Nucleo 3 FSH - Ludmila Latorraca

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NUCLEO 3
GENETICA: PARTE 1
Es el área de estudio de la Biología que busca comprender y explicar cómo se transmite la herencia biológica de generación en generación. Su objetivo es estudiar la estructura, expresión, transmisión y destino de los genes.
Las enfermedades genéticas representan un gran porcentaje de la carga de enfermedades total en las poblaciones pediátricas y adultas. 
CONCEPCIONES ANTIGUAS DE LA HERENCIA:
Los antiguos egipcios y babilonios aprendieron a mejorar cultivos mediante reproducción selectiva de individuos con características deseables.
HIPOCRATES: Ciertas “semillas” son producidas por todas las partes del cuerpo y se transmiten a la progenie en el momento de la concepción, haciendo que ciertas partes de los descendientes se parezcan a esas mismas partes de sus padres.
ARISTOTELES: A veces los hijos se parecen más a los abuelos que a los padres, con lo cual postuló: “El semen está formado por ingredientes imperfectamente mezclados, algunos de los cuales fueron heredados de generaciones pasadas. En la fecundación se mezcla con el semen femenino, dándole forma y potencia a la progenie.
HOMUNCULO (S.XVII): A través de las observaciones de los espermatozoides al microscopio óptico, los “animaculistas o espermistas” decían que las generaciones futuras estaban dentro del semen y que la mujer solo aportaba el vientre para su nutrición. El embrión estaba completamente formado dentro del esperma y la mujer solo servía como “envase”.
REGNIER DE GRAAF (S.XVII): Describió por primera vez el folículo ovárico, creándose la escuela “ovistas”. Proponían que el embrión estaba completamente formado en el útero y que el esperma era un “catalizador” que aportaba energía.
HIPOTESIS DE LA HERENCIA MEZCLADORA (S. XIX): Cruzamientos artificiales realizados por jardineros en plantas ornamentales, demostraron que no importaba que planta suministraba gametas masculinas o femeninas, si no que ambos contribuían a las características de la progenie.
HERENCIA MEZCLADORA: Al combinarse óvulos y espermatozoides, se produce una mezcla del material hereditario, que ya luego no puede separarse. 
EJ: De la progenie de un animal negro y uno blanco saldría uno gris, que solo tendría descendencia gris.
Pero esto no explica porque algunas características saltan generaciones. Solo Mendel pudo encontrar una explicación. 
GREGOR MENDEL (1822-1884): Monje austriaco y padre de la genética. Utilizo guisantes como organismos. El éxito de sus investigaciones se debió a que:
1) Trabajó con líneas puras que obtuvo a partir de la autofecundación de las plantas.
2) Eligió características hereditarias bien definidas y mensurables (una por una). Selecciono 7 rasgos que aparecían solo en dos formas.
3) No solo estudió la primera generación, sino las subsiguientes.
4) Analizó los resultados cuantitativamente.
PRIMERA LEY DE MENDEL: Principio de segregación
“Cada individuo lleva un par de factores hereditarios (alelos) para cada característica y los miembros del par segregan (se separan) durante la formación de gametos.”
Si los miembros del par (alelos) son iguales se dice que el individuo es HOMOCIGOTA para la característica determinada para ese gen; si son diferentes es HETEROCIGOTA para esa característica. Las diferentes formas (variantes) para un mismo gen son conocidas como ALELOS.
La constitución genética de un organismo se denomina GENOTIPO. Sus características externas se conocen como FENOTIPO.
Un alelo que se expresa en el fenotipo de un individuo heterocigota, con exclusión del otro alelo, se denomina ALELO DOMINANTE (es decir, es la variante génica que se expresa en el fenotipo del heterocigota), aquellos cuyos efectos no se observan en el fenotipo del heterocigota se conocen como un ALELO RECESIVO (variante génica que se oculta en el heterocigota).
