LA INFORMACIÓN GENÉTICA

LA INFORMACIÓN GENÉTICA

EMPEZAR

ÍNDICE

1. Los ácidos nucleicos

2. ADN

3. Expresión génica

4. Ciclo celular

5. Mitosis y citocinesis

6. Meiosis

1. Los ácidos nucleicos

Estructura de un nucleótido

Bases nitrogenadas

Azúcares

1. Los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos almacenan y transmiten la información genética. Son moléculas formadas por la unión de nucleótidos. Un nucleótido está formado por:

Pentosa (monosacárido de 5 átomos de carbono): ribosa o desoxirribosa

Base nitrogenada (adenina (A), timina (T), citosina (C), guanina (G) y uracilo (U)).

Grupo fosfato

Los nucleótidos se unen del siguiente modo: el fosfato de un nucleótido se une a la pentosa del siguiente nucleótido.

ADN

ARN

2. ADN

Los genes están en los cromosomas y los cromosomas están formados por ADN.

Célula

Cromosoma

ADN

Gen

Los genes son fragmentos de ADN que contienen información para producir una proteína.

Estructura molecular

Rosalind Franklin y Wilkins

Watson y Crick

Cromosomas

Cromosoma único

Cromosoma

Cromátida

Cromátida

Cromátida

Cromátidas hermanas

Centrómero

Brazo corto

Brazo largo

Telómero

Telómero

Centrómero

Cromátida

Cromosomas

• Formados por dos filamentos de cromatina (cromátidas) que se unen en el centrómero.
• Las cromátidas son idénticas (información genética duplicada).
• El centrómero separa cada cromátida en dos regiones llamadas brazos.
• Cada extremo de la cromátida se denomina telómero.
• El área del cromosoma desde el telómero hasta el centrómero se denomina brazo.

Cromosomas

Cromosomas

Cromosomas

Células sexuales

Cromosomas

Ejercicio 9 - página 53

Genes y alelos

Gen

aa

Alelo

Alelo

3. Expresión génica

Dogma central de la biología molecular

El ARN (con la información del ADN) es usado para obtener una proteína en los ribosomas en un proceso llamado TRADUCCIÓN.

El ADN no puede salir del núcleo así que se copia en forma de ARN en un proceso llamado TRANSCRIPCIÓN.

Cuando una célula se divide duplica su ADN a través de la REPLICACIÓN.

El ARN sale al citoplasma

3. Expresión génica

Dogma central de la biología molecular

Algunos virus como el VIH tienen ARN como material genético que tienen que copiar. También deben transformarlo en ADN para infectarnos (transcripción inversa).

3. Expresión génica

Código genético

El código genético es la relación entre las bases nitrogenadas del ARNm y los aminoácidos de la proteína. Habiendo 20 aminoácidos y 4 nucleótidos, se descubrió que se necesitan tres bases nitrogenadas (triplete o codón) para codificar un aminoácido: 43 = 64 tripletes, de los cuales:

• 60 codifican aminoácidos
• 1 es responsable del inicio de la traducción
• 3 son responsables de finalizar la síntesis

3. Expresión génica

Transcripción

Traducción

La traducción es el proceso a través del cual las proteínas son sintetizadas usando la información del ARNm. Ocurre en el citoplasma, dentro de los ribosomas. Se necesita:

• ARNm con la información del ADN.
• Ribosomas que lean el ARNm.
• ARNt para llevar los aminoácidos (componentes de las proteínas) hasta los ribosomas.
• Aminoácidos

PASOS DE LA TRADUCCIÓN:

• El ARNm se une a los ribosomas
• Los ribosomas leen el ARNm y van añadiendo los aminoácidos en relación a la secuencia de bases. Estos aminoácidos son transportados por el ARNt.
• La proteína formada se separa del ribosoma

Cromosomas

Ejercicio 6 - página 65

4. Ciclo celular

4. Ciclo celular

Es el conjunto de procesos que tienen lugar en una célula desde su nacimiento hasta su división. Se compone de dos fases:

INTERFASE: intervalo desde el nacimiento de una célula hasta su fase M. Tiene 3 subfases:

• G1 (fase de crecimiento): la célula crece y realiza sus funciones. Si permanece indefinidamente en esta fase (ejemplo: algunas neuronas), se denomina G0.
• S (fase de síntesis): la célula duplica (replica) su ADN.
• G2 (fase de crecimiento): la célula vuelve a crecer y se prepara para la división celular. Se replican los centriolos.

