Manual de Practica Genetica Vegetal 2016
Manual de Practica Genetica Vegetal 2016
Manual de Practica Genetica Vegetal 2016
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRNOMA
MANUAL DE PRCTICAS
DE
GENTICA VEGETAL
DERECHOS RESERVADOS POR EL AUTOR
PRESENTACION
El contacto con nuestros alumnos, en el quehacer diario, nos permite asegurar el alto y positivo
valor que posee una orientacin escrita de las prcticas a realizar en el laboratorio; debido a que
ello ha permitido un notable avance en la realizacin de los trabajos prcticos, basados en un
previo conocimiento terico impartido a los alumnos, tanto de la finalidad de la prctica en s
misma, como de los materiales y mtodos a emplear.
El objetivo principal de esta obra, es la presentacin de una gua didctica para los estudiantes y
profesionales interesados en el rea de la Gentica Vegetal.
Se espera que el esfuerzo desplegado, cumpla su cometido en bien de una ptima formacin
profesional y una mejor comprensin del papel importante que cumple el estudio de la Gentica
Vegetal en el campo de la Ingeniera Agrnoma y la Biotecnologa. As mismo, se esperan las
valiosas sugerencias de colegas y estudiantes, que permitirn el perfeccionamiento de este
manual en ediciones futuras.
EL AUTOR
INDICE
UNIDAD I: BASES QUMICAS Y FISICAS DE LA HERENCIA. PRINCIPIOS
MENDELIANOS
Semana N1
Prctica: Pautas para presentacin de informes. Distribucin de parcelas y trabajos de aplicacin.
Semana N2
Prctica: Bsqueda y anlisis de la informacin gentica de plantas.
Semana N3
Prctica: Anlisis de Uso de marcadores moleculares para el mejoramiento gentico de plantas.
Semana N4
Prctica: Anlisis de mitosis y meiosis en plantas.
Semana N5
Prctica: Demostracin de las Leyes de Mendel.
UNIDAD II: EXTENSIONES Y MODIFICACIONES DEL MENDELISMO.
CARTOGRAFA GENETICA
Semana N7
Prctica: Interacciones gnicas. Epistasis. Resolucin de problemas.
Semana N8
Practica: Mendelismo Complejo. Incompatibilidad gametoftica y esporoftica.
Semana N9
Prctica: Ligamiento factorial o herencia de genes ligados
NORMAS DE BIOSEGURIDAD
1.- Seguir las instrucciones y recomendaciones dadas por el docente para cada sesin prctica.
No manipule muestras, materiales, instrumentos o equipos por su cuenta.
2.- Procure ingresar al laboratorio a la hora sealada, con el guardapolvo puesto y con el
material de trabajo previamente solicitado.
3.- Al solicitar microscopios, materiales de vidrio u otros a la unidad tcnica debe revisar que
dichos objetos no estn deteriorados, quebrados o incompletos.
4.- Durante su permanencia en el laboratorio aproveche y use adecuadamente el tiempo,
materiales de trabajo, agua, corriente elctrica, mobiliario, espacio.
5.- Por su bienestar est prohibido fumar, comer o beber en el interior del laboratorio.
6.- No arroje desechos a los lavaderos ni al piso. Procure colocarlos en bolsas plsticas par que
sean descartadas una vez finalizada las prcticas.
7.- Cuando se trabaje con material infeccioso y patgeno (secreciones, exudados, cultivos
bacterianos, muestras virales, muestras sanguneas, parsitos, protozoarios) siga atentamente las
indicaciones de s profesor de mesa; realice su limpieza personal con jabn germicida, elimine el
material descartable, esterilice el material de vidrio e incinere las muestras biolgicas si es
necesario.
8.- Al calentar un tubo de ensayo, fiola o matraz con sustancias reactivas, cuidar de no dirigir
dichos recipientes hacia uno de sus pares sino hacia un espacio alejado de ellos.
9.- Sobre la mesa de trabajo de laboratorio debe tener solamente el material solicitado y libreta
de apuntes. Coloque las carteras, mochilas, libros y otros en el tablero de asistente debajo de la
mesa o en las mesas laterales.
10.- El estudiante de una mesa de trabajo por ningn motivo debe dirigirse a otra, salvo que lo
disponga su profesor.
11.- Durante el desarrollo de prcticas observe y grafique con detalle los diversos experimentos,
protocolos o vistas microscpicas; intercambie conceptos, ideas y punto de vista con sus pares y
profesor; y, analice la informacin terica sobre la prctica existente en libros, papers, folletos,
revistas, etc.
12.- Al trmino de la prctica, el estudiante debe devolver a la unidad tcnica del laboratorio el
material de laboratorio proporcionado; limpiar su mesa de trabajo, despojarse del guardapolvo; y
retirarse ordenadamente.
PRACTICA N 1
PAUTAS PARA PRESENTACIN DE INFORMES. DISTRIBUCIN DE
PARCELAS Y TRABAJOS DE APLICACIN.
NORMAS PARA EL ESTUDIANTE
REGLAS PARA EL TRABAJO EN LABORATORIO
1. Es obligatorio el uso de guardapolvo, para evitar contaminar su ropa de vestir durante el
periodo de clase prctica en laboratorio.
2. Se le asignara un microscopio para todo el curso, su responsabilidad consiste en mantener
en buen estado todo el equipo que se le asigna.
3. No saque del laboratorio, el equipo, medios o lminas que se le haya proporcionado.
4. Coloque los objetos, como libros, maletines y otras pertenencias personales en las zonas
especificadas por el profesor.
5. No coma, ni fume dentro del laboratorio.
6. Lvese cuidadosamente las manos con detergente y agua, antes de salir del laboratorio.
PROCEDIMIENTO EN EL LABORATORIO:
1. La clase de laboratorio debe iniciarse puntualmente. Al principio; el profesor dar una
explicacin oral previa. Adems dar las indicaciones generales, con el objetivo de que
su trabajo sea sencillo y eficiente.
