GENÉTICA y BIOLOGÍA MOLECULAR QFB. Materia 1630 Grupo 5

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1 GENÉTICA y BIOLOGÍA MOLECULAR QFB. Materia 1630 Grupo 5 Dra. Herminia Loza Tavera Lab 105, Depto. Bioquímica, Conjunto E, Fac. Química Tel: ; correo electrónico: hlozat@unam.mx

2 Objetivos del tema I. INTRODUCCIÓN Y BASES CELULARES DE LA HERENCIA El alumno... Conocerá los diferentes aspectos que estudian la genética y la biología molecular. Describirá las diferentes fases del ciclo celular en eucariontes y revisará los diferentes mecanismos del control del ciclo. Conocimiento Comprensión Aplicación 1. Panorama general de la genética y la biología molecular y sus aplicaciones 1.1. Definirá el área de estudio de la genética y de la biología molecular Analizará las aplicaciones que estas disciplinas tendrán en su vida cotidiana y profesional Relacionará cómo la genética y la biología molecular pueden ser usadas en la investigación básica y aplicada. X X X Tiempo asignado: 1 h Clase 1

3 Qué aspectos de la vida abordan la genética y biología molecular?

4 Genética Estudia los genes ya sea desde el punto de vista molecular, celular, organismal, poblacional o evolutivo. Estudia las bases y principios de la herencia. genesis=origen Biología molecular Estudio de la estructura y función de las moléculas biológicas

5 Estudia cómo la información hereditaria de un organismo influye en su apariencia y como estas características se transmiten de generación en generación. Genética Genética Clásica Biología Molecular Genética de poblaciones

6 Diversas disciplinas permiten conocer la estructura y función de los componentes celulares

7 Historia de la Genética Antes de 1860: - Mejoramiento de plantas y animales - Cruzas de individuos con características deseables - Ovistas y espermistas

8 Las leyes de la herencia Monasterio de Sto. Tomás, Rep. Checa Gregorio Mendel, 1860 En 1860, Gregor Mendel, un monje agustino realizó experimentos en el pequeño jardín de un monasterio que apuntaron a los genes como elementos biológicos responsables de la herencia. Trabajo publicado en 1866

9 En el año 2009 se celebraron 200 años del natalicio de Darwin y 150 años de la publicación de El origen de las especies 1809: Nacimiento de Darwin 1859: Publicación de El Origen de las Especies

10 Teoría evolutiva basada en la Selección Natural Acumulación de pequeñas variaciones, cada una confiriendo ventaja adaptativa/ reproductiva sobre otro individuo.

11 HERENCIA 1902 (Sutton): Desarrolla la teoría de la herencia por medio de los cromosomas (cuerpos coloreados) 1905 (Bateson): Establece la palabra Genética para los estudios respecto a herencia y cromosomas

12 El DNA: molécula responsable de la herencia 1869 (Friedrich Meischer): Identifica el DNA (nucleína) 1928 (Fred Griffith): El DNA de bacterias virulentas transmite el cracter a bacterias no virulentas 1952 (Hershey y Chase): Confirman al DNA como la molécula de la herencia 1953 (Watson y Crick): Modelo de la doble hélice del DNA

13 Biología Molecular: estudio de la estructura y función de las moléculas biológicas 1941 Un gen da lugar a una proteína 1959 El mrna es el intermediario entre el DNA y la proteína 1966 Se descifra el código genético

14 Tecnología del DNA recombinante 1970 Se purifica la primer enzima de restricción 1977 Tecnología de secuenciación de DNA 1986 Se desarrolla la amplificación de DNA por PCR

15 Secuenciación de Genomas 1990 Primer proyecto de genoma 1995 Secuenciación automatizada; aceleración de proyectos genomas 2001 Liberación del genoma humano

16 B- Bacteria A- Archae E- Eukarya M- Metagenomas

17 mfgsveraadsertalacasademartaferdansateraestaenfrentedela cryferhascenwvabesfarmaciaafverloantecemianqreutcakesglot Bioinformática Anotación de los Genomas Clasificación Funcional Anotación de Unidades Funcionales

