Genética Clásica y Molecular

9. GENETICA CLASICA
9.1. CONCEPTOS DE GENÃ TICA
Gen: Segmento de ADN que contiene la información necesaria para la sÃ−ntesis de una proteÃ−na
Genoma o genotipo: Conjunto de genes que un individuo ha heredado de sus progenitores
Fenotipo: Apariencia externa del individuo que resulta de la interacción entre el genotipo y el ambiente y
que puede variar durante la vida del individuo
Alelos: Distintas formas que puede presentar un gen determinado. Todas codifican información para el
mismo carácter (color de los ojos) pero la información de cada uno es distinta (negro, azul, verde…)
Carácter dominante: Se dice que un alelo es dominante sobre otro cuando estando los dos presentes en el
genoma es aquél el que se manifiesta en el fenotipo.
Carácter recesivo: Se dice que un alelo es recesivo sobre otro cuando estando los dos presentes en el
genoma es éste el que se manifiesta en el fenotipo
Homocigosis: Un individuo es homocigótico (o raza pura) para un determinado carácter cuando tiene dos
copias del mismo alelo.
Heterocigosis: Un individuo es heterocigótico (o hÃ−brido) para un determinado carácter cuando tiene dos
alelos distintos.
9.2. LAS LEYES DE MENDEL
1. Ley de la uniformidad: Si se cruzan dos razas puras, todos los hÃ−bridos de la primera generación filial
serán idénticos genotÃ−pica y fenotÃ−picamente.
2. Ley de la disyunción de los genes antagónicos: Los genes o factores hereditarios antagónicos no se
transmiten nunca juntos, sino separados.
3. Ley de la independencia y libre combinación de los factores hereditarios: Los genes o factores
hereditarios no antagónicos se heredan independientemente unos de otros, ya que cada gen se disocia de sus
compañeros al transmitirse por herencia, combinándose con los demás de todas las maneras posibles.
9.3. EXCEPCIONES A LAS LEYES DE MENDEL
Codominancia: Algunos alelos no presentan relaciones de dominancia y recesividad, sino que son
equipotenciales, resultando asÃ− que los individuos hÃ−bridos presentan un carácter intermedio entre los
dos caracteres de las razas puras.
Genes ligados: Aquellos que se encuentran en el mismo cromosoma, y por lo tanto, no se heredan
independientemente
Genes letales: Aquellos que cuando se expresan provocan la muerte de sus portadores.
Genes pleiotrópicos: Aquellos que manifiestan más de un efecto fenotÃ−pico distinto.
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Series de múltiples alelos: Muchos caracteres están determinados por genes que presentan más de dos
alelos diferentes
Interacción entre genes: La mayorÃ−a de los caracteres no dependen de un único gen, sino que son el
fruto de la interacción de varios genes diferentes.
9.4. GENÃ TICA HUMANA
Grupos sanguÃ−neos
En las membranas de los eritrocitos se encuentran unas glucoproteÃ−nas que sirven al cuerpo para identificar
sus propias células. El gen que las codifica tiene tres alelos: El A (que codifica la gp A), el B (que codifica
la gp B) y el O (que no codifica ninguna gp). A y B son equipotenciales entre sÃ−, pero dominantes respecto
a O. AsÃ− se dan tres posibles situaciones:
• Grupo A: AA o AO
• Grupo B: BB o BO
• Grupo O: OO
Las personas del grupo A tienen anticuerpos contra el antÃ−geno B y los del grupo B tienen anticuerpos
contra el antÃ−geno A. Los del grupo AB no tienen ninguno de estos dos anticuerpos y los del O los dos
tipos. Por ello se dice que el AB es el receptor universal y el O el donante universal.
Factor Rh
El factor Rh (de Macacus Rhesus, un mono con el que experimentaron) es otro antÃ−geno existente en la
superficie de los glóbulos rojos. El Rh + es dominante sobre el Rh • Rh +: (+ +) ó (+ -)
• Rh -: (--)
Daltonismo
El daltonismo es la incapacidad para distinguir ciertos colores, especialmente el rojo y el verde. El gen
responsable del daltonismo está en el cromosoma X, por lo que es un carácter ligado al sexo: Para que un
hombre sea daltónico basta con que su único cromosoma X lleve el gen del daltonismo; pero para que una
mujer lo sea es necesario que lo lleven los dos cromosomas X.
