Tema 3 Genética molecular.

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1 Tema 3 Genética molecular

2 3.- INGENIERIA GENÉTICA 3.1. Definición

3 1.-ADN 1.1.- LOCALIZACIÓN: El ADN está formando los genes que se localizan en los cromosomas de todas las células 1.2.- IMPORTANCIA: Las moléculas de ADN son las portadoras de la información que dota a la célula y al organismo de sus características biológicas . Todas las células de un organismo tienen la misma información Son las únicas molécula capaces de hacer copias de si mismas, es decir de autoduplicarse 1.3.- COMPOSICIÓN: El ADN es un ácido nucleico, en concreto el Ácido desoxirribonucleico Es un polímero (macromolécula orgánica, formada por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros), formado por la unión de NUCLEÓTIDOS Un nucleótido es una molécula formada a su vez por la unión de tres moléculas Ácido fosfórico DESOXIRRIBOSA ( monosacárido de 5 carbonos: pentosa) Una BASE NITROGENADA. Para los nucleótidos del ADN, existen 4 bases distintas: - ADENINA: A - GUANINA: G - TIMINA: T - CITOSINA: C ANIMACIÓN

4 ANIMACIÓN 1.4.- ESTRUCTURA
PRIMER GRADO DE COMPLEJIDAD: Los nucleótidos se unen formando una larga cadena en la que se alternan desoxirribosas y ácidos fosfóricos y las bases nitrogenadas quedan colgando de las desoxirribosas ANIMACIÓN

5 - 2º GRADO DE COMPLEJIDAD:
El ADN está formado por dos cadenas de nucleótidos, unidas por las bases (bicatenario) Las bases se unen según el patrón ADENINA - TIMINA CITOSINA - GUANINA ANIMACIÓN Las dos cadenas se disponen en forma de doble hélice El ADN está enormemente empaquetado dentro del núcleo ( en el núcleo de una célula hay aprox. 4m. de ADN) La cantidad de ADN de la célula varia a lo largo de su vida División celular Mitosis (división del núcleo) Citocinesis (división del citoplasma) Interfase Fase G1: Síntesis de proteínas y crecimiento (La mitad de ADN) Fase S: Replicación del ADN y síntesis de histonas (El doble de ADN) Fase G2: Preparación para la división celular (El doble de ADN) BASES COMPLEMENTARIAS La mitad de ADN

6 1.5.- DUPLICACIÓN Es necesaria la duplicación del ADN, ya que en la mitosis se obtienen 2 células que tienen que tener el mismo material genético PASOS La doble hélice se abre y las dos cadenas se separan A cada cadena (o hebra de ADN), se acoplan nucleótidos libres cuyas bases son complementarias , así se van formando las nuevas cadenas Al final se obtienen 2 copias idénticas La duplicación es SEMICONSERVATIVA ya que una de las hebras procede del ADN original y la otra es nueva VÍDEO ANIMACIÓN

7 2.- LA EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
2.1. RELACIÓN GEN- EXPRESIÓN DE UN CARÁCTER 2.2. RELACIÓN GEN- PROTEÍNA: COMPOSICIÓN DE LAS PROTEÍNAS Las proteínas están compuestas por la unión de AMINOÁCIDOS (aa) Existen 20 aa diferentes. Según el número (>100) y el orden en que se unan, se obtiene una proteína diferente. De esos 20 aa, 8 no se pueden sintetizar y es necesario ingerirlos en la dieta aa ESENCIALES GEN (fragmento de ADN que contiene la información para la síntesis de proteínas) ENZIMA (Proteína específica) REACCIÓN BIOQUÍMICA CARÁCTER biológico

8 PENTOSA BASES FUNCIÓN ADN ARN
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: La síntesis de proteínas tiene lugar en los RIBOSOMAS Se produce en dos etapas transcripción y traducción y requiere de otra molécula fundamental, otro ácido nucleico el ARN: “ACIDO RIBONUCLEICO” DIFERENCIAS CON EL ADN TIPOS DE ARN: ARNm : ARN mensajero Es una copia del mensaje genético del ADN, necesario para la síntesis de proteínas ARNr : ARN ribosómico. Está en los ribosomas, donde se unen los aa. para formar las cadenas proteicas ARNt : ARN transferente. Transporta hasta los ribosomas, los aa que van a unirse PENTOSA BASES FUNCIÓN ADN DESOXIRRIBOSA A, G, C, T Portador de la información genética ARN RIBOSA A, G ,C ,U Realizador de las instrucciones