4. Ciclo celular

4. Ciclo celular

Es el conjunto de procesos que tienen lugar en una célula desde su nacimiento hasta su división. Se compone de dos fases:

DIVISIÓN CELULAR (FASE M): intervalo desde el comienzo de la fase M hasta que la célula se divide. La fase M puede ser:

Mitosis: proceso de división del núcleo (cariocinesis) de modo que, tras la división del citoplasma (citocinesis), una célula genera dos células hijas con información genética idéntica (de una célula 2n a dos células 2n).

Meiosis: división nuclear reductora (cariocinesis) de modo que, tras la división del citoplasma (citocinesis), una célula genera cuatro células con la mitad de la información genética (de una célula 2n a cuatro células n).

La replicación

La replicación

Cuando una célula se divide, las dos células hijas deben tener la misma información genética, por lo que el ADN debe ser copiado en un proceso llamado replicación.

PASOS DE LA REPLICACIÓN:

Características de la replicación:

• Ocurre en el núcleo justo antes de la división celular (mitosis), durante la interfase.
• Es semiconservativa: se conserva una cadena del ADN original, y se crea una cadena de nueva síntesis.

1. La doble hélice se abre
2. Se unen nucleótidos a las hebras separadas por complementariedad de bases (A-T; C-G).
3. Se obtienen 2 moléculas idénticas al ADN original.

5. Mitosis y citocinesis

La mitosis es un proceso que consta de las siguientes fases:

1. Profase
2. Metafase
3. Anafase
4. Telofase

Citocinesis

Interfase

Profase

Metafase

Anafase

Telofase

Profase

• La cromatina comienza a condensarse.

• El nucléolo desaparece.

• El huso mitótico o huso acromático comienza a formarse a partir de los centriolos. Concretamente, se forman unas fibras llamadas microtúbulos.

2n=4

Prometafase

• La cromatina termina de condensarse para formar cromosomas.

• La membrana nuclear se descompone.

• Los microtúbulos del huso se alargan y comienzan a unirse a los cromosomas en sus centrómeros.

Metafase

Los microtúbulos del huso acromático que han entrado en contacto con los cromosomas arrastran estos cromosomas hasta el ecuador de la célula. De esta forma, los cromosomas se alinean en la placa metafásica.

Anafase

Los microtúbulos del huso se acortan separando las cromátidas hacia polos opuestos.

Telofase

• Los cromosomas se descondensan en cromatina.

• El huso mitótico desaparece.

• La membrana nuclear que rodea cada grupo de cromatina reaparece, formando dos núcleos.

• El nucléolo reaparece.

Citocinesis

Al final de la mitosis, se produce la división del citoplasma (citocinesis):

• CÉLULAS ANIMALES: se forma un anillo contráctil de actina alrededor del ecuador celular, que se contrae y separa las dos células.
• CÉLULAS VEGETALES: se forma una pared (fragmoplasto) que divide el citoplasma en dos mitades.

Repasamos la mitosis:

Repasamos la mitosis:

Repasamos la mitosis:

Repasamos la mitosis:

6. Meiosis

La meiosis consiste en dos divisiones celulares sucesivas que dan lugar a cuatro células haploides (con la mitad del material genético de la célula parental). El objetivo es formar gametos (n, haploides), que se unirán para formar un cigoto (2n, diploide).

Meiosis I

Meiosis I

Meiosis II

Meiosis II

Meiosis I

Meiosis I

Meiosis II

Mitosis vs Meiosis

Profase I

Metafase I

Los cromosomas homólogos son desplazados hacia la placa ecuatorial.

Comienza a formarse el huso meiótico, los cromosomas homólogos se emparejan.

En el ser humano, cada célula somática tiene 23 pares de cromosomas, uno de origen paterno y otro de origen materno, es decir, 46 en total. Estos juegos de cromosomas se conocen como cromosomas homólogos.

• 22 pares son autosomas (cromosomas no sexuales).
• 1 par son los cromosomas sexuales: XX en mujeres, XY en hombres.

La excepción son los gametos (óvulos y espermatozoides). Estos tienen 23 cromosomas en total (no en pares):

• Los óvulos: siempre 22 autosomas + 1 cromosoma X.
• Los espermatozoides: 22 autosomas + un cromosoma X o un cromosoma Y.

