1.E: Propiedades Fundamentales de los Genes (Ejercicios)
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Los granos de maíz pueden ser coloreados o blancos, determinados por los alelos C (coloreados, que es dominante) o c (blanco, que es recesivo) del gen coloreado. Asimismo, los alelos del gen encogido determinan si los granos son no encogidos (Sh, dominantes) o contraídos (sh, recesivos). El genetista Hutchison cruzó una cepa encogida de color homocigótica (CC shsh) a una cepa homocigótica blanca no encogida (cc shSH) y obtuvo la F1 no encogida coloreada heterocigótica. La F1 se retrocruzó a una cepa homocigótica recesiva blanca encogida (cc shsh). Se observaron cuatro fenotipos en la progenie F2, en los números que se muestran a continuación.
Fenotipo Número de plantas
encogido de color 21,379
blanco no encogido 21,096
no encogido de color 638
blanco encogido 672
a) ¿Cuáles son las frecuencias predichas de estos fenotipos si los genes coloreados y encogidos no están vinculados?
b) Estos genes están vinculados, y si es así, ¿cuál es la frecuencia de recombinación entre ellos?
Pregunta 1.6. Construyendo un mapa de vinculación:
Considera tres genes, A, B y C, que se localizan en un mismo cromosoma. La disposición de los tres genes se puede determinar mediante una serie de tres cruces, cada uno siguiendo dos de los genes (denominados cruces de dos factores). En cada cruce, una cepa parental que es homocigótica para los alelos dominantes de los dos genes (por ejemplo AB/AB) se cruza con una cepa que es homocigótica para los alelos recesivos de los dos genes (por ejemplo, ab/ab), para producir un F1 que es heterocigoto para ambos genes (por ejemplo, AB/ ab). En esta notación, la barra (/) separa los alelos de genes en un cromosoma de los del cromosoma homólogo. El F1 (Ab/Ab) contiene un cromosoma de cada progenitor. Luego se retrocruza a una cepa que es homocigota para los alelos recesivos (ab/ab) para que los destinos de los cromosomas parentales puedan seguirse fácilmente. Digamos que la progenie resultante en la generación F2 (segunda) mostró los fenotipos parentales (AB y ab) 70% de las veces. Es decir, 70% de la progenie mostró solo los caracteres dominantes (AB) o sólo los caracteres recesivos (ab), que reflejan los genotipos haploides AB/ ab y ab/ab, respectivamente, en la progenie F2. El 30% restante de la progenie mostró fenotipos recombinantes (Ab y aB) reflejando los genotipos Ab/ ab y Ab/ ab en la progenie F2. Cruces similares usando F1 de AC/ AC parental y ac/ ac retrocruzados a una cepa homocigótica recesiva (ac/ac) generaron fenotipos recombinantes Ac y aC en 10% de la progenie. Y finalmente, los cruces con F1 de BC/ BC parental y bc/ bc retrocruzados a una cepa homocigótica recesiva (bc/bc) generaron fenotipos recombinantes Bc y bC en 25% de la progenie.
a. ¿Qué explica la aparición de los fenotipos recombinantes en la progenie F2?
b. ¿Qué genes están más cerca entre sí y cuáles están más lejos?
c. ¿Qué es un mapa de vinculación que sea consistente con los datos aportados?
Pregunta 1.7
¿Por qué las distancias en el problema anterior no son exactamente aditivas, por ejemplo, por qué la distancia entre los marcadores externos (A y B) no es 35 unidades de mapa (o 35% de recombinación)? Existen varias explicaciones posibles, y este problema explora los efectos de múltiples cruces. La idea básica es que cuanto más separados estén dos genes, más probable es que la recombinación pueda ocurrir varias veces entre ellos. Por supuesto, dos (o cualquier número par de) eventos de cruce entre dos genes restaurarán el arreglo parental, mientras que tres (o cualquier número impar de) eventos de cruce darán un arreglo recombinante, disminuyendo así efectivamente el número observado de recombinantes en la progenie de un cruce.
Para el caso examinado en el problema anterior, con genes en el orden A___C_______B, que el término ab se refiera a la frecuencia de recombinación entre los genes A y B, y asimismo dejar que ac se refiera a la frecuencia de recombinación entre genes A y C, y cb se refieren a la frecuencia de recombinación entre los genes C y B.
a) ¿Cuál es la probabilidad de que cuando se produce la recombinación en el intervalo entre A y C, también se produzca un evento de recombinación independiente en el intervalo entre C y B?
b) ¿Cuál es la probabilidad de que cuando la recombinación ocurre en el intervalo entre C y B, también ocurre un evento de recombinación independiente en el intervalo entre A y C?
c) Las dos probabilidades, o frecuencias, en a y b anteriores disminuirán efectivamente la recombinación real entre los marcadores externos A y B a la observada en el experimento. ¿Qué es una ecuación que expresa esta relación, y se ajusta a los datos en el problema 3?
d. ¿Cuál es la mejor estimación de la distancia entre los genes A y B en el problema anterior?
Pregunta 1.8 Complementación y recombinación en microbios.