9 ETAPAS DE LA SÍNTESIS: TRANSCRIPCIÓN: Tiene lugar en el núcleo Pasos:
1º Se abre la doble hélice del ADN 2º Los nucleótidos complementarios se sitúan enfrente de una de las dos cadenas (cadena molde) 3º Solamente se copia una de las dos cadenas ya que el ARN es una molécula monocatenaria 4º Al final se obtiene una cadena de ARN mensajero con una secuencia de bases complementaria a la del ADN, teniendo en cuenta que en vez de TIMINA, se une URACILO

10 TRADUCCIÓN: ANIMACIÓN, VÍDEO
Al ser el ARN monocatenario puede salir del núcleo y dirigirse hacia los ribosomas, situándose sobre ellos. El ARN transferente (cada molécula es específica para cada aa.)transporta los aa libres del citoplasma hasta los ribosomas, según el orden que indica el ARNm. Los ribosomas recorren la cadena de ARNm y van uniendo aa en el orden adecuado según la secuencia de bases nitrogenadas. Así el ARNm leído por los ribosomas, se traduce en una proteína Para cada proteína existe un ARNm distinto y por tanto, un fragmento de ADN con diferente información

11 2.3. CÓDIGO GENÉTICO DEFINICIÓN: Es la relación entre la secuencia de bases nitrogenadas del ADN (o ARN m ) y la secuencia de los aa que componen la proteína ELEMENTOS- FUNDAMENTO: Utiliza TRIPLETES: Un triplete es una secuencia de bases nitrogenadas consecutivas y constituye la señal que codifica para un aa Los tripletes de ADN  CODÓGENOS Los tripletes de ARNm  CODONES CARACTERÍSTICAS: Es una secuencia lineal de bases nitrogenadas No hay separación entre los sucesivos codones (Hay unos de inicio y otros de parada) Es universal: Es el mismo para todos los seres vivos Un mismo aa puede ser codificado por varios codones

12 3.-INGENIERIA GENÉTICA 3.1. DEFINICIÓN: Conjunto de técnicas que permiten modificar características de un organismo mediante la alteración de su material genético (manipulación) 3.2. OBJETIVOS – FINALIDAD: Eliminar genes Introducir genes nuevos Modificar la información de un gen Hacer copias de un gen

13 3.3. ETAPAS: * PARA INTRODUCIR UN GEN DE UN ORGANISMO EN OTRO
1º- Se estudia la secuencia de nucleótidos correspondiente al gen que se quiere aislar 2º- Se localiza el gen 3º-Se aisla el gen utilizando ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN (enzimas) que cortan el ADN por lugares específicos 4º- Se extrae ADN de una bacteria o de un virus  ADN transportador (PLÁSMIDO, moléculas de ADN extracromosómico circular que se replican y transmiten independientes del ADN cromosómico, presente normalmente en bacterias) 5º Se une el gen aislado al ADN transportador  así se forma el ADN recombinante 6º Se introduce el ADN recombinante en la célula del 2º organismo 7º- El gen se expresa  Por ejemplo sintetiza una proteína (Carácter, enfermedad, sustancia)

14 PARA OBTENER COPIAS DE UN GEN
1º Se separan las dos hebras de ADN que se quiere copiar (hay que calentar la muestra) 2º Se sintetiza la hebra complementaria a cada una de las hebra separadas (se utiliza una enzima: ADN POLIMERASA 3º Se vuelven a separar las hebras de las dobles hélices formadas y se repite el proceso las veces que haga falta

15 3.4. APLICACIONES: 3.5. IMPLICACIONES:
Investigación biológica (Introducción de genes para el estudio de enfermedades o producción de fármacos) Investigación policial (comparación de ADN) Pruebas de paternidad Estudios históricos o arqueológicos 3.5. IMPLICACIONES: Abre grandes expectativas y grandes dilemas éticos EXPECTATIVAS: Tratamiento de enfermedades genéticas Modificación genética de animales y plantas para mejorar las fuentes de alimentación CONSECUENCIAS IMPREVISIBLES Podrían diseminarse virus y bacterias modificados y llegar hasta el ser humano Podrían transferirse genes indeseables de unos organismos a otros SUPONE UN GRAN DILEMA MORAL Afecta a la vida humana Puede interferir en las características de los hijos Se pueden obtener seres humanos modificados ARGUMENTOS A FAVOR Y EN CONTRA