2. Cada alumno debe leer la prctica correspondiente, lecturas complementarias y el
desarrollo de las pruebas de prctica, antes de llegar a clases.
3. Antes y despus de cada periodo de clase se deber limpiar las mesas de trabajo.
4. Al concluir la clase prctica, deje todas las instalaciones y el equipo de laboratorio en
forma ordenada.
5. Haga dibujos con lpiz N 2 o portaminas 0.5 B y siempre realice los ejercicios en la
secuencia sealada.
Cualidades de un dibujo con fines cientficos:
Objetivo y claridad. Consiste en representar los organismos tal como son en realidad y
con extrema nitidez, aun en el menor detalle.
Exactitud. Consiste en tener en cuenta la proporcin entre el objetivo y su representacin
grfica, y entre las diversas partes del mismo.
Trazos ntidos y firmes. Con ausencia de lneas suplementarias y de sombras.
Todas las estructuras deben llevar su llamada NOMINATIVA, la cual debe estar fuera del
dibujo, en forma ordenada y de fcil lectura.
El dibujo debe ir acompaado de una escala o del aumento en el que se observara al
microscopio. As, si el dibujo es del mismo tamao del objetivo, la escala se representara con la
letra A; por ejemplo, si el dibujo se observa al microscopio con un aumento de 40 x 10, se
representara as: 400 A.
A menos que el profesor indique otra cosa; cada prctica realizada se presenta a la semana
siguiente, antes de comenzar la siguiente clase prctica. Su manual de laboratorio constituye un
valioso registro, mantngalo al da, aplicando procedimientos que el profesor le haya asignado.
PRACTICA N 2
BSQUEDA Y ANLISIS DE LA INFORMACIN GENTICA DE
PLANTAS.
I. INTRODUCCION
Hasta hace 40 aos nuestras universidades tenan acceso a la informacin cientfica mediantes
libros que adquira de las empresas llamadas libreras y los artculos cientficos de
divulgacin los adquira por suscripcin a las revistas. Estas formas de trafico de informacin
era demasiado lenta, tanto asi que la formacin universitaria se haca tomando como
referencia solo algunos libros equivalentes al nmero de asignaturas del plan de estudio.
Actualmente el servicio de internet a revolucionado el criterio de acceso a la informacin
cientfica, rompiendo algunas frases como por ejemplo referencia bibliogrfica, pues el
prefijo biblio refiere a libro y este finalmente segn la real academia espaola se refiere al
conjunto de muchas hojas de papel u otro material semejante que, encuadernadas, forman un
volumen. El acceso a la informacin cientfica actualmente ya no est solo en los libros de
ndole fsico, tambin estn en su forma electrnica y que por lo tanto ya no podemos
llamarlos libros, los libros no son los nicos electrnicos hay revistas, pginas web y otras
que divulgan informacin cientfica, por lo tanto la frase referencia bibliogrfica por lo
menos podra ser cambiado a referencia cientfica para abarcar todas las formas que
divulgan informacin cientfica.
La produccin de conocimiento cientfico en gentica vegetal, consideramos que tienen
actualmente 3 caractersticas bsicas: el tiempo necesario para acceder a la informacin
cientfica ms reciente tiende a cero; su produccin y acceso es un negocio y por lo tanto
cualquiera puede acceder a ella; y finalmente su produccin se da en tan grandes cantidades y
de forma tan acelerada que una persona ya no alcanza a leer toda dicha informacin.
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Dado que la actual formacin cientfica implica el acceso a cualquier forma de divulgacin de
informacin cientfica, consideramos de mucha importancia iniciar la asignatura abordando
dicho problema e identificando las pginas web que tienen respaldo cientfico.
II. CAPACIDADES
Busca adecuadamente las revistas cientficas de la asignatura y de su profesin.
Hace la cita u referencia cientfica de forma adecuada siguiendo el estilo VANCOUVER.
Selecciona, analiza y utiliza apropiadamente la informacin requerida.
III. MATERIAL Y EQUIPOS
Laptops o computadoras de mesa.
Buscadores de internet.
Revisas cientficas (Journals).
IV. PROCEDIMIENTO
Con la orientacin del docente procede a la bsqueda de informacin cientfica tales como
libros, revistas, pginas web u otras de inters para la asignatura y su profesin.
V. RESULTADOS
VI. DISCUSION
VII. CONCLUSION
VIII. CUESTIONARIO
1. -Presentar 5 PDF sobre temas de mejora gentica en una especie vegetal
2. -Explica cmo afectara en tu formacin profesional y vida profesional las tres (03)
caractersticas bsicas de la produccin de conocimiento cientfico en gentica vegetal.
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PRACTICA N 3
ANLISIS DE USO DE MARCADORES MOLECULARES PARA EL MEJORAMIENTO
GENTICO DE PLANTAS.
I. INTRODUCCION
1. Definicin
En la literatura se encuentran varias definiciones del trmino marcador molecular; CaetanoAnolles (1991) los define como segmentos de ADN que se consideran como marcas o puntos
de referencia para el anlisis del genoma. En 1996, Ferreira y Grattapaglia amplan el
concepto definiendo los marcadores moleculares como cualquier fenotipo molecular
originado de la expresin de un gen o un segmento especfico de ADN.
2. Caractersticas generales de los Marcadores Moleculares
A diferencia de los marcadores morfolgicos, los marcadores moleculares pueden ser
utilizados para la deteccin y caracterizacin de genotipos a partir de clulas o tejidos en
cualquier estadio fisiolgico, facilitndose as la aplicacin de mtodos tempranos de
seleccin y recombinacin de los individuos de inters para el mejorador gentico (Morell y
col., 1995).
