Génetica

Modelo ideal para el estudio genético funcional de muchos genes implicados en patologías humanas

2500 Mb en 19 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales. 80% de genes que tienen ortólogos en humanos con una identidad de secuencia de entre un 70 y un 100%. 80% de las proteínas de Mus musculus presentan una similitud superior al 70% en sus equivalentes proteicos en humanos. Se pueden manipular genéticamente (transgénicos, mutantes, knock out, knock in).

Genes complementarios

Alelos recesivos de diferentes genes que pueden expresar un mismo fenotipo.

Ratón: Mus musculus

Aplicaciones: Aproximaciones moleculares a muchos problemas biológicos: Clonar genes y saber cómo funcionan (genómica funcional). Modelos de enfermedades (ratón expresando gen humano receptor del virus de la polio). Modelo de estudios de desarrollo. Sensores de sustancias tóxicas. Biotecnología: Productores de proteínas específicas Industria farmacéutica. (probar tratamientos) Xenotrasplantes.

Bacteriofago Lambda

Aplicaciones: Estructura del ARN, su replicación, es una herramienta para la ingeniería genética, ver cómo ocurren las mutaciones. Es un vector para transformar E.coli ya que podemos incluir en su genoma otros genes, terapia fágica (atacar a bacterias patógenos con fagos), además de obtener colecciones de genes.

Categorías de herencia

Autosomica recesiva Dominante ligada al X Recesivo ligado al X Ligada al Y Autosomica dominante Mitocondrial Mutacion de novo

El ADN es el portador de la información genética

Años 20: se identifica el DNA y las proteínas como los principales componentes químicos de los cromosomas. 1944: Avery, MacLeod y McCarty, aportan pruebas experimentales de que el DNA es el portador de la información genética en las bacterias. Otros investigadores lo hicieron también en virus. 1951: Rosalind Franklin fue un clave para demostrar primera vez cómo debía ser la estructura del ADN 1953: Watson y Crick desarrollan la estructura del ADN

Código genético: El dogma central de la genética molecular

Años 60: Del DNA a las proteínas, RNAm, RNAt. Crick, Brenner, Ochoa, Nirenberg, Marhaei, Khorana, Holley, Jacob y Monod. Transcripción inversa.

El ADN recombinante: El origen de la genómica

Años 70. Las enzimas de restricción, la clonación de fragmentos de DNA en plásmidos y otras técnicas permitieron la transformación de organismos. A finales del S.XX había un desarrollo de las técnicas y los equipos de secuenciación. Análisis masivo de datos. Desarrollo de herramientas y aplicaciones informáticas. El desarrollo de la tecnología del DNA recombinante y las técnicas de ingeniería genética nos permiten modificar genéticamente a los organismos. Técnica de alteración de la constitución genética de células o individuos mediante la eliminación, la inserción o la modificación selectiva de genes individuales o de grupos de genes.

Tamaños de los genomas de las especies de modelo

Bacteriofago: 2 páginas de un libro . Bacteria: 200 páginas. Levadura: 500 páginas. Gusano: 3 volúmenes de 1500 páginas cada uno. Mosca de la fruta: 5 volúmenes de 1500 páginas cada uno. Humanos: 80 volúmenes de 1500 páginas cada uno.

Escherichia coli

Bactéria gram‐negativa. Genoma 4,6 Mb. Algunas cepas: manipulación genética perdiendo su capacidad patogénica. Bien conocido: replicación, transcripción y traducción de la información genética y su regulación. Herramienta en biología molecular e ingeniería genética: "almacén" de material genético, "fábrica" de virus y plásmidos. Capaz de adaptarse y responder a una gran variedad de estreses ambientales: buen modelo para entender la adaptación de bacterias patógenas a sus huéspedes.

Protótrofos

Capaces de sintetizar todo lo necesario a partir de los precursores del medio mínimo. Por lo que crecerá en cualquier medio.

Variación discontinua

Caracteres cualitativos o discretos donde cada fenotipo se corresponde con genotipos concretos. (Caracteres Mendelianos)

Variación continua

Caracteres cuantitativos o continuos donde cada genotipo puede producir un rango de fenotipos posibles.

Bacteriofago Lambda características

Ciclos lítico y lisogénico conocidos. Manejo fácil y seguro: infecta bacterias (E. coli). Genoma pequeño secuenciado (48500 pb) y genes identificados (50). Fácil de detectar mutantes: 100 fagos/bacterias infectadas (fr. <1/1010). El tercio central de su cromosoma puede ser reemplazado por el DNA foráneo, sin que ello afecte la capacidad del fago de infectar células y formar calvas.

