Genética y Biología Molecular

Genética

• La genética es la rama de la biología que estudia la transmisión de la información genética entre generaciones.
• Gregor Mendel, considerado el padre de la genética, estudió la herencia utilizando guisantes.
• Los redescubrimientos de las leyes de Mendel incluyen los trabajos de Hugo de Vries y William Bateson, quien acuñó los términos homocigoto, heterocigoto y alelomorfo.

Era Post-Mendel

• Se descubrieron los cromosomas, la mitosis y la meiosis, y se elucidó la estructura del ADN.

Biología Molecular

• La biología molecular se centra en el estudio de la estructura, función y síntesis del ADN, ARN y proteínas.
• El dogma central de la biología molecular describe el flujo de información genética: replicación, transcripción y traducción.
• La replicación es la copia del ADN utilizando el ADN como molde.
• La transcripción es la síntesis de ARN a partir de ADN.
• La traducción es la decodificación del ARN mensajero para la síntesis de proteínas.
• Los ribosomas son las estructuras celulares responsables de la síntesis de proteínas.
• La decodificación se refiere al proceso de traducción de la información genética.
• Los genes son segmentos de ADN que contienen la información para la síntesis de proteínas.

Ingeniería Genética

• La ingeniería genética es una rama de la biotecnología que se dedica a la manipulación de genes.
• Los ácidos nucleicos forman los genes.
• El genotipo es el conjunto de alelos que no se pueden observar.
• El fenotipo son los rasgos observables.
• El nacimiento de la biotecnología se refiere a la integración de la tecnología genética en sistemas biológicos para la obtención de bienes o servicios.
• La tecnología recombinante implica la inserción del ADN de un organismo en un vector, que se encarga de transportar el ADN.
• Un plásmido es el ADN de una bacteria.
• Las plantas transgénicas son aquellas que han sido modificadas genéticamente mediante la inserción de genes.
• La eugenesia es la disciplina que busca aplicar las leyes biológicas de la herencia para mejorar la especie humana.

Ácidos Nucleicos

• El ADN es una molécula que contiene la información genética esencial para la vida.
• El ADN es una macromolécula que mide 1.85 m de longitud.
• Para caber dentro de la célula, el ADN se enrolla en una proteína y experimenta superenrollamiento para compactar la información genética.
• Las cromátidas son cada una de las dos mitades idénticas de un cromosoma duplicado.
• Las cromátidas hermanas permanecen juntas.
• El centrómero es la región estrecha del cromosoma que une las cromátidas.
• Los telómeros son las regiones terminales de los cromosomas que protegen la información genética codificante y señalan el número de divisiones celulares.
• Los telómeros se acortan con cada división celular.
• Los telómeros también envían señales a la célula para que se someta a apoptosis.
• La apoptosis es un proceso de muerte celular programada esencial para el desarrollo y la salud del organismo.
• Los nucleosomas son estructuras fundamentales que organizan el ADN en las células.
• Los nucleosomas están compuestos por proteínas como H2A, H2B, H3 y H4.
• La PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) es una técnica de secuenciación utilizada para amplificar pequeñas muestras de ADN.
• Los ácidos nucleicos son grandes moléculas formadas por la repetición de nucleótidos.
• Los ácidos nucleicos son moléculas del rango más alto biológicamente.
• Los ácidos nucleicos se forman mediante reacciones de polimerización.
• La función principal de los ácidos nucleicos es codificar las instrucciones esenciales para producir un ser idéntico o casi similar a su progenitor.
• El ADN codifica las proteínas, que pueden ser estructurales o funcionales.
• La herencia especifica las proteínas, siendo el ADN una especie de plano para la elaboración de proteínas.
• Los nucleótidos son las unidades básicas del ADN y el ARN, uniéndose para formar largas cadenas que contienen información genética.
• Los nucleótidos están formados por una pentosa (ribosa o desoxirribosa), una base nitrogenada (purina o pirimidina) y un grupo fosfato.
• El ADN contiene desoxirribosa, mientras que el ARN contiene ribosa.
• Las bases nitrogenadas son moléculas orgánicas que almacenan información genética.
• Las purinas son adenina (A) y guanina (G).
• Las pirimidinas son citosina (C), timina (T) y uracilo (U).
• La adenina siempre se une con la timina en el ADN y con el uracilo en el ARN.
• La guanina siempre se une con la citosina.
• El ARN mensajero (ARNm) lleva la información al ribosoma, donde se determina la secuencia de aminoácidos de una proteína.
• La caperuza es una proteína que protege al ARNm de enzimas exonucleares, autoriza su salida del núcleo y permite que el ribosoma lo reconozca.
• La cola poli A es una secuencia de adeninas que protege al ARNm de las exonucleares y determina su tiempo de vida en el citoplasma.
• El ARN de transferencia (ARNt) transfiere aminoácidos al polipéptido en crecimiento en el extremo 3'.
• Cada ARNt tiene aproximadamente 80 nucleótidos.
• Un codón es una secuencia de 3 bases (trinucleótidos) que lee la información del ARNm.
• El anticodón es el conjunto de bases complementarias al codón.
• El ARN ribosómico (ARNr) forma el caparazón del ribosoma, es abundante en el citoplasma y crea los enlaces peptídicos entre los aminoácidos en formación.

