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GUÍA DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
CÁTEDRA DE GENÉTICA
2013- 2014
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1. Práctica N° 1
2. Título de la práctica
Estructura del ADN y del genoma humano
3. Objetivo general / propósito
Interpretar la estructura y los procesos de estructuración del genoma
humano y del ADN.
4. Resultados del aprendizaje
El estudiante estará en capacidad de comprender los procesos de
estructuración del genoma humano.
Describe con responsabilidad y criticismo las funciones de los
componentes celulares, señales celulares, ciclo celular y ADN, mitosis
y meiosis
5. Material
Por parte del laboratorio:
ADNA ZOLE
Micropipeta
Alcohol isoamilico
Etanol de 90 y 70 grados Tubos ependorff
EDTA
Jeringuilla 5 ml g 21x1
Por parte del estudiante
Mandil
1Torniquete
1 Mascarilla de cirugía
1 Par de guantes
6. Procedimiento
Toma de muestra de sangre periférica
Colocar torniquete 4 travesees de dedo sobre el pliegue del codo.
Seleccionar la vena periférica de más fácil acceso y puncionar.
Proceder a realizar antisepsia en la zona con algodón con alcohol
yodado.
Verificar la permeabilidad de la jeringuilla y agregar 0,03 ml de EDTA.
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Realizar la punción en ángulo de 45 ° con el bisel hacia arriba.
Extraer la sangre.
El volumen de sangre para cada jeringuilla es de 3 ml.
Retirar el torniquete
Retirar la jeringuilla y poner un algodón limpio y seco para la
hemostasia.
Extracción de ADN de sangre periférica
Poner 500 microlitros de sangre total en dos ependorff de 1,5
ml
A cada tubo se añadirá 1000 microlitros de buffer de
extracción de ADN
Mezclar vigorosamente en el vortex por 1 minuto
Dejar incubar por 10 minutos
Retirar el sobrenadante
Añadir 500 microlitros de alcohol 90°
Mezclar vigorosamente en el vortex por 1 minuto
Dejar reposar por 5 minutos
Retirar el sobrenadante
Añadir 500 microlitros de alcohol 70°
Mezclar vigorosamente en el vortex por 1 minuto
Dejar reposar por 5 minutos
Retirar el sobrenadante
Añadir 500 microlitros de alcohol Isoamilico
Mezclar vigorosamente en el vortex por 1 minuto
Agitar por inversión por 5 minutos a 10 minutos
Extraer el ADN con una pipeta Pasteur pasar el ovillo
(blanquecino) a otro ependorff
Visualización ADN mediante Corrido electroforético
7. Prerrequisitos teóricos
El ácido desoxirribonucleico, frecuentemente abreviado como ADN (y también
DNA, del inglés DeoxyriboNucleic Acid), es un tipo de ácido nucleico, una
macromolécula que forma parte de todas las células, biopolímero de
nucleótidos que forman una cadena doble. Desde el punto de vistaquímico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido.
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Un polímero es un compuesto formado por muchas unidades simples
conectadas entre sí, como si fuera un largo tren formado por vagones.
Contiene la información genética usada en el desarrollo y el funcionamiento
de los organismos vivos conocidos, siendo el responsable de su transmisión
hereditaria.
El estudiante debe conocerla estructura del ADN y el genoma humano.
La estructura del ADN está definida por la "secuencia" de bases
nitrogenadas en la cadena de nucleótidos, es en esta secuencia de bases
en la que reside la información genética del ADN.
El orden en el que aparecen las cuatro bases a lo largo de una cadena
en el ADN es, por tanto, crítico para la célula, ya que este orden es el
que constituye las instrucciones del programa genético de los organismos.
Conocer esta secuencia de bases, es decir, secuenciar un ADN equivale a
descifrar su mensaje genético.
La estructura en doble hélice del ADN, con el apareamiento de bases
limitado ( A-T; G-C ), implica que el orden o secuencia de bases de una
de las cadenas delimita automáticamente el orden de la otra, por eso se
dice que las cadenas son complementarias.Una vez conocida la secuencia de las bases de una cadena ,se deduce
inmediatamente la secuencia de bases de la complementaria
Cuando Watson y Crick propusieron el modelo de la estructura en doble
hélice del ADN, sugirieron también un posible mecanismo para la replicación
de esta molécula:
-―No se escapa a nuestra comunicación que el emparejamiento específico
que hemos postulado sugiere inmediatamente un mecanismo copiador para elmaterial genético―. (Traducción de su artículo en Nature 25-Abril-1953). Cinco
semanas después de la publicación de este artículo publicaron nuevamente
en Nature otro artículo explicando ese posible mecanismo de replicación:
Nature, 30-Mayo-1953
Debido a la complementariedad de las cadenas, cada una de ellas podría
servir de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.
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De esta manera se obtendrían dos moléculas de ADN idénticas a la
molécula original, cada una de las cuales contendría una cadena del ADN
original y otra de nueva síntesis.
Este modelo de replicación es conocido como Replicación Semiconservativa,
para indicar que cada molécula hija solo conserva la mitad (una de las
dos cadenas) de la molécula original Resumen corto del tema a conocer
antes de realizar la práctica, no mayor a tres páginas. NO es una
repetición de la clase teórica.
Funciones del ADN
– 1. Almacenamiento de información genética
– 2. Auto-replicación y herencia
– 3. Expresión génica
• La función más importante es codificar para proteínas o RNAm• La información es codificada en el orden de las bases nitrogenadas
Cada molécula de ADN está constituida por dos cadenas formadas por unelevado número de compuestos químicos llamados nucleótidos.
Estas cadenas forman una especie de escalera retorcida que se llama doblehélice.
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Cada nucleótido está formado por tres unidades: una molécula de azúcar
llamada desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos
nitrogenados llamados
bases: adenina (abreviada
como A), guanina (G),
timina (T) y citosina (C).
Cada base orgánica de
cada cadena se une a
la otra base de la otra
cadena mediante un
enlace o puente de
hidrógeno el
apareamiento de bases
se da entre A y T y entre G y C, unidas por puentes de hidrógeno
(líneas punteadas) e xisten dos puentes entre tiamina y adenina, y tres entre
citosa y guanina.
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Una de las características comunes de la organización del material genético
es su alto grado de compactación: masa compacta que ocupa un espacio
bien delimitado.
Nucleosoma
• El empaquetamiento básico de la unidad de cromatina• Histonas y no-histonas dos copias de cada histona: H2A,H2B, H3 and H4,
forman el octámero El ADN se enrolla alrededor del exterior de este
octámero con un tamaño de 160 a 200 pares de bases formando el
nucleosoma este se puede unir entre sí, por la presencia de H1
encontrado entre los nucleosomas para formar la estructura del solenoide.
Nucleosoma = ADNA + octámero de histonas
GEN
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Un gen se define como un segmento de ADN que codifica normalmente
para una proteína o ácido nucleico; es un segmento corto de ADN, que le
dice al cuerpo cómo producir una proteína específica. Hay aproximadamente
30.000 genes en cada célula del cuerpo humano y la combinación de
todos los genes constituye el material hereditario para el cuerpo humano y
sus funciones geno
Un gen es un subconjunto determinado de nucleótidos de uno de los lados
de la escalera del cromosoma referenciado, se encuentra en la misma
posición en cada cromosoma.
La codificación de esta información es el dogma central de la biología
moderna una secuencia de nucleótidos del ADN determina la secuencia de
aminoácidos de las proteína
CROMOSOMA
Dentro de las células, el ADN está organizado dentro de estructuras llamadascromosomas que, durante el ciclo celular, se duplican antes de que la célula
se divida.
En biología, se denomina cromosoma (del
griego χρώμα, -τος chroma, color y
σώμα, -τος soma, cuerpo o elemento) a
cada uno de los pequeños cuerpos en
forma de bastoncillos en que se organiza
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la cromatina del núcleo celular durante las divisiones celulares (mitosis y
meiosis).
La cromatina es un material microscópico que lleva la información genética de
los organismos eucariotas y está constituida por ADN asociado a proteínasespeciales llamadas histonas.
Las histonas se unen al ADN, ayudan a dar su forma a los cromosomas yayudan a controlar la actividad de los genes.
En los organismos eucariontes, el ADN está organizado en cromosomas.Cada especie tiene un número característico: la cebolla tiene 16 (organizadosen 8 pares), la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, 8, y los sereshumanos, 46. De esto no se desprende que una mayor cantidad decromosomas equivale a ser ―ás inteligente‖ ya que las células quecomponen las papas tienen 48 cromosomas.
Los seres humanos tenemos 23 pares de cromosomas: 22 de ellos sellaman cromosomas autonómicos y se heredan uno del padre y otro de lamadre. Los cromosomas del par 23 se llaman cromosomas sexuales y sondiferentes entre sí.
