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GENÉTICA

OBJETIVOS

Aplicar los conceptos de alelos múltiples, codominancia, genotipo y fenotipo en la

determinación del grupo sanguíneo.

Analizar los datos obtenidos partir de una hemoclasificación de un grupo de estudiantes.

Determinar e interpretar las fases de la mitosis en tejido meristemático de cebolla (Allium

cepa)

Determinar e interpretar las fases de la meiosis en anteras de Agapanto (Agapanthus sp.).

MARCO TEÓRICO

GENÉTICA MENDELIANA

Un gen es una unidad hereditaria en un cromosoma, el cual ocupa un lugar físico dentro de

este conocido como locus. Los genes pueden tener varios estados alternos llamados alelos.

Por ejemplo, el gen que regula la textura de la semilla de la arveja, presenta dos alelos, liso y

rugoso (Hartwell, et al. 2004). En un organismo diploide (2n) los alelos se presentan en pares.

Los alelos que enmascaran la expresión de otros alelos y que se expresan ellos mismos son

llamados alelos dominantes y son usualmente designados con letra mayúscula, por ejemplo

A= Plantas altas. Los alelos cuya expresión es enmascarada por los alelos dominantes se

denominan recesivos y son designados con letra minúscula, como a = Plantas bajas,

normalmente se utilizan cuadros de Punnet (Figura 1) para expresar las combinaciones entre

alelos (Hartwell, et al. 2004).

Práctica 6

NO OLVIDAR REALIZAR LA ACTIVIDAD PRE- LABORATORIO Y ENTREGAR AL

MONITOR UN DIA ANTES DE LA PRÁCTICA LA CEBOLLA CON LAS RAICILLAS

NUEVAS.

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El genotipo de un organismo

incluye todos los alelos presentes en

la célula, tanto dominantes como

recesivos. La manifestación física de

un rasgo es llamado fenotipo.

Cuando un gen presenta un par de

alelos idénticos (TT o tt) el genotipo

para el rasgo determinado por ese

gen es homocigoto; cuando un gen

presenta un par de alelos diferentes

(Tt), se denomina heterocigoto.

(Hartwell, et al. 2004).

Figura 1. Cuadro de Punnet. Tomado de:

http://www.biologia.edu.ar/genetica/genet3_archivos/punnet.gif

GENÉTICA NO MENDELIANA

Hablamos de alelos múltiples cuando hay más de dos alelos alternativos posibles para

especificar un rasgo determinado. La codominancia es otro tipo de herencia mendeliana en la

cual se manifiestan los fenotipos de ambos alelos. Un ejemplo de alelos múltiples y

codominancia es el sistema de grupo sanguíneo ABO del humano, donde un alelo IA que

codifica para el antígeno A es codominante con el alelo IB el cual codifica para el antígeno B.

Estos 2 alelos son dominantes sobre el alelo i, que no produce estructura antigénica conocida.

(Koolman, 2005).

HEMOCLASIFICACIÓN

Grupo ABO

Desde 1875 Landois descubrió que al mezclar los glóbulos rojos (hematíes) de animales de

diferente especie, se producía una evidente aglutinación o agrupamiento de éstos en la

mayoría de los casos. En 1900 Karl Landsteiner demostró la aglutinación de los glóbulos rojos

por sueros provenientes de otros pacientes, dándose así el origen de la inmunohematología y

el descubrimiento del sistema ABO. El locus del sistema ABO se encuentra en el brazo largo

del cromosoma 9 y el determinante antigénico es un carbohidrato presente en la membrana

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de los eritrocitos. Existen cuatro grupos sanguíneos A, B, AB y O, los cuales son determinados

por la presencia de antígenos. El grupo A contiene el N-acetilgalactosamina, el grupo B

contiene la D-galactosa, el grupo AB contiene tanto N-acetilgalactosamina como D-galactosa

mientras que el grupo O no tiene ninguno de estos azúcares. (Koolman, 2005).

