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Genes y biotecnología
Créditos
Autoría de la presentación en Power Point: Juan
Ignacio Noriega Iglesias
Texto (con modificaciones) e imágenes
procedentes de:
– Biología y Geología – Proyecto ECOSFERA – 4ESO
– Autores: Emilio Pedrinaci Rodríguez, Concha Gil
Soriano.
– Editorial: SM
– Madrid, 2003
– ISBN 84-348-9275-8
• El resto de las imágenes procede de diversas
fuentes en Internet.
Genes y manipulación genética
El material hereditario
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•
•
Cromosoma = ADN + Proteínas
Los cromosomas contienen los genes  los
genes están hechos de ADN
Núcleo en interfase: no se ven los cromosomas,
sólo una masa de finos filamentos de cromatina
(en una célula somática humana habrá 92
filamentos) (núcleos de células de raíz de cebolla
vistos en el laboratorio)
Núcleo en profase mitótica: cromosomas visibles (si
es una célula somática humana se verán 46
cromosomas = 92 cromátidas)
Núcleo en
interfase
Mefase
mitótica
La doble hélice del ADN
Genes y manipulación genética
Estructura de la molécula de ADN
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–
–
A-T o T-A
C-G o G-C
nucleótido
Secuencia de nucleótidos
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•
•
Crick y Watson (1953) publican estructura
molecular del ADN : doble hélice del ADN.
Larga molécula formada por dos cadenas
paralelas dispuestas como una doble escalera
helicoidal
Cadena está hecha de n nucleótidos
Nucleótidos: A, T, C, G
Emparejamiento de nucleótidos 
complementaridad de nucleótidos:
Genes y manipulación genética
Estructura de la molécula de ADN
Actividades
•
2.-¿Cómo es posible que un cromosoma de 5 micras de longitud contenga
una molécula de ADN de 8 cm de longitud?
•
3.-¿Qué significa que las dos cadenas que forman una molécula de ADN
son complementarias?
•
4.-Si la secuencia de nucleótidos en una de las cadenas de una molécula
de ADN es ATTCGACGTTA, ¿cuál será la secuencia en la cadena
complementaria?
Genes y manipulación genética
Las funciones del ADN
•
Llevar la información genética
•
•
Controlar la aparición de los
caracteres hereditarios
•
•
Pasar la información de una
célula a sus descendientes
durante la división celular
•
Pero, ¿cómo lleva la información
una molécula de ADN?
Pero, ¿cómo acaba
manifestándose en un carácter
determinado la información
contenida en el ADN?
Pero, ¿cómo se hereda esta
información?
Genes y manipulación genética
El ADN contiene información (I)
•
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•
•
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Todo el ADN de los seres vivos tiene el mismo diseño: la doble hélice.
Todos los individuos pertenecientes a la especie Homo sapiens tienen el ADN con la misma estructura molecular
(doble hélice y cadenas de nucleótidos)
Si los individuos de una misma especies son diferentes entre sí, ¿cómo es que ADNs iguales producen
caracteres diferentes?
Aunque los ADNs tienen la misma estructura molecular, su secuencia de nucleótidos es diferente…
…Y es precisamente la secuencia de nucleótidos la que conforma los genes.
Un gen, por tanto, es un fragmento de ADN, con una determinada secuencia de nucleótidos, que lleva
información para una determinada forma de un carácter.
Y puesto que los caracteres están constituídos en gran medida de proteínas…
Un gen es un fragmento de ADN que contiene la información necesaria para fabricar una determinada
proteína, la cual es, en parte, responsable de la aparición de un determinado carácter.
Transcripción
Traducción
El iris ocular
está hecho de
proteínas
musculares en
células con
pigmentos
Información genética en las dos
cromátidas es idéntica
Par de alelos en un mismo locus
La fabricación de proteínas a partir del ADN no suele ocurrir cuando la cromatina tiene aspecto de cromosoma
Genes y manipulación genética
El ADN contiene información (II)
El código genético y la traducción del mensaje genético
ARN
•
•
•
•
El código genético es la correspondencia
entre secuencia de nucleótidos (del ADN) y
secuencia de aminoácidos (de la proteína).
Es una especie de diccionario
Cada triplete de nucleótidos corresponde a un
aminoácido
Los tripletes han de ser leídos secuencialmente
Los genes se expresan en proteínas mediante
la síntesis de proteínas:
–
–
ARN
Transcripción del ADN en ARN (en el núcleo)
Traducción del ARN (tripletes de nucleótidos) en
aminoácidos de la proteína (en los ribosomas del
citoplasma)
ARN recien salido
del núcleo
Secuencia de nucleótidos del ARN
Secuencia de aminoácidos de la proteína
Aminoácido 1
Aminoácido 3
Genes y manipulación genética
La información contenida en el ADN
se hereda
Replicación del ADN
•
•
En cada M! se obtienen dos células hijas
idénticas a la célula original
Deben, por tanto, hacerse previamente
copias del ADN para que cada célula hija
tenga copias de cada gen: REPLICACIÓN
1.
2.
3.
