GENÉTICA MOLECULAR

GENETICA MOLECULAR

Las funciones metabólicas y estructurales son orientadas por las proteínas. La secuencia de las proteinas está orientada inicialmente por los genes, y en su organización final participan activamente diferentes ARN. La función mental también está mediada por proteínas y la "trasducción de la señal" es el medio de comunicación entre el medio ambiente y las moléculas de ADN del núcleo celular. Por lo tanto, la capacidad de adaptación (inteligencia), las aptitudes, el comportamiento, son la respuesta de una determinada organización "génica" ante la señal que proviene del medio ambiente. Y el medio ambiente es todo lo que nos rodea, desde el aire que respiramos hasta las ondas que nos llegan desde el espacio del universo "infinito". EL HOMBRE CAMINA INEXORABLE HACIA SU DESTINO, LA CONQUISTA DEL UNIVERSO.

Tradicionalmente si se pregunta a un estudiante de ciencias de la salud, qué es la genética?. posiblemente su respuesta es: "es la ciencia que estudia la herencia" o tal vez diría "es la ciencia que estudia el modo de transmisión de los genes". Actualmente esta definición no explica el objetivo de la funcionalidad del ADN. Por esto, las últimas ediciones de textos que tratan de genética definen la genética como:"La ciencia que estudia los genes y su variación a través del tiempo". Este concepto implica afirmar que al ADN varía a través del tiempo, de generación en generación y el objetivo es adaptar el organismo vivo al medio ambiente. La adaptación al medio ambiente implica un cambio fenotípico morfológico y/o funcional, y por lo tanto una modificación de la estructura proteíca, y para esto debe variar la información secuencial de nucleótidos en el ADN o variar la escogencia de segmentos génicos durante la formación del ARNm ("splicing" alternativo) o modificar "algo" el proceso de maduración de la proteína. Todos estos procesos implican un cambio o una MUTACION. La mutación se puede presentar en forma normal o fisiológica en procesos biológicos como la recombinación homóloga que ocurre en meiosis, la replicación del ADN previa a una división celular, en el cambio de posición de determinados fragmentos de ADN (secuencias de inserción y transposones), etc, o presentarse por la acción de una molécula externa (factor ambiental mutacional). Todo este conocimiento implica afirmar que los genes varian a través del tiempo y pueden cambiar de posición.

El conocimiento actual ha subdivido la información en genética en varias ramas, que son: Genética molecular: estudia la estructura y función de los ácidos nucleícos. Genética de la herencia: estudia el modo de transmisión del fenotipo. Los diferentes patrones de herencia conocidos. Genética de poblaciones: estudia el comportamiento de los genes en las poblaciones salvajes o en su ambiente natural. Genómica estructural y funcional: estudia la estructura de los genes y las funciones de las proteinas que son codificadas por ellos. Este conocimiento derivado en parte del proyecto genoma humano ha generado el concepto de "Proteonómica". Las funciones del ADN se pueden dividir en: Replicaciòn, Transcripciòn y Mutaciòn.

