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Patrones de herencia
y pedigrees
Patrones de herencia
Modo de transmisión de los caracteres de
generación en generación.
Los antecedentes familiares son una
herramienta para determinar:
- la ubicación del gen en el genoma
- la relación de dominancia entre alelos
Patrones de herencia
Ubicación en el genoma:
- Herencia autosómica
- Herencia ligada al sexo (cromosoma X)
- Herencia holándrica (cromosoma Y)
- Herencia mitocondrial / cloroplastos
Patrones de herencia
Relación de dominancia:
- Dominante
- Recesivo
- Codominante
- Dominancia incompleta
Genealogías o pedigrees
aportan datos claves sobre la
Historia, la variación de expresión y el
patrón de herencia de una
característica en estudio.
- Medicina
- Manejo de especies animales de
interés económico
Símbolos y abreviaturas utilizados en árboles
genealógicos médicos
Bennett et al. (1995) AJHG 56: 745-752
Símbolos y abreviaturas utilizados en árboles
genealógicos médicos
Bennett et al. (1995) AJHG 56: 745-752
Símbolos y abreviaturas utilizados en árboles
genealógicos médicos
Bennett et al. (1995) AJHG 56: 745-752
Símbolos y abreviaturas utilizados en árboles
genealógicos médicos
Bennett et al. (1995) AJHG 56: 745-752
Símbolos y abreviaturas utilizados en árboles
genealógicos médicos
Bennett et al. (1995) AJHG 56: 745-752
Herencia autosómica
Biparental, independiente del sexo
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
Herencia autosómica
Biparental, independiente del sexo
Herencia autosómica dominante
Fenotipo presente en generaciones
sucesivas, igual proporción en ambos sexos
Herencia autosómica dominante
Ej.
Pisum sativum
Herencia autosómica dominante
Ej.
Corea de Huntington
Herencia autosómica dominante
Ej.
Polidactilia postaxial
Herencia autosómica recesiva
Alternancia de generaciones,
igual proporción de sexos
Fibrosis quística, fenilcetonuria,anemia falciforme, ….
Herencia autosómica recesiva
Ej. fenotipo albino en pelaje de diversos
mamíferos
Herencia autosómica recesiva
El fenotipo se manifiesta sólo en homocigosis
numerosas patologías genéticas humanas:
fibrosis quística, fenilcetonuria,anemia
falciforme, enfermedad poliquística renal, etc.
H. Autosómica influida por el sexo
- genes autosómicos, respetan los ppios.
mendelianos.
- expresión alterada por el entorno hormonal
- un fenotipo se expresa en mayor proporción
en uno de los sexos
H. Autosómica influida por el sexo
diferente expresión en ♂ y ♀
Ej. barbas de las cabras
BbBb
B b B+
B+B+
macho
hembra
barbas
barbas
sin barbas
barbas
sin barbas
sin barbas
H. Autosómica influida por el sexo
♂
♀
x
♂
♀
H. Autosómica influida por el sexo
Herencia
♂
♀
B+ B+
F1
100% BbB+
Bb Bb
x
♂
♀
H. Autosómica influida por el sexo
Herencia
♂
♀
Bb B+
x
Bb
F2
Bb
B+
Bb B+
B+
¾ machos con barba
¼ machos sin barba
¾ hembras sin barba
¼ hembras con barba
H. Autosómica limitada a un sexo
Sólo se manifiestan en uno de los sexos,
requieren un ambiente hormonal determinado.
De ubicación autosómica.
Ej: caracteres sexuales secundarios,
producción de leche en mamíferos,
criptorquidia
otros defectos testiculares
defectos uterinos
Herencia ligada al sexo (cromosoma X)
uniparental
-
biparental
Herencia ligada al sexo dominante
No alterna generaciones. Distinta proporción
de sexos. Herencia cruzada.
Raquitismo hipofosfatémico, incontinencia
pigmentaria tipo 1
Herencia ligada al sexo recesiva
Alternancia de generaciones. Distinta
proporción de sexos. Herencia cruzada.
Hemofilia, daltonismo, distrofia muscular de
Duchenne, deficiencia de HPRT, ……
Herencia ligada al sexo
Hemofilia
Ligada al X recesiva.
