Ejercicio resuelto de Genética mendeliana · Biología · 2022

La enfermedad de Krabbe, también conocida como leucodistrofia de células globoides, es debida a la acumulación de células redondeadas en la sustancia blanca del cerebro. La mayoría de personas afectadas mueren antes de los dos años.
Dos personas que no tienen la enfermedad de Krabbe, Quim y Muntsa, han decidido tener hijos en común, pero ambos tienen un hermano afectado por la enfermedad. Por eso deciden hacer una consulta genética para ver qué posibilidades hay de que tengan un hijo afectado. La genetista les dice que es una enfermedad hereditaria. El árbol genealógico que prepara es el siguiente:

Cerebro afectado por la enfermedad de Krabbe. Fuente: J. TAMBASCO y col. Archivos de Pediatría del Uruguay (2012).

Nota: Los cuadrados indican los hombres, y los círculos, las mujeres. Los símbolos sombreados indican los miembros de esta familia que están afectados por la enfermedad de Krabbe.

1. Observe el árbol genealógico y diga si el alelo causante de la enfermedad de Krabbe es dominante o recesivo y si este gen es autosómico o ligado al sexo. Justifique las respuestas. [1 punto]

El alelo causante de la enfermedad de Krabbe es (marque con una cruz la opción escogida): Dominante □ / Recesivo □. Justificación: El gen causante de la enfermedad de Krabbe es (marque con una cruz la opción escogida): Autosómico □ / Ligado al sexo □. Justificación:

2. El gen responsable de la enfermedad de Krabbe se conoce con el nombre de galactocerebrósido beta-galactosidasa (GALC). [1 punto]
a) Establezca una nomenclatura adecuada para los alelos de este gen e indique el genotipo de todos los miembros de esta familia debajo de cada uno de los símbolos en el esquema siguiente (que es idéntico al anterior). Si hay más de una posibilidad, escríbalas todas.

b) ¿Cuál es la probabilidad de que Quim y Muntsa tengan un descendiente afectado por la enfermedad de Krabbe? Justifique la respuesta.

3. El gen GALC está implicado en el metabolismo de los esfingolípidos, un tipo de lípido saponificable. Explique qué quiere decir que un lípido es saponificable y mencione dos propiedades más de los lípidos saponificables. [1 punto]

¿Qué quiere decir que un lípido es saponificable? Mencione dos propiedades más de los lípidos saponificables.

$\textbf{1. Observe el árbol genealógico y diga si el alelo causante de la enfermedad de Krabbe es dominante o recesivo y si este gen es autosómico o ligado al sexo. Justifique las respuestas. (1 punto)}$

Cuestión	Opción escogida	Justificación El alelo causante de la enfermedad de Krabbe es	Recesivo	En las dos familias del árbol se repite el mismo patrón: una pareja de progenitores sanos tiene un hijo afectado, una hija en la familia de Quim y un hijo en la de Muntsa. Si el alelo fuera dominante, todo el que lo llevara manifestaría la enfermedad, y ningún hijo enfermo podría nacer de dos padres sanos, porque el alelo tendría que proceder de alguno de ellos. La única explicación posible es que los cuatro progenitores sean heterocigóticos portadores y que el alelo solo se exprese en homocigosis. El hecho de que la enfermedad salte generaciones sin manifestarse es característico de la herencia recesiva. El gen causante de la enfermedad de Krabbe es	Autosómico	En la familia de Quim la persona afectada es una mujer, y su padre está sano. Si el gen estuviera ligado al cromosoma X, una mujer afectada sería homocigótica $X^{a}X^{a}$ y tendría que haber recibido un cromosoma $X^{a}$ de su padre; pero el padre solo tiene un cromosoma X, de modo que sería hemicigótico para el alelo mutado y estaría enfermo. Como no lo está, el gen no puede ir ligado al sexo. Lo confirma que la enfermedad aparezca en las dos familias afectando a una mujer en un caso y a un hombre en el otro, sin ninguna preferencia por un sexo.

$\textbf{2. El gen responsable de la enfermedad de Krabbe se conoce con el nombre de galactocerebrósido beta-galactosidasa (GALC). (1 punto)}$

$\textbf{a) Establezca una nomenclatura adecuada para los alelos de este gen e indique el genotipo de todos los miembros de esta familia.}$

Nomenclatura: $A$ es el alelo normal, dominante, que codifica un enzima GALC funcional; $a$ es el alelo mutado, recesivo. Los individuos sanos son $AA$ o $Aa$ y los afectados, $aa$.