La mutación puede ser espontánea o inducida por un factor ambiental. Los libros de genética definen la mutación así:Es el cambio permanente en la secuencia del ADN. ¿Cómo te das cuenta que existe una mutación?. Por el cambio del fenotipo morfològico, por el cambio de función de determinada proteina, por el cambio en un específico proceso metabólico, por las diferentes respuestas del sistema inmune. En fin, debe cambiar la secuencia de la proteina y/o la estructura de la proteina. Este cambio siempre es producido por el cambio de secuencia en el gen codificante de la proteina?. NO. La modificación puede ocurrir en: *A nivel del ADN. *Un "splicing" alternativo cambia la secuencia de nucleòtidos del ARNm. *Los cambios tipo transición y/o transversión a nivel del ARNm orientados por el ARNguía. *Los errores en la incorporación de los aminoácidos por parte del ARNt. *Las modificaciones que pueden ocurrir en el plegamiento y maduración de las proteinas. En todos estos pasos puede originarse una mutación que cambie la función de la proteina. Este cambio puede ser beneficioso, o sea, aumenta la capacidad de adaptación al medio ambiente. Puede ser neutro, o sea,el organismo será igual al progenitor. Puede ser letal, o sea, el organismo concebido no será viable o puede ser disfuncional, o sea, tendrá dificultades para cumplir la función normal. En éste último caso, las enfermedades genéticas son el ejemplo en la especie humana. Pero la mutación es una función normal del ADN, es decir en cada generación debe cambiar para adaptar al nuevo organismo en un mundo cambiante, por lo tanto, por lógica el cambio fenotípico y funcional siempre deberá ser beneficioso. En este caso solo observaremos la mutación en el ADN al hacer estudios de secuenciación en la población. Hablamos entonces de secuencias polimórficas y mutaciones silenciosas. LA MUTACIÓN DEBE DEFINIRSE COMO UN CAMBIO EN LA FUNCIÓN DE LA PROTEINA, CUYO OBJETIVO PRIMORDIAL ES LA ADAPTACIÓN DEL ORGANISMO AL MEDIO AMBIENTE.

La replicación del ADN es el mecanismo biológico por medio del cual una célula duplica su material genético antes de dividirse en dos células,para transmitir la misma información básica genética a cada célula resultante.

La transcripción es el mecanismo biológico por medio del cuál un complejo enzimático copia la información contenida en el ADN en otra molécula de ácido nucleíco, llamada ARN. Esta transcripciòn comprende diferentes tipos de ARN implicados en diferentes funciones. La funciòn màs conocida es de los ARN mensajeros (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosomales (ARNr), estos utilizan basicamente la secuencia de nucleòtidos dispuestos en el ADN como una clave molecular para la síntesis de la proteína. Esta secuencia bàsica en el ADN puede ser modificada por molèculas de ARN.

CARIOTIPO

Todos los seres humanos tienen 22 pares de cromosomas iguales, denominados autosomas, y un par de cromosomas diferentes según el sexo del individuo, los cromosomas sexuales o heterocromosomas.

Los cromosomas de cada especie poseen una serie de características, como la forma, el tamaño, la posición del centrómero y las bandas que presentan al teñirse. Este conjunto de particularidades, que permite identificar los cromosomas de las distintas especies, recibe el nombre de cariotipo, y su representación gráfica, ordenada por parejas de cromosomas homólogos, se denomina cariograma.

A continuación se puede ver un cariograma:

        Es recomendable realizar un cariotipo de un individuo en los casos que a continuación se exponen:

• Para confirmar síndromes congénitos.
• Cuando se observan algunas anomalías específicas o que pueden estar relacionadas con  los heterocromosomas.
• En situaciones de abortos repetidos, problemas de esterilidad...

Mediante el estudio del cariotipo es posible detectar anomalías en el número o en la forma de los cromosomas. La mayoría  de estas anomalías provocan deficiencias, y muchos individuos no llegan a nacer o mueren en los primeros meses de vida. La determinación del cariotipo del feto permite detectar, antes del nacimiento, algunas de estas deficiencias.

Para determinar el cariotipo de un individuo, es necesario llevar a cabo un cultivo de células y, cuando estas comienzan a dividirse, teñirlas y hacer una preparación microscópica para fotografiar los cromosomas.

En un feto, las células se pueden obtener por amniocentesis, es decir, efectuando una punción en el vientre de la madre para obtener líquido amniótico o bien por punción directa del cordón umbilical para extraer sangre del feto. En un individuo adulto se utilizan los glóbulos blancos de la sangre.

El último paso para determinar el cariotipo es ordenar y emparejar los cromosomas, y verificar  si es correcto.