El Colegio de Abogados de State College te ha encargado estudiar un organismo, Alcophila latrobus, que prospera con la cerveza Rolling Rock y está arruinando los envíos locales. Encontrarás tres mutantes que han perdido la capacidad de crecer en Rolling Rock (RR).
a) La recombinación entre los mutantes puede restaurar la capacidad de crecer en RR. A partir de las siguientes frecuencias de recombinación, construya un mapa de ligamiento para las mutaciones 1, 2 y 3.
Recombinación entre frecuencia
1- y 2- 0.100
1- y 3- 0.099
2- y 3- 0.001
b) Se probaron las siguientes construcciones diploides para determinar su capacidad de crecimiento en RR. ¿Qué le dicen estos datos sobre las mutaciones 1, 2 y 3?
¿Crecer en RR?
1) 1- 2+/1+ 2- sí
2) 1- 3+/1+ 3- sí
3) 2- 3+/2+ 3- no
Pregunta 1.9 Utilizar frecuencias de recombinación y complementación para deducir mapas y vías en fagos.
Se aisló un conjunto de cuatro fagos mutantes que no pudieron crecer en un hospedador bacteriano en particular (llamémoslo restrictivo); sin embargo, tanto el fago mutante como el de tipo silvestre crecerán en otro hospedador permisivo. Para obtener información sobre los genes requeridos para el crecimiento en el hospedador restrictivo, este hospedador fue co-infectado con pares de fagos mutantes, y se midió el número de fagos obtenidos después de la infección. El número superior para cada coinfección da el número total de fagos liberados (cultivados en el huésped permisivo) y el número inferior da el número de fagos recombinantes de tipo silvestre (cultivados en el huésped restrictivo). El fago parental de tipo silvestre da 1010 fagos después de infectar a cualquiera de los huéspedes. El límite de detección es de 102 fagos.
Fenotipos de fagos, problema 1.9:
Ensayos después de la coinfección con fago mutante:
Resultados de los ensayos, problema 1.9:
Número de fagos
mutante 1 mutante 2 mutante 3 mutante 4
mutante 1 total <102
recombinantes <102
mutante 2 total 1010 <102
recombinantes 5x106 <102
mutante 3 total 1010 1010 <102
recombinantes 107 5x106 <102
mutante 4 total 105 1010 1010 <102
recombinantes 105 5x106 107 <102
a) ¿Qué mutantes están en el mismo grupo de complementación? ¿Cuál es el número mínimo de genes en la vía de crecimiento en el huésped restrictivo?
b) ¿Qué mutaciones tienen la distancia más corta entre ellas?
c) ¿Qué mutaciones tienen la mayor distancia entre ellas?
d) Dibujar un mapa de los genes en la vía requerida para el crecimiento en el hospedador restrictivo. Mostrar las posiciones de los genes, las posiciones de las mutaciones y las distancias relativas entre ellas.
Pregunta 1.10
Uno de los experimentos clásicos en genética bacteriana es el análisis de fluctuación de Luria y Delbrück (1943, Mutaciones de bacterias de la sensibilidad del virus a la resistencia a virus, Genética 28:491-511). Estos autores quisieron determinar si las mutaciones surgieron espontáneamente mientras las bacterias crecían en cultivo, o si las mutaciones fueron inducidas por las condiciones utilizadas para seleccionarlas. Sabían que las bacterias resistentes a la infección por fagos podían aislarse de cultivos infectados. Cuando un cultivo bacteriano se infecta con un fago lítico, inicialmente se “aclara” porque prácticamente todas las células están lisadas, pero después de varias horas las bacterias resistentes a los fagos comenzarán a crecer.
Luria y Delbrück se dieron cuenta de que las dos hipótesis para la fuente de las mutaciones podrían distinguirse mediante un análisis cuantitativo del número de bacterias resistentes a fagos que se encuentran en muchos cultivos infectados. El enfoque experimental se describe en la siguiente figura. Se cultivan muchos cultivos de bacterias, luego se infectan con una dosis de fago T1 que es suficiente para matar todas las células, excepto aquellas que han adquirido resistencia. Estas bacterias resistentes crecen en colonias en placas y pueden ser contadas.
a. ¿Cuáles son las predicciones para la distribución del número de bacterias resistentes en los dos modelos? Supongamos que en promedio, aproximadamente 1 de cada 107 bacterias son resistentes a la infección por el fago T1.
b. ¿Qué te dicen resultados como los de la figura y la tabla sobre qué modelo es correcto?
Figura para la pregunta 1.10.
Los resultados reales de Luria y Delbrück se resumen en la siguiente tabla. Examinaron 87 cultivos, cada uno con 0.2 ml de bacterias, para colonias resistentes a fagos.
| Número de bacterias resistentes | Número de culturas |
| 0 | 29 |
| 1 | 17 |
| 2 | 4 |
| 3 | 3 |
| 4 | 3 |
| 5 | 2 |
| 6-10 | 5 |
| 11-20 | 6 |
| 21-50 | 7 |
| 51-100 | 5 |
| 101-200 | 2 |
| 201-500 | 4 |
| 501-1000 | 0 |