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15.3: Experimentos de Mendel y las leyes de la probabilidad - Biología

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Objetivos de aprendizaje

Al final de esta sección, podrá :,

  • Describir las razones científicas del éxito del trabajo experimental de Mendel.
  • Describir los resultados esperados de cruces monohíbridos que involucran alelos dominantes y recesivos.
  • Aplicar las reglas de suma y producto para calcular probabilidades

Johann Gregor Mendel (1822–1884) (Figura 1) fue un aprendiz de por vida, maestro, científico y hombre de fe. De joven, se unió a la Abadía Agustina de Santo Tomás en Brno en lo que hoy es la República Checa. Con el apoyo del monasterio, impartió cursos de física, botánica y ciencias naturales en los niveles secundario y universitario. En 1856, comenzó una investigación de una década que involucró patrones de herencia en abejas y plantas, y finalmente se decidió por las plantas de guisantes como su sistema modelo principal (un sistema con características convenientes que se usa para estudiar un fenómeno biológico específico para ser aplicado a otros sistemas). En 1865, Mendel presentó los resultados de sus experimentos con casi 30.000 plantas de guisantes a la Sociedad de Historia Natural local. Demostró que los rasgos se transmiten fielmente de padres a hijos independientemente de otros rasgos y en patrones dominantes y recesivos. En 1866, publicó su trabajo, Experimentos en hibridación de plantas,[1] en las actas de la Sociedad de Historia Natural de Brünn.

El trabajo de Mendel pasó prácticamente desapercibido para la comunidad científica que creía, incorrectamente, que el proceso de herencia implicaba una combinación de rasgos parentales que producían una apariencia física intermedia en la descendencia; este proceso hipotético parecía correcto debido a lo que ahora conocemos como variación continua. La variación continua resulta de la acción de muchos genes para determinar una característica como la altura humana. La descendencia parece ser una "mezcla" de los rasgos de sus padres cuando observamos las características que exhiben una variación continua. La teoría de la combinación de la herencia afirmaba que los rasgos parentales originales se perdieron o fueron absorbidos por la combinación en la descendencia, pero ahora sabemos que este no es el caso. Mendel fue el primer investigador en verlo. En lugar de características continuas, Mendel trabajó con rasgos que fueron heredados en distintas clases (específicamente, flores violetas versus blancas); esto se conoce como variación discontinua. La elección de Mendel de este tipo de rasgos le permitió ver experimentalmente que los rasgos no se mezclaron en la descendencia, ni fueron absorbidos, sino que mantuvieron su distinción y podían transmitirse. En 1868, Mendel se convirtió en abad del monasterio e intercambió sus actividades científicas por sus deberes pastorales. No fue reconocido por sus extraordinarias contribuciones científicas durante su vida. De hecho, no fue hasta 1900 que su trabajo fue redescubierto, reproducido y revitalizado por científicos a punto de descubrir la base cromosómica de la herencia.

Sistema de modelos de Mendel

El trabajo fundamental de Mendel se logró utilizando el guisante de jardín, Pisum sativum, para estudiar herencia. Esta especie se autofecunda de forma natural, de modo que el polen se encuentra con los óvulos dentro de las flores individuales. Los pétalos de las flores permanecen sellados herméticamente hasta después de la polinización, evitando la polinización de otras plantas. El resultado son plantas de guisantes altamente endogámicas o “auténticas”. Estas son plantas que siempre producen descendencia que se parece al padre. Al experimentar con plantas de guisantes de reproducción real, Mendel evitó la aparición de rasgos inesperados en la descendencia que podrían ocurrir si las plantas no fueran de reproducción real. El guisante de jardín también alcanza la madurez en una temporada, lo que significa que se pueden evaluar varias generaciones en un período de tiempo relativamente corto. Finalmente, se pudieron cultivar grandes cantidades de guisantes de jardín simultáneamente, lo que permitió a Mendel concluir que sus resultados no se produjeron simplemente por casualidad.

Cruces mendelianas

Mendel realizó hibridaciones, que implican el apareamiento de dos individuos de verdadera reproducción que tienen diferentes rasgos. En el guisante, que se autopoliniza naturalmente, esto se hace transfiriendo manualmente el polen de la antera de una planta de guisantes madura de una variedad al estigma de una planta de guisantes madura separada de la segunda variedad. En las plantas, el polen transporta los gametos masculinos (espermatozoides) al estigma, un órgano pegajoso que atrapa el polen y permite que los espermatozoides se muevan por el pistilo hasta los gametos femeninos (óvulos) que se encuentran debajo. Para evitar que la planta de guisantes que estaba recibiendo polen se autofecundara y confundiera sus resultados, Mendel quitó cuidadosamente todas las anteras de las flores de la planta antes de que tuvieran la oportunidad de madurar.

Las plantas utilizadas en los cruces de primera generación se denominaron P0, o plantas de la primera generación parental (Figura). Mendel recogió las semillas pertenecientes a la P0 plantas que resultaron de cada cruce y las cultivaron la temporada siguiente. Estos descendientes fueron llamados F1, o el primer filial (filial = descendencia, hija o hijo), generación. Una vez que Mendel examinó las características de la F1 generación de plantas, les permitió autofertilizarse de forma natural. Luego recogió y cultivó las semillas de la F1 plantas para producir la F2, o segunda generación filial. Los experimentos de Mendel se extendieron más allá de la F2 generación a la F3 y F4 generaciones, y así sucesivamente, pero era la relación de características en el P0−F1−F2 generaciones que fueron las más intrigantes y se convirtieron en la base de los postulados de Mendel.

Las características de los guisantes de jardín revelaron los conceptos básicos de la herencia

En su publicación de 1865, Mendel informó los resultados de sus cruces que implican siete características diferentes, cada una con dos rasgos contrastantes. Un rasgo se define como una variación en la apariencia física de una característica hereditaria. Las características incluyeron la altura de la planta, la textura de la semilla, el color de la semilla, el color de la flor, el tamaño de la vaina del guisante, el color de la vaina del guisante y la posición de la flor. Para la característica del color de la flor, por ejemplo, los dos rasgos contrastantes fueron el blanco versus el violeta. Para examinar completamente cada característica, Mendel generó un gran número de F1 y F2 plantas, reportando resultados de 19,959 F2 plantas solas. Sus hallazgos fueron consistentes.

¿Qué resultados encontró Mendel en sus cruces para el color de las flores? Primero, Mendel confirmó que tenía plantas que se reproducían con certeza por el color de la flor blanca o violeta. Independientemente de la cantidad de generaciones que examinó Mendel, todos los descendientes autotransportados de padres con flores blancas tenían flores blancas, y todos los descendientes autotransportados de padres con flores violetas tenían flores violetas. Además, Mendel confirmó que, además del color de la flor, las plantas de guisantes eran físicamente idénticas.

Una vez que se completaron estas validaciones, Mendel aplicó el polen de una planta con flores violetas al estigma de una planta con flores blancas. Después de recolectar y sembrar las semillas que resultaron de este cruce, Mendel encontró que el 100 por ciento de la F1 la generación híbrida tenía flores violetas. La sabiduría convencional en ese momento habría predicho que las flores híbridas serían de color violeta pálido o que las plantas híbridas tendrían el mismo número de flores blancas y violetas. En otras palabras, se esperaba que los rasgos parentales contrastantes se mezclaran en la descendencia. En cambio, los resultados de Mendel demostraron que el rasgo de flor blanca en la F1 generación había desaparecido por completo.