GENETICA MENDELIANA

GENÉTICA MENDELIANA

El Método Experimental de Mendel 

Gregor Mendel nació el 22 de julio de 1822 en Hyncice, Moravia, en la actualidad 
ubicada en la República Checa. Aunque los análisis genéticos lo preceden, las leyes de 
Mendel conforman la base teórica de nuestro conocimiento de la Genética. 
Los experimentos que realizó Mendel se diferencian de los de sus antecesores por la 
elección adecuada del material de estudio y por su método experimental. El organismo 
de estudio elegido por Mendel fue la arveja común Pisum sativum, fácil de obtener de 
los vendedores de semillas de su tiempo, en una amplia gama de formas y colores que 
a su vez eran fácilmente identificables y analizables. La flor de esta especie puede 
autofecundarse. El proceso de polinización (la transferencia de polen de la antera al 
estigma) ocurre en el caso de P. sativum antes de la apertura de la flor. Para realizar
sus cruzamientos Mendel debió abrir el pimpollo antes de la maduración y retirar las 
anteras para evitar la autopolinización. Luego polinizó artificialmente depositando en 
los estigmas el polen recogido de las plantas elegidas como padre. 

Mendel probó 34 variedades de arvejas y estudió sus características durante ocho 
años. Eligió siete características que se presentaban en dos formas, tal como altura de 
planta alta o baja, o color de flor blanca o rosada. En sus experimentos Mendel utilizó 
28000 plantas de arvejas. 

La contribución de Mendel fue excepcional, sus innovaciones a la ciencia de la genética 
fueron: 
1. desarrollar líneas puras (población que da sólo descendientes iguales para 
una determinada característica) 
2. contar sus resultados, establecer proporciones y realizar análisis estadísticos 




Primera Ley de Mendel: Ley de la Segregación:

Mendel estudió siete caracteres que aparecen en dos formas discretas, en vez de 
caracteres difíciles de definir que dificultan su estudio. 
Lo primero que realizó fueron cruzamientos entre plantas que diferían para sólo un 
carácter (cruzamiento monohíbrido).
Los resultados obtenidos por Mendel fueron los siguientes: 

Segunda Ley de Mendel o Ley de la segregación independiente:

Hasta ahora hemos considerado la expresión de un solo gen. Mendel además realizó 
cruzamientos en los que se podía seguir la segregación de dos genes. Estos 
experimentos resultaron la base de su descubrimiento de su segunda ley, la Ley de la 
Segregación Independiente.

GENETICA

GENÉTICA:

¿Qué es la genética?

La Genética es la rama de la Biología que trata de la herencia y de su variación. La herencia se refiere a que la descendencia tiende a asemejarse a sus padres, basándonos en el hecho de que nuestro aspecto y función biológica, es decir, nuestro fenotipo, viene determinado en gran medida por nuestra constitución genética, es decir, nuestro genotipo.

No obstante, hemos de tener en cuenta que la expresión de numerosos genes, y con ello, la manifestación de los fenotipos correspondientes, está condicionada por factores ambientales.

Esta disciplina abarca el estudio de las células, los individuos, sus descendientes, y las poblaciones en las que viven los organismos. Los genéticos investigan todas las formas de variación hereditaria así como las bases moleculares subyacentes de tales características. Así pues la Genética se ha dividido en tres grandes ramas: Genética clásica (también llamada genética mendeliana o de la transmisión), Genética molecular y Genética de poblaciones.

¿Qué es el material genético?

Tanto en eucariotas como en procariotas el DNA (ácido desoxirribonucleico) es la molécula que almacena la información genética. El RNA (ácido ribonucleico) constituye el material genético de algunos virus. Éstos son los dos tipos de ácidos nucleicos que se encuentran en los organismos. Los ácidos nucleicos, juntamente con hidratos de carbono, lípidos y proteínas, forman las cuatro clases principales de biomoléculas orgánicas que caracteriza la vida en nuestro planeta.

¿Qué es un cromosoma?