EL GENOMA
El genoma humano tiene unas 3.000 megabases (1-2m) y un núcleo ocupaunas 6µm.
El genoma es todo el material genético contenido en las células de unorganismo en particular.
Por lo general, al hablar de genoma en los seres eucarióticos nos referimossólo al ADN contenido en el núcleo, organizado en cromosomas.
Ser eucariota consiste básicamente en tener la mayor parte del genomaconfinado en el núcleo
Esto constituye elgenotipo se refiere a ladotación génica delindividuo, a su genoma,mientras que el fenotipohace referencia a lamanifestación delgenotipo. Si el genotipoes el plan deinstrucciones, el fenotipoconstituye el resultado dela acción. Pero sólo el
genotipo se hereda.
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El conjunto de genes de un individuo es el mismo desde su constitución enel zigoto, pero el fenotipo puede definirse a muy distintos niveles y esvariable en el tiempo. El tipo celular, el tejido resultante del proceso de
división, la morfología del organismo, su coportiento…, son tambiénfenotipos en la medida en que son expresión del genotipo.
No existe una correspondencia biunívoca entre el genotipo y el fenotipo. Unmismo genotipo puede dar lugar a distintos fenotipos, y un mismo fenotipopuede ser consecuencia de distintos genotipos.
Heterogeneidad: diferentes genotipos pueden producir fenotipos similares.
8. Referencias
Nussbaum RL, McInnes RR, Willard HF. Thompson & Thompson, Genética
en Medicina. 7ª edición. Elsevier-Masson, España. 2008
Watson y Crik Estructura del ADN Nature 25-Abril-1953
9. Post-requisitos (informe posterior a la práctica)
Desarrollo del informe
1. Observe la imagen. Identifique las estructuras del cromosoma , ponga los
nombres correspondientes.
1.- _________________________________________________________
2.- _________________________________________________________
3.- _________________________________________________________
4.- _________________________________________________________
5.- _________________________________________________________
2
3
4
5
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2. Qué tipo de ADN es y porque
3. Dibuje la estructura secundaria según modelo de Watson y Crik
4. Indique las características del extracto de ADN obtenido
5. Haga un resumen del artículo de Watson y Crick Nature 25-Abril-1953 indicando:
Por qué el ARN es monocatenario
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En que trabajos se sustenta la teoría de Watson y Crik
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Práctica N° 2Título de la práctica
Expresión del ADN1. Objetivo general / propósito
Comprender la expresión del ADN como mecanismo de estructura y
función celular y de la herencia
2. Resultados del aprendizaje
Comprende y describe con responsabilidad y criticismo los procesos de
estructuración y expresión genética y las mutaciones.
Resultados de aprendizaje 2
Describe con responsabilidad y criticismo los procesos de expresión del
genoma humano y de la genómica
3. Material
Material que provee la cátedra
Microfotografías de Intercambio de cromatides Hermanas (ICH)
Hojas de resultado PCR en tiempo real
Material que trae el alumno Lápiz Hb
Borrador
Mandil
4. Procedimiento
1. Revise el código genético
2. En una hoja de papel realice las anotaciones
3. Utilizar código Genético para realizar la Proteína a partir de la siguientesecuencia de ADN
3´- TACCGACGAAGCGTAGCTTCGCATCGA-5 ́
Revise los conceptos de mutación como expresión anormal del ADN
4 Identificar en el ICH el número de mutaciones encontradas Revisar la
microfotografía
Reconocer los intercambios de cromatide Hermana
Contar los intercambios de cromatide.
5. Prerrequisitos teóricos
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El material genético de cualquier organismo (procarionte o eucarionte) está sometido a una
serie de procesos cíclicos que aseguran la realización de sus dos funciones esenciales: la
transmisión entre generaciones de la información genética con fidelidad y la expresión de
ésa información genética con precisión para que pueda cumplir la misión para la que ha
sido seleccionada. Por consiguiente, el ciclo del material genético comprende tres
procesos: replicación del material genético para su transmisión en copias idénticas a la
descendencia, transcripción del material genético que se transmite entre generaciones
para sintetizar el material genético que asegura la expresión de la información en la célula
y traducción de la información genética de la forma de ácido nucleico a la forma de
proteínas. Estos tres procesos ocurren independientemente de cuál sea la molécula
transmisora principal de la información genética entre generaciones (ADN en la mayoría de
los casos y ARN en el caso de los virus de ARN) y son esencialmente iguales en
procariontes y en eucariontes.
Replicación: La replicación del material genético es un proceso complejo en el que
participa un gran número de proteínas que reconocen la molécula de material genético y
llevan a cabo la polimerización de otras moléculas complementarias cada una de sus
hebras de forma que, al final, se logra disponer de dos moléculas idénticas (salvo errores
denominados mutaciones) a la inicial. El proceso presenta ciertas diferencias según el
material genético que se transmite entre generaciones sea ADN o A RN y, en el primer
caso, si el organismo es eucarionte o procarionte.
Replicación del ADN. En este proceso interviene un grupo de enzimas conocido
genéricamente como ADN polimerasa. Este complejo multienzimático va incorporando
nucleótidos a la cadena que se va sintetizando utilizando como molde una de las hebras de
la cadena antigua. Esta polimerización se produce añadiendo nuevos nucleótidos al
extremo 3' de una hebra de ADN en crecimiento. Por ello se dice que la síntesis del ADN
se produce en dirección 5'
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burbujas en la doble hélice de ADN en las que entra el complejo de la ADN polimerasa y
realiza la polimerización.
Sin embargo, la ADN polimerasa no es capaz de iniciar la polimerización del ADN sino que
solamente es capaz de continuarla. Para que la ADN polimerasa funcione es necesario
que exista un extremo 3' libre al que añadir un nuevo nucleótido. ¿Quién pone ese extremo
3' libre?. En todos los casos (salvo algunas excepciones de ciertos virus) ése extremo 3'
viene de una pequeña cadena de ARN que se ha sintetizado como paso inicial de la
replicación del ADN. Por consiguiente, la replicación del ADN comienza con la síntesis de
una pequeña molécula de ARN que luego continúa como molécula de ADN. Esta pequeña
olécul de ARN se denoin cebdor o prier„ y es sintetizd por otro coplejo
multienzimático denominado ARN polimerasa.
La síntesis de ADN (replicación) va procediendo detrás de la horquilla que se forma en el
punto en que se van abriendo las dos hebras de ADN molde por acción del complejo de
girasas y topoisomerasas. De esta forma, la hebra que se va sintetizando es continua. Sin
embargo, la hebra que se sintetiza usando como molde la complementaria de la anterior no
puede ser continúa porque la acción de las topoisomerasas y girasas se produce detrás del
punto de origen de la transcripción. Por esto, de las dos hebras hijas, una será continua y l
a otra discontinua. Los fragmentos de ésta última se unirán entre sí mediante la acción de
otra enzima denominada ADN ligasa que une los fragmentos anteriores.
En las bacterias, cuyo material genético es cerrado, no tiene extremos, sólo existe un
origen de replicación del ADN en cada molécula de ADN. Esto es válido para los plásmidos
y para los cromosomas bacterianos. Asimismo, esto se cumple también en el ADN de los
orgánulos celulares procarióticos presentes en las células eucarióticas.
Replicación del ADN eucariótico. La replicación del ADN eucariótico es esencialmente iguala la del procariótico aunque presenta ciertas diferencias los cromosomas eucarióticos son
abiertos, en lugar de cerrados, y el número de orígenes de transcripción es múltiple en
cada cromosoma en lugar de tener uno solo por cromosoma.
Replicación del material genético de los virus de ARN. Los virus de ARN tienen esta
molécula como transmisora de la in formación genética entre generaciones. Para la
transmisión de las copias de información genética entre los descendientes es necesario
que el ARN del virus que infecta una célula se transcriba, en primer lugar, en una moléculade ADN que servirá como molde para la copia de muchas moléculas de ARN que formarán
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la descendencia. Esta transcripción de ARN a ADN se produce en dirección opuesta a la
transcripción clásica que hemos descrito antes (ADN < ARN) y se lleva a cabo por un
complejo multienzimático en el que el constituyente principal es la enzima denominada
transcriptasa reversa.
Transcripción: es el proceso por el que se transmite la in formación contenida en el ADN al
ARN. Este proceso se lleva a cabo por la ARN polimerasa que utiliza como molde una de
las dos hebras del ADN, la denominada hebra codificante. Durante el proceso de
transcripción se reconoce un sitio específico de la molécula de ADN en el que se van a unir
las enzimas del complejo de ARN polimerasa. Este sitio específico se denomina promotor
del gen y permite que se produzca la transcripción. Genes sin promotores no pueden ser
transcritos aunque un promotor puede servir para transcribir varios genes seguidos que
forman lo que se denomina un operón.
