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La revolución genética

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by

Juanjo Cobanera

on 9 January 2015

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Transcript of La revolución genética

La revolución genética
1.- Pedruscos y bichos: ¿qué los diferencia?
Los seres vivos son capaces de
HACER COPIAS DE SÍ MISMOS
(las que denominamos "hijos"). Los hijos
HEREDAN LOS CARACTERES
de sus padres.
Esto no sucede en la materia inerte.

Las copias que hacen de sí mismos son casi idénticas.
El "casi" explica la
DIVERSIDAD
.
La diversidad es la base de la
ADAPTACIÓN
a los diferentes ambientes.
Esta la base de la
EVOLUCIÓN DE LAS ESPECIES
.


3.- ¿Dónde están los genes?
La célula es la unidad básica de los seres vivos. He aquí la estructura de una CÉLULA EUCARIOTA:
Membrana celular:
Posibilita el intercambio de sustancias con el medio.
Zitoplasma
: Está formado por un conjunto de orgánulos:
Retículo endoplasmático liso
: sintetiza y transporta lípidos.
Retículo endoplasmático rugoso
: sintetiza y transporta proteínas.
Aparato de Golgi
: sintetiza y transporta glúcidos.
Mitocondrias
: intervienen en la respiración celular, para producir energía.
Ribosomas
: sintetizan proteínas.
Lisosomas
: intervienen en la digestión de sustancias.
Vacuolas
: almacenan diversas sustancias.
Centrosoma
: interviene en el movimiento y en la división celular
Cloroplastos
: realizan la fotosíntesis.
Núcleo
: en él encontramos dos tipos de estructuras:
Nucleolo
: fabricación de ribosomas.
Cromatina/Cromosomas
: contienen el material genético y controlan la actividad de la célula.
5.- ¿Para qué sirven los genes?
Las células de los seres vivos están construidas por
PROTEÍNAS
.
Las proteínas realizan la mayoría de las funciones biológicas, a través de reacciones químicas.
Las proteínas son cadenas formadas por
AMINOÁCIDOS
, de los cuales hay 20 distintos en la naturaleza.
El
CÓDIGO GENÉTICO
es el conjunto de instrucciones que sirven para fabricar las proteínas a partir del
ORDEN
o
SECUENCIA
de los
NUCLEÓTIDOS
.
Este código determina que cada grupo de
TRES
nucleótidos codifica un aminoácido.
La generación de copias inexactas (
MUTACIÓN
) es la base de la evolución, pues aporta
VARIABILIDAD
.


Darwin:
Es la continua
COMPETENCIA
entre los individuos de una misma especie por los
RECURSOS
del medio la que
SELECCIONA
sus características.

SELECCIÓN NATURAL
:permite la
SUPERVIVENCIA DE LOS MÁS APTOS
.

SELECCIÓN ARTIFICIAL
: Las personas
SELECCIONAMOS LAS MEJORES
especies o variedades.


Darwin pensaba en términos de
HERENCIA SEXUAL
: suponía que los caracteres
SE MEZCLABAN
en los hijos.
Pero este mecanismo
HOMOGENEIZARÍA LAS POBLACIONES
, acabando a la larga con la diversidad.
Y sin diversidad
NO HAY SELECCIÓN NATURAL
.
Conclusión: la suposición de la herencia mezclada era errónea.

Mendel:
Las unidades básicas, determinantes de la herencia,
NO SE MEZCLAN
, no pierden su
INDIVIDUALIDAD
.
Las
UNIDADES DE HERENCIA
de Mendel hoy en día se denominan "
GENES
".


EL DESCUBRIMIENTO CLAVE DE MENDEL:
Utilizó plantas de guisante. Mendel cruzó variedades puras para un solo carácter. En total estudió siete caracteres; entre ellos:
Plantas altas o enanas.
Con semillas amarillas o verdes.
Con semillas lisas o rugosas.
Durante siete años contó su proporción estadística.
Al cruzar dos individuos razas puras observó que
TODOS LOS HIJOS
(1ª generación) eran
IGUALES
; todos se parecían a un carácter del padre o de la madre.
Después cruzó dos hijos entre sí. Los "nietos"
YA NO ERAN IGUALES
: unos se parecían al "guisante padre" y otros al "guisante madre".
Si los padres difieren en más de un carácter, cada uno de ellos
SE TRANSMITE DE FORMA INDEPENDIENTE
.