Es importante destacar que Mendel no detuvo allí su experimentación. Permitió que la F1 plantas para autofertilizarse y descubrió que, de F2-plantas de generación, 705 tenían flores violetas y 224 tenían flores blancas. Esta fue una proporción de 3,15 flores violetas por una flor blanca, o aproximadamente 3: 1. Cuando Mendel transfirió polen de una planta con flores violetas al estigma de una planta con flores blancas y viceversa, obtuvo aproximadamente la misma proporción independientemente de qué padre, macho o hembra, contribuyó a qué rasgo. Esto se llama cruz recíproca, una cruz emparejada en la que los rasgos respectivos del hombre y la mujer en una cruz se convierten en los rasgos respectivos de la mujer y el hombre en la otra cruz. Para las otras seis características que examinó Mendel, la F1 y F2 las generaciones se comportaron de la misma manera que lo habían hecho con el color de las flores. Uno de los dos rasgos desaparecería por completo de la F1 generación solo para reaparecer en la F2 generación en una proporción de aproximadamente 3: 1 (Tabla 1).

Tabla 1. Resultados de las hibridaciones de guisantes de jardín de Mendel
CaracterísticaContrastando P0 RasgosF1 Rasgos de la descendenciaF2 Rasgos de la descendenciaF2 Ratios de rasgos
Color de la florVioleta contra blanco100 por ciento violeta
  • 705 violeta
  • 224 blanco
3.15:1
Posición de la florAxial frente a terminal100 por ciento axial
  • 651 axial
  • 207 terminal
3.14:1
Altura de plantaAlto contra enano100 por ciento de altura
  • 787 de altura
  • 277 enano
2.84:1
Textura de la semillaRedondo vs arrugado100 por ciento redondo
  • 5.474 ronda
  • 1.850 arrugado
2.96:1
Color de la semillaAmarillo vs verde100 por ciento amarillo
  • 6.022 amarillo
  • 2.001 verdes
3.01:1
Textura de vaina de guisanteInflado vs. estrecho100 por ciento inflado
  • 882 inflado
  • 299 estrecho
2.95:1
Color de la vaina de guisanteVerde contra amarillo100 por ciento verde
  • 428 verde
  • 152 amarillo
2.82:1

Al compilar sus resultados para muchos miles de plantas, Mendel concluyó que las características podrían dividirse en rasgos expresados ​​y latentes. Llamó a estos, respectivamente, rasgos dominantes y recesivos. Los rasgos dominantes son aquellos que se heredan sin cambios en una hibridación. Los rasgos recesivos se vuelven latentes o desaparecen en la descendencia de una hibridación. Sin embargo, el rasgo recesivo reaparece en la progenie de la descendencia híbrida. Un ejemplo de un rasgo dominante es el rasgo de la flor violeta. Por esta misma característica (color de la flor), las flores de color blanco son un rasgo recesivo. El hecho de que el rasgo recesivo reapareciera en la F2 generación significó que los rasgos permanecieron separados (no mezclados) en las plantas de la F1 Generacion. Mendel también propuso que las plantas poseían dos copias del rasgo para la característica del color de la flor, y que cada padre transmitía una de sus dos copias a su descendencia, donde se juntaban. Además, la observación física de un rasgo dominante podría significar que la composición genética del organismo incluye dos versiones dominantes de la característica o que incluye una versión dominante y una recesiva. Por el contrario, la observación de un rasgo recesivo significaba que el organismo carecía de versiones dominantes de esta característica.

Entonces, ¿por qué Mendel obtuvo repetidamente proporciones de 3: 1 en sus cruces? Para comprender cómo Mendel dedujo los mecanismos básicos de herencia que conducen a tales proporciones, primero debemos revisar las leyes de la probabilidad.

Conceptos básicos de probabilidad

Las probabilidades son medidas matemáticas de probabilidad. La probabilidad empírica de un evento se calcula dividiendo el número de veces que ocurre el evento por el número total de oportunidades para que ocurra. También es posible calcular probabilidades teóricas dividiendo el número de veces que se espera que ocurra un evento por el número de veces que podría ocurrir. Las probabilidades empíricas provienen de observaciones, como las de Mendel. Las probabilidades teóricas provienen de saber cómo se producen los eventos y asumir que las probabilidades de los resultados individuales son iguales. Una probabilidad de uno para algún evento indica que se garantiza que ocurrirá, mientras que una probabilidad de cero indica que se garantiza que no ocurrirá. Un ejemplo de un evento genético es una semilla redonda producida por una planta de guisantes. En su experimento, Mendel demostró que la probabilidad de que ocurra el evento "semilla redonda" era uno en el F1 descendencia de progenitores auténticos, uno de los cuales tiene semillas redondas y otro tiene semillas arrugadas. Cuando la F1 Posteriormente, las plantas se autocruzaron, la probabilidad de que cualquier F2 la descendencia que tenía semillas redondas era ahora tres de cada cuatro. En otras palabras, en una gran población de F2 Se esperaba que el 75 por ciento de las crías elegidas al azar tuvieran semillas redondas, mientras que se esperaba que el 25 por ciento tuvieran semillas arrugadas. Usando un gran número de cruces, Mendel pudo calcular probabilidades y usarlas para predecir los resultados de otros cruces.

La regla del producto y la regla de la suma

Mendel demostró que las características de la planta de guisantes que estudió se transmitían como unidades discretas de padres a hijos. Como se discutirá, Mendel también determinó que diferentes características, como el color y la textura de la semilla, se transmitían de forma independiente entre sí y podían considerarse en análisis de probabilidad separados. Por ejemplo, al realizar un cruce entre una planta con semillas verdes y arrugadas y una planta con semillas amarillas y redondas, todavía se produjo una descendencia que tenía una proporción de 3: 1 de semillas verdes: amarillas (ignorando la textura de la semilla) y una proporción de 3: 1 de semillas redondas. : semillas arrugadas (ignorando el color de la semilla). Las características de color y textura no se influyeron entre sí.

La regla del producto de la probabilidad se puede aplicar a este fenómeno de transmisión independiente de características. La regla del producto establece que la probabilidad de que dos eventos independientes ocurran juntos se puede calcular multiplicando las probabilidades individuales de que cada evento ocurra solo. Para demostrar la regla del producto, imagina que estás lanzando un dado de seis lados (D) y un centavo (P) al mismo tiempo. El dado puede tirar cualquier número del 1 al 6 (D#), mientras que el centavo puede volverse cara (PH) o colas (PT). El resultado de lanzar el dado no tiene ningún efecto sobre el resultado de lanzar el centavo y viceversa. Hay 12 posibles resultados de esta acción (Tabla 2) y se espera que cada evento ocurra con la misma probabilidad.

