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Genética (Para que sirve la Genética (Entender los procesos subyacentes a…
Genética
Para que sirve la Genética
Entender los procesos subyacentes a la mejora genética
Conocer test genéticos disponibles para detectar patógenos y otros caracteres con base genética
Diferenciar efectos genéticos de los ambientes
Identificar enfermedades con base genética/ hereditaria
Estudiar caracteres heredables de importancia económica y sanitaria
Unidades temáticas
Alteraciones Génicas y Cromosómicas
Ciclo Celular, Mitosis y Meiosis
Tipos de división celular
Mitosis
reproducción asexual
En seres unicelulares
En seres pluricelulares, para crecimiento y renovación de tejidos
Las dos células hijas tienen la misma información genética que la madre
Mantienen constante el número de cromosomas en las células eucariotas que se dividen
Antes de comenzar la mitosis el ADN o la cromatina debe replicarse.
Permite el crecimiento, desarrollo embrionario, regeneración y reproducción en un ser pluricelular.
Existe un reparto equitativo de este material en las dos células hijas
Se distingue cariocinesis o mitosis y la citocinesis o división del citoplasma.
FASES
Profase
Fase larga en la que ocurren procesos en el núcleo y en el citosol
Los centriolos migran hacia los polos de la célula, unidos por microtúbulos polares que formarán el huso cromático.
La envoltura nuclear se irá desorganizando
Desaparece el nucleólo
La eu y heterocromatina se condensan, empaquetándose, dando lugar al cromosoma que estará formado por dos cromátidas hermanas idénticas.
Metafase
Crecen los microtúbulos cinetocóricos que intentan orientarse hacia los polos.
Los centríolos, en la célula animal, han alcanzado los polos y siguen unidos por microtúbulos polares
Los cromosomas, en su máximo grado de compactación están formados por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero (con dos cinetocoros), se disponen en plano ecuatorial de la célula.
Anafase
Los microtúbulos cinetocóricos se han orientado con los polares.
Se despolimerizan los microtúbulos polares y el contacto con los cientocoóricos permite la separación de las cromátidas hermanas de cada cromosoma.
Las cromátidas hermanas se separan y migran, cada una de ellas hacia polos opuestos.
Telofase
Ha finalizado la migración de las cromátidas hermanas hacia los polos. La separación ha sido total.
Las cromátidas se irán descondensando e irá apareciendo la hetero y la eucromatina.
La envoltura nuclear se irá reorganizando.
Significado
A nivel Genético es un reparto equitativo e idéntico del ADN. Ambas células hijas tendrán la misma información que es la misma que poseía la célula madre.
A nivel celular la mitosis permite la perpetuación de una estirpe celular con idéntica información genética.
A nivel orgánico la mitosis permite el crecimiento y desarrollo de los tejidos. Todas la células de un organismo pluricelular, a excepción de las células sexuales, disponen de idéntica información genética
Meiosis
reproducción sexual
En seres pluricelulares, solo en células germinales o GAMETOS
Es un requisito del ciclo de vida de los organismos que se reproducen sexualmente.
Es una secuencia de dos divisiones nucleares
La primera división es reduccional
La segunda división es ecuacional
MEIOSIS I
Profase I
Leptoteno
Zigoteno
Los cromosomas homólogos se aparean formando TÉTRADA o BIVALENTE
Paquiteno
Entrecruzamiento (Crossing-over)
2 more items...
Diploteno
Diacinesis
Metafase I
Anafase I
Fuente de variabilidad
Segregación de cromosomas homólogos
Telofase I
MEIOSIS II
Profase II
Metafase II
Disposición de cromosomas duplicados
Anafase II
Fuente de variabilidad
Segregan cromátias hermanas
Telofase II
Genera núcleos haploides (proceso reduccional)
Genera variabilidad:
Por entrecruzamiento
Por las distintas posiciones relativas que pueden adquirir los distintos bivalentes entre sí - Segregación al azar de los cromosomas homólogos(en metafase I)
Resultados de la Meiosis
Cuatro células haploides (n)
Una copia de cada cromosoma
Un alelo de cada gen
Genera nuevas combinaciones alélicas porque
Se produce intercambio de información entre los cromosomas homólogos generando combinaciones nuevas de alelos ya existentes
Se produce combinaciones cromosómicas nuevas (de cromosomas paternos y maternos), debido a lo azaroso de la ibicación de los bivalentes en metafase I y de los cromosomas duplicados en metafase II
Ciclo Celular
Es un conjunto ordenado de sucesos que culmina con el crecimiendo de la célula y la división en dos células hijas.
Periodo que transcurre desde que una célula nace de otra preexistente hasta que vuelve a dividirse o muere.
Dos fases
Interfase
G0
Diferenciación
S
Síntesis/ replicación de ADN
G2
La célula se prepara para dividir
Cada cromosoma:
Duplicado
Dos moléculas de ADN
Dos cromátidas
Un centrómero
G1
La célula crece
Cada cromosoma:
Sin duplicar
Una molécula de ADN
Una cromátida
Un centrómero
Fase M (Mitotica) o división celular
Mitosis o cariocinesis o división del núcleo y citocinesis o división del citoplasma.