LAS CONCLUSIONES DE MENDEL:
La reaparición en los nietos de los caracteres paternos "perdidos" en la primera generación demuestra que los
FACTORES HEREDITARIOS MANTIENEN SU INDIVIDUALIDAD
a lo largo de las generaciones.
Además, esos caracteres
SE TRANSMITEN INDEPENDIENTEMENTE UNOS DE OTROS
.
Para cada carácter un individuo tiene
DOS GENES
. uno heredado de la madre y el otro del padre.
Si un individuo tiene dos genes distintos para un carácter, y solo se manifiesta uno, ese es llamado
DOMINANTE
y el otro es
RECESIVO
.
JOHANNSEN:
denominó "
GENES
" alos "factores hereditarios" de Mendel. El gen es la
UNIDAD DE INFORMACIÓN

HEREDITARIA
, es decir, quien
CONTROLA UN DETERMINADO CARÁCTER
.


DEFINICIONES:
GEN:
Es la unidad que controla un carácter determinado.
GENES ALELOS
: Son los genes que tienen distinta información para un mismo carácter.
INDIVIDUO HOMOZIGÓTICO
: Es el que tiene dos genes iguales para un mismo carácter.
INDIVIDUO HETEROZIGÓTICO
: Es el que tiene dos genes diferentes para un mismo carácter.
GENOTIPO
: Es la pareja de genes que el individuo tiene para un carácter.
FENOTIPO
: Es la manifestación de la información que hay en el genotipo; interviene la acción ambiental.
CROMATINA y CROMOSOMAS:

Walther FLEMING:

descubrió en los núcleos de las células una sustancia de color que llamó

CROMATINA
.
Durante la división celular (
mitosis
) la cromatina se condensa en filamentos, a los que posteriormente se llamó
CROMOSOMAS
.
El ser humano tiene 23 pares de cromosomas, de los que un par lo forman dos "cromosomas sexuales":
XX
(
mujeres
).
XY
(
hombres
).


FECUNDACIÓN Y DOTACIÓN GENÉTICA:
Walter
SUTTON
: en las células sexuales solo hay un juego de cromosomas, esto es, los gametos tienen la mitad de cromosomas que las células somáticas. Por tanto:
Una célula "normal" o
SOMÁTICA
tiene
23 PARES DE CROMOSOMAS.
En las células sexuales o
GAMETOS
hay
23 CROMOSOMAS
, es decir, la mitad.
Los genes son trozos de cromosomas.
Un cromosoma está formado por
PROTEINAS
y
ADN
.
El ADN está formado por
DOS CADENAS
.
Cada cadena está constituida por
NUCLETIDOS
.
Un nucleótido está constituido por tres elementos:
Un azúcar de cinco carbonos o pentosa:
DESOXIRRIBOSA
.
Un
ÁCIDO FOSFÓRICO
.
Una
BASE NITROGENADA
. Existen cuatro bases:
ADENINA (A), TIMINA (T), GUANINA (G) y CITOSINA (C)
.
4.- ¿De qué están hechos y cómo se copian los genes?

El ADN: Doble hélice

Los genes están hechos de ADN.
En los genes se encuentran las
CLAVES DE LA HERENCIA
.
Franklin & Wilkins
:
Mediante rayos X obtuvieron la primera "radiografía" del ADN; sugirieron que la molécula de ADN estaba formada por una
HÉLICE
.
Chargaff
: En cualquier molécula de ADN el contenido de sus componentes seguía ciertas normas:
El contenido de
A
(Adenina) y
T
(Timina) coincidían.
El contenido de
G
(Guanina) y
C
(Citosina) coincidían.
Watson & Crick
: investigaron los resultados de los científicos anteriores y concluyeron:
El ADN está formado por una
DOBLE HÉLICE
.
Las bases están apareadas de la siguiente forma: A-T y G-C.
Este apareamiento entre las bases sugiere un posible mecanismo para la replicación del material genético.
El descubrimiento de la doble hélice (
EL SECRETO DE LA VIDA
) es el avance científico más importante del siglo XX.

