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Herencia y genética: ADN, cuadros de Punnett y genealogías

Aprende cómo el ADN, genes y alelos pasan rasgos de padres a hijos, y usa cuadros de Punnett, probabilidad, genealogías y tablas de codones en el GED®.

Practicar esta destreza 25 min Herencia y genética Read in English
Idea clave

Lo que vas a aprender

La herencia es la transmisión de rasgos de los padres a la descendencia, y la genética es la ciencia que la explica. En esta lección vas a aprender:

  • cómo el ADN, los genes y los cromosomas guardan la información hereditaria;
  • qué son los alelos y cómo se combinan los alelos dominantes y recesivos;
  • cómo usar un cuadro de Punnett para predecir la probabilidad de un rasgo;
  • patrones especiales: dominancia incompleta, codominancia y rasgos ligados al sexo;
  • cómo leer una genealogía (árbol familiar);
  • qué son las mutaciones y cómo cambian las proteínas.

Cómo aparece en el GED®: la genética es uno de los temas de Ciencias de la vida que se evalúan con más frecuencia. Espera un cuadro de Punnett para completar o interpretar, una genealogía para analizar, una probabilidad para calcular (muchas veces como un porcentaje o una fracción para escribir en un espacio en blanco) y un texto corto sobre el ADN o una mutación.

Vocabulario

Vocabulario clave

  • ADN — la molécula que lleva las instrucciones hereditarias; tiene forma de escalera torcida (doble hélice).
  • gen — una sección de ADN que codifica una proteína, la cual afecta un rasgo (el gen del color de los ojos).
  • cromosoma — una molécula larga y enrollada de ADN que lleva muchos genes (seres humanos: 23 pares = 46).
  • alelo — una versión de un gen (el alelo morado o el alelo blanco del gen del color de la flor).
  • alelo dominante — muestra su rasgo aunque haya una sola copia; se escribe con letra mayúscula (P).
  • alelo recesivo — muestra su rasgo solo cuando hay dos copias; se escribe con minúscula (p).
  • genotipo — el par de alelos que tiene un organismo (Pp).
  • fenotipo — el rasgo que se puede observar (flores moradas).
  • homocigoto — dos alelos iguales (PP o pp).
  • heterocigoto — dos alelos distintos (Pp); también se llama híbrido.
  • cuadro de Punnett — una cuadrícula que muestra todas las combinaciones posibles de alelos de dos padres.
  • dominancia incompleta — el heterocigoto muestra una mezcla (rojo × blanco da rosado).
  • codominancia — los dos alelos se expresan completamente (sangre tipo AB).
  • rasgo ligado al sexo — controlado por un gen del cromosoma X (daltonismo rojo-verde).
  • genealogía — un diagrama que sigue un rasgo a través de una familia.
  • mutación — un cambio en la secuencia del ADN (una base cambiada por otra).
  • codón — tres bases de ADN que codifican un aminoácido.

Todas las palabras de Ciencias en el glosario

1. ADN, genes y cromosomas

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es una doble hélice: dos hebras enrolladas una alrededor de la otra como una escalera en espiral. Los "peldaños" son pares de bases: la A se une con la T, y la C se une con la G. Si una hebra dice ATCG, la hebra complementaria dice TAGC.

DNA drawn as a straightened ladder. Strand 1 reads A T C G G C T A; strand 2 opposite it reads T A G C C G A T. Each rung is a base pair: A pairs with T and C pairs with G. A bracket over the first three bases marks one codon = 3 bases. If strand 1 reads ATCG, strand 2 reads TAGC; real DNA is twisted into a double helix. Strand 1 Strand 2 A T T A C G G C G C C G T A A T one codon = 3 bases A pairs with T (blue); C pairs with G (red) If strand 1 reads ATCG, strand 2 reads TAGC. (Real DNA is twisted into a double helix.)
Pares de bases del ADN: A con T, C con G

El orden de las bases es un código. Un gen es un tramo de ADN cuyas bases forman las instrucciones para una proteína. Las proteínas (enzimas, hemoglobina, pigmentos) producen nuestros rasgos.

Del gen a la proteína: una copia del gen (ARN) va a un ribosoma, que la lee de tres en tres bases (un codón a la vez); cada codón agrega un aminoácido a la cadena de la proteína.

