III A B C Cuatro repeticiones en tándem Figura 14-4. Obtención de una huella digital de DNA empleando una sonda de VNTR. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 1 2 3 4 5 Fenotipo dominante (P) Marcador A B C D E F G H I EJEMPLOS DE ANÁLISIS F y H Siempre se heredan juntos – ¿ligados? A y B En los descendientes, siempre aparece A ó B – ¿alélicos? A y D Cuatro combinaciones: A y D, A, D o ninguno – ¿no ligados? F, H y E Siempre aparecen F y H o E – ¿estrechamente ligados en ? Alelo Posiblemente ligado a I y C trans P Figura 14-5. Utilización de las bandas de la huella digital de DNA como marcadores moleculares en cartografía. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición p M MP p M × p M Clave Cebadores de PCR Repeticiones del microsatélite Alelo dominante de la enfermedadP Marcadores molecularesM – M 1 2 3 4 5 6 M M M M Productos de PCR Figura 14-6. Utilización de las repeticiones de microsatélites como marcadores moleculares en la cartografía. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A B C 1 2 3 4 5 C 6 7 E Clave Posición y orientación de los cebadores de la PCR Productos de la amplificación por PCR Electroforesis de los productos de la PCR 1–7 Cromosomas B D C E A RAPD (a) Figura 14-8a. (a) El análisis de DNA amplificado al azar (análisis de RAPD) proporciona marcadores moleculares cromosómicos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición DATOS (presencia de STS en los YAC) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A B C D E STS (sitios marcados por su secuencia) YAC CONTIG Mapa de STS Extensión de los YAC Orden incierto 9 1 8 10 2 11 12 3 4 7 5 6 E C A D B Figura 14-15. Utilización de sitios marcados por su secuencia (STS) para ordenar clones solapados (en este ejemplo, YAC) en un contig. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición I IV 1 IIV III VI 958 Autorradiograma del filtro transferido e hibridado con la sonda del gen X Cromosomas y YAC alineados Posición del gen X 1 958 III 333 332 331 334 335 Serie ordenada de clones YAC (filtro de politeno) Figura 14-16. Utilización de una serie ordenada de YAC para localizar la posición en el mapa de un nuevo gen clonado de Caenorhabditis elegans. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Líneas consanguíneas recombinantes Línea pura A Línea pura B Cruzamiento entre hermanos Retrocruzamiento Cruzamientos consanguíneos Retrocruzamiento y cruzamientos consanguíneos Figura 14-20. Obtención de líneas para la identificación y cartografía de QTL. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Vacuola Transporte 2 % Metabolismo 22 % Transducción de señal 8 % Energía 6 % Tráfico intracelular 2 % Metabolismo secundario 10 % Estructura celular 8 % Transcripción 15 % Crecimiento y división 6 % Enfermedad y defensa 13 % Patógeno Síntesis proteica 3 % Transporte y almacenamiento de proteínas 5 % mt cp DNA RNA Figura 14-23. Distribuciones de varias categorías de genes que determinan proteínas. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Gen testigo lacZ 2 k ori 2 k ori Dominio de unión a DNA de GAL4 (BD) ampRCamR Proteína «cebo» Dominio de activación de GAL4 (AD) Proteína «presa» Reunión Interacción Presa Cebo Transcripción Promotor GAL4 GAL4 AD GAL4 BD TRP 1+ LEU 2+ Figura 14-24. Sistema del doble híbrido de levadura para la detección de interacciones génicas. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (a) Método de síntesis de oligonucleótidos Grupo protector de cristalChip Primera pantalla Segunda pantalla Tercera pantalla (I) (II) (III) (IV) (V) (VI) (VII) (b) Serie ordenada de oligonucleótidos (c) Hibridación con una sonda 1 2 3 4 1 2 3 4 etc. Figura 14-27. Método para sintetizar una serie ordenada de muchos oligonucleótidos sobre un chip de cristal. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Promotor DNA Componentes del centro activo de la proteína 5@ Intrón 3 Silvestre@ m1: nula m2: nula m3: nula m5: neutra m6: nula = sitio mutante m2 m3 Exones Proteína Centro activo m4 m5 m4: rezumante Figura 15-1. Posibles posiciones de una mutación y sus consecuencias funcionales. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición mRNA Proteína N W WN N W N W WN Alelo silvestre Mutación de cambio de sentido (p. ej., GC A� T) Mutación sin sentido (p. ej., CAA TAA)� Mutación de cambio de fase (p. ej., + A) Mutación en región reguladora = sitio mutante N = Northern W = Western = desplazamiento Figura 15-2. Efecto de algunos tipos frecuentes de mutaciones sobre el RNA y la proteína. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (a) Mutación nula de pérdida de función ( )m + + m + m m (b) Mutación rezumante de pérdida de función (m )′ + + m′ + m′m′ + M+ + MM (c) Mutación de ganancia de función ( )M Figura 15-12. (a) La mutación m ha provocado una pérdida completa de función (es una mutación nula). (b) El alelo mutante m ñ mantiene parte de su función, pero en el homocigoto no hay suficiente producto para que el fenotipo sea silvestre. (c) La mutación M ha provocado la aparición de una nueva función celular, representada por el producto génico de color amarillo. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Mutágeno Mayoría de los genes Proto- oncogenes Alteración en el DNA Alteración en el DNA Genes de reparaciónRepara- ción Repara- ción Mutación Silvestre Silvestre Mutación Dominante Recesiva Recesiva Dominante Segunda mutación Segunda mutación Célula cancerosa Tumor Muerte o mal funcionamiento celular Figura 15-27. Comparación de las diferentes consecuencias de una mutación somática en un protooncogén o en otro gen cualquiera. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Forma enol rara de la guanina (G*) Forma imino rara de la citosina (C*) Adenina Forma enol rara de la timina (T*) Guanina Citosina Forma imino rara de la adenina (A*) Timina Figura 16-2. Bases mal emparejadas. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Sitio ámbar Sitio ámbar Sitio ámbar EMS UV AFB1 GC AT GC AT GC AT(a) (b) (c) (d) (e) 30 30 30 39 38 27 80 36 GC TA GC TA GC TA AT TA AT TA AT TA AT CG AT CG AT CG GC CG GC CG GC CG 20 10 0 20 10 0 20 10 0 20 10 0 20 10 0 100 200 300 100 200 300 100 200 300 20 10 0 20 10 0 20 10 0 20 10 0 20 10 0 20 10 0 20 10 0 20 10 0 20 10 0 20 10 0 N ú m er o d e su ce so s Figura 16-13. Especificidad de los mutágenos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Daño en una base La glucosilasa de DNA elimina la base Figura 16-29. Acción de las glucosilasas del DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición La endonucleasa AP realiza el corte La exonucleasa de escisión elimina un tramo de DNA La polimerasa sintetiza nuevo DNA La ligasa sella la mella Figura 16-30. Reparación de sitios AP (apurínicos o apirimidínicos). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (a) Por rotura y reunión Deleción Pérdida Deleción Duplicación Inversión Translocación recíproca Clave = rotura = segmentos de DNA repetido = reunión = entrecruzamiento Figura 17-1a. Origen de las reorganizaciones cromosómicas. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (b) Por entrecruzamiento entre DNA repetitivo Pérdida Deleción Deleción Duplicación Inversión Translocación recíproca Clave = rotura = segmentos de DNA repetido = reunión = entrecruzamiento Figura 17-1b. Origen de las reorganizaciones cromosómicas. