Ïndice:
1-La información genética
2-Expresión de la información genética
3-El ciclo celular
4-Mitosis
5-Meiosis
6-Biotecnología
7-Ingeniería genética
8-Transgénicos
8-Clonación
9-Análisis de ADN
10-El genoma humano
11-Riesgos de la biotecnología
12-Mutaciones.
1-La información Genética
Las características de los seres vivos que se transmiten de generación en generación se denomina información genética, esta información esta contenida en el ADN. Se denomina genoma al conjunto de todos los genes de un individuo.
EL ADN es una macromolécula orgánica formada por subunidades llamadas nucleótidos. Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un azúcar, una base nitrogenada y un grupo fosfato.
Según el modelo de Watson la molécula de ADN está formada por dos cadenas antiparalelas de polinucleótidos unidas de forma complementaria por enlaces entre las bases.
Las principales propiedades de la molécula de ADN que le permite realizar su función de control celular son:
-La capacidad de duplicarse.
-La capacidad de almacenar información.
Para transmitir su información a las células hijas el ADN hace copias de sí mismo antes de la división celular.La doble hélice se abre y cada una de sus cadenas sirve de molde para elaborar a la cadena complementaria.
La secuencia de bases en la cadena de ADN forman un código, una especie de lenguaje químico que permite almacenar información.
2.Expresión de la información genética
La información genética de la célula está codificada como una secuencia de nucleótidos en el ADN, el ADN lleva información para fabricar proteínas.
El ADN está formado por cuatro tipos de nucleótidos formados por cuatro bases diferentes( adenina, guanina, citosina y timina).
El código genético presenta dos características principales:
-Es universal: todos los seres vivos tienen el mismo código.
-Es degenerado: existen 64 tripletes de bases pero sólo 20 aminoácidos.
Para fabricar una proteína a partir del ADN se requieren dos procesos: la transcripción y la traducción.
La intervención de tres tipos de ARN:
-ARN mensajero: copia las instrucciones del ADN y las lleva a los ribosomas en el citoplasma
-ARN transferente: transporta los diferentes aminoácidos que están en el citoplasma hasta los ribosomas.
-ARN ribosomal: forma parte de la estructura de los ribosomas junto a numerosas proteínas.
La síntesis de proteínas se realiza mediante dos procesos:
-Transcripción: La información de una de los cadenas de la molécula del ADN es copiada en una molécula de ARN.
-Traducción: sale del núcleo y se dirige al citoplasma donde se une los ribosomas
3-Ciclo celular
Es el periodo comprendido entre el nacimiento de una célula a partir de otra y su propia división.
La mayoría de las células están programadas para dividirse un número determinado de veces y después morir.
La duración de un ciclo celular es muy variable desde sólo unos minutos o varias horas.
El ciclo celular consta de dos partes:
-Interfase: es las más larga, durante esta fase la célula realiza su actividad normal. El núcleo está siempre presente y el ADN está en forma de cromatina.
-Fase de división: es una etapa muy breve en la que la célula divide su núcleo y reparte los orgánulos y el material genético entre las células hijas.
4-Mitosis
Es un proceso por el que el núcleo de la célula ecuariota se divide en dos núcleos, cada uno conteniendo el mismo número de cromosomas que la célula original.
Su estudio se divide en cuatro etapas:
-Profase: El ADN está en forma de cromatina y comienza a condensarse, formándose los cromosomas y haciéndose visible.
-Metafase: los cromosomas arrastrados por los microtúbulos, se disponen en la zona ecuatorial de la célula, los cromosomas alcanzan el mayor grado de condensación y son visibles las dos cromátidas.
-Anafase: los microtúbulos del huso se acortan y tiran cada cromátida hermana hacia uno de los polos.
-Telofase: las cromátidas alcanzan los polos de la célula y comienzan a descondensarse en cromatina, el huso mitótico desaparece y se forman las membranas nucleares de los nuevos núcleos.
Para completar la división celular debe dividirse el citoplasma y repartir los orgánulos. Este proceso se denomina citocinesis y es diferentes en células animales y vegetales.
En la animal se produce por la aparición de un anillo contráctil en mitad de la célula y en la vegetal la presencia de una pared rígida impide el estrangulamiento.
5-Meiosis
Es un mecanismo de división celular especial por el que se forman gametos es decir células con la mitad de los cromosomas que la célula madre.
