Universidad Nacional Autónoma de México - Blog de la … · Aplicación de tecnología...
56
Universidad Nacional Autónoma de México Curso de Genética y Biología Molecular Licenciatura Química Farmacéutico Biológica (1630) Química en Alimentos (0144) (Optativa) Facultad de Química Dra. Herminia Loza Tavera Profesora Titular de Carrera Departamento de Bioquímica Laboratorio 105, Edificio E 5622-5280 [email protected]
Transcript of Universidad Nacional Autónoma de México - Blog de la … · Aplicación de tecnología...
Universidad Nacional
Autónoma de México
Curso de Genética y Biología Molecular
Licenciatura
Química Farmacéutico Biológica (1630)
Química en Alimentos (0144) (Optativa)
Facultad de Química
Dra. Herminia Loza TaveraProfesora Titular de Carrera
Departamento de BioquímicaLaboratorio 105, Edificio E
5622-5280
El alumno... Conoci-
miento
Compren-
sión
Aplica-
ción
I.
INTRODUCCIÓN
Y BASES
CELULARES DE
LA HERENCIA
Conocerá los diferentes aspectos
que estudian la genética y la
biología molecular. Describirá las
diferentes fases del ciclo celular
en eucariontes y revisará los
diferentes mecanismos del control
del ciclo.
1. Panorama general de
la genética y la biología
molecular y sus
aplicaciones
1.1. Definirá el área de estudio de la genética y de
la biología molecular. X
1.2. Analizará las aplicaciones que estas
disciplinas tendrán en su vida cotidiana y
profesional.
X
1.3. Relacionará cómo la genética y la biología
molecular pueden ser usadas en la investigación
básica y aplicada.
X
2. DNA y cromosomas
como unidades de la
herencia
2.1. Entenderá, con base en el dogma central de
la genética molecular, las funciones que debe
cumplir el DNA como material genético.
X
2.2. Deducirá los conceptos de gen y mutación. X
2.3. Relacionará a los cromosomas con la
transmisión de la información genética.X
Objetivos del tema
¿Qué aspectos de la vida abordan la genéticay biología molecular?
Genética
• Estudia los genes ya sea desde el punto de vista molecular, celular, organismal, poblacional o evolutivo. Estudia las bases y principios de la herencia. genesis=origen
Biología molecular• Estudio de la estructura y función de las
moléculas biológicas
Genética
Genética
Clásica
Biología
Molecular
Genética
de poblaciones
Estudia cómo la información hereditaria de un organismo influye en su
apariencia y como estas características se transmiten de generación en
generación.
Diversas disciplinas permiten conocer
la estructura y función de los
componentes celulares
Historia de la Genética
Antes de 1860:
- Mejoramiento de plantas y animales
- Cruzas de individuos con características deseables
- Ovistas y espermistas
Las leyes de la herencia
Gregorio Mendel, 1860
Monasterio de Sto. Tomás, Rep. Checa
Gregor Mendel, un monje agustino realizó experimentos enel pequeño jardín de un monasterio que apuntaron a losgenes como elementos biológicos responsables de laherencia. Trabajo publicado en 1866
Teoría evolutiva basada en la Selección Natural
La acumulación de
pequeñas variaciones,
cada una confiriendo una
ventaja adaptativa/
reproductiva sobre otro
individuo, es lo que ha
permitido la evolución de
las especies.
