Historia de la Genética
La Vida Solo Procede de la Vida
Anteriormente, no era tan evidente que los individuos de una especie procedieran de otros de la misma especie y nunca de individuos de especies diferentes o de la materia inanimada. Fue Pasteur, con su descubrimiento de la teoría de la generación espontánea, quien dejó patente que la herencia y la materia viva van ligadas.
Postulados Premendelianos de la Herencia: Preformismo, Epigénesis y Pangénesis
Preformismo
Hipótesis del siglo XVIII que surgió de la observación de los espermatozoides con un microscopio rudimentario. Esta observación hizo creer que se trataba de hombres minúsculos (homúnculos) que, tras la fecundación y solo por crecimiento, darían lugar a los individuos.
Epigénesis
Tras el mejoramiento de los microscopios se postuló esta hipótesis, que dice que tras la fecundación no solo hay crecimiento sino también una serie de transformaciones estructurales.
Pangénesis
Darwin (1809-1882) retomó esta hipótesis para explicar su teoría de la evolución de las especies. Esta hipótesis dice que cada órgano del cuerpo de ambos progenitores produciría unos pequeños rudimentos o gémulas que viajan por la sangre hasta los genitales y de ahí pasarían a los hijos. Si hay cambios en los órganos, cambiarían también las gémulas.
Caracteres Adquiridos y el Plasma Germinal
Lamarck consideró que la herencia de los caracteres adquiridos era el mecanismo más importante de los cambios evolutivos. Todas las variaciones eran adquiridas y hereditarias: los individuos cambian para adaptarse al medio, y esos caracteres adquiridos se transmiten a la descendencia.
Weismann desarrolló la teoría del plasma germinal, que decía que el plasma se perpetúa a sí mismo y determina la formación de todo el cuerpo, estableciendo una continuidad esencial en sucesivas generaciones. Diferenciaba las células somáticas de las células germinales.
La Herencia Mendeliana
Gregor Mendel se percató de la ruptura entre la herencia y el desarrollo.
Mendel seleccionó siete caracteres para sus experimentos: el color de la semilla, la forma de la semilla (lisa, rugosa)… Cruzó dos plantas de guisantes que fueran razas puras y con un carácter diferente (plantas de guisantes amarillos x plantas de guisantes verdes). De sus investigaciones obtuvo dos conclusiones:
- La herencia se transmite por unos factores hereditarios almacenados en los gametos. Estos factores son de doble procedencia (materna y paterna) y se unen en el nuevo individuo sin mezclarse, volviéndose a separar cuando estos individuos forman las células reproductoras.
- La herencia sigue normas estadísticas sencillas.
Las leyes de Mendel son las reglas primarias que rigen la transmisión por herencia de las características de los organismos de una generación a otra.
Primera Ley de Mendel o Ley de la Uniformidad de la Primera Generación Filial
Si se cruzan dos razas puras pero diferentes para un mismo carácter, todos los individuos híbridos de la primera generación filial serán iguales tanto en fenotipo como en genotipo.
Partiendo de razas puras (amarillos y verdes), todos los individuos de la primera generación filial son iguales. Mendel vio que todos los híbridos de la descendencia eran iguales entre sí e iguales a uno de los progenitores (guisantes amarillos Aa). A la alternativa que se manifiesta en la descendencia (color amarillo) la llamó dominante y a la otra recesiva (color verde).
Segunda Ley de Mendel o Ley de la Segregación de los Caracteres
Dice que los caracteres se separan en gametos diferentes y luego se vuelven a unir, pero al azar. Los factores hereditarios unidos en el híbrido se segregan para transmitirse por separado en los gametos.
Mendel cruzó los individuos de la primera generación filial entre sí, observando que ¼ de los individuos de la descendencia eran plantas con guisantes verdes. Teniendo en cuenta que los progenitores eran plantas con guisantes amarillos, dedujo que los factores hereditarios se separan a la hora de formar gametos (segregación), dando nuevas combinaciones.
Tercera Ley de Mendel o Ley de la Transmisión Independiente de los Caracteres
Hizo los mismos cruzamientos anteriores, fijándose en dos caracteres a la vez. Los resultados fueron los mismos que cuando se fijaba en la transmisión de cada uno de los caracteres por separado: ¾ guisantes amarillos; ¼ guisantes verdes y ¾ lisos y ¼ rugosos. Los caracteres se transmitían independientemente.