Condensación de cromosomas
Ruptura membrana nuclear
División del centrómero
Migración de cromosomas a polos
Citogenética
Alteraciones génicas y cromosómicas
Mutaciones
Clasificaciónes
Según efecto:
Perjudiciales
originan la muerte
Beneficiosas
Aumentan la probabilidad de supervivencia de la especie
Neutras
Según tipo de células afectadas:
Germinales (heredables)
Afectan a los gametos
Se transmiten a la descendencia (S. Natural)
Somáticas
A células del cuerpo (soma)
Producidas por mitosis. No heredables.
Según la extención:
Moleculares
Cromosómicas
Mutaciones que cambian el ORF (Marco de lectura abierto)
Inserción
Sustitución
Delección
Anomalías cromosómicas
Numéricas
Euploidías
Poliploidia
se originan por:
duplicación somática
por meiosis NO reduccional
Aneuploidía
Por NO-disjunción en la meiosis I
Por NO-disjunción en la meiosis II
Estructurales
Delecciones
Es un tipo especial de mutación que consiste en la pérdida de un fragmento de ADN de un cromosoma. Delecciones en heterocigosis pueden dejar en evidencia alelos (genes). Afectan las distancias de MAPA
Duplicaciones
Surgen cuando un segmento cromosómico se replica más de una vez por error en la duplicación del ADN
Cómo pueden afectar el fenotipo
Altera el número de genes en un cromosoma y puede afectar el FENOTIPO del heterocigota
Según el número de copias que se dupliquen o queden por recombinación, se puede generar cromátidas desbalanceadas (a veces invariables)
Hay genes que por recombinación terminan en localizaciones distintas, y pueden haber distintas expresiones (transcripción alterada)
Delecciones y duplicaciones pueden generar familias de genes repetidos en tandem.
Inversiones
Pericéntricas
Los cromosomas sinapsados producen bucles de inversión observables citológicamente
El entrecruzamiento en la región invertida genera gametos desequilibrados (con duplicaciones o deficiencias) que conducen a semiesterilidad.
Paracéntricas
En inversiones paracéntricas, el entrecruzamiento produce fragmentos cromosómicos acéntricos y dicéntricos
Traslocaciones
Recíproca
Rotura de dos cromosomas no homólogos seguido por un intercambio de fragmento(s) con otro par cromosómico
Detección: Lo heterocigotos forman una figura cruciforme en la meiosis observable citológicamente
NO Recíproca
Es e desplazamiento de un segmento de un cromosoma a un nuevo lugar en el genoma
Mecanismos de Herencia
Mecanismos de herencia
Herencia Mendeliana
Se refiere a patrones de herencia que son característicos de los organismos que se reproducen sexualmente que fueron propuestos por Mendel a mediados del siglo XIX. Mendel se refirió a patrones de herencia monofactoriales (un gen) con dos alelos y dominancia completa.
Actualmente, el concepto de herencia mendeliana se extiende a todos los mecanismos de herencia en los cuales, cada mitad de la información genética nuclear que tiene un individuo, es aportada por cada uno de los dos gametos que contribuyen a la formación del cigoto.
CARACTERES
Monogénicos
(un solo gen)
Herencia Autosómica dominante
Herencia Autosómica recesiva
Herencia intermedia
Alelos Múltiples
Alelos Letales
Poligénicos
(dos o más genes)
Complementación
Interacción génica
Aditividad
Conceptos relacionados
Genotipo
Se refiere a los genes y alelos en particular de los genes considerados en un individuo
Fenotipo
Se refiere a los rasgos observables o medibles en un individuo.
Homocigoto
Linea Pura - Individuo que para un gen dado, en cada cromosoma homólogo, tiene el mismo alelo.
Ej: AA, aa
Heterocigoto
Híbrido - Individuo que para un gen dado, en cada cromosoma homólogo tiene alelos distintos.
Ej: Aa
Penetrancia
Proporción de individuos en una población que presentando un genotipo, se expresa en el fenotipo.
Completa
100% de los individuos con un genotipo, lo expresan en el fenotipo
Incompleta
no todos los individuos con un genotipo, lo expresan en el fenotipo.
Son resultado de la influencia de otros genes y de factores ambientales sobre el fenotipo
Expresividad
Grado de expresión del fenotipo considerado
Leyes de Mendel
Ley de Segregación (1ra Ley)
Para un gen con dos alelos y dominancia completa, los individuos descendientes del cruce entre dos individuos pertenecientes a dos líneas puras (homocigotos) distintas, son iguales entre sí en toda la F1.
En esta uniformidad de la F1, se parecen a uno de los padres.
Los alelos de un gen que determinan un carácter, se separan y reparten al azar entre los descendientes
Los individuos obtenidos en la F2 no tienen un Fenotipo uniforme
El alelo recesivo que quedó enmascarado en la primera generación filial F1 se vuelve a manifestar en una relación fenotípica de 3 a 1 en la F2
Dominancia intermedia o incompleta
Relación entre dos alelos sin dominancia completa
La condición en la que un híbrido tiene un fenotipo intermedio entre las características contrastantes de sus padres.
Codominancia
Relación entre dos alelos sin dominancia completa
Los dos alelos se expresan por igual, de modo que el híbrido presenta los dos fenotipos simultáneamente.
Retrocruzamiento o Cruzamiento de Prueba
Se utiliza en los casos de herencia dominante para averiguar si un individuo es híbrido o de raza pura.
Retrocruzamiento
: Consiste en cruzar un individuo descendiente con uno de los padres.
