I. El Material Genético: ADN y ARN
ADN (Ácido Desoxirribonucleico)
El ADN es el componente principal del material genético de la mayoría de los organismos y, junto al ARN, forma los ácidos nucleicos.
- Nucleótidos: Son las unidades más pequeñas que forman los ácidos nucleicos. Su repetición genera una secuencia donde reside el material hereditario.
- Forma: El ADN tiene una forma superenrollada que se compacta para formar los cromosomas.
- Localización: En organismos procariotas está en el citoplasma, y en eucariotas está en el núcleo celular.
- Función: Es codificar y transmitir las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de un ser vivo. Estas instrucciones son esenciales para la síntesis de macromoléculas.
Función del ARN (Ácido Ribonucleico)
El ARN cumple diversas funciones esenciales en la célula:
- ARN mensajero (ARNm): Es responsable de copiar la información del ADN y llevarla a los ribosomas.
- ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de la estructura de los ribosomas.
- ARN de transferencia (ARNt): Transporta los aminoácidos a los ribosomas para construir la cadena de proteína.
II. Conceptos Fundamentales de Genética
Gen
Es cada una de las unidades de almacenamiento de información que se encuentra en el ADN.Genotipo
El conjunto de todos los caracteres transmisibles presentes en los genes de un individuo.Fenotipo
Es el genotipo expresado de forma específica en el aspecto observable de un individuo.Genoma
Conjunto total de genes de una especie.Descubrimiento de la Estructura del ADN
Rosalind Franklin descubrió la forma helicoidal del ADN gracias a la difracción de rayos X. Watson y Crick, al ver sus resultados, se adueñaron de sus descubrimientos. Franklin murió posteriormente debido a un cáncer de ovario, posiblemente relacionado con la poca protección frente a la radioactividad utilizada en sus experimentos.
III. División Celular y Replicación
Mitosis
Es el proceso de división celular. Gracias a ella, los organismos unicelulares se reproducen. De una célula madre surgen dos células hijas idénticas. Su finalidad es aumentar el número de células.Meiosis
Son dos divisiones celulares sucesivas en las que se intercambia la información genética para crear variabilidad.Diferencia entre Mitosis y Meiosis
La mitosis es la división de células somáticas y da lugar a dos células idénticas al progenitor. La meiosis implica dos divisiones celulares donde se intercambia información genética para generar variabilidad.Replicación del ADN
La replicación del ADN consiste en duplicar el ADN para poder ceder un juego de cromosomas completo a cada célula hija, obteniendo así dos copias idénticas de la misma hebra de ADN.
- Sucede durante el periodo de tiempo comprendido entre dos mitosis (interfase).
- Si la replicación no es correcta, hablamos de mutaciones genéticas, que consisten en que la información genética no se transmite correctamente.
- Se dice que es semiconservativa porque, al terminar el proceso de replicación, tendremos dos juegos completos de ADN, cada uno de los cuales tendrá una cadena original y otra de nueva síntesis.
Líneas Celulares y Dotación Cromosómica
Las dos líneas germinales que surgen a partir del cigoto son:
- Línea somática: Dará lugar a las células funcionales de los sistemas orgánicos y mantendrá la vida del organismo. Estas células se dividen por mitosis.
- Línea germinal: Dará lugar a las células reproductoras. Estas células se dividen por meiosis.
Diploide
Contiene el número normal de cromosomas de una especie (cromosomas duplicados).Haploide
Tiene la mitad del número normal de cromosomas (cromosomas sencillos).IV. Expresión Génica y Código Genético
Proteínas
Son responsables de la funcionalidad de la célula y del mantenimiento del metabolismo celular.Transcripción
Es un proceso mediante el cual se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína, utilizando varios ARN como intermediarios.Traducción
Es un proceso por el cual se realiza la síntesis de proteínas en los ribosomas tras la decodificación del mensaje cifrado en el ARN mensajero en tripletes.Código Genético
Establece una pauta de traducción entre la secuencia de nucleótidos y los aminoácidos, según la cual tres nucleótidos se corresponden con un aminoácido.
El código genético es universal en vez de ambiguo porque un triplete solo puede codificar un aminoácido en todos los organismos vivos, mientras que un aminoácido puede estar codificado por varios tripletes.