Los marcadores morfolgicos son en su mayora dominantes o recesivos, sin embargo, la
expresin de los marcadores moleculares es codominante, pueden detectar un nivel de
polimorfismo elevado y tienen como ventajas adicionales su amplia distribucin a lo largo de
todo el genoma, su carcter heredable siguiendo el modelo de Mendel y los nulos o mnimos
eventos de pleiotropa y epistasia que tienen lugar, reduciendo junto a otros factores, la
interaccin genotipo-ambiente a su mnima expresin.
3. Tipos de Marcadores
Adems de los marcadores morfolgicos, se han descubierto otro tipo de marcadores
genticos como los isoenzimas en la dcada de los aos 70, y marcadores moleculares como
los RFLPs (restricted fragment length polymorphisms) en los aos 80, y los RAPDs (random
amplified polymorphic DNA) en los aos 90. Estos marcadores han permitido el confeccionar
mapas de ligamiento de alta densidad en el genoma.
Existen mapas de ligamiento con marcadores moleculares muy completos en varios cultivos
como eltomate, maz, trigo, cebada, soja, almendro, Brassica, etc. Estos marcadores con un
efecto neutro o al menos no adverso en la planta pueden ser una ayuda valiosa en la seleccin.
4. Clases de Marcadores Moleculares
Existen dos grandes clases de marcadores moleculares: los marcadores de postranscripcintraduccin, que son aquellos determinados por anlisis indirecto del DNA y los marcadores
del tipo pretranscripcin-traduccin, que han revolucionado la gentica vegetal a partir de la
introduccin de novedosas tecnologas que permiten el anlisis directo del DNA.
Marcadores moleculares del tipo postranscripcin-traduccin
Entre los marcadores moleculares del tipo postranscripcin-traduccin se encuentran las
isoenzimas; as se definen las mltiples formas moleculares de una misma enzima que existen
en una especie.
Brown y Moran, describen la tcnica isoenzimtica como el mejor mtodo corriente para
medir variaciones genticas cercanas al nivel del DNA, relativamente libres de efectos
ambientales y sobre un nmero de muestras manipulables.
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La poca cantidad de tejido que se requiere para la elaboracin del ensayo, su relativamente
rpida ejecucin, el bajo costo del ensayo y la moderada facilidad para obtener y analizar
resultados, cuentan entre las principales ventajas de este marcador.
Los perfiles electroforticos se han empleado para varios sistemas enzimticos en la
clasificacin de especies y variedades, y han contribuido significativamente en diversos
aspectos del mejoramiento. Sin embargo, estos marcadores presentan algunas limitaciones en
particular cuando se requiere una cobertura ms amplia del genoma, debido a la escasa
disponibilidad de marcadores en el mismo y el bajo nmero de alelos por locus. Adems de
forma general, la especificidad de las formas isoenzimticas en algunos tejidos vegetales, la
influencia sobre la actividad enzimtica de las condiciones ambientales y los diferentes
estadios del desarrollo vegetal, cuentan entre sus desventajas.
Marcadores moleculares del tipo pretranscripcin-traduccin
Los marcadores moleculares de tipo ADN, son aquellos capaces de detectar el polimorfismo
gentico directamente a nivel de DNA. En este grupo se encuentran los RFLP (Fragmentos
Polimrficos de Restriccin), RAPD (DNA Polimrfico Amplificado al Azar), AFLP
(Polimorfismo de Longitud de Fragmentos Amplificados), entre otros y ocupan un peldao
superior en la escala evolutiva de los marcadores genticos, por las nuevas perspectivas que
brindan para identificar y mapear genes tiles, que pueden ser posteriormente incorporados y
expresados en el genoma vegetal (Ferreira y Grattapaglia, 1996).
RFLP (Restriction Fragment Lenght Polimorphic)
Se entiende por RFLP el polimorfismo de los fragmentos de restriccin, obtenidos por el corte
con una endonucleasa en la cadena doble del ADN, acoplado en el caso de ADN genmico
eucaritico, por hibridacin con sondas de secuencias homlogas de copia nica (Botstein y
col., 1980; Beckmann y Soller, 1986).
El empleo de los RFLP permite detectar variaciones producidas por procesos como las
deleciones, inserciones, o alteraciones en la secuencia diana de las endonucleasas de
restriccin (siendo esta su base gentica), tanto en poblaciones de la misma especie como
entre diferentes especies, lo cual resulta ventajoso atendiendo a que muy pocas variaciones
son expresadas en el fenotipo, mientras que muchas otras resultan silentes (Iglesias y Rojas,
1992).
De acuerdo con Beckmann y Soller (1986), se pueden distinguir dos campos principales de
aplicacin de los RFLP en el mejoramiento de las plantas. El primero est basado en la
utilizacin de los mismos como marcador gentico para determinar las relaciones genticas,
incluyendo aspectos esenciales como su uso en la identificacin de variedades, la proteccin
de los derechos del mejorador y las determinaciones de parentesco. La segunda rea de
aplicacin, est basada en el uso de stos como marcadores genticos para identificar y
mapear particularmente aquellos genes involucrados directamente en la determinacin de
caracteres cuantitativos, y el monitoreo de estos loci durante los programas de introgresin y
seleccin (Iglesias y Rojas, 1992).
RAPD (Ramdom amplified polymorphic DNA)
En 1990 dos grupos de investigadores desarrollaron prcticamente al unsono una tecnologa
basada en la tecnologa de la reaccin en cadena de la polimerasa (PCR). En esencia la idea
consisti en utilizar un cebador corto y de secuencia arbitraria, que elimina la necesidad de
conocimiento previo de la secuencia. Estos dos grupos denominaron de forma diferente esta
tcnica: AP-PCR (Arbitrarily Primed Polymerase Chain Reaction o reaccin de la polimerasa
con cebadores arbitrarios) y RAPD (Ramdom Amplified Polymorphic DNA o ADN
polimrfico amplificado al azar) desarrollada por Williams y colaboradores (1990).
