UNIDAD 3 GENES Y MANIPULACIÓN GENÉTICA. "Ves cosas y dices," Por qué?" Pero yo sueño cosas que nunca fueron y digo, " Por qué no?".

Transcripción

1 UNIDAD 3 GENES Y MANIPULACIÓN GENÉTICA "Ves cosas y dices," Por qué?" Pero yo sueño cosas que nunca fueron y digo, " Por qué no?". George Bernard Shaw BIOLOGÍA GEOLOGÍA 4ºE.S.O.

2 El ADN: El material de los genes Todas las células tienen el material genético en forma de ADN (Ácido desoxirribonucleico) El ADN es la molécula química donde se localiza la información de la célula y es el material del que está hecho los genes. Los cromosomas son fragmentos de ADN organizados en ovillos. Solo se hacen visibles cuando la célula va a dividirse

3 Estructura del ADN ADN, ácido desoxirribonucleico, como pentosa (azúcar) tiene siempre la desoxirribosa y sus bases nitrogenadas son la citosina (C ), timina (T), guanina (G) y adenina (A). WATSON y CRICK elaboraron en 1953 el modelo de la doble hélice

4 Estructura del ADN El ADN estaría formado por dos cadenas de polinucleótidos que s e r í a n A N T I PA R A L E L A S, COMPLEMENTARIAS y enrolladas una sobre la otra en forma de DOBLE HÉLICE. La doble hélice está formada por dos cadenas helicoidales de polinucleótidos enrolladas a lo largo de un eje imaginario común. Las cadenas se disponen en sentidos opuestos. Una va en sentido 3 5 y la otra en sentido 5 3. por tanto, son antiparalelas.

5 Estructura del ADN Las bases nitrogenadas se sitúan en el interior de la doble hélice, mientras que la pentosa y el ácido fosfórico forman el esqueleto externo, resultando los planos de las bases perpendiculares al eje de la hélice. Las dos cadenas están unidas por puentes de hidrógeno, formados entre los pares adenina-timina y guaninacitosina. Las dos cadenas de la doble hélice no son idénticas ni en secuencia ni en composición, son complementarias entre sí.

6 ADN

7 Funciones del ADN Las funciones biológicas del ADN incluyen el almacenamiento de información (genes y genoma), la codificación de proteínas (transcripción y traducción) y su autoduplicación (replicación del ADN) para asegurar la transmisión de la información a las células hijas durante la división celular. El ADN contiene información Un gen es una secuencia lineal organizada de nucleótidos en la molécula de ADN (o ARN en el caso de algunos virus), que contiene la información necesaria para la síntesis de una macromolécula con función celular específica, normalmente proteínas que controlan la aparición de un determinado carácter, pero también ARNm, ARNr y ARNt.

8 El código genético Cada triplete de nucleótidos lleva la información para un aminoácido.

9 El código genético Esto significa que el ADN es capaz de sacar copias de su información en forma de otra molécula: El ARN (ácido ribonucleico) Esto significa que el ADN es capaz de sacar copias idénticas de sí mismo Esto significa que el mensaje de los genes, en forma de ARN, sirve para formar proteínas

10 El código genético

11 Replicación del ADN El ADN es capaz de sacar copias idénticas de sí mismo. Esto ocurre antes de que la célula se divida. Esto es lógico, puesto que las células hijas deben llevar toda la información genética. Como sabes, el ADN es una cadena doble con cuatro letras : ATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATTTAAACATGGATC TAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTAAATTTGTACCTAG Fíjate que siempre están unidas, una frente a otra, la A con la T y la C con la G. Por ello se dice que las dos cadenas son complementarias. Las letras son las bases nitrogenadas: A= Adenina T= Timina C= Citosina G= Guanina

12 Replicación De este modo, cada una de las cadenas originales ha servido de MOLDE para crear otra Cuando va a copiarse el ADN ocurre esto: (1) se abre la doble cadena (2) se van añadiendo nuevas letras, de forma complementaria (3) Continúa el proceso de añadir letras hasta formarse dos doble cadenas hijas, idénticas a la original:

13 Transcripción Los genes del ADN son capaces de sacar copias de su información en forma de otra molécula: El ARN (ácido ribonucleico) La letra U (Uracilo) sustituye a la T en el ARN GGCGCCUAAAUUUG Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN y están formadas por una cadena simple (no doble como ocurría con el ADN)

14 Transcripción Cuando se transcribe el ADN a ARN ocurre esto: (1) se abre parte de la doble cadena (2) se van añadiendo nuevas letras, de forma complementaria y se forma ARN La doble cadena de ADN NO se terminará abriendo del todo. Sólo se transcribe a ARN la información de algunos genes.

15 Transcripción Este ARN también se llama ARN mensajero, porque lleva un mensaje para fabricar proteínas. Gracias a los ribosomas, en el citoplasma, la información que lleva el ARN es leída por los ribosomas para formar proteínas en el proceso llamado TRADUCCIÓN o SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

16 Traducción o síntesis de proteínas Ocurre en el citoplasma celular, fuera del núcleo. La información del ARN mensajero es leída por los ribosomas para fabricar proteínas. Cada grupo de tres bases (o letras ) del ARN mensajero determina la unión, a la cadena proteica, de uno de los 20 aminoácidos que existen.