HETEROCIGOTA: Aa
HOMOCIGOTA DOMINANTE: AA
HOMOCIGOTA RECESIVA: aa
CRUZAMIENTO DE PRUEBA: Para probar la hipótesis de que los alelos aparecen en pares y de que los dos alelos de un par segregan durante la formación de gametas, se debe realizar un cruzamiento adicional
Supongamos que:
· Semillas amarillas (Aa)
· Semillas verdes (aa)
Si una planta tiene semillas verdes, sabemos con certeza que es homocigota para el alelo recesivo (aa). Pero una planta con semillas amarillas puede ser homocigota dominante (AA) o heterocigota (Aa). Por lo tanto, para descubrir el genotipo (composición genética) del progenitor con fenotipo (característica visible) dominante se realiza un CRUZAMIENTO DE PRUEBA O RETROCRUZAMIENTO.
SEGUNDA LEY DE MENDEL: Principio de distribución independiente
“Durante la formación de gametas (o gametogénesis), cada par de alelo segrega independientemente de los otros pares, o sea, se distribuyen independientemente unos de otros.” (los alelos de un gen segregan independientemente de los alelos de otro gen)
INTERACIONES ENTRE ALELOS DE UN GEN
· DOMINANCIA COMPLETA: El homocigota dominante no puede distinguirse del heterocigota.
· DOMINANCIA INCOMPLETA: El heterocigota muestra un fenotipo cuantitativamente intermedio con respecto a los homocigotas.
· CODOMINANCIA: El heterocigota expresa ambos alelos, por lo que su fenotipo es la expresión aditiva de los genes de sus progenitores homocigotas. Ej. sistema de grupo sanguíneo ABO (en el que ambos alelos A y B se expresan. Por tanto, si un individuo hereda el alelo A de su madre y el alelo B de su padre, tendrá el tipo sanguíneo AB.) Ninguno de los dos alelos se expresa con dominancia sobre el otro. Ausencia de la dominancia. No hay un alelo dominante y en el heterocigoto se expresan las características de ambos alelos.
· ALELOS MULTIPLES: Ciertos genes presentan más de dos formas alélicas en la población. Ej. Grupos sanguíneos ABO (alelos IA, IB, i). Los grupos sanguíneos A, B y AB, se caracterizan por poseer un polisacárido en la superficie de los eritrocitos. El grupo O se caracteriza por la ausencia de este.
TIPO SANGUINEO A: Antígeno A
TIPO SANGUINEO B: Antígeno B
TIGO SANGUINEA AB: Antígeno A y antígeno B
TIPO SANGUINEO O: Sin antígenos
Los alelos IA e IB son CODOMINANTES, mientras que el alelo i es recesivo. Los individuos fenotípicamente A, pueden ser IA IA o IA i.
Mientras que los individuos 0 son siempre ii
INTERACCIONES GENICAS:
EPISTASIS: un gen modifica (enmascara) el efecto de otro gen
PLEIOTROPIA: un mismo gen afecta más de una característica
HERENCIA POLIGÉNICA: expresión fenotípica influida por varios genes
MEDIO AMBIENTE
GENOMA HUMANO: Es la secuencia de ADN contenida en los 23 pares de cromosomas en el núcleo de cada célula humana diploide (22 pares de cromosomas autosómicos y un par sexual: XX en la mujer, XY en el hombre). El Genoma Humano posee alrededor de 3300 millones de pares de bases, que contienen entre 20.000-25.000 genes.
PROYECTO GENOMA HUMANO: Consiste en determinar la secuencia de pares de bases químicas que componen el ADN e identificar y cartografiar los aproximadamente 20.000-25.000 genes del genoma humano desde un punto de vista físico y funcional. Esto puede tener mucha relevancia en cuanto a los estudios de biomedicina y genética clínica, desarrollando el conocimiento de enfermedades poco estudiadas, nuevas medicinas y diagnósticos más fiables y rápidos.