En células procarióticas existe una serie de proteínas que pueden un irse a la ARN
polimerasa controlando a qué promotores se puede unir ésta y regulando así la expresión
génica. Estas proteínas se denominan factores sigma. En células eucarióticas la unión de
la ARN polimerasa a un promotor o a otro viene regulada por la unión de otras muchas
proteínas que, de alguna forma, dirigen la unión de la polimerasa al promotor conveniente.
No todas las moléculas de ARN que se sintetizan en una célula van a ser traducidas en
proteínas. La gran mayoría de las moléculas de ARN tienen otras funciones estructurales o
enzimáticas diferentes de la transmisión de la información genética. Son las moléculas de
ARN transferente (que sirve para activar los aminoácidos de manera que puedan ser
polimerizados en proteínas) y las de ARN ribosomal que sirven para que estos orgánulos
celulares puedan desarrollar su función. Constantemente se van encontrando nuevas
moléculas de ARN con función diferente a la de transmisión de la información genética. En
cualquier caso, éstas moléculas especiales de ARN son sintetizadas por un procedimientode transcripción similar al descrito aunque el complejo enzimático de la ARN polimerasa
pueda ser algo diferente.
Traducción: Es el proceso por el que la información genética con tenida en el ADN y
transcrita en una ARN mensajero va a ser útil izada para sintetizar una proteína. El proceso
de lleva a cabo en los ribosomas.
Para que un ribosoma pueda reconocer una ARN mensajero y utilizarlo para sintetizar unaproteína, el ARN tiene que contener, además de la serie de nucleótidos que llevan la
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secuencia de la proteína, otras secuencias que permitan al ribosoma unirse al ARN, saber
dónde ha de iniciarse la traducción de la secuencia (el denominado codón de iniciación),
saber dónde debe terminar la traducción (codón de terminación) y saber en qué punto de la
molécula de ARN mensajero deben separarse éste y el ribosoma.
Los ribosomas de las células procarióticas son diferentes de los de l as células eucarióticas
como puede comprobarse por su diferente susceptibilidad a antibióticos ribosomales. Por
otra parte, la traducción en células procarióticas ocurre simultáneamente a la transcripción
del gen, mientras que en las células eucarióticas, la traducción se produce sólo una vez
que el ARN mensajero ha llegado al citoplasma y a la zona donde se encuentran los
ribosomas, por lo que nunca es simultánea con la transcripción.
La traducción del mensaje genético desde el ARNm hasta una proteína no es suficiente, en
algunos casos, para que se exprese correctamente. Es necesario que el polipéptido que se
va sintetizan do por el ribosoma se pliegue de forma adecuada para que pueda desarrollar
su función biológica correctamente; sin embargo, en muchos casos esto no ocurre de una
manera completamente espontánea: es necesario el concurso de un grupo de proteínas
esenciales denominadas chaperoninas (anglicismo que viene a significar proteínas tutoras
o, si se quiere, tutorinas) que ayudan al péptido naciente a adquirir la configuración
tridimensional correcta. Estas proteínas son muy importantes, por otra parte, para corregir
errores pequeños que se produzcan en proteínas maduras y que causan su inactivación o
bajada de rendimiento.
Modificaciones del ARN mensajero: Tiene que producirse una serie de modificaciones en
el ARN mensajero para que pueda ser traducido correctamente. En las células eucarióticas
las moléculas de ARN deben ser trasladadas del núcleo, donde ocurre la transcripción, al
citoplasma, donde ocurre la traducción. Por otra parte, los genes de organismos
eucarióticos suelen tener fragmentos que no se traducen pero si se transcriben, son losdenominados intrones por contraposición a los exones o secuencias del ARN que van a
ser traducidas. Cuando se transcribe un ARN eucariótico éste es una secuencia de
intrones y exones que debe ser procesada para eliminar los intrones y dejar sólo los
exones colocados ordenadamente. Esta eliminación selectiva de intrones se denomina
técnicamente procesamiento o splicing, y ocurre en el núcleo. En los genes procarióticos
no existen (salvo alguna excepción muy rara en un grupo especial de arqueobacterias)
intrones y, por lo tanto, no hay procesamiento.
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Aplicaciones de los procesos y sistemas enzimáticos que intervienen en el ciclo del
material genético, en la ingeniería genética y la Biotecnología: Los procesos y sistemas
enzimáticos involucrados en la transmisión y expresión de la información genética entre
generaciones pueden ser aislados y utilizados en la Biotecnología para lograr la expresión
y manipulación de información genética por microorganismos e, incluso, por organismos
superiores. Como ejemplo citaremos dos aplicaciones derivadas de las propiedades y
enzimas involucradas en la replicación del ADN.
Detección se secuencias de ADN o ARN mediante hibridación de ácidos nucleicos. Estas
técnicas están basadas en la especificidad de la unión de hebras de ácidos nucleicos con
secuencias complementarias. Dependiendo de la perfección del acoplamiento de las dos
secuencias (del grado de complementariedad) la unión entre las dos cadenas será más o
menos fuerte. Esto significa que podrá resistir temperaturas más elevadas cuando la
complementariedad es más alta o se separarán las hebras (se producirá la fusión) cuando
la complementariedad es demasiado baja. En cualquier caso, las hebras se mantendrán
unidas o no dependiendo del binomio grado de complementariedad-temperatura.
La especificidad de la unión de hebras nos permite detectar la presencia de secuencias en
una molécula, o en una mezcla de moléculas, de ácido nucleico (ADN o ARN) usando
como sonda una molécula con secuencia complementaria y convenientemente marcada
para facilitar su detección. Estos procedimientos se utilizan en hibridación in situ,
experimentos de Southern (detección de secuencias de ADN) o en experimentos de
Northern (detección de secuencias de ARN).
Amplificación de secuencias de ácidos nucleicos mediante la reacción en cadena de la
polimerasa: en esta técnica se utiliza la capacidad de la ADN polimerasa de sintetizar ADN
a partir de una secuencia cebadora determinada. En ella se usan dos cebadores que
flanqueen una secuencia de ADN que se quiere detectar o de la que se desea disponer deun gran número de copias; estos cebadores deben servir para iniciar la síntesis de ADN en
cada una de las dos hebras del fragmento que se quiere amplificar y, por consiguiente,
deben estr orientdos„ hci el interior de l secuenci que se quie re amplificar. Mediante
la adición de ADN polimerasa y de los cofactores y substratos necesarios es posible
realizar la síntesis de la molécula de ADN flanqueada por los dos cebadores in vitro. Si,
además, se realizan varios procesos de síntesis de ADN usando los mismos cebadores en
procesos consecutivos el número de copias de l a molécula, de ADN que se quiere
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amplificar aumentará exponencial mente permitiendo disponer de grandes cantidades de la
misma.
En la práctica, esta reacción de polimerización se lleva a cabo con la ADN polimerasa de
una bacteria termófila (Thermus aquaticus u otras similares) capaz de resistir múltiples
ciclos a elevada temperatura (Taq-polimerasa). La técnica también se puede utilizar para
detectar ARN siempre y cuando se realice un paso previo de transcripción reversa dei
mismo.
Control de la expresión génica
La transmisión de la información genética entre generaciones y la expresión en forma deproteínas de dicha información genética no son suficientes para permitir que el programa
de desarrollo de un organismo se lleve a cabo correctamente. Es necesario, además,
asegurar que los genes que constituyen la información genética transmitida se expresen en
momentos adecuados bien desde el punto de vista cronológico o espacial (procesos de
desarrollo) o bien como respuesta a cambios en las condiciones ambientales en las que se
encuentra la célula o el individuo. Por otra parte, las respuestas al ambiente o los procesos
de desarrollo no suelen producirse como con secuencia de la activación de un único gen
en un momento, sitio o condición determinado, sino que suele ser necesaria la expresióncoordinada de un conjunto de ellos para que tenga lugar el efecto. Estos dos hechos hacen
que el control de la expresión génica sea central en el proceso de la biología molecular de
los seres vivos.
El modelo más coherente de regulación de la expresión génica se conoce con el nombre
de Modelo del Operón que explica, como veremos, l a expresión coordinada de genes. Por
otra parte, veremos a continuación cuál es el proceso por el que llega al material genético
la in formación ambiental o de desarrollo que permita la expresión coordinada;estudiaremos el proceso de transducción de la señal.
Modelo del operón: La expresión de un grupo de secuencias codificantes de diferentes
péptidos cuya presencia debe ser coordinada se logra colocando todas las secuencias bajo
el control de un mismo promotor.