Genotipo

Combinación de alelos que posee un individuo. Pueden tener variaciones en el ADN (mutaciones) que puedan presentarse en el fenotipo.

Bases pirimidínicas

Compuesto orgánico, similar al benceno, pero con un anillo heterocíclico de 6 átomos.

Requisitos que debe cumplir el material genético

Contener información compleja y ser estable: Heteropolímero (siempre la misma repetición de la misma estructura). La información debe reproducirse, es decir, copiarse. La información debe expresarse de algún modo. La información debe poder variar, es decir, mutar.

Salto a Eucariotas: Levaduras

Crecen rápido tanto en aerobiosis como en anaerobiosis. No son patógenas. Fáciles de cultivar y baratas de mantener. Se conoce muy bien su Genética y su Bioquímica. Genoma pequeño: >12.000kb repartidas en 16 cromosomas 6200 genes. Primer eucariota secuenciado. Ideales para el estudio de ciclo celular y cáncer (genes conservados). En sus plásmidos se pueden clonar fragmentos de DNA de gran tamaño para hacer genotecas (100Kb - 2 Mb; YACs= cromosomas artificiales de levaduras).

Para evaluar la desviación debida a fenómenos aleatorios, recurrimos a la estadística

Cuando asumimos que los datos se aproximaron a una proporción dada, establecemos lo que se llama hipótesis nula (las diferencias entre valores observados y esperados son debidos al azar). La comprobación de la hipótesis nula se realiza mediante análisis estadísticos.

Epistasia

Cuando la expresión de un gen o de un par de genes enmascara o modifica la expresión de otro gen o par génico. Ej: 9:3:4, 12:3:1, 9:7, 9:6:1. 15:1

Cruce monohíbrido

Cuando se cruzan líneas puras que difieren en un solo carácter (con dos variantes alternativas) TODOS los descendientes (primera generación o F1) presentan siempre la misma variante, que corresponde a la de uno de los parentales. (El cruce más sencillo realizado por Mendel implicaba sólo a un par de caracteres alternativos)

Griffith descubrió el principio transformante realizando una serie de experimentos con ratones

Cuando se inocula la cepa S en un ratón, este se muere. Pero si inoculamos la R, el ratón no morirá. Si se mezclan las cepas S por calor y las cepas R, el ratón también muere Griffith no comprendió la naturaleza de la transformación. Supuso que algunas sustancias de la cubierta de polisacáridos de las bacterias muertas (S) transformaba las células R en S es hereditario. No fue capaz de deducir que era por culpa del ADN. Identificación del principio transformante à ADN: El ADN: Unidad del principio transformante de S. pneumoniae. El ADN debe determinar las características específicas de las células de S. pneumoniae. Ya que los descendientes recuperados son S, la transformación de R en S es hereditaria: El ADN es el material hereditario de S. pneumoniae. El calor mata a las bacterias virulentas, se homogeneiza y se filtra obteniéndose un extracto. Tratamiento de las muestras con enzimas que degradan el RNA, el DNA, los lípidos, los polisacáridos o las proteínas. Las muestras tratadas con enzimas se añaden a los cultivos de bacterias de tipo R y se inocula con estas al ratón

Tinción de bandas G

Desnaturalizar y luego teñir donde solo se tiñen los centrómeros, porque no les afecta la desnaturalización.

Mutaciones

Desventaja: Mutaciones perjudiciales. La más extrema puede causar la muerte. (letal) Ventaja: Mutaciones beneficiosas. Neutras: Mutaciones neutras. Pueden ser neutras hasta que dejan de serlo por un cambio en las condiciones. (mutaciones condicionales)

El estudio de patrones de herencia se debe realizar estudiando árboles genealógicos

Determinar el tipo de herencia: Dominante, recesiva, intermedia, ligada al sexo... Determinar la probabilidad de tener un hijo afectado en un determinado linaje (consejo genético).

Codominancia

Dos alelos de un único gen son responsables en la producción de dos productos génicos diferentes y detectables.

Las histonas

El nucleosoma está formado por: Un octámero formado por dos moléculas de cada una de las histonas H2A, H2B, H3 y H4 alrededor del cual se enrolla una longitud fija de DNA (147 pares de bases). Una longitud variable de DNA espaciador. La histona H1 se asocia con el DNA espaciador. DNA humano se organiza en 25x106 nucleosomas.

La biotecnología

El uso comercial de estos organismos modificados o de sus productos. La biotecnología, en forma de pruebas genéticas y terapia génica, ya es una parte importante de la medicina.

