– UNIDAD 10: LA BASE DE LA HERENCIA. GENÉTICA MOLECULAR–

• CONCEPTOS BÁSICOS DE GENÉTICA
• GEN: Es cada fragmento de ADN con información para un carácter.
• ALELO: Cada forma diferente que puede tener un gen.
• LOCUS: Es el lugar físico que ocupa un gen en un cromosoma.
• LOCI: Lugar ocupado por varios genes.
• ORGANISMOS DIPLOIDES: individuos que poseen dos alelos para cada gen, uno viene de la madre y otro del padre. Se representa 2n.
• ORGANISMOS HAPLOIDES: individuos que para cada carácter solo posee un gen. Se representa por n.
• GAMETO: es una célula reproductora o sexual haploide (n) producida mediante meiosis.
• GENOTIPO: Es el conjunto de alelos de un individuo para uno o varios caracteres.
• FENOTIPO: Es cada uno de los aspectos o manifestaciones observables de un carácter.
• FENOTIPO = GENOTIPO + AMBIENTE
• HERENCIA DOMINANTE: Uno de los alelos tiene más fuerza para manifestarse que el otro. Al más fuerte se le denomina ALELO DOMINANTE y al más débil, ALELO RECESIVO.
• HERENCIA INTERMEDIA: Es aquella en la que los alelos tienen la misma fuerza para manifestarse, por lo que ninguno domina sobre el otro.
• LEYES DE MENDEL. TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIA

1ª Ley de Mendel: Al cruzar entre sí dos razas puras se obtiene una generación filial que es idéntica entre sí e idéntica a uno de los padres.

2ª Ley de Mendel: Al cruzar entre sí dos híbridos, los factores hereditarios (alelos) de cada individuo se separan, ya que son independientes, y se combinan entre sí de todas las formas posibles.

3ª Ley de Mendel: Al cruzar entre sí dos híbridos los caracteres hereditarios se separan, puesto que son independientes, y se combinan entre sí de todas las formas posibles

• Teoría cromosómica de la Herencia. Herencia ligada al sexo.

En 1902 Boveri y Sutton crearon la “ Teoría cromosómica de la herencia”

• Los genes se encuentran en los cromosomas.
• Al lugar cromosómico ocupado por un gen se le denominó “locus”.
• La segregación de factores mendelianos (alelos) se correspondía con la segregación de los cromosomas durante la división meiótica ( paralelismo entre cromosomas y genes).

• Ligamiento y recombinación

Los genes ligados son aquellos que se encuentran en el mismo cromosoma.

• GENÉTICA MOLECULAR: GEN. REPLICACIÓN ADN. EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA. MUTACIÓN.
• Concepto de gen: es un fragmento de ADN que contiene información codificada para la síntesis de genes estructurales, y genes reguladores.

Características de los genes:

• Procariotas: Los genes son unidades continuas, toda la información contenida en el gen se traduce para la síntesis de la proteína.
• Eucariotas: Los genes están “fragmentados”. Constan de secuencias con información para sintetizar proteínas (EXONES) y otras sin sentido que son eliminadas en la transcripción (INTRONES).

• Replicación

La Replicación o duplicación es el proceso por el cual una molécula de ADN originará dos copias idénticas de sí misma

• Finalidad: Transmisión de la info genética y pasar a la descendencia sucesivamente. Perpetuación de la especie
• Elementos que intervienen: ADN original, Topoisomerasa, ADN-polimerasa, ARN- polimerasa, ADN-ligasa, desoxirribonucleótidos trifosfato, ribonucleotidos trifosfato.

ADN POLIMERASA

Tipos I, II y III. Su función es doble:

• Actividad polimerasa: une entre sí los nucleótidos
• Actividad exonucleasa: Eliminan nucleótidos, fragmentos de ARN.

FASES

Fase de iniciación: Consiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice. Se inicia en una región del ADN llamada punto de iniciación. Durante esta fase ocurre:

• El punto de iniciación es reconocido por unas proteínas específicas que se unen a él. Las enzimas helicasas rompen los enlaces de hidrógeno entre las BN y la doble hélice se abre como una cremallera.
• Las enzimas girasas y topoisomerasa evitan las tensiones creadas al separarse las dos hebras de la doble hélice.

• Se forma una burbuja de replicación, donde se va a sintetizar las nuevas hebras de ADN. Se extiende de forma bidireccional.

