Universidad Nacional

Autónoma de México

Curso Genética y Biología Molecular (1630)

Licenciatura

Químico Farmacéutico Biológico

Facultad de Química

Dra. Herminia Loza Tavera Profesora Titular de Carrera

Departamento de Bioquímica

Lab 105, Edif E

5622-5280

hlozat@unam.mx

El alumno... Conoci-

miento

Compren-

sión

Aplica-

ción

I.

INTRODUCCIÓN

Y BASES

CELULARES DE

LA HERENCIA

(6 h)

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.

X

1.2. Analizará las aplicaciones que

estas disciplinas tendrán en su vida

cotidiana y profesional.

X

1.3. Relacionará cómo la genética y

la biología molecular pueden ser

usadas en la investigación básica y

aplicada.

X

Objetivos del tema

¿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

Genética

Genética

Clásica

Biología

Molecular

Genética

de poblaciones

Estudia cómo la información hereditaria de un organismo influye en su

apariencia y como estas características se transmiten de generación en

generación.

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

Gregorio Mendel, 1860

Monasterio de Sto. Tomás, Rep. Checa

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

La acumulación de pequeñas variaciones, cada una confiriendo una

ventaja adaptativa/ reproductiva sobre otro individuo, es lo que ha

permitido la evolución de las especies.

1902 (Walter Sutton): Desarrolla la teoría de la herencia basada en los cromosomas (Teoría cromosómica de la herencia)

HERENCIA

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: bacterias virulentas muertas por calor pueden transmitir el carácter a bacterias no virulentas vivas (transformación)

1952 Hershey y Chase: Confirman al DNA como la molécula de la herencia

1953 Watson y Crick: Modelo de la doble hélice del DNA

1944 Avery, MacLeod y McCarty: el DNA es la substancia que causa la transformación bacteriana, es la portadora de la herencia

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

Biología Molecular: estudio de la estructura y función

de las moléculas biológicas

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

B- Bacteria

A- Archae

E- Eukarya

M- Metagenomas

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Anotación de los Genomas Clasificación Funcional

Anotación de Unidades Funcionales

Bioinformática

Aplicación de tecnología computacional a la gestión y análisis de datos biológicos

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

Características contrastantes claramente observables (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

•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

Aplicaciones de la Genética y la

Biología Molecular

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

Tecnología del control y transferencia de DNA de un

organismo a otro, lo que posibilita la creación de

nuevas especies, la corrección de defectos genéticos

y la fabricación de numerosos compuestos.

El caso del arroz dorado: planta

genéticamente modificada rica en beta

caroteno

Desarrollado en 1999 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.

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.

Primeras pruebas de campo en 2004.

http://www.goldenrice.org/index.html

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

Detección de enfermedades genéticas y

determinación del sexo durante el embarazo

Diagnóstico prenatal

Amniocentesis

Prueba prenatal en la que se extrae

una muestra del líquido amniótico que

rodea al feto para analizarla.

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

Empleando técnicas de biología molecular

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