Identificada en la antigüedad y registrada en
el Talmud.
Herencia holándrica (cromosoma Y)
patrilineal
Herencia holándrica (cromosoma Y)
patrilineal
Antígeno de histocompatibilidad Hy (no patológico).
Azoospermia (casos severos no se heredan)
Herencia mitocondrial
matrilineal
Herencia mitocondrial
= Herencia citoplasmática
Encefalomiopatías (varios
tipos), Neuropatía óptica
hereditaria de Leber,
Epilepsia mioclónica con enf.
de fibra roja irregular,
diabetes mellitus con sordera,
síndr. de Leigh, síndrome de
Wolff-Parkinson-White.
Herencia mitocondrial
Enfermedades mitocondriales:
deficiencia de proteínas de la cadena de transporte
de electrones
- Encefalomiopatías (s. Leigh, MERRF y otras)
- Neuropatía óptica hereditaria de Leber
- Diabetes mellitus con sordera
- Síndrome de Wolff-Parkinson-White
Cálculo de probabilidades
Regla de multiplicación
2 o más sucesos ocurren
en forma independente uno
del otro.
El resultado de uno no
afecta al resultado del otro.
Ej: tener una hija mujer y al
próximo embarazo tener
otra hija mujer
Regla de suma
Un resultado que puede
ocurrir en más de una
manera posible.
Cada resultado es
excluyente de los otros
Ej: tener 1° un hijo varón y luego una hija mujer, o bien
1° una hija mujer y luego un varón
Series de sucesos
Se calcula la probabilidad de una serie concreta de
entre un gran número de sucesos potenciales.
Combinación de hijos varones y mujeres:
p=
n!
av * b m
v! * m!
Teorema del binomio
Combinación de hijos: ej. 5 varones y 2 mujeres.
N° total: n=7
N° de veces que resultaría varón: v=5
N° de veces que resultaría mujer: m=2
Probabilidad de que sea varón: a=1/2
Probabilidad de que sea mujer: b=1/2
n!
av x b m
v! x m!
p= 21/128= 0,164
p=
p=
7!
5! x 2!
1/25 x 1/2 2
Factores que modifican los principios
básicos mendelianos
Proporciones mendelianas
Un gen:
P x P = F1 monohíbrido (heterocigota)
fenotipo dominante
F1 x F1 = F2= proporción fenotípica 3:1
Dos genes:
P x P = F1 dihíbrido, fenotipo dominante
F1 x F1 = F2 proporción fenot. 9:3:3:1
Relaciones de dominancia
Relación entre alelos de un mismo locus
Dominancia completa, incompleta,
codominancia
Letalidad
Interacción génica
Sin modificac proporc.
9
Simple dominante
Simple recesiva
: 3 :
12
:
9 :
3
Doble dominante
Doble recesiva
9
Doble dom-reces.
Efecto acumulativo
9
3 :
1
3 :
1
:
4
15
:
:
7
13
:
:
6
1
3
:
1
Mutaciones nuevas o de novo
Ocurrencia de una mutación en una célula de la
línea germinal de uno de los progenitores, o en la
zigota.
Aparece por 1ra. vez en una familia un fenotipo sin
antecedentes previos.
Mutaciones nuevas o de novo
Acondroplasia: 70% de
los casos de
condrodistrofias
Autosómica dominante
Mutaciones nuevas o de novo
Mosaicismo
Mutación durante el desarrollo
fetal temprano que se propaga
parcialmente.
El individuo tiene dos o más
poblaciones de células que
difieren en su composición
genética y coexisten.
Ej. mosaicismo cutáneo
Mosaicismo de línea germinal
Mutación en línea germinal durante el desarrollo fetal
temprano.
Se propaga parcial o totalmente a la línea germinal. La
línea somática se mantiene intacta.
La descendencia del individuo será diferente de su
línea somática.
Fenocopias
Fenotipo producido por factores ambientales
Imita a un fenotipo de origen genético.
Ej. raquitismo clásico por deficiencia nutricional de vit.
D
es fenocopia del raquitismo hipofosfatémico por
mutación del gen PHEX en Xp22.