Tabla 2. Doce resultados igualmente probables de lanzar un dado y lanzar un centavo
Muere rodanteVoltear Penny
D1PAGH
D1PAGT
D2PAGH
D2PAGT
D3PAGH
D3PAGT
D4PAGH
D4PAGT
D5PAGH
D5PAGT
D6PAGH
D6PAGT

De los 12 resultados posibles, el dado tiene una probabilidad de 2/12 (o 1/6) de sacar un dos, y el centavo tiene una probabilidad de 6/12 (o 1/2) de salir cara. Según la regla del producto, la probabilidad de que obtenga el resultado combinado 2 y cara es: (D2) × (PH) = (1/6) × (1/2) o 1/12 (Tabla). Observe la palabra "y" en la descripción de la probabilidad. El "y" es una señal para aplicar la regla del producto. Por ejemplo, considere cómo se aplica la regla del producto al cruce dihíbrido: la probabilidad de tener ambos rasgos dominantes en la F2 la progenie es el producto de las probabilidades de tener el rasgo dominante para cada característica, como se muestra aquí:

Por otro lado, la regla de la suma de probabilidades se aplica cuando se consideran dos resultados mutuamente excluyentes que pueden producirse por más de una vía. La regla de la suma establece que la probabilidad de que ocurra un evento u otro evento, de dos eventos mutuamente excluyentes, es la suma de sus probabilidades individuales. Observe la palabra "o" en la descripción de la probabilidad. El "o" indica que debe aplicar la regla de la suma. En este caso, imaginemos que está lanzando un centavo (P) y un cuarto (Q). ¿Cuál es la probabilidad de que una moneda salga cara y una moneda salga cruz? Este resultado se puede lograr mediante dos casos: el centavo puede ser cara (PH) y el cuarto puede ser cruz (QT), o el cuarto puede ser cara (QH) y el centavo puede ser cruz (PT). Cualquiera de los dos casos cumple el resultado. Por la regla de la suma, calculamos la probabilidad de obtener una cara y una cola como [(PH) × (QT)] + [(QH) × (PT)] = [(1/2) × (1/2)] + [(1/2) × (1/2)] = 1/2 (Tabla). También debe notar que usamos la regla del producto para calcular la probabilidad de PH y QT, y también la probabilidad de PT y QH, antes de resumirlos. Nuevamente, la regla de la suma se puede aplicar para mostrar la probabilidad de tener solo un rasgo dominante en la F2 generación de un cruce dihíbrido:

Tabla 3. La regla del producto y la regla de la suma
Regla del productoRegla de suma
Para los eventos independientes A y B, la probabilidad (P) de que ambos ocurran (A y B) es (PA × PB)Para los eventos A y B mutuamente excluyentes, la probabilidad (P) de que ocurra al menos uno (A o B) es (PA + PB)

Para usar las leyes de probabilidad en la práctica, es necesario trabajar con tamaños de muestra grandes porque los tamaños de muestra pequeños son propensos a desviaciones causadas por el azar. Las grandes cantidades de plantas de guisantes que examinó Mendel le permitieron calcular las probabilidades de que los rasgos aparecieran en su F2 Generacion. Como aprenderá, este descubrimiento significó que cuando se conocían los rasgos de los padres, los rasgos de la descendencia podían predecirse con precisión incluso antes de la fertilización.

Resumen de la sección

Trabajando con plantas de guisantes de jardín, Mendel descubrió que los cruces entre padres que diferían en un rasgo producían F1 descendencia que todos expresaban los rasgos de uno de los padres. Los rasgos observables se denominan dominantes y los rasgos no expresados ​​se describen como recesivos. Cuando la descendencia en el experimento de Mendel se autocruzó, la F2 La descendencia exhibió el rasgo dominante o el rasgo recesivo en una proporción de 3: 1, lo que confirma que el rasgo recesivo se había transmitido fielmente desde el P original.0 padre. Los cruces recíprocos generaron idénticos F1 y F2 proporciones de descendencia. Al examinar los tamaños de las muestras, Mendel demostró que sus cruces se comportaban de manera reproducible de acuerdo con las leyes de la probabilidad y que los rasgos se heredaban como eventos independientes.

Se pueden usar dos reglas de probabilidad para encontrar las proporciones esperadas de descendientes de diferentes rasgos de diferentes cruces. Para encontrar la probabilidad de que dos o más eventos independientes ocurran juntos, aplique la regla del producto y multiplique las probabilidades de los eventos individuales. El uso de la palabra "y" sugiere la aplicación apropiada de la regla del producto. Para encontrar la probabilidad de que ocurran dos o más eventos en combinación, aplique la regla de la suma y sume sus probabilidades individuales. El uso de la palabra "o" sugiere la aplicación apropiada de la regla de la suma.

Se ha excluido un elemento de evaluaciones abiertas de esta versión del texto. Puede verlo en línea aquí: pb.libretexts.org/fob2/?p=216

Preguntas adicionales de autocomprobación

  1. Describa una de las razones por las que el guisante de jardín fue una excelente elección de sistema modelo para estudiar la herencia.
  2. ¿Cómo realizaría un cruce recíproco para la característica de la altura del tallo en el guisante de jardín?

Respuestas

  1. El guisante de jardín es sésil y tiene flores que se cierran herméticamente durante la autopolinización. Estas funciones ayudan a prevenir fertilizaciones accidentales o no intencionales que podrían haber disminuido la precisión de los datos de Mendel.
  2. Dos conjuntos de P0 se utilizaría a los padres. En el primer cruce, el polen se transferiría de una planta alta de verdadera reproducción al estigma de una planta enana de verdadera reproducción. En el segundo cruce, el polen se transferiría de una planta enana de verdadera reproducción al estigma de una planta alta de verdadera reproducción. Para cada cruz, F1 y F2 La descendencia se analizaría para determinar si los rasgos de la descendencia se vieron afectados según qué padre donó cada rasgo.

Intentalo

combinación de la teoría de la herencia: patrón de herencia hipotético en el que los rasgos parentales se mezclan en la descendencia para producir una apariencia física intermedia

variación continua: patrón de herencia en el que un personaje muestra un rango de valores de rasgos con pequeñas gradaciones en lugar de grandes espacios entre ellos

variación discontinua: patrón de herencia en el que los rasgos son distintos y se transmiten independientemente unos de otros

dominante: rasgo que confiere la misma apariencia física si un individuo tiene dos copias del rasgo o una copia del rasgo dominante y una copia del rasgo recesivo

F1: primera generación filial en una cruz; la descendencia de la generación paterna

F2: segunda generación filial producida cuando F1 los individuos se autocruzan o fertilizan entre sí

hibridación: proceso de apareamiento de dos individuos que se diferencian con el objetivo de lograr una determinada característica en su descendencia

sistema modelo: especie o sistema biológico utilizado para estudiar un fenómeno biológico específico para ser aplicado a otras especies diferentes

PAG0: generación de padres en una cruz

regla del producto: La probabilidad de que dos eventos independientes ocurran simultáneamente se puede calcular multiplicando las probabilidades individuales de que cada evento ocurra solo.

