Unidad 4 Biología: Genes y manipulación genética

1. TEMA 4. GENES Y MANIPULACIÓN GENÉTICA
1. EL ADN: MATERIAL DE LOS GENES
Los cromosomas están formados por dos tipos diferentes de moléculas: proteínas y ADN o ácido
desoxirribonucléico.
• Proteínas-> Son biomoléculas compuestas por una o varias cadenas de aminoácidos (aa'), existen
20 aminoácidos esenciales. Depende de la estructura que poseen, desempeñan distintas
funciones. Por ejemplo, controlan la respiración, controlan la fotosíntesis...
Los aminoácidos esenciales son:
- Valina (Val)
- Leucina (Leu)
- Isoleucina (Ile)
- Fenilalanina (Phe)
- Metionina (Met)
- Trionina (Thr)
- Lisina (Lys)
- Triptófago (Trp)
- Histidina (His)
- Arginina (Arg)
- Alanina (Ala)
- Prolina (Pro)
- Glicina (Gly)
- Serina (Ser)
- Asparagina (Asn)
- Glutamina (Gln)
- Tirosina (Tyr)
- Ácido aspártico (Asp)
-Ácido glutámico (Glu)
- Cisteina (Cys)
• El ADN o ácido desoxirribonucléico es un material hereditario que se tiñe fácilmente
con un colorante rojo (fucsina) que permite detectarlo con un microscopio óptico en
cualquier momento del ciclo celular.
* En la interfase todo el núcleo aparece coloreado, las moléculas de ADN forman filamentos
muy finos y largos empaquetados en un apretado ovillo.
* Durante la mitosis, la coloración se localiza en los cromosomas. Los cromosomas que aparecen
durante la mitosis son estructuras dobles constituidas por dos moléculas de ADN idénticas.
El ADN es el material del que están compuestos los genes. Es una larga molécula formada por dos
cadenas dispuestas una paralela a la otra y enrolladas en forma de hélice. Cada cadena está formada
por la unión de unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido de una cadena está unido al nucleótido
que se encuentra justo enfrente en la otra cadena. En el ADN, la A (ademina) solo puede unirse a la T
(timina) y la G (guanina) a la C (citosina).
Las funciones del ADN son:
• Llevar la información hereditaria o genética.
• Controlar la aparición de los caracteres.
• Pasar la información de una célula a sus descendientes durante el proceso de la división celular.
Ácidos nucléicos-> Están compuestos por cadenas más largas que las proteínas compuestas por un grupo
de fosfato PO3-
4, un azúcar de 5 carbonos y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas son:
* Adenina (A) * Citosina (C) * Guanina (G) * Timina (T) * Uracilo (U)
- Las bases nitrogenadas grandes son las denominadas Purinas, y son Adenina y Guanina.
- Las bases nitrogenadas pequeñas son las denominadas Pirimidinas, y son Timina, Citosina y Uracilo.
Una de las diferencias entre el ADN y el ARN en que el ADN posee como azúcar la
desoxirribosa, mientras que el ARN la ribosa.

2. 2. EL ADN CONTIENE INFORMACIÓN
Sabemos que cada cromosoma está formado por una única molécula de ADN y que un cromosoma
contiene muchos genes.
Un gen es un segmento de ADN que lleva codificada la información necesaria para construir una
determinada proteína, que a su vez, controla la aparición de un determinado carácter.
El código o clave que utiliza el lenguaje de ADN se conoce como código genético. Es muy sencillo,
y en él cada trío de nucleóticos sucesivos forman un triplete que constituye una "palabra" con la que se
puede nombrar a un amonoácido.
El proceso de traducción del mensaje genético en una proteína se realiza en dos etapas:
• La primera etapa: Tiene lugar en el núcleo y consiste en hacer una copia idéntica de la porción
de ADN que lleva la información para fabricar la proteína deseada.
• La segunda etapa: Ocurre en el citoplasma, y consiste en fabricar la proteína correspondiente
uniendo aminoácidos en el orden indicado por el mensaje recibido.
La secuencia nucleótida de un gen constituye una información que se utiliza para situar en el
orden adecuado los aminoácidos que forman una proteína. Cada gen se traduce en la célula de una
proteína diferente, responsable directa de un determinado carácter.
El segmento de ADN que lleva la información para un carácter se copia y se transporta al
citoplasma. Allí, su información es traducida por los ribosomas en una proteína (secuencia de
aminoácidos). Esta proteína es la responsable de que se manifieste este carácter.
3. LA INFORMACIÓN CONTENIDA EN EL ADN SE HEREDA
LA REPLICACIÓN DEL ADN
- En el inicio de la mitosis los cromosomas son dobles, es decir, están formados por dos cromátidas, y
cada cromátida lleva dos moléculas idénticas de ADN.
- Tras la mitosis los cromosomas son sencillos y cada uno lleva una molécula de ADN.
- En la interfase ocurre la replicación del ADN, antes de iniciarse la división.
Básicamente el proceso de replicación de ADN consiste en:
• Las uniones entre las parejas de nucleótidos complementarios se rompen, y las dos cadenas de
la doble hélice se separan de la misma manera que lo hace una cremallera.
• Cada cadena sirve de molde para fabricar una nueva cadena complementaria, acoplando los
nucleótidos correspondientes. Frente a una A solo podrá encajar una T y frente una C, una G.
El resultado final de la replicación son dos moléculas idénticas de ADN que son una copia exacta de la
molécula original y que, por tanto, contienen la misma información genética.
4. CAMBIOS EN LA INFORMACIÓN GENÉTICA
Las mutaciones son los cambios producidos de forma espontánea o natural que modifican las cadenas de
ADN.
Pueden producirse por los agentes mutagénicos, que son las radiaciones, y sustancias químicas
como la silicosis, el ácido nítrico y el ácido sulfúrico.
Existen tres tipos de mutaciones:

