Heredencia

Comprensión Duradera (IDEA PRINCIPAL 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 5.1.A: Explicar cómo la meiosis resulta en la transmisión de cromosomas de una generación a la siguiente.

• 5.1.A.1 La meiosis es un proceso que asegura la formación de células gaméticas haploides, a veces denominadas células hijas, en organismos diploides que se reproducen sexualmente.
• 5.1.A.2 La Meiosis I implica los siguientes pasos:
  • i. Profase I: Los cromosomas homólogos se emparejan y condensan, ocurre la sinapsis y luego pueden formarse quiasmas, comienza a formarse el huso meiótico, los centrosomas se mueven hacia polos opuestos de la célula y la envoltura nuclear se desintegra.
  • ii. Metafase I: Las fibras del huso meiótico alinean pares de cromosomas homólogos a lo largo del ecuador de la célula en la placa metafásica.
  • iii. Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan, mientras que las cromátidas hermanas permanecen unidas, ya que las fibras del huso meiótico tiran de los cromosomas hacia los polos.
  • iv. Telofase I: El huso meiótico se desintegra, se desarrolla una nueva envoltura nuclear, se forma un surco de escisión (célula animal) o una placa celular (célula vegetal), y ocurre la citocinesis. Se forman dos células hijas haploides (al final de la meiosis I).
• 5.1.A.3 La Meiosis II implica los siguientes pasos:
  • i. Profase II: Se forma el huso meiótico; las cromátidas hermanas conectadas en el centrómero se unen al huso meiótico.
  • ii. Metafase II: Los cromosomas se alinean a lo largo de la placa metafásica; el cinetocoro de cada cromátida está unido a un microtúbulo que se extiende desde los polos.
  • iii. Anafase II: Las proteínas en los centrómeros se degradan, y las cromátidas hermanas se separan y son jaladas hacia polos opuestos en la célula.
  • iv. Telofase II: El huso meiótico se desintegra, se desarrolla una nueva envoltura nuclear, se forma un surco de escisión (célula animal) o una placa celular (célula vegetal), las cromátidas comienzan a descondensarse y ocurre la citocinesis. Se forman cuatro células hijas haploides, cada una con una cromátida no duplicada.

Objetivo de Aprendizaje 5.1.B: Describir las similitudes y diferencias entre las fases y resultados de la mitosis y la meiosis.

• 5.1.B.1 La mitosis y la meiosis son similares en el uso de un aparato de huso para mover los cromosomas, pero difieren en el número de células producidas y en el contenido genético de las células hijas.

Comprensión Duradera (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 5.2.A: Explicar cómo el proceso de meiosis genera diversidad genética.

• 5.2.A.1 La separación correcta de los cromosomas homólogos en la meiosis I y de las cromátidas hermanas en la meiosis II asegura que cada gameto reciba un conjunto haploide (1n) de cromosomas que comprende una mezcla de cromosomas maternos y paternos. Cuando ocurre una separación incorrecta (no disyunción), los gametos ya no son haploides.
• 5.2.A.2 Durante la profase I de la meiosis, las cromátidas no hermanas intercambian material genético mediante un proceso llamado entrecruzamiento (recombinación), lo cual aumenta la diversidad genética entre los gametos resultantes.
• 5.2.A.3 La reproducción sexual en eucariotas aumenta la variación genética, incluyendo el entrecruzamiento, la distribución aleatoria de los cromosomas durante la meiosis y la posterior fecundación de los gametos.
  • Declaración de exclusión: El conocimiento sobre los detalles de los ciclos de reproducción sexual en diversas plantas y animales se encuentra fuera del alcance del Examen AP.

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Comprensión duradera (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 5.3.A: Explicar la herencia de genes y rasgos según las leyes de Mendel.