recesivo: rasgo que aparece "latente" o no expresado cuando el individuo también porta un rasgo dominante para esa misma característica; cuando está presente como dos copias idénticas, el rasgo recesivo se expresa

cruz recíproca: cruce emparejado en el que los rasgos respectivos del hombre y la mujer en una cruz se convierten en los rasgos respectivos de la mujer y el hombre en la otra cruz

regla de suma: La probabilidad de que ocurra al menos uno de dos eventos mutuamente excluyentes es la suma de sus probabilidades individuales.

rasgo: variación en la apariencia física de una característica hereditaria



Conceptos básicos de probabilidad

Las probabilidades son medidas matemáticas de probabilidad. La probabilidad empírica de un evento se calcula dividiendo el número de veces que ocurre el evento por el número total de oportunidades para que ocurra. También es posible calcular probabilidades teóricas dividiendo el número de veces que un evento es esperado que ocurra por el número de veces que podría ocurrir. Las probabilidades empíricas provienen de observaciones, como las de Mendel. Las probabilidades teóricas, por otro lado, provienen de saber cómo se producen los eventos y asumir que las probabilidades de los resultados individuales son iguales. Una probabilidad de uno para algún evento indica que se garantiza que ocurrirá, mientras que una probabilidad de cero indica que se garantiza que no ocurrirá. Un ejemplo de un evento genético es una semilla redonda producida por una planta de guisantes.

En un experimento, Mendel demostró que la probabilidad de que ocurriera el evento "semilla redonda" era uno en el F1 descendencia de padres con verdadera crianza, uno de los cuales tiene semillas redondas y uno de los cuales tiene semillas arrugadas. Cuando la F1 Posteriormente, las plantas se autocruzaron, la probabilidad de que cualquier F2 la descendencia que tenía semillas redondas era ahora tres de cada cuatro. En otras palabras, en una gran población de F2 Se esperaba que el 75 por ciento de las crías elegidas al azar tuvieran semillas redondas, mientras que se esperaba que el 25 por ciento tuvieran semillas arrugadas. Usando un gran número de cruces, Mendel pudo calcular probabilidades y usarlas para predecir los resultados de otros cruces.


Comprensión de la herencia a mediados del siglo XIX

Desde el punto de vista de las calificaciones básicas, Mendel estaba perfectamente posicionado para hacer un gran avance en el entonces casi inexistente campo de la genética, y fue bendecido con el medio ambiente y la paciencia para hacer lo que tenía que hacer. Mendel terminaría cultivando y estudiando cerca de 29.000 plantas de guisantes entre 1856 y 1863.

Cuando Mendel comenzó su trabajo con plantas de guisantes, el concepto científico de herencia estaba arraigado en el concepto de herencia combinada, que sostenía que los rasgos parentales se mezclaban de alguna manera en la descendencia a la manera de pinturas de diferentes colores, produciendo un resultado que no era del todo correcto. la madre y no del todo el padre siempre, pero eso claramente se parecía a ambos.

Mendel era intuitivamente consciente de su observación informal de las plantas que, si había algún mérito en esta idea, ciertamente no se aplicaba al mundo botánico.

A Mendel no le interesaba la apariencia de sus plantas de guisantes per se. Los examinó para comprender qué características podrían transmitirse a las generaciones futuras y exactamente cómo ocurrió esto a nivel funcional, incluso si no tenía las herramientas literales para ver lo que estaba ocurriendo a nivel molecular.


La segunda ley de la termodinámica

Las tareas principales de una célula viva de obtener, transformar y utilizar energía para realizar un trabajo pueden parecer sencillas. Sin embargo, la segunda ley de la termodinámica explica por qué estas tareas son más difíciles de lo que parecen. Ninguna de las transferencias de energía que hemos discutido, junto con todas las transferencias y transformaciones de energía en el universo, es completamente eficiente. En cada transferencia de energía, se pierde cierta cantidad de energía en una forma inutilizable. En la mayoría de los casos, esta forma es energía térmica. Termodinámicamente, los científicos definen la energía térmica como la energía que se transfiere de un sistema a otro que no está funcionando. Por ejemplo, cuando un avión vuela por el aire, pierde parte de su energía como energía térmica debido a la fricción con el aire circundante. Esta fricción en realidad calienta el aire al aumentar temporalmente la velocidad de la molécula de aire. Asimismo, se pierde algo de energía como energía térmica durante las reacciones metabólicas celulares. Esto es bueno para las criaturas de sangre caliente como nosotros, porque la energía térmica ayuda a mantener la temperatura de nuestro cuerpo. Estrictamente hablando, ninguna transferencia de energía es completamente eficiente, porque algo de energía se pierde en una forma inutilizable.

Un concepto importante en los sistemas físicos es el de orden y desorden (o aleatoriedad). Cuanta más energía pierde un sistema en su entorno, menos ordenado y más aleatorio será el sistema. Los científicos se refieren a la medida de aleatoriedad o desorden dentro de un sistema como entropía. Alta entropía significa alto desorden y baja energía ((Figura)). Para comprender mejor la entropía, piense en el dormitorio de un estudiante. Si no se pusiera energía o trabajo en él, la habitación se volvería desordenada rápidamente. Existiría en un estado muy desordenado, uno de alta entropía. Se debe poner energía en el sistema, en la forma de que el estudiante haga el trabajo y guarde todo, para devolver la habitación a un estado de limpieza y orden. Este estado es de baja entropía. Del mismo modo, un automóvil o una casa deben mantenerse constantemente con trabajo para mantenerlo en un estado ordenado. Si se deja sola, la entropía de una casa o automóvil aumenta gradualmente a través del óxido y la degradación. Las moléculas y las reacciones químicas también tienen cantidades variables de entropía. Por ejemplo, a medida que las reacciones químicas alcanzan un estado de equilibrio, la entropía aumenta y, a medida que las moléculas en una alta concentración en un lugar se difunden y se extienden, la entropía también aumenta.


59 Experimentos de Mendel y las leyes de la probabilidad

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  • Describir las razones científicas del éxito del trabajo experimental de Mendel.
  • Describir los resultados esperados de cruces monohíbridos que involucran alelos dominantes y recesivos.
  • Aplicar las reglas de suma y producto para calcular probabilidades

Johann Gregor Mendel (1822–1884) ((Figura)) fue un aprendiz de por vida, maestro, científico y hombre de fe. De joven, se unió a la Abadía Agustina de Santo Tomás en Brno en lo que hoy es la República Checa. Con el apoyo del monasterio, impartió cursos de física, botánica y ciencias naturales en los niveles secundario y universitario. En 1856, comenzó una investigación de una década que involucró patrones de herencia en abejas y plantas, y finalmente se decidió por las plantas de guisantes como su sistema modelo principal (un sistema con características convenientes que se usa para estudiar un fenómeno biológico específico para ser aplicado a otros sistemas). En 1865, Mendel presentó los resultados de sus experimentos con casi 30.000 plantas de guisantes a la Sociedad de Historia Natural local. Demostró que los rasgos se transmiten de padres a hijos independientemente de otros rasgos y en patrones dominantes y recesivos. En 1866, publicó su trabajo, Experimentos de hibridación de plantas, 1 en las actas de la Sociedad de Historia Natural de Brünn.