ESTRUCTURA DE LOS ACIDOS NUCLEICOS
Nucleótido: Molécula formada por la unión de una base nitrogenada a un azúcar, el cual a su vez está unido a un grupo fosfato.
ADN (DESOXIRRIBOSA) ARN (RIBOSA)
Bases pirimidinas: Timina, Citocina y Uracilo
Bases purinas: Adenina y Guanina
Hebras complementarias (A con T por 2 puentes de hidrogeno y G con C por 3 puentes de hidrogeno) Antiparalelas (cadena 5’ – 3’ se una con una cadena 3’-5’) y helicoidales.
UBICACIÓN DEL ADN: Cada célula tiene 2 metros de ADN
En el núcleo celular se encuentra la CROMATINA: asociación de la molécula de ADN, ARN y proteínas histonicas y no histonicas en el núcleo interfásico. NUCLEOSOMA: Unidad fundamental de la cromatina, formado por moléculashistonicas donde el filamento de ADN da dos vueltas.
SOLONOIDE: Fibra de nucleosomas empaquetados, que forman los DOMINIOS o BUCLES.
ALGUNOS CONCEPTOS
· CROMATINA: Complejo de ADN y proteínas histonicas y no histonicas que componen los cromosomas eucariontes.
· CROMOSOMA: Filamentos o bastones de cromatina que aparecen contraídos durante la mitosis y meiosis.
· CENTROMERO: Región de constricción del cromosoma que mantiene unidos a las cromátides hermanas. En esta región también se encuentra el cinetocoro: estructura proteica asociado a los centrómeros, a los que se unen las fibras del uso mitótico.
· GEN: Unidad de herencia de un cromosoma. Secuencia de nucleótidos en las moléculas de ADN, con funciones específicas como la de cosificar una molécula de ARN o un polipéptido. 
· ALELO: Cada una de las formas alternativas de un mismo gen, localizado en una posición especifica (locus) en un determinado cromosoma. Generalmente se simboliza con letras.
DOGMA CENTRAL DE LA GENETICA MOLECULAR: Mecanismos de transmisión y expresión de la herencia genética, donde la información puede fluir de un ácido nucleico a una proteína, pero no a la inversa. Es unidireccional.
La TRANSCRIPCION ocurre en el NUCLEO mientras la TRADUCCION ocurre en el CITOPLASMA.
REPLICACION DEL ADN
Características de la replicación del ADN:
-Es semiconservativa: La cadena original sirve como molde de una nueva cadena. Las dos cadenas originales se conservan y las otras dos se sintetizan.
-Está ligada al ciclo celular: Antes de que una célula sufra mitosis o meiosis, el ADN de esa célula se debe replicar (cromosoma con dos cromátides hermanas).
-Es bidireccional: Las enzimas involucradas en la replicación del ADN polimerizan de 5´ a 3´.
Entonces, como las hebras son antiparalelas, se polimerizan en direcciones opuestas.
-Es semidiscontinua: Una hebra se sintetiza de forma continua (hebra continua) y la otra de
a fragmentos, denominados Fragmentos de Okazaki (hebra rezagada). Esto ocurre porque las
hebras son antiparalelas.
-Completa y compleja: completa porque se duplica toda la molécula de ADN. Y compleja
porque tiene complejos mecanismos de regulación y reparación.
En primer lugar, el ADN se desenrollo y se rompen los puentes de hidrogeno entre las dos cadenas mediante la acción de una enzima llamada HELICASA. Las PROTEINAS ENLAZANTES A CADENA SIMPLE (SSBS) evitan que las cadenas se vuelvan a unir. Esto crea una BURBUJA DE REPLICACION, estas se forman en múltiples lugares a lo largo de la molécula de ADN, aumentando la velocidad de la replicación. 
Una vez que las cadenas han sido desenrolladas y separadas, la ADN POLIMERASA puede comenzar a construir una nueva cadena. La hebra conductora es la que crece de modo continuo hacia la horquilla de replicación.