Empaque: nucleótido → gen → cromosoma → núcleo. Las células del cuerpo humano tienen 46 cromosomas en 23 pares. Un cromosoma de cada par viene de la madre y otro del padre, así que tienes dos copias de la mayoría de los genes. Esas dos copias pueden ser versiones iguales o distintas, llamadas alelos.

El par 23 son los cromosomas sexuales: las mujeres por lo general son XX y los hombres XY.

2. Alelos dominantes y recesivos, y cuadros de Punnett

Gregor Mendel, que trabajó con plantas de chícharo (guisante) en la década de 1860, descubrió que los rasgos se transmiten en unidades (que hoy llamamos genes) y que cada padre le da un alelo de cada gen a cada descendiente.

  • Un alelo dominante (letra mayúscula) se manifiesta siempre que haya al menos una copia.
  • Un alelo recesivo (letra minúscula) se manifiesta solo cuando hay dos copias.
GenotipoNombreFenotipo (P = morado dominante)
PPhomocigoto dominantemorado
Ppheterocigotomorado (portador del blanco)
pphomocigoto recesivoblanco

Cómo hacer un cuadro de Punnett

  1. Escribe los dos alelos de uno de los padres en la parte de arriba y los del otro padre en el costado.
  2. Llena cada casilla con un alelo de su columna y uno de su fila.
  3. Cada una de las 4 casillas tiene una probabilidad de 1/4 (25%).
  4. Cuenta las casillas para hallar las probabilidades de genotipo y de fenotipo.

Los tres cruces que debes reconocer

CruceResultado del genotipoProporción de fenotipos
PP × pptodos Pptodos dominantes
Pp × Pp1 PP : 2 Pp : 1 pp3 dominantes : 1 recesivo
Pp × pp2 Pp : 2 pp1 : 1

Ejemplo: dos padres heterocigotos de ojos cafés (Bb × Bb). La probabilidad de tener un hijo de ojos azules (bb) es 1 casilla de 4, o sea 25%; la probabilidad de un hijo de ojos cafés es 75%. (El color real de los ojos depende de varios genes; los libros de texto lo simplifican a uno solo).

Punnett square for two heterozygous brown-eyed parents, Bb x Bb. Parent 1 alleles B and b across the top; parent 2 alleles B and b down the side. Boxes: BB brown, Bb brown, Bb brown, bb blue (shaded). Result: 3 brown to 1 blue; probability of blue = 1/4 = 25%, probability of brown = 3/4 = 75%. Parent 1: Bb (brown eyes) Parent 2: Bb (brown eyes) B b B b BB brown Bb brown Bb brown bb blue 3 brown : 1 blue P(blue) = 1/4 = 25%; P(brown) = 3/4 = 75%
Cuadro de Punnett de Bb cruzado con Bb

3. Más allá de la dominancia simple: mezclas, ambos alelos y el cromosoma X

Dominancia incompleta: ningún alelo oculta por completo al otro, y el heterocigoto queda en un punto intermedio. Las bocas de dragón rojas (RR) × blancas (WW) dan todas rosadas (RW). Rosada × rosada da 1 roja : 2 rosadas : 1 blanca.

Codominancia: los dos alelos se expresan completamente al mismo tiempo. Ejemplo: el grupo sanguíneo ABO humano. Los alelos I^A e I^B son codominantes, y i es recesivo. Una persona con I^A I^B tiene sangre tipo AB: aparecen los marcadores A y B, no una mezcla.

GenotipoTipo de sangre
I^AI^A o I^AiA
I^BI^B o I^BiB
I^AI^BAB
iiO

Rasgos ligados al sexo (ligados al X): algunos genes están en el cromosoma X, y el cromosoma Y no los lleva. Los hombres (XY) tienen un solo X, así que un único alelo recesivo se manifiesta en un hombre. Por eso el daltonismo rojo-verde y la hemofilia son mucho más comunes en los hombres.

Ejemplo: una madre portadora (X^BX^b) y un padre con visión normal (X^BY). Los hijos varones reciben el X de la madre y el Y del padre, así que cada hijo varón tiene una probabilidad de 50% de ser daltónico (X^bY). Las hijas reciben el X^B del padre, así que ninguna es daltónica, pero la mitad son portadoras.

