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LIGAMIENTO y ENTRECRUZAMIENTO
Prof. Yenen Villasmil Ontiveros
Mayo 2010
Deberán quedar bien claros los siguientes aspectos:
1. Los conceptos de ligamiento, recombinación y entrecruzamiento.
1. Cómo calcular las frecuencias de recombinación en loci ligados
1. Construcción de mapas genéticos a partir de cruzamientos de
pruebas de 2 y 3 factores (puntos)
1. Interferencia y coeficiente de coincidencia.
Ligamiento: Cuando dos ó mas genes se
encuentran en el mismo cromosoma, pueden
estar ligados en los cromosomas somáticos ó
en los cromosomas sexuales.
A
B
Segregación
Independiente
A
AaBb
A
a
a
B
B
b
b
a
A
b
B
25%
25%
Segregación
Independiente
A
a
b
B
25%
25%
Genes
Ligados
A
A
B B
a
a
b
b
C
ab (50%)
AB (50%)
C
Si no hay entrecruzamiento, se
producen solo dos tipos de
gametos diferentes, que son
similares a los observados en los
padres
Genes
Ligados
a a
A A
B B
b b
AB/ab
A
a
b
B
50%
50%
Gametos Parentales
Ligamiento:
•Simbolismo del ligamiento
Configuración en acoplamiento o cis -> AB/ab
Configuración en repulsión o trans -> Ab/aB
•Prueba de ligamiento: desviación de la
proporción 1:1:1:1 en un cruzamiento prueba de
un dihíbrido
Entrecruzamiento visto mediante
microscopía electrónica
Entrecruzamiento:
Es un proceso de intercambio genético donde cromátidas no hermanas de
cromosomas homólogos intercambian segmentos de ADN en la profase I de la
meiosis. Este fenómeno permite producir gametos diferentes a los parentales
cuando consideramos genes ligados, incrementando la variabilidad genética
de una población.
Crossing over (intercambio)
Cromosomas
Homólogos
Quiasma
Cromátidas
recombinantes
Aspectos Resaltantes en el Entrecruzamiento
El entrecruzamiento se realiza entre cromátidas no hermanas de
cromosomas homólogos.
A mayor longitud de los cromosomas, mayor cantidad de quiasmas.
Cada cromosoma en cada especie tiene un numero característico de
quiasmas (promedio).
La frecuencia en que se produce un quiasma entre 2 loci también tiene
una probabilidad característica.
A mayor distancia entre 2 loci hay mayor posibilidad de que se produzca
entre ellos un quiasma.
El número de quiasmas entre dos loci permite predecir la proporción de
gametos parentales y recombinantes.
Solo cuando el quiasma se produce entre los loci bajo estudio se puede
detectar la recombinación.
Cruzamiento prueba:
Genotipos P
Gametos P
AA BB
aa bb
AB
ab
F1
Aa Bb
Cruzamiento
prueba
AB
Ab
Gametos
aB
Recuerde que las diferencias entre casos
de ligamiento y seg. Indep. Son las
proporciones en el cruce de prueba.
ab
X
ab
Aa Bb
Aa bb
aa Bb
aa bb
aa bb
A- BA- bb
aa Baa bb
Genotipos Fenotipos
Entrecruzamiento (Crossover):El intercambio de
cromátidas no hermanas entre cromosomas homólogos durante la
meiosis por un proceso de rotura y reunión del DNA
Cromosomas en la meiosis
Meiosis sin
entrecruzamiento
entre los genes
Meiosis con
entrecruzamiento
entre los genes
Productos meióticos
A
B
A
B
A
B
A
B
a
b
a
b
a
b
a
b
A
B
A
A
B
A
B
b
a
b
a
a
b
a
B
b
Parental
Recombinantes
Parental
Parentales
Entrecruzamiento
Fin Meiosis
A
B
A
B
a
b
a
a
b
A
B
A
a
b
B
A
a
B
A
a
b
b
B
b
Un quiasma fuera de la región A-B no contribuye a recombinar los gametos
A
B
A
B
A
B
A
b
A
a
b
a
B
a
a
b
a
b
A
a
B
b
B
b
Un quiasma entre los dos loci permite formar gametos recombinantes, es
importante señalar que siempre que se producen gametos recombinantes
se están produciendo gametos parentales; por lo cual los parentales nunca
pueden estar en menor proporción.
Cuando se produce un quiasma entre dos loci, solo la mitad de los gametos
serán recombinantes. La frecuencia del quiasma es el doble de la frecuencia
de los productos recombinados.