La ADN polimerasa construye la nueva cadena en dirección 5’ a 3’. Sin embargo, la ADN polimerasa no puede iniciar una nueva cadena, solo puede prolongar una ya existente. La ARN PRIMASA coloca los primeros nucleótidos de la nueva cadena. El ARN CEBADOR proporciona un extremo 3’ libre al que enlazarse. La ADN polimerasa puede ahora ir colocando los nucleótidos complementarios a medida que se desplaza a lo largo de la cadena molde. Por lo tanto, la ADN polimerasa lee la cadena molde en dirección 3’ a 5’ mientras que construye la nueva en dirección contraria (5’ a 3’). La hélice continúa desenrollándose y abriéndose, permitiendo a la hebra conductora crecer de modo CONTINUO en dirección a la horquilla de replicación. Mas tarde, otro tipo de ADN polimerasa remplaza el cebador de ARN por ADN. Por otro lado, la hebra retrograda se sintetiza en dirección opuesta a la horquilla de replicación. Esta crece de modo DISCONTINUO. En primer lugar, la ARN primasa añade un fragmento de ARN cebador, entonces, la ARN polimerasa comienza a sintetizar la nueva cadena de ADN. Antes de que pueda comenzar la síntesis, la hélice debe continuar desenrollándose. Así, se sintetiza y manera discontinua. Una vez más, la ARN primasa comienza la cadena mas atrás, por lo tanto, se va sintetizando en fragmentos. Los tramos discontinuos se dominan FRAGMENTOS DE OKAZASI. Al igual que en la hebra conductora, una ARN polimerasa diferente cambia el cebador de ARN por ADN. Entonces una LIGASA sella la unión de los fragmentos de ADN. La replicación continúa sintetizando fragmentos a medida que la hélice se desenrolla. 
La nueva cadena es una copia exacta de la parental. 
Mientras tanto, en el otro lado de la burbuja (la otra horquilla) ocurre lo mismo en el sentido opuesto.
Este proceso continua en ambas direcciones hasta que la molécula completa de ADN se replique. Hay múltiples burbujas.
 Una vez transcripta la replicación: (dibujo)
Corrección de errores: La ADN polimerasa, gracias a su actividad exonucleasa 3’a 5’ puede retroceder eliminando nucleótidos agregados erróneamente y retomar su movimiento 5’a 3’copiando la cadena molde. Esto disminuye la frecuencia de mutaciones espontáneas.
TRANSCRIPCCION: Es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cual se transfiere información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de ARNm (ARN mensajero), mediante la enzima ARN polimerasa.
El ADN contiene genes (cadena continua de nucleótidos que contiene una región que codifica para una molécula de ARN). Para algunos genes, el ADN codificado es utilizado para sintetizar una proteína.
Ocurre en el NUCLEO, en donde el ADN es utilizado como molde para sintetizar un ARNm, con la ayuda de la ARN POLIMERASA. Esta se une a un lugar activador en el ADN, separa entonces una parte de las hebras. Una cadena de ADN elegida por el activador actúa como plantilla para la síntesis. La ARN polimerasa se desliza a través de esta cadena molde, a medida que las bases complementarias se aparean; enlaza nucleótidos al extremo 3’ de la molécula de ARN en crecimiento. Una vez que alcanza la región de determinación del gen, el ARN transcripto primario esta completo. 
· Luego de este proceso, el ARN transcripto debe sufrir algunas modificaciones para poder traducirse a proteína:
· CORTE Y EMPALME: El ARN contiene partes no codificantes (intrones) y codificantes (exones). Los intrones necesitan ser cortados y removidos, y los exones unirse entre sí. 
Los errores del corte y empalme génico, así como los errores de replicación del ADN, representan una forma de mutación que puede provocar enfermedades genéticas.