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VI. DISCUSION
VII. CONCLUSION
VIII. CUESTIONARIO
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PRCTICA N 4
ANLISIS DE MITOSIS Y MEIOSIS EN PLANTAS.
I. INTRODUCCION
La divisin celular consta de dos procesos fundamentales: la mitosis o divisin del ncleo y la
citocinesis o divisin del citoplasma. Ambos procesos son independientes pero deben ocurrir
de forma sincronizada. El resultado son dos clulas hijas con una dotacin cromosmica
idntica entre s y a la de la clula madre.
La mitosis es el mecanismo estable que tienen las clulas para distribuir de forma exacta la
informacin gentica entre las clulas hijas durante las divisiones celulares. Durante la mitosis
los cromosomas se reparten equitativamente, incluyndose una dotacin cromosmica
completa en cada clula hija. Para facilitar este reparto, los cromosomas se condensan
haciendo patente su morfologa. Esto hace que podamos conocer en ese momento cuntos
cromosomas tiene una especie, dnde se localiza el centrmero (o constriccin primaria), el
nmero de brazos cromosmicos que presentan o la existencia de constricciones secundarias y
satlites cromosmicos.
Cuando una clula no est dividindose se dice que est en interfase, lo que corresponde al
lapso de tiempo que transcurre entre dos mitosis sucesivas. Durante este periodo la cromatina
est descondensada y hay una gran actividad metablica porque es cuando la mayor parte de
los genes se expresan, aunque en cada tipo celular lo harn solo los necesarios para que
desarrolle su funcin especfica.
Un suceso importante de la interfase es la replicacin del ADN, que ocurre en el periodo
denominado S, tras la cual los cromosomas ya tienen dos rplicas idnticas denominadas
cromtidas hermanas. Esta fase S va precedida por el periodo G1 y seguida del periodo G2 en
los que hay crecimiento celular, actividad transcripcional y la clula se prepara para dividirse.
A continuacin se iniciara la mitosis.
Si despus de una mitosis la clula no va a dividirse de nuevo, se queda en lo que llamamos
fase G0. Una vez que se inicia, el proceso mittico transcurre de forma continua sin que haya
interrupciones, pero ocurren una serie de sucesos destacados que son clave para que el reparto
de la informacin gentica sea correcto y en los que nos basamos para distinguir de forma
arbitraria cuatro etapas:
1. Profase
2. Metafase
3. Anafase
4. Telofase
La cronologa y caractersticas de los sucesos clave mitticos que describiremos a
continuacin son comunes a la mayora de los organismos donde se ha estudiado. No
obstante, se han descrito excepciones en algunas especies afectando al momento en que se
inicia la condensacin cromosmica (hay especies en las que los cromosomas no se
condensan nunca), a la desaparicin de la membrana nuclear o, por ejemplo, al
establecimiento de la placa metafsica. La anafase parece ser la etapa ms conservada en los
diferentes organismos.
Profase
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Durante este periodo la fibra de cromatina, que ha ido organizndose en plegamientos cada
vez ms complejos, aparece como cromosomas visibles que van condensndose
gradualmente. Hay 2n cromosomas en la clula y cada cromosoma consta de dos cromtidas
hermanas con igual informacin y morfologa. stas aparecen unidas a nivel del centrmero y
a lo largo de los brazos cromosmicos gracias a complejos proteicos. Al final de la profase se
desorganizan los nuclolos y desparece la membrana nuclear cuyos componentes quedan
dispersos en el ncleo.
Metafase
Los cromosomas se encuentran ahora libres en el citoplasma y los centrmeros de cada
cromosoma contactan con las fibras del huso, que se organizan en el centro organizador de
microtbulos (MTOC), formado por los centriolos, que actan como centro de atraccin de
los cromosomas hacia los polos, y la masa amorfa pericentriolar. La intervencin de las fibras
del huso y de otras protenas de movimiento cromosmico permite a los cromosomas
organizarse en la llamada placa metafsica. Cada cromtida hermana se orienta hacia un polo
distinto lo que garantiza el reparto de la informacin gentica de cada cromosoma a las dos
clulas hijas.
Ahora los cromosomas alcanzan su mximo grado de condensacin y su morfologa se hace
patente Por eso en esta fase es donde mejor se pueden estudiar todas las caractersticas
morfolgicas de los cromosomas, lo que ser de utilidad para, por ejemplo, identificar
homlogos y confeccionar un cariotipo o realizar estudios comparativos entre especies y
conocer la evolucin cariotpica ocurrida dentro de un taxn.
El centrmero es la constriccin primaria que aparece en todos los cromosomas y donde se
asocian los cinetocoros o estructura proteica a la que se unen las fibras de huso mittico. Su
posicin define el nmero de brazos de un cromosoma. Si est situado en un extremo del
cromosoma, ste tendr un solo brazo y si est en otra posicin veremos cromosomas con dos
brazos. El cinetocoro funciona a modo de un interfaz entre el centrmero y las fibras del
huso.
En algunos cromosomas aparecen constricciones secundarias, normalmente asociadas a la
regin organizadora nucleolar (NOR), donde se encuentran los genes para ARN ribosmico.
El fragmento de cromosoma que va desde la constriccin secundaria al telmero se denomina
satlite cromosmico. El telmero constituye el extremo cromosmico, por lo que hay uno en
cada brazo cromosmico y juega un papel fundamental en el mantenimiento de la integridad
del cromosoma.
Anafase
La anafase es, en general, la etapa ms corta de la mitosis Cada centrmero se divide en dos y
se desorganizan las protenas que mantenan unidas a las cromtidas hermanas, lo que les
permite segregar (migrar) a polos opuestos. En cada polo celular veremos un grupo de
cromosomas (2n) con una sola cromtida orientados hacia el polo correspondiente.