Gén

En 1909 el danés Wilhelm Johansen acuñó el término de gen para designar las "unidades" de herencia que Mendel había intuido. Gen significa en griego "que origina". Unidad independiente de herencia. Región de DNA capaz de transcribirse en una molécula de RNA

Transmisión independiente

En la formación de los gametos, los pares de factores que segregan se transmiten independientemente uno del otro. La transmisión independiente da lugar a una gran variación genética Las proporciones genéticas se expresan como probabilidades Las leyes de probabilidad nos ayudan a explicar los fenómenos genéticos.

Era postgenómica

Encontrar el significado biológico de la información generada por las "ómicas". La epigenética nos ayudará a entender la relación de los seres vivos con el medio. La ingeniería genética permitirá mejorar los cultivos, luchar contra plagas y enfermedades, descontaminar suelos o agua, producir fármacos, etc. La farmacogenética permitirá el tratamiento individualizado de las enfermedades. La genética de la conservación ayudará a la conservación de las especies en peligro de extinción.

La endonucleasa Cas9

Es guiada hacia una secuencia específica por un sgRNA (single guide RNA) y reconoce una secuencia PAM (protospacer adjacent motif) donde realiza el corte a unos 3‐4 nt de la misma. La ingeniería genética ha permitido eliminar la actividad endonucleasa de cas9 (dCas9) y unir activadores o represores transcripcionales para regular la expresión de un gen. Se denominan CRIPSRa y CRISPRi, respectivamente.

Medio mínimo

Es un medio de cultivo que contiene los nutrientes mínimos indispensables para el crecimiento de una colonia, por lo general sin la presencia de aminoácidos, y son a menudo utilizados por los microbiólogos y genetistas para cultivar microorganismos de tipo salvaje. Las mutaciones en rutas biosintéticas se identifican usando el medio mínimo. En el medio mínimo suplementado con el nutriente que es incapaz de sintetizar. El medio mínimo para una especie concreta permite el crecimiento de células silvestres. Las mutaciones también pueden ocurrir en rutas de utilización de nutrientes, impidiendo al mutante metabolizarlos. Para detectar ciertas mutaciones, variando los nutrientes en el medio de cultivo.

La prueba de chi cuadrado en genética

Establecer una hipótesis genética. Ejemplo: El número de ratones grises y blancos de la descendencia se ajusta a las proporciones mendelianas. Comprobar estadísticamente: Ho => las diferencias entre valores observados y esperados son debidos al azar.

Análisis de Pedigríes (genealogías)

Estudio de patrones de herencia mediante árboles genealógicos familiares. Las P se ajustan bien en organismos con descendencias numerosas y apareamientos (mating) controlados (organismos modelos experimentales). En el hombre para estudiar la herencia usamos los pedigríes. Con ellos podemos analizar el tipo de herencia, ya la probabilidad de que un hijo tenga una enfermedad hereditaria. El hombre tiene familias poco numerosas (<20 hijos); los apareamientos son incontrolados, con heterocigotos implicados; hay dificultad para identificar al parentesco, además de que los tiempos de generación son largos.

Experimentos de Mendel

Explicaba cómo se heredaban los caracteres estudiados del guisante. Del patrón de herencia infirió la existencia de unas "unidades" responsables, que no se mezclaban en los gametos y cuya naturaleza desconocía.

Leyes de Mendel: 1865

Factores en pareja: Los caracteres genéticos están controlados por factores que se encuentran a pares en cada organismo. Dominancia/Recesividad: Cuando dos factores distintos se encuentran en un mismo individuo uno domina sobre el otro. Segregación independiente: En la formación de gametos los factores se segregan al azar recibiendo cada gameto uno u otro con igual probabilidad.

Probabilidad

Frecuencia con la que se obtiene un resultado (posibilidad) al llevar a cabo un experimento aleatorio, del que se conocen todos los resultados posibles. Sucesos independientes: La probabilidad no depende de lo que pase antes. Sucesos dependientes: Depende del suceso anterior.

Descubrimiento del DNA y la cromatina

Friedrich Miescher fue el primer científico en aislar la molécula de DNA (1869): Nucleína. Análisis de un precipitado obtenido de los núcleos de los glóbulos blancos procedentes de la pus de vendas quirúrgicas desechadas, con un alto contenido proteico. Albrecht Kossel fue el primer científico en aislar las nucleoproteínas (1884): Histonas Análisis de eritrocitos nucleados de aves. Flemming (1879) denominó cromatina al material en el núcleo celular que se teñía con determinados colorantes.