El material genético se encuentra empaquetado en unidades discretas, denominadas cromosomas. Aunque algunos virus poseen varios cromosomas, la mayoría presentan sólo uno, constituido por una molécula única de DNA o RNA.
En las células eucariotas, cada cromosoma consiste en una molécula de DNA bicatenario asociada con proteínas básicas denominadas histonas, y con otras proteínas no histónicas. La función de las histonas es la de constituir el soporte estructural del DNA en una fibra de estructura compleja, la cromatina, cuya subunidad básica es el nucleosoma.

¿Cuáles son las causas de la variación genética?

Hay dos causas de variación genética: las alteraciones cromosómicas estructurales y alteraciones cromosómicas numéricas. Entre las primeras, también llamadas aberraciones cromosómicas, se encuentran la duplicación, la delección y la reordenación de segmentos de cromosomas (inversiones, translocaciones, fusiones y fisiones o cambios robertsonianos). Las formas alternativas de un gen, que se producen como consecuencia de la mutación, se denominan alelos. Frecuentemente, aunque no siempre, la variación genética da lugar al cambio de alguna característica del organismo. Una vez que forma parte del repertorio genético del organismo, tal variante puede extenderse por toda la población mediante diversos mecanismos reproductivos.

¿Cómo se almacena la información genética en el DNA?

La secuenciación de nucleótidos de un fragmento de DNA que constituye un gen está presente en forma de un código genético. Este código especifica la naturaleza química de las proteínas (la composición de los aminoácidos) que son el producto final de la expresión génica. Se producen mutaciones cuando se altera la secuencia de nucleótidos. En el DNA hay cuatro nucleótidos distintos, diferenciándose entre sí por uno de sus componentes, la base nitrogenada. El código genético es un triplete, por consiguiente, cada combinación de tres nucleótidos constituye una palabra del código. Casi todos los posibles tripletes especifican uno de los 20 aminoácidos (unidades químicas que forman las proteínas).

¿Cómo se expresa el código genético?

La información codificada en el DNA se transfiere primero en el proceso de transcripción a la molécula de RNA mensajero (mRNA). Posteriormente, el mRNA se asocia con un orgánulo celular, el ribosoma, en donde se traduce en una molécula proteica.

¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DE LA GENÉTICA?

Podríamos responder a esta pregunta con estos tres enunciados:

• La sociedad moderna depende de la Genética
• La Genética es una faceta crucial de la Medicina
• La Genética afecta a nuestra propia visión del mundo
La sociedad moderna depende de la Genética

Genes, alelos y loci

¿Qué es un gen?

En términos sencillos, el gen es la unidad funcional de la herencia. En términos químicos es una cadena lineal de nucleótidos (los bloques químicos que constituyen el DNA y el RNA). Una definición más conceptual es considerarlo como una unidad de almacenamiento de información capaz de sufrir replicación, mutación y expresión.

El material genético se encuentra dentro del núcleo de la célula y consiste en cadenas de ADN organizadas en cromosomas. Los humanos tenemos 23 pares de cromosomas bastante grandes, mientras que los perros tienen 39 pares de cromosomas más pequeños.

Cada gen es en realidad un código que le dice a la célula como fabricar determinadas proteínas, o cuando se pueden activar o desactivar otros genes. Un gen puede por tanto, poseer la descripción de un rasgo físico del animal, por ejemplo, el color de ojos o de pelo. Cada gen en concreto se encuentra en el mismo lugar de un cromosoma determinado. Este lugar se denomina locus (en plural loci).

De forma frecuente, los genes pueden presentar ciertas variaciones, que codifiquen proteínas diferentes y que por lo tanto originen características distintas de la original. Cada una de las variaciones de un gen, se llama alelo. Cada locus tiene 2 alelos, uno por cada cromosoma del par, heredados respectivamente de la madre y del padre.