El trabajo de Mendel pasó prácticamente desapercibido para la comunidad científica, que creía, incorrectamente, que el proceso de herencia implicaba una combinación de rasgos parentales que producían una apariencia física intermedia en la descendencia. los combinación de la teoría de la herencia afirmó que los rasgos parentales originales se perdieron o fueron absorbidos por la mezcla en la descendencia, pero ahora sabemos que este no es el caso. Este proceso hipotético parecía correcto debido a lo que ahora conocemos como variación continua. La variación continua resulta de la acción de muchos genes para determinar una característica como la altura humana. La descendencia parece ser una "mezcla" de los rasgos de sus padres.

En lugar de características continuas, Mendel trabajó con rasgos que se heredaron en distintas clases (específicamente, flores violetas versus blancas), esto se conoce como variación discontinua. La elección de Mendel de este tipo de rasgos le permitió ver experimentalmente que los rasgos no se mezclaron en la descendencia, ni fueron absorbidos, sino que mantuvieron su distinción y podían transmitirse. En 1868, Mendel se convirtió en abad del monasterio e intercambió sus actividades científicas por sus deberes pastorales. No fue reconocido por sus extraordinarias contribuciones científicas durante su vida. De hecho, no fue hasta 1900 que su trabajo fue redescubierto, reproducido y revitalizado por científicos a punto de descubrir la base cromosómica de la herencia.

Sistema de modelos de Mendel

El trabajo fundamental de Mendel se logró utilizando el guisante de jardín, Pisum sativum, para estudiar herencia. Esta especie se autofecunda de forma natural, de modo que el polen se encuentra con los óvulos dentro de las flores individuales. Los pétalos de las flores permanecen sellados herméticamente hasta después de la polinización, evitando la polinización de otras plantas. El resultado son plantas de guisantes altamente endogámicas o “auténticas”. Estas son plantas que siempre producen descendencia que se parece al padre. Al experimentar con plantas de guisantes de reproducción real, Mendel evitó la aparición de rasgos inesperados en la descendencia que podrían ocurrir si las plantas no fueran de reproducción real. El guisante de jardín también alcanza la madurez en una temporada, lo que significa que se pueden evaluar varias generaciones en un período de tiempo relativamente corto. Finalmente, se pudieron cultivar grandes cantidades de guisantes de jardín simultáneamente, lo que permitió a Mendel concluir que sus resultados no se produjeron simplemente por casualidad.

Cruces mendelianas

Mendel realizó hibridaciones, que implican el apareamiento de dos individuos de verdadera reproducción que tienen diferentes rasgos. En el guisante, que se autopoliniza naturalmente, esto se hace transfiriendo manualmente el polen de la antera de una planta de guisantes madura de una variedad al estigma de una planta de guisantes madura separada de la segunda variedad. En las plantas, el polen transporta los gametos masculinos (espermatozoides) al estigma, un órgano pegajoso que atrapa el polen y permite que los espermatozoides se muevan por el pistilo hasta los gametos femeninos (óvulos) que se encuentran debajo. Para evitar que la planta de guisantes que estaba recibiendo polen se autofecundara y confundiera sus resultados, Mendel quitó cuidadosamente todas las anteras de las flores de la planta antes de que tuvieran la oportunidad de madurar.

Las plantas utilizadas en los cruces de primera generación se denominaron P0 , o la primera generación de los padres ((Figura)). Después de cada cruce, Mendel recogió las semillas pertenecientes a la P0 plantas y las cultivó la temporada siguiente. Estos descendientes fueron llamados F1 , o el primer filial (filial = descendencia, hija o hijo) generación. Una vez que Mendel examinó las características de la F1 generación de plantas, les permitió autofertilizarse de forma natural. Luego recogió y cultivó las semillas de la F1 plantas para producir la F2 , o segunda generación filial. Los experimentos de Mendel se extendieron más allá de la F2 generación a la F3 y F4 generaciones, y así sucesivamente, pero era la relación de características en el P0−F1−F2 generaciones que fueron las más intrigantes y se convirtieron en la base de los postulados de Mendel.

Las características de los guisantes de jardín revelaron los conceptos básicos de la herencia

En su publicación de 1865, Mendel informó los resultados de sus cruces que implican siete características diferentes, cada una con dos rasgos contrastantes. Un rasgo se define como una variación en la apariencia física de una característica hereditaria. Las características incluyeron la altura de la planta, la textura de la semilla, el color de la semilla, el color de la flor, el tamaño de la vaina del guisante, el color de la vaina del guisante y la posición de la flor. Para la característica del color de la flor, por ejemplo, los dos rasgos contrastantes fueron el blanco versus el violeta. Para examinar completamente cada característica, Mendel generó un gran número de F1 y F2 plantas, reportando resultados de 19,959 F2 plantas solas. Sus hallazgos fueron consistentes.

¿Qué resultados encontró Mendel en sus cruces para el color de las flores? Primero, Mendel confirmó que tenía plantas que se reproducían con certeza por el color de la flor blanca o violeta. Independientemente de la cantidad de generaciones que examinó Mendel, todos los descendientes autotransportados de padres con flores blancas tenían flores blancas, y todos los descendientes autotransportados de padres con flores violetas tenían flores violetas. Además, Mendel confirmó que, además del color de la flor, las plantas de guisantes eran físicamente idénticas.

Una vez que se completaron estas validaciones, Mendel aplicó el polen de una planta con flores violetas al estigma de una planta con flores blancas. Después de recolectar y sembrar las semillas que resultaron de esta cruz, Mendel descubrió que el 100 por ciento de la F1 la generación híbrida tenía flores violetas. La sabiduría convencional en ese momento (la teoría de la mezcla) habría predicho que las flores híbridas serían violetas pálidas o que las plantas híbridas tendrían el mismo número de flores blancas y violetas. En otras palabras, se esperaba que los rasgos parentales contrastantes se mezclaran en la descendencia. En cambio, los resultados de Mendel demostraron que el rasgo de flor blanca en la F1 generación había desaparecido por completo.

Es importante destacar que Mendel no detuvo allí su experimentación. Permitió que la F1 plantas para autofertilizarse y descubrió que, de F2-plantas de generación, 705 tenían flores violetas y 224 tenían flores blancas. Esta fue una proporción de 3,15 flores violetas por una flor blanca, o aproximadamente 3: 1. Cuando Mendel transfirió polen de una planta con flores violetas al estigma de una planta con flores blancas y viceversa, obtuvo aproximadamente la misma proporción independientemente de qué padre, macho o hembra, contribuyó a qué rasgo. A esto se le llama cruce recíproco, un cruce emparejado en el que los rasgos respectivos del hombre y la mujer en una cruz se convierten en los rasgos respectivos de la mujer y el hombre en la otra cruz. Para las otras seis características que examinó Mendel, la F1 y F2 las generaciones se comportaron de la misma manera que lo habían hecho con el color de las flores. Uno de los dos rasgos desaparecería por completo de la F1 generación solo para reaparecer en la F2 generación en una proporción de aproximadamente 3: 1 ((Figura)).