Landsteiner describió también la presencia en el suero de unas sustancias que identificaban

los diferentes antígenos de los eritrocitos, los cuales fueron denominados anticuerpos

naturales. Es decir, los antígenos, en este caso los de los grupos sanguíneos, son la marca de

lo propio y los anticuerpos son los que reconocen lo extraño o no propio. Los fracasos

obtenidos en las transfusiones de sangre, ocurren, la mayoría de las veces, porque los

anticuerpos del plasma de un individuo receptor reaccionan con el antígeno de la membrana

de los eritrocitos de un individuo donante, produciéndose lisis de los glóbulos rojos y rechazo

a la transfusión (Silverstein, 2009). En la siguiente tabla encontrará los anticuerpos circulantes y

los antígenos ubicados en la superficie de los glóbulos rojos para cada grupo, así como los

genotipos probables:

Grupo Sanguíneo Genotipos Posibles Anticuerpos en plasma

A IA IA ó IA IO Anti-B

B IB IB ó IB IO Anti-A

AB IA IB Ni Anti-A

Ni Anti-B

O IO IO Anti-A y Anti-B

(Adaptado de: CURTIS et al.; Biología 7° Edición, 2008)

Figura 2. Antígenos y anticuerpos del sistema ABO. Tomado de:

http://www.absoluteastronomy.com/topics/ABO_blood_group_system

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Factor Rh

El factor Rh se encuentra también en la membrana de los glóbulos rojos y está constituido por

un complejo de seis antígenos formado por tres pares de alelos: Cc, Dd, Ee. El antígeno de

mayor poder sensibilizante y que presenta un mayor reconocimiento por los anticuerpos, es

el codificado por el alelo D. La abreviatura Rh viene de Rhesus macacus, el mono donde

Landsteiner en 1941 lo estudió. A los individuos que poseen el antígeno codificado por el

alelo D se les llama “Rh positivo (Rh+)” y constituyen el 85% de la población, mientras que el

15% restante son “Rh negativo (Rh-)” por la ausencia de dicho antígeno. (Kierszenbaum,

2008).

Cuando hay contacto sanguíneo de un individuo Rh negativo con otro de sangre Rh positivo,

se pueden desarrollar anticuerpos específicos Anti-Rh. Un ejemplo de es cuando las mujeres

embarazadas producen anticuerpos durante el embarazo que atacan los glóbulos rojos de su

propio feto, ya que tiene un tipo de sangre diferente. Esto causa la aparición en la sangre, de

una cantidad elevada de eritroblastos, para aumentar la producción de eritrocitos y

compensar la deficiencia producida por la hemólisis inmune. (Kierszenbaum, 2008).

DIVISIÓN CELULAR

La división celular en los organismos multicelulares juega un papel importante en el

crecimiento y en la reparación de tejidos. La mayoría de las células eucariontes (excepto las

células sexuales), contienen dos conjuntos completos de cromosomas donde se encuentra

toda la información genética necesaria para el funcionamiento y la reproducción del

organismo entero. Las células eucariontes poseen distintos cromosomas que se encuentran en

su núcleo y es importante que en el proceso de división celular se repartan adecuadamente

estos cromosomas a las células hijas para que cada una tenga la información completa del

organismo. (Purves et al., 2006).

La división de las células eucariontes involucra cuatro pasos fundamentales:

Inducción de la división celular. Las células durante la mayor parte de su vida

permanecen en un estado denominado Interfase en el cual estas no se dividen. La

división celular es inducida por señales que pueden venir del interior o exterior de la

célula. La transición de la fase G1, en la cual están las células que no se dividen, a la

síntesis de ADN (S) y de la fase G2 a la Mitosis (M) depende de la activación de las

enzimas Ciclinas dependientes de kinasas (Cdk), estas últimas son heterodímeros

constituidos por una subunidad quinasa y una subunidad ciclina, esta ciclina dota de

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especificidad a la Cdk y permite la regulación de su actividad en el ciclo celular.