Fenocopias
Drosophila expuesta a metaborato de
sodio: ojos reducidos
Mutación eyeless: ojos reducidos
Herencia citoplasmática
Características determinadas por información
genética ubicada en el citoplasma matermmp.
Genes mitocondriales y de cloroplastos.
Herencia citoplasmática
Experimentos de C. Correns: cruzamiento de flores
de distintas ramas = segregación al azar de los
cloroplastos en la ovogénesis.
Herencia citoplasmática
Los cruzamientos entre ramas recíprocas dan
diferente resultado
♀
♂
Albina
x
Verde
= albinas
Verde
x
Albina
= verdes
Herencia citoplasmática
Experimentos de C. Correns: hojas variegadas en
Mirabilis jalapa. No existen mecanismo de
distribución pareja de genes en la división celular.
Variación fenotípica.
Herencia de cloroplastos
= Herencia citoplasmática
Las organelas citoplasmáticas se heredan de la
gameta femenina, salvo algunas gimnospermas.
Efecto materno
Proteínas y otras sustancias reguladoras del
desarrollo embrionario, en citoplasma del óvulo.
Fenotipo de la progenie según genotipo materno.
El fenotipo materno depende del genotipo de su
progenitora.
Ej. variación en los niveles de andrógenos en la
yema de huevo influyen en el desarrollo de los
pollos
Edad de presentación del fenotipo
corea de Huntington: autosómica dominante,
Edad de presentación: 30-50 años
Edad de presentación del fenotipo
Anticipación: un fenotipo heredable se manifiesta a
una edad progresivamente más temprana, y con un
fenotipo más acentuado. Ej. distrofia miotónica,
síndrome X frágil, corea de Huntington.
Anticipación
Distrofia muscular de
Duchenne
Ligada al X recesiva
Penetrancia reducida
Expresión fenotípica normal o silvestre en
individuos que portan un genotipo no silvestre (en
un % de individuos no se manifiesta un genotipo
dado).
Ej.: retinoblastoma familiar = enf. autosómica
dominante, con penetrancia del 90%
el 10%
de los individuos con el genotipo, no presentan la
enfermedad
Expresividad variable
Diferencias en el grado de expresión fenotípica de
un genotipo particular. Causas posibles: diferentes
mutaciones de un mismo gen, interacción génica,
factores ambientales
Ej.: genotipo recesivo eyeless en D.melanogaster
- ausencia completa de ojos
- ojos reducidos a ¼
- ojos reducidos a ½
- ojos normales
Expresividad variable
Neurofibromatosis tipo I = enf. de von
Recklinghausen = enf. autosómica dominante de
penetrancia completa y expresión variable
Manifestaciones:
manchas cutáneas, pecosidad
nódulos benignos en el iris
tumores benignos del nervio óptico
neoplasias malignas, neurofibrosarcomas
Impronta genómica (imprinting)
Marca epigenética que define una región genómica
como materna o paterna en la descendencia.
El fenotipo expresado depende de qué progenitor
proviene la herencia (materno o paterno).
La metilación diferencial de secuencias nucleotídicas
altera el nivel de expresión génica (se añaden grupos
metilo al C5 de citosinas).
Impronta genómica (imprinting)
Ej.: deleción brazo largo cr. 15 (15.q.1) = síndrome de
Prader-Willi (paterna) vs. síndrome de Angelmann
(materna)
Impronta genómica (imprinting)
El desarrollo normal requiere tanto
de la región materna como de la
paterna.
Síndrome de Prader-Willi: trastorno
de alimentación, obesidad, RM, R
crecimiento.
Síndrome de Angelmann: trastornos
del comportamiento, RM
Efecto ambiental
Expresión del gen directamente en el fenotipo
Influencias genéticas
Influencias ambientales
Efecto ambiental
Variación en el color de las hortensias
A- en suelo ácido: azul
A- en suelo alcalino: rosa
aa: blanco
Efecto ambiental
Drosophila melanogaster
vg vg
<29°C
alas vestigiales
31°C
alas más largas
Efecto ambiental
Fenilcetonuria: mutación PAH, produce retardo
mental por acumulación de fenilalanina.
Al reducir la ingesta de fenilcetonúricos: vida
normal.