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GENÉTICA
Es la rama de la biología que estudia la trasmisión de los Caracteres hereditarios a través de las
sucesivas generaciones.
Caracteres Rasgos observableso mensurables
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Gregor Johann Mendel (1822-1884)
• Sentó los bases de la Genética como ciencia experimental
• Los resultados de sus experimentos con guisantes de jardín (Pisum sativum) fueron publicados en 1866.
Los principios básicos de la herencia
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• Fue muy atinado al elegir la especie objeto de su investigación.
• Seleccionó siete características cualitativas discretas (devariación discontinua), cada una de las cuales presentaba dosalternativas fácilmente diferenciables y contrastantes.
• Las plantas se reproducen por autopolinización
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Teoría Particulada de la Herencia
Los caracteres están determinados por unidadesdiscretas de la herencia (factores) que se transmiten deforma intacta de generación en generación.
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• Realizó un trabajo manual para evitar la autopolinización delas plantas.
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Diseño de los experimentos de Mendel: cruce monohíbrido
- Dos variedades paternas (P), cada una de las cuales presenta una de las dos formas alternativas del carácter en estudio
Principio de la Uniformidad
Cuando se cruzan dos progenitores de líneas puras para undeterminado carácter, los descendientes de la primerageneración filial serán todos idénticos entre sí e igual a uno delos progenitores.
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Conceptos importantes:
Línea pura: poblaciones que producen descendencia homogénea para elcarácter en estudio.
Fenotipo: propiedad observable directa o indirectamente en unorganismo.
Fenotipo dominante: aquél que aparece en la F1 al cruzar dos líneaspuras.
Fenotipo recesivo: aquél que permanece oculto en la F1.
Gen: Unidades discretas de la herencia (factores)
Alelos: cada una de las alternativas de un gen.
Organismo Diploide: Es aquel cuya constitución genética consta de dosjuegos cromosómicos haploides una proveniente del gameto paterno yotra del gameto materno.
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Conceptos importantes:
Homocigota dominante: posee los dos alelos dominantes (AA).
Homocigota recesivo: posee los dos alelos recesivos (aa).
Heterocigota: cuando los dos alelos son distintos (híbrido Aa).
Genotipo: constitución genética o composición alélica quedetermina un carácter.
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Cuando en un individuo se encuentran dos factores distintos,responsables de un carácter dado, uno de los factores dominasobre el otro, que se denomina recesivo. El carácter que seexpresa en la generación F1 es consecuencia de la presenciadel factor dominante. El carácter que no se expresa en F1pero que reaparece en la F2, se encuentra bajo la influenciagenética del factor recesivo.
Proporción fenotípica 3:1
Proporción genotípica AA; 2Aa; aa
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Principio de segregación igualitaria
Cada individuo lleva un par de factores hereditarios para cadacaracterística. Los miembros del par se separan o segregandurante la formación de las gametas.
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Cruces dihíbridos
V: semillas amarillas
v: semillas verdes
R: semillas redondas
r: semillas rugosas
redondas
Tablero de Punnett
Proporción fenotípica 9 : 3 : 3 : 1
vR
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Principio de independencia de los caracteres hereditarios
Durante la formación de las gametas, cada par de alelos segregaindependientemente de otros pares; es decir, los factoreshereditarios para cada característica se distribuyen en formaindependiente uno del otro.
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Ampliaciones de la Genética Mendeliana
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Alelos Múltiples
• Un gen puede presentar 3 o más alelos.
• Serie alélica A > a 1 > a 2 > a
• La población (y no el individuo) es el que actúa comoreservorio de los alelos múltiples.
Ejemplo: Sistema Sanguíneo ABO en humanos
- Descubierto a principios del siglo XX por KarlLandsteiner.