(Purves et al., 2006).

Replicación del ADN. La replicación del ADN está acoplada a la fase S y hace parte de

la interfase. Ésta ocurre dentro del núcleo y se genera una copia del ADN; el ADN

duplicado permanece junto al ADN parental en espera de su segregación en dos

nuevas células por mitosis o meiosis (Purves et al., 2006).

Empaquetamiento y segregación del ADN. Tanto el empaquetamiento (condensación

de la cromatina) como la segregación del ADN están acoplados a la fase M, donde el

ADN replicado es repartido en dos nuevos núcleos (Purves et al., 2006).

División del citoplasma. La citocinesis o división del citoplasma está acoplada a la

última parte de la fase M, donde se divide el citoplasma celular para dar origen a dos

células individuales (Purves et al., 2006).

Figura 3. Ciclo celular de una célula eucariota. Tomado de:

http://www.biblioteca.org.ar/libros/hipertextos%20de%20biologia/cellcy1.gif

Mitosis

La mitosis es un tipo de división de las células eucariontes, en donde un núcleo da origen a

dos núcleos que son genéticamente idénticos uno del otro y del núcleo parental. Este proceso

asegura la correcta distribución de los cromosomas en las células hijas. Antes de entrar en la

fase de mitosis debieron haber ocurrido ciertos procesos como la replicación del ADN en la

fase S, la duplicación de los centrosomas (organelos conformados por centriolos los cuales se

encuentran ubicados cerca al núcleo) y finalmente el inicio de su separación hacia los

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extremos de la envoltura nuclear, lo cual ocurre durante el final de la transición de la fase G2

a la mitosis (Purves et al., 2006).

Ya cumplido esto la célula entra en mitosis, fase del ciclo celular que se sub-divide en 5 fases:

Fase Descripción

Profase

La cromatina se encuentra muy compacta y condensada dentro de los

cromosomas

Los cromosomas están constituidos por pares de cromátides hermanas

idénticas unidos solamente por el centrómero.

Desarrollo del cinetocoro en la región del centrómero (Purves et al., 2006).

Prometafase

Destrucción de la envoltura nuclear.

El material de la envoltura nuclear permanece en el citoplasma.

Los microtúbulos pueden anclar cromosomas a través de los cinetocoros o

interactuar con microtúbulos emanados por el polo opuesto.

Los cromosomas empiezan a moverse desde los polos hacia el plano

ecuatorial (Purves et al., 2006).

Metafase

Los cromosomas se colocan en el plano ecuatorial.

Los centrómeros (regiones que conectan un par de cromátides) se alinean

en el plano ecuatorial de la célula (Purves et al., 2006).

Anafase

El par de cromátides hermanas se separan: la cohesina, proteína

encargada de unir a los cromosomas, es hidrolizada por una proteasa

específica.

Los nuevos cromosomas hermanos empiezan a moverse hacia lados

opuestos del huso.

Cada cromátide tiene una doble cadena de ADN que ahora se denomina

cromosoma hermano (Purves et al., 2006).

Telofase

Dos juegos de cromosomas se encuentran a lados opuestos del huso.

La envoltura nuclear y el nucleolo se regeneran.

La cromatina se hace difusa (Purves et al., 2006).

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Meiosis

Es un tipo de división de las células eucariontes, que consiste en dos divisiones

nucleares que reducen el número de cromosomas a números haploides (n) en

preparación para la reproducción sexual. En síntesis, el núcleo se divide dos veces

durante la meiosis, y el ADN se replica solo una vez. Diferente a los productos de

la mitosis, los productos de la meiosis son distintos uno del otro y de la célula

parental.