La transcripción de todas estas secuencias darán lugar a un ARN mensajero de gran
tamaño que codifica todos los genes contenidos en el operón (ARN policistrónico) de forma
que siempre se podrán traducir coordinadamente las diferentes proteínas del operón. La
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cantidad de cada una de las proteínas del operón que se produce como consecuencia de
la traducción no siempre es equimolecular porque existen elementos de regulación de la
traducción que provocan la separación del ribosoma y el ARNm en ciertos momentos
controlando así más finamente la coordinación de la expresión.
¿Cómo se regula de la expresión génica?. Entre el promotor del operón y el inicio del
primer gen estructural del fragmento policistrónico existe una secuencia de ADN
denominada Operador. A esta secuencia se puede unir una proteína denominada
Regulador de forma que cuando se encuentra unido el regulador a la secuencia del
operador impide el paso de la ARN polimerasa en su trayecto de transcripción del ADN
para sintetizar el ARN policistrónico. Por con siguiente, la regulación de la expresión se
logra mediante un impedimento físico de la actividad de la ARN polimerasa causado por la
unión de una proteína al ADN.
Existen dos clases de operones según sea su respuesta a las condiciones ambientales: los
operones indecibles y los operones represibles.
Operón inducible: es aquél en el que como consecuencia de la presencia de una molécula
inductora se produce la expresión de los genes del operón. El ejemplo más clásico es el
del Operón de la lactosa que regula la síntesis de las proteínas que permiten elmetabolismo de la lactosa por las bacterias.
Cuando una bacteria se encuentra en un ambiente donde puede disponer de lactosa los
genes que hacen posible la utilización de este azúcar por la bacteria se inducen. Estos
genes, agrupados en el Operón de la lactosa, están constitutivamente reprimidos porque a
la región del operador del operón se ha unido una proteína inhibidora que impide el paso
de la ARN polimerasa. Cuando hay lactosa en el medio de crecimiento alguna molécula de
este azúcar puede llegar al interior de la célula usando alguno de los sistemas detransporte presentes en la membrana bacteriana para azúcares. Una vez en el interior de
la célula, la lactosa puede unirse a la proteína inhibidora unida a la región reguladora del
operón de la lactosa de suerte que, cuando la lactosa está unida, la proteína inhibidora se
separa de la región operadora permitiendo el paso de la ARN polimerasa y la transcripción
de los genes correspondientes.
Cuando desaparece la lactosa del medio la proteína inhibidora queda de nuevo libre de
forma que puede volver a unirse al fragmento operador del operón impidiendo, de nuevo, latranscripción de los gen es que lo forman.
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El resultado de este proceso es que, como respuesta a la presencia de lactosa en el
medio, se induce la expresión de los genes que permiten su catabolismo. Este sistema es
extremadamente sensible porque la acción de las enzimas que permiten el paso de la
lactosa a través de la membrana (transportadoras de lactosa) permite que la concentración
intracelular de lactosa sea suficientemente alta hasta el momento en el que la
concentración extracelular es ya tan baja que no puede utilizarse el azúcar eficientemente.
Operón represible: en otros casos es necesario que la expresión de ciertos genes se
detenga tan pronto como sea metabólicamente posible, porque su actividad no sea
necesaria, para lograr una mayor economía de la energía celular. Es el caso, por ejemplo,
de los operones de la arginina y del triptófano. Estudiaremos con más detalle el primero de
ellos.
Si la cantidad de arginina presente en la proteínas que se encuentran en el medio en que
crece una bacteria es suficientemente alta como para satisfacer las necesidades
bacterianas de este aminoácido, no es necesario que la bacteria lo sintetice sino que,
simplemente, lo asimila de la dieta. Ahora bien, si la cantidad de arginina exógena no fuera
suficiente, las bacterias pueden sintetizarla a partir de otros precursores mediante el
concurso de una serie de enzimas codificadas en el operón de la arginina.
De nuevo, nos encontramos con un operón y a su secuencia operadora se une una
proteína represora específica. Sin embargo, en este caso l a proteína represora se
mantiene unida siempre que a ella se encuentre unida, a su vez, una molécula de arginina
o de un análogo de arginina. Cuando la concentración celular de arginina desciende por
debajo de unos niveles críticos (que vienen determinados por la constante de afinidad de la
molécula represora por la arginina o su análogo) el represor se separa de la arginina y
queda inactivo separándose, también, de la secuencia operadora y permitiendo la
transcripción de los genes que codifican las proteínas de síntesis endógena de arginina.
El efecto final es la expresión de los genes del operón como respuesta a los niveles de
arginina presentes en la célula.
Mecanismos de transducción de señal. Se conocen con este nombre los mecanismos que
permiten a las células sentir condiciones exteriores (ambientales o señales de desarrollo) y
activar como consecuencia de ello la expresión de algunos genes u operones. Los dos
ejemplos de operón descritos anteriormente responden a las condiciones ambientales deconcentración de lactosa y arginina, respectivamente; sin embargo, no se consideran
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incluidos dentro de l os mecanismos de transducción de señal porque la detección del
estado ambiental no se realiza a través de la membrana bacteriana sino que se produce
directamente por interacción del inductor con el represor modulando su unión al operador.
En el caso de los sistemas de transducción de seña, un complejo de proteínas de
membrana recibe la señal externa. Para ello, este complejo ha de tener una proteína, al
menos, dirigida hacia el exterior de l a célula de manera que actúe como receptor de la
señal. Como con secuencia de la detección de la señal (lo que, en términos bioquímicos
suele significar "cuando se ha unido I receptor de membrana la molécula que actúa como
inductor") se produce un cambio conformacional en la molécula del receptor; cambio que, a
su vez, causa otros en las otras proteínas del complejo de membrana con las que
interacciona. Como consecuencia de estos cambios estructurales el complejo de proteínas,
por su cara interna, es capaz de modificar químicamente proteínas citoplásmicas activando
o inactivando así su función como represores de operones o genes (esto suele ocurrir
mediante procesos de fosforilación) o bien sintetiza moléculas que son inductores que
regulan la actividad de represores presentes en la célula (estas moléculas inductoras son
lo que se suele denominar colectivamente "segundos mensajeros").
Los sistemas de transducción de señal son muy importantes porque de ellos depende gran
parte del control de la expresión génica y porque son manipulables genéticamente de
forma que podemos utilizarlos para disparar procesos de expresión génica usando señales
inductoras diferentes de las que normalmente las controlan en la naturaleza pero que son
poco manejables eh procesos industriales biotecnológicos.
El ADN está constituido por una doble cadena helicoidal que está formada por parejas de
nucleótidos (T-A, C-G) los cuales llevarían inscrito el código genético.
Así pues, el bloque genético de un ser vivo ( genoma ) constaría de un conjunto de
cromosomas, formados a su vez por eslabones o genes, todos ellos formados por parejasde nucleótidos que contendrían los datos genéticos según su distribución en la cadena.
el código genético es justamente eso, un código. Según define la Real Academia Española
RAE, un código es ―una combinación de signos que tiene un determinado valor dentro de
un sistema establecido‖, o tbién, ―un cifrado para formular y comprender mensajes
secretos".
Mediante largos y difíciles estudios se descubrió la existencia del ADN y del ARN y su
importancia para la genética. Desde entonces, al hablar de estos ácidos nucleicos se los
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relaciona con la síntesis de las proteínas que van a determinar las características
genotípicas y fenotípicas de un organismo
El código genético es, entonces, la clave para la traducción de la información o mensaje
genético contenido en los genes y que se ha de traspasar a las proteínas, y está contenida
dentro de la cadena de ADN formado por la combinación de esas cuatro bases
nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).
Así, se comprueba que el código genético establece la relación existente entre las cuatro
bases nitrogenadas, presentes en los nucleótidos que constitutyen los ácidos nucleicos, y
los veinte aminoácidos en que se basan las proteínas.
Lo misterioso del código consiste en averiguar (entender, mejor dicho) cómo se establece
dicha relación.
En el código genético, cada gen es un segmento del ácido desoxirribonucleico (ADN) con
información para un carácter o rasgo de un ser vivo.
Al ser la molécula de ADN muy grande y llevar muchos genes en ella, el mensaje se
transcribe en ARNm (ácido ribonucleico mensajero), que es una molécula pequeña capazde sintetizar los aminoácidos que constituyen las proteínas.
Código organizado en tripletes o codones
Como ya vimos, la información genética almacenada en el ADN se trascribe en el ARNm a
partir de las cuatro letras, que corresponden a las bases nitrogenadas, pero aquí en el
ARNm se agrupan de tres en tres.
Cada grupo de tres de estas bases nitrogenadas ahora incorporadas en el ARNm se llamatriplete o codón y está encargado de codificar un aminoácido específico.