17 Cambios en la información genética: mutaciones. Las mutaciones son alteraciones en la información genética que pueden deberse a multitud de agentes (= agentes mutagénicos), tales como radiaciones, sustancias químicas, etc. Las alteraciones pueden ser puntuales y no producir efectos, o afectar a gran cantidad de información y producir grandes modificaciones en los caracteres, llegando incluso a ser letales.

18 Cambios en la información genética: mutaciones. Constituyen la principal fuente de variabilidad genética, ya que son las responsables de la aparición de ALELOS en los genes, y por tanto, de la aparición de fenotipos nuevos.

19 Cambios en la información genética: mutaciones. Según la cantidad de información que afecten existen tres tipos de mutaciones: Génicas: Afectan sólo a un gen, son cambios en bases nitrogenadas sueltas que se sustituyen unas por otras, o se pierde o se gana alguna. Cromosómicas: Afectan a fragmentos de cromosomas que llevan varios genes, bien porque se pierde parte de un cromosoma, porque se da la vuelta, se intercambian fragmentos con otros cromosomas, etc. Genómicas: Afectan a cromosomas enteros, alterando el número de cromosomas (= genoma) del individuo, normalmente porque se pierde o se gana algún cromosoma entero.

20 Mutación génica

21 Mutación cromosómica

22 Mutación genómica

23 Se heredan las mutaciones? Las mutaciones pueden afectar a las células de los tejidos somáticos o a las células germinales, que darán lugar a células sexuales. Si estas últimas participan en la fecundación, la mutación se transmitirá a la siguiente generación. Las mutaciones son el origen de la diversidad genética, la existencia de dos o más alelos para un mismo gen es la base de la diversidad genética y se origina por mutaciones.

24 Ingeniería genética biotecnología y organismos transgénicos La BIOTECNOLOGÍA consiste en la utilización de seres vivos sencillos (bacterias y levaduras), y células eucariotas en cultivo, cuyo metabolismo y capacidad de biosíntesis se utilizan para la fabricación de sustancias específicas aprovechables por el ser humano.

25 Ingeniería genética biotecnología y organismos transgénicos La INGENIERÍA GENÉTICA es una parte de la biotecnología que se basa en la manipulación de genes para obtener esas sustancias específicas aprovechables por el hombre: se trata de aislar el gen que produce la sustancia, e introducirlo en otro ser vivo que sea más sencillo -y barato- de manipular; lo que se consigue es modificar las características hereditarias de un organismo de una forma dirigida por el hombre, alterando su material genético.

26 Ingeniería genética biotecnología y organismos transgénicos LOS PRODUCTOS TRANSGÉNICOS Son productos de origen animal o vegetal obtenidos a partir de individuos cuya información genética ha sido manipulada por el hombre a fin de modificar alguna de sus características gracias a que poseen determinados genes introducidos por el hombre mediante ingeniería genética; así por ejemplo existen variedades de cereales que soportan plagas y sequías, frutos que tardan más en madurar o en pudrirse, animales con órganos de características parecidas a los humanos, etc.

27 Proyecto genoma humano En 2001 se anunció que ya se disponía del primer borrador del genoma humano, gracias al Proyecto Genoma Humano, un enorme proyecto de investigación internacional. Privado y público. Pero, qué es el genoma humano? El genoma humano es la secuencia completa del ADN, es decir, la lista de los millones de bases (A,T,C y G) del ADN de nuestras células.

28 Proyecto genoma humano

29 Proyecto genoma humano Se ha encontrado que: -Tenemos unos genes (mucho menos de lo que se pensaba) - Sólo el 1,5 % del ADN forman genes (se investiga para qué sirve el 80,5 % de ADN restante) - Las diferencias del genoma entre las personas es del 0,1 % ( el 99,9 % es IDÉNTICO) - Se conoce el genoma de otros organismos, y el nuestro es unas 25 veces mayor.

30 Proyecto genoma humano Aunque el genoma de una persona sólo se diferencie de otra en un 0,1 %, esto basta para identificar claramente una huella genética.

31 Proyecto genoma humano Gracias al conocimiento del genoma humano será posible en el futuro conocer mejor algunas enfermedades para: 1) Diagnosticar mejor 2) Aplicar un tratamiento adecuado 3) Prevenir la aparición de estas enfermedades genéticas Enfermedades genéticas: Son todas las alteraciones de nuestra salud que se deben al mal funcionamiento de un gen determinado, bien porque produce una proteína defectuosa, no funcional, o bien porque no llega a producir la proteína.

32 DESDE AQUI SON MÁS DIAPOSITIVAS DE REPASO El dogma central de la Biología Molecular ADN ARN PROTEÍNA

33 El dogma central de la Biología Molecular ADN

34 El dogma central de la Biología Molecular ARN

35 El dogma central de la Biología Molecular PROTEÍNA

36 El dogma central de la Biología Molecular

37 El dogma central de la Biología Molecular Las letras son las bases nitrogenadas: A= Adenina T= Timina C= Citosina G= Guanina U=Uracilo

38 El dogma central de la Biología Molecular

39 El dogma central de la Biología Molecular

40 El dogma central de la Biología Molecular Mutación génica o puntual

41 El dogma central de la Biología Molecular Mutación génica o puntual