Todo el proceso de meiosis se divide en dos subprocesos: meiosis 1 (reducción del

número de cromosomas) y meiosis 2 (separación de las cromátides)

Primera división meiótica. La meiosis 1 es precedida por una interfase con una

fase S, donde cada cromosoma es replicado, así cada cromosoma tiene dos

cromátides hermanas. Cada par de cromosomas homólogos consta de dos

cromátides hermanas idénticas que se mantienen unidas por el centrómero.

Mientras los homólogos están apareados ocurre entre ellos el entrecruzamiento,

dando como resultado el intercambio de material cromosómico (Purves et al.,

2006).

Fase Descripción

Profase 1

Profase temprana 1 la cromatina empieza a condensarse

Profase media 1 los cromosomas homólogos se aparean y la

cromatina se condensa.

Prometafase 1

(Profase

tardia1)

Eentrecruzamiento (intercambio genético)

Rompimiento de la envoltura nuclear.

Metafase 1

Los cromosomas se colocan en el plano ecuatorial.

Los centrómeros (regiones que conectan un par de cromátides) se

alinean en el plano ecuatorial de la célula (Purves et al., 2006).

Anafase 1

Los cromosomas homólogos se mueven a polos opuestos de la

célula

Telofase 1

Los cromosomas se reúnen en el núcleo y se regenera la envoltura

nuclear.

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Segunda división meiótica. La meiosis 2 está caracterizada por varios eventos. El

primero es que no se da la replicación del ADN antes de que la célula entre en la

meiosis 2. La segunda es que las cromátides hermanas participantes de este

proceso son diferentes debido al entrecruzamiento en la telofase 1 (meiosis 1) y la

tercera característica es que el número de cromosomas que se alinean en el plano

ecuatorial es la mitad de los que se alinearían en la mitosis (Purves et al., 2006).

Fase Descripción

Profase 2 Los cromosomas se condensan de nuevo

Metafase 2 Alineamiento de los cinetocoros en el plano ecuatorial

Anafase 2

Las cromátides finalmente se separan y se dirigen hacia los polos

de las células

Telofase 2

Los cromosomas se reúnen en el núcleo y se regenera la envoltura

nuclear.

Se da origen a cuatro células con un número haploide de

cromosomas.

Figura 4. Meiosis y Mitosis. Modificado de:

http://1.bp.blogspot.com /mitosis+y+meiosis.gif

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Espermatogénesis y Ovogénesis. Durante el proceso de formación de los gametos

masculinos y femeninos (espermatogénesis y ovogénesis, respectivamente) tiene

lugar la meiosis. Las células germinativas (espermatocito primario y ovocito

primario) contienen pares de cromosomas homólogos, cada uno de estructura

doble, es decir, con 2 cromátides. En la primera división meiótica cada célula

germinativa se divide en 2 células hijas, por lo que cada una de ellas contiene un

miembro de cada par de cromosomas. En la segunda división meiótica cada célula

resultante de la primera división, que contiene cromosomas de estructura doble, se

separa a su vez en 2 células hijas, por lo que cada una de ellas recibe una

cromátida. Como consecuencia de estas dos divisiones, los gametos contienen la

mitad de cromosomas que las células germinativas. En el caso de la

espermatogénesis, las 4 células hijas (espermátidas) darán lugar a 4

espermatozoides. En el caso de la ovogénesis, sólo se produce un gameto maduro

(óvulo maduro), ya que las 3 células resultantes, los corpúsculos polares,

degeneran durante su evolución (Gametogénesis, 2008).

Figura 4. Espermatogénesis y ovogénesis

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PROCEDIMIENTO

COMPUESTOS TÓXICOS

COMPUESTO RIESGOS/PELIGRO PRECAUCIONES

Ácido Acético Extremadamente corrosivo

Provoca quemaduras graves

Altamente irritante

Muy peligroso si se ingiere

Muy buena ventilación

Guantes

Gafas de seguridad

Etanol Altamente inflamable

Irritante

Muy buena ventilación

Guantes

Gafas de seguridad

Acertoceína Provoca quemaduras graves

Altamente irritante

Muy peligroso si se ingiere

Guantes

Gafas de seguridad

1. HEMOCLASIFICACIÓN

MATERIALES

INSTRUMENTAL BÁSICO SOLUCIONES MATERIAL BIOLÓGICO

Marcador de vidrio

2 Láminas por Persona

Palillos

Lancetas

Algodón

Suero Anti-B.