Hemofilia
La hemofilia es una enfermedad por la que la sangre no se coagula. Como el daltonismo, se trata de una
enfermedad ligada al sexo, pero en este caso no hay en absoluto mujeres hemofÃ−licas porque el gen de la
hemofilia es letal y las mujeres que presentan dos copias de él mueren en estado embrionario.
9.5. MUTACIONES
Una mutación es un cambio sufrido por un gen de un individuo (mutante). Si las mutaciones ocurren en las
células germinales se transmiten de la misma manera que el gen normal, si ocurren en células somáticas
se extinguen con el portador.
El gen mutante y el silvestre son genes alelos. A partir de un mismo gen silvestre se pueden producir varios
mutantes que constituyen series de alelos mútliples.
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• Según su origen:
♦ Espontáneas: Se producen sin intervención de agentes fÃ−sicos o quÃ−micos externos
♦ Inducidas: Provocadas por agentes fÃ−sicos (radiación) o quÃ−micos ext.
• Según su comportamiento
♦ Dominante: La muestran individuos homo y heterocigóticos
♦ Recesiva: Solo se manifiesta en individuos homocigóticos
• Según su efecto:
♦ Inocuas: Ni benefician ni perjudican al individuo
♦ Beneficiosas: Beneficial al paciente
♦ Perjudiciales: Perjudican al paciente. Pueden ser:
◊ Patológicas: Provocan enferemedades
◊ Teratológicas: Provocan malformaciones
◊ Letales: Provocan la muerte del portador en estado embrionario, en cualquier caso si
son dominantes y si son recesivas cuando están en estado homocigótico.
• Según su naturaleza
♦ Génicas o puntuales: Alteraciones de la secuencia de un gen
♦ Cromosómicas: Alteraciones en la morfologÃ−a de un cromosoma
◊ Delecciones: Pérdida de un fragmento de cromosoma
◊ Inversiones: Presencia de un fragmento de cromosoma invertido
◊ Duplicaciones: Repetición de un fragmento de cromosoma
◊ Translocaciones: Intercambio de fragmentos entre cromosomas no homólogos
♦ Genómicas: Alteraciones en el número de cromosomas
◊ SÃ−ndrome de Down (TrisomÃ−a del 21)
◊ SÃ−ndrome de duplo Y (XYY)
10. GENETICA MOLECULAR
10.1. LA INFORMACIÃ N GENÃ TICA
La información necesaria para que un ser vivo realice correctamente sus funciones se denomina genoma.
Esta información está contenida en un ácido nucleico denominado ADN.
El genoma está compuesto de unidades más pequeñas, denominados genes, cada uno de los cuales
codifica una proteÃ−na, esto es, contiene la información necesaria para la sÃ−ntesis de una proteÃ−na.
El paso de la información genética del ADN a la proteÃ−na (la expresión de un gen) utiliza un
intermediario, llamado ARNm y sigue el denominado dogma central:
El proceso por el cual a partir del ADN se sintetiza ARN se denomina transcripción y el proceso por el cual
se sintetizan proteÃ−nas a partir del ARN se llama traducción. Además, la información genética se
preserva de una generación a la siguiente gracias a un proceso denominado replicación, por el cual se crean
dos moléculas de ADN idénticas entre sÃ− y a la molécula de ADN de la cual proceden.
10.2. TRANSCRIPCIÃ N
De las dos cadenas que componen una molécula de ADN, una de ellas (la que sigue la polaridad 3'-5'), sirve
como molde para sintetizar una cadena de ARN con una secuencia de bases complementaria (igual a la cadena
de ADN con polaridad 5'-3' solo que sustituyendo la T por U).
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Para pasar del “dialecto” del ADN al del ARN solo es necesario sustituir la timina por uracilo. Los tripletes
del ADN se denominan codógenos, los del ARN codones.
Â
ADN
ARN
Cadena
Doble
Simple
Azúcar
Desoxirribosa Ribosa
Bases
ATCG
AUGC
Localización Núcleo
Citoplasma y núcleo
Según si se transcriben o no y del tipo de ARN que generan al transcribirse, existen distintos tipos de genes:
• Genes estructurales: Son los únicos que se transcriben y se traducen porque poseen información
sobre el orden que deben ocupar los aminoácidos en una determinada cadena peptÃ−dica. Al
transcribirse originan moléculas de ARNm
• Genes que se transcriben pero no se traducen: Portan información para la sÃ−ntesis de ARNt y
ARNr
10.3. TRADUCCIÃ N
El código genético es la clave que permite traducir el lenguaje de cuatro letras (A, U, G, C) del ARN al
lenguaje de veinte letras (aminoácidos) de las proteÃ−nas.