  • 705 violeta
  • 224 blanco
  • 651 axial
  • 207 terminal
  • 787 de altura
  • 277 enano
  • 5.474 ronda
  • 1.850 arrugado
  • 6.022 amarillo
  • 2.001 verdes
  • 882 inflado
  • 299 estrecho
  • 428 verde
  • 152 amarillo

Al compilar sus resultados para muchos miles de plantas, Mendel concluyó que las características podrían dividirse en rasgos expresados ​​y latentes. Llamó a estos, respectivamente, rasgos dominantes y recesivos. Los rasgos dominantes son aquellos que se heredan sin cambios en una hibridación. Los rasgos recesivos se vuelven latentes o desaparecen en la descendencia de una hibridación. Sin embargo, el rasgo recesivo reaparece en la progenie de la descendencia híbrida. Un ejemplo de un rasgo dominante es el rasgo de la flor violeta. Por esta misma característica (color de la flor), las flores de color blanco son un rasgo recesivo. El hecho de que el rasgo recesivo reapareciera en la F2 generación significó que los rasgos permanecieron separados (no mezclados) en las plantas de la F1 Generacion. Mendel también propuso que las plantas poseían dos copias del rasgo para la característica del color de la flor, y que cada padre transmitía una de sus dos copias a su descendencia, donde se juntaban. Además, la observación física de un rasgo dominante podría significar que la composición genética del organismo incluye dos versiones dominantes de la característica o que incluye una versión dominante y una recesiva. Por el contrario, la observación de un rasgo recesivo significaba que el organismo carecía de versiones dominantes de esta característica.

Entonces, ¿por qué Mendel obtuvo repetidamente proporciones de 3: 1 en sus cruces? Para comprender cómo Mendel dedujo los mecanismos básicos de herencia que conducen a tales proporciones, primero debemos revisar las leyes de la probabilidad.

Conceptos básicos de probabilidad

Las probabilidades son medidas matemáticas de probabilidad. La probabilidad empírica de un evento se calcula dividiendo el número de veces que ocurre el evento por el número total de oportunidades para que ocurra. También es posible calcular probabilidades teóricas dividiendo el número de veces que un evento es esperado que ocurra por el número de veces que podría ocurrir. Las probabilidades empíricas provienen de observaciones, como las de Mendel. Las probabilidades teóricas, por otro lado, provienen de saber cómo se producen los eventos y asumir que las probabilidades de los resultados individuales son iguales. Una probabilidad de uno para algún evento indica que se garantiza que ocurrirá, mientras que una probabilidad de cero indica que se garantiza que no ocurrirá. Un ejemplo de un evento genético es una semilla redonda producida por una planta de guisantes.

En un experimento, Mendel demostró que la probabilidad de que ocurriera el evento "semilla redonda" era uno en el F1 descendencia de progenitores auténticos, uno de los cuales tiene semillas redondas y otro tiene semillas arrugadas. Cuando la F1 Posteriormente, las plantas se autocruzaron, la probabilidad de que cualquier F2 la descendencia que tenía semillas redondas era ahora tres de cada cuatro. En otras palabras, en una gran población de F2 Se esperaba que el 75 por ciento de las crías elegidas al azar tuvieran semillas redondas, mientras que se esperaba que el 25 por ciento tuvieran semillas arrugadas. Usando un gran número de cruces, Mendel pudo calcular probabilidades y usarlas para predecir los resultados de otros cruces.

La regla del producto y la regla de la suma

Mendel demostró que las plantas de guisantes transmiten características como unidades discretas de padres a hijos. Como se discutirá, Mendel también determinó que diferentes características, como el color y la textura de la semilla, se transmitían de forma independiente entre sí y podían considerarse en análisis de probabilidad separados. Por ejemplo, al realizar un cruce entre una planta con semillas verdes y arrugadas y una planta con semillas amarillas y redondas, todavía se produjo una descendencia que tenía una proporción de 3: 1 de semillas verdes: amarillas (ignorando la textura de la semilla) y una proporción de 3: 1 de semillas redondas. : semillas arrugadas (ignorando el color de la semilla). Las características de color y textura no se influyeron entre sí.

La regla del producto de la probabilidad se puede aplicar a este fenómeno de transmisión independiente de características. La regla del producto establece que la probabilidad de que dos eventos independientes ocurran juntos se puede calcular multiplicando las probabilidades individuales de que cada evento ocurra solo. Para demostrar la regla del producto, imagine que está lanzando un dado de seis lados (D) y un centavo (P) al mismo tiempo. El dado puede tirar cualquier número del 1 al 6 (D#), mientras que el centavo puede volverse cara (PH) o colas (PT). El resultado de lanzar el dado no tiene ningún efecto sobre el resultado de lanzar el centavo y viceversa. Hay 12 posibles resultados de esta acción ((Figura)), y se espera que cada evento ocurra con la misma probabilidad.

Doce resultados igualmente probables de lanzar un dado y lanzar un centavo
Muere rodante Voltear Penny
D1 PAGH
D1 PAGT
D2 PAGH
D2 PAGT
D3 PAGH
D3 PAGT
D4 PAGH
D4 PAGT
D5 PAGH
D5 PAGT
D6 PAGH
D6 PAGT

De los 12 resultados posibles, el dado tiene una probabilidad de 2/12 (o 1/6) de sacar un dos, y el centavo tiene una probabilidad de 6/12 (o 1/2) de salir cara. Según la regla del producto, la probabilidad de que obtenga el resultado combinado 2 y cara es: (D2) x (PH) = (1/6) x (1/2) o 1/12 ((Figura)). Observe la palabra "y" en la descripción de la probabilidad. El "y" es una señal para aplicar la regla del producto. Por ejemplo, considere cómo se aplica la regla del producto al cruce dihíbrido: la probabilidad de tener ambos rasgos dominantes en la F2 la progenie es el producto de las probabilidades de tener el rasgo dominante para cada característica, como se muestra aquí:

Por otro lado, la regla de la suma de probabilidades se aplica cuando se consideran dos resultados mutuamente excluyentes que pueden producirse por más de una vía. La regla de la suma establece que la probabilidad de que ocurra un evento u otro evento, de dos eventos mutuamente excluyentes, es la suma de sus probabilidades individuales. Observe la palabra "o" en la descripción de la probabilidad. El "o" indica que debe aplicar la regla de la suma. En este caso, imaginemos que está lanzando un centavo (P) y un cuarto (Q). ¿Cuál es la probabilidad de que una moneda salga cara y una moneda salga cruz? Este resultado se puede lograr mediante dos casos: el centavo puede ser cara (PH) y el cuarto puede ser cruz (QT), o el cuarto puede ser cara (QH) y el centavo puede ser cruz (PT). Cualquiera de los dos casos cumple el resultado. Por la regla de la suma, calculamos la probabilidad de obtener una cara y una cola como [(PH) × (QT)] + [(QH) × (PT)] = [(1/2) × (1/2)] + [(1/2) × (1/2)] = 1/2 ((Figura)). También debe notar que usamos la regla del producto para calcular la probabilidad de PH y QT, y también la probabilidad de PT y QH, antes de resumirlos. Nuevamente, la regla de la suma se puede aplicar para mostrar la probabilidad de tener solo un rasgo dominante en la F2 generación de un cruce dihíbrido:

La regla del producto y la regla de la suma
Regla del producto Regla de suma
Para los eventos independientes A y B, la probabilidad (P) de que ambos ocurran (A y B) es (PA × PB) Para los eventos A y B mutuamente excluyentes, la probabilidad (P) de que ocurra al menos uno (A o B) es (PA + PB)

Para usar las leyes de probabilidad en la práctica, debemos trabajar con tamaños de muestra grandes porque los tamaños de muestra pequeños son propensos a desviaciones causadas por el azar. Las grandes cantidades de plantas de guisantes que examinó Mendel le permitieron calcular las probabilidades de que los rasgos aparecieran en su F2 Generacion. Como aprenderá, este descubrimiento significó que cuando se conocían los rasgos de los padres, los rasgos de la descendencia podían predecirse con precisión incluso antes de la fertilización.

