Fundamentos de la Genética: Ácidos Nucleicos, Expresión Génica e Ingeniería Genética
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Ácidos Nucleicos: Macromoléculas que almacenan y transmiten la información genética. Están formadas por nucleótidos.
Nucleótidos
Los nucleótidos se componen de:
- Grupo fosfato: Formado por fósforo y oxígeno.
- Glúcido: Pentosa (de cinco átomos de carbono); puede ser ribosa o desoxirribosa.
- Base nitrogenada: Puede ser: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) o uracilo (U).
Los nucleótidos se unen formando cadenas llamadas polinucleótidos.
Tipos de Ácidos Nucleicos
ADN (Ácido Desoxirribonucleico)
Posee como pentosa la desoxirribosa, y sus bases nitrogenadas son la adenina, la guanina, la citosina y la timina.
ARN (Ácido Ribonucleico)
Posee como pentosa la ribosa, y sus bases nitrogenadas son la adenina, la guanina, la citosina y el uracilo.
El Ácido Desoxirribonucleico (ADN)
El ADN contiene toda la información genética necesaria para el funcionamiento y el desarrollo de un ser vivo. Su estructura fue establecida en 1953 por Francis Crick y James Watson.
Características del ADN
- Cada molécula está formada por dos largas cadenas de polinucleótidos, formando una doble hélice.
- Las dos cadenas son antiparalelas y tienen sentidos opuestos.
- Se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno y son complementarias.
El Ácido Ribonucleico (ARN)
El ARN participa en la expresión de la información contenida en el ADN mediante la síntesis de proteínas, que son las que regulan la mayoría de los procesos vitales del organismo.
Tipos de ARN
- ARN mensajero (ARNm): Copia la información del ADN y la transporta hasta los ribosomas.
- ARN ribosómico (ARNr): Forma los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas.
- ARN transferente (ARNt): Se une a los aminoácidos y los transporta hasta el ribosoma para formar proteínas.
La Replicación del ADN
El ADN tiene la capacidad de replicarse idénticamente a sí mismo.
Etapas de la Replicación
- Se rompen los enlaces de hidrógeno, de esta forma se desenrollan las cadenas.
- Cada cadena constituye un molde para la nueva cadena. Cuando se separan, las enzimas leen la información y unen los nucleótidos complementarios.
- Conforme se forma la nueva cadena, se forman enlaces de hidrógeno y se van enrollando.
Características de la Replicación
La replicación es semiconservativa, ya que cada nueva hélice conserva el molde. En las células existen enzimas de reparación para errores de lectura.
El Concepto de Gen
Desde el punto de vista estructural, un GEN es un fragmento de ADN que contiene la información genética para un determinado carácter.
Experimento de Beadle y Tatum
Un gen se define como un fragmento de ADN que lleva la información para sintetizar una proteína, necesaria para que se exprese un determinado carácter.
Estructura del Genoma
El genoma es el conjunto completo de genes de un organismo. En los procariotas, consiste en un solo cromosoma circular, y en los eucariotas, la mayor parte del genoma constituye la cromatina.
Las Mutaciones
Las mutaciones son cambios aleatorios que se producen en el ADN de un organismo. Constituyen una fuente de variabilidad genética y un motor para la evolución de las especies.
Tipos de Mutaciones
- Según el efecto sobre el individuo: perjudiciales, beneficiosas, neutras.
- Según el tipo de células afectadas: somáticas, germinales.
- Según la extensión del material genético afectado: génicas, genómicas, cromosómicas.
La Expresión de la Información Genética
Los aminoácidos son una combinación de monómeros que forman las proteínas. La información genética está escrita con 4 letras: A, T, G, C, cada una es un nucleótido. La información contenida en el ADN está organizada por tripletes.
La Descodificación de la Información del ADN
Se realiza en las siguientes fases:
Transcripción del Mensaje
Consiste en copiar la información genética del ADN a una molécula de ARN mensajero. Cuando se separan en el núcleo, el molde sintetiza el ARNm.
Traducción
Traduce el mensaje del ARNm al lenguaje de las proteínas. El ARN traslada la información hasta el citoplasma. Los ribosomas leen la información por tripletes, cada triplete se llama codón y cada codón corresponde a un aminoácido. El ARNt es la molécula que transporta los aminoácidos hasta el ribosoma.
(((t-a;a-u;a-u;g-c;c-g;c-g;g-c:t-a:c-g)))
El Código Genético
Un anticodón es un triplete, un aminoácido situado en los extremos de un ARNt. El código genético es la correspondencia entre los codones del ARNm y los aminoácidos que forman las proteínas. El código genético es universal y existen 64 codones posibles.
La Ingeniería Genética
Consiste en manipular el ADN de un organismo para conseguir un objetivo práctico. Se lleva a cabo por la transferencia de uno o más genes de un organismo a otro. Se llama organismo transgénico a aquel cuyo genoma ha sido modificado con genes de otros organismos.
ADN Recombinante
Es el ADN sintetizado de manera artificial mediante la unión de ADN de orígenes diferentes.
Herramientas para la Manipulación de Genes
- Enzimas de restricción: Proteínas que cortan el ADN por puntos concretos.
- Vector de transferencia: Agente que transfiere un segmento de ADN de un organismo a otro. Los más utilizados son los plásmidos.
- ADN ligasas: Enzimas encargadas de unir fragmentos de ADN.
Fases de un Proyecto de Ingeniería Genética
- Localización y aislamiento del gen que se desea transferir.
- Selección del vector.
- Unión del ADN elegido al ADN del vector.
- Inserción del vector con el gen transferido en la célula hospedadora.
- Multiplicación del organismo transgénico.
Aplicaciones de la Ingeniería Genética
- Obtención de fármacos: insulina, proteínas de coagulación, vacunas que estimulan las defensas.
- Mejora en la producción agrícola y animal: plantas con genes de resistencia a herbicidas, y en los animales, mayor crecimiento.
- Terapia génica: tratamiento para enfermedades producidas por una alteración genética.
- Biorremediación: utilización de hongos y bacterias para eliminar sustancias contaminantes del medio.
La Clonación
Clonar un organismo, una célula o una molécula significa hacer una o varias copias idénticas al original.
Fases de la Clonación
- Extracción de células mamarias (primer organismo).
- Obtención de óvulo (segundo individuo).
- Cultivo de células mamarias.
- Extracción del núcleo del óvulo.
- Fusión de células y desarrollo del embrión.
- Implantación del embrión en un tercer organismo.
- Nacimiento de un nuevo organismo.