Ratón características

Fácil manejo. Su tamaño apropiado para la crianza y manipulación. No requieren demasiados cuidados. Sistema inmune similar al de los seres humanos. Alto número de crías. Breve período de gestación (19‐21 días) y destete rápido. Las hembras producen un gran número de óvulos que al ser fecundados son muy resistentes. Genoma muy similar al de los seres humanos.

Mosca: Drosophila melanogaster

Fácil y económica manipulación y mantenimiento. Ciclo de vida corto con mucha progenie. Exhibe comportamiento complejo. Mucha historia, experimentos y descubrimientos previos: disponibilidad de mutantes. Pocos problemas éticos. Genoma secuenciado de 165 Mb: N=4 (3A + XX o XY). Cromosomas politénicos. Inexistencia de recombinación meiótica en machos facilita considerablemente el estudio de las mutaciones y sus fenotipos. Cromosoma balanceador: herramienta para examinar mutaciones recesivas y para mantener mutantes con mutaciones letales recesivas. Uso en biología del desarrollo y en biología del comportamiento. Modelo de estudio de enfermedades humanas (75% de los genes relacionados presentan homología con secuencias de Drosophila).

Características de un buen organismo modelo

Fáciles de cultivar y mantener en un espacio restringido. Ciclos biológicos cortos. (nacimiento desarrollo reproducción nacimiento) Muchos descendientes (datos estadísticos). Su biología bien conocida. Disponibilidad de mutantes y otras herramientas: líneas celulares, técnicas optimizadas, etc. Genomas conocidos.

Alelos múltiples

Gen con tres o más alelos que dan lugar a un modo de herencia característico. Sólo puede estudiarse en poblaciones.

Plantas con flores: Arabidopsis thaliana

Genoma secuenciado: 115 Mb de ADN en 5 cromosomas (2n = 10) y mapas genéticos y físicos. Ciclo de vida corto, 6 semanas (desde germinación a maduración semilla). Muy prolífica, produciendo hasta 10.000 semillas por planta. Pequeño tamaño, fácil cultivo en un espacio restringido. Fácilmente transformable: plantas transgénicas mediante bacteria Agrobacterium tumefaciens. Fácil producción de mutantes (ej: irradiación de semillas o tratamiento con productos químicos mutagénicos). Autopolinización fácil: individuos homocigotos para poder detectar expresión de mutaciones recesivas. Gran número de líneas mutantes y recursos genómicos.

Interpretación de chi cuadrado

Grados de libertad (gI): n-1 donde n es el número de clases distintas. Valor de probabilidad (p): probabilidad de que la desviación entre los valores observados y esperados sea debida al azar; se busca en una tabla o gráfica. Valor de corte por convenio: p de 0,05 (o lo que es lo mismo de p de 5%) Si la p es mayor o igual a 0,05 las diferencias observadas son debidas al azar. Si la p es menor de 0,05 al azar no es responsable de la desviación y existe otro factor distinto al azar. Comparamos el valor del estadístico obtenido con el valor crítico Valor obtenido mayor => rechazamos Ho. Valor obtenido menor => aceptamos Ho.

Historia de la genética como ciencia

Gregor Mendel (1822-1884) 1843 Monasterio agustino de Santo Tomás de Brno (Rep. Checa). 1851-1854 Estudia Física y Botánica en la Universidad de Viena. 1856-1868 Realiza cruzamientos con plantas, aprovechando los estudios de los botánicos del siglo XIX (plantas como modelo, caracteres complejos, análisis estadísticos). La teoría celular estaba comúnmente aceptada. Ya se habían descrito los principales orgánulos visibles con microscopía óptica. Darwin había publicado El origen de las especies.

Caenorhabditis elegans

Gusano nematodo que vive en el suelo, longitud aproximada de 1 mm. Ciclo de vida (2‐3 días). Alta fertilidad (Progenie de 350 individuos). Transparente, permite diferenciar visualmente todas sus estructuras. Hermafrodita, facilitando la transmisión de mutaciones. Cultivo en placas de Petri sobre bacterias (E. coli). Fácil manejo. Se pueden criopreservar indefinidamente. Sistema nervioso y digestivo bien definidos. Respuesta a estímulos complejos. Su aplicación más amplia es en genética del desarrollo, porque se sabe las células que tiene y de dónde viene cada una, útil para estudiar la apoptosis. (muerte celular) Esto se debe a que fue el primer multicelular secuenciado (en 1998), dicha que la secuencia mostró: n = 6 (5A +XX o X0) Tamaño: 97MB (5X levadura, 1/30 humanos) Nº de genes funcionales 19.000. Genoma más compacto que el de Drosophila o humano. Identificados por primera vez genes que codifican RNAs que regulan el desarrollo. Los primeros RNAi se descubrieron en C. elegans.