- Determinado por el gen I (de isoaglutinógeno), ubicadoen el cromosoma 9
- Con 3 alelos: IA, IB, IO o i- Codifican la presencia o ausencia de antígenos de
superficie de los glóbulos rojos.- Importante para determinar compatibilidad en
transfusiones sanguínea
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Fenotipo Genotipos
posibles
Antígenos
A IAIA
IAIOA
B IBIB
IBIOB
AB IAIB A, B
O IOIO o ii Ninguno
Sistema ABOCon 3 alelos: IA, IB, IO o i
Con 4 fenotipos posibles
IA > IO
IB > IO
IA = IB Codominancia
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Herencia ligada al sexo
En eucariotas cromosomas autosómicos
cromosomas sexuales
Cromosomas sexuales idénticos (XX, ZZ): homomórficos, producen gametas idénticas
diferentes (XY, ZW): heteromórficos, organismos heterogaméticos, generan gametas distintas
Humano: 2n= 46XX o 46XY
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Herencia ligada al sexo
Caracteres ligados al sexo: gobernados por genes que se encuentran
en el segmento diferencial de los cromosomas sexuales y son
heredados siempre con el cromosoma sexual.
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Ligamiento total al cromosoma Y
•Genes holándricos: se encuentran en el segmento diferencial del
cromosoma Y. Su transmisión queda restringida al sexo
heterogamético.
• Ejemplo de carácter holándrico en humanos: hipertricosis de la
oreja.
PAR: región pseudoautosómica
SRY: región del Y que determina el sexo
MSY: región específica masculina del Y
(Extraído de Klug, W S y cols., 2008)
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Penetrancia: porcentaje de individuos con determinado genotipoque expresan el fenotipo esperado.
Expresividad: grado de expresión de cierta característica.
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(Extraído de Klug, W S y cols., 2008)
Análisis de genealogías humanas
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Teoría cromosómica de la herencia
• A principios de siglo XX, Walter Sutton y Theodore Boveriadvirtieron que el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis es idéntico al comportamiento de los genes durante la formación de las gametas.
Los caracteres hereditarios están controlados por genesque residen en los cromosomas, que son fielmentetransmitidos a través de las gametas, manteniendo lacontinuidad genética de generación en generación através de la reproducción.
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ADN y Empaquetamiento de la Información
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Ácido Desoxirribonucleico (ADN)
Definición: Una molécula de ADN es un polímero lineal cuyo
monómeros son nucleótidos unidos por enlaces Fosfodiester.
• Nucleótidos
•1 Cromosoma humano= 50-250 x106 pb
• Complemento diploide ~ 1,7mtr.
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Estructura Primaria
Enlace Fosfodiester
5´
3´
Molécula Polarizada
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5´
5´
3´
3´
• Complementarias.
• Poli-anionica.• Dos cadenas Anti-paralelas.
Watson y Crick (1953)
A=T
G=C
A +G= C+T
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• 2 cadenas helicoidales Dextrógira.
• El esqueleto fosfodiester hacia afuera.
• Las bases dirigidas hacia el interior , transversal al
esqueleto.
•El espacio entre las 2 hebras es restringido y solo
permite acomodar una base grande (purina) con una
base chica.
• Las 2 hebras unidas por ptes. de H y estabilizadas por
interacciones hidrofóbicas. Desnaturalización, re-
naturalización e hibridación.
• No hay restricción en el tamaño o en la secuencia por lo
que la cadena puede codificar información
indefinidamente.
•Las cadenas están próximas entre si y forman 2 surcos.
• La regularidad en la estructura es engañosa, varía
ligeramente con la secuencia.
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• NucleosomasHistonas•Son pequeñas proteínas cargadas
positivamente (Arginina y Lisina)
•Son 5 tipos: H2A, H2B, H3, H4
(Histonas nucleosómicas) y H1.
•2 vueltas de ADN (~160pb)
separados por 20-60pb.
Micrografía electrónica de Cromatina extendida
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Empaquetamiento del DNA
• Solenoide
•Los nucleosomas se enrollan sobre
si mismo formando una estructura
helicoidal.
•Cada vuelta tiene 6 nucleosomas
estabilizada por la histona H1.
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Empaquetamiento del ADN
• Bucles
•Los lazos son de longitud variables
constituyendo una fibra de cromatina
de 300nm.
•Cada lazo se considera una unidad
de replicación y posiblemente de
transcripción.