Consta de dos divisiones del núcleo sucesivas:
-Primera división meiótica: -Profase I: los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian fragmentos de ADN dándose la recombinación genética.
-Metafase I: las parejas de cromosomas se sitúan en el ecuador celular, de forma que cada cromosoma de una pareja esta dirigido hacia uno de los polos.
-Anafase I: los microtúbulos del huso se acortan y tiran de los cromosomas pero en vez de arrastrar una cromátida a cada polo como en la mitosis se arrastran
cromosomas enteros.
-Telofase I: los cromosomas se descondensan ligeramente y desaparece el huso.
-Segunda división meiótica: cada una de las células obtenidas en la primera división sufre una segunda meiosis.
6-La biotecnología
Es el conjunto de técnicas y procesos que permiten manipular el material genético de los seres vivos con el fin de obtener productos de interés para los seres humanos o el medio natural.
La biotecnología puede lograr: producir proteínas, hormonas, medicamentos, el diagnóstico y detección precoz de enfermedades, mejorar la producción agrícola y ganadera con organismos transgénicos, el análisis genético de los individuos para obtener relaciones de parentesco, la lucha contra la contaminación y la producción de energías alternativas.
7-La ingeniería genética en medicina
Permite la insercción de genes humanos en otros organismos, como bacterias y levaduras de froma que éstos pueden fabricar moléculas humanas.
Primero debe localizarse el gen que produce la sustancia deseada dentro del genoma humano.
Luego se corta el gen con enzimas de restricción y se introduce un vector cortado con las mismas enzimas.
La diabetes es una enfermedad que afecta a millones de personas en todo el mundo.Las personas con diabetes son incapaces de controlar los niveles de azúcar en sangre. Para tratar la enfermedad debe suministrarse insulina a los pacientes.
La ingeniería genética puede fabricar otras sustancias útiles para los seres humanos entre ellas el factor VIII de coagulación, las hormonas de crecimiento, la interferón y los antibióticos.
8-Transgénicos
Cada vez existen más organismos modificados genéticamente de uso en la industria, ganadería o la agricultura.
Plantas transgénicas: La ingenería genética ha desarrollado variedades de plantas mejorando la producción y la calidad, han creado:
-Variedades resistentes a herbicidas
-Plantas resistentes a plagas
-Plantas resistentes a condiciones climáticas
-Plantas con el desarrollo alterado
-Plantas que producen sustancias de interés
Animales transgénicos: es más compleja que la de bacterias o plantas, para conseguir un animal transgénico se introduce el ADN pasajero de interés en un óvulo fecundando mediante microinyecciones. Las principales aplicaciones de la ingeniería genética en animales son :
-Aumento de la producción animal
-Producción de leche con sustancias de interés
-Animales para xenotrasplantes
-Obtención de animales para investigación
9-Clonación
Se denominan clones a los organismos genéticamente idénticos. La clonación es un mecanismo que permite obtener uno o más copias idénticas de un individuo.
También las células embrionarias hacen copias idénticas de si mismas.
Existen dos tipos de clonación artificial:
-Clonación reproductiva: se emplea para obtener nuevos individuos idénticos a otros existentes.
-Clonación terapéutica: es similar a la anterior pero el embrión se cultiva in vitro para obtener células embrionarias de las que pueden obtenerse distintos tejidos usados.
La oveja Dolly fue el primer mamífero clonado a partir de una célula adulta. Dolly fue el único cordero resultante de 277 fusiones de óvulos anucleados con núcleos de células mamarias.
Para clonar a Dolly se siguió el siguiente proceso:
-Se extrajeron células epiteliales de la glándula mamaria de una oveja y se cultivaron en vitro.
-Se extrajeron ovocitos de una oveja y se les quitó el núcleo.
-Se extrajeron los núcleos de las células epiteliales cultivadas y se introdujeron en los ovocitos.
-Se activaron los ovocitos con descargas eléctricas y se cultivaron hasta el estado de mórula.
-Los embriones se implantaron en el útero de ovejas.
-A los 148 días Dolly, un cordero completamente blanco.
10-Análisis del ADN
Las regiones del ADN diferentes entre individuos y que tienen gran variabilidad se denominan ADN hipervariable. Estas regiones son particulares de cada individuo y permiten realizar la prueba del ADN o huella genética.
Esta prueba permite:
-Hacer pruebas de paternidad
-Análisis de ADN en fósiles
-Identificación de especies de seres vivos
-Parentesco evolutivo entre especies
-Investigación forense de delitos.
