Teoría Cromosómica de la Herencia y el Concepto de Gen

Teoría Cromosómica de la Herencia (Morgan)

Morgan descubrió una mosca mutante con los ojos blancos y averiguó que esta condición, aunque aparecía solo en machos, se heredaba precisamente como un carácter recesivo mendeliano. Halló que los genes están en los cromosomas dispuestos linealmente y que el sobrecruzamiento de cromátidas de cromosomas homólogos genera recombinación genética en los gametos y variabilidad en los individuos.

Pruebas de ADN como Portador del Mensaje Genético

La cantidad de ADN es constante en todas las células de la misma especie.
Conforme aumenta la complejidad de la especie, aumenta la cantidad de ADN que portan sus células.
Los gametos tienen la mitad de ADN que las células somáticas.
La luz ultravioleta induce una elevada tasa de mutaciones.
El ADN absorbe más radiación ultravioleta que las proteínas.
Células de distinta especie producen proteínas similares.

Experimentos de Genética Molecular

Griffith (1928) demostró la transformación de bacterias de R->S ((R vivas + S muertas (in vivo e in vitro) R vivas + extracto de S)) = S vivas (ratón moría)

S -> ratón -> ratón muere
R -> ratón sobrevive
S (muerta por calor) -> ratón sobrevive
S muerta por calor + R = ratón muere

Avery, MacLeod y McCarthy (1944) observaron que la capacidad transformante de las cepas virulentas de Streptococcus Pneumoniae desaparecía cuando se agregaban enzimas que destruían el ADN. Dedujeron que el factor transformante era la molécula de ADN. R + extracto de S (+ enzimas proteolíticas) -> S vivas (transformación) // R + extracto de S (+ enzimas DNAsas) -> no transformación.

Wilkins junto con Rosalind Franklin trabajando sobre la difracción de rayos X, describen la estructura de doble hélice del ADN, que posteriormente servirá de base para la descripción de dicha estructura por Watson y Crick.

Duplicación del ADN

Necesidad de que el ADN se duplique para que la vida se prolongue en el tiempo. Hipótesis sobre la duplicación:

Conservativa: la doble cadena original se mantiene y se sintetiza otra completamente nueva.
Semiconservativa: Una hebra de cada doble hélice procede de la original, mientras que la otra se sintetiza de novo. Es la propuesta por Watson y Crick.
Dispersiva: En cada doble hélice existen fragmentos de la original y fragmentos nuevos.

Meselson y Stahl (1957) demostraron la teoría semiconservativa. Cultivaron Escherichia coli en N¹⁵. Después pasaron las bacterias a -> N¹⁴ media hora. Colocaron ADN en gradiente de densidad de CsCl la densidad intermedia entre pesada y ligera y se descarta la teoría conservativa. Siguieron cultivando en N¹⁴ y cada vez era menor la cantidad de ADN con densidad intermedia. La teoría semiconservativa explicaría el mecanismo de duplicación del ADN.

Concepto de Gen

Un gen es una secuencia ordenada de nucleótidos en la molécula de DNA o RNA (en el caso de algunos virus), que contiene la información necesaria para la síntesis de una macromolécula con función celular específica, normalmente RNAm -> proteínas, pero también RNAr, RNAt… El gen es considerado como la unidad de almacenamiento de información genética y unidad de herencia al transmitir esa información a la descendencia. Los genes se disponen a lo largo de ambas cromátidas en los cromosomas ocupando una posición determinada llamada locus. El conjunto de genes de una especie, y por tanto de los cromosomas que los componen, se denomina genoma. El concepto de gen ha ido variando a lo largo del tiempo, conforme ha avanzado la ciencia que lo estudia, la genética.

Evolución del Concepto de Gen

Gregor Mendel en sus experimentos propuso la idea original del gen, aunque él no los denominó genes, sino factores hereditarios, y vendrían a ser los responsables de la transmisión de los caracteres de una generación a la siguiente (lo que ahora llamamos genotipo). El gen mendeliano es una unidad de función, estructura, transmisión, mutación y evolución que se distribuye ordenada y linealmente en los cromosomas.
La palabra gen fue acuñada en 1909 por el botánico danés Wilhelm Ludwig Johannsen a partir de una palabra griega que significa «generar», refiriéndose a la unidad física y funcional de la herencia biológica.
Hacia 1950, se impuso el concepto de gen como la cadena de DNA que dirige la síntesis de una proteína. Éste es un concepto que proporciona una naturaleza molecular o estructural al gen. El gen codifica proteínas y debe tener una estructura definida por el orden lineal de sus tripletes o codones.
Más tarde surge el concepto de gen como lo que actualmente se llama un cistrón: la cadena de DNA capaz de dirigir la síntesis de un RNAm que codifica un polipéptido. Este concepto surge al comprobar que la mayoría de las proteínas están formadas por más de una cadena polipeptídica y que cada una de ellas está codificada por un gen diferente.
Actualmente se sabe que algunos genes codifican más de un polipéptido y que una proteína puede ser codificada por el conjunto de diferentes genes. La existencia de genes solapantes y el splicing alternativo rebaten la hipótesis de un gen -> un polipéptido.
Además existen algunos genes que no codifican proteínas sino RNA con función propia (RNAt y RNAr, por ejemplo) y que no se traducen, por lo que no es necesaria la traducción para que un gen tenga una función determinada. El gen es, pues, la unidad mínima de función genética, que puede heredarse.

Tipos de Genes

Teniendo en cuenta la definición de gen ya indicada (gen es una secuencia o segmento de DNA necesario para la síntesis de RNA funcional, como el RNAt o el RNAr y el RNAm que codifica proteínas), puede decirse que hay varios tipos de genes:

Genes que codifican proteínas (ß RNAm). En la transcripción del gen del RNAm, se genera una molécula de RNA que posteriormente sufrirá traducción en los ribosomas -> una proteína.
En eucariotas los genes se encuentran constituidos por regiones codificantes (exones) interrumpidas por regiones no codificantes (intrones) que son eliminadas en el procesamiento del RNA (splicing).
En células procariotas los genes carecen de intrones. La secuencia de bases presente en el RNA determina la secuencia de aminoácidos de la proteína por medio del código genético.
Genes que codifican RNAt
Genes que codifican RNAr
Genes que codifican ribozimas
Genes que codifican otros RNA pequeños de funciones diversas

Algunos genes han sufrido procesos de mutación u otros fenómenos de reorganización y han dejado de ser funcionales, pero persisten en los genomas de los seres vivos -> se denominan pseudogenes, pueden ser muy parecidos a otros que sean funcionales. Los pseudogenes constituyen un recurso evolutivo para la especie, ya que son regiones de DNA quasifuncionales que pueden aceptar mutaciones (y generar nuevas funciones) sin perjuicio de las funciones que ya se desarrollan en el organismo.