Fase de elongación: Las ADN polimerasas necesitan un fragmento pequeño de ARN (CEBADOR) con un extremo hidroxilo 3’ libre al que añadir los nucleótidos. Una vez comenzada la síntesis, la propia cadena de ADN ya sintetizada actúa como cebador.

La ADN POLIMERASA recorre las hebras mole de en sentido 3’-5’y va uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3’.

• La ARN-POLIMERASA fabrica fragmentitos de ARN complementarios al ADN original, llamados “primers” o cebadores de unos 10 nucleótidos, a los que se añadirán desoxirribonucleótidos.
• La ADN-POLIMERASA III añade desoxirribonucleótidos al extremo 3’(sentido 5’-3’), tomando como molde la cadena de ADN preexistente, alargándose la hebra.
• En las horquillas de replicación, la llamada HEBRA CONDUCTORA se sintetiza de forma continua en el mismo sentido de apertura de la horquilla, mientras que la HEBRA RETARDADA se sintetiza en sentido contrario a la apertura de la horquilla y de forma discontinua mediante los FRAGMENTOS DE OKAZAKI.
• La ADN-LIGASA va uniendo todos los fragmentos de ADN a la vez que elimina los cebadores.

A medida que se van sintetizando las hebras y uniendo los fragmentos se origina la doble hélice, liberándose dos moléculas de ADN idénticas, al final de proceso, con una hebra antigua y otra nueva.

(DIBUJO. PAG-10)

DIFERENCIAS ENTRE EL PROCESO REPLICATIVO EN PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

• Transcripción

Es el proceso de copia de un gen o fragmento de ADN utilizando ribonucleótidos y originándose diferentes tipos de ARN

• Localización: En procariotas en el citoplasma, y en eucariotas en el núcleo.
• Mecanismo y etapas de la transcripción del ARN-m: Para que se lleve a cabo la transcripción del ADN en las células se requieren :
• Una cadena de ADN original que servirá de molde para ser copiado
• ARN-polimerasa: sintetiza el ARN a partir del molde del ADN.
• Ribonucleótidos trifosfato de A,G, C y U.
• Etapas:
• Iniciación: La ARN-polimerasa se una a una zona concreta de ADN, los CENTROS PROMOTORES (caja TATA). Esta copia no requiere ningún cebador
• Elongación: La ARN-polimerasa continúa añadiendo ribonucleótidos complementarios al ADN. Lee la cadena de ADN 3’-5’ mientras que la síntesis de ARN es 5’-3’. El extremo 5’ se une al nucleótido modifcado de 7-metil guanosina, que forma la “caperuza” (cap).
• Terminación: La transcripción finaliza cuando la ARN polimerasa reconoce una señales de terminación. El ARN recién formado se le añade una cola de unos 200 nucleótidos de adenina, la COLA POLI-A. En procariotas es una secuencia capicúa, es mayor. En eucariotas también es capicúa pero es AAUAA, cola de poli-A.
• Diferencias de la transcripción en eucariotas y procariotas

• Código genético: Establece la relación de correspondencia entre los nucleótidos del ARNm (codones) y los aa que codifica. (PG. 15 TABLA mirar)
• Traducción

