Genética General

El ciclo celular es el periodo de tiempo y el conjunto de modificaciones que sufre una célula desde su formación, por división de otra pre existente, hasta que se divide formando dos células hijas. Esto comprende dos periodos fundamentales, la interfase y la división celular. Esta última tiene lugar por mitosis o meiosis. 

Durante el ciclo celular se van formando, de manera constante todos los elementos celulares, sin embargo la duplicación del ADN se realiza una etapa especifica de la interfase llamada fase de síntesis o fase S. 

Un ciclo celular típico cuenta de la fase G1 (gap - espacio/separación) de aproximadamente 5 hs, fase S de 7 hs, fase G2 de 2 hs, y fase M (mitótica o meiótica) de 1 hs.

La mayor parte del ciclo celular esta comprendido por la interfase, y una pequeña porción por la división celular. El periodo G1 es el más variable en duración en relación a la condición fisiológica de la célula. Las mismas pueden pasar a una fase de estacionamiento G0 ante la falta de nutrientes o situaciones adversas donde se prolonga el tiempo del ciclo celular, fisiológicamente se mantienen en dicha etapa células de nula o baja replicación como células nerviosas, del músculo esquelético o linfocitos.

La división celular asegura la constante dotación cromosómica en las especies. La Mitosis, mantiene el número de cromosomas en individuos pluricelulares que crecen a partir de una sola célula llamada cigoto. Profase - Metafase - Anafase - Telofase

Y la Meiosis, mantiene el número de cromosomas de cada especie a través de la generaciones. Profase I - Metafase I - Anafase I - Telofase I - Metafase II - Anafase II.

Durante la mitosis se originan dos células hijas que reciben idéntica información genética, debido a que cada cromosoma se duplica y las réplicas se separan cuando el núcleo se divide. En la meiosis, hay un doble significado genético: el 1) los productos resultantes son haploides, es decir que tienen la mitad del número diploide de la especie, el cual se recompone con la fecundación. Esto se da por dos divisiones consecutivas con una sola duplicación del material genético. 2) En la profase meiótica se produce el intercambio de ADN entre cromosomas homólogos, cuya consecuencia es la recombinación genética.

Definiciones:

• Carácter cualitativo: es aquel que puede distinguir de modo más o menos preciso, a un individuo por un atributo - variable cualitativa. como por ejemplo en bovinos: color del manto, presencia o ausencia de cuernos. 
• Gen: segmento de ADN clave para la síntesis de un polipéptido o una enzima de alguna vía metabólica. Se representa como por ejemplo "N" para el color de pelaje en cerdos.
• Alelo: son las dos o más formas alternativas que pueden tener un carácter. Se representa por las formas alternativas de una letra: "N" para el pelaje negro y "n" para el pelaje colorado. 
• Lucus: significa en latín: lugar, y en plural se denomina Loci. Es la ubicación que tiene cada gen en un cromosoma.
• Homocigota y Heterocigota: los alelos que gobiernan una característica dada en un individuo puede ser igual o diferente, por ejemplo: si ambos alelos para el carácter color de pelaje son iguales en el par de cromosomas, ese individuo es homocigota para ese carácter. Pero si ambos alelos son diferentes, el individuo es heterocigota para ese carácter. 

HERENCIA MENDELIANA CON UN CARACTER

Al formarse las gametas en los padres y como consecuencia de la reducción del número de cromosomas a la mitad, los genes estarán representados en cada célula sexual por uno de los dos alelos existentes. Luego, al unirse los gametos en la fecundación, el individuo obtendrá alelos provenientes de cada progenitor, reintegrando así el número alélico correspondiente a la especie. Por ejemplo:

• Bovinos (Bos taurus, 2n:60)
• Equinos (Equus caballus, 2n:64).
• Porcinos (Sus scrofa domestica, 2n: 38)
• Aves (Gallus domesticus, 2n:78)
• Humanos (Homo sapiens, 2n: 46)

La primera ley de Mendel o Principio de Segregación: los alelos se separan en la meiosis y se combinan al azar en la reproducción sexual. Por ejemplo el carácter de color de pelaje de cerdos: al cruzar un animal homocigota "NN" con otro homocigota "nn", todos los animales de ésta primera generación filial F1 mostraran color negro, cuando estos mismos animales "Nn" sean cruzados entre sí, se esperan encontrar 3 cerdos de color negros y uno colado. En la F1 la forma alternativa del carácter que se manifiesta se denomina Dominante y la alternativa que momentáneamente desaparece se llama Recesiva. Por ello, en la F2 la relación fenotípica 3:1, característica del monohíbrido.