En la década de 1960 los científicos demostraron que hay 61 tripletes o codones que
codifican aminoácidos, que son solo 20, pero muchos de los cuales son codificados por
más de un codón, por lo que se dice que el código está degenerado.
Los distintos aminoácidos son codificados por un número diferente de codones (algunos
por 1, otros por 2, o por 3), e incluso existen tres tripletes que no codifican para ningún
aminoácido.
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En resumen: de los 64 codones, 61 codifican aminoácidos y los tres restantes no son
codificantes sino que son utilizados como señales de terminación.
Esta información es llevada de un ser vivo a otro el código genético tiene una serie de
características:
- Es universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos conocidos. Solo existen algunas
excepciones en unos pocos tripletes en bacterias.
- No es ambigüo, pues cada triplete tiene su propio significado
- Todos los tripletes tienen sentido, bien codifican un aminoácido o bien indican terminación
de lectura.
- Está degenerado, pues hay varios tripletes para un mismo aminoácido, es decir hay
codones sinónimos.
- Carece de solapamiento, es decir los tripletes no comparten bases nitrogenadas.
- Es unidireccional, pues los tripletes se leen en el sentido 5´-3´
MUTACION
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Las mutaciones
Una mutación es un cambio permanente en el ADN, el material hereditario de los seres
vivos. El ADN de un organismo influye en su aspecto físico, en su comportamiento y en su
fisiología — en todos los aspectos de su vida. Por lo tanto, un cambio en el ADN de un
organismo puede producir cambios en todos los aspectos de su vida.
Las mutaciones son aleatorias
Las mutaciones pueden ser beneficiosas, neutras o dañinas para el organismo, pero las
mutaciones no «intentan» proporcionar lo que el organismo «necesita». En este sentido,
las mutaciones son aleatorias — el hecho de que una mutación concreta suceda o no, no
está relacionado con lo útil que sería.
No todas las mutaciones son relevantes para la evolución
Dado que todas las células de nuestro cuerpo contienen ADN, hay multitud de lugares en
los que pueden producirse las mutaciones; sin embargo, no todas las mutaciones son
relevantes para la evolución. Las mutaciones somáticas son las que se producen en las
células no reproductoras y no se transmiten a la descendencia.
Las mutaciones las podemos clasificar según la cantidad de material comprometido enGenomicas
Cuando todo el material de una célula esta mutado normalmente es una adición por no
disyunción o división del ADN en células hijas se denominan poliploidicas y estas pueden
tener el triple de material genético Triploidia , cuatro veces el material genético Tetraploidia
etc.
Cromosómicas
Las cuales afectan a un cromosoma o segmento de cromosoma, siendo de dos tiposNuméricas o Aneuploidias donde hay aumento o disminución de un cromosoma estas son
denominadas somias las cuales pueden ser trisomías tres cromosomas en lugar de dos o
monosomias un cromosoma en lugar de los dos puede ocurri en cualquier cromosoma
pero los viables son trisomías 13-15 síndrome de Patau ,18 síndrome Edwuars, 21
síndrome de Down; en los cromosomas sexuales Klinefelter XXY, la única monosomia
viable es la de Turner
Las mutaciones estructurales de los cromosomas son cambios de su morfología por
adición, translocación, delecciòn, inversión, rupturas
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Mutaciones génicas son las que afectan a un gen en particular pudiendo ser puntuales Se
denomina mutación genética, mutación molecular o mutación puntual a los cambios que
alteran la secuencia de nucleótidos del ADN. No confundir con una mutación génica que se
refiere a una mutación dentro de un gen.
Tipos:
-Mutación por sustitución de bases: Se producen al cambiar en una posición un par de
bases por otro (son las bases nitrogenadas las que distinguen los nucleótidos de una
cadena). Distinguimos dos tipos que se producen por diferentes mecanismos bioquímicos:
--Mutaciones transicionales o simplemente transiciones, cuando un par de bases es
sustituido por su alternativa del mismo tipo. Las dos bases púricas son adenina (A) y
guanina (G), y las dos pirimídicas son citosina (C) y timina (T). La sustitución de un par AT,
por ejemplo, por un par GC, sería una transición.
--Mutaciones transversionales o transversiones, cuando un par de bases es sustituida por
otra del otro tipo. Por ejemplo, la sustitución del par AT por TA o por CG.
-Mutaciones de corrimiento, cuando se añaden o se quitan pares de nucleótidos
alterándose la longitud de la cadena. Si se añaden o quitan pares en un número que no
sea múltiplo de tres (es decir si no se trata de un número exacto de codones), las
consecuencias son especialmente graves, porque a partir de ese punto, y no sólo en él,toda la información queda alterada. Hay dos casos:
--Mutación por pérdida o deleción de nucleótidos: En la secuencia de nucleótidos se pierde
uno y la cadena se acorta en una unidad.
--Mutación por inserción de nuevos nucleótidos: Dentro de la secuencia del ADN se
introducen nucleótidos adicionales, interpuestos entre los que ya había, alargándose
correspondientemente la cadena.
-Mutaciones en los sitios de corte y empalme (Splicing)
Las mutaciones de corrimiento del marco de lectura también pueden surgir por mutacionesque interfieren con el splicing del ARN mensajero. El comienzo y final de cada intrón en un
gen están definidos por secuencias conservadas de ADN. Si un nucleótido muta en una de
las posiciones altamente conservada, el sitio no funcionará más, con las consecuencias
predecibles para el ARNm maduro y la proteína codificada. Hay muchos ejemplos de estas
mutaciones, por ejemplo, algunas mutaciones en el gen de la beta globina en la beta
talasemia son causadas por mutaciones de los sitios de splicing.
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INTERCAMBIO DE CROMÁTIDAS HERMANAS
Distribución recíproca de cromatina por rotura y unión recombinada de las cromátidas de
un mismo cromosoma (entrecruzamiento). La inducción de aumento de ocurrencia de este
fenómeno durante la mitosis se interpreta como mutagenicidad.
El intercambio entre cromátides hermanas (ICH) es un evento celular normal, con
frecuencia basal relativamente constante de ICH espontáneos por metafase, variable en
células de tejidos diferentes. Factores individuales y por proceso de laboratorio puedenhacer variar la frecuencia basal de ICH. La exposición a agentes clastogénicos es capaz
de incrementarla.
El rango normal de ICH es de 2 por metafase
Para contar los intercambios hay que dar un punto para los terminales y dos para los
intercalares.
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6. Referencias
Universidad de Navarra EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
http://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/08-
expresion%20de%20la%20informacion%20genetica.htm 2014
Genética en Medicina. Thompson & Thompson. 7ª edición (2008). R. L. Nussbaum,
R.R. McInnes y H.F. Willard. Elsevier-Masson, S.A., Barcelona. Edición española de la
séptima americana.
B. Alberts, D. Bray, J.Lewis, M. Raff, K. Roberts y J.D. Watson. ―Biologí Moleculr de
l Célul‖. 5ª Edición 2010. Ed. Oeg.
http://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/08-expresion%20de%20la%20informacion%20genetica.htmhttp://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/08-expresion%20de%20la%20informacion%20genetica.htmhttp://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/08-expresion%20de%20la%20informacion%20genetica.htmhttp://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/08-expresion%20de%20la%20informacion%20genetica.htmhttp://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/08-expresion%20de%20la%20informacion%20genetica.htm
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INFORME POSTERIOR A LA PRÁCTICA
Datos de información básica
Nombres completosNúmero de práctica
Fecha
Tema
Paralelo
Grupo
Tutor
Calificación
1.- ponga la proteína resultante de uso del código genético
2 Cual es número de intercambio de cromatides hermanas encontrado
4 Haga un análisis del estudio de Prevalencia de intercambio de cromatides
hermanas en una población libre de exposición a agentes clastogénicos. Norma
Pérez-Herrera Rev Biomed 1999; 10:71-76.
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Práctica N° 3Título de la práctica
Leyes y Patrones de la herencia
1. Objetivo general / propósito
Comprender Leyes y Patrones de la herencia como mecanismo de estructura y
función de la herencia
2. Resultados del aprendizaje
Realiza e interpreta con responsabilidad y criticismo los heredogramas y los
patrones de la herencia.Resultados de aprendizaje 2
Describe con responsabilidad y criticismo los procesos de herencia del
genoma humano
3. Material
Por la catedra
Esquemas de patrones de herencia
Material que trae el alumno
Lápiz Hb
Borrador
Mandil
4. Procedimiento
1. Establecer y reconocer el patrón de transmisión del rasgo evaluado.
2. Describir el patrón de herencia en las enfermedades monogénicas.
3. Resolver, analizar e interpretar los cuadros de Punnet.
4. Calcular el riesgo de recurrencia
5. Se formaran subgrupos de 3 alumnos quienes deberán de resolver
uno de los
6. casos problema en la pizarra y explicará la simbología empleada en el
7. heredograma así como la tabla de Punnet correspondiente al cálculo
de riesgo de
8. cada caso al resto de sus compañeros de clase
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6. Prerrequisitos teóricos
El heredograma, o Árbol Genealógico es un instrumento que nos informa de
la existencia de diversos rasgos normales o anormales en una familia y nos
permite dilucidar si existe o no un mecanismo hereditario.