Equilibrio y variabilidad poblacional

Harold Hardy (1877-1947), Wilhelm Weinberg (1862-1937)

Virus

Hay un gran diversidad de los virus que incluye el tipo de genoma, tamaño, envuelta, hospedador, estrategias de replicación, gran variabilidad genética, etc. Se nombran según el hospedador. El virus más exitoso es aquel que contiene más mutaciones ya que se puede adaptar mejor.

Redescubrimiento de la herencia particulada

Hugo de Vries (1848-1935), Carl Correns (1864-1933), Erich von Tschmark (1871-1962)

Ciclo Celular

Interfase: La mayor parte del ciclo celular donde la célula va creciendo, es el periodo de crecimiento celular. Fase G1: Fase crecimiento general Fase S: Se replica el ADN Fase G2; Continúa el crecimiento y la célula se prepara para división Mitosis: Empaquetamiento de la cromatina en cromosomas, alineación de los cromosomas en la placa metafásica, migración de cromosomas, y división. Existen puntos de control cuando algo no funciona correctamente, la célula se realiza y detiene el ciclo. El grado máximo de concentración es la profase.

Genética

La ciencia estudia la naturaleza, organización, función, expresión, transmisión y evolución de la información hereditaria de los seres vivos. Estudia para adquirir una perspectiva genética del fenómeno de la vida.

Organismos modelos en genética

La experimentación con organismos modelo permite generar conocimiento y extrapolarlo en ocasiones a la especie humana. Un organismo modelo es un organismo que se usa para estudiar una serie de procesos porque reúne unas características adecuadas y nos puede dar la información que necesitamos. Estos se usan porque tenemos un componente ético lo que hace que no estudiemos con humanos, además de que para estudiar procesos básicos no es necesario irnos a organismos tan complejos como nosotros. El hecho de experimentar con estos organismos nos permite generar el conocimiento suficiente para responder a nuestras preguntas, y extrapolar estos conocimientos a nuestra especie.

Pleitropía

La expresión de un solo gen tiene efectos fenotípicos múltiples.

Análisis mutacional en organismos modelo

La mutación es la herramienta experimental más importante para estudiar la función génica. Un buen organismo modelo debe ser fácil de mutagenizar. Genética directa: Se basa en la selección de un fenotipo como el color de la semilla del guisante o la identificación de un gusano longevo y la búsqueda posterior del gen asociado a estos fenotipos. Genética reversa: Se alteran secuencias específicas y enseguida se busca el fenotipo resultante. Las dos son válidas, pero la reversa se nutre de la información de secuencias que conocemos ahora.

Reproducción sexual

Los descendientes presentan una nueva combinación de caracteres que los hace genéticamente únicos donde necesitan de dos progenitores (con alguna excepción: partenogénesis). Típica de organismos pluricelulares. Ventajas: Aumenta la variabilidad genética. Favorece la adaptación al medio. Desventajas: Pocos descendientes. Dificultad para que dos gametos se encuentren.

Repdroducción asexual

Los descendientes son copias genéticamente idénticas al progenitor donde hay un solo progenitor, no hay intercambio de material genético. Las copias se producen por división del organismo en dos porciones de igual o diferente tamaño. Típica de organismos unicelulares. Ventajas: Es rápida y produce un gran número de descendientes. Desventajas: No se produce variabilidad genética y todos los descendientes son iguales, no tienen capacidad de respuesta ante un cambio ambiental.

Prehistoria de la genética

Los fenómenos hereditarios han interesado a la humanidad desde el nacimiento de la civilización. Transmisión de las características de los seres vivos a sus descendientes. Selección y mejora de animales y plantas en la prehistoria. Desarrollo agricultura y ganadería. Domesticación de plantas y animales. Cruzar variedades para mejorar la producción.

Ligamento al sexo

Los genes situados en el cromosoma X presentan patrones únicos de herencia en comparación con los genes autosómicos.

Epigenética

Los patrones de metilación del DNA o modificaciones de las histonas forman parte de la información genética de un organismo, afectando a la expresión génica. Las marcas epigenéticas son sensibles al medio que nos rodea y, por tanto, reversibles. La epigenética nos permite entender cómo influye el ambiente en los genes. El desarrollo de varias enfermedades se debe a defectos epigenéticos.

Virus en ingeniería genética: vectores

Los vectores fágicos pueden transportar insertos de hasta 20 kb, más del doble que los vectores plasmídicos. La infección por fagos es muy eficiente en comparación con métodos químicos. Los cósmidos son vectores híbridos construidos utilizando partes del cromosoma de lambda y de plásmidos. Contienen la secuencia cos del fago, necesaria para el empaquetamiento del DNA y secuencias plasmídicas necesarias para la replicación.