• Concepto: Es el proceso de síntesis de proteínas llevado a cabo en los ribosomas, a partir de la información aportada por el ARNm que es, a su vez, una copia de un gen.
• Localización: Citoplasma y ribosomas.
• Función de los distintos ARN y ribosomas.
• ARN-m: Lleva la información genética desde el núcleo hasta los ribosomas
• ARN-t: Transporta los aa hasta los ribosomas en el orden correcto. Hay más de 20 ARN-t diferentes.
• ARN-r: Participa en la formación de los ribosomas.
• Ribosomas: Orgánulos citoplasmáticos formados por una asociación de proteínas y el ARN-r. Tiene dos subunidades: una grande, y otra pequeña. En el se distinguen 3 lugares distintos de unión a los ARN-t:
  • • Sitio A (aminoacil): Entran los aa.
    • Sitio P (peptidil): Se sitúa la cadena polipeptídica en formación.
    • Sitio E: SE sitúa el ARN-t antes de salir del ribosoma.
• Fases de la traducción: Es el proceso de fabricación de proteínas. Los elementos que intervienen en la traducción son: ARN-m; ARN-t; ribosomas; enzimas ( Aminoacil ARN-t sintetasa, peptidasa); GTP, factores de iniciación y terminación; aminoácidos. El proceso se puede dividir en 4 etapas:
• Activación de los aa: cada ARN-t busca su aa específico según el triplete de su anticodón y se une a él por la acción de una enzima específica llamada aminoacil ARN-t sintetasa, que une al aa con su ARN-t en el brazo aceptor, gastándose una molécula de ATP. Da lugar al complejo llamado aminoacil- ARN-t.
• Iniciación de la cadena polipeptídica: El ARN-m llega hasta el ribosoma y se une a la subunidad pequeña. El ARN-m se une en el lugar P al primer codón, el AUG, leído desde el extremo 5’, se inician todos los procesos de traducción. La subunidad pequeña del ribosoma, ARN-m y el primer aminoacil- ARNt forman el complejo de iniciación, que con posterioridad se une a la subunidad grande del ribosoma constituyendo el complejo ribosomal activo. Se sintetiza en sentido 5’-3’.
• Elongación: Se inicia cuando llega al lugar A otro ARN-t con el siguiente aa. Entonces, una enzima peptidil-transferasa une ambos aa mediante un enlace peptídico, y todo el complejo ribosomal se desplaza (TRANSLOCACIÓN) a lo largo del ARN-m en sentido 5’-3’ de modo que el primer ARN-t abandona el ribosoma, el dipéptidil pasa a ocupar el lugar P y queda libre el lugar A. SE acerca un nuevo ARN-T, colciendo a crearse un enlace peptídico y repitiéndose el desplazamiento del complejo. (pg. 18 DIBUJO).
• Terminación: Aparece en el lugar A un codón de terminación, que no es reconocido por ningún ARN-t y sí por los factores de liberación, que separan la cadena polipeptídica del ARN-t. La proteína formada, el ARN-m y el ARN-t abandonan el ribosoma.

• Alteraciones de la información genética

Mutación: son los cambios que se producen en la secuencia o en el nº de nucleótidos del ADN de la célula.

• Agentes mutantes: Agentes físicos o químicos que dañan el ADN o alteran su estructura.
• Mutágenos físicos:

• Radiaciones ionizantes: rayo X o rayos

   

   (mutaciones cromosómicas o puntuales).

• Radiaciones no ionizantes: rayos ultravioleta (UV) (mutaciones génicas.
• Mutágenos químicos:

• Ácido nitroso

   

  : Transforma la C en U.

• Agentes alquitrantes

Mutación y evolución: La selección Natural actúa sobre los fenotipos de los individuos, permitiendo que los fenotipos mejor adaptados prosperen y dejen más descendientes (dejen más alelos a la siguiente generación), a la vez que los fenotipos peor adaptados tienden a desaparecer.

• INGENIERÍA GENÉTICA
• Ingeniería genética

(Mirar cuadro pg 21.)

). La Biotecnología es la utilización de seres vivos (m.o, animales, plantas) con finalidad industrial. Se apoya en la genética molecular que permite el aislamiento, modificación y expresión del material genético denominándose ingeniería genética.

La ingeniería genética comienza con la clonación, aislando el gen deseado y amplificarlo en bacterias. Utiliza la técnica del ADN recombinante.

DESARROLLO DE UN PROCEDIMIENTO DE CLONACIÓN GÉNICA

• Lo primero es aislar pequeños fragmentos de ADN que contengan los genes a estudiar. En el caso de que sea ADN genómico este se fragmenta utilizando enzimas de restricción. Así se obtiene una mezcla de fragmentos de ADN.
• Los fragmentos de ADN se unen a un vector de clonación mediante la ADN ligasa. La unión puede lograrse por acoplamiento de las regiones monocatenarias llamadas “extremos cohesivos”.
• La molécula se introduce en un organismo huésped donde pueda replicarse. Este proceso, denominado amplificación génica, persigue la obtención de múltiples copias del ADN recombinante ( ADN recombinante è vector de posición + gen deseado).
• Se detecta y selecciona el clon deseado a partir de genoteca, para producir un gran número de células.

• Vectores de clonación: son moléculas de ADN utilizados para recombinar y replicar genes que transportan segmentos de ADN a otras células. Los más empleados son los plásmidos.
• Huéspedes para vectores de clonación: deben reunir unas características, como crecimiento rápido, no ser dañino o patógeno, ser capaz de aceptar el ADN exógeno, tener las enzimas adecuadas.
• La biotecnología en Medicina
• Fabricación de productos farmacéuticos.

• • Terapia génica: Consiste en manipular la información genética de células enfermas para corregir un defecto genético o para dotar a las células de una nueva función que les permita superar una alteración