4.2 Duplicación del ADN:
Los genes se copian duplicando la molécula de ADN.
El ADN se duplica como una cremallera:
Al abrirse se divide en dos.
Cada cadena servirá de molde para generar una cadena hija idéntica a la cadena inicial.
La duplicación se logra gracias al apareamiento selectivo de las base
A-T
y
G-C
.
Esta es la clave del proceso de copia del gen; así, se transmite el material genético de padres a hijos.
5.1 Dogma central de la biología molecular:

La síntesis de proteínas tiene lugar en los
RIBOSOMAS.
Pero los ribosomas se encuentran en el
CITOPLASMA
y, sin embargo, el ADN está en el
NÚCLEO
.
Se considera que existe una molécula intermedia, como
MENSAJERA
, que lleva la información
desde el núcleo
(ADN)
hasta el citoplasma
(ribosomas):
el ARN
.

ADN y ARN: parecidos pero distintos:
El ARN no es una doble hélice, sino una CADENA SENCILLA.
En lugar de Timina (T) tiene URACILO (U).
La complementariedad es: A-U y G-C.
La pentosa es una RIBOSA.

Por tanto, el flujo de la información biológica tiene una dirección: ADN ------ ARN ------ Proteína.
Dogma central
: la información se almacena en el ADN y se utiliza para sintetizar proteínas,
Y NO AL REVÉS
. Esta regla se cumple en células eucariotas y en bacterias.

Síntesis de proteínas:

1.- El
ADN
del núcleo
TRANSCRIBE
el mensaje codificado al
ARN MENSAJERO (ARNm)
.
2.- El
ARNm
sale del núcleo y se adhiere a un
RIBOSOMA
del citoplasma.
3.- El
RIBOSOMA
leerá y
TRADUCIRÁ
el mensaje codificado que trae el ARNm del núcleo.
4.- El
ARNt (ARN DE TRANSFERENCIA
) selecciona un aminoácido específico para cada grupo de
TRES NUCLEÓTIDOS (triplete o codón)
del ARNm. Allí se van enganchando otros aminoácidos y se forma una cadena (
PROTEÍNA
) tras leer toda la información del ARNm.

Tipos de ARN:
ARNm ("mensajero"): porta el mensaje de un trozo de ADN en forma de cadena complementaria de dicho trozo. El mensaje viaja al citoplasma.
ARNt ("de transferencia"): unen unos aminoácidos a otros para formar la proteína..
ARNr ("ribosómico"): forma parte de los ribosomas.

Síntesis de proteínas:

El ADN que codifica el orden de aminoácidos en una proteína puede sufrir
MUTACIONES
.
En este caso, la proteína sintetizada puede tener algún aminoácido diferente.
Estas modificaciones son la
BASE DE LA EVOLUCIÓN
. De hecho, los seres vivos actuales somos el resultado de la acumulación selectiva de un sinfín de mutaciones que fueron seleccionadas.
Las mutaciones también pueden originar
ENFERMEDADES o DEFECTOS HEREDITARIOS
; como ejemplo, la
ANEMIA FALCIFORME
.
Es una patología que causa que el glóbulo rojo se deforme y adquiera apariencia de una hoz; y esta nueva forma provoca dificultad para la circulación de los glóbulos rojos, por ello se obstruyen los vasos sanguíneos y causan síntomas como dolor en las extremidades. Los glóbulos rojos también padecen de una vida más corta provocando anemia por no ser reemplazados a tiempo.
El genoma es
ESPECÍFICO
de cada persona, las proteínas también son
ESPECÍFICAS
.
De ahí el problema del
RECHAZO
en los trasplantes de órganos, ya que el sistema inmunitario reconoce diferente el ordenamiento de aminoácidos del órgano trasplantado.

9.- Manipulando los genes uno a uno: Biotecnología:
9.4 Los transgénicos
:
Mediante la
SELECCIÓN ARTIFICIAL
hemos seleccionado los organismos desde hace miles de años para obtener animales domesticados y plantas cultivadas (pero todos de la misma especie).
La biotecnología nos permite generar variantes de interés seleccionadas mediante
MEJORA GENÉTICA
, introduciendo en la especie
GENES QUE NO SON DE ELLA
.
Son
ORGANISMOS TRANSGÉNICOS
los organismos modificados genéticamente que portan algún gen extraño (
TRANSGEN
).
De esta forma se han conseguido:
Bacterias
SUPERDEGRADADORAS
de manchas de petróleo.
Bacterias
PRODUCTORAS DE PLÁSTICOS BIODEGRADABLES
.
Plantas con
RESISTENCIA A INSECTOS
productores de plagas.
También obtenemos alimentos
MÁS BARATOS
y
NUTR
ITIVOS
.