Resumen de la sección

Trabajando con plantas de guisantes de jardín, Mendel descubrió que los cruces entre padres que diferían en un rasgo producían F1 descendencia que todos expresaban los rasgos de uno de los padres. Los rasgos observables se denominan dominantes y los rasgos no expresados ​​se describen como recesivos. Cuando la descendencia en el experimento de Mendel se autocruzó, la F2 La descendencia exhibió el rasgo dominante o el rasgo recesivo en una proporción de 3: 1, lo que confirma que el rasgo recesivo se había transmitido fielmente desde el P original.0 padre. Los cruces recíprocos generaron idénticos F1 y F2 proporciones de descendencia. Al examinar los tamaños de las muestras, Mendel demostró que sus cruces se comportaban de manera reproducible de acuerdo con las leyes de la probabilidad y que los rasgos se heredaban como eventos independientes.

Se pueden usar dos reglas de probabilidad para encontrar las proporciones esperadas de descendientes de diferentes rasgos de diferentes cruces. Para encontrar la probabilidad de que dos o más eventos independientes ocurran juntos, aplique la regla del producto y multiplique las probabilidades de los eventos individuales. El uso de la palabra "y" sugiere la aplicación apropiada de la regla del producto. Para encontrar la probabilidad de que ocurran dos o más eventos en combinación, aplique la regla de la suma y sume sus probabilidades individuales. El uso de la palabra "o" sugiere la aplicación apropiada de la regla de la suma.

Preguntas de revisión

Mendel realizó hibridaciones transfiriendo polen del _______ de la planta masculina a los óvulos femeninos.


Cruces mendelianas

Mendel realizó hibridaciones, que implican el apareamiento de dos individuos de verdadera reproducción que tienen diferentes rasgos. En el guisante, que se autopoliniza naturalmente, esto se hace transfiriendo manualmente el polen de la antera de una planta de guisantes madura de una variedad al estigma de una planta de guisantes madura separada de la segunda variedad. En las plantas, el polen transporta los gametos masculinos (espermatozoides) al estigma, un órgano pegajoso que atrapa el polen y permite que los espermatozoides se muevan por el pistilo hasta los gametos femeninos (óvulos) que se encuentran debajo. Para evitar que la planta de guisantes que estaba recibiendo polen se autofecundara y confundiera sus resultados, Mendel quitó cuidadosamente todas las anteras de las flores de la planta antes de que tuvieran la oportunidad de madurar.

En uno de sus experimentos sobre patrones de herencia, Mendel cruzó plantas que eran de reproducción verdadera para el color de la flor violeta con plantas de reproducción verdadera para el color de la flor blanca (la generación P). Los híbridos resultantes en el F1 toda la generación tenía flores violetas. En la F2 generación, aproximadamente tres cuartas partes de las plantas tenían flores violetas y una cuarta parte tenía flores blancas.


Trabajando con plantas de guisantes de jardín, Mendel descubrió que los cruces entre padres que diferían en un rasgo producían descendientes F que expresaban todos los rasgos de uno de los padres.

Gregor mendel, se centra en la herencia, que es un tipo de herencia biológica, se encuentra la herencia de rasgo en las plantas de guisantes, que cada par de alelos segrega individualmente durante la producción de gametos de óvulos y espermatozoides. Esta ley se denomina "surtido independiente". Los estudios analíticos de Mendel ponen énfasis en tres leyes de la herencia: la ley de la segregación que es la primera ley, la ley de la independencia es la segunda ley, la ley del dominio es la tercera ley de la herencia. La primera ley de segregación de Mendel proporcionó la segregación de locus en gametos separados, mientras que la segunda ley de distribución independiente demuestra que los alelos de un gen se ensamblan en gametos libre e independientemente de los alelos de otro gen. La tercera ley de dominación de Mendel, afirma que la causa o el factor por tener un par de rasgos heredados será dominante mientras que el otro recesivo. Mendel en su experimento revela siete rasgos diferentes: guisante (forma y color), vaina (forma y color), flor (color y posición) y tamaño de la planta. Mendel estudió tipos alternativos de factores, que ahora se reconocen como genes, y las "formas" alternativas ahora se denominan alelos.

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Se podría pensar que los descubrimientos de Mendel habrían tenido un gran impacto en la ciencia tan pronto como los hizo. Pero estarías equivocado. ¿Por qué? Porque el trabajo de Mendel fue ignorado en gran medida. Mendel estaba muy adelantado a su tiempo y trabajaba desde un monasterio remoto. No tenía reputación entre la comunidad científica y ningún trabajo publicado anteriormente.

Trabajo de Mendel & rsquos, titulado Experimentos en hibridación de plantas, se publicó en 1866 y se envió a importantes bibliotecas de varios países, así como a 133 asociaciones de ciencias naturales. El propio Mendel incluso envió kits de experimentos cuidadosamente marcados a Karl von Nageli, el principal botánico de la época. El resultado: fue ignorado casi por completo. En cambio, Von Nageli envió semillas de hawkweed a Mendel, que pensó que era una mejor planta para estudiar la herencia. Desafortunadamente, la hawkweed se reproduce asexualmente, lo que resulta en clones genéticamente idénticos del padre.

Charles Darwin publicó su libro histórico sobre la evolución en 1869, poco después de que Mendel descubriera sus leyes. Desafortunadamente, Darwin no sabía nada de los descubrimientos de Mendel y no entendía la herencia. Esto hizo que sus argumentos sobre la evolución fueran menos convincentes para muchas personas. Este ejemplo demuestra la importancia de que los científicos comuniquen los resultados de sus investigaciones.

Redescubriendo el trabajo de Mendel & rsquos

El trabajo de Mendel & rsquos fue virtualmente desconocido hasta 1900. En ese año, tres científicos europeos diferentes llamados Hugo De Vries, Carl Correns y Erich Von Tschermak-Seysenegg & mdash llegaron independientemente a las leyes de Mendel & rsquos. Los tres habían realizado experimentos similares a los de Mendel & rsquos. Llegaron a las mismas conclusiones que él había sacado casi medio siglo antes. Sólo entonces se redescubrió la obra real de Mendel & rsquos.

A medida que los científicos aprendieron más sobre herencia - el paso de rasgos de padres a hijos - durante las siguientes décadas, fueron capaces de describir las ideas de Mendel & rsquos sobre la herencia en términos de genes. De esta forma nació el campo de la genética.