Telofase
Los cromosomas agrupados en cada polo comienzan a descondensarse y los nuclolos y la
membrana nuclear vuelven a organizarse a partir de material preexistente y de nueva sntesis.
La divisin celular se completa al final de esta etapa con la citocinesis, donde hay tambin un
reparto de los orgnulos y componentes citoplsmicos a las dos clulas hijas, aunque no se
realiza de forma tan precisa como durante la mitosis. El resultado final del proceso mittico
son dos clulas con 2n cromosomas.
La meiosis es un proceso que consta de dos divisiones celulares consecutivas sin que haya
replicacin del ADN entre ellas. Su funcin es diferente a la de la mitosis ya que al final del
proceso lo que se consigue es reducir el nmero cromosmico a la mitad, obteniendo gametos
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haploides en los organismos con reproduccin sexual. La forma para conseguir esa reduccin
es que los cromosomas con el mismo tipo de informacin gentica u homlogos se apareen
primero para despus segregar a distintos polos celulares. Durante el apareamiento
cromosmico y la sinapsis ambos homlogos pueden recombinar, es decir, intercambiar
segmentos cromosmicos, generando nuevas combinaciones allicas en los cromosomas
resultantes. Las diferentes combinaciones posibles de cromosomas paternos y maternos que
puedan quedar incluidas en un gameto, como consecuencia de la segregacin de homlogos,
es otra fuente adicional de variabilidad gentica.
Las dos divisiones celulares de la que consta la meiosis se denominan meiosis I (reduccional)
y meiosis II (ecuacional). Como decamos, la meiosis I separa cromosomas homlogos y
combina informacin gentica y la segunda divisin reparte equitativamente las cromtidas
que se haban replicado en la interfase premeitica. En la meiosis tambin distinguimos cuatro
etapas en cada una de las dos divisiones: profase, metafase, anafase y telofase. Las
caractersticas de cada etapa son las siguientes:
MEIOSIS I
Profase I. Es una etapa larga y compleja donde suceden uno de los aspectos ms destacados
del proceso meitico: el sobrecruzamiento y la recombinacin. Se divide en cinco subetapas:
leptotene, cigotene, paquitene, diplotene y diacinesis. Leptotene. Se caracteriza por el inicio
de la condensacin de los cromosomas que aparecen como una maraa dentro del ncleo. En
este momento los cromosomas tienen dos cromtidas pero an no son visibles al microscopio.
Cigotene. Esta es la etapa donde ocurre el fenmeno de sinapsis o apareamiento cromosmico
en el que los cromosomas homlogos se asocian a lo largo de toda su longitud, lo que permite
que ms tarde puedan intercambiar segmentos cromosmicos (sobrecruzamiento) y
recombinar. Cada pareja de homlogos apareados constituye lo que se llama un bivalente, que
consta de cuatro cromtidas. Paquitene. El grado de condensacin cromosmica es mayor y
los bivalentes aparecen ms cortos y gruesos, permaneciendo los homlogos unidos a lo largo
de toda su longitud. En esta etapa ocurre el sobrecruzamiento y la recombinacin.
Diplotene. Sigue aumentando la condensacin de los bivalentes. Los cromosomas homlogos
comienzan a separarse a nivel del centrmero, quedando unidos por unos puntos de contacto
denominados quiasmas que son la manifestacin citogentica del sobrecruzamiento. Sin
embargo, las cromtidas hermanas de cada homlogo an permanecen unidas. El nmero de
quiasmas que se establece vara entre especies, poblaciones, individuos y tipo celular de que
se trate. El tamao del bivalente tambin determina el nmero de quiasmas que en l se
organizan. En la meiosis femenina de la especie humana, por ejemplo, se observan una media
de dos a tres quiasmas por bivalente siendo los cromosomas grandes los que muestran un
mayor nmero de quiasmas.
Diacinesis. Los bivalentes muestran ya un nivel muy alto de condensacin, apareciendo como
cuerpos gruesos. Los centrmeros de cada pareja de homlogos inician la coorientacin hacia
polos opuestos. Al final de la diacinesis, y por tanto, de la profase I, se desorganizan los
nucleolos y la membrana nuclear, al igual que ocurra en la profase mittica.
Metafase I. Los bivalentes exhiben su mximo grado de condensacin. Los centrmeros de
cada homlogo se unen a las fibras del huso reorganizndose en la placa metafsica. A
diferencia de la metafase mittica, sobre la placa ecuatorial se disponen parejas de
cromosomas apareados o bivalentes (n bivalentes) en lugar de cromosomas aislados (2n).
Anafase I. Se produce la migracin o segregacin de los cromosomas homlogos de cada
bivalente a polos opuestos. Este acontecimiento es de suma importancia ya que tiene como
consecuencia la reduccin del nmero cromosmico (n cromosomas en cada polo). Las
cromtidas hermanas de cada cromosoma permanecen todava unidas pero solo a nivel del
centrmero, a diferencia de la mitosis, donde los centrmeros se dividen y ambas cromtidas
se separan completamente y segregan en la anafase mittica.
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pices de hojas u ovarios de las flores. En esta prctica vamos a utilizar races de la especie
Scilla autumnalis.
Los bulbos de ambas especies se han mantenido en cultivo hidropnico con el fin de que
desarrollen races. Una vez obtenidas, se han cortado los extremos de las races y han sido
tratadas con colchicina al 0.005% durante 4h para impedir la formacin del huso mittico y
provocar as la acumulacin de clulas en metafase, donde veremos mejor la morfologa
cromosmica. La colchicina tiene el efecto aadido de condensar algo ms los cromosomas y
al no existir huso mittico es ms fcil visualizar clulas con los cromosomas bien separados.
