GENÉTICA y BIOLOGÍA MOLECULAR QFB. Materia 1630 Grupo 5 Dra. Herminia Loza Tavera

Lab 105, Depto. Bioquímica, Conjunto E, Fac. Química Tel: 5622-5280; correo electrónico: [email protected]

Objetivos del tema El alumno... 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. 1.2. Analizará las aplicaciones que estas disciplinas tendrán en su vida cotidiana y profesional. 1.3. Relacionará cómo la genética y la biología molecular pueden ser usadas en la investigación básica y aplicada.

Tiempo asignado: 1 h

Conocimiento

Comprensión

Aplicación

X X

X

Clase 1

¿Qué aspectos de la vida abordan la genética y 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

Estudia cómo la información hereditaria de un organismo influye en su apariencia y como estas características se transmiten de generación en generación.

Genética

Genética Clásica

Biología Molecular

Genética de poblaciones

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 Monasterio de Sto. Tomás, Rep. Checa

Gregorio Mendel, 1860

En 1860, Gregor Mendel, un monje agustino realizó experimentos en el pequeño jardín de un monasterio que apuntaron a los genes como elementos biológicos responsables de la herencia. Trabajo publicado en 1866

En el año 2009 se celebraron 200 años del natalicio de Darwin y 150 años de la publicación de “El origen de las especies”

1809: Nacimiento de Darwin

1859: Publicación de “El Origen de las Especies”

Teoría evolutiva basada en la Selección Natural

Acumulación de pequeñas variaciones, cada una confiriendo ventaja adaptativa/ reproductiva sobre otro individuo.

HERENCIA 1902 (Sutton): Desarrolla la teoría de la herencia por medio de los cromosomas (cuerpos coloreados)

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): El DNA de bacterias virulentas transmite el cracter a bacterias no virulentas 1952 (Hershey y Chase): Confirman al DNA como la molécula de la herencia 1953 (Watson y Crick): Modelo de la doble hélice del DNA

Biología Molecular: estudio de la estructura y función de las moléculas biológicas 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

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

Secuenciación de Genomas 1990 Primer proyecto de genoma 1995 Secuenciación automatizada; aceleración de proyectos genomas 2001 Liberación del genoma humano

http://www.genomesonline.org

BAEM-

Bacteria Archae Eukarya Metagenomas

mfgsveraadsertalacasademartaferdansateraestaenfrentedela mfgsveraadsertalacasademartaferdansateraestaenfrentedela cryferhascenwvabesfarmaciaafverloantecemianqreutcakesglot

Bioinformática

Anotación de los Genomas

Anotación de Unidades Funcionales

Clasificación Funcional

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 Fenotipo evidente Disponibilidad de mutantes Ciclo de vida corto

Genoma secuenciado

Bacteriófagos de la serie T

Escherichia coli Sacharomyces cerevisiae Drosophila melanogaster Arabidopsis thaliana Chenorabditis elegans Mus musculus

Aplicaciones de la Genética y la Biología Molecular •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

Fitomejoramiento Aprovechar la diversidad genética en especies vegetales para generar cultivos resistentes a plagas y enfermedades, con tolerancia a ambientes adversos y de un alto rendimiento.

APLICACIONES EN ALIMENTACIÓN

Resistencia a estrés y plagas Características mejoradas

Ingeniería Genética 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, rico en beta caroteno es una planta genéticamente modificada 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. Desarrollado 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.

Se empezará a cultivar en 2011 en Filipinas

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

Diagnóstico prenatal Amniocentesis Prueba prenatal en la que se extrae una muestra del líquido amniótico que rodea al feto para analizarla.

Detección de enfermedades genéticas y determinación del sexo durante el embarazo

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.

Con base en las técnicas de Ingeniería Genética es posible obtener: •Cultivos de plantas que expresan proteínas bacterianas con actividad insecticida. • Plantas resistentes a insectos. • Plantas resistentes a virus. • Plantas resistentes a herbicidas.

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

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