Material Genético en Virus, Procariotas y Eucariotas: Campos de la Genética

Material Genético en Eucariotas y Procariotas

Antiguamente, los organismos se clasificaban en si eran eucariotas o procariotas, ya que tienen diferencias a nivel de material genético. La principal es que la procariota no tiene envoltura nuclear. Esto condiciona que, en la eucariota, la transcripción y traduc- ción se realicen en compartimentos distintos, por lo que en la procariota estos proce- sos son mucho más sencillo.

El material genético tanto en el caso de procariotas como en el caso de eucariotas es ADN de doble cadena. Sin embargo, hay importantes diferencias entre el material ge- nético de ambos:

• Material genético de los procariotas: Es circular y forman un único cromo- soma bacteriano.
• Material genético de los eucariotas: Es lineal y está distribuido en más de un cromosoma. Además, el material genético de los eucariotas presenta zonas di- ferentes (eucromatina y heterocromatina) así como proteínas asociadas (histo- nas), mientras que el de los procariotas no.

Tanto en la célula animal como en la vege- tal, existen mitocondrias que pueden tener ADN, pero este es complejo de transmitir a la descendencia, principalmente porque solo lo transmite la madre. Este material ge- nético es un 1% pero no se puede despre- ciar. Es distinto en diferentes organismos.

A pesar de que existen ciertas diferencias en lo que respecta a algunos orgánulos en- tre células vegetales y animales, el material genético es igual para ambos.

(a) Prokaryotic cell Periplasmic space and cell wall Outer membrane Inner (plasma) membrane Nucleoid 0.5 um (b) Eukaryotic cell Nucleus Golgi vesicles - Lysosome Mitochondrion Endoplasmic reticulum 1 pm Nucleoid Nuclear membrane Plasma membrane Golgi vesicles Nucleus Mitochondrion Inner (plasma) membrane Cell wall Periplasmic space Outer membrane Rough endoplasmic reticulum Peroxisome Lysosome Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Secretory vesicle

Material Genético en Virus

Los virus no son seres vivos, porque necesitan una célula para poder completar su ci- clo. En el caso de los virus, el material genético puede ser ARN (como el virus del ta- cabo) o ADN mono o bicatenario, lineal o circular. El material genético de un virus MARTA GUTIÉRREZ GARCÍA 1° A 1 WUOLAH Coucke 's English Academy - Get your English certificate now!BIOLOGÍA TEMA 23 se parece más al de la célula que infecta, que al del resto de virus; de ahí que sea tan importante su estudio

Los virus que infectan las células son los bacteriófagos. La bacteria carece de envoltura nuclear, por lo que el bacterió- fago puede inyectar fácilmente su material genético.

Los virus suelen tener un ADN circular en el que solo se encuentran dos o tres genes. En los procariotas también es circular, pero tiene más genes. Las células eucariotas tie- nen un ADN linear con 46 cromosomas, por lo que hay 46 moléculas de ADN. La gran mayoría del material genético de las procariotas es codificante y se traduce en proteínas. En eucariotas, no todo es codificante, por lo que su tamaño es más complejo.

1 A virus consists of a protein coat ... Viral protein coat , DNA 2 ... surrounding a piece of nucleic acid-in this case, DNA. Figure 2-4a Genetics: A Conceptual Approach, Third Edition · 2009 W. H.Freeman and Company c Procariota Virus Cromosoma eucariótico (a) T4 bacteriophage 100 nm (b) Tobacco mosaic virus 50 nm (c) Adenovirus 50 nm L

Campos de la Genética

La genética estudia el material genético. Se ha dividido en:

• Genética de transmisión: Cómo se transmite un rasgo en la descendencia. Estudia familias. A nivel familiar, normalmente está asociado a cómo se trans- mite una enfermedad.
• Genética de poblaciones: Cómo se transmite un factor en una población, no en una familia (caucásica, centroeuropea ... ). Requiere el estudio durante mu- chísimos años. La población se adapta a algo.
• Genética molecular: Estudian genes molecularmente (su estructura ... ) Cuando estudiamos un gen, nos interesa estudiar una mutación. Mutación no tiene porqué ser enfermedad, también puede ser beneficioso. Muchos de los rasgos que se heredan pueden ser características físicas, fenotipos que son rasgos, no enfermeda- des.

Hoy en día, estas tres disciplinas son las principales, pero hay muchísimas más (del cáncer, de la biogénesis, humana ... ) MARTA GUTIÉRREZ GARCÍA 1° A 2 WUOLAH Descarga la app de Wuolah desde tu store favorita Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. cBIOLOGÍA TEMA 23

Organismos Modelos Preferidos para el Estudio Genético

A la hora de estudiar el material genético, existen diversos organismos cuyas propie- dades los hacen ser especialmente adecuados para el estudio. Estos individuos pre- sentan las siguientes características:

• Fáciles de mantener.
• Baratos.
• Mucha descendencia.
• Que podamos controlar los cruces para saber qué descendencia, a priori, tie- nen que tener esos organismos.

El 90% de los trabajos publicados sobre organismos se centran en seis tipos:

1. Escherichia coli (Bacteria)
2. Drosophila melanogaster (Mosca de la fruta): Puede conseguir mu- chos mutantes.

Drosophila melanogaster Mosca de la fruta

Escherichia coli Bacteria

Caenorhabditis elenans Nomatodo

1. Mus musculus (ratón doméstico): Se utiliza mucho en estudios huma- nos. No obstante, hay muchas enfer- medades que no aparecen en estos organismos, pero se le pueden indu- cir. Además, el tamaño del ratón es

Arabidopsis thaliana Planta de la familia de la mostaza

Mus musculus Ratón doméstico

mucho menor, por lo que se empieza por ratones y se intenta extrapolar a otros organismos mayores. Tienen un ciclo de reproducción rápido.