3. • Mutaciones génicas: Producen cambios en la secuencia de los nucleótidos.
• Mutaciones cromosómicas: Afectan a la disposición de los genes en el cromosoma.
• Mutaciones genómicas: Alteran el número de cromosomas aumentándolo o disminuyendolo.
Las mutaciones pueden suceder en cualquier célula del organismo:
• Si ocurre en una célula no reproductora o célula somática, la mutación desaparecerá con la
muerte de la célula o del indivuduo. Sin embargo estas mutaciones pueden producir tumores.
• Si se produce en las células reproductoras o germinales, la mutación se transmitirá de
generación en generación con la reproducción.
5. LA INGENIERÍA GENÉTICA
La ingeniería genética es el proceso por el que se modifica el ADN, ya sea añadiendo o quitando
moléculas de ADN. Permite identificar y aislar genes concretos y producir copias idénticas del gen.
Las etapas de la ingeniería genética son:
• Localizar el gen que se quiere transferir.
• Aislar el gen utilizando encimas.
• Insertar el gen en otro segmento de ADN, y se obtiene el ADN recombinante.
• Introducir el ADN recombinado en la célula huésped.
• Confirmar que el proceso es eficaz.
• Clonar el gen, dejando que las células se multipliquen, para obtener una gran cantidad de la
proteína.
6. LOS ORGANISMOS TRANSGÉNICOS
Los organismos transgénicos son los que están modificados genéticamente (OGM) y su genoma se ha
variado por ingeniería genética.
Los OGM pueden ser tanto organismos procariotas como bacterias y los virus, como procariotas
como animales y plantas.
La producción de organismos transgénicos se realiza en dos etapas:
• 1ª etapa-> Transformación-> Se introduce el gen deseado en el genoma.
• 2ª etapa-> Regeneración-> La obtención de la planta o animal, usando técnicas de clonación de
organismos que suelen ser caras.
*El objetivo de los organismos transgénicos es producir proteínas de interés industrial o mejorar
ciertos rasgos del organismo.
Ventajas de los organismos transgénicos:
• Se comercializan para que tengan una vida mas larga.
• Resisten a condiciones.
• Tienen mejores cualidades nutritivas.
Desventajas de los organismos transgénicos:
• Técnicas costosas.
• Pueden aparecer alergias al introducir genes nuevos.
• Alteración en el ecosistema.
• Pueden producirse contaminación genética en plantas silvestres.

4. 7. LOS PROYECTOS GENOMAS
El genoma es el conjunto de genes que tiene un organismo y su estudio tiene como principal objetivo
localizar e identificar cada uno de estos genes.
La forma de concer un gen determinado es conociendo la frecuencia de su ADN (nucleótidos). Es
un proceso muy costoso por lo que los laboratorios trabajan en conjunto (proyecto genoma).
Los objetivos que pretende el proyecto genoma son:
• Elaborar mapas para identificar los genes existentes y determinar en qué cromosoma y lugar
del cromosoma se encuentran.
• Determinar la secuencia de nucleótidos para saber la proteína que codifica y sus posibles
alteraciones.
Las aplicaciones que posee el proyecto genoma son:
• El diagnóstico de enfermedades hereditarias.
• La fabricaión de medicamentos.
• La terapia genética.
8. APLICACIONES Y RIESGOS DE LA TERAPIA GENÉTICA
La biotecnología es la obtención y/o utilización de los seres vivos y de sus productos con fines
comerciales o industriales.
Las princiales áreas de aplicación de la biotecnología son:
*La salud humana:
• Productos farmaceúticos (insulina, inyecciones...)
• Alimentos con características especiales (carne baja en colesterol)
• Órganos para transplantes.
*La agricultura y ganadería:
• Pérdida de la biodiversidad genética que afecta al ecosistema, y a las plantas autóctonas.
• "Salto" accidental de genes de unas plantas a otras, transferidos a otras especies silvestres.
• Efectos perjudiciales para la salud como las alergias.