Genética Aplicada

ASIGNATURA : GENÉTICA APLICADA

- 90 horas 5 hrs teóricas semanales

Objetivos Generales :

- Comprender la organización, estructura y función del material genético

- Explicar los fenómenos observados durante el traspaso de la información genética entre generaciones

- Analizar las implicancias de la genética como una de las principales herramientas de la Biotecnología

Contenidos Programáticos :

- Unidad I (25 horas) : Genética clásica y poblacional

Genética mendeliana

Interacción génica

Herencia ligada al sexo

Concepto de evolución

- Unidad II (15 horas) : Información Genética

Mecanismos de transmisión de la información genética

Estructura del DNA

Biosíntesis, Replicación, Transcripción, Traducción, Regulación

- Unidad III (40 horas) : Organización y Funcionamiento del Material Genético

Mecanismos de recombinación : crossing-over, Modelo Holliday

Mapeo génico

Control de la expresión génica

Mutaciones

Ingeniería genética

- Evaluaciones

Pruebas : 2 Nota tareas : 1 Trabajo Investig. : 1

Bibliografía :

- Ayala, F.J. y Kiger J., “Genética Moderna”, Ed. Omega, Barcelona, 1984.

- Klug, W. y Cumming, M., “Conceptos de Genética”, 2º ed. Prentice – Hall ,1999.

- Voet, D. , “ Biochemistry” , Ed. Wiley & Sons, USA, 1990.

- Smith, C. y Wood, E. , “Molecular Biology and Biotechnology”, Ed. Chapman, 1991.

- Watson, James, “ Biología Molecular del Gen”, Ed. Fondo Educativo Interamericano, 1974.

- Scragg, A. , “ Biotecnología para Ingenieros”, Ed. Limusa, 2002.

- Watson, James, “ La doble hélice”, Ed. Alianza Editorial, 2000.

- Lehninger, A., “Bioquímica”, Ed. Omega, 1972.

UNIDAD I : GENÉTICA CLÁSICA y POBLACIONAL

• 1. Introducción

Bases de actuales conceptos de herencia y evolución :

- Charles Darwin (1859), presenta pruebas y argumentos que apoyan teoría de selección natural.

- Gregor Mendel (1866), descubre leyes básicas de la herencia.

- Friedrich Miescher (1869), descubrió los ácidos nucleicos.

- 1900 : redescubrimiento de las leyes de Mendel, iniciándose el desarrollo de la genética.

- Mendel y sus experimentos sobre herencia en guisantes:

• Las unidades de herencia, los genes, existen en pares en los individuos, pero los gametos sólo tienen un gen de cada clase.

• Durante la formación de óvulos y espermatozoides, cada par de genes se separa en forma independiente, y se distribuyen al azar en los gametos.

- 1950 : hasta este año se mantuvo bajo el interés por el material genético, pero a partir de este año se obtienen datos químicos y cristalográficos que aportan nuevos datos sobre la estructura del DNA.

- James Watson y Francis Crick (1961), deducen que la molécula de DNA es una espiral doble.

- A continuación Crick aporta que tres nucleótidos adyacentes en una cadena de DNA forman un código de tripletos, que especifica un aminoácido en particular.

- Marshall Nirenberg (1962), análisis del código genético.

•A partir de ese tiempo se han acumulado pruebas de que el código genético es universal, el mismo triplete de nucleótidos especifica un aminoácido determinado tanto en bacterias como en el hombre.

•Todas las especies de plantas y animales han surgido de especies preexistentes por descendencia con modificación.

• 2. Teoría cromosómica de la herencia

- Lo semejante engendra lo semejante : HERENCIA

- Parecido no exacto entre padres e hijos : VARIACIONES, algunas heredadas, otras debidas a efectos de Tº, alimentación, humedad, luminosidad, y factores ambientales en el desarrollo del individuo.

- Caracteres hereditarios pueden ser modificados en gran medida por el medio.