Para hacer la prueba del ADN basta una pequeña muestra de tejidos o células: sangre,cabello, semen, piel, huesos.
El ADN es troceado y depositado sobre un gel que se somete a una corriente eléctrica. La electricidad separa los fragmentos de ADN según su tamaño.
11-El genoma humano
Este proyecto comenzó en 1990 y tenía por objeto determinar la secuencia completa del ADN humano. Este proyecto se tenía pensando terminar en 15 años, era el proyecto más ambicioso emprendido por la ciencia.
El genoma humano tiene 23 cromosomas con unos 3.200 millones de pares de bases. Se estima que contiene unos 20.000 genes y que sólo el 5% codifica para proteínas.
Los datos obtenidos por el PGH permitirán:
-Identificar los genes de responsables de enfermedades hereditarias.
- Diagnósticos, tratamiento y prevención de enfermedades genéticas.
-Determinar la predisposición a ciertas enfermedades.
-Terapia génica para tratar enfermedades.
-Desarrollar medicamentos específicos contra cada enfermedad.
-Mejorar los estudios sobre evolución
-Facilitar las investigaciones forenses, paleontológicas e históricas.
12-Riesgos de la biotecnología
Existen implicaciones éticas, ecológicas y sociales de todos los aspectos biotecnológicos, destacando los referentes a ingeniería genética, clonación y el proyecto genoma humano.
La tecnología del ADN recombinante que permite obtener organismos transgénicos, es la más polémica.
Preocupan:
-Los efectos ecológicos de la introducción de nuevos organismos en los ecosistemas. Podrían llegar a desplazar organismos autóctonos o provocar enfermedades nuevas.
- Efectos en la salud. Algunos acusan a los transgénicos de ser potenciales responsables de la aparición de alergias y resistencia a antibióticos.
13-Mutaciones
Las mutaciones son alteraciones del material genético. Bien de la secuencia de nucleótidos del ADN o bien en la estructura o número de cromosomas.
La mayoría de las mutaciones son neutras, no tienen efectos para el individuo. Muchas son negativas suponen un perjuicio , pero algunas son positivas, aportan una ventaja lo que es la base de la evolución biológica.
Las mutaciones pueden ser:
-Mutaciones naturales: se producen de manera fortuita durante los procesos de duplicación del ADN.
-Mutaciones artificiales: causadas por agentes mutágenos, que alteran el material genético, los agentes mutágenos pueden ser físicos, químicos y biológicos.
Según el material afectado hay dos tipos de mutaciones: génicas y cromosómica:
- Mutaciones génicas: alteraciones de la secuencia de nucleótidos del ADN, suelen darse durante la duplicación del ADN, suelen darse durante la duplicación del ADN antes de la división celular.
-Mutaciones cromosómicas: afectan a la estructura o número de cromosomas. La más habituales afectan a los pares de cromosomas homólogos haciendo que se pierda uno o que parezca uno de más.
El ADN está formado por cuatro tipos de nucleótidos formados por cuatro bases diferentes( adenina, guanina, citosina y timina).
El código genético presenta dos características principales:
-Es universal: todos los seres vivos tienen el mismo código.
-Es degenerado: existen 64 tripletes de bases pero sólo 20 aminoácidos.
Para fabricar una proteína a partir del ADN se requieren dos procesos: la transcripción y la traducción.
La intervención de tres tipos de ARN:
-ARN mensajero: copia las instrucciones del ADN y las lleva a los ribosomas en el citoplasma
-ARN transferente: transporta los diferentes aminoácidos que están en el citoplasma hasta los ribosomas.
-ARN ribosomal: forma parte de la estructura de los ribosomas junto a numerosas proteínas.
La síntesis de proteínas se realiza mediante dos procesos:
-Transcripción: La información de una de los cadenas de la molécula del ADN es copiada en una molécula de ARN.
-Traducción: sale del núcleo y se dirige al citoplasma donde se une los ribosomas
3-Ciclo celular
Es el periodo comprendido entre el nacimiento de una célula a partir de otra y su propia división.
La mayoría de las células están programadas para dividirse un número determinado de veces y después morir.
La duración de un ciclo celular es muy variable desde sólo unos minutos o varias horas.
El ciclo celular consta de dos partes:
-Interfase: es las más larga, durante esta fase la célula realiza su actividad normal. El núcleo está siempre presente y el ADN está en forma de cromatina.