% Quiasmas = 2 x ( % de entrecruzamiento ) y, % de Entrecruzamiento = 1/2
x (% de Quiasmas)
Nota:
El cruzamiento prueba permite inferir las proporciones
de los gametos que se forman en el doble heterocigoto
Nota 2:
La frecuencia de gametos recombinantes (FR) debe estar
entre el ligamiento total (0%) y la segregación
independiente (50%)
0%  FR  50%
A
B
A
B
a
b
a
b
A
B
A
B
a
b
a
b
A
B
A
b
a
a
b
B
b
A
B
A
B
a
b
a
b
Determine el porcentaje de
gametos recombinantes si
existe un quiasma en el
25% de las tétradas
AB = 7
ab = 7
Parentales
Ab = 1
Ab = 1
Recombinantes
%GR = %Quiasmas
2
A
B
A
b
a
b
B
b
a
A
B
A
b
a
a
b
B
b
A
B
A
b
a
a
b
B
b
A
B
A
b
a
b
B
b
a
Determine el porcentaje de
gametos recombinantes si
existe un quiasma en el
100% de las tétradas
AB = 4
ab = 4
Parentales
Ab = 4
Ab = 4
Recombinantes
%GR = %Quiasmas
2
PROBLEMAS RESUELTOS
A- Si se forma un quiasma entre los loci de los genes A y B en el
30% de las tétradas de un individuo con genotipo AB/ab.
Entonces el 15% de los gametos será recombinantes (aB ó Ab) y el
85% seran del tipo parental (AB ó ab).
B- Suponga que la progenie de un cruce de prueba es 40% Ab/ab,
40% aB/ab, 10% AB/ab, 10% ab/ab. ¿Cuales son los individuos
producto de los gametos recombinantes? y ¿ cuantos quiasmas se
producen en 100 tétradas?.
% Quiasmas = 2 * ( 20% Entrecruzamiento) = 40 % de Quiasmas
DETERMINACIÓN DE LA DISTANCIA ENTRE GENES.
La unidad de distancia entre genes se conoce como centimorgan (cM) y corresponde al
porcentaje de entrecruzamiento.
Si el genotipo Ab/aB produce 8% de cada uno de los gametos recombinantes AB y ab,
entonces determine la distancia entre A y B.
Si la distancia mapa entre los loci B y C es de 12 unidades, determine los porcentajes de
gametos recombinantes.
Cruce de Prueba de 2 Puntos
Genes ligados en acoplamiento AB/ab
P1 AB/AB
x
ab/ab
Genes ligados en repulsion Ab/aB
F1 AB/ab
P1 Ab/aB
Retrocruce
AB/ab
x
AB/ab
ab/ab
40% AB/ab (Parentales)
40% ab/ab (Parentales)
10% Ab/ab (Recombinantes)
10% aB/ab (Recombinantes)
Retrocruce
AB/ab
x
ab/ab
40% Ab/ab (Parentales)
40% aB/ab (Parentales)
10% AB/ab (Recombinantes)
10% ab/ab (Recombinantes)
DETERMINACIÓN DEL ORDEN LINEAL DE LOS GENES
 Distancia relativa entre los genes
La probabilidad de producirse un entrecruzamiento entre dos loci se conoce como
unidad mapa ó centimorgan (cM), por lo tanto 1% de entrecruzamiento corresponde a 1
unidad mapa, y en términos de pares de base corresponde aproximadamente a 1
millón de pb.
C
A
18 % Entrecruzamiento
18 UM ó cM
 Disposición de los genes en el cromosoma
A
B
C
A y B = 8 cM
B y C = 7 cM
A y C = 17 cM
Entrecruzamientos Múltiples
Parentales
Entrecruzamiento
Fin de Meiosis
A
B
A
B
a
b
a
b
A
B
A
B
a
b
a
b
A
B
A
B
a
b
a
b
Existe cierta probabilidad que se produzcan 2 quiasmas entre los loci A y B,
lo que determinaría solo gametos parentales. En estos casos para
determinar la formación de quiasmas entre ellos se utiliza un tercer
marcador “C”.
Parentales
Entrecruzamiento
Fin de Meiosis
A
C
B
A
C
B
a
c
b
a
c
b
A
C
B
A
c
B
a
C
b
a
c
b
A
C
B
A C B
A
c
B
A c B
a
C
b
a C b
a
c
b
a c b
La probabilidad de un entrecruzamiento doble es el producto de las
probabilidades individuales de los entrecruzamientos en la region A-C y C-B.
Aplicación de la Genética Molecular
en el Mejoramiento Animal
Es la inclusión de marcadores moleculares íntimamente
relacionados a genes en loci de características cuantitativas (QTL)
en los programas de selección y mejoramiento genético.
Aunque el término QTL se puede aplicar a todos los genes que
afectan a una caracteristica cuantitativa, en la practica se utiliza
para describir aquellos genes que tienen un impacto sustancial en
el fenotipo y que pueden ser mapeados en el genoma
Aplicación del Ligamiento en la Selección Asistida por Marcadores
¿Que es MAS (Marker Assisted Selection)?
Es la inclusión de marcadores moleculares íntimamente relacionados a
genes en loci de características cuantitativas (QTL) en los programas de
selección y mejoramiento genético.
La mayoría de las características de importancia económica están
gobernadas por muchos genes que son conocido como poligenes, sin
embargo algunos de estos genes tienen efectos principales o de mayor
impacto que el resto, sobre la expresión final del fenotipo. Tales genes se
ubican en QTLs.