• Desarrollo de la Genética Mendeliana

- Mendel trabajó con plantas de arveja y llevó registro de la herencia de 7 pares de rasgos contrastantes, entre otros :

• color semilla: amarillas y verdes

• forma semilla: redondas e irregulares

• superficie semilla : lisa y rugosa

• vaina : turgente y rugosa

• longitud tallo : largo y corto

- Cruzando diferentes especies y contando los tipos de descendencia, Mendel descubrió regularidades en el patrón de herencia :

• Primera Ley de Mendel : en cruce de individuos de raza pura (homocigotos), todos los híbridos de la 1ª generación son iguales a uno de los progenitores  F1

- Generación F1

• Segunda Ley de Mendel

- Cruzamiento de especies heterocigotos

- Generación F2 : individuos igual a ambos progenitores, plantas altas y enanas en proporción 3 : 1.

• Genes Dominantes y Genes Recesivos

- Relación 3 : 1 en F2 (dominante vs recesivo) : Mendel dedujo que cada planta debe tener 2 factores genéticos.

- Generación F1 plantas altas : se manifiesta gen dominante.

- Fecundación al azar en F1 conduce a 4 posibles combinaciones de genes en F2 con igual frecuencia :

* alto / alto ( TT )

* alto / enano ( Tt )

* enano / alto ( tT )

* enano / enano ( tt )

- Gen T dominante sobre gen t : 3 de los 4 tipos de combinaciones producirán plantas altas y sólo una, plantas enanas.

• Algunos Genes no son Dominantes ni Recesivos

- A veces el fenotipo heterocigoto es intermedio entre los 2 fenotipos homocigotos : herencia intermedia.

Ej. Color flores de “dondiego de la noche”, Mirabilis jalapa

• Leyes de Mendel  deducción principios de la herencia

1.- Factores en pares

Caracteres genéticos controlados por factores de a pares en organismos.

2.- Dominancia / Recesividad

Dos factores distintos en un individuo, uno domina sobre el otro.

3.- Segregación

En la formación de los gametos, los factores emparejados se separan al azar, cada gameto recibe uno u otro con igual probabilidad.

- Cruce de 2 plantas de flores rosadas,F1,  plantas con flores blancas, rosadas y rojas, proporción 1 : 2 : 1.

- Se manifiestan los alelos para el color rojo y blanco, que permanecieron ocultos en F1.

• Principio de distribución independiente

- Mendel realizó experimentos con arvejas que diferían en más de una característica, ambas puras.

Semillas redondas y amarillas vs rugosas y verdes, las primeras características dominantes.

- F1 : semillas amarillas redondas.

- Cruce en F1 : además de los 2 fenotipos originales (amarillo redondo y verde rugoso), surgen 2 nuevos tipos (recombinantes) : amarillo rugoso y verde redondo.

- Interpretación de Mendel : durante la formación de los gametos, cada par de genes se trasmite independientemente. Cualquiera de los gametos contiene solo un tipo de factor heredado.

- Genes independientes entre sí, no desaparecen generación tras generación. (providencial la elección de caracteres, regulados por genes en distintos cromosomas).

- Caso genes ligados.

• 3. Variabilidad genética : mutaciones

- Formas alternas del mismo gen : alelos

- 1908 : Morgan y col., investigaciones con mosca de la fruta ( Drosophila m., td 14 días, rapidez y economía).

- Primer mutante : macho con ojos blancos, ojos rojos normales (salvaje).

- En experimentos con el mutante  conducta del alelo equivalente a la distribución de un cromosoma x ligado al sexo.

- Hipótesis confirmada por cruzamientos genéticos adicionales.

• Ligamiento y Entrecruzamiento Homólogo

- Principio de Distribución Independiente de Mendel :

Comportamiento independiente de genes en diferentes cromosomas durante meiosis.

- Genes ligados : localizados en el mismo cromosoma, disminuye trasmisión independiente.

- Ligamiento no es completo : probabilidad de que 2 genes del mismo cromosoma permanezcan juntos durante la meiosis = 50 - 95%.

- Mecanismo para el intercambio de genes en cromosomas homólogos = entrecruzamiento (citólogo belga Janssens).

- Gen en cromosoma : LOCUS

- Alelos : posiciones correspondientes

- Entrecruzamiento en MEIOSIS

- Entrecruzamiento > al aumentar distancia en el cromosoma.

- Experimentos de Morgan : genes ligados a cromosoma sexual

Cruzamiento de una hembra de ojos rojos con un macho de ojos rojos de Fl. Aunque en la generación F2 hubo machos de ojos rojos y de ojos blancos, todas las hembras F2 tuvieron ojos rojos, sugiriendo la existencia de una relación entre la herencia del color de los ojos y el comportamiento de los cromosomas

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