-Fase de división: es una etapa muy breve en la que la célula divide su núcleo y reparte los orgánulos y el material genético entre las células hijas.
4-Mitosis
Es un proceso por el que el núcleo de la célula ecuariota se divide en dos núcleos, cada uno conteniendo el mismo número de cromosomas que la célula original.
Su estudio se divide en cuatro etapas:
-Profase: El ADN está en forma de cromatina y comienza a condensarse, formándose los cromosomas y haciéndose visible.
-Metafase: los cromosomas arrastrados por los microtúbulos, se disponen en la zona ecuatorial de la célula, los cromosomas alcanzan el mayor grado de condensación y son visibles las dos cromátidas.
-Anafase: los microtúbulos del huso se acortan y tiran cada cromátida hermana hacia uno de los polos.
-Telofase: las cromátidas alcanzan los polos de la célula y comienzan a descondensarse en cromatina, el huso mitótico desaparece y se forman las membranas nucleares de los nuevos núcleos.
Para completar la división celular debe dividirse el citoplasma y repartir los orgánulos. Este proceso se denomina citocinesis y es diferentes en células animales y vegetales.
En la animal se produce por la aparición de un anillo contráctil en mitad de la célula y en la vegetal la presencia de una pared rígida impide el estrangulamiento.
5-Meiosis
Es un mecanismo de división celular especial por el que se forman gametos es decir células con la mitad de los cromosomas que la célula madre.
Consta de dos divisiones del núcleo sucesivas:
-Primera división meiótica: -Profase I: los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian fragmentos de ADN dándose la recombinación genética.
-Metafase I: las parejas de cromosomas se sitúan en el ecuador celular, de forma que cada cromosoma de una pareja esta dirigido hacia uno de los polos.
-Anafase I: los microtúbulos del huso se acortan y tiran de los cromosomas pero en vez de arrastrar una cromátida a cada polo como en la mitosis se arrastran
cromosomas enteros.
-Telofase I: los cromosomas se descondensan ligeramente y desaparece el huso.
-Segunda división meiótica: cada una de las células obtenidas en la primera división sufre una segunda meiosis.
6-La biotecnología
Es el conjunto de técnicas y procesos que permiten manipular el material genético de los seres vivos con el fin de obtener productos de interés para los seres humanos o el medio natural.
La biotecnología puede lograr: producir proteínas, hormonas, medicamentos, el diagnóstico y detección precoz de enfermedades, mejorar la producción agrícola y ganadera con organismos transgénicos, el análisis genético de los individuos para obtener relaciones de parentesco, la lucha contra la contaminación y la producción de energías alternativas.
7-La ingeniería genética en medicina
Permite la insercción de genes humanos en otros organismos, como bacterias y levaduras de froma que éstos pueden fabricar moléculas humanas.
Primero debe localizarse el gen que produce la sustancia deseada dentro del genoma humano.
Luego se corta el gen con enzimas de restricción y se introduce un vector cortado con las mismas enzimas.
La diabetes es una enfermedad que afecta a millones de personas en todo el mundo.Las personas con diabetes son incapaces de controlar los niveles de azúcar en sangre. Para tratar la enfermedad debe suministrarse insulina a los pacientes.
La ingeniería genética puede fabricar otras sustancias útiles para los seres humanos entre ellas el factor VIII de coagulación, las hormonas de crecimiento, la interferón y los antibióticos.
8-Transgénicos
Cada vez existen más organismos modificados genéticamente de uso en la industria, ganadería o la agricultura.
Plantas transgénicas: La ingenería genética ha desarrollado variedades de plantas mejorando la producción y la calidad, han creado:
-Variedades resistentes a herbicidas
-Plantas resistentes a plagas
-Plantas resistentes a condiciones climáticas
-Plantas con el desarrollo alterado
-Plantas que producen sustancias de interés
Animales transgénicos: es más compleja que la de bacterias o plantas, para conseguir un animal transgénico se introduce el ADN pasajero de interés en un óvulo fecundando mediante microinyecciones. Las principales aplicaciones de la ingeniería genética en animales son :
-Aumento de la producción animal
-Producción de leche con sustancias de interés
-Animales para xenotrasplantes
-Obtención de animales para investigación
9-Clonación
Se denominan clones a los organismos genéticamente idénticos. La clonación es un mecanismo que permite obtener uno o más copias idénticas de un individuo.
También las células embrionarias hacen copias idénticas de si mismas.