Actualmente en base a los estudios de Gregorio Mendel conocemos los
mecanismos de transmisión de estos rasgos en relación a un gen.
En la práctica, las enfermedades monogénicas ó mendelianas son aquellas
que están originadas por la alteración o mutación de un gen específico de
la persona afectada. Ejemplos de enfermedades monogénicas son la fibrosis
quística, la anemia de células falciformes, enfermedad de Tay Sachs, distrofia
miotónica o la distrofia muscular de Duchenne
Los genes son secuencias de ADN que codifican productos celulares (ARN, proteínas), los
cuales se traducen en la aparición de un determinado rasgo o carácter.
Cada gen puede existir en dos o más versiones, responsables de la variación de un rasgo.
Dichas versiones reciben el nombre de ‖alelos”.
Independientemente de las variantes existentes de un gen, cada individuo sólo hereda dos
copias del mismo, una de la madre y otra del padre. Dichas copias están ubicadas en el
mismo locus (lugar) de los cromosomas que forman el par de homólogos.
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Conviene aclarar que Mendel, por ser pionero, carecía de los conocimientos
actuales sobre la presencia de pares de alelos en los seres vivos y sobre el
mecanismo de transmisión de los cromosomas, por lo que esta exposición está
basada en la interpretación posterior de los trabajos de Mendel.
A continuación se explican brevemente las leyes de Mendel:
Primera ley de Mendel: A esta ley se le llama también Ley de la uniformidad delos híbridos de la primera generación (F1) hoy a este se considera como principio de
dominancia ya que no siempre se cumple , y dice que cuando se cruzan dos
variedades individuos de raza pura, ambos homocigotos, para un determinado
carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales.
Los individuos de esta primera generación filial (F1) son heterocigóticos o híbridos,
pues sus genes alelos llevan información de las dos razas puras u homocigóticas:
la dominante, que se manifiesta, y la recesiva, que no lo hace..
Mendel llegó a esta conclusión trabajando con una variedad pura de plantas de
guisantes que producían las semillas amarillas y con una variedad que producía las
semillas verdes. Al hacer un cruzamiento entre estas plantas, obtenía siempre
plantas con semillas amarillas.
Otros casos para la primera ley. La primera ley de
Mendel se cumple también para el caso en que un
determinado gen dé lugar a una herencia intermedia y
no dominante, como es el caso del color de las
flores del "dondiego de noche". Al cruzar las plantas
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Otros casos para la segunda ley.
En el caso de los genes que
presentan herencia intermedia,
también se cumple el enunciado de
la segunda ley. Si tomamos dos
plantas de flores rosas de la primera
generación filial (F1) y las cruzamos
entre sí, se obtienen plantas con
flores blancas, rosas y rojas. También
en este caso se manifiestan los
alelos para el color rojo y blanco,
que permanecieron ocultos en la
primera generación filial.
Retrocruzamiento de prueba.
En el caso de los genes que
manifiestan herencia dominante, no
existe ninguna diferencia aparente
entre los individuos heterocigóticos
(Aa) y los homocigóticos (AA), puesambos individuos presentarían un fenotipo amarillo.
La prueba del retrocruzamiento, o simplemente cruzamiento prueba, sirve para
diferenciar el individuo homo- del heterocigótico. Consiste en cruzar el fenotipo
dominante con la variedad homocigótica recesiva (aa).
- Si es homocigótico, toda la descendencia será igual, en este caso se cumple la
primera Ley de Mendel.
- Si es heterocigótico, en la descendencia volverá a aparecer el carácter recesivo
en una proporción del 50%.
http://www.quimicaweb.net/Web-alumnos/GENETICA%20Y%20HERENCIA/Paginas/19.htmhttp://www.quimicaweb.net/Web-alumnos/GENETICA%20Y%20HERENCIA/Paginas/19.htmhttp://www.quimicaweb.net/Web-alumnos/GENETICA%20Y%20HERENCIA/Paginas/19.htmhttp://www.quimicaweb.net/Web-alumnos/GENETICA%20Y%20HERENCIA/Paginas/19.htm
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Tercera ley de Mendel. Se conoce esta ley como la de la herencia independiente
de caracteres, y hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres
distintos. Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con
independencia de la presencia del otro
carácter.
Experimento de Mendel. Mendel cruzó
plantas de guisantes de semilla amarilla y
lisa con plantas de semilla verde y rugosa (
Homocigóticas ambas para los dos
caracteres).
Las semillas obtenidas en este cruzamiento
eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose
así la primera ley para cada uno de los caracteres considerados , y revelándonos
también que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el
color amarillo y la forma lisa. Las plantasobtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas
(AaBb).
Estas plantas de la F1 se cruzan entre sí,
teniendo en cuenta los gametos que formarán
cada una de las plantas. Se puede apreciar
que los alelos de los distintos genes se
transmiten con independencia unos de otros, ya
que en la segunda generación filial F2 aparecen
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guisantes amarillos y rugosos y otros que son verdes y lisos, combinaciones que
no se habían dado ni en la generación parental (P), ni en la filial primera (F1).
Asímismo, los resultados obtenidos para cada uno de los caracteres considerados
por separado, responden a la segunda ley.
El heredograma, o Árbol Genealógico es un instrumento que nos informa dela existencia de diversos rasgos normales o anormales en una familia y nos
permite dilucidar si existe o no un mecanismo hereditario.
Actualmente en base a los estudios de Gregorio Mendel conocemos los
mecanismos de transmisión de estos rasgos en relación a un gen.
En la práctica, las enfermedades monogénicas ó mendelianas son aquellas
que están originadas por la alteración o mutación de un gen específico de
la persona afectada. Ejemplos de enfermedades monogénicas son la fibrosis
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quística, la anemia de células falciformes, enfermedad de Tay Sachs, distrofia
miotónica o la distrofia muscular de Duchenne.
Patrones de herencia
Lods patrones de herencia se consideran a la forma como un gen se trasmite de una
generación a otra y se clasifican de acuerdo a como siguen la leyes mendelianas y
tenemos tres
Patrones Mendeleanos
Clasificándose en autosómicos Dominante y recesivo
PATRON AUTOSÓMICO DOMINANTE
una enfermedad genética donde el gen defectuoso tiene un patrón de herencia dominante,
para que la enfermedad se produzca en un individuo (sin importar el sexo), el individuo
deberá tener solamente un gen defectuoso de los dos de un par de cromosomas. Esto
último significa, que solo uno de los padres del individuo deberá tener un gen defectuoso.
En el caso que el individuo afectado conciba hijos, existe posibilidad de tener hijos
afectados
Es aquel que cumple con las dos leyes de Mendel y el principio de dominancia se
caracteriza por expresarse en heterocigosis principio de dominancia, se presenta en todas
las generación tiene una frecuencia de trasmisión que va del 50 al 100% de individuos
afectados, no tiene relación con el sexo por lo cual hay igual cantidad de afectados encada sexo, Puede existir expresividad variable en una misma familia.
PATRON RECESIVO
En una enfermedad genética donde el gen defectuoso tiene un patrón de herencia
Recesivo, para que la enfermedad se produzca en un individuo (sin importar el sexo), el
individuo deberá tener dos genes defectuosos iguales en un par de cromosomas, del cual
un cromosoma proviene del padre y otro de la madre. Esto último significa, que los dos
padres del individuo deberán tener cada uno un gen defectuoso. En el caso que elindividuo solamente tenga un gen defectuoso, la enfermedad no se produce, aunque tenga
un gen defectuoso, en este caso el individuo se conoce como portador, el cual si concibe
hijos con otro portador, existe posibilidad de tener hijos afectados, así como hijos
portadores.
Se expresa solo en homocigocis recesiva, se presenta saltando una de las generación
tiene una frecuencia de trasmisión que va del 0 al 50% de individuos afectados, no tiene
relación con el sexo por lo cual hay igual cantidad de afectados en cada sexo.
HERENCIA MENDELIANA MODIFICADA
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HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA X
En una enfermedad genética donde el gen defectuoso se localiza en el cromosoma X (que
forma parte del par que dicta el sexo), esta tiene un patrón de herencia ligado al
cromosoma X. En este patrón los varones son quienes padecen la enfermedad, mientras
que las mujeres son portadoras (sin síntomas). En el caso que una mujer portadora
conciba hijos, existe la posibilidad de tener hijos varones afectados e hijas portadoras.
