La herencia ligada al sexo

Explica por qué los genes del cromosoma X se heredan de forma distinta en hombres y en mujeres, y aclara qué significa que, para esos genes, el hombre es hemicigoto.

En el sistema de determinación del sexo propio de los mamíferos, explica por qué es el padre quien determina el sexo del descendiente y cuál es la probabilidad de tener un hijo varón o una hija en cada embarazo. Razona tu respuesta a partir de los gametos que produce cada progenitor.

El daltonismo se debe a un alelo recesivo ligado al cromosoma X ($X^d$), mientras que la visión normal depende del alelo dominante ($X^D$). Una mujer portadora tiene descendencia con un hombre de visión normal. Indica los genotipos y fenotipos posibles de los hijos varones y de las hijas, con la probabilidad de cada uno.

La hemofilia es una enfermedad recesiva ligada al cromosoma X ($X^h$). Calcula la probabilidad de que una mujer portadora y un hombre sano tengan un hijo varón hemofílico, indicando los genotipos de los progenitores.

Una mujer es daltónica ($X^d X^d$). Indica, razonándolo, cuál debe ser obligatoriamente el genotipo y el fenotipo de su padre respecto a este carácter, y qué se puede afirmar sobre el genotipo de su madre.

Las mujeres hemofílicas son extremadamente raras. Indica qué genotipo debe tener una mujer para padecer hemofilia y qué genotipos deberían tener sus padres para que pudiera nacer una niña hemofílica, razonando por qué esa combinación es tan infrecuente.

Un hombre daltónico tiene descendencia con una mujer de visión normal que no es portadora. Razona si pueden tener hijos varones daltónicos, hijas daltónicas o hijas portadoras, indicando los genotipos de toda la descendencia.

El cuadro del esquema representa el cruce entre una mujer portadora de daltonismo y un hombre de visión normal. a) Completa las cuatro celdas con los genotipos de la descendencia. b) Indica la probabilidad de que una hija sea portadora. c) Indica la probabilidad de que un hijo varón sea daltónico. d) Explica por qué ningún hijo varón hereda el cromosoma X de su padre.

Una mujer sana cuyo padre era hemofílico tiene descendencia con un hombre sano. a) Indica el genotipo de la mujer, justificando por qué es portadora obligada. b) Calcula las probabilidades de descendientes hemofílicos entre sus hijos varones y entre sus hijas. c) Razona si es necesario que la madre de la mujer fuera también portadora para explicar su genotipo.

Una pareja en la que ambos tienen visión normal tiene un hijo daltónico. a) Deduce los genotipos de los padres y del hijo. b) Calcula la probabilidad de que la siguiente hija de la pareja sea daltónica. c) Calcula la probabilidad de que esa hija sea portadora del alelo.

Una mujer portadora de hemofilia tiene descendencia con un hombre hemofílico. a) Indica las proporciones genotípicas esperadas en la descendencia. b) Calcula la probabilidad de tener una hija hemofílica. c) Explica por qué este cruce sí puede producir hijas hemofílicas, a diferencia del cruce entre una portadora y un hombre sano.

En los gatos, el gen del color naranja o negro del pelaje está en el cromosoma X: el alelo $X^O$ produce naranja y el $X^B$ negro; las hembras $X^B X^O$ presentan el pelaje carey, con manchas de ambos colores. a) Explica por qué los gatos machos casi nunca son carey. b) Indica los fenotipos esperables, separados por sexo, del cruce entre una gata carey y un gato negro.

En Drosophila, el color rojo de los ojos ($X^{w+}$) domina sobre el blanco ($X^w$), siendo un carácter ligado al cromosoma X. Se cruza una hembra heterocigota con un macho de ojos blancos. a) Indica los genotipos de ambos parentales. b) Determina las proporciones fenotípicas esperadas en la descendencia total y separadas por sexo. c) Compara estas proporciones con las de un cruzamiento prueba autosómico y señala la diferencia esencial.

¿Qué es la herencia holándrica? Explica por qué un carácter ligado al cromosoma Y se transmite siempre de padre a hijo varón y por qué ninguna mujer puede presentarlo ni transmitirlo.

La hipertricosis auricular (crecimiento abundante de vello en las orejas) se ha descrito como un carácter ligado al cromosoma Y. Un hombre que lo presenta tiene cuatro hijos varones y tres hijas. a) Indica qué proporción de sus hijos varones cabe esperar que presenten el carácter. b) Indica qué proporción de sus hijas lo presentará. c) Justifica ambas respuestas a partir de la transmisión de los cromosomas sexuales.

En avicultura industrial se aprovecha el sistema cromosómico de determinación del sexo ZW para la identificación inmediata del sexo de los pollitos nada más nacer (autosexado). El plumaje barrado está determinado por un alelo dominante (Z^B) y el no barrado por su alelo recesivo (Z^b).