Homocigosis y heterocigosis

Cada individuo tiene por tanto 2 copias de cada gen, un alelo de la madre y otro del padre. Estos alelos pueden ser los mismos o diferentes. Si un individuo tiene 2 alelos idénticos, se dice que es homocigotopara ese gen concreto. Si en cambio son diferentes, se dice que esheterocigoto para ese gen.

El homocigoto sólo puede transmitir a su descendencia una clase de alelo, mientras que el heterocigoto puede transmitir 2 alelos diferentes.

Dominante y recesivo

Estos términos hacen referencia a lo que ocurre en individuos heterocigotos, que tienen 2 alelos diferentes en un mismo locus. Un alelo dominante anula completamente a un alelo recesivo, por lo que sólo se puede ver lo que indique el alelo dominante. Esto indica que un individuo que un alelo dominante y otro recesivo tendrá la misma característica concreta que uno con 2 copias del alelo dominante. Los alelos dominantes se designan mediante letras mayúsculas, mientras que los recesivos lo hacen con letras minúsculas.

Un individuo que muestre una característica dominante, por ejemplo, un perro de color negro sólido, puede ser homocigoto o heterocigoto para ese gen particular. Es imposible decidir cuál es el caso con tan sólo mirar al perro; hay que mirar a su ADN para estar seguros de lo que porta genéticamente.

En algunas ocasiones basta mirar a las características de los padres del perro o los colores de una camada para saber si un ejemplar en concreto es homocigoto o recesivo para un gen. En cambio, un perro que muestre un rasgo recesivo es obligatoriamente homocigoto para ese rasgo.

Genotipo y fenotipo

El genotipo de un ejemplar es su código genético, o los alelos que tiene. El fenotipo de un ejemplar, son sus características visibles tales como el color de su pelo, su tipo de sangre, color de ojos, etc.

Hay que destacar que ejemplares con idéntico fenotipo pueden tener genotipos distintos y por lo tanto su descendencia puede variar bastante en sus características. Si por ejemplo un malamute (o cualquier otro perro) tiene pelo corto, representado por la letra L, este perro puede ser L / L (homocigoto) o L / l , heterocigoto y por lo tanto portador de pelo largo. Por lo tanto del cruce del anterior, sólo podrán originarse cachorros de pelo normal, mientras que el heterocigoto podría originar cachorros de pelo largo si la madre es portadora también.

Cuando es imposible determinar el genotipo de un ejemplar, se suele emplear este tipo de notación L / _, que indica que el perro es de pelo corto normal pero es imposible saber si el otro alelo es igual o distinto.

Los principios más importantes a recordar es:

• Un perro que muestre un rasgo recesivo nunca puede pasar a su descendencia el
  dominante.
• Un perro que muestre un rasgo dominante puede o no pasar a su descendencia el alelo responsable del rasgo recesivo.
  
  Esto significa que los únicos rasgos que pueden esconderse o saltar generaciones como normalmente se suele decir, son aquellos que son recesivos. Los rasgos de carácter dominante no pueden saltar generaciones y aparecer de repente en el cruce de dos ejemplares que no los porten.

CRUCE MONOHÍBRIDO: Se conoce como cruce monohíbrido al individuo que cuyo genotipo contiene dos alelos distintos e involucra aun solo caracter. Los monohibridos producen dos tipos de gamentos; en la descendencia del cruzamiento monohíbrido surgen tres genotipos diferentes (AA, Aa y aa)

CRUCE DIHÍBRIDO: Se conoce como cruce dihibrido a cuyo, individuo contiene dos alelos distintos en calda locus. Los dihibridos produecen cuatro tipos de gametos los cuales se diferencian porque cada una levan parejas distintas de alelos(AB,Ab,aB,ab)

CRUCE TRIHIBRIDO: Se conoce como cruve trihibrido al individuo que contiene tres alelos distintos.

F1: Primera generacion: Es el conjunto de descendientes de un cruzamiento (ya sea de semillas, animales, etc) la descendencia , 

F2: Segunda generacion filial:, son los descendientes de la primera generación.