Mientras que en el caso que un varón afectado conciba hijos, todas la hijas serán
portadoras, mientras que todos los hijos serán completamente sanos.
Las probabilidades de que una madre portadora tenga un hijo varón afectado son del 50
por ciento, de que tenga una hija portadora el mismo 50 por ciento, y de que sea
completamente sano (en ambos sexos) el mismo 50 por ciento.
Esto se debe a que se expresa el único gen que tiene a lo que se denomina hemicigosis
porque no hay correspondencia entre el cromosoma X y el cromosoma Y.
Hay que decir que no siempre un individuo hereda el gen defectuoso de sus padres, en
ocasiones el defecto en el gen se produce de forma espontánea en el momento de la
concepción, lo que se conoce como mutación espontanea. En este caso el afectado será el
único en la familia en tener el gen defectuoso.
HERENCIA INTERMEDIO O DOMINANCIA INCOMPLETAEl gen dominante no logra encubrir por completo la expresión del gen recesivo, sino que
ambos se expresan parcialmente. En los individuos heterocigotas aparece entonces un
tercer fenotipo, diferente del dominante y el recesivo, e intermedio entre los dos. A estos
tipos de herencia se les da el nombre de ―doinnci incoplet‖. Por ejeplo, en cierts
plantas, ls flores pueden ser blncs, rojs o rosds. El fenotipo ―flores rosds‖ se
observa en los individuos heterocigotas, como resultado de la expresión parcial de los
alelos que codifican los colores rojo y blanco. Cabe aclarar que, sin embargo, la aparente
―ezcl‖ solo se produce nivel fenotípico, y que los lelos ntienen su individulidd,
tal como lo advirtió Mendel. Así, de la cruza de dos individuos rosados, se obtendrá una
progenie 25% roja, 25% blanca y 50% rosada.
HERENCIA CODOMINANCIA
Se denomina codominancia al proceso por el cual un individuo manifiesta dos
características genéticas dominantes.
Estado en que un gen expresa su característica en el heterocigoto de modo equivalente a
su par. Los alelos del gen se expresan al mismo tiempo dando origen al gameto masculino
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que después se unirá al femenino. En pocas palabras la codominancia o dominancia
compartida es en la cual los caracteres dominantes dan una característica fenotípica tanto
del padre como de la madre a la siguiente generación
.
Un ejemplo cuando una flor "achira" amarilla cruzada con una flor "achira" roja resulta una
"achira" amarilla con manchas de color rojo. Esto se explica así: El gen que contiene
enzimas para la coloración roja se manifiesta en algunas partes de la flor mientras que las
enzimas de coloración amarilla se manifiestan en lugares que no son los de la coloración
roja. En otros casos, como en el de algunas rosas, puedo obtener un individuo
fenotípicamente neutro, de esta manera al realizar un cruce entre una rosa roja (RR) y una
rosa blanca (rr) me producirá una descendencia de rosas rosadas, cuyo genotipo
corresponde a Rr, en el cual la dominancia es parcial o incompleta, o sea tenemos un
fenotipo intermedio entre el dominante y el recesivo
En la codominancia los alelos se expresan de manera simultánea en los heterocigotos, es
decir, el fenotipo de los heterocigotos es la expresión de los genes de ambos padres
simultáneamente
ALELOSMÚLTIPLES
Se designa como alelos múltiples a la existencia de más de dos genes alterno en un
mismo locus. Dicha serie de genes puede ser numerosa como en el caso del sistema HLA,
o poconumerosa como en el sistema de grupo sanguíneo ABO. Por otro lado es importante
anotar que los genes alélicos entre sí deben tener relación con la misma característica en
estudio, esto es, con HLA o con el sistema ABO; en sí lo que los hace alélicos es el
número y sitio de las mutaciones ocurridas sobre un gen ancestral .
HERENCIA POLIGENICA
La herencia poligenica se da cuando algún carácter se debe a la acción de más de un gen
que pueden tener además más de dos alelos, lo cual origina numerosas combinaciones
que son la causa de que exista una gradación en los fenotipos. Se debe a este tipo de
herencia el color de la piel en nuestra especie, por eso existen tantas posibilidades y tanta
variación del color de la piel entre blancos y negros.
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La herencia poligénica se distingue por:
-Cuantificarse midiendo más que contando
-Dos o más pares de genes contribuyen al fenotipo
-La expresión fenotípica abarca un gran rango
En humanos se observa en:
-Altura
-Peso
-Color de ojos
-Inteligencia
-Color de la piel
-Formas de comportamiento
CONCEPTOS DE PENETRANCIA Y EXPRESIVIDAD
La penetrancia se expresa como el porcentaje de individuos con un genotipo dado
exhiben el fenotipo asociado correspondiente. Esta penetrancia puede ser incompleta
cuando hay individuos que portando un genotipo patológico no expresan el fenotipo pero
sin embargo son capaces de transmitir a su descendencia. En una genealogía aparecencomo saltos generacionales.
La expresividad variable se refiere al grado o intensidad con que se expresa una
enfermedad. El grado de afectación puede ser muy variable en una misma familia y un
grado leve en un individuo no hace predecir que en su descendencia se presente de la
misma manera
Herencias No Mendelianas
Herencia uniparental es una forma no mendeliana de la herencia, que consiste en latransmisión de los genotipos de un tipo parental a toda la progenie. Es decir, todos los
genes en la descendencia se originan solamente de la madre o sólo el padre. Este
fenómeno se observa más comúnmente en orgánulos eucariotas tales como mitocondrias
y cloroplastos. Esto es porque tales organelos contienen su propio ADN y son capaces de
replicación mitótica independiente que no soportar cruzar con el ADN de otro tipo de los
padres. Aunque la herencia uniparental es la forma más común de la herencia en
orgánulos, hay una mayor evidencia de la diversidad. Algunos estudios encontraron
herencia doble uniparental y transmisión biparental de existir en las células. La evidencia
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sugiere que incluso cuando hay herencia biparental, el sobrecruzamiento no siempre
ocurre. Además, hay evidencia de que la forma de orgánulo herencia varió con frecuencia
con el tiempo. Herencia uniparental puede ser dividida en múltiples subtipos sobre la base
de la vía de la herencia.
La disomía uniparental hace referencia a la situación en la que las dos copias de un
cromosoma provienen del mismo progenitor, en lugar de que una copia provenga de la
madre y la otra copia del padre. En general, heredamos una copia de cada par de
cromosomas de nuestra madre biológica y la otra copia del par de cromosomas de nuestro
padre biológico
Herencia Mitocondrial
El genoma extracelular es heredado solamente a través de la madre.
Las mitocondrias masculinas no contribuyen a la formación de los nuevos zigotos. El
patrón da lugar a pedigre es en los cuales todos los niños de una madre afectada pueden
estar afectados y ninguno de los niños de un padre normal pueda estar afectado.
En la práctica, la expresión de las enfermedades heredadas a través de las mitocondrias
es a menudo variable y puede ser de penetrancia incompleta. Esta observación es
posible, debido en parte al hecho que una población de mitocondrias , que puede en sí
misma ser genéticamente heterogénea, es en el hecho transmitida por la madre.
Si todas las mitocondrias transmitidas por la madre son del mismo genotipo, esto se llamahomoplasmia. Si existen diferencias genéticas entre ellas, se llama heteroplasmia.
A pesar de su pequeño tamaño en relación al genoma nuclear ( 1:200.000) , las
mutaciones del genoma mitocondrial son una contribución significativa de la enfermedad
en humanos. Esto es en parte debido a que la tasa de mutación asociada con la
replicación del genoma mitocondrial es 10 veces más alta que la del genoma nuclear y que
consiste, proporcionalmente y con mucha diferencia, de secuencia no codificad
La mayor parte del material genético se encuentra en los cromosomas en el interior del
núcleo de la célula, pero las mitocondrias, unos orgánulos del interior celular que producenla energía que se utiliza en el metabolismo, también contienen una pequeña cantidad de
ADN denominado ADN mitocondrial. Las alteraciones del material genético de las
mitocondrias son la causa de algunas enfermedades que se transmiten con un patrón
característico debido a que las mitocondrias solo se heredan de la madre. Todos los hijos e
hijas de una mujer afectada heredarán las mitocondrias con la mutación y serán afectados
por la enfermedad (figura 1), mientras que ninguno de los hijos e hijas de un hombre
afectado heredaran la alteración ni desarrollaran la enfermedad (figura 2).
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Fig 1. Patrón de herencia mitocondrial cuando la madre está afectada (azul).
Fig 2. Patrón de herencia mitocondrial cuando el padre está afectado (azul).