Suero Anti-A.

Suero Anti-D

Alcohol 70%

Sangre.

1. Prepare dos láminas por individuo y en una trace con el marcador de vidrio

una línea vertical de tal forma que quede dividida en dos partes: en el

extremo superior izquierdo escriba A y en el derecho B. En la segunda

lámina escriba Rh y tenga a mano los sueros marcados Anti-A, Anti-B y

Anti-Rh (Anti-D).

2. Pida al profesor o al monitor ayuda en la realización de la punción dactilar.

Con un algodón humedecido en alcohol, limpie el dedo en el cual se va a

realizar la punción (dedo índice o del corazón de la mano contraria a la que

escribe) de la persona a hemoclasificar. Realice una punción rápida y de

mediana profundidad en el pulpejo del dedo (yema del dedo) con una

lanceta estéril, limpie la primera gota con algodón seco y deposite la

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segunda gota de sangre en cada una de las partes marcadas en las dos

láminas. En total deberá depositar 3 gotas (A, B, Rh). Descartar la lanceta en

el guardián

3. Proceda inmediatamente después de colocar la gota de sangre en la lámina,

a poner una gota del suero Anti-x en la muestra que corresponde, es decir

una gota de Anti-A en la gota marcada con A y así con el resto.

4. Con un palillo diferente para cada compartimiento mezcle la sangre y el

suero y observe si se presenta alguna aglutinación y anote. La aglutinación

se observa como si la sangre estuviera cortada, sobre todo en la parte

externa de la gota.

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2. DIVISIÓN CELULAR

ACTIVIDAD PRE-LABORATORIO:

MATERIALES

INSTRUMENTAL

BÁSICO

SOLUCIONES MATERIAL

BIOLÓGICO

Cuchillas.

Frasco de boca

ancha.

Palillos.

Agua fresca.

Solución hidrolizante

(Preparación: 100 ml de agua

destilada, 10 ml de ácido

acético y 5 ml de etanol al

95%)..

Bulbo de

cebolla

cabezona

fresca

CADA GRUPO DEBE REALIZAR EN SU CASA CON ANTICIPACIÓN LO

SIGUIENTE:

1. Corte superficialmente la parte del rizoma del bulbo de una cebolla

cabezona, con ello estará retirando las partes secas de su raíz.

2. Tome ahora el bulbo y haga que este tome contacto con el agua

contenida en un frasco, si este tiene una apertura muy grande puede

facilitar la suspensión del bulbo utilizando tres palillos. Si pasados dos

días no observa la presencia de raíces nuevas es necesario que realice

el procedimiento con una nueva cebolla.

3. Cuando las raíces alcancen de 3 a 4 cm de longitud, lleve el bulbo al

monitor o profesor para sumergirlas en solución hidrolizante, mínimo

un día antes de la práctica. Con este tratamiento, se busca fijar las

diferentes fases de división que estén llevándose a cabo en el tejido

meristemático de las raicillas.

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PREPARACIÓN DE MONTAJES

MATERIALES

INSTRUMENTAL BÁSICO SOLUCIONES MATERIAL BIOLÓGICO

Láminas/laminillas.

Cuchillas.

Pinzas de madera.

Goteros plásticos.

Gotero de vidrio

Tubos de ensayo.

Mechero.

Microscopio, aceite de

inmersión

Papel absorbente.

Acetorceína

Raicillas en solución

hidrolizante

Anteras de Agapanto

en solución

hidrolizante

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2.1 MITOSIS

1. Tome dos trozos de raíz los cuales fueron previamente puestos en solución

hidrolizante y colóquelos sobre una lámina.