1. a) Diseña el cruce parental exacto que debe realizarse en una granja para que el 100 % de los pollitos machos eclosionen con plumaje barrado y el 100 % de las hembras eclosionen no barradas, indicando genotipos y fenotipos de ambos progenitores. Justifica por qué el cruce recíproco no serviría para el autosexado fenotípico universal al nacimiento.
2. b) Si las hembras obtenidas en dicho cruce se cruzan posteriormente con un gallo heterocigoto para este carácter, determina las proporciones genotípicas y fenotípicas esperadas en la descendencia desglosadas por sexo.
3. c) En una línea de aves se detecta una mutación letal recesiva temprana ligada al cromosoma Z (Z^l) que impide la eclosión del huevo. Si se cruza un gallo portador sano (Z^B Z^l) con gallinas normales no barradas (Z^b W), predice y justifica la proporción de sexos (ratio machos : hembras) observada entre los pollitos vivos que logran nacer.

La calvicie común es un carácter influido por el sexo: el alelo B se comporta como dominante en los hombres pero como recesivo en las mujeres, de modo que solo son calvas las mujeres BB, mientras que son calvos los hombres BB y Bb. Un hombre calvo heterocigoto tiene descendencia con una mujer no calva heterocigota. a) Indica los genotipos de ambos. b) Calcula la probabilidad de que un hijo varón sea calvo. c) Calcula la probabilidad de que una hija sea calva. d) Explica la diferencia entre herencia influida por el sexo y herencia ligada al sexo.

En una raza ovina se estudia la herencia de la presencia o ausencia de cuernos. Un ganadero cruza un carnero con cuernos con una oveja sin cuernos, ambos procedentes de líneas puras. En la descendencia F1, el 100 % de los machos presentan cuernos y el 100 % de las hembras carecen de ellos.

Un técnico agropecuario afirma: «El gen responsable está situado en el segmento diferencial del cromosoma X y el alelo con cuernos es recesivo, de modo que el carnero transmitió su cromosoma Y y la oveja su cromosoma X».

1. a) Rebate la propuesta del técnico demostrando formalmente, con los genotipos parentales correspondientes, por qué el modelo ligado al cromosoma X es incompatible con los resultados de la F1.
2. b) Formula una hipótesis alternativa basada en un gen autosómico influido por el sexo (alelo H con cuernos, alelo h sin cuernos), definiendo la relación de dominancia en cada sexo y comprobando que explica tanto a los parentales como a la F1.
3. c) Si se cruzan entre sí individuos de dicha F1, predice las proporciones genotípicas y fenotípicas exactas esperadas en la F2 desglosadas por sexos (entre machos y entre hembras).
4. d) Justifica por qué un carácter influido por el sexo difiere biológicamente de un carácter limitado al sexo (como la producción de leche), razonando si una oveja sin cuernos puede transmitir a su descendencia masculina la presencia de cuernos.

En una unidad de consejo genético se estudia a una pareja que desea tener descendencia. En la familia segregan dos caracteres: el daltonismo (recesivo ligado al cromosoma X) y la polidactilia (anomalía autosómica dominante con penetrancia completa):

• El hombre tiene seis dedos (polidactilia) y visión normal para los colores. Su madre tenía cinco dedos en manos y pies, pero su abuelo materno era daltónico.

• La mujer tiene cinco dedos y visión normal; su padre era daltónico y tenía cinco dedos, y su madre no presentaba antecedentes de daltonismo ni polidactilia en su familia.

1. a) Deduce de forma razonada los genotipos de los dos miembros de la pareja y de sus respectivos progenitores.
2. b) Si la pareja espera mellizos (un varón y una mujer gestados a partir de óvulos y espermatozoides distintos), calcula la probabilidad de que:

1) El niño varón presente polidactilia y daltonismo a la vez.

2) La niña sea fenotípicamente sana para ambos caracteres y además esté libre del alelo del daltonismo (no sea portadora).

1. c) Tiempo después nace en la familia un hijo varón con síndrome de Klinefelter ($47,XXY$) que padece daltonismo y polidactilia. Justifica de manera inequívoca en cuál de los dos progenitores y en qué fase exacta de la meiosis (meiosis I o meiosis II) se produjo el fallo de no disyunción cromosómica que originó este cariotipo.

En una consulta de genética médica se estudia el caso de una familia con antecedentes de hemofilia A (enfermedad recesiva ligada al cromosoma X):

• Un varón hemofílico (I-1) y una mujer sana no portadora (I-2) tienen una hija sana (II-2).

• II-2 contrae matrimonio con un varón sano (II-1) y tienen tres descendientes sanos: dos varones y una mujer (III-3).

• La mujer III-3 planea tener descendencia con un hombre sano (III-4). Un estudiante de genética afirma: «Como la madre (II-2) tuvo dos varones sanos y nunca tuvo síntomas, no es seguro que sea portadora; y como III-3 es una mujer sana, no existe ningún riesgo de que su descendencia masculina padezca la enfermedad».