•
La doble hélice o doble cadena se abre como
una cremallera
Cada una de las cadenas sirve de molde para
fabricar una nueva cadena, respetándose la
complementaridad (A-T; G-C)
Las dos nuevas hélices formadas llevan una
cadena antigua y una cadena nueva
Errores en la inclusión de los nucleótidos en
el momento de la replicación: MUTACIONES
Micrografía de TEM
de ADN de virus
Genes y manipulación genética
La información contenida en el ADN se hereda
Traducción del ARNm – El CÓDIGO GENÉTICO
2
3
1
Genes y manipulación genética
La información contenida en el ADN se hereda
Replicación del ADN-ACTIVIDADES
•
•
•
•
11.-Indica cuántas moléculas de ADN tiene un cromosoma al inicio de la
mitosis y un cromosoma justo después de la mitosis ¿En qué fase del ciclo
celular se produce la replicación del ADN?
12.-¿Cuántas moléculas de ADN recibe cada célula hija que resulta de la
mitosis de una célula humana? ¿Y las que resultan de una meiosis?
13.-¿Cuántos nucleótidos deben cambiar en un gen, como mínimo, para
que la proteína codificada tenga un aminoácido diferente a la normal?
14.-Si como consecuencia de la exposición excesiva a los rayos UV del sol
se producen mutaciones en las células de la piel, que originarán cancer,
¿herederán el cáncer los descendientes de esa persona? ¿Por qué?
Genes y manipulación genética
Cambios en la información genética:
mutaciones
•
Las mutaciones son cambios súbitos en la
secuencia de nucleótidos del ADN producidos
por varios factores:
–
–
•
•
•
•
Eritrocitos con la mutación que causa una
hemoglobina anormal  anemia falciforme
Errores en el mismo proceso de replicación no
corregidos por la misma célula
Cambios inducidos por agentes mutagénicos
(rayos X, luz UV, radiactividad, ácido nitroso,
nicotina, etc.)
Las mutaciones en células somáticas no son
heredables, pero pueden producir tumores
(melanoma, cancer de pulmón, etc.)
Las mutaciones en células reproductoras son
heredables, porque el gen queda cambiado y
así se transmite
Recuérdese que en un par de alelos A > a, lo
más probable es que a se haya originado a
partir de A por una o más mutaciones
Las mutaciones son una de las claves de la
evolución de las especies (UD4)
Aspecto de una Drosophila
melanogaster normal
Drosophila
melanogaster con
una mutación que
produce alas
vestigiales
Los alelos A y B se diferencian sólo en cuatro
nucleótidos de un total de 1062
Genes y manipulación genética
La transferencia de genes: organismos transgénicos (I)
•
•
Transferencia de genes entre especies diferentes realizada por procedimientos artificiales
(Ingeniería genética, que forma parte de la biotecnología)  organismos transgénicos
Ejemplos de organismos transgénicos:
–
–
–
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Aplicaciones de la biotecnología
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–
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Ratones hipertróficos (gen de hormona de crecimiento humano implantado en ADN de cigoto de ratón)
Un gen de Bacillus thuringiensis, que produce toxina (proteína venenosa) contra los taladros del maíz, se
introduce en el cigoto de la semilla de esta planta. Cuando los taladros invaden la planta, mueren
intoxicados
Gen humano de la insulina se implanta en ADN de bacterias, las cuales son cultivadas industrialmente para
obtener insulina más barata
Fabricación rentable de productos farmacéuticos (vacunas, insulina, etc.)
Alimentos adecuados al consumo intensivo (cereales con bajo contenido en almidón, carnes bajas en
colesterol)
Cultivos resistentes a plagas (insectos, hongos) o a determinados herbicidas selectivos
Crecimiento más rápido de los vegetales o incrementos de tamaño en sus semillas (“quicos” mayores)
Gen de peces árticos se implanta en cigoto de semillas de fresa  fresas resistentes al frío
Riesgos de la biotecnología:
–
–
–
Contaminación del polen procedente de plantas transgénicas en cepas salvajes autóctonas y probable
pérdida de biodiversidad
Posibles efectos perjudiciales en organismos humanos al ingerir organismos transgénicos (muy baja
probabilidad por ser destruido el ADN en los procesos digestivos)
Dependencia de los cultivos vegetales transgénicos (tercer mundo, p. ej.) de las multinacionales que
producen las semillas y que patentan los productos de sus investigaciones
Genes y manipulación genética
La transferencia de genes: organismos transgénicos
Plantas de arroz infectadas con Agrobacterium modificado
producen β-caroteno en sus semillas
Arroz dorado
(transgénico)
Recuerda que el β-caroteno lo
encontramos en la raíz de la
zanahoria y en las pieles y
pulpas de los frutos rojos
(tomates, por ejemplo) y es un
precursor de la vitamina A
Control (arroz no
transgénico)
Genes y manipulación genética
La transferencia de genes: organismos transgénicos
Obtención de plantas resistentes a insectos
Genes y manipulación genética
La transferencia de genes: organismos transgénicos
Genes y manipulación genética
La transferencia de genes: organismos transgénicos
Genes y manipulación genética
La transferencia de genes: organismos transgénicos
Tomates (no todos estos son
transgénicos), arroz dorado,
ratones hipertrofiados o de
colores, etc., muchas de ellas
son cepas registradas (sobre
todo en los ratones) que
determinados laboratorios
venden para experimentación