• 5.3.A.1 Las leyes de segregación y assortimiento independiente de Mendel pueden aplicarse a genes que se encuentran en cromosomas diferentes.
• 5.3.A.2 En la mayoría de los casos, la fecundación implica la fusión de dos gametos haploides, lo que restaura el número diploide de cromosomas y aumenta la variación genética en las poblaciones al crear nuevas combinaciones de alelos en el cigoto.
  • i. Las reglas de probabilidad pueden aplicarse para analizar la transmisión de rasgos monogénicos de padres a descendientes.
  • ii. Los cruces monohíbridos, dihíbridos y de prueba pueden utilizarse para determinar si los alelos son dominantes o recesivos.
  • iii. El genotipo de un organismo es el conjunto de alelos heredados por un individuo para uno o más genes. El genotipo de un organismo puede ser homocigoto o heterocigoto para cada gen.
  • iv. El fenotipo de un organismo es la expresión observable de los rasgos heredados.
  • v. Los patrones de herencia (autosómicos, ligados genéticamente, ligados al sexo) y si un alelo es dominante o recesivo a menudo pueden predecirse a partir de datos, incluidos los pedigrís. Los cuadrados de Punnett pueden utilizarse para predecir los genotipos y fenotipos de los padres y la descendencia.
  • Ecuación (Leyes de probabilidad): Si $A$ y $B$ son mutuamente excluyentes, entonces: $P(A \text{ or } B) = P(A) + P(B)$
  • Ecuación (Leyes de probabilidad): Si $A$ y $B$ son independientes, entonces: $P(A \text{ and } B) = P(A) \times P(B)$

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 5.4.A: Explicar las desviaciones del modelo de Mendel sobre la herencia de rasgos.

• 5.4.A.1 Los patrones de herencia de muchos rasgos no siguen las proporciones predichas por las leyes de Mendel y pueden identificarse mediante análisis cuantitativo cuando las proporciones fenotípicas observadas difieren estadísticamente de las predichas.
  • i. Los genes ubicados en el mismo cromosoma se denominan genéticamente ligados. La probabilidad de que estos genes ligados se segreguen juntos durante la meiosis puede utilizarse para calcular la distancia mapeada (o unidades de mapa) entre ellos en un cromosoma. Este cálculo se denomina mapeo génico o mapeo genético.
  • ii. La codominancia ocurre cuando el fenotipo de ambos alelos se expresa de tal manera que el heterocigoto tiene un fenotipo diferente al de cualquiera de los homocigotos.
  • iii. La dominancia incompleta ocurre cuando ninguno de los alelos de un gen puede enmascarar al otro, por lo que el fenotipo del heterocigoto es una versión mezclada de los fenotipos dominante y recesivo.
• 5.4.A.2 Algunos rasgos, conocidos como rasgos ligados al sexo (ligados a X o Y), están determinados por genes en los cromosomas sexuales. El patrón de herencia de los rasgos ligados al sexo a menudo puede predecirse a partir de datos, incluyendo pedigrís, que indican los genotipos y fenotipos tanto de padres como de descendientes.
  • Ejemplos ilustrativos para EK 5.4.A.2:
    • Los rasgos ligados al sexo (ligados a X o Y) residen en los cromosomas sexuales.
    • Los rasgos ligados al sexo (ligados a X o Y) se heredan a tasas más altas en individuos XY que en individuos XX.
    • En ciertas especies, la base cromosómica de la determinación del sexo no se basa en los cromosomas X e Y (p. ej., ZW en aves, haplodiploidia en abejas).
• 5.4.A.3 La pleiotropía es un fenómeno en el cual la expresión de un solo gen da lugar a múltiples rasgos o efectos; por lo tanto, estos rasgos no se segregan de forma independiente.
• 5.4.A.4 Algunos rasgos resultan de la herencia no nuclear.
  • i. Los cloroplastos y mitocondrias se distribuyen aleatoriamente a los gametos y células hijas; así, los rasgos determinados por el ADN de cloroplastos y mitocondrias no siguen reglas mendelianas simples.
  • ii. En animales, las mitocondrias generalmente se transmiten por el óvulo y no por el espermatozoide; por lo tanto, los rasgos determinados por el ADN mitocondrial suelen heredarse de forma materna.
  • iii. En plantas, las mitocondrias y cloroplastos se transmiten en el óvulo y no en el polen; en consecuencia, los rasgos determinados por mitocondrias y cloroplastos suelen heredarse de forma materna.

Comprensión Duradera (GRAN IDEA 4 — Interacciones de Sistemas): Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de Aprendizaje 5.5.A: Explicar cómo un mismo genotipo puede dar lugar a múltiples fenotipos bajo diferentes condiciones ambientales.

• 5.5.A.1 Las condiciones ambientales influyen en la expresión génica y pueden conducir a la plasticidad fenotípica (p. ej., la capacidad de los genotipos individuales para producir diferentes fenotipos).
  • Ejemplos ilustrativos para EK 5.5.A.1:
    • Altura y peso en humanos
    • Color de las flores basado en el pH del suelo
    • Color estacional del pelaje en animales árticos
    • Determinación del sexo en reptiles
    • Efecto de la mayor radiación UV en la producción de melanina en animales
    • Presencia del tipo de apareamiento opuesto en la producción de feromonas en levaduras y otros hongos