Miembro de la familia	Genotipo Los cuatro abuelos, es decir, las dos parejas de la primera generación	$Aa$ los cuatro. Están sanos, con lo que se descarta $aa$, y cada pareja ha tenido un hijo $aa$, al que ambos han tenido que transmitir un alelo $a$; necesariamente lo llevan. Hermana afectada de Quim y hermano afectado de Muntsa	$aa$ Hermano sano de Quim y hermano sano de Muntsa	$AA$ o $Aa$: no puede determinarse. Solo se sabe que no son $aa$. Quim	$AA$ o $Aa$. Es hijo de $Aa \times Aa$ y está sano, con lo que se descarta $aa$ y quedan tres de las cuatro combinaciones: tiene $\frac{1}{3}$ de probabilidad de ser $AA$ y $\frac{2}{3}$ de ser portador $Aa$. Muntsa	$AA$ o $Aa$, exactamente por la misma razón y con las mismas probabilidades, $\frac{1}{3}$ y $\frac{2}{3}$.

$\textbf{b) ¿Cuál es la probabilidad de que Quim y Muntsa tengan un descendiente afectado por la enfermedad de Krabbe? Justifique la respuesta.}$

Para que nazca un hijo $aa$ tienen que darse tres cosas a la vez: que Quim sea portador, que Muntsa lo sea también y que, siéndolo los dos, el hijo herede el alelo $a$ de cada uno. Como son sucesos independientes, sus probabilidades se multiplican.

$P(\text{Quim } Aa) = \dfrac{2}{3} \qquad P(\text{Muntsa } Aa) = \dfrac{2}{3}$

Sabiendo que los dos son $Aa$, del cruce $Aa \times Aa$ sale una cuarta parte de descendientes $aa$:

$P(aa \mid Aa \times Aa) = \dfrac{1}{4}$

$P = \dfrac{2}{3}\cdot\dfrac{2}{3}\cdot\dfrac{1}{4} = \dfrac{4}{36} = \dfrac{1}{9} = 0{,}111 = 11{,}1\,\%$

La probabilidad de que Quim y Muntsa tengan un hijo afectado por la enfermedad de Krabbe es, por tanto, de aproximadamente un $11\,\%$, es decir, uno de cada nueve. Es un error frecuente responder $\frac{1}{4}$: esa sería la probabilidad si supiéramos con certeza que los dos son portadores, y aquí no lo sabemos, solo sabemos que están sanos. Un análisis genético que confirmara el genotipo de ambos elevaría la cifra a $25\,\%$, y si alguno resultara $AA$ la bajaría a cero; ese es justamente el sentido de la consulta genética que han pedido.

$\textbf{3. Explique qué quiere decir que un lípido es saponificable y mencione dos propiedades más de los lípidos saponificables. (1 punto)}$

Cuestión	Respuesta ¿Qué quiere decir que un lípido es saponificable?	Que su molécula contiene ácidos grasos esterificados con un alcohol y que, por tanto, puede dar la reacción de saponificación: al tratarlo en caliente con una base fuerte, como el hidróxido de sodio o de potasio, el enlace éster se hidroliza y se libera la sal del ácido graso, que es lo que llamamos jabón. Solo los lípidos que llevan ácidos grasos dan esta reacción; los insaponificables, como los terpenos, los esteroides y las prostaglandinas, no los contienen y no pueden saponificarse. Los esfingolípidos del enunciado son saponificables porque llevan un ácido graso unido a la esfingosina. Mencione dos propiedades más de los lípidos saponificables	La primera es que muchos de ellos son anfipáticos: conservan un extremo polar e hidrófilo, como el grupo fosfato de un fosfolípido o el glúcido de un glucolípido, unido a una o dos colas hidrocarbonadas apolares e hidrófobas. Puestos en agua se ordenan espontáneamente con las cabezas hacia fuera y las colas escondidas, formando micelas, monocapas y bicapas; esa propiedad es la que hace posibles las membranas biológicas. La segunda es que son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos como el éter, el cloroformo o la acetona, por el predominio de su parte apolar, y que su punto de fusión depende de los ácidos grasos que lleven: cuanto más largos y más saturados, más alto, porque las cadenas rectas se empaquetan mejor y las fuerzas de Van der Waals entre ellas son mayores.