1. a) Rebate de forma justificada la afirmación del estudiante demostrando por qué II-2 es necesariamente una portadora obligada.
2. b) Calcula la probabilidad de que la mujer III-3 sea portadora del alelo mutado y la probabilidad de que su primer hijo varón nazca con hemofilia.
3. c) Si el primer hijo varón de III-3 y III-4 resulta ser completamente sano, razona si este hecho modifica la probabilidad de que un segundo hijo varón sea hemofílico.
4. d) Diseña una situación familiar hipotética diferente en la que una mujer sea portadora obligada de hemofilia A sin que su padre haya sido hemofílico, justificando tu respuesta.

El fenómeno de compensación de dosis génica mediante la inactivación al azar de uno de los cromosomas X (hipótesis de Lyon) da lugar a situaciones fenotípicas complejas. Analiza los siguientes tres casos independientes:

1. a) Se clona mediante transferencia nuclear de célula somática una gata de pelaje carey (mosaico de manchas negras y anaranjadas sobre fondo blanco). Aunque el clon resultante es genéticamente idéntico al animal donante, la distribución y forma de sus manchas son completamente distintas. Justifica biológicamente este hecho a nivel celular y del desarrollo embrionario.
2. b) Una mujer heterocigota para la hemofilia A presenta niveles de factor VIII de coagulación anormalmente bajos (un 7 % de lo normal) y sufre hemorragias frecuentes, mientras que su hermana gemela monocigótica, con el mismo genotipo, presenta niveles normales (alrededor del 50 %) y es completamente asintomática. Explica el mecanismo responsable de esta disparidad fenotípica entre gemelas idénticas.
3. c) En el frotis bucal de un gato macho con pelaje carey se observa un cuerpo de Barr en la mayoría de sus núcleos celulares. Deduce razonadamente la anomalía cromosómica responsable de su fenotipo y justifica por qué un macho felino con dotación cromosómica normal (XY) no puede presentar pelaje carey.

En Drosophila melanogaster, el color amarillo del cuerpo (y) y los ojos blancos (w) son caracteres recesivos determinados por dos genes situados en el cromosoma X. Se cruza una hembra pura de cuerpo gris y ojos rojos con un macho de cuerpo amarillo y ojos blancos. Toda la descendencia F1 presenta fenotipo silvestre (cuerpo gris y ojos rojos).

A continuación, se realiza un cruce de prueba cruzando las hembras heterocigotas de la F1 con machos de cuerpo amarillo y ojos blancos, obteniéndose en la descendencia los siguientes recuentos:

• 427 moscas de cuerpo gris y ojos rojos.

• 433 moscas de cuerpo amarillo y ojos blancos.

• 68 moscas de cuerpo gris y ojos blancos.

• 72 moscas de cuerpo amarillo y ojos rojos.

1. a) Deduce el genotipo de los parentales iniciales y de las hembras de la F1, indicando razonadamente si los alelos mutantes en la hembra F1 están en fase de acoplamiento (cis) o de repulsión (trans).
2. b) Calcula la frecuencia de recombinación entre ambos loci y la distancia genética en centimorgan (cM).
3. c) Si se cruzan machos de la F1 con hembras de cuerpo amarillo y ojos blancos, predice detalladamente las proporciones genotípicas y fenotípicas esperadas en la descendencia desglosadas por sexo, justificando tu respuesta según el comportamiento meiótico característico de los machos en esta especie.

Una mujer con síndrome de Turner (cariotipo X0, un solo cromosoma X) es daltónica, mientras que sus dos padres tienen visión normal. a) Indica el genotipo de la madre y del padre para el carácter del daltonismo. b) Razona de cuál de los dos progenitores heredó la mujer su único cromosoma X. c) Explica qué error meiótico (no disyunción) y en qué progenitor pudo originar este cariotipo.

En una consulta de asesoramiento genético se atiende a una pareja sana que desea tener descendencia. La madre de la mujer era hija biológica de un varón afectado de hemofilia A (recesiva ligada al cromosoma X) y de una mujer homocigota sana. La pareja ya ha tenido dos hijos varones consecutivos completamente sanos.

1. a) Calcula la probabilidad inicial («a priori») de que la mujer sea portadora del alelo hemofílico antes de haber tenido a sus hijos.
2. b) Un estudiante afirma que, al haber nacido ya dos hijos varones sanos, la probabilidad de que la madre sea portadora no ha variado y sigue siendo de 0.5 (50 %). Rebate razonadamente esta afirmación calculando, mediante probabilidad condicionada (teorema de Bayes), la probabilidad real actualizada de que la mujer sea portadora.
3. c) Con la probabilidad obtenida en el apartado anterior, calcula el riesgo real de que el tercer descendiente que espera la pareja sea un varón afectado por la enfermedad.
4. d) La pareja solicita realizar un cariotipo fetal convencional mediante amniocentesis para descartar la hemofilia. Razona si esta técnica citogenética es adecuada para diagnosticar esta patología y propone una alternativa diagnóstica válida.