Representan distintos niveles de organización

Mamífero: Mus musculus. Vertebrado: Pez cebra. Insecto: Drosophila melanogaster. Eucariotas pluricelulares: Caenorhabditis elegans. Reino vegetal: Arabidopsis thaliana. Eucariotas unicelulares: levaduras. (Saccharomyces cerevisiae/ S. pombe) Procariotas: Bacterias Escherichia coli. (E. coli) Virus: Bacteriófagos. Los procesos básicos se pueden abordar en otros organismos ya que son comunes a todos los seres vivos. Sobre todo, para los seres vicios de más organización celular hay una series de leyes y normas de carácter ético.

Heterocromatina

Mayor grado de compactación, se tiñe más fuertemente y es facultativa y constitutiva.

La estructura del ADN y su papel como material genético

Mendel (1866): Caracteres se heredan de forma independiente à factores mendelianos. Miescher (1870): Nucleína à ADN. Altmann (1889): Ácidos nucleicos. Kossel (1885-1905): Cromatina à ácidos nucleicos + proteínas. Bases nitrogenadas. Griffith (1928): Principio transformante de Griffith. Avery, Mc Leod, Mc Carthy (1944): Identifican el principio como ADN. Watson, Crick (1953): Modelo de la doble hélice.

Cruces mendelianos

Mendel descubrió las bases de la transmisión de los caracteres hereditarios. Generación parental: P Primera generación: F1 Segunda generación: F2 Fenotipo: Toda manifestación visible y distinguible de un determinado carácter. Cada carácter (ejemplo: superficie de semilla) puede presentar fenotipos alternativos (ejemplo: lisa o rugosa).

Chi cuadrado

Mide la discrepancia entre una distribución observada y otra teórica. Esta prueba determina si las diferencias entre los resultados obtenidos y esperados son debidas al azar. Cuidado: El chi cuadrado es su nombre, no hay que despejar la x haciendo la raíz del sumatorio.

Dirigida

Mutagénesis específica de sitio. Mutantes knockout, knockin. Genética reversa.

Técnicas de mutagenesis

Mutagénesis específica de sitio: usa la PCR, amplificando el gen necesario. Se pueden obtener mutantes knockout (se obtienen mutantes en los que se anulan algunos genes) y knockin. (no se suprime nada) (nothing is deleted)

Auxótrofos

Mutantes incapaces de sintetizar todos los nutrientes necesarios. Por lo que se deberá cultivar en el medio mínimo suplementado con el nutriente que es incapaz de sintetizar.

Cruce recíproco

No depende del sexo

Metódos knockdown

No hay modificación del gen, sino que se actúa sobre el ARN mensajero, para controlar la expresión (disminuyendo el producto génico, ARN o proteína), reconoce el ARN extraño. En este proceso también participa una endonucleasa. La RNAi, lleva el silenciamiento génico.

El principio transformante de F. Griffith

Nombra 2 cepas: Cepa S (virulenta): Causan enfermedad. Se cultivan en placas de agar, y cada bacteria posee una cubierta de polisacáridos con aspecto liso (smooth). Cepa R (no virulenta): No causan enfermedad. Se cultivan en placas de agar, cada bacteria carece de cubierta de polisacárido, por lo que tiene un aspecto rugoso.

Ploidía: conceptos esenciales

Número cromosómico haploide (n) Número de cromosomas distintos que caracterizan a una determinada especie. Nosotros tenemos 23 clases de cromosomas, como somos 2n, tenemos 46 cromosomas, formando parejas de cromosomas homólogos. Organismos haploides: número de cromosomas= n (1 serie cromosómica) Organismos diploides: número de cromosomas= 2n (2 series cromosómicas) Organismos poliploides: 3n (triploide), 4n (tetraploide), etc...

Citogenetica: objetivos

Observación y análisis de los cromosomas en mitosis. Estudio de la meiosis en testículos de saltamontes. Estudio de cromosomas politécnicos de especies.

Aleatoria

PCR con polimerasas propensas a errores. Agentes mutagénicos: radiaciones, químicos. Génetica directa.

Cuadro de Punnett

Para representar cruces. En uno de los ejes los gametos de un parental y en el otro el otro parental.

Meiosis II: separación cromátidas hermanas

Pequeña interfase sin duplicación del material genético. Profase II: Condensación de los cromosomas. Metafase II: Se alinean en la placa, máximo grado de compactación. Anafase II: Se separan las cromátidas hermanas. Telofase II: Descondensa el ADN, forma estructuras celulares.