La relación entre la genética mendeliana y los procesos de meiosis/mitosis explicaron como los genes están contenidos en los cromosomas. La existencia de dos alelos para un carácter dado, cada uno heredado por cada progenitor, esta en relación con la explicación de la existencia de los cromosomas homólogos, también derivado cada uno de un progenitor. Los alelos "A" y "a" para un carácter se segregan o separan durante la división, en la forma de dos tipos de gametos diferentes "A" y "a". Así cada gameto lleva un solo cromosoma del par y uno solo de los alelos del gen. En la fecundación se restablece el número diploide de cromosomas de la especie y también lo hacen el par de cromosomas homólogos y el par de alelos correspondientes.

Dominancia completa: relación 3:1 y sus modificaciones

La proporción fenotípica 3/4 (N_) fenotipo dominante : 1/4 (nn) fenotipo recesivo, también denominada relación 3:1, se cumplen en el caso de que el carácter presente Dominancia Completa, o sea que con una sola dosis del alelo dominante el individuo ya muestra dicho fenotipo.

Existen modificaciones a ésta relación fenotípica 3:1; dominancia incompleta (1:2:1), codominancia (1:2:1), genes letales, alelismo múltiple. En éstos casos la primera Ley de Mendel sigue cumpliéndose y las relaciones genotípicas no varían (1:2:1), pero se modifica el fenotipo debido a diferentes interacciones entre los alelos de un mismo gen para expresarse.

1. Dominancia Incompleta: se presentan en aquellos casos en que el fenotipo del heterocigota es intermedio al de ambos homocigotas. El genotipo se puede inferir directamente, puesto que una sola dosis de "A" resulta en un fenotipo diferente que dos dosis o cero dosis.

2. Codominancia: en este caso en el genotipo heterocigota se expresan los dos alelos simultáneamente, de manera que aquí se diferencia fenotípicamente de los dos homocigotas. Para su nomenclatura se usa una letra general para todos los alelos; las diferencias entre éstos se indican por otra letra o número ubicado como si fuera una potencia.

3. Genes letales: son aquellos que al expresarse causan la muerte de quienes los llevan. Pueden actuar a nivel de gametas, pero es más común que lo hagan a nivel cigótico o embrionario, aunque muchos solo se expresan luego que los individuos han adquirido cierta edad. Para que un alelo sea letal o no, a veces depende de las condiciones del medio ambiente en que se desarrolla el organismo.

4. Alelismo múltiple: ocurre cuando un gen tiene más de dos formas alternativas, en una población estamos en presencia de una serie de alelos múltiples. Éstos comparten el mismo locus aunque solo lo hacen de a dos por vez en individuos diploides. Usualmente se establece una jerarquía de dominancia, no excluyendo las acciones de codominancia y letalidad.

HERENCIA MENDELIANA DE DOS O MÁS CARÁCTERES

Vimos que un par de alelos segrega en la formación de los gametos, cuando los cromosomas homólogos se separan durante la Anafase I de la meiosis, Una célula tiene varios pares de cromosomas homólogos que se comportan del mismo modo. La consecuencia es que los dos núcleos hijos resultantes se la primera división meiótica contienen un conjunto completo de cromosomas, con un homólogo de cada par, ya sea materno o paterno.

Un cruzamiento dihíbrido involucra individuos que difieren solamente en dos pares de alelos. Al ocurrir la segregación, se producen 4 tipo de gametos con igual de probabilidad. Esta es una consecuencia de que la segregación de una par de alelos no es afectada por la segregación del otro. Los resultados obtenidos se explican porque los miembros de diferentes pares de alelos se transmiten independientemente uno del otro cuando se forman las células germinales. Esta es la segunda ley de Mendel o Principio de la Transmisión Independiente.

Por ejemplo si pensamos en agregar al carácter color de pelaje en cerdos, que presenten o no franja, y consideramos N: color negro, n: color colorado, F: franja y f: sin franja. Cruzamos  para obtener la primera filial don progenitores homocigotas NNFF x nnff, y obtendremos heterocigotas en la F1 NnFf. Al producirse la fecundación estos gametos para obtner una F2, se unen al azar para formar cigotos de 9 genotipos diferentes representados por NNFF1: NNFf 2: NNff 1: NnFF 2: NnFf 4: Nnff 2: nnFF 1: nnFf 2: nnff 1 y 4 fenotipos en relación 9 Negro con franja: 3 Negro sin franja: 3 Colorado con franja: 1 colorado sin franja.