Cruzamiento de prueba
; cruzamiento de un individuo en estudio por uno de fenotipo correspondiente al alelo recesivo (homocigota recesivo)
Alelos Letales
Son aquellos alelos que poseen una información deficiente para un carácter tan importante que sin él, el individuo muere. Suele ser recesivos y por lo tanto solo se manifiestan si se encuentran en homocigosis.
Alelos múltiples
Serie alélica con grados de dominancia.
Conceptos Vinculados
Existen determinantes hereditarias de naturaleza particulada (genes)
Cada planta posee dos de estos factores para cada carácter simple (alelos)
Ambos se distribuyen (segregan) de forma igualitaria en los gametos
Cada gameto contiene un solo factor (alelo)
La unión de gametos se produce al azar
Excepción:
Alelos letales
Meiosis como base biológiva de las Leyes de Mendel
Ley de Distribución Independiente
Cada uno de los caracteres hereditarios se transmite a la descendencia con independencia de los demás y combinándose al azar
Mendel realizó el cruce entre plantas homocigotas o lineas puras para dos caracteres obteniendo la F1. Y al cruzarse entre la F1 produce la F2
La proporción típica es 9:3:3:1
Se explica por:
El alineamiento aleatorio de cada par de cromosomas homólogos durante la Metafase I de la meiosis
La segregación en las Anafases de la meiosis.
Excepciones:
Ligamiento
Epístasis
Método Mendeliano
Método probabilístico, no determinístico
Expresa la posibilidad de que ocurra un suceso determinado
Permite predecir la probabilidad de los distintos genotipos y fenotipos que resultan de un cruzamiento
Tablero de Punett
Permite predecir las proporciones genotípicas y fenotípicas esperadas en la progenie de un cruzamiento genético.
Genes ligados
Experimentos de Bateson y Punnett
Interpretación de Morgan
Los genes estudiados estaban situados
sobre el mismo par de cromosomas homólogos
La mayor abundancia de
combinaciones parentales
se explica por
ligamiento
(asociación física) entre los alelos de estos genes.
La menor presencia de las
combinaciones recombinantes
se explica por el
entrecruzamiento
entre cromátidas no hermanas en la meiosis (observada en microscopio) ocurre solo ocasionalmente (no en todas las meiosis).
Entrecruzamiento
Ligamiento
Completo
0% de recombinación
Incompleto
Mas de 0%, menos de 50%
Grupo de Ligamiento
Grupo de genes en un mismo cromosoma que se transmiten como unidad. Un cromosoma es un grupo de ligamiento
Ausencia de ligamiento
50% de recombinación
Dos genes localizados en el mismo par de cromosomas homólogos decimos que están ligados
Recombinación
Por segregación independiente
Genes en diferentes cromosomas
Cruzamiento de prueba:
1/2 tipo parental y 1/2 tipo Recombinante
Por entrecruzamiento
Genes en el mismo cromosoma
Cruzamiento de prueba:
Progenie Tipo Parental de cada una con probabilidad mayor a 1/4, Progenie Tipo Recombinante cada una con probabilidad menor a 1/4
Frecuencia de Recombinación
Frecuencia relativa de gametos recombinantes varía de 0 a 50%
Esta variable expresa el grado de intensidad de ligamiento entre un par de genes.
Tipo y frecuencia de gametos producidos por un dihíbrido AaBb en función de la frecuencia de recombinación.
% recombinación = (número de gametos recombinantes / total de gametos) * 100
Siempre los gametos recombinantes se encuentran en igual o menor proporción que los parentales.
Este análisis permite sugerir el orden mas probable entre los genes según la frecuencia de los eventos de entrecruzamiento. (% recominación)
Con esta interpretación de los resultados se demostró que los genes se disponen linealmente a lo largo del cromosoma.
Cuando los genes se encuentran en diferentes cromosomas o muy separados en el mismo cromosoma, se segregan independientemente y se dice que son
independientes
Cuando los genes están cerca en el mismo cromosoma se dice que están
ligados
. Eso significa que los alelos, o versiones de genes, que están juntos en un cromosoma, frecuentemente se heredarán como una unidad.
Podemos ver si dos genes están ligados, y con qué magnitud, mediante los datos de los cruzamientos genéticos para calcular la
frecuencia de recombinación.
Al encontrar las frecuencias de recombinación para muchos pares de genes, podemos hacer mapas de ligamiento que muestran el orden y las distancias relativas de los genes en el cromosoma.
Mapa Genético
Pasos para estimar relaciones de ligamiento entre genes
Intensidad del Ligamiento
Estimar el % de recombinación
Configuración de genes ligados
Configuraciones CIS o TRANS
Detección del Ligamiento
Estudiar ligamiento entre pares de genes
Grupo de Ligamiento
Establecer grupos de genes ligados
Representación gráfica que resume el orden, localización y % de recombinación entre genes de una especie
Los genes ligados se localizan linealmente en el cromosoma
El % de recombinación entre pares de genes nos permite el orden mas probable en que se encuentran localizados los genes en cada grupo de ligamiento (GL)
Información disponible en un mapa genético
Número de grupos e ligamientos (GL)
Lista de genes por GL
Oren de genes dentro de cada GL
Distancia entre genes (cM)
Etapas en la construcción de un mapa genético
Generación de las poblaciones de mapeo
Progenie del cruzamiento pruebas de la F1
Otras poblaciones: F2, DH, RILS, etc.