.

Saccharomyces cerevisiae Levadura de cerveza :

1. Saccharomyces Cerevisiae (levadura de cerveza): Tienen 16 cromosomas, por lo que es útil para hacer estudios similares de humanos. Es una levadura que tiene dos ciclos, asexual y sexual (haploide y diploide), y ambos son útiles. Son la eucariotas más simples.
2. Caenorhabditis elegans (Nomatodo (gusano))
3. Arabidopsis thaliana (Planta de la familia de la mostaza)

Historia de la Genética

Hay indicios de que, en la prehistoria, ya había conocimientos sobre que había algo que tenía que ser transmitido. No obstante, hasta la edad media se creía que la trans- misión de algunos caracteres en la descendencia era producida o inducida por los va- rones, ya que se conocía que la formación de un nuevo individuo era por la aportación del hombre.

Con los experimentos de Mendel se empezaron los principios de la genética. En 1866, Mendel describió en los guisantes en las unidades fundamentales de la herencia (genes). No obstante, Darwin ya anotó en 1859 que había un cambio a nivel interior para adaptarse al medio, es decir, las especies evolucionaban.

MARTA GUTIÉRREZ GARCÍA 1° A 3 WUOLAH Coucke 's English Academy - Get your English certificate now! Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.ERES TÚ EL QUE NO APRUEBA AL EXAMEN. VALÓRATE ... @TELOPUTODIJE SHOP BIOLOGÍA TEMA 23

Hasta después de la muerte de Mendel, la comunidad científica no aceptó sus experi- mentos, en 1900. Fue entonces cuando, en 1909 se acuñó por primera vez el término de gen: Unidad fundamental de herencia biológica. En esos años, un 60% pensaba que se transmitían proteínas, un 30% a ADN y un 10% ARN. La estructura de ADN de Watson y Crick fue 50 años después.

En 1925 se relacionó la actividad del gen con su posición en el cromosoma. Así, las características del individuo están localizados en el cromosoma.

Que la molécula portadora era el ADN fue postulado gracias a un experimento de Grif- fith que estuvo haciendo los estudios 30 años, en el que se descubrió que en las bac- terias hay un factor transformante que se transmiten de las bacterias de una cepa a otra. Tardaron todos esos años en demostrar que era el ADN le que tenía el material genético.

Experimento de Griffith

El experimento de Griffith, llevado a cabo en 1928, fue uno de los primeros experimen- tos que demostró que las bacterias eran capaces de transferir información genética mediante un proceso llamado transformación. El experimento, el cual no se realizó en- focado a descubrir exactamente eso, fue realizada ya que Griffith tenía muchos pa- cientes de neumonía que fallecían y otros que no. Con el fin de descubrir qué ocurría, cogió muestras de estas bacterias (Septrococcus pneumoniae) y observó que encon- traba dos cepas: una brillante (S) y otra rugosa (R), las cuales inyectó a los ratones.

La diferencia entre ambas cepas era que las bacterias de la cepa S tenían cápsula, mientras que las de la cepa R no.

Al inyectar la cepa S a los ratones, los ratones morían; mientras que al aplicar la cepa R los ratones sobrevivían, dado que al carecer de cápsula el sistema inmune de los ratones podían matar las bacterias.

Posteriormente, hizo un experimento calentando la cepa viru- lenta. Griffith introdujo la cepa S muerta por el calor y observó que el ratón sobrevivía. Decidió entonces inyectar al ratón un prepa- rado de cepa R viva y la cepa S muerta por calor. Cabría espe- rar que el ratón sobreviviera, pues en los casos aislados, el sis- tema inmunitario de éste era capaz de derrotar la enfermedad. Sin embargo, el ratón murió. Además, Griffith encontró células de cepa S vivas. En apariencia la cepa R se convirtió en cepa S, lo cual únicamente podía explicarse con la conversión de células de la cepa R a bacterias de la cepa S por la transmisión de un factor transformante. Las hipótesis de Griffith no serían explicadas hasta 1944, con el experimento de Avery, Macleod y McCarthy.

A día de hoy, se sabe que el calor afecta a las proteínas, pero no al material genético. Así, pudo quedar libre el material genético de la cepa S sin sufrir ningún daño y pudo ser tomado por la cepa R.

Métodos del Experimento de Griffith

Experiment Question: Can an extract from dead bacterial cells genetically transform living cells? Methods la (b) (c) (d) 1 1 Type IIIS (virulent) bacteria are injected into a mouse. Type IIR (nonvirulent) bacteria are injected into a mouse. Heat-killed type IIIS bacteria are injected into a mouse. A mixture of type IIR bacteria and heat-killed type IIIS bacteria are injected into a mouse. Results Mouse dies Mouse lives Mouse lives Mouse dies - Autopsy Type IIIS (virulent) bacteria recovered No bacteria recovered No bacteria recovered Type IIIS (virulent) bacteria recovered Conclusion: A substance in the heat-killed virulent bacteria genetically transformed the type IIR bacteria into live, virulent type IIIS bacteria. Figure 10-2 Genetics: A Conceptual Approach, Third Edition 2009 W.H. Freeman and Company TE LOVM PUTODIJE MARTA GUTIÉRREZ GARCÍA 1°A 4 WUOLAH Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.