Organización del Genoma
Tipos de ADN
ADN Codificante
Genoma Nuclear
El genoma nuclear se encuentra en el núcleo de las células y está compuesto por 24 moléculas de ADN lineal de doble cadena, que contienen alrededor de 30.000 genes.
Variación en el Número de Núcleos
- Nuliploidía: Células sin núcleo, como los eritrocitos y las células epiteliales.
- Haploidía: Células con un solo juego de cromosomas, como los gametos.
- Poliploidía: Células con múltiples juegos de cromosomas. Puede ocurrir por replicación endomítica (varias replicaciones sin división celular) o por fusión celular sincitial (como en las fibras musculares).
ADN Mitocondrial
El ADN mitocondrial se hereda de la madre y tiene una estructura circular de doble cadena. Contiene 37 genes que codifican para ARN y polipéptidos involucrados en la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa.
ADN No Codificante
ADN de Repetición Tándem
El ADN de repetición tándem consiste en secuencias de nucleótidos que se repiten una tras otra. Se clasifica según su tamaño:
- ADN Satélite: Disposiciones muy grandes y extensas, principalmente en los centrómeros.
- ADN Minisatélite: Disposiciones de tamaño medio, ubicadas en los telómeros o cerca de ellos.
- ADN Microsatélite: Disposiciones pequeñas de secuencia simple, polimórficas y presentes en todos los cromosomas.
ADN No Codificante Repetido Disperso
Este tipo de ADN constituye casi el 45% del genoma y deriva principalmente de transposones.
Transposones
Los transposones son fragmentos de ADN móvil en el genoma. Algunos están inactivos debido a mutaciones y se consideran “fósiles de ADN”.
Características comunes de los transposones:
- Repeticiones Directas Flanqueantes: Se forman cuando un transposón se inserta en una cadena de ADN.
- Repeticiones Terminales Invertidas: Sirven para diferenciar los transposones y se mueven con ellos.
Mecanismos de Transposición:
- Transposición Replicativa o Retrotranscripción: El transposón se copia y la copia se inserta en otra parte del genoma.
- Transposición Conservadora: El transposón se mueve directamente a otra ubicación sin copiarse.
Mutación
Clases de Mutaciones
- Mutaciones Somáticas: Ocurren en células no germinales y no son heredables.
- Mutaciones de la Línea Germinal: Ocurren en células que producen gametos y pueden transmitirse a la descendencia.
- Mutaciones Espontáneas: Ocurren debido a cambios naturales en la estructura del ADN.
- Mutaciones Inducidas: Ocurren debido a agentes externos como químicos, biológicos, ambientales o radiación.
Tipos de Mutaciones
- Sustitución de Bases: Alteración de un solo nucleótido. Puede ser una transición (sustitución de una base por otra de la misma clase) o una transversión (sustitución de una base por otra de diferente clase).
- Inserciones y Deleciones: Adición o eliminación de uno o más pares de nucleótidos.
- Expansión por Repetición de Trinucleótidos: Aumento en el número de repeticiones de un codón específico, lo que puede causar enfermedades como el síndrome de X frágil y la enfermedad de Huntington.
Efectos de las Mutaciones
- Mutación Directa: Pérdida del fenotipo silvestre o normal.
- Mutación Inversa: Cambio de un fenotipo mutado a uno normal.
- Mutación de Aminoácido: Cambio en un aminoácido de una proteína.
- Mutación Terminadora: Introducción de un codón de terminación prematuro.
- Mutación Silenciosa: No afecta la secuencia de aminoácidos de la proteína.
- Mutación Neutral: No afecta la función de la proteína.
- Mutación de Pérdida o Ganancia de Función: Afecta la función de la proteína.
- Mutación Letal: Causa la muerte prematura.
Causas de las Mutaciones
- Errores Espontáneos de Replicación: Fallos en la corrección de errores por parte de la ADN polimerasa.
- Cambios Químicos Espontáneos: Despurinación (pérdida de una base purínica) o desaminación (pérdida de un grupo amino).
- Mutaciones Inducidas Químicamente: Análogos de bases, agentes alquilantes, agentes oxidantes, agentes intercalantes.
- Radiación: Rayos X, rayos gamma, rayos UV, rayos cósmicos.
Evaluación del Potencial Mutagénico
El test de Ames se utiliza para evaluar la capacidad de los mutágenos para causar mutaciones inducidas en bacterias. Se basa en el principio de que un mutágeno que produce alteraciones en el material genético de las bacterias es un indicador de carcinogenicidad en eucariotas.