El empalme alternativo o splicing alternativo permite, por variación en la eliminación de intrones, obtener a partir de un mismo transcrito primario de pre-ARNm distintas isoformas de ARNm y proteínas, las cuales pueden tener funciones diferentes y a menudo opuestas. Entonces, se pueden obtener distintas proteínas a partir de un mismo gen.
· Se agrega capuchón 5’’.
· Se agrega una “cola” de poli adenina (extremo 3’)
El ARN maduro sale el núcleo por un poro nuclear, ingresando al citoplasma para unirse a un ribosoma y comenzar la traducción.
TRADUCCION: es el proceso por el cual la información genética presente en una
cadena de ARNm dirige la secuencia de aminoácidos durante la síntesis proteica.
Tiene tres etapas: Iniciación, elongación y terminación.
Las bases nitrogenadas del ARNm se agrupan en códigos de tres letras denominados CODONES. Hay cuatro codones especiales: Uno que codifica para el inicio y tres para la terminación. El ARNm se une al ribosoma. Cada AA es conducido al ribosoma por un ARNt especifico. El tipo de AA esta determinado por la secuencia del ANTICODON (ARNt). Ocurre la unión de bases completarías entre el codón y el anticodón. 
Esta continua hasta que se llegue a un codón de terminación.
· La transcripción y la traducción (síntesis) ocurre durante las tres fases de la interfase (ciclo celular).
REPASO: El orden de los nucleótidos del gen (ADN) determina el orden de los codones (ARN) y esto a su vez determina el orden de los aminoácidos (proteína).
CODIGO GENETICO: Esta organizado en tripletes o codones (3 nucleótidos determinan un AA).
Es degenerado y universal(mas de un codón codifica para el mismo aminoácido) (igual para distintas especies, con la excepción del código genético mitocondrial).
61 codones codifican para los 20 AA. 3 codones son de terminación (STOP): UAA-UGA-UAG. 
1 de iniciación: AUG
CICLO CELULAR: Conjunto de sucesos altamente regulados que conducen al crecimiento celular y a la división del material genético (mitosis) y a la división del citoplasma (citocinesis) para generar células hijas → Alternancia entre mitosis+citocineis e interfase.
Las etapas son INTERFASE (G1-S-G2) y MITOSIS (M).
· G1: Se duplica la cantidad de ARN, crece en tamaño la célula y por medio de procesos como la transcripción y la traducción aumenta también el numero de proteínas. Síntesis de enzimas, ribosomas y mitocondrias. Control llamado punto de restricción.
· FASE S: Replicación del ADN. Cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátides hermanas. Puntos de restricción oncogenes y genes supresores de tumores.
· FASE G2: Síntesis de histonas, organelas, duplicación de centríolos.
· G0: (dentro de la G1) Cuando las células entran en quiescencia (en reposo). La célula cesa de dividirse.
Estas son las tres fases de la INTERFASE, cuando la célula se prepara para la FASE M: (MITOSIS y CITOCINESIS) 
· La replicación del ADN ocurre una vez en cada ciclo celular durante la fase S previa a la mitosis o meiosis, mientras que la transcripción y traducción ocurren repetidamente durante toda la interfase.
MITOSIS: Proceso por el cual se divide una célula, previa replicación de su ADN, para dar origen a dos células hijas genéticamente idénticas a su célula progenitora.
Por lo tanto, la función es distribuir los cromosomas duplicados de modo tal que cada nueva célula somática hija tenga la dotación o un complemento cromosómico completo e igual al de su progenitora. 
PROFASE TEMPRANA: La cromatina se condensa, formando los cromosomas (con las cromátides hermanas). El citoplasma se vuelve viscoso. Comienza a formarse el huso mitótico y el nucléolo. Una célula 2n / 4c
PROFASE TARDIA: Los pares de centriolos se separan, los microtúbulos se transforman en el huso mitótico, los cromosomas se condensan completamente y la envoltura nuclear se rompe. Una célula 2n / 4c
METAFASE: Alcanzan su estado de condensación máxima los cromosomas. Se disponen en el plano ecuatorial de la célula. El huso mitótico comienza a arrastrar a los centrómeros fuera de los cromosomas, tratando de separar las cromátides hermanas.
