Fundamentos de Genética, Microbiología y Procesos Biológicos Clave
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Biología Molecular: Procesos Fundamentales
Transcripción Genética
- Definición: Complementariedad de bases. Se transcribe en dirección 5'-3' por ARN polimerasa.
- En Eucariotas:
- Localización: Núcleo, mitocondrias y cloroplastos.
- Características: Diferentes promotores, presencia de caperuza (cap) y cola poli-A.
- En Procariotas:
- Localización: Citoplasma.
- Características: La subunidad sigma (σ) es esencial para iniciar la transcripción. Se utiliza una hebra molde.
- Etapas: Iniciación, elongación, finalización (con terminador) y maduración.
Código Genético
- Definición: Correspondencia entre secuencias de bases del ARNm y aminoácidos (aa).
- Características:
- Universal: Compartido por la mayoría de los organismos.
- Carece de solapamiento (no comparte bases).
- Unidireccional.
- No ambiguo.
Traducción (Síntesis Proteica)
- Activación: Por aminoacil-ARNt sintetasa.
- Iniciación: Formación del complejo de iniciación.
- Elongación: Formación del enlace peptídico.
- Terminación: Liberación de la proteína por hidrólisis del enlace peptidil-ARNt (con H2O).
Genética: Mutaciones y Evolución
Mutaciones
- Definición: Alteraciones en el ADN (o ARN en virus).
- Clasificación:
- Según la célula afectada: Somáticas o germinales.
- Según su origen: Naturales o inducidas.
- Tipos de Mutaciones:
- Génicas (puntuales):
- Sustitución de bases (transición o transversión).
- Pérdida (deleción) o inserción de bases.
- Causas: Errores de lectura, lesiones fortuitas y transposiciones.
- Reparación: Por escisión.
- Génicas (puntuales):
- Cromosómicas:
- Deleción, duplicación, inversión o translocación.
- Detección: Por bandeo cromosómico o estudio de emparejamiento en meiosis (ej. deleciones: bucles; translocaciones: formas en cruz).
- Genómicas (numéricas):
- Aneuploidías: Alteración en el número de cromosomas (ej. nulisomías). Pueden producirse por fusión céntrica, fisión céntrica o segregación errónea.
- Euploidías: Alteración en el número de juegos cromosómicos completos (ej. monoploidía).
- Físicos:
- No ionizantes: Radiación UV.
- Ionizantes: Rayos X o rayos gamma.
- Químicos: Modificación de bases, sustitución por bases análogas, intercalación de moléculas.
- Protooncogenes: Pequeños cambios que pueden derivar en oncogenes.
- Genes supresores de tumores.
Teoría Sintética de la Evolución (Neodarwinismo)
- Se basa en la variabilidad intraespecífica, mutaciones y recombinaciones.
- La población varía por cambios en las frecuencias génicas debido a:
- Selección natural: Elimina fenotipos menos eficaces.
- Mutaciones: Generan nuevos alelos.
- Migraciones: Aportan o sustraen alelos.
- Deriva genética: Cambio en frecuencias génicas en poblaciones pequeñas.
- El aislamiento reproductivo conduce a la formación de nuevas especies.
- Rechazo del Lamarckismo.
Diversidad Biológica: Microorganismos y Agentes Subvirales
Microorganismos
- Dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya.
- Bacterias:
- Metabolismo: Heterótrofas o autótrofas; aerobias o anaerobias.
- Morfología: Bacilos (forma de bastón), cocos (esféricas), espirilos (espiral), vibrios (coma).
- Estructuras Externas:
- Cápsula bacteriana: Compuesta de glucoproteínas y polisacáridos; rígida o mucosa. Funciones: Reconocimiento y adhesión.
- Pared bacteriana: Compuesta de mureína y peptidoglucanos. Las Grampositivas se tiñen de azul y son monoestratificadas.
- Membrana Plasmática (MP): Ausencia de esteroles. Envuelve y regula el paso de sustancias nutritivas.
- Estructuras Internas:
- Cromosoma bacteriano, plásmidos y episomas (elementos genéticos).
- Ribosomas.
- Inclusiones: Sustancias de reserva.
- Estructuras especializadas: Clorosomas, vacuolas de gas, carboxisomas, magnetosomas.
- Membrana intracitoplasmática: Tilacoides, cromatóforos, mesosomas.
Virus
- Características: Sin organización celular ni metabolismo propio; solo se reproducen dentro de células huésped.
- Viriones: Forma extracelular del virus.
- Hipótesis de Origen: Regresión celular, coevolución, origen molecular-celular.
- Estructura:
- Genoma vírico: ADN o ARN.
- Cápside: Cubierta proteica que envuelve el genoma, protege y reconoce receptores.
- El conjunto es la nucleocápside.
- Tipos de Cápside: Helicoidal, icosaédrica y compleja (ej. bacteriófagos: cabeza con ácido nucleico, cola de inyección, placa basal con espinas y fibras caudales).
- Algunos poseen cubierta membranosa (doble capa lipídica y glucoproteínas).
- Ciclos de Replicación:
- Ciclo Lítico:
- Fijación/Adsorción.
- Penetración: Con enzimas como lisozimas.
- Eclipse o Multiplicación: Síntesis de componentes víricos (con enzimas como endonucleasas y endolisinas).
- Ensamblaje.
- Lisis o Liberación: Con enzimas como endolisinas.
- Ciclo Lisogénico:
- Formación de profagos.
- Periodo latente que requiere de estímulo.
- El genoma vírico se incorpora al ADN del huésped.
- En Virus Animales:
- Penetración: Por fusión con la membrana plasmática (MP) o endocitosis.
- Denudación: El ácido nucleico se libera en la célula por enzimas líticas.
- Liberación: Por lisis o gemación.
- Ciclo Lítico:
Agentes Subvirales
- Viroidos:
- Pequeñas moléculas de ARN circular sin cubierta proteica.
- Infectan células vegetales.
- No codifican proteínas y se replican en el núcleo.
- Priones:
- Proteínas con la misma secuencia de aminoácidos que una proteína normal, pero con un plegamiento anormal.
- Causan enfermedades neurodegenerativas (ej. encefalopatías espongiformes), caracterizadas por la muerte neuronal y la formación de espacios vacíos.