V. Biotecnología e Ingeniería Genética
Biotecnología
Es cualquier proceso biológico que sirva para obtener bienes y servicios a partir de organismos vivos. Existe desde la antigüedad.Ingeniería Genética
Es una tecnología que ha posibilitado el desarrollo de numerosos procesos técnicos, con la que se obtienen bienes y servicios. Esta tecnología es de desarrollo reciente, existiendo solo hasta la actualidad.
Los campos de aplicación de la ingeniería genética son: las nuevas formas de síntesis de fármacos, la modificación genética de organismos y el desarrollo de una nueva forma de medicina que usa el diagnóstico molecular y las terapias génicas.
Hitos y Técnicas Clave
Revolución Verde
Es la primera revolución biotecnológica que supuso una mejora en el cultivo de plantas clave para la alimentación humana, gracias a la mejora de las técnicas de hibridación de las especies y de la mecanización. No hay solución (a los problemas de alimentación global).Tecnología del ADN Recombinante
Nos permite cortar el fragmento de ADN específico que nos interesa de un individuo e insertarlo en el ADN de otro individuo.OMG u OGM (Organismos Genéticamente Modificados)
Son los organismos que, tras ser manipulados, expresan en su fenotipo una característica que antes no tenían. Ejemplos: agricultura, animales transgénicos.Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)
Permite obtener una gran cantidad de ADN partiendo de una pequeña muestra. Teniendo una muestra pequeña, se sacan copias para formar una cadena entera.
Aplicaciones de la PCR:
- Obtención de suficiente cantidad de ADN de un gen previamente seleccionado para su secuenciación.
- Estudios evolutivos (permite amplificar genes de organismos ya extinguidos).
- Determinación de las huellas genéticas (permite obtener suficiente cantidad de ADN para comprobar si dos organismos provienen del mismo progenitor).
Secuenciación de un Gen
Después de aislar y clonar un fragmento de ADN, el ADN se puede secuenciar, es decir, se puede leer la secuencia de los nucleótidos del fragmento de ADN obtenido. Permite identificar posibles mutaciones y enfermedades asociadas a las alteraciones.VI. Medicina Genética y Reproducción
Amniocentesis
Es uno de los métodos para identificar anomalías en el feto. Consiste en la obtención del líquido amniótico para analizarlo (técnica diagnóstica invasiva).Terapia Génica
Consiste en la introducción de material genético sano en células enfermas.Farmacología Genética
Consiste en la obtención de medicamentos a la carta según el perfil genético del enfermo o las características del patógeno.Test de Paternidad
Se basan en la comparación de los ADN del niño y del supuesto padre.Proyecto Genoma Humano (PGH)
El PGH consiste en conocer los 20.000 y los 25.000 genes que forman nuestro genoma. Fue llevado a cabo por un consorcio internacional (no solo una empresa pública) en el que participaron centros de investigación de más de 20 países.
Técnicas de Reproducción Asistida
Su finalidad es favorecer el encuentro entre los gametos y, por tanto, la fecundación, ayudando a las parejas a tener hijos.
- Inseminación Artificial: Procedimiento que consiste en la introducción médica del semen o esperma en el útero de la mujer, coincidiendo con el momento de liberación del óvulo.
- Fecundación In Vitro: Se realiza cuando los problemas de infertilidad y esterilidad son más complejos. Se extrae el óvulo de la mujer para fecundarlo en una probeta con el esperma. Los embriones resultantes se implantan en el útero de la mujer.
La disminución de los gametos masculinos se debe a motivos desconocidos, pero los investigadores se inclinan por factores como el alcohol, el tabaco, el estrés y la contaminación ambiental.
Células Madre y Clonación
Células Madre
Son células capaces de dar origen a cualquier otra célula. Los adultos también tienen células madre, pero con menos potencial.Clon
Es un organismo indiferenciable de su progenitor, ya que son copias idénticas de un individuo adulto.
La oveja Dolly no tuvo padres, ya que se implantó el núcleo de un óvulo en otro óvulo de otra oveja. Tuvo tres madres: la donante del óvulo, la donante del núcleo y la oveja que la parió.
Utilidad de la Clonación
- Fines terapéuticos: Se utilizaría para obtener células madre y conseguir tejidos u órganos destinados a la medicina reparadora o regenerativa.
- Fines reproductivos: La obtención de un ser humano desarrollado.