Despus hay que fijar las races tratndolas con un fijador compuesto por una mezcla de
etanol y cido actico glacial en proporcin 3:1. Esto consigue coagular los contenidos
celulares para que retengan la forma, estructura y posicin. A las races de ajo se las somete
tambin a una hidrlisis en ClH 1N a 60C durante 5 min, para relajar la estructura del ADN y
facilitar la posterior tincin de los cromosomas con los colorantes bsicos (orcena, por
ejemplo) que reaccionan con los grupos aldehdos de los nucletidos, tiiendo as los
cromosomas.
Obtencin de las preparaciones
1. Colorear las races con orcena actica al 1% durante 30 min.
2. En un portaobjetos limpio, colocado sobre un papel de filtro, depositar una gota de orcena
del dimetro de un cigarrillo y sobre sta colocar una raiz.
3. Con la aguja enmangada y la lanceta se corta el extremo del pice, que se reconoce por
colorearse ms oscuro que el resto de la raiz y acabar en punta.
El meristemo se desprende fcilmente de la raiz, por lo que si hubiera dificultad en realizar
esta operacin, significara que no se trata del pice meristemtico.
4. Retirar el resto de la raz, dejando nicamente el pice sobre la gota de orcena. Con la base
de la aguja enmangada, se macerar hasta conseguir que se divida en varios trozos ms
pequeos.
5. Colocar sobre la gota de orcena un cubreobjetos limpio y desengrasado y proceder al
aplastamiento del material. Para ello, sujetar por un borde con un trozo de papel de filtro y
golpear suavemente con la punta de la aguja enmangada, haciendo que desaparezcan las
burbujas de aire que hayan quedado atrapadas y el exceso de colorante. Colocar un papel de
filtro sobre el cubreobjetos y con el dedo pulgar presionarlo, evitando que el cubreobjetos se
deslice respecto al portaobjetos.
Observacin cromosmica
Una vez que hemos obtenido la preparacin cromosmica la observamos al microscopio para
su estudio.
Las caractersticas propias de los tipos celulares que podris observar son las siguientes
Interfase (no es una fase de la mitosis):
Cromatina descondensada.
Nmero y tamao de los nucleolos.
Profase:
Inicio de condensacin cromosmica.
Los nucleolos.
Metafase:
Disposicin de los cromosomas en la placa metafsica.
Nmero de cromosomas y todos los detalles que se puedan identificar de la morfologa
cromosmica: centrmero, brazos cromosmicos, nmero de cromtidas, constricciones
secundarias y satlites.
A partir de una microfotografa de esta fase se puede estudiar el cariotipo de una especie (ver
ms adelante).
Anafase:
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Telofase II:
Se agrupan los cromosomas en los polos celulares y se empiezan a descondensar.
Para poder observar las distintas etapas de la meiosis en saltamontes hay que estudiar ms de
una preparacin cromosmica ya que dentro de los folculos testiculares existen unas
subunidades funcionales que son los cistos o conjunto de clulas que se encuentran en una
misma etapa meitica. Por esta razn, en una sola preparacin cromosmica podremos
observar nicamente 3 4 etapas diferentes.
V. RESULTADOS
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VI. DISCUSION
VII. CONCLUSION
VIII. CUESTIONARIO
1. Cuntas clulas has visto de cada tipo?
2. Cmo conseguimos acumular metafases en las preparaciones?
3. El fijador se utiliza para relajar la estructura del ADN. Verdadero o falso?
4. Indica el nmero cromosmico de la especie estudiada
5. Cuantos tipos cromosmicos hay en el cariotipo de A. sativum en funcin de la posicin de
su centrmero?
6. Describir las diferencias entre la meiosis I y la meiosis II
7. Tienen los dos polos de la anafase I observadas el mismo nmero cromosmico? Y los
polos de la anafase II observadas?
8. Indicar el nmero de bivalentes que se pueden contar en una clula
9. Indicar el nmero de quiasmas que se observan en diploteno
10. Cmo distinguimos el cromosoma X de los autosomas?
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PRACTICA N 5
DEMOSTRACION DE LAS LEYES DE MENDEL
I. INTRODUCCION
Gregor Mendel naci el 22 de julio de 1822 en Hyncice, Moravia, en la actualidad ubicada en
la Repblica Checa. Aunque los anlisis genticos lo preceden, las leyes de Mendel
conforman la base terica de nuestro conocimiento de la Gentica. Los experimentos que
realiz Mendel se diferencian de los de sus antecesores por la eleccin adecuada del material
de estudio y por su mtodo experimental.
El organismo de estudio elegido por Mendel fue la arveja comn Pisum sativum, fcil de
obtener de los vendedores de semillas de su tiempo, en una amplia gama de formas y colores
que a su vez eran fcilmente identificables y analizables. La flor de esta especie puede
autofecundarse. El proceso de polinizacin (la transferencia de polen de la antera al estigma)
ocurre en el caso de P. sativum antes de la apertura de la flor.
Para realizar sus cruzamientos Mendel debi abrir el pimpollo antes de la maduracin y retirar
las anteras para evitar la autopolinizacin. Luego poliniz artificialmente depositando en los
estigmas el polen recogido de las plantas elegidas como padre.
Mendel prob 34 variedades de arvejas y estudi sus caractersticas durante ocho aos. Eligi
siete caractersticas que se presentaban en dos formas, tal como altura de planta alta o baja, o
color de flor blanca o rosada.
En sus experimentos Mendel utiliz 28000 plantas de arvejas. La contribucin de Mendel fue
excepcional, sus innovaciones a la ciencia de la gentica fueron: 1. desarrollar lneas puras
(poblacin que da slo descendientes iguales para una determinada caracterstica) 2. Contar
sus resultados, establecer proporciones y realizar anlisis estadsticos.
II. CAPACIDADES
IV. PROCEDIMIENTO
Resolver los problemas planteados de acuerdo a la teora recibida:
1. Calcule la probabilidad que de 5 descendientes, 2 sean de sexo masculino.
2. Calcule la probabilidad que del cruzamiento de dos heterocigotas (Bb) 2 de 6 hijos sean bb.
3. Calcule la probabilidad que al menos uno de los 7 descendientes del cruzamiento de dos
heterocigotas (Aa) sea aa.