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Anti-Lepore Lepore Anti-Kenia Kenia Gc Ac d bAc d b Gc Acb Gc Ac d b Gc Ac Ac d b Gc Ac d bd b Gc db Gc Ac d b Gc Ac d b Figura 17-13. Mecanismo propuesto para la formación de variantes de las subunidades de la hemoglobina humana por recombinación asimétrica en la región genética c-d-b. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A P B C C D D P P Puntos de ruptura genesentre Ordenación normal 5 3 Rotura en el DNA 5 3 3 3 5 5 5 5 3 3 A P P B C P 5 3 3 5 P 3 5 5 3 Alineamiento invertido 5 3 A P P B B D P 3 3 3 5 5 5 5 3 D La unión de las roturas completa la inversión 5 3 A P PC P Inversión P P Figura 17-14a. Efectos de las inversiones en el DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición B D 3 3 5 5 Un punto de ruptura del gen ( interrumpido)en medio C C 5 3 A P P« »C C P Un punto de ruptura genesentre « »C Inversión Generándose dos fusiones génicas 5 3 A P Puntos de ruptura de los genes yen medio A D Inversión D P B P A D P P Figura 17-14b. Efectos de las inversiones en el DNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A B C D E A D C B E Emparejamiento C A E B D C B D Segregación A B C D E A D C B E E D C B E Fragmento acéntrico (se pierde) A B C D A El puente dicéntrico se rompeal azar A B C D E A B C D A A D C B E A B C D E A B C D A D C B E Producto normal Producto con deleción Producto con deleción Producto con inversión Heterocigoto para una inversión paracéntrica Entrecruzamiento en el bucle Figura 17-16. Productos meióticos resultantes de un solo entrecruzamiento dentro del bucle de una inversión paracéntrica. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A B C D A C B D A B C DB C Heterocigoto para una inversión pericéntrica Emparejamiento Entrecruzamiento en el bucle Segregación A B C D A B C A A B C D A B C A D B C D D B C A Fin de la meiosis I Fin de la meiosis II Producto normal Duplicación de A y deleción de D Duplicación de D y deleción de A Producto con inversión D B C D D B C A Figura 17-17. Productos meióticos resultantes de una meiosis con un solo entrecruzamiento dentro de un bucle de inversión pericéntrica. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Heterocigoto para una translocación Posición original de los segmentos translocados N1 N2 T1 T2 T1 N2 Normal Translocado N1 T2 Configuración del emparejamiento Dos tipos de segregaciones Adyacente 1 Productos Arriba T + N1 2 T + N2 1Abajo Duplicación del segmento púrpura translocado y deleción del naranja Duplicación del segmento naranja translocado y deleción del púrpura A menudo inviables Arriba T + T1 2 N + N1 2Abajo Genotipo translocado completo Normal Alternada Ambos completos y viables Figura 17-23. Productos meióticos resultantes de los dos tipos más frecuentes de segregaciones cromosómicas en un heterocigoto para una translocación recíproca. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Progenitor normal Portador de una translocación Robertsoniana Emparejamiento meiótico Roturas Pérdida Gametos del portador de la translocación Gametos del parental normal Síndrome de Down Portador de la translocación Normal Letal 21 21 14 14 Figura 17-27. Manifestación del síndrome de Down en los hijos de un individuo no afectado portador de un tipo especial de translocación, denominada translocación Robertsoniana, en la cual se han fusionado los dos brazos largos de dos cromosomas acrocéntricos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Apareamiento Gametos producidos por la unión aleatoria al huso acromático 1 2 3 4 Figura 18-7. Consecuencias genéticas del apareamiento en forma de bivalentes en un tetraploide. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición n = 9 n = 9 Gametos Raphamus n2 = 18 Parentales × Brassica n2 = 18 Raphanobrassica Híbrido F estéril1 n n n + = 9 + 9 (2 ) = (18) Anfidiploide fértil 2 + = 18 + 18 (4 ) = (36) n 2n n Figura 18-9. Origen del anfidiploide (Raphanobrassica) formado a partir de la col (Brassica) y el rábano (Raphanus). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición B. oleracea, Col, coliflor, brécol, col rizada, colinabo, coles de bruselas 2n = 18 n = 9 n = 9 B. carinata, Mostaza abisinia 2 = 34n B. napus N , abo sueco, colza 2 = 38.n B. nigra, Mostaza negra 2 = 16n n = 8 n = 8 B. juncea, Mostaza en rama 2 = 36n B. campestris, Col china, nabo, colza 2n = 20 n = 10 n = 10 Figura 18-11. Triángulo de especies que muestra la importancia de la anfidiploidía en la producción de nuevas especies de Brassica. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Cultivado como trigo Einkorn AA Un trigo silvestre diploide . AA T monococcum AB (×2) Un trigo silvestre tetraploide T. AA BBturgidum Un trigo silvestre diploide . DD T tauschii Cultivado como trigo Emmer 10 000 años a. de C. AA BB A B D Trigo hexaploide . AA BB DD T aestivum Un trigo silvestre diploide, posiblemente BBT. seasii (×2; hace ~8000 años) Figura 18-12. Diagrama del origen propuesto para el trigo hexaploide actual, que implica la producción de anfidiploides en dos momentos distintos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Suspensión de células Protoplastos Protoplastos Suspensión de células Fusión de protoplastos en presencia de pilietilenglicol Monoploide amarillento ( ) fotosensible y Protoplastos sembrados Planta monoploide Planta diploide verde fotorresistente Planta diploide verde fotorresistente Monoploide blanquecino ( ) fotosensiblew Callos híbridos, verdes y fotorresis- tentes ( / · / )y y w w+ + Figura 18-13. Construcción de un híbrido a partir de dos líneas monoploides de Nicotiana tabacum por fusión celular. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición n + 1 n + 1 n – 1 n – 1 No disyución en la primera división Segunda división Primera división No disyunción en la segunda división n + 1 n – 1 n n Figura 18-16. Producción de gametos aneuploides por falta de disyunción en la primera o en la segunda división meiótica. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 833 000 niños 850 000 nacimientos 1 000 000 de embarazos 150 000 abortos espontáneos 75 000 anomalías cromosómicas 17 000 muertes perinatales 5165 anomalías cromosómicas 1849 aneuploidías para cromosomas sexuales 1427 varones 422 hembras 1183 trisomías para autosomas 42 trisomías del 13 100 trisomías del 18 1041 trisomías del 21 758 translocaciones robertsonianas equilibradas 758 translocaciones recíprocas equilibradas 117 inversiones 500 aberraciones estructurales desequilibradas 39 000 trisómicos (3510 trisomías del 21) 13 500 XO 12 750 triploides 4500 tetraploides 5250 otros Figura 18-23. Destino de un millón de cigotos humanos implantados. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición CUADRO 18-2. Número y tipo de anomalías cromosómicas encontradas entre abortos espontáneos y niños nacidos vivos entre 100 000 embarazos 100 000 EMBARAZOS 15 000 abortos espontáneos 7500 cromosómicamente anormales 85 000 nacidos vivos 550 cromosómicamente anormales Trisomía 1 0 0 2 159 0 3 53 0 4 95 0 5 0 0 6-12 561 0 13 128 17 14 275 0 15 318 0 16 1229 0 17 10 0 18 223 13 19-20 52 0 21 350 113 22 424 0 Cromosomas sexua- les XYY 4 46 XXY 4 44 XO 1350 8 XXX 21 44 Translocaciones Equilibradas 14 164 No equilibradas 225 52 Poliploidía Triploidía 1275 0 Tetraploidía 450 0 Otros (mosaicos, etc.) 280 49 Total: 7500 550 ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición A BA 3@ 5@ T 5@ 3@ C 5@ 3@ G 3@ 5@ Cortes de endonucleasa b (a) A BA T C G Intercambio de cadenas b (b) A BA T C G Ligación b (c) a a a A BA 1 T C G 2 3 4 Migración del punto de intersección b (d) a A BA 1 T C G 2 3 4 Resolución b (e) a A BA(f) C T G a b A bA C G T a B Figura 19-9. Mecanismo prototipo para la recombinación genética. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Endonucleasa 5@ 3@ Desplazamiento de la cadena Invasión de la cadena Eliminación de la cadena Ligación Resolución Horizontal o Vertical Migración del punto de intersección (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 19-13. Modelo heterodúplice de Meselson-Radding. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Cromátida a 3@ 3@ 5@ 5@ 3@ 5@ 5@ 3@ Cromátida a 3@ 5@ 1. Rotura de doble cadena en y digestión de los extremos 5' de ambas cadenas cortadas, eliminándose d' 5@ 3@ 2. Invasión de cadena y formación de un lazo en la doble hélice no cortada c d e c @ d @ e @ C @ D @ E@ CD E d D @ D 3@ d D @ D d D @ D @ D 3. Síntesis de reparación en una de las cadenas Figura 19-14a. Modelo de rotura de doble cadena para la recombinación meiótica en la levadura S. cerevisiae. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 4. Síntesis de reparación en la otra cadena Ligación y formación de las estructuras de Holliday c d e c @ D @ e @ C @ D @ E@ C D E 1 3 2 2 4 4 1 3 5a. Rotura en 2 y 3 5b. Rotura en 2 y 4 c d E c D @ E C D @ e C D e c D E c D @ E @ C D @ e @ C D e c d e c D @ e @ C D @ E @ C D E c D e c @ D @ e @ C @ D @ E @ C D E Dobles hélices recombinantes Dobles hélices no recombinantes 6. Reparación del emparejamiento erróneo: escisión de y síntesis de d D Figura 19-14b. Modelo de rotura de doble cadena para la recombinación meiótica en la levadura S. cerevisiae. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Gen 1 Gen 2 Ds Ds Ac Ac Ds Alelo estable del gen 1 inactivado por Ds Revisión en presencia de Ac Transposición al gen 2 Alelo inestable del gen 1 inactivado por Ac Reversión (y transposición) de Ac Ac Ac Figura 20-5. Resumen de los principales efectos de los elementos controladores del maíz. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición ABC C B A@ @ @XYZ A B C@ @ @ CBAX Y Z@ @ @ IS IS Genes del transposón, que incluyen la resistencia a fármacos Transposón YX Z C B A C B A @ @ @ IR = 2 × IS Estructura con forma de piruleta (a) (b) Figura 20-14. Explicación molecular de la estructura con forma de piruleta. La estructura se denomina transposón. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Tn5 Tn3 Tn4IS1 IS 10 T n 10 te tR S1 0 IS2 Segmento para la transferencia de la resistencia Segmento determinante de la resistencia cm R kan R smR suR ampR hg R IS1 Figura 20-17. El papel de los elementos transponibles en la evolución de los plásmidos con resistencia a antibióticos se ilustra con un mapa esquemático de un plásmido que contiene muchos genes de resistencia. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Síntesis de las proteínas víricas necesarias para la construcción de nuevos virus Retrovirus mRNA viral Transcriptasa inversa RNA La cápsida entra en la célula hospedadora y deja las envueltas en la membrana El mRNA viral se transcribe a partir del DNA viral integrado DNA viral La transcriptasa inversa sintetiza la segunda cadena del DNA copia La cápsida se rompe; la transcriptasa inversa sintetiza un DNA copia a partir del RNA viral Cromosoma hospedador Célula hospedadora DNA RNA DNA El DNA viral de doble cadena se integra mediante enzimas desconocidas en el DNA del cromosoma hospedador Figura 20-29. Ciclo de vida de un retrovirus. El RNA viral se muestra en rojo; el DNA, en azul. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición LTR LTR Región cifradora Elemento Ty Promotor sensible a la galactosa Intrón de otro gen Transcrito primario mRNA Las transposiciones del DNA de carecen del intrónTy Plásmido con Ty Figura 20-33. Demostración de la transposición a través de un intermediario de RNA. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 1 Exones 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10 kb JoSp Jb Sq Sx Sg Sg Sx Jo Y Alu M IR M E R 11B M E R 11A M IR M IR M IR 2 M E R 5 M E R 20 M E R 4 M E R 4 M IR M IR M IR 2 M E R 5 M IR M IR SINE L1PA 10 L1PA 9 L1 L1PA 13 L1PA 16 L1PA 16 T H E 1B L1M A 2 L1PA 13 L1 LINE LTR M LT 1D T H E 1C T H E 1B M LT 1B M S TA M S TA T H E 1B M S TA M LT 1B M S T B SSR (TA C C ) n (C A ) n (C T ) n (C C C T ) n (T T C C ) n (G A ) n (C A ) n D3S4496 D3S4497 Figura 20-36. Elementos repetidos encontrados en el gen humano (HGO) que cifra la dioxigenesa del ácido homogentísico, la enzima cuya falta causa la alcaptonuria. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Aguja 0.5 mm Embrión ry ry/ (M)–– *P ry+ Plásmido ry+ Plásmido auxiliar P Adulto Ojos ry– (Alelo en algunas células de la línea germinal) ry+ Algunos descendientes /ry ry+ – (Ojos ry )+ ry ry M)– –( Figura 20-38. Transferencia génica en Drosophila mediada por el elemento BP. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Glu DNA mitocondrial humano (~ 17 kb) Pro Phe Val Gln Ala Asn Cys Tyr Ser Lys Subunidad 8 de la ATPasaGly Arg ND3 ND4L ND4 His Ser Leu mit ND5 ND6 oliR C ito cro m o b Thr eryR cap spi R R RNAribosómicopequeño RNA ribosómico grande mit Leu Thr ND1mit lle f Met ND2 Trp Ox id as a I d el cit oc ro m o c Asp parR Ox ida sa II d el cito cro mo cSubunidad 6 de la ATPasa Oxidasa III del citocromo c mit Oxi dasa I del citocromo c Trp RNA ribosómico pequeño Trp Pro f Met Oxidasa III del citocromo Val Phe Oxidasa II del citocromo c Met Asn Tyrlle Ala ArgSer Asp Gly Lys Arg GlnLeu His Cys Thr RNA ribisómico grande Proteína asociada a los ribosomas Subunidad 9 de la ATPasa Ser C it o cr o m o b Glu DNA mitocondrial de levadura (~ 78 kb) oliR Figura 21-3. Mapa de los mtDNA humano y de levadura. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Membrana interna ND1 ND2 ND3 ND4 ND4LND5 ND6 SDH CoQ H+ H+ Cyt b Cyt c COX I COX II COX III H+ H+ADP ATP Matriz Espacio intermembrana Complejo I Complejo II Complejo III Complejo IV Complejo VSubunidades 35 7 4 0 10 1 10 3 12 2 Cifrados en el DNA nuclear Cifrados en el DNA mitocondrial A8 A6 Figura 21-4. Cadena respiratoria de la mitocondria. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Segunda letra P ri m er a le tr a Tercera letra Figura 21-5. Código genético de la mitocondria humana. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición SSC frxCR( ) ACG 5S4.5S23SA( )* UGCI( )* GAU16SV( ) GAC *rps 12@rps7*ndh2L( )CAA C( )G AC rpoB *rpoC1 rpoC2 rps2 atp1 atpH *at pF atpA R( ) UC U G( )* UC C S( ) GC U Q( ) UU G *K ( ) UU U ps bA Q( ) G GU D ( ) G U C Y ( ) G U A E( ) U U C m bp X T( ) G G U p sb D p sb C G ( ) G C C S ( ) G G A S ( ) U G A fM (C A U ) rp s 14 p saB psaA rps 4 T( ) U G U L( )* UAA F( ) GAA M ( ) CAU R( ) CCG atpB rbcL atpE *V( ) U A Cndh3 psbG psbF psbE W( )CCA PP( ) UGG rpl20 *rps12 petD* petB* psbB psbH I(C AU ) rp l23 *rp l2 rps 19 rpl 22 rps 3 *rpl 16 rpl14 rps8 infA secX rps11 rpoA V( ) GA C16S I( ) GA UA( )* UG C A( )* U G C 5S 4. 5S 23 S I( )* U G CL( U ag ) N ( ) G U U IR A IR B LSC Traducción rps rpl infA secX 4.5S, 5S, 16S, 23S Proteínas ribosómicas 30S Proteínas de la subunidad ribosómica 50S tRNA (indicados con el código de una letra para cada aminoácido) trn rRNA Factor de iniciación Proteína ribosómica 50S Fotosíntesis y transporte de electrones rbc carboxilasa de la ribulosa bifosfato psa fotosistema 1 psb fotosistema 2 pet complejo de citocromos blf atp sintetasa de ATP frx Proteínas hierro-azufre ndh oxidorreductasa del NAD(P)H Transcripción rpo polimerasa de RNA mbpX Permeasa Miscelánea rps18rpl33 Peta Figura 21-6. Genoma del cloroplasto de la hepática Marchantia polymorpha. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición L ND1 I Q M ND2 W A N C Y COX S D COX II K ATPase 8/6 GCOX III ND3 R ND4L/4 H S L Deleción típica en KSS/PEO ND5 MELAS ND6E Cytb TP F12SV 16S MELAS PEO Miopatía Miocardiopatía Diabetes y sordera MELAS MILS Sordera inducida por aminoglucósido Sordera Miopatía Deficiencia respiratoria Miopatía Miopatía LHON/Distonía Anemia Miopatía LHON LHON/ Distonía Miocardiopatía MELAS Encefalomiopatía Mioglobi- nuria NARP MILS FBSN MERRF Sordera Cardiopatía Sordera Ataxia; mioclono MERRF Miopatía Encefalopatía PEO Corea MILS PEO Miocardiopatía LHON MELAS mt DNA humano 16 569 pb Epilepsia mioclónica y enfermedad de las fibras rojas rotas Neuropatía óptica hereditaria de Leber Debilidad muscular neurogénica, ataxia y retinitis pigmentaria Encefalopatía mitocondrial, acidosis láctica y síntomas similares a golpes Miopatía y cardiopatía de herencia materna Oftalmoplejía externa progresiva Síndrome de Kearns-Sayre Síndrome de Leigh de herencia materna MERRF LHON NARP MELAS MMC PEO KSS MILS Enfermedades: Figura 21-8. Mapa del DNA mitocondrial (mtDNA) humano que muestra los loci de las mutaciones que causan citopatías. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Célula somática Mutación Heteroplasmonte “Supresividad” o deriva Segregación citoplásmica Progenitor Progenitor Cigoto Cigoto Cigoto Mosaico Progenitor Segregación citoplásmica Figura 21-11. Destino genético de una mutación en el DNA de un orgánulo. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Crecimiento lento ( ) Marcador nuclear ( ) sg leu – + Crecimiento normal ( ) Marcador nuclear ( ) sg leu + – Espora asexual Cultivo Heterocarionte Aislamiento de sg leu– – Figura 21-12. La prueba del heterocarionte se emplea para detectar herencia extranuclear en los hongos filamentosos. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (a) poky ( )ad + 2n ( )ad – normal Poky ad – Poky ad + ( )ad + ( )ad – 2n (b) normal poky Normal ad – Normal ad + Figura 21-13. Explicación de los resultados distintos obtenidos en los cruzamientos recíprocos entre una estirpe de Neurospora poky y otra normal. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Cigoto de la hembra ( )n Célula de polen del macho ( )n Constitución del cigoto (2 )n blanco verde Cualquier Blanco variegado Óvulo de tipo 1 Óvulo de tipo 2 Óvulo de tipo 3 Cualquier Cualquier Verde Blanco Verde División células varieg ad o Figura 21-15. Modelo basado en la herencia autónoma de los cloroplastos, que explica los resultados de los cruzamientos en Mirabilis jalapa. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición ( )n (2 ) /a n a Fusión a Mitosis ( )n a /aa (2 )n /aa (2 )n Meiosis ( )n a ( )n a a ( )n a ( )n Mitosis Mitosis ( )n a Colonia o cultivo Colonia o cultivo ( )n a + Figura 21-17. Ciclo de vida de la levadura de panadería (Saccharomyces cerevisiae). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición ery R ery R ery R ery R a a a a a a a a ery S ery S ery S ery S a a a a ery S ery S ery S ery S ery R ery R ery R ery R ery R ery R ery R ery R a a a a a a a a Meiosis Meiosis Meiosis Meiosis Meiosis (2 )n ery R (2 )n ery S (2 )n ery S (2 )n ery R (2 )n ery R Heteroplasmonte a/a ery R ery S (2 )n ery R ery S ( )n ( )n ( )a ( )a A lg u n o s d ip lo id es Figura 21-18. En las levaduras, ciertos fenotipos de resistencia a fármacos presentan un patrón de herencia especial. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Fosforilación de la proteína diana Proteína diana Ciclina Unión ciclina- CDK Unión a la proteína diana CDK P P Figura 22-1. Pasos en la fosforilación de las proteínas diana por el complejo ciclina-CDK. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Macrófago Célula normal Mitocondria intacta DNA cromosómico intacto Núcleo Se inicia la apoptosis Muerte celular Mitocondria fragmentada DNA muy fragmentado Célula redondeada La célula se disgrega en pequeños fragmentos Cuerpo apoptótico Eliminación de los fragmentos celulares Figura 22-6. Secuencia de cambios fenotípicos durante la apoptosis. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Ligando Dominio extracelular Sitio de unión del ligando Unión del ligando Dimerización del receptor Autofosforilación de tirosinas Exterior Hélice- transmembrana a Citosol Dominio citosólico Sitio catalítico de la quinasa ATP ADP ATP ADPP P P P P P P P Dominio de amarre Proteína de amarre Tiro sin as fo sfo rilad as (a) Figura 22-12a. Cambios en la actividad del RTK y en la cascada de transducción de señales provocados por la unión de un ligando. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (b) Ligando Dominio extracelular Sitio de unión del ligando Unión del ligando Dimerización del receptor Autofosforilación de tirosinas Exterior Hélice- transmembrana a Citosol Dominio citosólico Sitio catalítico de la quinasa ATP ADP ATP ADP P P P P P Proteína sustrato Tiro sin as fo sfo rilad as P P P P P P P P P Fosforilación de tirosinas por el RTK dimerizado Figura 22-12b. Cambios en la actividad del RTK y en la cascada de transducción de señales provocados por la unión de un ligando. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Proteína de fusión Bcr-Abl Centrómero mRNA normalbcr1 Cromosoma 22 Gen bcr1 Cromosoma 9 Gen c-abl Recombinación mRNA híbrido -bcr1 abl Translocación (9;22) Figura 22-21. Reorganización cromoso´mica en la leucemia mieloide crónica (LMC). ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Tumores RETINOBLASTOMA HEREDITARIO RB/rb RB/RB RB/rb Tumores Cigoto Segunda mutación Recombinación mitótica RETINOBLASTOMA ESPORÁDICO Cigoto Primera mutación Primera mutación Segunda mutación Recombinación mitótica rb@ rb rb rb rb rbRB RB RB RB RB/RB RB/RB RB/RB rbRB rb rb rb@ rb (a) (b) Figura 22-23. (a) Retinoblastoma, un cáncer de la retina. (b) Origen mutacional de los tumores de la retina en el retinoblastoma hereditario y en el esporádico. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición Sxl PE Conexión Proteína SXL AUG Exón X PL Bucle de autorregulación positiva Proteína SXL AUG Sxl conectadoProcesamiento específico femenino (a) Sxl PL AUG UGA Procesamiento por defecto Sxl desconectado Mantenimiento Proteína SXL inactiva Figura 23-7a. Conexión y mantenimiento del interruptor Sxl. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición (b) X : A = 1 (XXAA) Factor de transcripción X:A activo Subunidad del numerador (NUM) Subunidad del denominador (DEM) Dímeros inactivos X : A = 0.5 (XAA) Figura 23-7b. Conexión y mantenimiento del interruptor Sxl. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición AUG UAG (parada) (a) Procesamiento alternativo de tra 1 2 3 Transcrito primario tra mRNA de X Yy 1 2 3 AUG Proteína SXL UGA mRNA específico de Y Proteína TRA (b) Procesamiento alternativo de dsx 1 2 3 5 5 6 6 AUG 1 2 3 UAG mRNA específicos de X DSX–M AUG 1 2 3 AUG UAG 4 mRNA específicos de Y DSX–F Proteína TRA Transcrito primario dsx Figura 23-8. Procesamiento alternativo de los transcritos tra y dsx. ? 2002 McGraw-Hill Interamericana de España, S. A. U. J. F. Griffiths, et. al. GENÉTICA, 7.a edición 0 30 60 kb H FO .2 H 2. 1 P O .9
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