Lineás puras

Poblaciones de individuos que cuando se cruzan entre sí o se autofecundan, siempre producen el mismo fenotipo para un carácter determinado. Los individuos serán homocigotos para ese carácter. (AA o aa)

Meiosis I: célula inicial 2n=4

Profase I: Condensación de cromosomas, se forma el huso mitótica las cromosomas homólogos forman pares e intercambian fragmentos, sobrecruzamiento (quiasmas), variabilidad genética Metafase I: Máximo grado de compactación, pares homólogos se alinean en la placa metafásica. Anafase I: Empiezan a cortarse los microtúbulos, los cromosomas se desplazan hacia los polos. Telofase I: Ce descondensa el ADN, se forma la envoltura nuclear Citocinesis: Separación de las células Se han separado cromosomas homólogos. Células hijas b=2.

Fenotipo

Rasgos observables de un individuo producto de la expresión del genotipo en un ambiente concreto.

Pasos para interpretar un pedigrí: ¿Es autosómica dominante o recesiva?

Recesiva Si dos personas sanas tienen un hijo afectado, es recesivo. Los caracteres autosómicos recesivos se manifiestan igual en ambos sexos. Los caracteres recesivos normalmente salen generaciones Dominante Si todas las personas afectadas tienen un padre afectado será un carácter dominante. Si dos afectados tienen un hijo sano, tiene que ser dominante. (ambos padres son heterocigotos Dd y el hijo dd) Los caracteres autosómicos dominantes se manifiestan igual en ambos sexos. Los caracteres dominantes raramente saltan generaciones.

¿Estas ligada al sexo?

Recesivo ligado al X: Aparece más en varones (males), las mujeres afectadas tienen todos los hijos afectados y las mujeres afectadas tienen un padre afectado y al menos una madre portadora. Dominante ligado al X: Aparece en cada generación, varones afectados dan hijas afectadas y varones afectados provienen de madres afectadas. Dominante ligado al Y: Solo varones afectados, solo transmiten los varones y no salta generaciones.

Edición génica: CRISPR/ Cas9: sistema inmune bacteriano con ¨memoria¨

Reconocimiento específico de DNA vírico. Corte del DNA vírico. Incorporación al genoma bacteriano en forma de CRISPR para futuras infecciones.

Eucromatina

Regiones más relajadas, se tiñen más débilmente, y transcripcionalmente activas (genes). Secuencias que se encuentran repetidas muchas veces dentro de un cromosoma eucariótico. Heterocromatina de centrómeros (DNA satélite) y telómeros. Repeticiones en tándem largas y cortas. Transposones. El número de cromosomas depende de la especie. (Homo sapiens, = 46, patatas = 48)

Watson y Crick

Sabían que el ADN era el material hereditario y que el ADN estaba compuesto de 4 moléculas (nucleótidos) à A, T, G, C. El ADN está formado por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas a lo largo de un eje central formando una doble hélice dextrógira (gira a la derecha). Las dos cadenas de ADN son antiparalelas, es decir, una va en dirección 3´-5´y la otra en dirección 5´-3´.

Sistema Cre/lox

Se anula o se modifica selectivamente la expresión del gen de interés: en un tejido específico, en un momento específico del desarrollo,... Inversión: sitios loxP en orientación opuesta. Delección: sitios loxP en la misma orientación. Translocación: sitios loxP en moléculas diferentes.

Ciclos de vida

Se definen según la etapa de ciclo vital en la que se den las rondas mitóticas. Ciclo haplonte: Las rondas mitóticas se producen en la etapa haploide: De n a n. Ciclo diplonte: Las rondas mitóticas se producen en la etapa diploide. De 2n a 2n. Ciclo haplodiplonte: Mezcla de los dos procesos, rondas mitóticas con el individuo haploide y diploide. La meiosis da lugar a variabilidad genética al distribuir hacia los gametos o esporas distintas combinaciones de cromosomas paternos y maternos de cada pareja de cromosomas homólogos.

Teoría cromósomica de la herencia

Se identificaron los cromosomas en parejas, llamadas cromosomas homólogos. Se describió el comportamiento de los cromosomas en las dos formas de división celular, la mitosis y la meiosis. Sutton y Boveri advirtieron que los genes y los cromosomas tienen propiedades comunes y que el comportamiento de los cromosomas en la meiosis es idéntico al comportamiento de los genes durante la formación de los gametos. (Veinte años después, Morgan y colaboradores demuestran esta teoría estudiando la genética de Drosophila melanogaster.) (Los factores discretos que determinan la herencia de cada carácter se corresponden con los genes (con alelos distintos determinando fenotipos alternativos). Los alelos segregan de manera independiente durante la formación de los gametos por meiosis.)

