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.
  • 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).
Agentes Mutagénicos:
  • Físicos:
    • No ionizantes: Radiación UV.
    • Ionizantes: Rayos X o rayos gamma.
  • Químicos: Modificación de bases, sustitución por bases análogas, intercalación de moléculas.
Relación con el Cáncer:
  • 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:
      1. Fijación/Adsorción.
      2. Penetración: Con enzimas como lisozimas.
      3. Eclipse o Multiplicación: Síntesis de componentes víricos (con enzimas como endonucleasas y endolisinas).
      4. Ensamblaje.
      5. 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.

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.

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