Probar estadísticamente las leyes de Mendel
Asignación de genes a grupos de ligamiento
Cruzamiento entre líneas puras (parentales)
Padres contrastantes
Estimar el porcentaje de recombinación
Estimación de distancia entre genes (cM)
Estimación de orden entre genes
Obtención del mapa genético
Números de Grupos de Ligamiento GL = x
Analisis estadístico
Cruzamiento de Prueba
Me permite estimar las frecuencias de cada tipo de gameto producido por el dihíbrido a partir de las clases fenotípicas de la progenie.
Las frecuencias gaméticas observadas se comparan con las esperadas bajo la hpótesis de segregación independiente
A partir del análisis estadistico
Si rechazo la hipótesis de Segregación Independiente, concluyo que ambos genes están ligados en el mismo Grupo de Ligamiento.
Puedo calcular la intensidad de ligamiento en base a la frecuencia de recombinación (% de gametos recombinantes sobre el total)
La distancia (en cM) para esos genes en el GL es igual al % de recombinación observado.
El orden de los genes dentro de cada grupo es establecido a partir del estudio de otras parejas de genes.
Marcadores
Marcadores Morfológicos
Fenotipos diversos de fácil identificación
Limitante: encontramos un número reducido de marcadores, por tanto tenemos una baja cobertura del genoma.
Marcadores Moleculares
Sitio del genoma (locus) que puede presentar variantes (alelos) debido a cambios en la secuencia de ADN
Se identifican empleando técnicas de laboratorio) Análisis de ADN o de proteínas, geles de electroforesis, secuenciación, etc.
Las variantes alélicas se basan en diferencias en:
Largo de la secuencia
Secuencia de nucleótidos
Ambos
Pueden o no corresponder con secuencias génicas (o sea pueden no tener ninguna función conocida)
Al igual que los genes, se disponen linealmente a lo largo de los cromosomas, cada uno ocupando un locus
Cumplen con la herencia Mendeliana. Algunos son dominantes y otros codominantes (estos últimos son mas informativos)
Ventajas:
Gran variabilidad observada entre individuos de una misma especie.
Buena distribución en el genoma (algunos estarán ligados completamente a genes de alto valor)
No afectan el fenotipo
Estables (no dependen del estado del desarrollo, tejido o efectos ambientales)
Genes limitados, influidos y ligados al sexo
Mecanismos de determinación del sexo
La determinación del sexo varía según la especie
Sistemas génicos sin cromosomas sexuales
Factores ambientales
Sistemas cromosómicos
XX - XY: hembras homogaméticas y machos heterogaméticos
XX - X0: hembras con 2 cromosomas X y machos con sólo uno
ZZ - ZW: hermanas heterogaméticas y machos homogaméticos
Herencia ligada al sexo
Consideraremos especies monóicas con cromosomas sexuales.
Herencia de genes ubicados en la región homóloga de los cromosomas X e Y.
Se trata de genes ubicados en porción no homóloga de los cromosomas sexuales. En mamíferos el cromosoma X es grande pero tiene baja densidad génica (tiene pocos genes). El cromosoma Y es muy pequeño y tiene pocos genes. Uno es el Gen sry, gen determinante testicular.
Uno de los sexos para estos genes puede ser homocigota y el otro que tendrá solo una dosis es "hemicigota".
Herencia ligada al X recesiva
Aparece con mayor frecuencia en machos que en hembras.
Hay salto de generaciones.
Nunca se transmite de padre a hijo macho.
Carácter ligado por el sexo
Caracteres que aparecen en uno de los sexos, ya que se encuentran en la región no homologa del cromosoma X
Heterocromatinización el cromosoma X en hembras de mamíferos
Mecanismo de compensación de la dosis génica: las hembras son funcionalmente un mosaico de expresión de genes del cromosoma X materno o paterno según que cromosoma X se heterocromatinizó.
Herencia Influida por el Sexo
Carácter influido por el sexo
Caracteres que aparecen en ambos sexos. Los genes se localizan en los autosomas o en la región homóloga de los cromosomas sexuales, pero se expresan de manera distinta en los machos y las hembras, producto de la acción de las hormonas sexuales masculinas en diferentes dosis.
Presencia o ausencia de cuernos en algunas razas ovinas, que están determinadas por genes situados en la parte homóloga de los cromosomas sexuales o bien en autosomas, y cuya manifestación depende del ambiente hormonal femenino o masculino. En machos y hembras los alelos que se comportan como dominantes son distintos.
Herencia limitada por el sexo
Los genes se localizan en los autosomas (ambos sexos tienen las dos dosis de cada gen) pero la posibilidad de expresión de estos genes esta limitada a uno de los sexos de la especie.
Herencia de caracteres cuantitativos
Interacción génica
Dos o mas genes interactúan para una misma característica
No epistática
Los genes se complementan
Complementación
Se mantiene proporción 9:3:3:1
Epistática
Un gen enmascara la expresión de otro
Se produce entre genes que actúan en la misma ruta
Se modifica la proporción 9:3:3:1
Epistasis dominante
12:3:1
Epistasis recesiva
9:3:4
Genes duplicados con efecto acumulativo
9:6:1
Genes recesivos duplicados
9:7
Interacción de dominantes y recesivos
13:3:0
Gen epistático
gen que enmascara la expresión de otro gen, impidiendo que este se exprese
Gen hipostático
gen enmascarado
Genes dominantes duplicados
15:1
Intra-alélica
Interacción entre alelos de un gen
Dominancia Completa
Dominancia incompleta
Codominancia
Lalelos múltiples
Letales
Inter-alélica
Interacción entre alelos de distintos genes
Complementación
Epístasis
Aditividad
El efecto aditivo
Es el valor que tiene cada alelo de cada uno de los genes que determinan a las características cuantitativas.