Punnett square for an X-linked trait (red-green color blindness). Father with normal vision, X^B Y, across the top; carrier mother, X^B X^b, down the side. Boxes: X^B X^B daughter, normal; X^B Y son, normal; X^B X^b daughter, carrier; X^b Y son, color-blind (shaded). Sons: 1 of 2 color-blind (50%). Daughters: none color-blind; 1 of 2 is a carrier. Father: normal vision Mother: carrier XB Y XB Xb XBXB daughter, normal XBY son, normal XBXb daughter, carrier XbY son, color-blind Sons: 1 of 2 color-blind (50%). Daughters: none color-blind; 1 of 2 is a carrier.
Cuadro de Punnett de un rasgo ligado al X

Genes y ambiente: el fenotipo también depende del ambiente; la estatura depende de los genes y de la nutrición.

4. Genealogías: seguir los rasgos a través de una familia

Una genealogía es un árbol familiar para un solo rasgo.

  • Cuadrado = hombre; círculo = mujer; sombreado = tiene el rasgo.
  • Una línea horizontal entre un hombre y una mujer = una pareja; una línea vertical hacia abajo = sus hijos.
  • Los números romanos (I, II, III) indican las generaciones; los números indican a las personas (II-3).

Cómo decidir el patrón de herencia

Pista en la genealogíaQué significa
Dos padres no afectados tienen un hijo afectadoEl rasgo es recesivo; los dos padres son portadores (Aa)
Dos padres afectados tienen un hijo no afectadoEl rasgo es dominante; los dos padres son Aa
El rasgo se salta una generaciónPor lo general es recesivo
Afecta sobre todo a hombres; se transmite por madres no afectadasProbablemente es recesivo ligado al X

Cómo deducir los genotipos (en un rasgo recesivo)

  1. Toda persona afectada es aa.
  2. Un padre no afectado de un hijo afectado tiene que ser Aa.
  3. Un hijo no afectado de un padre afectado (aa) tiene que ser Aa.
  4. Un hijo no afectado de dos portadores puede ser AA o Aa: no es seguro.

Ejemplo: la fibrosis quística es recesiva. Cada hijo de dos portadores (Aa × Aa) tiene una probabilidad de 25% de tener FQ y una probabilidad de 50% de ser portador.

5. Mutaciones

Una mutación es un cambio permanente en la secuencia del ADN. Las mutaciones pueden ocurrir por azar cuando se copia el ADN, o pueden ser causadas por mutágenos como la luz UV, los rayos X, el humo del tabaco y algunas sustancias químicas.

Tipos de mutación génica

TipoQué ocurreEjemplo (codones)Efecto habitual
Sustitución (puntual)Una base se cambia por otraGAG → GTGCambia un aminoácido, o ninguno (silenciosa)
InserciónSe agrega una baseCTG ACT → CTG CAC T…Corrimiento del marco de lectura: cambian todos los codones siguientes
DeleciónSe elimina una baseCTG ACT CCT → CTG CTC CT…Corrimiento del marco de lectura: cambian todos los codones siguientes

Los efectos pueden ser:

  • dañinos: la anemia de células falciformes se debe a una sola sustitución en el gen de la hemoglobina;
  • neutros (silenciosos): el nuevo codón codifica el mismo aminoácido (GAG y GAA codifican ácido glutámico);
  • útiles: una mutación puede dar una ventaja, como en las bacterias resistentes a un antibiótico. Esta es la materia prima de la evolución.

Solo las mutaciones en los gametos se transmiten a la descendencia. Una mutación por quemadura de sol en una célula de la piel puede causar cáncer, pero no se hereda.

Fórmula

Probabilidad con cuadros de Punnett

P(\text{resultado}) = \frac{\text{número de casillas con ese resultado}}{\text{total de casillas (4)}} \text{número esperado} = P(\text{resultado}) \times \text{total de descendientes}

Para convertir a porcentaje, multiplica por 100: \tfrac{1}{4} = 25\%, \tfrac{2}{4} = 50\%, \tfrac{3}{4} = 75\%.

El examen de Ciencias del GED® no tiene hoja de fórmulas, pero solo consisten en contar. En el examen, da la respuesta en la forma que se pide: fracción, porcentaje o razón. Una razón compara partes (3 : 1), mientras que una probabilidad compara una parte con el todo (3/4).