ARN = Ácido ribonucleico

• Ribonucleótidos formados por: fosfato, ribosa y una base nitrogenada (A, U, C o G).

• Tiene cadena sencilla.
• Tipos: ARN mensajero, ARN de transferencia, ARN ribosomal. Están en el citoplasma.

• Se encarga de sintetizar proteínas.

Metafase II

Se alargan los microtúbulos y arrastran los cromosomas hacia la placa ecuatorial alineándolos en un mismo plano.

Proceso a través del cual la información del ADN se copia a ARN mensajero (ARNm).Ocurre en el núcleo, y después el ARNm sale al citoplasma.Sólo 1 cadena es copiada.PASOS DE LA TRANSCRIPCIÓN:

1. Apertura de la doble hélice
2. Unión de nucleótidos complementarios a la cadena (A-U; C-G).
3. La cadena de ARNm complementaria al ADN es creada y sale del núcleo.

Estructura descubierta por Watson y Crick (1953) usando los estudios por difracción de rayos X de Rosalind Franklin y Wilkins:Doble cadena que parece una escalera de caracol:

• Pasamanos: unión de fosfatos y desoxirribosas.
• Escalones: bases nitrogenadas.

Las dos cadenas se unen a través de enlaces de hidrógeno entre dos bases enfrentadas por complementariedad:

• A con T a través de 2 enlaces de H

• C con G a través de 3 enlaces de H

Profase II

Partimos de dos células n=2 formadas en la meiosis I. En cada célula el huso meiótico comienza a formarse y desaparece el nucléolo.

ADN = Ácido desoxirribonucleico

• Desoxirribonucleótidos formados por: fosfato, desoxirribosa y una base nitrogenada (A, T, C o G).

• Tienen doble cadena.
• Tipos: ADN nuclear, ADN mitocondrial y ADN plastidial. Están en el núcleo, la mitrocondria o los cloroplastos, respectivamente.
• Se encarga de contener la información genética.

Telofase II

Se forman los núcleos, desaparece el huso meiótico y como resultado tras la citocinesis se obtienen cuatro células n=2.

Es una célula 2n = 4:

• 2n significa diploide: un cromosoma paterno y otro materno.
• 4 significa que hay 4 cromosomas

En este caso los dos cromosomas rojos son paternos y los dos azules maternos.

• Cuando tenemos dos juegos de cromosomas (uno del padre y otro de la madre), como en las células somáticas, hablamos de diploides (2n).
• Cuando tenemos un único juego, como en los gametos, hablamos de haploides (n).

Telofase I

Se vuelve a formar el núcleo rodeando los dos cromosomas, en este punto pasamos a tener una célula n=2. Tras la citocinesis se formarán dos células n=2.

Anafase II

El huso meiótico comienza a acortarse tirando de las cromátidas hermanas hacia polos opuestos.

IMPORTANTE: en el ciclo celular, el paso de una fase (o subfase) a otra está finamente regulado. Si se detecta una mutación en el ADN, la célula entra en suicidio celular (APOPTOSIS). Una de las proteínas más importantes que controlan este proceso es la proteína P53, comúnmente llamada «guardiana del genoma». Si no se produce la apoptosis cuando hay mutaciones en el ADN, la célula puede entrar en un proceso en el que se divide continuamente, lo que puede formar un tumor. A veces, las células tumorales tienen la capacidad de dispersarse por todo el cuerpo a través de la sangre en un proceso llamado metástasis; en tal caso, decimos que la persona afectada tiene cáncer. La clave de los tratamientos contra el cáncer es eliminar todas las células que tienen la mutación con división descontrolada.

Profase I

Comienza a formarse el huso meiótico, los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian el material genético de manera aleatoria.

Anafase I

El huso mitótico se acorta y tira de los cromosomas homólogos hacia polos opuestos. En este momento pueden darse dos opciones, que ocurra una u otra es fruto del azar. Esto permite la variabilidad genética.

Los cromosomas homólogos tienen los mismos genes colocados en la misma posición, pero la información de cada gen no siempre es la misma, eso es lo que se conoce como alelo. Ejemplo:

• Gen materno del color de ojos: indica ojos marrones (alelo).
• Gen paterno del color de ojos: indica ojos azules (alelo).