HERENCIA CROMOSOMA Y O HALONDRICA
Término utilizado para definir el tipo de herencia en el cual los genes, encontrados en el
cromosoma Y, son directamente traspasados a los descendientes masculinos. Esto sucede
puesto que el cromosoma Y solo puede provenir del macho (al menos en la especie
humana), ya que la hembra carece de éste dentro de su genotipo. Se da cuando el alelo
alterado es dominante sobre el normal, y el gen se encuentra en el cromosoma xy, solo se
necesita una copia para que se exprese la enfermedad.
http://www.genagen.es/wp-content/uploads/2013/07/herencia_mitocondrial2.jpghttp://www.genagen.es/wp-content/uploads/2013/07/herencia_mitocondrial2.jpghttp://www.genagen.es/wp-content/uploads/2013/07/herencia_mitocondrial.jpghttp://www.genagen.es/wp-content/uploads/2013/07/herencia_mitocondrial.jpg
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Dentro de esta categoría se encuentran características como el desarrollo de los testículos
y otros caracteres sexuales masculinos. Anteriormente, se han mencionado otras como la
hipertricosis auricular, las membranas interdigitales pero análisis genealógicos posteriores
han descartado que este sea el modo de herencia que siguen estas características.
CONCEPTOS FUNDAMENTALES.
Genotipo: Dotación genética del individuo para un determinado carácter o bien el
conjunto total de genes que tiene el individuo. Ej.: AA, Aa, aa.
Fenotipo: Expresión observable determinada por el genotipo, es decir, lo que se
expresa y podemos ver. Ej.: Amarillo, verde, liso, rugoso.
Alelo o alelomorfo: Cada una de las variantes génicas que determinan un
carácter. Genes alelos son los que transmiten el mismo carácter. Generalmente
uno es dominante (A) y otro recesivo (a).
Alelo Dominante: Aquel que transmite un carácter que se manifiesta siempre. Se
representa con una letra mayúscula. Ej.: A, L.
Alelo Recesivo: Aquel que transmite un carácter que solamente se manifiesta si no
está presente el alelo dominante. Se le representa con una letra minúscula,
correspondiente a la del dominante. Ej.: a, l.
Homocigótico o Puro: Individuo con el genotipo para un determinado carácter
compuesto por dos alelos idénticos. Es decir, los gametos serán idénticos para ese
carácter. Ej.: AA, aa, LL, VV. Cuando se estudian dos caracteres, diremos que es
Dihomocigótico aquel que tenga los dos alelos idénticos para cada uno de los
caracteres. Ej.: AALL (dihomocigótico dominante), aall (Dihomocigótico recesivo).
Heterocigótico o Híbrido: Individuo que porta en el genotipo dos alelos distintos
para un carácter concreto. Así pues, los gametos tendrán cada uno una variedad
distinta de ese carácter. Ej.: Aa, Ll. Cuando se estudian dos caracteres, diremos
que es Diheterocigótico aquel que tenga los dos alelos distintos para ambos
caracteres. Ej.: AaLl.
Generación Parental (P): Son los progenitores que se cruzan para obtener las
siguientes generaciones ("Padres").
Primera Generación Filial (F1): Descendientes resultado del cruce de individuos
de la generación Parental ("Hijos").
Segunda Generación Filial (F2): Descendientes resultado del cruce de individuos
de la primera generación filial ("Nietos").
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Heredograma
Genealogía o heredograma, es una manera gráfica de registrar la transmisión de un
carácter genético dentro de un grupo familiar y de esta manera podemos predecir la
aparición de enfermedades. La información consolidada del grupo familiar es de vital
importancia para el diagnóstico preciso de los patrones de herencia. Para elaboración de la
misma se utilizan signos y símbolos aceptados internacionalmente para evitar confusiones
durante la interpretación.
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1. Referencias
Speicher, Michael (2010). Vogel and Motusky´s Human Genetics. Problems and
Approaches. Springer. Jorde,L.B. et al. (2000).- Genética médica. Cap., 4, 5 y12.
Nussbaum, RL, McInnes, R R. and Williard, H.F. (2004). Genética en Medicina. Cáp 5 y
15
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MODELO DE FORMATO DE INFORME
Datos de información básica
Nombres completos
Número de práctica
Fecha
Tema
Paralelo
Grupo
Tutor
Calificación
1. Hacer el heredograma según caso planteado
2. Describir el patrón de herencia en las enfermedades monogénicas.
3. Resolver, analizar e interpretar los cuadros de Punnet.
4. Calcular el riesgo de recurrencia
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Práctica N° 4Título de la práctica
Cariotipo Normal y Patológico
1. Objetivo general / propósito
Comprender la estructura y nomenclatura del cariotipo como mecanismo de estudio
y diagnóstico de la herencia
2. Resultados del aprendizaje
Comprende y describe con responsabilidad y criticismo los procesos deelaboración del cariotipo e ideograma.
Resultados de aprendizaje 2
Interpretar con responsabilidad y criticismo los resultados del examen de cariotipo en
la práctica medica
3. Material
Material que provee la cátedra
Microfotografías de cariotipo Normal y Patologico
Placas con cariotipos
Material que trae el alumno
Lápiz Hb
Borrador
Mandil
4. Procedimiento
1. Reconocer en el microscopio las láminas de cariotipo
2. Contar el número cromosómico en una metafase del cariotipo
3. Identificar el sexo del paciente
4. Colocar el diagnostico de acuerdo a nomenclatura ISCN
5. En la microfotografía contar número cromosómico y determinar el sexo
6. Recortar los cromosomas y armar el ideograma
7. Colocar el diagnostico de acuerdo a nomenclatura ISCN
5. Prerrequisitos teóricos
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El objetivo de esta práctica es aprender a reconocer los cromosomas
humanos, elaborar un cariotipo a partir de una fotografía y saber determinar
las anomalías cromosómicas más frecuentes.
La técnica empleada es la de obtención de metafases de linfocitos de
sangre periférica para lo
que:
Se extrae 3 cc de sangre
periférica con heparina
Se sedimenta por 45minutos
Se añade 1,5 cc de
sangre total al medio de
cultivo por 72 h a 37ºC
Se añade colchicina a las
70 horas para parar la
mitosis
Se trasvasa a tubo cónico
de 15 ml todo el
contenido del medio de
cultivo
Fuente: http://www.oni.escuelas.edu.ar/2002/santiago_del_estero/adn/caritecn.htm Se
centrifuga por 5 minutos a 1000 rpm
Se extrae sobrenadante y al pellet o botón celular se le añade solución
hipotónica de cloruro de potasio Cl K e incubar por 20 minutos
Se centrifuga y fija con solución de Suarenson (metanol y ácido Acético) y
se lava por varios ocasiones
Se prepara en placa porta objetos coloreando con solución de Giemsa al
5%
http://www.oni.escuelas.edu.ar/2002/santiago_del_estero/adn/caritecn.htmhttp://www.oni.escuelas.edu.ar/2002/santiago_del_estero/adn/caritecn.htmhttp://www.oni.escuelas.edu.ar/2002/santiago_del_estero/adn/caritecn.htm
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Se fotografía
Se amplía fotografías y se realiza idiograma
El cariotipo humano normal consta de (hablando de una célula diploide):
22 pares de de autosomas o cromosomas homólogos, los cuales son iguales
en el hombre y la mujer (del par 1 al 22)
1 par (el último, nº 23) de cromosomas sexuales, que es XX en la mujer
y XY en el varón.
Es decir que nuestras células sómáticas o del cuerpo, que son diploides
poseen en total 23 pares de cromosomas (46). Recuerda que los gametos,
óvulo y espermatozoide, poseen sólo 23 cromosomas, un intergante de cada
par.
La célula con la que vamos a trabajar se ha obtenido a partir de un
cultivo de sangre periférica, después se hizo un tratamiento con tripsina y
posteriormente tinción con Giemsa para obtener un bandeo G. La
microfotografía así obtenida pertenece a una persona que no tiene ninguna
anomalía cromosómica.
La dotación cromosómica normal de la especie humana es de 46,XX para
las mujeres y de 46, XY para los varones.
En el cariotipo humano los cromosomas se ordenan de mayor a menor. Hay
cromosomas grandes, medianos y pequeños. Al ordenar los cromosomas se
constituyen 7 grupos atendiendo no sólo al tamaño sino también a la formade las parejas cromosómicas, dentro del cariotipo humano podemos encontrar
cromosomas metacéntricos (tienen los dos brazos aproximadamente iguales en
longitud), submetacéntricos (con un brazo más pequeño que otro) y
acrocéntricos (con un brazo corto muy pequeño).
Concretamente en el cariotipo humano hay 7 grupos de cromosomas. Dentro
de cada grupo vamos a ordenar y reconocer los cromosomas con la ayuda
de un idiograma:
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