Ejemplo resuelto

Ejemplo resuelto 1: Un cuadro de Punnett básico

Estímulo: en una especie de escarabajo, el caparazón brillante (S) es dominante sobre el caparazón opaco (s). Se cruzan dos escarabajos brillantes heterocigotos.

Ss
SSSSs
sSsss

Pregunta: ¿Qué fracción de la descendencia se espera que sea brillante?

Pensando en voz alta:

  1. Para ser brillante se necesita al menos una S: SS, Ss, Ss, o sea 3 casillas.
  2. Probabilidad = \tfrac{3}{4} = 75%.
  3. Trampa: \tfrac{1}{4} cuenta solo SS y olvida que Ss también es brillante.

Respuesta: 3/4 (75%).

Ejemplo resuelto

Ejemplo resuelto 2: Dominancia incompleta

Estímulo: en las bocas de dragón, RR = roja, RW = rosada, WW = blanca. Se cruzan dos plantas rosadas.

Punnett square for a cross of two pink snapdragons (RW x RW). Alleles across the top: R and W. Alleles down the side: R and W. Boxes: RR, RW (top row) and RW, WW (bottom row): 1 RR (red), 2 RW (pink), 1 WW (white). R W R W RR RW RW WW Pink parent (RW) Pink parent (RW)
Cuadro de Punnett de RW cruzado con RW

Pregunta: De 80 semillas, ¿cuántas se espera que den plantas rosadas?

Pensando en voz alta:

  1. Casillas RW: 2 de 4, así que P(\text{rosada}) = \tfrac{1}{2}.
  2. Número esperado: \tfrac{1}{2} \times 80 = 40.
  3. Comprobación: roja = \tfrac{1}{4} \times 80 = 20 y blanca = 20, así que 20 + 40 + 20 = 80 ✓
  4. Trampa: responder 60 (usando una proporción de 3 : 1). Con dominancia incompleta hay tres fenotipos, no dos.

Respuesta: 40 plantas.

Ejemplo resuelto

Ejemplo resuelto 3: Leer una genealogía

Estímulo: una genealogía muestra a un padre y una madre que tienen los dos un rasgo. De sus tres hijos, dos tienen el rasgo y una hija no lo tiene.

Pregunta: ¿El rasgo es dominante o recesivo, y cuáles son los genotipos de los padres?

Pensando en voz alta:

  1. Busca la familia clave: dos padres afectados tienen un hijo no afectado.
  2. Si el rasgo fuera recesivo, los dos padres serían aa y solo podrían transmitir a, así que todos los hijos estarían afectados. Eso contradice a la hija no afectada.
  3. Entonces el rasgo es dominante, y cada padre debe llevar un alelo recesivo oculto para transmitírselo a la hija: los dos son Aa.
Pedigree for worked example 3. Generation I: an affected father (shaded square) and an affected mother (shaded circle), both labeled Aa. Generation II: three children: an affected son and an affected daughter, each AA or Aa, and an unaffected daughter (open circle) labeled aa. Key: shaded = has the trait; square = male; circle = female. Two affected parents have an unaffected child, so the trait is dominant and both parents are Aa. I II Aa Aa AA or Aa AA or Aa aa unaffected has the trait does not square = male circle = female Two affected parents have an unaffected child, so the trait is dominant and both parents are Aa.
Genealogía con dos padres afectados y una hija no afectada

Respuesta: dominante; los dos padres son Aa.

Ejemplo resuelto

Ejemplo resuelto 4: Clasificar una mutación

Estímulo: una sección normal de un gen dice ATG GCA TTC. Una versión mutada dice ATG CAT TC (falta la primera G del codón 2).

Pregunta: ¿Qué tipo de mutación es esta y por qué es probable que sea dañina?