Charles Darwin
1859: Publicación de “El Origen de
las Especies”
1902 (Walter Sutton): Desarrolló la Teoría cromosómica de la herencia
HERENCIA
1905 (Bateson): Establece la palabra Genética para los estudios respecto a herencia y cromosomas
El DNA: molécula responsable de la herencia
1869 Friedrich Meischer:Identifica el DNA (nucleína)
1928 Fred Griffith: bacterias virulentas muertas por calor pueden transmitir el carácter a bacterias no virulentas vivas (transformación)
1952 Hershey y Chase:Confirman al DNA como la molécula de la herencia
1953 Watson y Crick: Modelo de la doble hélice del DNA
1944 Avery, MacLeod y McCarty: el DNA es la substancia que causa la transformación bacteriana, es la portadora de la herencia
1941 Un gen da lugar a una proteína
1959 El mRNA es el intermediario entre el DNA y la proteína
1966 Se descifra el código genético
Biología Molecular: estudio de la estructura y función
de las moléculas biológicas
Tecnología del DNA recombinante
1970 Se purifica la primer enzima de restricción
1986 Se desarrolla la amplificación de DNA por PCR
1977 Tecnología de secuenciación de DNA
B- Bacteria
A- Archae
E- Eukarya
M- Metagenomas
Secuenciación de Genomas
1990 Primer proyecto de genoma
1995 Secuenciación automatizada; aceleración de proyectos genomas
2001 Liberación del genoma humano
mfgsveraadsertalacasademartaferdansateraestaenfrentedelacryferhascenwvabesfarmaciaafverloantecemianqreutcakesglotmfgsveraadsertalacasademartaferdansateraestaenfrentedelacryferhascenwvabesfarmaciaafverloantecemianqreutcakesglot
Anotación de los Genomas Clasificación Funcional
Anotación deUnidades Funcionales
Bioinformática
Aplicación de tecnología computacional a la gestión y análisis de datos biológicos
ERA POST-GENÓMICA
Análisis global de genomas, transcriptomas, proteomas y secuencias no codificantes
Resurgimiento de las técnicas de microscopía con el avance de la óptica y los métodos modernos de análisis genético
Controversias sobre clonación humana y de animales, plantas y semillas genéticamente modificadas, células madre
ORGANISMOS MODELO PARA ESTUDIOS
EN GENÉTICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR
Características contrastantes claramente observables (Fenotipo evidente)
Disponibilidad de mutantes
Ciclo de vida corto
Genoma secuenciado
Bacteriófagos de la serie TEscherichia coliSacharomyces cerevisiaeDrosophila melanogasterArabidopsis thalianaChenorabditis elegansMus musculus
•Fitomejoramiento y mejoramiento de ganado
•Mejoramiento de productos de origen bacteriano
•Diagnóstico Genético
•Terapia Génica
•Ingeniería Genética/Producción de organismos
genéticamente modificados
•Bioteconología
•Medicina Genómica
Aplicaciones de la Genética y
la Biología Molecular
FitomejoramientoAprovechar la diversidad genética en especies vegetales para generar cultivos resistentes a plagas y enfermedades, con tolerancia a ambientes adversos y de un alto rendimiento.
Resistencia a estrés y plagas
Características mejoradas
Plantas resistentes a
plagas y enfermedades
• Cultivos de plantas que expresan
proteínas bacterianas con actividad
insecticida.
• Plantas resistentes a insectos.
• Plantas resistentes a virus.
• Plantas resistentes a herbicidas.
Ej. toxina de Bacillus thuringensis
expresada en plantas evita el
ataque de algunas plagas de
insectos
El arroz dorado: planta genéticamente
modificada rica en beta caroteno
Desarrollado en 1999 por Ingo Potrykus y
Peter Beyer, investigadores del Instituto
Federal Suizo de Tecnología y de la
Universidad de Freiburg y donado para uso
público al Golden Rice Humanitarian Board.
El beta caroteno es un precursor
de la vitamina A. La cual es
esencial para el desarrollo de
huesos, dientes y piel.
En países en vías de desarrollo, la
falta de vitamina A genera ceguera
en niños.
Primeras pruebas de campo en 2004.
http://www.goldenrice.org/index.html
Clonación de
organismos con
características
genéticas
idénticas
APLICACIONES EN LA
MEDICINA
✓ Estudio de enfermedades
✓ Producción de medicamentos
✓ Diagnóstico clínico
✓ Diagnóstico prenatal
✓ Terapia génica
✓ Patrones hereditarios
Detección de enfermedades genéticas y
determinación del sexo durante el embarazo
Diagnóstico prenatal
Amniocentesis
Prueba prenatal en la que se extrae
una muestra del líquido amniótico que
rodea al feto para analizarla.
Se utiliza con frecuencia durante el segundo trimestre de embarazo para
diagnosticar ciertos defectos congénitos cromosómicos y genéticos.
Ej. Para detección del síndrome de Down: Trisomía 21 (tres copias del cromosoma 21).
Medicina genómica/ Terapia génica
Introducir células transformadas (con un gen intacto) en el tejido somático para corregir una función defectuosa o en la línea germinal.
Inmunodeficiencia combinada severa. Defecto en la desaminasa de adenosina. Células madre de la médula ósea se transforman.
Genómica y
Bioinformática
Estudio de la estructura y función de genomas completos.
