Genética y Ácidos Nucleicos

Genética

• La genética es la ciencia que estudia la herencia y la variación.
• La transmisión de la información genética involucra tres moléculas: DNA, RNA y proteínas.
• Las proteínas están formadas por polipéptidos, y cada polipéptido por aminoácidos.
• Existen 20 tipos de aminoácidos diferentes.
• Genoma: Toda la información genética de un organismo
• Gen: Segmento del DNA que codifica para la síntesis de una proteína.

Ácidos nucleicos

• Los nucleótidos son la estructura básica de los ácidos nucleicos.
• Los nucleótidos están formados por:
  • Bases nitrogenadas: púricas y pirimidínicas
  • Azúcares: pentosas (desoxirribosa en DNA o ribosa en RNA)
  • Grupos fosfatos: PO42-
• Los nucleótidos también participan en otras funciones celulares como fuente de energía, reacciones de oxidación-reducción y como reguladores de enzimas o procesos metabólicos.

Bases nitrogenadas

• Las bases púricas son Adenina y Guanina.
• Las bases pirimidínicas son Timina, Citosina y Uracilo.
• La Timina está en el DNA y el Uracilo sólo en el RNA.
• Una base nitrogenada más un azúcar forma un nucleósido.

Estructura de los ácidos nucleicos

• Las dos cadenas del DNA se unen mediante puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.
• La estructura secundaria del DNA se basa en los pares de bases: asociaciones moleculares de bases nitrogenadas complementarias, que forman los peldaños de la doble hélice del DNA.

Genoma bacteriano

• Es una colección de genes, organizada en regiones de ADN con un alto contenido en guanina y citosina, llamadas islas de patogenicidad.
• Las islas de patogenicidad contienen genes que codifican los factores de virulencia e información relacionada.
• Estas islas pueden ser transferidas vertical y horizontalmente entre cepas bacterianas.

Elementos genéticos de origen exógeno

• Se trata de secuencias de ADN que no pertenecen al cromosoma bacteriano y que son capaces de replicarse de forma autónoma.

Intercambio genético

• Se refiere a la transferencia de genes entre diferentes individuos.
• Es un proceso esencial para la evolución bacteriana y la adaptación a nuevos ambientes.
• Se da por mecanismos independientes del momento de la reproducción, y se denomina transferencia horizontal de genes.

Transferencia horizontal de genes

• El DNA transferido (exogenote) puede integrarse en el cromosoma del receptor (endogenote) o bien mantenerse como un elemento extracromosómico (plásmido) o como un virus bacteriano (bacteriófago).

Mecanismos de transferencia genética entre células

• Transformación: Adquisición de nuevos genes mediante la incorporación de ADN exógeno.
• Conjugación: Transferencia de información genética entre bacterias (una donante y una receptora) a través de plásmidos.
• Transducción: Transferencia de genes de una bacteria a otra a través de un bacteriófago.

Conjugación

• La conjugación es el proceso mediante el cual bacterias donantes (F+) transfieren material genético a bacterias receptoras (F-) a través de un pilus de conjugación.
• El plásmido F es un plásmido presente en bacterias donantes y contiene genes que codifican para la formación del pilus de conjugación.
• El plásmido F puede integrarse en el cromosoma bacteriano, dando lugar a bacterias Hfr (alta frecuencia de recombinación).
• Las bacterias Hfr pueden transferir grandes porciones de su cromosoma a bacterias receptoras.

Transducción

• La transducción es el proceso mediante el cual los bacteriófagos (virus bacterianos) transfieren material genético de una bacteria a otra.
• Se puede producir durante la infección lítica o lisogénica del bacteriófago.
• Lisogénica: El bacteriófago integra su ADN en el cromosoma bacteriano, replicándose junto con él.
• Lítica: El bacteriófago se replica en el interior de la bacteria hasta alcanzar un número elevado que luego provocará la lisis de la célula bacteriana.
• La transducción es una forma importante de transferencia de genes en bacterias.
• Algunos bacteriófagos lisogénicos portan genes que codifican toxinas.

Mutación, reparación y recombinación

• El DNA transporta información genética, por lo que las células deben ser capaces de replicarlo con precisión.
• La mayoría de las mutaciones son perjudiciales ya que pueden causar problemas en la expresión de proteínas, afectando el fenotipo e incluso causando la muerte celular.
• Las bacterias cuentan con eficientes sistemas de reparación para minimizar la frecuencia de mutaciones.
• Las mutaciones también pueden ser positivas, creando diversidad genética y favoreciendo así la evolución.

Mutación

• Una mutación es un cambio hereditario en la secuencia de bases del DNA.
• Implica la alteración del genotipo y a veces también del fenotipo.
• Las mutaciones pueden ser espontáneas (no provocadas por agentes externos) o inducidas por agentes físicos o químicos llamados mutágenos.
• Los mutágenos pueden causar daño directo al ADN o alterar sus mecanismos de reparación.

Tipos de mutaciones

• Puntuales: Afectan a una sola base del ADN.
  • Transiciones: Cambio entre bases del mismo grupo (púricas o pirimidínicas).
  • Transversiones: Cambio entre bases de diferentes grupos (púricas por pirimidínicas o viceversa).
• Por sustitución, inserción o deleción de varias bases:
  • Casi nunca son espontáneas.
  • Son típicas de agentes intercalantes (dañan la estructura del DNA) y radiaciones.
• Mutaciones del mismo sentido: No afectan la traducción del gen.
• Mutaciones de sentido distinto: Cambian la secuencia de aminoácidos de la proteína.
• Mutación sin sentido: La mutación genera un codón de terminación prematura, interrumpiendo la síntesis de proteínas.

Mutación y base bioquímica

• Mutaciones morfológicas: Modifican la morfología celular o de colonia.
• Mutaciones bioquímicas: Modifican la bioquímica de la célula (p.ej. resistencia a antibióticos).
• Mutaciones letales: Son mortales para el microorganismo.
• Mutaciones condicionales: Se expresan solo bajo ciertas condiciones ambientales.

Este cuestionario explora los conceptos fundamentales de la genética, incluyendo la herencia y la información genética contenida en el ADN. También aborda la estructura y función de los ácidos nucleicos, así como las bases nitrogenadas que los componen. Aprende sobre los nucleótidos y su papel crucial en los procesos celulares.