Progenitores		NNFF		nnff
Generación Filial F1		NnFf		NnFf
Generación Filial F2		NF	Nf	nF	nf
	NF	NNFF	NNFf	NnFF	NnFf
	Nf	NNfF	NNff	NnfF	Nnff
	nF	nNFF	nNFf	nnFF	nnFf
	nf	nNfF	nNff	nnfF	nnff

Es importante resaltar que las proporciones genotípicas y fenotípicas están dadas en términos de probabilidad y no en términos de número reales. Esto quiere decir, que esperamos que 1/16 de los individuos muestres ambos caracteres recesivos y no que la camada sea de 16 a uno de ellos necesariamente tenga que ser recesivo para ambos caracteres. Siempre está sujeto a variaciones propias del azar, y pueden verse alteradas las proporciones esperadas.

Modificaciones de la relación 9:3:3:1

1. Ambos genes actúan sobre caracteres diferentes y no presentan dominancia completa (intralocus): La relación fenotípica 9:3:3:1 se obtiene en al F2 del cruzamiento de dos híbridos cuando ambos genes presentan acción génica de dominancia completa y se modifica cuando intervienen genes con otros tipos de acción génicas. Así, si ambos genes presentan ausencia de dominancia o codominancia la relación se transforma en 1:2:1:2:4:2:1:2:1, en cambio si un gen presenta ausencia de dominancia o codominancia y el otro dominancia completa se convierte en 3:6:3:1:2:1. En ninguno de los dos casos cambia la relación genotípica clásica de F2 ya que los genes continúan transmitiéndose independientemente tal como lo indica la segunda ley de Mendel.

2. Interacciones entre genes de diferentes loci (interloci): Es un carácter que está bajo la influencia de dos o más loci génicos. De hecho, en su manifestación final en el fenotipo, ningún gen actúa solo. 

• Aparición de nuevo fenotipos: En algunos casos, se presentan fenotipos completamente nuevos como resultado de combinaciones genotípicas especiales. Es decir, si un gen A produce un fenotipo A  y un gen B produce un fenotipo B, la mezcla de genes A+B puede producir un fenotipo C.
• Aditividad de efectos para expresar un fenotipo: La presencia de un alelo dominante en cualquiera de los loci, pero no en ambos, produce el mismo fenotipo. En este caso la relación fenotípica de la F2 se convierte en 9:6:1; respondiendo por ejemplo a 9 A-B : 6 (3 A-bb y 3 aa-B) : 1 aabb.
• Epistasis (análoga a la dominancia incompleta): Es una relación entre alelos de diferentes genes pero más específica. En esta interacción los alelos de un gen, ya sean dominantes o recesivos, inhiben la expresión de los alelos de otro gen. Un gen se llama epistático (epi: sobre) cuando su presencia suprime el efecto de un gen hipostático en otro locus. Existen tres tipos de epistasis: 
• Epistasis Dominante: el alelo dominante para un locus, por ejemplo A produce un cierto fenotipo sin tener en cuenta la condición alélica del otro locus, se dice entonces que el locus A es epistático sobre el B, en F2 se produce una relación 12:3:1; respondiendo a 12 (9 A sobre b y 3 A sobre b) : 3 aa B : 1 aabb.
• Epistasis recesiva: el genotipo recesivo en un locus, por ejemplo: aa suprime la expresión de los alelos del locus B. Se dice entonces que el locus A exhibe epistasis recesiva sobre el locus B, en F2 se observa una relación fenotípica de 9 A-B : 3 A -bb : 4 (3 aa sobre B y 1 aa sobre bb).
• Epistasis dominante-recesiva: el alelo dominante es uno de los locus, por ejemplo A y el genotipo recesivo en el otro (bb) producen el mismo efecto fenotípico, resultando en F2 solo dos fenotipos en relación 13:3 (9:3:3:1); en base a 9 A-B : 3 A_bb : 1 aabb : 3 aaB.

Si bien existen numerosas interacciones entre genes, nos ocupamos solamente de algunas de ellas.