2. Agregue una gota de solución hidrolizante y con la ayuda de otra lámina macere

bien el tejido.

3. Luego añada una gota del colorante acetorceína y caliente a la llama de un

mechero hasta que se inicie la salida de vapores (evite que el material hierva, no

deje secar el colorante).

4. Deje teñir por 10 a 15 minutos. Retire el exceso del colorante con una toalla de

papel doblado, presionando muy suavemente con el dedo pulgar. Por último

ponga una laminilla sobre la muestra.

5. Observe al microscopio en menor y mayor aumento, las diferentes etapas de la

mitosis y trate de determinar en cuáles fases se encuentran las células. Dibuje y

explique todo lo observado.

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2.2 MEIOSIS

1. Tome dos anteras las cuales fueron previamente puestas en solución

hidrolizante y colóquelas sobre una lámina.

2. Agregue una gota de solución hidrolizante y con la ayuda de una lámina

macere bien las anteras.

3. Añada una gota del colorante acetorceína y caliente a la llama de un

mechero hasta que se inicie la salida de vapores (evite que el material

hierva, no deje secar el colorante).

4. Deje teñir por 10 a 15 minutos. Retire el exceso del colorante con una toalla

de papel doblado, presionando muy suavemente con el dedo pulgar. Por

último ponga una laminilla sobre la muestra.

5. Observe al microscopio en menor y mayor aumento, las diferentes etapas de

la meiosis y trate de determinar en cuáles fases se encuentran las células.

6. Dibuje y explique todo lo observado. Recuerde que es importante que logre

identificar las fases de la meiosis I y II en los diferentes campos.

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BIBLIOGRAFÍA

Charles C. Tseng. (2005). Human Chromosome Analysis. Recuperado Junio 23 de 2005, de

www.zoo.utoronto.ca/able/volumes/vol-16/3-tseng.pdf, Tseng, C.

Gametogénesis, Enciclopedia Microsoft® Encarta® Online (2008). Recuperado de

http://es.encarta.msn.com © 1997-2008 Microsoft Corporation

Hartwell, E. (2004). The safety of RhIG in the prevention of haemolytic disease of the

newborn. J Obstet Gynaecol. Aug; 27(6):545-57.

Kierszenbaum, A. (2008). Histología y biología celular: introducción a la anatomía

patológica. Segunda edición, Mosby Elsevier. Barcelona, España

Koolman, J. (2005). Bioquímica: texto y atlas. Editorial Médica Panamericana. 3era edición.

(pp. 292 - 294). Madrid, España.

Purves, W. Sadava, D. Orians, G. Craig, H. and Hillis D. (2006). Life, the science of biology.

W. H. Freeman. 8th ed. Massachusetts, USA.

Rakel P, ed (2005). Conn ’s Current Therapy 2005 . 57th ed. Philadelphia, Pa: WB Saunders;

471-473

Silverstein, A. (2009). A history of immunology. Second edition Academic Press. pp. 114 –

119.

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA PARA ESTA PRÁCTICA

La bibliografía que encontrará a continuación puede hallarla en la biblioteca. Recuerde

que usted es libre de llevar otros textos adicionales a la bibliografía recomendada, que

le permitan responder las preguntas del informe. No olvide que es OBLIGATORIO

llevar libros de consulta al laboratorio.

Purves, W. Sadava, D. Orians, G. Craig, H. and Hillis D. (2006). Life, the science of biology.

W. H. Freeman. 8th ed. Massachusetts, USA.

Hoffman, R. (2005). Hematology : basic principles and practice. Elsevier Churchill

Livingstone, 4th ed. Philadelphia, Pa.

Whitelam, Garry C & Halliday, Karen J. (2007). Light and plant development. Oxford

Ames, Iowa : Blackwell Pub.