ANAFASE: El centriolo de cada cromosoma se parte en dos y se separan las cromátides hermanas transformándose cada una en un cromosoma separado. El huso mitótico los arrastra a los polos opuestos de las células.
TELOFASE: Los cromosomas alcanzan los polos opuestos y comienzan a descondensarse. El huso empieza a dispersarse, se forma la envoltura nuclear alrededor de cada nuevo núcleo y reaparecen los nucléolos.
CITOCINESIS: División del citoplasma por el plano ecuatorial. Cada célula hija recibe la mitad del material genético duplicado, por lo que conservan el mismo nro de cromosomas que su progenitor. Dos células 2n / 2c.
MEIOSIS: División de las células germinales.
Produce gametas femeninas (ovocitos) y masculinas (espermatozoides).
Es una división REDUCCIONAL (Cada núcleo hijo contiene la mitad del número de cromosomas presentes en el núcleo progenitor). La célula diploide (2n) se reduce a un conjunto haploide (n) para compensar los efectos de la fecundación. Igual que en la mitosis, las células germinales masculinas y femeninas (espermatocitos y ovocitos primarios) duplican su ADN al comenzar la meiosis I. Consta de dos partes, con cuatro fases:
MEIOSIS I (reduccional): Ocurre el apareamiento de los cromosomas homólogos, que luego se separan.
PROFASE I: Se condensan los cromosomas y se aparean los homólogos (sinapsis). Entre ellos ocurre crossing over o entrecruzamiento (intercambio de segmentos de cromátides de homólogos emparejados). La envoltura nuclear comienza a desaparecer. Una célula 2n / 4c.
METASE I: Formación del huso. Los pares de homólogos se alinean en el plano ecuatorial y cada cromosoma del par se une a los microtúbulos de uno de los polos.
ANAFASE I: Separación de los cromosomas homólogos (cada cromosoma con 2 cromátides hermanas migran a polos opuestos).
TELOFASE I: Los cromosomas llegan a los polos de las células. Se forma una nueva envoltura nuclear y la célula se divide en dos células con 23 cromosomas cada una. (haploide).
Dos células n / 2c.
· La citocinesis también tiene lugar en esta fase (forma dos células hijas haploides) En la que se forman en mujeres, casi todo el citoplasma va a parar a una célula hija que mas tarde formara el ovulo. La otra célula hija se convierte en un CORPUSCULO POLAR, una pequeña célula no funcional que termina degenerando.
MEIOSIS II (ecuacional): Ocurre la separación de las cromátides hermanas de cada cromosoma.
Tiene una pequenia fase, la interfase II, que a diferencia de la otra no tiene replicación del ADN.
PROFASE II: Los cromosomas se condensan nuevamente y la envoltura nuclear se desintegra. Los centrosomas se separan y aparecen nuevas fibras del huso.
METAFASE II: Los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial y cada cromátide hermana se asocia a microtúbulos de polos opuestos.
ANAFASE II: Las cromátides hermanas se separan hacia polos opuestos, formando cada una un
nuevo cromosoma.
TELOFASE II: Los cromosomas se descondensan, se forma la envoltura nuclear alrededor de cada nuevo núcleo y desaparece el huso meiótico. Finalmente ocurre la citocinesis.
Cuatro células n /1c.
En varones, el citoplasma se vuelve a dividir y el resultado final son 4 células hijas. En las mujeres de nuevo se produce una división celular que da lugar al ovulo y un corpúsculo polar. El resultado es una célula (ovulo) y tres corpúsculos polares.
REPASO: La meiosis ocurre únicamente en células diploides. Los productos finales de la meiosis son cuatro células haploides (gametas) en las que cada cromosoma tiene una sola cromátide.
En los seres humanos, los productos de la meiosis son los espermatozoides y los óvulos.