18 ERA POST-GENÓMICA Análisis global de genomas, transcriptomas, proteomas y secuencias no codificantes Resurgimiento de las técnicas de microscopía con el avance de la óptica y los métodos modernos de análisis genético Controversias sobre clonación humana y de animales, plantas y semillas genéticamente modificadas, células madre

19 ORGANISMOS MODELO PARA ESTUDIOS EN GENÉTICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR Fenotipo evidente Disponibilidad de mutantes Ciclo de vida corto Genoma secuenciado Bacteriófagos de la serie T Escherichia coli Sacharomyces cerevisiae Drosophila melanogaster Arabidopsis thaliana Chenorabditis elegans Mus musculus

20 Aplicaciones de la Genética y la Biología Molecular Fitomejoramiento y mejoramiento de ganado Mejoramiento de productos de origen bacteriano Diagnóstico Genético Terapia Génica Ingeniería Genética/Producción de organismos genéticamente modificados Bioteconología Medicina Genómica

21 Fitomejoramiento Aprovechar la diversidad genética en especies vegetales para generar cultivos resistentes a plagas y enfermedades, con tolerancia a ambientes adversos y de un alto rendimiento.

22 APLICACIONES EN ALIMENTACIÓN Resistencia a estrés y plagas Características mejoradas

23 Ingeniería Genética Cultivos de plantas que expresan proteínas bacterianas con actividad insecticida. Plantas resistentes a insectos. Plantas resistentes a virus. Plantas resistentes a herbicidas. Ej. toxina de Bacillus thuringensis expresada en plantas evita el ataque de algunas plagas de insectos

24 El arroz dorado, rico en beta caroteno es una planta genéticamente modificada El beta caroteno es un precursor de la vitamina A. La cual es esencial para el desarrollo de huesos, dientes y piel. En países en vías de desarrollo, la falta de vitamina A genera ceguera en niños. Desarrollado por Ingo Potrykus y Peter Beyer, investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología y de la Universidad de Freiburg y donado para uso público al Golden Rice Humanitarian Board. Se empezará a cultivar en 2011 en Filipinas

25 Clonación de organismos con características genéticas idénticas

26 APLICACIONES EN LA MEDICINA Estudio de enfermedades Producción de medicamentos Diagnóstico clínico Diagnóstico prenatal Terapia génica Patrones hereditarios

27 Diagnóstico prenatal Amniocentesis Prueba prenatal en la que se extrae una muestra del líquido amniótico que rodea al feto para analizarla. Detección de enfermedades genéticas y determinación del sexo durante el embarazo Se utiliza con frecuencia durante el segundo trimestre de embarazo para diagnosticar ciertos defectos congénitos cromosómicos y genéticos. Ej. Para detección del síndrome de Down: Trisomía 21 (tres copias del cromosoma 21).

28 Medicina genómica/ Terapia génica Introducir células transformadas (con un gen intacto) en el tejido somático para corregir una función defectuosa o en la línea germinal. Inmunodeficiencia combinada severa. Defecto en la desaminasa de adenosina. Células madre de la médula ósea se transforman.

29 Con base en las técnicas de Ingeniería Genética es posible obtener: Cultivos de plantas que expresan proteínas bacterianas con actividad insecticida. Plantas resistentes a insectos. Plantas resistentes a virus. Plantas resistentes a herbicidas.

30 Genómica y Bioinformática Estudio de la estructura y función de genomas completos. Genoma humano: 3.5 X 10 9 pb Genoma E. coli 4 X 10 6 pb

31 Pruebas de paternidad madre hijo padre persona 2

32 Análisis de pedigree y Consejo genético

33 APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS Producción de fármacos Producción de insulina humana en células de Escherichia coli Mejoramiento de la calidad de productos alimenticios Mejoramiento de productos de uso cotidiano Mejoramiento en los procesos de síntesis de compuestos químicos Mejoramiento en procesos de degradación Biocatálisis Desarrollo de cepas mejoradas para biofermentación Sitios en la red para lecturas suplementarias