La sumatoria de todos los genes determinan una característica, es el valor genético o Valor de Cría para ese carácter.
Son transmisibles a la descendencia (el valor de cada alelo se transmite como tal)
El grado de transmisión se llama HEREDABILIDAD
Como trabajamos a nivel de variabilidad usamos varianzas de las poblaciones y los parámetros se estiman a través de relaciones entre varianzas.
Caracteres Cualitativos
Distribuidos en pocas clases fenotípicas
Determinados por unos pocos genes
Poca influencia del ambiente
El fenotipo refleja el genotipo
Se distribuyen en clases
Ejemplos:
Color de pelaje
Presencia o ausencia de astas
Algunas enfermedades
Caracteres Cuantitativos
Distribución continua, medidos por dimensiones como longitud, peso, etc.
Determinados por muchos genes, cada uno con un pequeño efecto
Importante influencia del ambiente
no siempre el fenotipo refleja el genotipo - depende del ambiente
Su distribución es continua.
Se pueden evidenciar mediante la variabilidad presente en las poblaciones, medida por PARÁMETROS GENÉTICOS.
Ejemplos:
Peso al nacer
Producción de leche
Kg de Vellón
Producción de Huevos
Organización del Material Genético
Manipulación y edición del ADN
Clonación
Un clon es un individuo generado por reproducción asexual, sin involucrar recombinación del material genético durante la meiosis
CRISPR-Cas9
Edición programada de un genoma
Es capaz de corregir y editar el genoma de cualquier célula. Es una técnica barata y sencilla de usar.
Está basado en el sistema que usa la bacteria para protegerse de las infecciones por virus.
Cuando la bacteria detecta la presencia de ADN de un virus, produce dos tipos de ARN cortos uno de ellos complementario a la secuencia.
Estos dos ARN forman un complejo con una proteína Cas9, que es una nucleasa (enzima capaz de cortar el ADN como unas tijeras)
Cuando el ARN guía o complementario, se aparea por complemetariedad de bases al ADN viral en el genoma de la acteria, se forma el complejo con Cas9, lo corta, descartando el ADN viral
Transgénicos
Tecnologías de los ácidos nucleicos
Herramientas básicas
Marcadores
Bibliotecas Genómicas y de ADNc
Algunas Técnicas básicas para estudiar Ácidos Nucleicos
Extracción del ADN genómico
Electroforesis
Hibridación
RFLP Restriction Fragment Lenght Polymorphism (Polimorfismo de la longitud de los fragmentos de restricción)
RCP Reacción en Cadena de la Polimerasa
Secuenciación (método de Sanger)
Clonación
RFLPs
Polimorfismo de la longitud de los fragmentos de restricción
Origen:
Mutaciones
Delecciones
Inserciones
Reordenamiento
Detectables pcr PCR
Bialélicas
Muy abundantes
Ampliamente distribuidos por el genoma
Codominancia
Alta reproducibilidad
Secuencias específicas de nucleótidos en el ADN que son reconocidas y cortadas por las enzimas de restricción y que varían entre individuos.
RCP
(Reacción en cadena de la polimerasa)
Es una técnica para hacer muchas copias de una determinada región de ADN in vitro.
La PCR depende de una ADN polimerasa termoestable (la Taq polimerasa), requiere de cebadores de ADN diseñados específicamente para la región de ADN de interés y de los nucleótidos necesarios para la polimerización.
30 - 40 ciclos de 3 pasos
1 Desnaturalización
1 minuto a 94°
2 Hibriación
45 segundos a 54°
Cebadores sentido y antisentido
3 Extensión
2 minutos a72°
solo dNTPs
Secuenciación del ADN
Método Sanger
Método de secuenciación por didesoxinucleótidos, más conocido como el método Sanger se basa en el proceso biológico de la replicación del ADN.
Se basa en el empleo de didesoxinucleótidos que carecen del grupo hidroxilo del carbono 3', de manera que cuando uno de estos nucleótidos se incorpora a una cadena de ADN en crecimiento, esta cadena no puede continuar elongandose.
Esto sucede porque la ADN polimerasa necesita un grupo terminal 3' OH para añadir el siguiente nucleótido y el dideoxinucleótido incorporado carece de este grupo hidroxilo.
Se debe aislar y clonar el ADN que se desea secuenciar.
Este ADN se desnaturaliza y se emplea una sola hebra para secuenciación.
Se utiliza cebador ("primer"), que se encarga de suministrar el terminal 3' que necesita la ADN pol para comenzar a elongar.
Se preparan cuatro tubos de reacción, cada uno con el ADN molde de hebra sencilla que se desea secuenciar, con ADN pol, con el "primer" y con los cuatro nucleótios trifosfatados.
A cada tubo se le añade una pequeña proporción de un didesoxinucleótido trifosfato: untubo con ddATP, otro con ddTTP, otro con ddGTP y el ultimo con ddCTP.
En cada uno de estos tubos se producen cadenas de ADN de distintas longitudes, todas las cuales terminan en el lugar en el que se incorporó el didesoxinucleótido correspondiente añadido al tubo.