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4. Calcule la probabilidad que una progenie de 9 plantas obtenida del cruzamiento Aa x Aa,
tenga la siguiente proporcin genotpica: 2AA; 4Aa; 3Aa.
5. En una poblacin de maz se encuentra la siguiente proporcin genotpica para el locus que
gobierna el carcter planta enana:
0.81BrBr : 0.18 Brbr : 0.01 brbr
Cul es la probabilidad de que se produzcan plantas enanas si apareamos dos plantas
heterocigotas?
Calcule la probabilidad que del cruzamiento de dos plantas normales, tomadas al azar de la
poblacin descrita, se obtenga una planta enana.
6. Si Ud. cruza una lnea de ajonjol con cpsulas indehiscentes (idid) con una lnea
dehiscente y a partir de la generacin F2 se utiliza el procedimiento de una semilla por planta
para el avance generacional. Diga: Qu porcentaje de las lneas F4 en F5 seran heterogneas
para el carcter mencionado? Qu porcentaje de plantas en esas lneas heterogneas tendran
cpsulas indehiscentes?
7. Considere una poblacin con la siguiente proporcin genotpica:
Genotipos
A1A1 A1A2 A1A3 A2A2 A2A3 A3A3
Frecuencias 200
200
300 100
100 100
Calcule las frecuencias gnicas y el arreglo genotpico en la prxima generacin luego de
apareamientos aleatorios.
8. Para cada una de las cuatro poblaciones de maz que se dan a continuacin, calcule las
frecuencias gnicas. Cules seran las frecuencias genotpicas esperadas, si stas se someten
a libre polinizacin?
Nota: Suponga panmixia
BB
Bb
bb
Poblacin 1
300
200
0
Poblacin 2
0,16
0,48
0,36
Poblacin 3
25%
50%
25%
Poblacin 4
3/8
2/8
3/8
9. Cul de las poblaciones del problema anterior estaba en equilibrio Hardy-Weinberg? Para
llegar al equilibrio es necesario que p sea igual a q?
10. A partir de una poblacin de maz se toma una muestra representativa de plantas para
determinar cuntas tenan granos azucarados. De un total de 1000 plantas se detecta que 90
tenan semillas azucaradas. Cul sera la frecuencia genotpica para el locus que condiciona
este carcter, si esta poblacin se somete a apareamientos aleatorios en ausencia de: mutacin,
seleccin y contaminacin?
11. Qu valores debern tener las frecuencias gnicas (p y q) de los alelos B y b para la
frecuencia de heterocigotas en una poblacin en equilibrio sea mxima?
V. RESULTADOS
VI. DISCUSION
31
VII. CONCLUSION
VIII. CUESTIONARIO
1. Qu importancia tienen los trabajos de Mendel?
2. Con que organismos trabaj Mendel?
3. Investigue cules son los dos principios de probabilidad de importancia para la gentica
4. Sale exacta la proporcin 3:1 y 1:2:1? Por qu?
5. Analice el dibujo o Cuadro de Punnett donde se muestra la herencia de la forma de la
semilla de chcharo. Complete el Cuadro de Punnett, suponga que los progenitores son
Homocigotos para el carcter dominante y recesivo. Interprete el cuadro.
32
33
TERMINOLOGIA
Alelos: Dos o ms formas diferentes de un gen. Los alelos ocupan una misma posicin en los
cromosomas homlogos y se separan uno de otro en la meiosis.
Alimentos biotecnolgicos: alimentos derivados total o parcialmente de cultivos genticamente
modificados, de plantas cultivadas que han sido modificadas mediante ingeniera gentica.
Aminocido: Molculas orgnicas que contienen nitrgeno en forma de -NH2 y grupo carboxilo COOH; unidos al mismo tomo de carbono. Son los "bloques estructurales" de las protenas.
Amplificacin de ADN: Multiplicacin repetida de una secuencia concreta de ADN tanto in vivo, en
un plsmido, como in vitro por medio de la reaccin en cadena de la polimerasa.
Arabidopsis: Gnero de plantas con flor de la familia de las crucferas A. thaliana se utiliza en
investigacin como planta modelo por el pequeo tamao de su genoma, ya totalmente secuenciado,
por su fcil manejo y por su corto tiempo de generacin.
ARN: Clase de cidos nucleicos caracterizados por la presencia de azcar ribosa y la pirimidina
uracilo. Hay varios tipos de ARN: ARNm (mensajero), ARNt (transferencia), ARNr (ribosmico).
Est conformado por nucletidos unidos covalentemente.
Arroz Dorado: Arroz obtenido por ingeniera gentica, que contiene en sus granos importantes
cantidades de beta caroteno (precursor de la vitamina A).
Banco de genes: Lugar donde se almacenan las colecciones de material gentico en forma de semillas,
tejidos o clulas reproductoras de plantas o animales.
Bio: Prefijo que se emplea para asociar a distintos trminos cientficos el concepto de "organismo
vivo".
Biodiversidad: Variabilidad entre organismos vivos de todas las procedencias, incluyendo entre otros,
los ecosistemas terrestres, marinos y los complejos ecolgicos de los cuales forman parte; incluye la
diversidad dentro de especies, entre especies y de ecosistemas.
Biotecnologa Moderna: 1) La aplicacin de tcnicas in vitro de cido nucleico, incluidos el cido
nucleico (ADN) recombinante y la inyeccin directa de cido nucleico en clulas u organelas.
2) La fusin de clulas ms all de la familia taxonmica que superan las barreras fisiolgicas
naturales de la reproduccin o de la recombinacin y que no sean tcnicas utilizadas en la
reproduccin y seleccin tradicional.