Genética de la herencia

Hoy en día, sabemos que las características de los organismos están controladas por genes en los cromosomas (ver la Figura debajo). La posición de un gen en un cromosoma se llama su lugar. En los organismos que se reproducen sexualmente, cada individuo tiene dos copias del mismo gen, ya que hay dos versiones del mismo cromosoma (cromosomas homólogos). Una copia proviene de cada padre. El gen de una característica puede tener diferentes versiones, pero las diferentes versiones están siempre en el mismo locus. Las diferentes versiones se llaman alelos. Por ejemplo, en las plantas de guisantes, hay un alelo de flor violeta (B) y un alelo de flor blanca (B). Los diferentes alelos explican gran parte de la variación en las características de los organismos.

Cromosoma, gen, locus y alelo. Este diagrama muestra cómo se relacionan los conceptos de cromosoma, gen, locus y alelo. ¿Cuál es la diferencia entre un gen y un locus? ¿Entre un gen y un alelo?

Durante la meiosis, los cromosomas homólogos se separan y pasan a diferentes gametos. Por tanto, los dos alelos de cada gen también van a diferentes gametos. Al mismo tiempo, los diferentes cromosomas se clasifican de forma independiente. Como resultado, los alelos para diferentes genes también se clasifican de forma independiente. De esta manera, los alelos se mezclan y recombinan en cada gameto parental y rsquos.

Genotipo y fenotipo

Cuando los gametos se unen durante la fertilización, el cigoto resultante hereda dos alelos para cada gen. Un alelo proviene de cada padre. Los alelos que hereda un individuo forman el individuo y rsquos genotipo. Los dos alelos pueden ser iguales o diferentes. Como se muestra en la Mesa a continuación, un organismo con dos alelos del mismo tipo (cama y desayuno o cama y desayuno) se llama homocigoto. Un organismo con dos alelos diferentes (Cama y desayuno) se llama heterocigoto. Esto da como resultado tres posibles genotipos.

Alelos Genotipos Fenotipos
cama y desayuno (homocigoto) Flores moradas
B (púrpura) Cama y desayuno (heterocigoto) Flores moradas
B (blanco) cama y desayuno (homocigoto) Flores blancas

La expresión de un organismo y genotipo rsquos produce su fenotipo. El fenotipo se refiere a las características del organismo y rsquos, como flores púrpuras o blancas. Como puede ver en el Mesa arriba, diferentes genotipos pueden producir el mismo fenotipo. Por ejemplo, cama y desayuno y Cama y desayuno Ambos genotipos producen plantas con flores de color púrpura. ¿Por qué pasó esto? en un Cama y desayuno heterocigoto, solo el B se expresa el alelo, por lo que el B El alelo no influye en el fenotipo. En general, cuando solo uno de dos alelos se expresa en el fenotipo, el alelo expresado se llama dominante alelo. El alelo que no se expresa se llama recesivo alelo.

Cómo trabajó Mendel hacia atrás para salir adelante

Mendel usó cientos o incluso miles de plantas de guisantes en cada experimento que hizo. Por lo tanto, sus resultados fueron muy cercanos a los que cabría esperar según las reglas de probabilidad (consulte el concepto & quotProbabilidad & quot). Por ejemplo, en uno de sus primeros experimentos con el color de las flores, había 929 plantas en la generación F2. De estos, 705 (76 por ciento) tenían flores de color púrpura y 224 (24 por ciento) tenían flores blancas. Por lo tanto, los resultados de Mendel & rsquos estuvieron muy cerca del 75 por ciento de púrpura y el 25 por ciento de blanco que cabría esperar según las leyes de probabilidad para este tipo de cruces.

Por supuesto, Mendel solo tenía fenotipos con los que trabajar. No sabía nada sobre genes y genotipos. En cambio, tuvo que trabajar hacia atrás a partir de los fenotipos y sus porcentajes en la descendencia para comprender la herencia. A partir de los resultados de su primer conjunto de experimentos, Mendel se dio cuenta de que debe haber dos factores que controlen cada una de las características que estudió, siendo uno de los factores dominante sobre el otro. También se dio cuenta de que los dos factores se separan y van a diferentes gametos y luego se recombinan en la descendencia. Este es un ejemplo de la buena suerte de Mendel & rsquos. Todas las características que estudió pasaron a heredarse de esta manera.

Mendel also was lucky when he did his second set of experiments. He happened to pick characteristics that are inherited independently of one another. We now know that these characteristics are controlled by genes on nonhomologous chromosomes. What if Mendel had studied characteristics controlled by genes on homologous chromosomes? Would they be inherited together? If so, how do you think this would have affected Mendel&rsquos conclusions? Would he have been able to develop his second law of inheritance?


Sistema de modelos de Mendel

El trabajo fundamental de Mendel se logró utilizando el guisante de jardín, Pisum sativum, para estudiar herencia. Esta especie se autofecunda de forma natural, de modo que el polen se encuentra con los óvulos dentro de las flores individuales. Los pétalos de las flores permanecen sellados herméticamente hasta después de la polinización, evitando la polinización de otras plantas. El resultado son plantas de guisantes altamente endogámicas o “auténticas”. Estas son plantas que siempre producen descendencia que se parece al padre. Al experimentar con plantas de guisantes de reproducción real, Mendel evitó la aparición de rasgos inesperados en la descendencia que podrían ocurrir si las plantas no fueran de reproducción real. El guisante de jardín también alcanza la madurez en una temporada, lo que significa que se pueden evaluar varias generaciones en un período de tiempo relativamente corto. Finalmente, se pudieron cultivar grandes cantidades de guisantes de jardín simultáneamente, lo que permitió a Mendel concluir que sus resultados no se produjeron simplemente por casualidad.


Glosario

Combinación de la teoría de la herencia

hypothetical inheritance pattern in which parental traits are blended together in the offspring to produce an intermediate physical appearance

Variación continua

inheritance pattern in which a character shows a range of trait values with small gradations rather than large gaps between them

Variación discontinua

inheritance pattern in which traits are distinct and are transmitted independently of one another

Dominante

trait which confers the same physical appearance whether an individual has two copies of the trait or one copy of the dominant trait and one copy of the recessive trait

first filial generation in a cross the offspring of the parental generation

second filial generation produced when F1 individuals are self-crossed or fertilized with each other

Hybridization

process of mating two individuals that differ with the goal of achieving a certain characteristic in their offspring

Sistema modelo

species or biological system used to study a specific biological phenomenon to be applied to other different species

parental generation in a cross

Product rule

probability of two independent events occurring simultaneously can be calculated by multiplying the individual probabilities of each event occurring alone

Recesivo

trait that appears “latent” or non-expressed when the individual also carries a dominant trait for that same characteristic when present as two identical copies, the recessive trait is expressed

Cruz recíproca

paired cross in which the respective traits of the male and female in one cross become the respective traits of the female and male in the other cross

Sum rule

probability of the occurrence of at least one of two mutually exclusive events is the sum of their individual probabilities


Ver el vídeo: EXPERIMENTO. verificando la segunda ley de Mendel (Mayo 2022).


Comentarios:

  1. Regenfrithu

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  3. Dokinos

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