Los productos de las 4 reacciones se cargan en un gel de acrilamida y se someten a electroforesis. Así obtenemos un patrón de bandas en orden, del cual es posible deducir la secuencia de ADN introducido.
Se utiliza
Fragmentos de ADN
Cebador en el extremo 3'
ADN polimerasa
Desoxiribonucleótidos (A, T, C, G)
Didesoxiribonucleótios marcados radiactivamente
(interrumpen la síntesis de la hebra)
Método Automático
Marcaje de ddNTP con fluorescentes distintos pudiéndose leer al mismo tiempo los ADNs de las cuatro mezclas.
Herramienta básica:
Enzimas de restricción
Las enzimas de restricción tipo II:
Proporcionan una forma de cortar el ADN de cualquier origen, reconociendo una secuencia corta específica de nucleótidos y cortando en ella. Produciendo por tanto una población heterogénea de fragmentos de ADN de extremos idénticos
MARCADORES MOLECULARES DE ADN EN ANIMALES DOMÉSTICOS
Secuencias de ADN que pueden relacionarse con una característica o rasgo genético
Secuencias heredables de ADN
De segregación mendeliana
De sensillo análisis
Puede ser el mismo gen o asociarse (ligarse) con una característica de interés, pero de compleja cuantificación
Validación de un marcador
Consegregación
segregación mendeliana del marcador asociado a la característica problema
Polimorfismo
2 o más variantes alélicas se distribuyen en las poblaciones con una frecuencia no menor a 1%.
Distintos tipos
Secuencias repetidas utilizadas como marcadores moleculares.
VNTR (Número variable de repeticiones en tándem)
Microsatélite (Utilidad de repetición de di a hexanucleótidos). El polimorfismo se genera por la variación en el número de copias del motivo repetido.
Pueen generar variaciones morfológicas
Polimorfismo del ADN mitocondrial
Utilizados en:
Detección de fraudes en la declaración de los productos alimenticios
Trazabilidad de los alimentos
Identificación molecular de especies de atún
SNPs
Polimorfismo de un solo nucleótido (pueden localizarse en cualquier parte del genoma: intrones, exones, regiones repetidas, etc)
1SNP cada 250 a 1000pb
Aportan el 90% de variabilidad en las secuencias de ADN (forma más abundante de variación genómica)
Los SNPs más frecuentes son del tipo de las transversiones.
Se utilizan para selección genómica, estudios de diversidad genética, identificar regiones asociadas a enfermedades hereditarias, etc.
ADN, genes y genomas
ADN
Secuencia de ADN
Es ese orden o combinación lineal de bases está codificada la función de esa molécula de ADN
Tipo y organización de las secuencias de ADN
ADN Eucariótico
ADN Nuclear
ADN presente en más de una copia
(secuencias repetidas)
2 more items...
Genes funcionales de copia única
ADN espaciador
ADN mitocondrial
ADN Cloroplástico
Es el orden de las bases nitrogenadas en una molécula de ADN
Molecula que contiene la información genética
Ácido Desoxirribonucleico
Macromolécula normalmente formada por polímeros de nucleótidos que contienen cadenas antiparalelas en las que los residuos de azúcar son la desoxirribosa y que están unidas mediante enlaces de hidrógeno
Locus
Sitio o lugar de un cromosoma en el que se localiza un gen concreto
Código Genético
Es el conjunto de reglas que define cómo se traduce una secuencia de nucleótios del ARN a una secuencia de aminoácidos de una proteína
Recordar
El código genético está degenerado
Quiere decir que el diccionario es redundante: puesto que existen 61 codones que codifican 20 aminoácidos, algún aminoácido debe estar codificado por dos o más tripletes distintos, es decir, hay codones que significan lo mismo. (codones sinónimos).
Es universal
Es utilizado indistintamente por la práctica totalidad de los organismos conocidos (virus, bacterias, plantas, animales...).
No es ambiguo
Cada codón o triplete tiene siempre el mismo significado, es decir, especifica el mismo aminoácido
Todos los tripletes tienen sentido
Es unidireccional
Se leen en el ARNm en sentido 5' a 3'
Carecen de solapamientos
Los tripletes se disponen en el ARNm uno a continuación de otro y no comparten ninguna base.
Alelo
Una de las posibles formas alternativas de un gen, que se distingue de otros alelos por sus efectos fenotípicos.
Son diferencias en la secuencia de ADN
Cromosoma
En Eucariotas, una molécula de ADN que forma complejo con el ARN y proteínas para formar una estructura alargada que contiene información genética dispuesta en una secuencia lineal; una estructura que es visible durante la mitosis y la meiosis.
Cromátida
Es cada una de las dos unidades longitudinales del cromosoma ya duplicado, y está unida a su cromátida hermana por el centrómero. Es toda la estructura con forma de barra que se observa a los lados del centrómero.
Cromosomas Homólogos
Son un par de cromosomas, uno del padre y uno de la madre, que se emparejan entro de la célula durante la meiosis, la cual ocurre en la reproducción sexual. Tienen la misma disposición de la secuencia de ADN de un extremo a otro, pero distintos alelos.
Estructura
Tiene dos brazos separados por un centrómero
Los extremos de los brazos se llaman telómeros
Un cromosoma metafásico mitótico se encuentra formado por dos cromátidas idénticas
Cariotipo
Complemento cromosómico de una célula o de un individuo
A menudo se utiliza para referirse a la disposición de los cromosomas metafásicos en una secuencia de acuerdo con su longitud y la posición del centrómero
GENOMA
Todo el material genético que permite formar y caracterizar un organismo de determinada especie (animal, vegetal, procariotas, virus). Incluye las secuencias codificantes y las no codificantes.