Reglas de Chargaff

• Las reglas de Chargaff establecen que la cantidad de adenina (A) es igual a la de timina (T) y que la cantidad de guanina (G) es igual a la de citosina (C) en el ADN.

Nucleótidos no Nucleicos

• Los nucleótidos no nucleicos son moléculas orgánicas que no son ácidos nucleicos.
• Ejemplos de nucleótidos no nucleicos incluyen ATP, NAD, FAD y CoA.

Polinucleótidos

• Los polinucleótidos son cadenas de nucleótidos.

Estructuras Alternativas del ADN

• El ADN puede adoptar diferentes estructuras, entre ellas:
  • A-ADN: Es antiparalela, dextrógiro y se encuentra en condiciones de laboratorio o en condiciones elevadas de salinidad o deshidratación.
  • Z-ADN: Es alargado, antiparalelo y tiene un enrollamiento levógiro.
  • B-ADN: Es helicoidal, antiparalelo y tiene un enrollamiento dextrógiro, siendo la forma más común en condiciones fisiológicas.

Solenoides

• Los solenoides son bobinas de alambre enrolladas en forma de hélice que generan un campo magnético uniforme y fuerte.

Desnaturalización del ADN

• La desnaturalización del ADN es la separación de las dos hebras mediante cambios de temperatura, pH o agentes químicos.

Mutación

• La mutación es un cambio en la secuencia de ADN.

Recombinación

• La recombinación es la mezcla de información genética paterna y materna.

División Celular en Eucariotas

• Los tipos de división celular en eucariotas son la mitosis y la meiosis.
• La mitosis es la división del núcleo en células somáticas para la producción de nuevas células.
• La meiosis es la división del núcleo en células germinales para la reproducción sexual.

Células Somáticas y Germinales

• Las células somáticas son todas las células del cuerpo excepto los óvulos y los espermatozoides.
• Las células germinales son los óvulos y los espermatozoides.

Ciclo Celular

• El ciclo celular es el conjunto de etapas que atraviesa una célula para dividirse.
• El ciclo celular se divide en la interfase y la fase M.
• La interfase comprende las fases G1, S y G2.
• La fase M comprende la mitosis y la citocinesis.

Fases del Ciclo Celular

• La fase G1 es una fase de crecimiento primario, donde la célula crece y aumenta la cantidad de organelos.
• La fase S es la fase de síntesis, donde se duplica el ADN.
• La fase G2 es una fase de preparación para la división celular.

Fases de la Mitosis

• La profase es la fase donde el material genético se condensa, se fragmentan el citoesqueleto, el retículo y el aparato de Golgi, dando lugar al huso mitótico.
• La prometafase es la fase donde los microtúbulos se unen al cinetocoro y los cromosomas buscan alinearse en el centro, los centrosomas.
• La metafase es la fase donde los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula.
• La anafase es la fase donde los centrómeros se dividen y las cromátidas se separan hacia los polos opuestos.
• La telofase es la fase donde los cromosomas se juntan en los polos opuestos y la información genética se dispersa.