Pensando en voz alta:

  1. Cuenta las bases: la normal tiene 9 y la mutada tiene 8. Falta una base, así que es una deleción.
  2. Vuelve a agrupar de tres en tres desde el principio: ATG | CAT | TC… El codón 2 cambió de GCA a CAT, y todo lo que sigue está corrido.
  3. Un marco de lectura corrido cambia todos los aminoácidos después de la mutación (y muchas veces crea un codón de terminación antes de tiempo), así que la proteína por lo general no puede funcionar.
Deletion mutation causing a frameshift. Normal sequence: A T G | G C A | T T C, read as codon 1 ATG, codon 2 GCA, codon 3 TTC; the first G of codon 2 is marked as deleted. Mutated sequence: A T G | C A T | T C, read as ATG (same), CAT (changed), TC... (changed). 9 bases become 8, so the reading frame shifts and every codon after the deletion changes. A T G G C A T T C Normal codon 1: ATG codon 2: GCA codon 3: TTC this G is deleted A T G C A T T C Mutated ATG (same) CAT (changed) TC... (changed) 9 bases become 8: the reading frame shifts, so every codon after the deletion changes.
Mutación por deleción que corre el marco de lectura

Respuesta: una deleción que causa un corrimiento del marco de lectura; cambia todos los codones después de la mutación.

Error común

Errores comunes que debes evitar

  • Usar 3 : 1 para todos los cruces. Incorrecto: 3 : 1 sale solo de Aa × Aa. Aa × aa da 1 : 1. Siempre arma el cuadro con los padres que te dan.
  • Pensar que dominante significa común. Incorrecto: "dominante" solo significa que basta una copia para que se manifieste el rasgo. Algunos alelos dominantes (como el de la enfermedad de Huntington) son raros.
  • Confundir genotipo y fenotipo. Pp es un genotipo; "morado" es un fenotipo. Lee cuál de los dos pide la pregunta.
  • Pensar que los hijos anteriores cambian las probabilidades. Incorrecto: después de tres hijos bb, el cuarto sigue teniendo una probabilidad de 25%. Cada hijo es independiente.
  • Suponer que todo pariente no afectado es AA. Las personas no afectadas cuyos padres son portadores pueden ser AA o Aa. Solo una evidencia, como tener un hijo afectado, lo hace seguro.
  • Tratar toda mutación como dañina, o como si cambiara un solo aminoácido. Las mutaciones silenciosas no cambian nada, y los corrimientos del marco de lectura cambian todo lo que sigue a la mutación. Cuenta las bases y vuelve a agrupar de tres en tres.
Estrategia para el examen

Estrategia para el examen: preguntas de genética

  1. Primero anota la clave. ¿Qué letra es dominante? ¿Qué fenotipo corresponde a cada genotipo? Muchos errores vienen de confundir esto.
  2. Dibuja el cuadro de Punnett en tu pizarra borrable, aunque creas que sabes la proporción. Toma 20 segundos y evita la trampa del 3 : 1.
  3. Responde en la forma que se pide: porcentaje, fracción, razón o número de descendientes. "Número esperado" = probabilidad × total.
  4. En las genealogías, busca primero la familia clave (padres no afectados con un hijo afectado significa recesivo; padres afectados con un hijo no afectado significa dominante). Luego anota los genotipos, empezando por las personas de las que estás seguro.
  5. En preguntas de ADN y mutaciones, cuenta las bases y vuelve a agrupar de tres en tres. Usa la tabla de codones que te dan. Nunca necesitas memorizar el código genético.

Compruébalo

Herencia y genética
Flower Color in Pea Plants

In pea plants, flower color is controlled by one gene with two alleles. The allele for purple flowers (P) is dominant over the allele for white flowers (p). A plant shows white flowers only if it has two copies of the recessive allele.

A gardener crossed a purple-flowered plant that has the genotype Pp with a white-flowered plant. The Punnett square below shows the possible combinations of alleles in the offspring. Each of the four boxes is equally likely.

Punnett square for a cross of a purple-flowered pea plant (Pp) with a white-flowered pea plant (pp). Alleles across the top from the purple parent: P and p. Alleles down the side from the white parent: p and p. The four boxes are Pp, pp (top row) and Pp, pp (bottom row): 2 boxes Pp and 2 boxes pp. P p p p Pp pp Pp pp Purple parent (Pp) White parent (pp)
Punnett square for Pp crossed with pp

Based on the Punnett square, what percent of the offspring are expected to have white flowers?

Opciones de respuesta
Pista

Which genotype gives white flowers? Count how many of the 4 boxes have that genotype.