Genoma

Secuencia de nucleótidos que constituye el ADN de un individuo o de una especie. Se mide en megabase (Mb), una unidad de longitud para fragmentos de ADN que equivalen a 1 millón de nucleótidos. Todos los organismos tienen cromosomas, aunque hay diferencias entre eucariotas y procariotas.

Naturaleza del material genético

Sutton y Bovery (1902) Los caracteres hereditarios (genes, de naturaleza química aún desconocida) se encuentran en los cromosomas. Morgan y colaboradores (1920s) demostraron dicha teoría con el estudio de la herencia de las variaciones en genes y cromosomas de D. melanogaster. Composición de la nucleína (1930) Acido desoxirribonucleico (bases nitrogenadas, desoxirribosa y grupo fosfato).

Procariotas: bacterias

Tamaño: 0.2 a 10 μm. Reproducción asexual: Fisión binaria. Transferencia horizontal: Transformación. Transducción. Conjugación

Pez cebra (Brachidario rerio)

Tamaño: 3‐4 centímetros. Combina la rentabilidad de especies modelo como levadura o Drosophila, con la aplicabilidad del ratón al hombre. Genoma: Tamaño 1/2 del humano/ratón. Presentes en su genoma 90% de genes humanos. Rapidez: La embriogenésis se completa en 48h (corazón, hígado, páncreas, ojos, oidos, nariz, sist. circulatorio). Determinar la función de genes 10x más rápido que en ratón. Costos: bajos para cría y mantenimiento. Eficiencia: Embriones transparentes y desarrollo externo, análisis no invasivos de expresión génica en cientos de embriones. Madurez sexual a los 3 meses. Fecundación externa: fácil transformación por microinyección. Una hembra madura pone más de 100 huevos /día.

Partes de un cromosoma: cromosoma metafásica

Tiene cromátidas hermanas que se refiere a las copias idénticas (cromátidas) formadas por la replicación del ADN de un cromosoma, con ambas copias unidas por un centrómero común. En otras palabras, también se puede decir que una cromátida hermana es 'la mitad' del cromosoma duplicado.

Bandas G

Tipo de tinción cromosómica que usa el colorante Giemsa. De esta manera pudo identificarse cada cromosoma por su bandeo además de por su tamaño y sus constricciones primarias (centrómeros) y secundarias. Permite teñir ciertas regiones de los cromosomas de la gran mayoría de especies animales durante la metafase, es decir, cuando están condensados. Esta tinción no revela ningún tipo de bandeo en vegetales. El resultado de la tinción es una coloración oscura en determinadas zonas de cada cromosoma, lo que da un patrón de bandas característico y repetible para cada cromosoma y cada brazo dentro de cada cromosoma. Las bandas son debidos a la tinción que no tiñen las proteínas acompañantes del ácido desoxido ribonucleico uniformemente.

¿Cómo afecta la genética a nuestra concepción del mundo?

Todos los seres vivos compartimos el mismo sistema para almacenar y expresar información. La Genética pone a prueba la concepción que tenemos de nosotros mismos. Componente genético indirecto en temas sociales. La Genética aporta una vía para analizar este tipo de temas complejos. Destrucción del hábitat natural. Conservación de la diversidad y recursos genéticos. Salud genética de las poblaciones. Cambios responsables de enfermedades hereditarias como consecuencia de factores externos.

Dominancia incompleta

Un cruce entre padres con caracteres alternativos a veces puede dar lugar a hijos con un fenotipo intermedio.

Herencia poligénica

Un determinado fenotipo está determinado por más de un gen.

Mutagénesis

Una modificación estable y transmisible del material genético, la cual puede ser aleatoria o dirigida.

Características, utilidad en Genética.

Virus: bacteriófagos. Procariotas: Escherichia coli. Eucariotas: levaduras, Neurospora crassa, Dictyostelium discoideum (ameba social), Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster, Danio rerio, Arabidopsis thaliana, Mus musculus, otros.

Aplicaciones a Salto a Eucariotas: Levaduras

Útil para el análisis genético: individuos haploides y diploides. Detección de mutaciones recesivas en células haploides. Se pueden mantener mutaciones letales recesivas en una cepa de levadura diploide. Análisis de complementación conjugando dos mutantes diferentes haploides en un diploide. Estudios de procesos de señalización celular. No se pueden realizar estudios de comunicación pluricelular y de desarrollo.