Existen dos tipos de clonación artificial:
-Clonación reproductiva: se emplea para obtener nuevos individuos idénticos a otros existentes.
-Clonación terapéutica: es similar a la anterior pero el embrión se cultiva in vitro para obtener células embrionarias de las que pueden obtenerse distintos tejidos usados.
La oveja Dolly fue el primer mamífero clonado a partir de una célula adulta. Dolly fue el único cordero resultante de 277 fusiones de óvulos anucleados con núcleos de células mamarias.
Para clonar a Dolly se siguió el siguiente proceso:
-Se extrajeron células epiteliales de la glándula mamaria de una oveja y se cultivaron en vitro.
-Se extrajeron ovocitos de una oveja y se les quitó el núcleo.
-Se extrajeron los núcleos de las células epiteliales cultivadas y se introdujeron en los ovocitos.
-Se activaron los ovocitos con descargas eléctricas y se cultivaron hasta el estado de mórula.
-Los embriones se implantaron en el útero de ovejas.
-A los 148 días Dolly, un cordero completamente blanco.
10-Análisis del ADN
Las regiones del ADN diferentes entre individuos y que tienen gran variabilidad se denominan ADN hipervariable. Estas regiones son particulares de cada individuo y permiten realizar la prueba del ADN o huella genética.
Esta prueba permite:
-Hacer pruebas de paternidad
-Análisis de ADN en fósiles
-Identificación de especies de seres vivos
-Parentesco evolutivo entre especies
-Investigación forense de delitos.
Para hacer la prueba del ADN basta una pequeña muestra de tejidos o células: sangre,cabello, semen, piel, huesos.
El ADN es troceado y depositado sobre un gel que se somete a una corriente eléctrica. La electricidad separa los fragmentos de ADN según su tamaño.
11-El genoma humano
Este proyecto comenzó en 1990 y tenía por objeto determinar la secuencia completa del ADN humano. Este proyecto se tenía pensando terminar en 15 años, era el proyecto más ambicioso emprendido por la ciencia.
El genoma humano tiene 23 cromosomas con unos 3.200 millones de pares de bases. Se estima que contiene unos 20.000 genes y que sólo el 5% codifica para proteínas.
Los datos obtenidos por el PGH permitirán:
-Identificar los genes de responsables de enfermedades hereditarias.
- Diagnósticos, tratamiento y prevención de enfermedades genéticas.
-Determinar la predisposición a ciertas enfermedades.
-Terapia génica para tratar enfermedades.
-Desarrollar medicamentos específicos contra cada enfermedad.
-Mejorar los estudios sobre evolución
-Facilitar las investigaciones forenses, paleontológicas e históricas.
12-Riesgos de la biotecnología
Existen implicaciones éticas, ecológicas y sociales de todos los aspectos biotecnológicos, destacando los referentes a ingeniería genética, clonación y el proyecto genoma humano.
La tecnología del ADN recombinante que permite obtener organismos transgénicos, es la más polémica.
Preocupan:
-Los efectos ecológicos de la introducción de nuevos organismos en los ecosistemas. Podrían llegar a desplazar organismos autóctonos o provocar enfermedades nuevas.
- Efectos en la salud. Algunos acusan a los transgénicos de ser potenciales responsables de la aparición de alergias y resistencia a antibióticos.
13-Mutaciones
Las mutaciones son alteraciones del material genético. Bien de la secuencia de nucleótidos del ADN o bien en la estructura o número de cromosomas.
La mayoría de las mutaciones son neutras, no tienen efectos para el individuo. Muchas son negativas suponen un perjuicio , pero algunas son positivas, aportan una ventaja lo que es la base de la evolución biológica.
Las mutaciones pueden ser:
-Mutaciones naturales: se producen de manera fortuita durante los procesos de duplicación del ADN.
-Mutaciones artificiales: causadas por agentes mutágenos, que alteran el material genético, los agentes mutágenos pueden ser físicos, químicos y biológicos.
Según el material afectado hay dos tipos de mutaciones: génicas y cromosómica:
- Mutaciones génicas: alteraciones de la secuencia de nucleótidos del ADN, suelen darse durante la duplicación del ADN, suelen darse durante la duplicación del ADN antes de la división celular.
-Mutaciones cromosómicas: afectan a la estructura o número de cromosomas. La más habituales afectan a los pares de cromosomas homólogos haciendo que se pierda uno o que parezca uno de más.
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