9.4 Los transgénicos
:
Sin embargo, pueden existir problemas medioambientales serios:
Si una planta se modifica para que resista aguas salinas, el riego con agua salobre
saliniza suelos y acuíferos
.
Los insectos evolucionan rápidamente; ya existen grupos de estos seres que
atacan cultivos transgénicos
.
Además, aun no conocemos los efectos de los transgénicos
sobre la salud humana
.

9.5 Células madre y clonación:
Las células madre son células
NO DIFERENCIADAS
, capaces de convertirse en células de otros tipos de tejidos.
La importancia de la investigación radica en la posibilidad de
FABRICAR TEJIDOS
, algunos con la misma información genética que el individuo, evitando los problemas de
RECHAZO
en los
TRASPLANTES
.
De las células madre es posible obtener el resto de diferentes células de nuestro cuerpo, como ocurre cuando partimos de las células embrionarias.
Tipos de células madre:
ENBRIONARIAS
: provienen de embriones excedentes de fecundaciones "in vitro". Su uso presenta problemas éticos.
PROCEDENTES DE CORDÓN UMBILICAL o de ADULTOS:
Su uso no presenta problemas éticos.
INDUCIDAS:
Se obtienen de células adultas de la piel. El objetivo es convertirlas en células diferenciadas (neuronas, células pancreáticas,...) y controlar que
NO DEN LUGAR AL CRECIMIENTO DE TUMORES
.

9.5 Células madre y clonación:
¿Por qué se utilizan los virus?
Tienen una enorme
CAPACIDAD DE INFECTAR
a las células, al introducir en ellas su material genético dañino.

Si sustituimos el material genético del virus por el que necesita la célula, estamos convirtiendo al virus en un
MENSAJERO
.

6.- El genoma humano
El tamaño de un genoma no se correlaciona con la complejidad del organismo que genera; dicho de otra forma, los organismos con más genes no son necesariamente más complejos que los que tienen menos.
La comparación de genomas sirve para conocer
CÓMO HAN EVOLUCIONADO
los organismos:
Cuantos más nucleótidos comunes tengan en su genoma, más reciente habrá sido la separación de las especies.
GENÓMICA
: parte de la Biología que se dedica al estudio de los genomas.
Se utiliza en el estudio de patologías complejas (cáncer,...), que están determinadas por la acción conjunta de equipos de genes (
POLIGENES
).
100.000
son las proteínas codificadas por el genoma humano; sin embargo, tenemos
23.000
genes.
Por tanto,
ALGUNOS GENES CODIFICAN MÁS DE UNA PROTEÍNA
.
PROTEÓMICA
: se dedica al estudio de las proteínas codificadas por el genoma.

El genoma humano
:
El genoma de un organismo
es el conjunto de toda la información genética del mismo.

En 2003 se publicó la secuencia del genoma humano.
Tenemos 23000 genes; los genes que codifican proteínas solo representan un 2% de nuestro ADN; se denominan
EXONES
.
El 98% restante no codifica, lo forman
INTRONES
, genes de ARN y ADN basura.
Por tanto, en el ADN podemos distinguir:
Conjuntos de nucleótidos que forman parte de los genes:
EXONES
: porciones dentro de un gen que codifican proteínas.
INTRONES
: porciones dentro de un gen que no se emplean para la síntesis de proteínas. Son "no codificantes".
ADN basura
: no pertenece a ningún gen; es la mayor parte del ADN.

Tema 4: La revolución genética:
1.- Introducción: pedruscos y bichos: ¿qué los diferencia?
2.- Mendel: la diferencia está en los genes.
3.- ¿Dónde están los genes?
4.- ¿De qué están hechos y cómo se copian los genes?
5.- ¿Para qué sirven los genes?
6.- El genoma humano.
9.4 Biotecnología: los transgénicos.
9.5 Biotecnología: células madre y clonación.
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