Ver en español
Texto: El color de las flores en las plantas de chícharo

En las plantas de chícharo (guisante), el color de las flores está controlado por un gen con dos alelos. El alelo de las flores moradas (P) es dominante sobre el alelo de las flores blancas (p). Una planta tiene flores blancas solo si tiene dos copias del alelo recesivo.

Un jardinero cruzó una planta de flores moradas con genotipo Pp con una planta de flores blancas. El cuadro de Punnett de abajo muestra las combinaciones posibles de alelos en la descendencia. Las cuatro casillas tienen la misma probabilidad.

Pregunta

Según el cuadro de Punnett, ¿qué porcentaje de la descendencia se espera que tenga flores blancas?

Opciones

  • A. 0%
  • B. 25%
  • C. 50%
  • D. 100%
Pista

¿Qué genotipo da flores blancas? Cuenta cuántas de las 4 casillas tienen ese genotipo.

Compruébalo

Herencia y genéticaMenú
Flower Color in Pea Plants

In pea plants, flower color is controlled by one gene with two alleles. The allele for purple flowers (P) is dominant over the allele for white flowers (p). A plant shows white flowers only if it has two copies of the recessive allele.

A gardener crossed a purple-flowered plant that has the genotype Pp with a white-flowered plant. The Punnett square below shows the possible combinations of alleles in the offspring. Each of the four boxes is equally likely.

Punnett square for a cross of a purple-flowered pea plant (Pp) with a white-flowered pea plant (pp). Alleles across the top from the purple parent: P and p. Alleles down the side from the white parent: p and p. The four boxes are Pp, pp (top row) and Pp, pp (bottom row): 2 boxes Pp and 2 boxes pp. P p p p Pp pp Pp pp Purple parent (Pp) White parent (pp)
Punnett square for Pp crossed with pp

Select the words that correctly complete each sentence.

The purple-flowered parent is for the flower-color gene. The white-flowered offspring are . The expected ratio of purple-flowered to white-flowered offspring is .

Elige una respuesta en cada menú.

Pista

Homo- means "same" and hetero- means "different." Then count purple boxes and white boxes in the square.

Ver en español
Texto: El color de las flores en las plantas de chícharo

En las plantas de chícharo (guisante), el color de las flores está controlado por un gen con dos alelos. El alelo de las flores moradas (P) es dominante sobre el alelo de las flores blancas (p). Una planta tiene flores blancas solo si tiene dos copias del alelo recesivo.

Un jardinero cruzó una planta de flores moradas con genotipo Pp con una planta de flores blancas. El cuadro de Punnett de abajo muestra las combinaciones posibles de alelos en la descendencia. Las cuatro casillas tienen la misma probabilidad.

Pregunta

Selecciona las palabras que completan correctamente cada oración.

La planta madre de flores moradas es _____ para el gen del color de la flor. Los descendientes de flores blancas son _____. La proporción esperada de descendientes de flores moradas a descendientes de flores blancas es _____.

Opciones

  • heterocigota
  • homocigota dominante
  • homocigota recesiva
  • homocigotos recesivos
  • heterocigotos
  • homocigotos dominantes
  • 1 : 1
  • 3 : 1
  • 1 : 0
Pista

Homo- significa "igual" y hetero- significa "distinto". Luego cuenta las casillas moradas y las casillas blancas del cuadro.

Resumen

  • Las bases del ADN (A–T, C–G) forman los genes; los genes están en los cromosomas; los seres humanos tienen 46 cromosomas en 23 pares, así que recibes un alelo de cada gen de cada padre.
  • Los alelos dominantes se manifiestan con una copia; los recesivos necesitan dos. Genotipo = alelos (Pp); fenotipo = rasgo (morado).
  • Un cuadro de Punnett da probabilidades: cada casilla = 1/4. Aa × Aa → 3 : 1; Aa × aa → 1 : 1; dominancia incompleta → 1 : 2 : 1.
  • La codominancia muestra los dos alelos (sangre AB); los rasgos recesivos ligados al X son más comunes en los hombres.
  • Genealogías: padres no afectados con un hijo afectado significa recesivo; un hijo afectado demuestra que los dos padres no afectados son portadores.
  • Mutaciones: las sustituciones cambian un codón (o ninguno, si son silenciosas); las inserciones y deleciones corren el marco de lectura. Solo se heredan las mutaciones en los gametos.
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