GENOMAS Y SUS TAMAÑOS
Valor C
Contenido total de ADN del genoma haploide de un individuo.
Paradoja del Valor C
Ausencia de correlación entre la cantidad de ADN y la complejidad de un organismo.
Genómica
Estructural
Se encarga de estudiar la estructura del genoma en forma completa.
Análisis Estructural de los genomas incluye:
Mapeo físico
El mapeo físico utiliza técnicas de Biología Molecular para examinar directamente las moléculas de ADN para la construcción de mapas que muestran la posición de fragmentos de ADN (en general de secuencia desconocida) en el genoma.
Asigna los genes a localizaciones particulares a lo largo del cromosoma
Usa medidas que son el reflejo de la distancia física entre genes
Los mapas físicos de baja resolución: Ubica los genes según las bandas citogenéticas
Los mapas físicos de alta resolución: los ubica en distancias físicas: pb
Mapeo Comparativo
Mapeo genético
El mapeo genético está basado en la utilización de técnicas genéticas para construir mapas que muestran la posición de marcadores genéticos o marcadores moleculares.
Las técnicas genéticas incluyen experimentos de recombinación.
Secuencia completa del Genoma
Funcional
Engloba las llamadas "omicas" que estudian los productos de expresión de los genes en un momento determinado bajo distintas condiciones (Transcriptómica, Proteómica, Metabolómica)
Comparativa
Estudia la función, contenido y organización de genomas de diferentes especies u organismos y los compara con otros previamente secuenciados y con genomas más ancestrales.
Análisis o estudio de los genomas
Trata de conocer y estudiar su contenido, lograr entender cómo se organiza y cuál es la función de sus componentes y cómo ha evolucionado la información genética.
Aplicaciones del estudio de los Genomas
Comparar genomas de diferentes individuos de la misma especie para detectar variaciones o polimorfismos a nivel poblacional. Estas variaciones pueden ser rearreglos cromosómicos (delecciones/inserciones, translocaciones)
Comparar genomas de diferentes especies. Esto permite hacer inferencias acerca de los procesos evolutivos de remodelación de genomas.
Predecir genes, secuencias promotoras y reguladoras de la trascripción.
Bibliotecas
Bibliotecas genómicas o Genoteca
Es un conjunto de clones, cada uno de los cuales contiene un fragmento de un genoma de un organismo dado,
Se consiguen clonando los fragmentos en vectores.
Como no es posible secuenciar un genoma en una sola reacción de secuenciación se divide al ADN con enzimas de restricción en fragmentos, los cuales se almacenan en clones de bibliotecas genómicas.
Construcción de ADN recombinante
Cortar el plásmido y el ADN extraño con Eco RI (endonucleasa de restricción)
Formación de extremos cohesivos
Formación de ADN recombinantes a partir de la unión de un plásmido y ADN extraño.
Acción de ADN ligasa que sella los extremos y se obtienen plásmidos (vectores) recombinantes.
Transformación de bacterias al introducir plásmidos recombinantes
Bibliotecas de ADNc o ADN copia
Por ello: hay tantas bibliotecas posibles para un mismo individuo como tejidos y en cada tejido es distinto según el estado de desarrollo, temporal y de estado (sanitario por ejemplo).
Las bibliotecas de ADNc se pueden explorar con sondas de ADN; o con anticuerpos luego de estimular la expresión de los insertos en las bacterias.
Es una de muchas genotecas, cada biblioteca copia es una colección de clones donde cada uno contiene un vector (ej. plásmido de bacteria) al que se le ha insertado un fragmento de ADN derivado de población de todos los ARNm que estaban en el momento de la extracción de células o tejido.
Diferencias
Biblioteca Genómica
Información de todo el genoma
Se expresa con sonda de ADN
ADN obtenido a partir de extracción
del genoma completo.
Una única biblioteca por organismo
Construida a partir de todo el
ADN genómico del organismo
Biblioteca de ADNc
Se utiliza transcriptasa inversa para obtener
ADNc a partir de ARMm
Información sobre ARN mensajeros maduros.
Se explora con sonda de ADN, ARN o anticuerpos.
Varias bibliotecas según tejido, momento de desarrollo, estado.
Constituida a partir de los mensajeros presentes
en un momento, tejido o estado dado.
Semejanzas
Se inserta ADN en un vector (plásmido) que se usa para transformar bacterias. Estas forman clones amplificando el fragmento de interés.
Se utilizan enzimas de restricción para fragmentar el ADN y abrir el plásmido, y ligasas para insertar el ADN en el plásmido.
Sirven para estudiar la información genética de un organismo
Bioinformática
Es considerada una disciplina de la ciencia en donde se integran conocimientos de biología, computación y tecnología de información.
En la biología "in silico" se utilizan recursos informáticos y bancos de información de secuencias para ensamblar y alinear las mismas pudiendo identificar virtuosamente exónes, intrones, regiones reguladoras, 5'UTR, 3'UTR, regiones coservadas, etc.
Gen
Unidad física fundamental de la herencia, cuya existencia se puede confirmar por las variantes alélicas y que ocupa un locus específico en el cromosoma
Es una secuencia de nucleótidos del ADN que codifica un polipéptido o un ARN
Procesamiento diferencial de los intrones: corte y empalme alternativo permite generar varios polipéptidos diferentes a partir de un mismo gen.