16 4.- PROYECTO GENOMA HUMANO (El Proyecto Genoma Humano (PGH) fue un proyecto de investigación científica con el objetivo fundamental de determinar la secuencia de pares de bases químicas que componen el ADN e identificar y cartografiar los aproximadamente genes del genoma humano desde un punto de vista físico y funcional.) VÍDEO 4.1. GENOMA : Conjunto de genes de un organismo. Contiene toda la información biológica que identifica a una especie 4.2. IMPORTANCIA DE SU CONOCIMIENTO Supone conocer la secuencia de bases del ADN Supone conocer la localización de todos los genes en los cromosomas Supone comprender las relaciones entre los genes Permite descubrir e identificar genes antes desconocidos 4.3. CARÁCTERÍSTICAS DEL GENOMA HUMANO Nuestro genoma haploide (23 cromosomas) contiene aproximadamente unos genes (3000 millones de pares de bases) El 99,9% de estos genes son iguales para todas las personas. Nos diferenciamos en un 0,1% El 90% del genoma no codifica proteínas, tiene otras funciones tales como regulación genética o control biológico 4.4. APLICACIONES Diagnóstico de enfermedades genéticas Terapia génica (se modifican los genes responsables de determinadas enfermedades) Diseño de fármacos específicos para las carácterísticas genéticas del paciente Nuevas investigaciones en genética humana

17 5.- BIOTECNOLOGÍA 5.1. DEFINICIÓN: Campo de aplicación de la Biología que utiliza organismos vivos en beneficio humano 5.2 APLICACIONES APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA TRADICIONAL Utiliza microorganismos para obtener productos útiles Algunos de estos procesos los ha realizado el ser humano desde tiempos remotos sin conocer su fundamento INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Fabricación del pan, por fermentación de la harina con levaduras Fabricación de productos lácteos, queso y yogur, por fermentación de leche con bacterias Fabricación de bebidas alcohólicas, por fermentación con levaduras que actúan sobre los glúcidos presentes en el mosto o la malta, por ejemplo

18 INDUSTRIA FARMACEÚTICA
Vacunas, utiliza microorganismos con virulencia atenuada Antibióticos, producidos por ciertos mohos Productos químicos industriales con uso farmacéutico PRODUCTOS QUÍMICOS INDUSTRIALES Bioplásticos, fabricados por bacterias y de carácter biodegradable MEDIO AMBIENTE Utilización de bacterias para la descomposición de la materia orgánica de las basuras Utilización de bacterias en el tratamiento de aguas residuales Utilización de bacterias para la degradación de hidrocarburos (vertidos)

19 DE LA BIOTECNOLOGÍA ACTUAL
Implica manipulación genética Supone toda una revolución de nuestra forma de vida APLICACIONES AGRÍCOLAS Y GANADERAS CLONACIÓN DE GENES VIDEO Permite obtener copias idénticas de un gen que interese introducir en un organismo, por diversos motivos

20 CLONACIÓN DE ORGANISMOS
Permite obtener animales iguales a uno que posee una característica interesante

21 OBTENCIÓN DE ORGANISMOS TRANSGÉNICOS (ANIMALES Y PLANTAS)
Los organismos transgénicos son animales o plantas con genes procedentes de otro organismo,, de esta forma presentan características que la especei original no posee y que suponen un beneficio. Por ejemplo: resistencia a plagas, mayor producción de leche, mayor tamaño, crecimiento más rápido, etc.)

22 EN VEGETALES

23 EN ANIMALES

24 APLICACIONES BIOSANITARIAS
OBTENCIÓN DE INSULINA HUMANA Al igual que la insulina, mediante estas técnicas se pueden obtener otras muchas sustancias como vitaminas, aminoácidos, hormonas, enzimas, anticuerpos…

25 PREVENCIÓN DE ENFERMEDADES GENÉTICAS

26 TERAPIA GÉNICA: Curación de enfermedades genéticas, requiere
Que la enfermedad esté causada por una anomalía génica Que se haya localizado el gen defectuoso Que se pueda clonar el gen “normal” no defectuoso Que la introducción de este gen sea técnicamente posible Que el gen se exprese correctamente y no haya reacciones adversas

27 ALGUNOS EJEMPLOS DE TERAPIA GÉNICA