Aunque el término QTL aplica a todos los genes, en la practica se utiliza
para describir aquellos genes que tienen un impacto sustancial en el
fenotipo y que pueden ser mapeados en el genoma
Situación Real
G
E
P
A
-2 +4 +2 +1 +1
+10
+16
-10
+6
B
+2
0
-2 +1 +1
+3
+5
+9
+14
C
-2
0
-2
-4
-10
+20
+10
-1
-1
Situación Observada con la Identificación de genes
P
A
+10
+6
B
+3
+14
C
-4
+10
Poligenes
QTL
Utilizando Genes Principales con Marcadores Genéticos
Algunos genes no intervienen en el valor fenotipico de una caracteristica
pero pueden estar situados cerca de un QTL y son facilmente identificados
en el Laboratorio, por lo que se hacen muy útiles para el progreso genético.
Estos genes se llaman Marcadores Genéticos Indirectos
En el Semen
Parentales
Recombinantes
A
A
B
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
B
B
B
A
B
Utilizando Genes Principales con Marcadores Genéticos
Otros genes están localizados dentro del gen que afecta la característica y
son fácilmente identificados en el Laboratorio. En este caso la recombinación
no es un problema, por lo que solo se mide la característica para monitorear
el proceso. Estos genes se llaman Marcadores Genéticos Directos.
En el Semen
A
A
B
B
A
B
Toro
Q
Vaca
q
q
m
m
q
X
m
M
Q
q
q
q
q
q
Q
q
M
m
m
m
M
m
m
m
90%
10%
¿Entonces la pregunta es cuando utilizar MAS?
La selección optima es incluir en los programas de selección
1. la valoración fenotípica (poligenes) y
2. la información molecular.
¿Que tan Importante es la Información Molecular?
¿Cuánto es la diferencia fenotípica entre un animal que tiene
el marcador correcto y otro que no lo tiene?
Depende de 3 factores:
1. El efecto aportado por el QTL
2. La frecuencia del alelo Q (QTL) si esta cerca de 100% el
aporte al mejoramiento no será importante. En el caso
contrario el aporte será significativo.
3. La probabilidad de que un individuo Heterocigoto Mm reciba el
alelo Q
Desde el QTL al Gen
Un gen candidato es aquel que los
investigadores piensan puede
estar
relacionado
con
una
enfermedad o caracteristica.
cM
53
69
74
78
90
Genes Candidatos
G. candidatos posicionales.
Un gen candidato posicional es
aquel que los investigadores
piensan puede estar asociado
con una caracteristica según la
localización particular del gen en
un cromosoma.
Genes candidatos funcionales
Los investigadores a veces
estudian genes candidatos que
fabrican productos que tienen
algo en común médica o
biológicamente
con
una
característica.
Algunos Genes de importancia Mapeados en Bovinos
Defectos Genéticos
• BLAD (BL-Portador, TL-Libre)
• Sindactilia (MF-Portador, TM-Libre)
•
Otros Genes
• RC- Portador del Gen Rojo (Holstein)
• Tiroglobulina Glicoproteina que se sintetiza en la tiroide y que transporta la
T3 y T4. Afecta el crecimiento de los adipositos y su diferenciación.
Macroscopicamente afecta la deposición de Grasa- Marmoleo-Genestar ®
• Leptina es una proteína implicada en el consumo y la composición de la
canal (STR-BM1500) T – Adiciona grasa y el Alelo C- produce Canales
magras.
• Calpastatina
Inhibe la acción de las calpainas (proteasas)
-CASEINA
LECHE:
-LACTOGLOBULINA
Κ-CASEINA
CARNE:
CALPAINA
GH
TIROGLOBULINA
REPRODUCCION:
RECEPTORES FSH, LH
GENES DE PROLIFICIDAD
GENOTIPADOS (GENES CANDIDATOS)
Marcadores Directos
Estimación de la diferencia en la producción del
producto lácteo de acuerdo al genotipo K-CN.
Cheddar
Mozzarella
22000
22000
21500
21000
21500
5,9%
21000
20500
20000
19500
8,9%
20500
20000
19500
19000
19000
AA
BB
AA
AB
BB
Se estima que en una planta que produce 20.000 Ton/año utilizando leche de vacas con genotipo
AA, incrementaria a 21.180 Ton/año de queso Cheddar o 21,780 de Mozzarela si fuese realizado con
leche de vacas con genotipo BB.
Gen Candidato Miostatina
Forma normal del
gen
Una copia del gen
mutado
Dos copias del gen
mutado
www.genmarkag.com
Científicos de la Escuela de Medicina de Harvard (Estados
Unidos) han logrado desarrollar cochinillos con altos
niveles de ácidos grasos omega-3, un tipo de grasa
beneficiosa para la salud humana. Esta grasa se encuentra
de forma natural sobre todo en aceites de pescado, pero si
los cerdos con omega-3 llegaran al mercado, podría
encontrarse en grandes proporciones en productos como
la panceta y otros derivados del cerdo
Hasta aquí el 1er
Examen!!