Reparación del ADN
Características de la Reparación del ADN
- La mayoría de los mecanismos de reparación requieren la presencia de dos cadenas de ADN completas para tomar una como referencia.
- Existe redundancia en los mecanismos de reparación.
- Los errores de reparación pueden causar enfermedades genéticas o cáncer.
Mecanismos de Reparación del ADN
- Reparación de Errores de Apareamiento: Corrección de errores en el apareamiento de bases durante la replicación.
- Reparación Directa: Reemplazo directo del nucleótido alterado por el correcto.
- Reparación por Escisión de Bases: Eliminación de una base dañada.
- Reparación por Escisión de Nucleótidos: Eliminación de un fragmento de ADN dañado que afecta a varios nucleótidos.
- Recombinación Homóloga: Intercambio de ADN entre cromosomas homólogos para reparar daños en ambas cadenas.
- Unión Cruzada Intercatenaria: Reparación de uniones covalentes entre cadenas de ADN de diferentes hebras.
Herencia Mendeliana
Principios de Mendel
- Segregación: Los alelos de un gen se separan durante la formación de gametos.
- Factores en Parejas: Los caracteres están controlados por genes que se encuentran en parejas (alelos).
- Dominancia/Recesividad: Un alelo puede ser dominante sobre otro.
Cuadrado de Punnett
El cuadrado de Punnett es una herramienta para predecir las proporciones genotípicas y fenotípicas de la descendencia.
Cruzamientos Dihíbridos
Los cruzamientos dihíbridos involucran variedades que difieren en dos características. El principio de segregación independiente establece que los alelos de diferentes genes se segregan de forma independiente durante la formación de gametos.
Prueba de Chi-Cuadrado
La prueba de chi-cuadrado se utiliza para analizar y comparar los resultados obtenidos con los esperados, y para evaluar si las diferencias se deben al azar.
Modificaciones de los Principios Básicos
- Dominancia Incompleta: El heterocigoto presenta un fenotipo intermedio entre los dos homocigotos.
- Codominancia: El heterocigoto presenta los fenotipos de ambos homocigotos.
- Penetrancia: Porcentaje de individuos con un genotipo específico que expresa el fenotipo esperado.
- Expresividad: Nivel de expresión de una característica.
- Alelos Letales: Alelos que causan la muerte en una etapa temprana del desarrollo.
- Alelos Múltiples: Más de dos alelos en un locus.
- Herencia Citoplasmática o Mitocondrial: Los genes se heredan de la madre.
- Anticipación: La expresión de la enfermedad se agrava en sucesivas generaciones.
- Impronta o Sellado Genómico: Diferencia en la expresión de un gen según el progenitor del que se hereda.
- Influencia de los Efectos Ambientales: El ambiente puede influir en la expresión de los genes.
- Herencia de Características Continuas: Los genes de muchos loci interactúan para producir los fenotipos.
- Pleiotropía: Un único gen puede afectar a diferentes características.
Recombinación y Ligamiento de Genes
Recombinación de Genes
La recombinación de genes ocurre durante la meiosis y da como resultado nuevas combinaciones de alelos en la descendencia.
Ligamiento de Genes
- Genes Ligados: Genes que se ubican juntos en el mismo cromosoma.
- Ligamiento Completo: Los genes se heredan juntos.
- Ligamiento Incompleto: Los genes pueden separarse durante la meiosis.
Mapeo de Genes
El mapeo de genes utiliza las frecuencias de recombinación para determinar la ubicación de los genes en los cromosomas.
Interacciones Génicas
Interacción Génica con Epistasis
La epistasis ocurre cuando un gen enmascara la expresión de otro gen.
Prueba de Complementación
La prueba de complementación se utiliza para determinar si dos mutaciones recesivas afectan al mismo gen o a genes diferentes.
Características Ligadas al Sexo
Características Influidas o Limitadas por el Sexo
Estas características están codificadas por genes autosómicos, pero su expresión difiere entre los sexos.
Características Ligadas al X
Los hombres son hemicigóticos para los genes ligados al X, mientras que las mujeres tienen dos copias. La compensación de dosis asegura que las mujeres produzcan la misma cantidad de proteína que los hombres.
Características Ligadas al Y
Estas características solo están presentes en los hombres y se transmiten de padres a hijos.
Reconocimiento de Patrones de Herencia Ligados al Sexo
- Los resultados de los cruzamientos recíprocos difieren.
- Los machos heredan el cromosoma X de su madre.
- Las hembras no se ven afectadas por las características ligadas al Y.