•Constituye la forma extendida del
cromosoma (Eucromatina)
• Cromatina condensada
•Constituye la forma condensada
del cromosoma (Heterocromatina)
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Empaquetamiento del DNA
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Estructura del Cromosoma Metafásico
Telómero
Centrómero
Constricción
secundaria
Bra
zo
co
rto
(p
)B
razo
larg
o (
q)
Satélite
Cromátidas Hermanas
Cinetocoro
•Centrómero: Constricción involucrada en el
reparto de los cromosomas a las células hijas.
•Cinetocoro: Complejo proteico que se asocia a los
centrómeros, constituyendo el punto de anclaje de l
huso mitótico
•Telómero: Secuencia de ADN satélite localizado en
los extremos de los cromosomas.
•Satélite: Masa de cromatina ubicada en el extremo
de los brazos cortos de algunos cromosomas, al
cual se encuentra ligado por un delgado tallo
denominado Constricción Secundaria.
•Constricción Secundaria: Eucromatina donde se
localizan los genes del ARN ribosomal.
•Heterocromatina: Cromatina altamente
condensada
•Eucromatina: Cromatina descondensada.
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•Se clasifican en función de la posición del centrómero y
tamaño del cromosoma
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El estudio directo de los cromosomas mediante técnicas citológicas es lo
que se conoce con el nombre de Citogenética. Tal estudio es
predominantemente morfológico y permite caracterizar la dotación
cromosómica normal, los polimorfismos y anomalías de una especie en
particular.
Cariotipo
Describe el complemento cromosómico de una especie. Clasificando de
manera ordenada a los cromosoma basándose en características que son
constante en la especie.
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Los cariotipos se definen teniendo en cuenta las siguientes características
cromosómicas:
•Número básico
Complemento Normal- Disómico (2n=46)
Aneuploidías
Menor Número-Monosomias Ej. 2n=45+X0 Tunner
Mayor Número-Trisomias Ej. 2n=47+ XY 21 S. Down
•Tamaño
Grandes
Medianos
Pequeños
•Relación de Brazos
Metacentricos
Submetacentricos
Telocentricos
Acrocentricos
•Distribucion de Hetero
y Eucromatina
•Satélites
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Cariograma Idiogramagrama
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Cromosomapatías
•Tamaño
Menor TamañoDelecciones
Translocaciones
MayorTamañoDuplicaciones
Translocaciones
Aberraciones numéricas
(Aneuploidías)
Menor Número-Monosomias Ej. 2n=45+X0 Tunner
Mayor Número-Trisomias Ej. 2n=47+ XY 21 S. Down
Aberraciones
Estructurales
Relación de Brazos
Distribucion de Hetero y Eucromatina
Duplicaciones
inversiones
Translocaciones
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Un gen es un conjunto de secuencias de ADN de todo tipo, estructurales
(intrones y exones) y reguladoras necesarias para codificar un producto
genético funcional, sea un ARN o un polipéptido.
Qué es un gen?
Desde el punto de vista molecular.....
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Estructuralmente… que es un gen?
• Presenta 2 tipos de secuencias: una Estructural que
determina la expresión real del gen (codificadora) y una
Región Reguladora, sin función codificante
Estructural:
Intrones: Regiones no codificante en el interior del gen
Exones: Regiones codificante del gen
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Estructuralmente… que es un gen?
• Presenta 2 tipos de secuencias: una Estructural quedetermina la expresión real del gen (codificadora) y unaRegión Reguladora, sin función codificante
Reguladora
Promotor: Situada a 5´, Interactúa con factores de
transcripción para regular + o – la transcripción
Enhancer: Situada a miles de pb de distancia de un gen tanto en 5´
como en 3´, pudiendo regular la expresión de más de un gen
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Transcripción
Es el proceso de síntesis de una molécula de ARN a partir de un molde de
ADN (gen) .
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Comparación ADN-ARN
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Traducción
Consiste en la síntesis de polipéptidos mediante la unión de
aminoácidos según el orden establecido por la secuencia del mARN y
el código genético.
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Flujo de la información Genética