Ejercicio resuelto de Genética mendeliana · Biología · 2023

5. La planta Arabidopsis thaliana almacena CO2 en sus raíces. Puede soportar el estrés salino, dependiendo de un gen con un alelo dominante (S) que hace que la planta sea resistente y un alelo recesivo (s) que hace que no sea resistente. Por otra parte, el tamaño de la planta está determinado por otro gen, con un alelo dominante H que determina que la planta sea pequeña y un alelo recesivo h que determina un mayor tamaño. Las plantas más eficientes para almacenar CO2 son las resistentes a la salinidad y tamaño grande. Estos dos genes (S y H) cumplen el principio de la transmisión independiente (tercera ley de Mendel).\na. ¿Cuál es la probabilidad de conseguir una planta eficiente a partir del cruzamiento entre una planta homocigota para el gen de resistencia a la salinidad y de tamaño grande con una planta heterocigota para los dos genes? Razona la respuesta. (Calificación 0.5 puntos)\nb. Define alelo y locus. (Calificación 0.5 puntos)\nc. Explica la diferencia entre genotipo y fenotipo. (Calificación 0.5 puntos)\nd. ¿Qué condición es necesaria para que dos genes se transmitan a la descendencia de forma independiente y se cumpla así la tercera ley de Mendel? (Calificación 0.5 puntos)

$\mathbf{\text{a.}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{probabilidad}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{conseguir}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{planta}}\mathbf{\text{eficiente}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{partir}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{cruzamiento}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{planta}}\mathbf{\text{homocigota}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{gen}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{resistencia}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{salinidad}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{tama}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{grande}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{planta}}\mathbf{\text{heterocigota}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{genes?}}\mathbf{\text{Razona}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Lo primero es traducir los fenotipos a genotipos. Una planta eficiente ha de ser $\mathbf{\text{resistente}}$ a la salinidad, para lo que basta un alelo $S$, y de $\mathbf{\text{tama}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{grande}}$, carácter recesivo que exige ser $hh$. El primer progenitor es homocigótico para la resistencia y grande, es decir, ; el segundo es heterocigótico para los dos genes, .

Como los dos genes se transmiten de forma independiente, se estudian por separado y se multiplican las probabilidades:

$SS\times Ss⟶\frac{1}{2}SS+\frac{1}{2}Ss$

Toda la descendencia lleva al menos un alelo $S$, luego $\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{100}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{cien}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{resistente}}$.

$hh\times Hh⟶\frac{1}{2}Hh+\frac{1}{2}hh$

La mitad es $Hh$, y por ser $H$ dominante son plantas pequeñas; la otra mitad es $hh$ y son $\mathbf{\text{grandes}}$.

$P(\text{eficiente})=P(S\mathrm{\_})\cdot P(hh)=1\cdot {\displaystyle \frac{1}{2}}={\displaystyle \frac{1}{2}}=\mathbf{\text{50}}\mathbf{\text{\%}}$

La mitad de la descendencia, con genotipos $SShh$ y $Sshh$, será eficiente para almacenar dióxido de carbono.

$\mathbf{\text{b.}}\mathbf{\text{Define}}\mathbf{\text{alelo}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{locus.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{Alelo:}}$ cada una de las formas alternativas que puede adoptar un mismo gen, surgidas por mutación y que se diferencian en su secuencia de nucleótidos. Ocupan el mismo lugar en los dos cromosomas homólogos, de modo que un individuo diploide lleva dos alelos de cada gen: si son iguales es homocigótico y si son distintos, heterocigótico. En el enunciado, $S$ y $s$ son los dos alelos del gen de la resistencia a la salinidad.

$\mathbf{\text{Locus:}}$ el lugar físico y fijo que un gen ocupa en un cromosoma determinado, su dirección dentro del genoma. Un mismo locus aloja en cada homólogo uno de los alelos, y por eso los alelos son alternativos: no pueden estar los dos en el mismo cromosoma. El plural es loci.

$\mathbf{\text{c.}}\mathbf{\text{Explica}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{diferencia}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{genotipo}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{fenotipo.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El $\mathbf{\text{genotipo}}$ es el conjunto de alelos que un individuo posee: la información genética que ha heredado. Es constante a lo largo de su vida y el mismo en todas sus células somáticas. En el ejercicio, $SShh$ y $Sshh$ son dos genotipos distintos.

El $\mathbf{\text{fenotipo}}$ es el conjunto de caracteres observables del individuo: morfológicos, fisiológicos o de comportamiento. Resulta de la $\mathbf{\text{expresi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{genotipo}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{ambiente}}\mathbf{\text{concreto}}$, de modo que fenotipo es igual a genotipo más ambiente.

De ahí las dos consecuencias que suelen preguntarse. Genotipos distintos pueden dar el mismo fenotipo: $SShh$ y $Sshh$ son los dos plantas resistentes y grandes, porque el alelo dominante enmascara al recesivo. Y un mismo genotipo puede dar fenotipos distintos si cambian las condiciones ambientales, como ocurre con la altura de una planta según el suelo y la luz.

$\mathbf{\text{d.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{condici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{necesaria}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{genes}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{transmitan}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{descendencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{forma}}\mathbf{\text{independiente}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{cumpla}}\mathbf{\text{as}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tercera}}\mathbf{\text{ley}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Mendel?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La condición es que los dos genes estén en $\mathbf{\text{cromosomas}}\mathbf{\text{distintos}}$, es decir, que no estén ligados.

La razón está en la meiosis: en la anafase I cada pareja de homólogos se orienta y se separa con independencia de las demás, de modo que si los dos genes viajan en cromosomas diferentes, sus alelos se combinan al azar en los gametos y se obtienen las cuatro combinaciones en la misma proporción. Eso es lo que enuncia la tercera ley de Mendel.

Si los dos genes estuvieran en el mismo cromosoma, viajarían juntos —estarían ligados— y no habría transmisión independiente. Cabe un matiz: si estuvieran en el mismo cromosoma pero muy alejados entre sí, el sobrecruzamiento de la profase I los separaría con tanta frecuencia que en la práctica se comportarían como independientes.