Dos individuos de una misma especie tienen los mismos genes, lo que varía son los alelos presentes en dichos genes
Bandeo Cromosómico
La densidad de genes no es homogénea
Técnica de laboratorio para la tinción de cromosomas, que genera un patrón de bandas característico.
Bandas R
(opuestas a bandasG)
Regiones de eurocromatina, ricas en CG
Condensación tardía y replicación temprana
Alta densidad de genes
Bandas G
(opuestas a bandas R)
Repetidos en tándem (el. microsatélites) o dispersos (ej. transposones).
Condensación temprana y replicación tardía.
Ricas en secuencias repetidas (baja densidad de genes)
Secuencias ricas en AT
Familias Multigénicas
Genes relacionados funcionalmente, que codifican proteínas similares. Pueden estar agrupados o dispersos por el genoma. Ej. Familia de las globinas, de las histonas, de las caseínas, de los ARN ribosomales, etc. Distintos genes de la familia se expresan en diferentes momentos del desarrollo o en tejidos diversos.
Pseudogenes
Copias defectuosas (no funcionales) de genes. Comunes dentro de las familias multigénicas. Algunos son genes truncados
Procesados
sin intrones, generados por transcripción reversa
No procesados
con intrones, generados por duplicación.
Organización
Región Reguladora
Elementos en cis
Silenciadores y potenciadores lejanos
Elementos del Promotor Proximal
CCAAT
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GGGCGG
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Cercanos al inicio de la transcripción
Promotor Mínimo
TATA
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Región Estructural
Intrones
Región no codificante, se remueven en proceso e splicing.
Exones
Conforman la región codificante excepto el primer exon 5'UTR y el último 3'UTR que no se traducen.
En el primer exon de la región codificante se encuentran las primeras tres bases (ATG) que codifican para el codón de iniciación de la traducción.
En el ultimo exon de la región codificante se encuentran las ultimas tres bases TGA, TAA o TAG que codifican para uno de los 3 posibles codones de terminación o STOP de la traducción.
Puede tener una secuencia reguladora fuera del a secuencia del gen, puede estar en cualquier dirección
Sitio de inicio de la transcripción (nucleeótio +1)
Divide Región reguladora de estructural
Transcripción en Eucariotas
La Cromatina limita al acceso de las proteínas reguladoras a los promotores.
Existen factores proteicos que deben reorganizar la cromatina
Además de promotores, los genes eucariotas tienen "enhancers", o "upsteam activation secuences".
La RNA polimerasa I, II y III transcriben ARNr, ARNm y ARNt, respectiamente.
Los factores de transcripción reconocen secuencias promotoras especificas e inician la transcripción (algunos factores se unen a secuencias específicas en la región codificante del gen).
Las 3 polimerasas interaccionan con los promotores a través de los "Factores de Transcripción" (factores en TRANS).
La "TATA box" (TATAAA) es un promotor "consenso"
Regulación de la Transcripción
Factores de transcripción
Factores basales de transcripción
Son elementos esenciales para la transcripción pero por sí mismos no pueden incrementar o disminuir la tasa de transcripción.
Represores
Proteínas que se unen al ADN en los sitios conocidos como silencers o silenciadores. Los silenciadores interfieren con el funcionamiento de los activadores haciendo mas lenta la transcripción.
Activadores
Proteínas que se unen al ADN en las secuencias conocidas como enhancers o intensificadores. Los activadores ayudan a determinar cuales genes serán "encendidos" y la tasa de transcripción que estos tendrán.
Coactivadores
Moléculas adaptadoras que integran las señales entre activadores y factores basales de transcripción.
factores que actúan en trans reconocen factores en CIS
Elementos de Transcripción en CIS
(secuencias en el ADN)
Elementos que actúan con independencia de la distancia
Silenciadores e intensificadores ubicados tanto hacia el extremo 5' como al 3'
Promotores
Secuencia de ADN e aproximadamente 200pb a 5' del inicio de la transcripción
Promotor mínimo: cercanos al inicio de la transcripción (TATA -30) Promotor proximal (CAT, otros)
MADURACIÓN del ARN
Transcripto Primario ARN
Formado solo por exones e intrones
ARN maduro
Remoción de intrones (splicing)
Adición de caperuza en extremo 5´ (residuo de 7 metilguasina)
Adición de cola de Adeninas (Cola de poli-A)
5'UTR y 3'UTR(se encuentra la señal de poliadeninación - AAUAAA)
AUG codon de comienzo de la traducción, marca el inicio del ORF(Marco de lectura abierto) hasta codones UGA, UAA o UAG(codones stop)
Fenotipo
Una característica observable o medible de un individuo
Genotipo
Alelos presentes (considerados) en un individuo
Homocigoto
genotipo compuesto por 2 alelos idénticos (YY o yy)
Heterocigoto
genotipo compuesto por 2 alelos diferentes (Yy)
Dogma central de la Biología Molecular
Célula Eucariota
Citoplasma
ARN
Traducción
Proteína
Nucleo
ADN
Transcripción
ARN
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Células Procariotas
Traducción y Transcripción se dan en el citoplasma
Genética de Poblaciones
Genética de poblaciones
Equilibrio Hardy y Wenberg
Procesos que afectan el equilibrio de las poblaciones