Cada triplete (conjunto de tres bases) codifica un aminoácido, pero como el número de permutaciones de
cuatro elementos cogidos de tres en tres es de 64 y sólo hay 20 aminoácidos, un mismo aminoácido puede
estar codificado por varios tripletes. Además ciertos tripletes, denominados tripletes sin sentido, no codifican
ningún aminoácido, sino que son señales que indican cuando debe finalizarse la sÃ−ntesis de la
proteÃ−na.
La información para la sÃ−ntesis de la proteÃ−na está contenida en el orden de las bases de ADN
agrupadas en codógenos y de ahÃ− pasa al orden de las bases de ARNm agrupadas en codones mediante el
proceso de transcripción.
De todo esto se deducen las caracterÃ−sticas del código genético:
• Está degenerado: Es redundante pues un mismo aminoácido puede estar codificado por varios
tripletes.
• Es universal: Es el mismo para todos los seres vivos conocidos
• No es ambiguo: Cada codón codifica siempre el mismo aminoácido.
• Carece de solapamientos: Los tripletes se disponen uno a continuación de otro y no comparten
ninguna base
• Es unidireccional: Se lee siempre de 5'- 3'
Sin embargo, los aminoácidos no pueden unirse directamente a la cadena de ARNm, sino que necesitan de
unos intermediarios denominados ARNt. Cada ARNt se une por un extremo a su aminoácido
correspondiente y en otro extremo posee una secuencia de tres bases denominadas anticodón que es la
complementaria a un codón del ARNm que codifica dicho aminoácido. Como cada aminoácido puede
estar codificado por más de un triplete, un mismo aminoácido puede ser transportado por ARNt diferentes.
La sÃ−ntesis de proteÃ−nas tiene lugar en los ribosomas del citoplasma. Los ribosomas están formados por
dos subunidades, compuestas de ARNr y proteÃ−nas. Cada ribosoma tiene dos lugares de gran importancia,
denominados:
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• Lugar del peptidilo (P): Lugar donde se va formando la proteÃ−na
• Lugar del aminoacilo (A): Lugar donde van llegando los ARNt con los aminoácidos.
El proceso tiene lugar como sigue:
• El ARNm exhibe su primer codón en el lugar del aminoacilo
• El ARNt que contiene el anticodón complementario a este codón, se une en el lugar del aminoacilo
al ARNm portando el aminoácido que codifica el primer codón.
• El ribosoma se mueve, y todo lo que estaba frente al aminoacilo pasa ahora al peptidilo
• Frente al aminoacilo ahora se exhibe el segundo codón del ARNm que se unirá a su
correspondiente ARNt, el cual porta el aminoácido que codifica este codón.
• Se rompen los enlaces que unÃ−an al ARNt con el primer codón y el que unÃ−a al aminoácido
con el ARNt. El ARNt se libera al citoplasma, y el aminoácido se une al aminoácido que ahora
está en el aminoacilo mediante un enlace peptÃ−dico entre el OH del grupo ácido del primer
aminoácido y un H del grupo amina del segundo aminoácido.
• Se vuelve a mover el ribosoma, el ARNt que ahora tiene un dipéptido pasa al peptidilo y un nuevo
ARNt correspondiente al tercer codón del ARNm se coloca en el aminoacilo
• El ARNt en el peptidilo se libera de sus enlaces y el dipéptido se une al aminoácido del tercer
ARNt
• Se continúa con este proceso hasta que la proteÃ−na se ha terminado y el ribosoma “lee” un codón
sin sentido. En ese momento la cadena peptÃ−dica se separa del ARNt y se libera al citoplasma,
donde adquirirá su estructura espacial, se le añadirán los carbohidratos necesarios y entonces
estará preparada para desempeñar su función.
Â
Procariotas
Genes
Unidades continuas
ADN
Bajo grado de empaquetamiento
ARN polimerasa
Un solo tipo
Transcripción
Traducción
Citoplasma
Citoplasma
Eucariotas
Fragmentados:
• Exones: Se transcriben y se traducen
• Intrones: Se transcriben pero no se
traducen. Son eliminados durante el
proceso de maduración
Muy empaquetado: asociado a histonas
Tres clases:
• ARNp I: ARNr
• ARNp II: ARNm
• ARNp III: ARNt
Núcleo
Citoplasma
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