Genoma humano:
3.5 X 109 pb
Genoma E. coli
4 X 106 pb
Pruebas de paternidad
madre hijo padre persona 2
Empleando técnicas de biología molecular
Análisis de
pedigree y
Consejo
genético
APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS
Producción de fármacos
Producción de insulina humana en células de Escherichia coli
Mejoramiento de la calidad de productos alimenticios
Mejoramiento de productos de uso cotidiano
Mejoramiento en los procesos de síntesis de compuestos químicos
Mejoramiento en procesos de degradación
Biocatálisis
Desarrollo de cepas mejoradas para biofermentación
Sitios en la red para lecturas suplementarias
http://zientziaberri.wikispaces.com/Bioteknologia
http://www.monografias.com/trabajos12/bioalim/bioalim.shtml
http://www.rtve.es/mediateca/videos/20100620/cronicas--transgenicos/805894.shtml
El alumno... Conoci-
miento
Compren-
sión
Aplica-
ción
I.
INTRODUCCIÓN
Y BASES
CELULARES DE
LA HERENCIA
Conocerá los diferentes aspectos
que estudian la genética y la
biología molecular. Describirá las
diferentes fases del ciclo celular
en eucariontes y revisará los
diferentes mecanismos del control
del ciclo.
2. DNA y cromosomas
como unidades de la
herencia
2.1. Entenderá, con base en el dogma central de
la genética molecular, las funciones que debe
cumplir el DNA como material genético.
X
2.2. Deducirá los conceptos de gen y mutación. X
2.3. Relacionará a los cromosomas con la
transmisión de la información genética.X
Objetivos del tema
La tierra está poblada por diversos organismos
Características de los organismos vivos
• Son complejos
• Obtienen energía del ambiente
• Son capaces de reproducirse
Células procarióticas
Células eucarióticas
glóbulos rojos
espermatozoides
levaduras
epitelio intestinal
neuronas
cigoto
Organelos de células eucariónticas
Célula animal
Célula vegetal
Virus
¿Qué molécula es el material genético?
El DNA es la molécula portadora de la herencia
Almacenar información(código genético)
Transferir esa información de una manera fidedigna a la siguiente generación
(replicación)
Características que debe poseer una
molécula para ser considerada como
portadora de la herencia
El DNA cumple con estos requisitos
El DNA es una doble hélice
Las bases nitrogenadas se aparean de manera complementaria
Estructura del DNA
El DNA expresa la información que tiene
almacenada como proteínas
(mensajero)(detransferencia)
Transcripción
Traducción
La expresión genética
mRNA contiene el mensaje que debe ser traducido para sintetizar una proteínarRNA forma parte del ribosoma, realiza algunas reacciones en la síntesis de proteínastRNA molécula adaptadora que permite traducir el mensaje de nucleótidos a aminoácidos
El DNA es el portador de la información
genética
El códigogenético es universal
El código genético es de
tripletes (codones)
EL DOGMA CENTRAL
Replicación. El DNA duplica su información antes de la división celular
Transcripción. Un segmento de DNA (gen) es copiado a RNA.
Metabolismo del RNA. Procesamiento, transporte.
Traducción. La secuencia de nucleótidos del RNA es decodificada y a partir de esa información se sintetiza una proteína.
Replicación
Transcripción
Traducción
Proteína
¿Qué es un gen?
Es un segmento de DNA que contiene la información para sintetizar una proteína o un RNA.
Unidad básica de la herencia.
La secuencia de un mRNA puede ser leída en tres posibles marcos de lectura
Pero sólo un marco es el correcto y se define por el codón de inicio de la traducción: AUG AUG = Met
Un cambio heredable en la secuencia de nucleótidos en el DNA
¿Qué es una mutación?
Un mutante es un individuo o nuevo carácter genético que surge de una mutación.
Una mutación es un cambio en la secuencia de bases del DNAde un gene resultando en la creación de un nuevo carácter no encontrado en el tipo silvestre.
La ocurrencia de mutaciones genéticas es importante para el proceso evolutivo.
Ejemplos de mutaciones
CATTCACCTGTACCA
GTAAGTGGACATGGT
CATGCACCTGTACCA
GTACGTGGACATGGT
CATCCACCTGTACCA
GTAGGTGGACATGGT
Transición (T-A por C-G) Transversión (T-A por G-C)
CATGTCACCTGTACCA
GTACAGTGGACATGGT
Inserción
Secuencia silvestre
Deleción o eliminación
CATCACCTGTACCA
GTAGTGGACATGGT
Las mutaciones pueden afectar a las proteínas y por lo tanto a su función
Genetics home referencehttp://ghr.nlm.nih.gov/
Cambio de sentido
Genetics home referencehttp://ghr.nlm.nih.gov/
Genetics home referencehttp://ghr.nlm.nih.gov/
La replicación del DNA es la
base de la perpetuación
de la vida
El DNA se organiza en cromosomas (Teoría cromosómica de la herencia)
Los genes se encuentran alineados en los cromosomas
Sutton, 1902
Las características de un
organismo están codificadas
en su DNA