Biotecnologa:
Cualquier tcnica que utiliza organismos (o parte de ellos) para elaborar o modificar productos, para
mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con propsitos especficos.
Can gnico: Un dispositivo que se utiliza para introducir ADN en clulas a travs del bombardeo
de tejidos con macropartculas de metal cubiertas con ADN.
Caracterizacin: Descripcin de las propiedades esenciales de un organismo o sistema.
Clula: Nivel bsico de organizacin estructural de los organismos complejos.
Cepa: Grupo de individuos derivados por ascendencia de un nico individuo dentro de una especie.
Cln: Una lnea de clulas surgidas todas de una misma clula nica por divisiones repetidas;
poblacin de individuos derivados por reproduccin asexual a partir de un solo antecesor. Tambin se
usa como verbo "clonar un gen", significa producir muchas copias de un gen por ciclos repetidos de
replicacin.
Conjunto de eventos equivalentes: Aquellos que han sido obtenidos por transformacin de una dada
especie vegetal con el mismo vector y la misma construccin gentica.
Construccin gentica: Fragmento de ADN que contiene un conjunto de elementos genticos que se
desea introducir utilizando tcnicas de biologa molecular en un organismo.
Copia nica: Gen o secuencia de ADN que aparece una sola vez en un genoma (haploide). Muchos de
los genes estructurales son de copia nica.
Cromosoma: Estructura gentica presente en las clulas con capacidad de autorreplicacin. Est
compuesto por una larga molcula de ADN, asociada a protenas, que lleva parte (o toda) la
informacin gentica de un organismo.
Cruzamiento: Apareamiento de dos individuos o poblaciones.
Cultivar: Trmino aceptado internacionalmente para designar una variedad de plantas cultivadas.
Debe poder distinguirse de otras variedades de su especie por determinadas caractersticas y retener
sus caracteres distintivos cuando se reproduce bajo condiciones especficas.
Cultivo genticamente modificado: Es una planta a la que se le ha agregado o modificado uno o ms
genes mediante tcnicas de ingeniera gentica.
35
36
Recombinacin: Proceso mediante el cual se fragmentan los cromosomas o las molculas de ADN y
los fragmentos se unen formando nuevas combinaciones. La recombinacin natural ocurre en la clula
viva por medio del entrecruzamiento cromosmico durante la meiosis.
Secuencia codificante: Secuencia de ADN que contiene informacin para una secuencia de
nucletidos en el ARNm que ser traducido para dar origen a una protena.
Secuencia regulatoria: Secuencia de nucletidos, generalmente cercanas al extremo '5 de un gen y
cercanas al promotor, que regulan el gen, y por lo tanto determinan cundo y en qu tejidos ser
expresado.
Traduccin: Proceso por el cual la informacin gentica presente en una cadena de ARNm dirige la
secuencia de aminocidos durante la sntesis de una protena.
Transcripcin: Proceso por el cual la informacin gentica contenida en una cadena de ADN es
copiada en una secuencia complementaria por la ARN polimerasa.
Transcripcin reversa: Enzima presente en los retrovirus, que sintetiza ADN doble cadena a partir de
un molde de ARN simple cadena.
Transfeccin: Introduccin de una molcula de ADN forneo dentro de una clula eucaritica,
generalmente seguido por la expresin de uno o ms genes del ADN introducido.
Transformacin: Se denomina al proceso de introduccin del o los genes de inters en el organismo
receptor. El Cambio gentico producido por la incorporacin de ADN del medio externo a una clula.
Por clulas animales en cultivo, se refiere generalmente a la adquisicin de propiedades cancergenas
luego del tratamiento con un virus o un carcingeno.
Transformante: Organismo transgnico cuya constitucin gentica ha sido modificada por la
introduccin del ADN ajeno.
Transgen: Gen que ha sido transferido de un organismo a otro.
Transposn: Una porcin de ADN capaz de moverse de un lugar del genoma a otro.
Variedad Genticamente Modificada o transgnica: Se obtiene por cruza tradicional de la lnea GM
con lneas o variedades comerciales.
Vctor de clonado: Elemento gentico, generalmente barterifago o plsmido, utilizado para
transformar un fragmento de ADN a una clula receptora con el objetivo de clonar un gen.
Vctor: En biologa celular, es un agente (virus o plsmido) utilizado para transmitir material gentico
a una clula u organismo.
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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Bradshaw, C. Gebhardt, F. Govers, D. Mackerron, M. Taylor and H. Ross. (eds.). Potato biology
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REVISTAS
Genetics
PlosGenetics
BMC Genetics
ENLACES DE INTERS
http://www.learner.org/interactives/dna/index.html
http://www.esp.org/
http://www.mendelweb.org/
http://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/
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Base de datos Nature Publishing Group. Disponible en: [http://www.nature.com/].
Base de datos Cell Press. Disponible en: [http://www.cell.com/].
http://star.mit.edu/genetics/index.html?gclid=CJXoybHK28ACFehj7AodggcA1Q
http://jag.igr.poznan.pl/
http://www.journals.elsevier.com/journal-of-genetics-and-genomics/
http://www.ias.ac.in/jgenet/
http://escijournals.net/JPBG
http://journals.cambridge.org/action/displayJournal?jid=PGR
http://www.monsanto.com/global/ar/productos/pages/glosario.aspx
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ANEXO
REGISTRO DE EVALUACIONES
Cultivo de:
Experimento N:..
Programa de estudio:
Nombre del rea experimental:....
Estacin experimental: Gentica Vegetal:...
Jefe de Practica:.......
Categora:.
Experimentadores:
Planta
Emergencia
# das a la
emergencia
Altura a
los
15
das
# de hojas a
los 15 das
rea foliar
promedio a
los 15 das
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
39
# de das
a
la
floracin
rea foliar
promedio a
la floracin
#
de
vainas x
planta
#
promedio
granos x vaina
en la planta
W promedio
granos
x
planta