Herencia Posmendeliana
En 1916 se demostró que los genes están en los cromosomas. Los genes se transmiten de forma independiente cuando están en distintos cromosomas; si se transmiten juntos, viajan en el mismo cromosoma.
A veces se produce una recombinación o intercambio de fragmentos entre cromosomas homólogos (cromosomas que codifican para los mismos caracteres), juntándose en el mismo cromosoma genes que estaban separados.
Biología Molecular
Esta disciplina estudia la vida en el nivel molecular, esclarece la estructura molecular del ADN y los procesos necesarios para ejecutar las órdenes dadas por él en la construcción de cada ser vivo:
Modelo Molecular del ADN
Estructura de doble hélice formada por dos filamentos antiparalelos de nucleótidos A-T, C-G siempre enfrentados y unidos por puentes de hidrógeno que proporcionan estabilidad a la molécula.
Relación entre los Genes y las Proteínas
El gen es un segmento de ADN que codifica para una proteína.
Replicación
Es un proceso por el cual se sintetizan copias idénticas de ADN, tomando como molde otra cadena de ADN (A-T, C-G).
Transcripción
Es la síntesis de ARNm tomando como molde una hebra de ADN (A-U, C-G).
Traducción y Código Genético
Con las instrucciones que lleva el ARNm, los ribosomas deberán colocar los aminoácidos (unidades en las que están hechas las proteínas) en el lugar que le corresponda en la proteína que está sintetizando. Tres nucleótidos forman un codón. El genoma es el conjunto de material genético de un organismo.
Ingeniería Genética
Ayuda a averiguar el funcionamiento de los genes y se utiliza en secuenciación de genomas, diagnóstico de enfermedades, terapia génica…
ADN Recombinante
Es aquel que tiene fragmentos de distinta procedencia. El ADN puede cortarse mediante las enzimas endonucleasas de restricción. Para portar el ADN recombinante desde un donador hasta la célula receptora se utilizan vectores génicos.
Amplificación del ADN
Para el estudio y manipulación del ADN son necesarias muchas copias del fragmento implicado.
Mutaciones Dirigidas
Son cambios en el ADN.
Génicas
Afectan a un gen, por cambios en uno o más nucleótidos o por pérdida o ganancia de los mismos.
Cromosómicas
Afectan a la estructura de los cromosomas por pérdida, duplicación o traslación de fragmentos de los mismos.
La mutación y la selección natural son los motores de la evolución.
Genoma Humano
Las células humanas tienen 46 cromosomas distribuidos en dos series de 23 cromosomas cada una; de los 46, 44 son autosomas (cualquiera de los cromosomas diferentes a los cromosomas sexuales) y los otros dos son cromosomas sexuales. El 95% del genoma está formado por ADN basura.
Biotecnología
Ciencia basada en la utilización de seres vivos o de sus componentes para obtener o modificar productos, plantas o animales o desarrollar microorganismos con fines específicos.
Biotecnología Médica
- Obtención de proteínas utilizadas como fármacos.
- Diagnóstico y tratamiento de enfermedades de origen genético: La terapia génica consiste en modificar los genes anómalos para impedir que se manifieste una enfermedad o para curarla una vez manifestada.
Biotecnología Agrícola
Los objetivos son:
- Lograr plantas resistentes a herbicidas, insectos, bacterias y virus.
- Aumentar el rendimiento fotosintético.
- Obtener plantas que fijen el nitrógeno atmosférico, evitando la utilización de nitratos.
- Mejorar la calidad de los productos.
- Fabricar productos de interés comercial.
Biotecnología Ganadera
Biorremediación
La inseminación artificial consiste en la introducción médica del semen, previamente tratado, en el útero de la mujer.
La fecundación in vitro es una técnica de reproducción asistida en la que la unión del espermatozoide y del óvulo se realiza en el laboratorio.
La clonación consiste en la obtención de copias genéticamente iguales.
Las células madre son aquellas que tienen la capacidad de multiplicarse y la posibilidad de desarrollarse y diferenciarse, dando lugar a células especializadas.