Huso Mitótico

• El huso mitótico es un conjunto de microtúbulos que impulsan la movilización de los cromosomas.

Microtúbulos

• Los microtúbulos están formados por tubulina alfa y tubulina beta.

Cinetocoros

• Los cinetocoros son estructuras proteicas donde se anclan los microtúbulos.

Células Diploides y Haploides

• Las células diploides son células madre que tienen 46 cromosomas. Las células hijas son idénticas a la célula madre.
• Las células haploides son células que tienen 23 cromosomas.
• El resultado final de la mitosis son dos células diploides.
• El resultado final de la meiosis son cuatro células haploides.

Categorías Celulares

• Las categorías celulares incluyen células permanentes, quiescentes y hábiles.

Células Permanentes

• Las células permanentes pierden su capacidad de dividirse.
• Ejemplos de células permanentes incluyen los glóbulos rojos y las neuronas.

Células Quiescentes

• Las células quiescentes responden a estímulos.
• Ejemplos de células quiescentes incluyen los glóbulos blancos.

Células Hábiles

• Las células hábiles tienen un nivel alto de actividad mitótica.
• Ejemplos de células hábiles incluyen las células epiteliales.

Meiosis

• La meiosis es un tipo de división celular que produce células haploides.
• La meiosis se divide en la meiosis 1 y la meiosis 2.

Cromosomas Homólogos

• Los cromosomas homólogos son parejas de cromosomas idénticos, uno proveniente del padre y otro de la madre.

Fases de la Meiosis 1

• La profase 1 es la fase donde ocurre el entrecruzamiento, intercambio de información genética entre cromosomas homólogos.
• La metafase 1 es la fase donde los cromosomas homólogos se alinean en el centro de la célula.
• La anafase 1 es la fase donde los cromosomas homólogos se separan hacia los polos opuestos.
• La telofase 1 es la fase donde los cromosomas llegan a los polos opuestos y se dividen en dos células mediante citocinesis.

Subfases de la Profase 1

• El leptoteno es la fase donde el material genético se condensa.
• El cigoteno es la fase donde ocurre el apareamiento de los cromosomas homólogos.
• El paquiteno es la fase donde ocurre el entrecruzamiento.
• El diploteno es la fase donde los cromosomas homólogos intentan separarse, pero elquiasma impide su separación.
• La diacinesis es la fase donde el material genético se condensa al máximo y los cromosomas se separan.

Citocinesis

• La citocinesis es la división del citoplasma de una célula madre en dos células hijas.

Resultado Final de la Meiosis 2

• El resultado final de la meiosis 2 son cuatro células haploides.
• El objetivo de la meiosis es producir gametos (óvulos y espermatozoides).

Espermatogénesis

• La espermatogénesis es el proceso de formación de espermatozoides.
• La espermatogénesis tiene lugar en los testículos y comienza en la pubertad.
• La espermatogénesis inicia con una célula llamada espermatogonia, que madura hasta formar espermatozoides.
• La espermatogonia tiene 46 cromosomas y, al dividirse, produce dos células con 92 cromosomas.
• La espermiogénesis es el proceso de diferenciación donde la célula toma forma de espermatozoide.
• La espermiogénesis es el proceso completo de maduración de los espermatozoides, desde la espermatogonia hasta el espermatozoide maduro.
• La LH, FSH y la testosterona estimulan la maduración de los espermatozoides.

Ovogénesis

• La ovogénesis es el proceso de formación de óvulos en los ovarios.
• La ovogénesis comienza con las oogonias y culmina con la producción de óvulos maduros.
• La ovogénesis es esencial para la reproducción femenina.
• La ovogénesis comienza con la meiosis 1 y termina con la meiosis 2.
• La ovogénesis tiene lugar en los ovarios.