9. GENETICA CLASICA

9.1. CONCEPTOS DE GENÉTICA

Gen: Segmento de ADN que contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína

Genoma o genotipo: Conjunto de genes que un individuo ha heredado de sus progenitores

Fenotipo: Apariencia externa del individuo que resulta de la interacción entre el genotipo y el ambiente y que puede variar durante la vida del individuo

Alelos: Distintas formas que puede presentar un gen determinado. Todas codifican información para el mismo carácter (color de los ojos) pero la información de cada uno es distinta (negro, azul, verde…)

Carácter dominante: Se dice que un alelo es dominante sobre otro cuando estando los dos presentes en el genoma es aquél el que se manifiesta en el fenotipo.

Carácter recesivo: Se dice que un alelo es recesivo sobre otro cuando estando los dos presentes en el genoma es éste el que se manifiesta en el fenotipo

Homocigosis: Un individuo es homocigótico (o raza pura) para un determinado carácter cuando tiene dos copias del mismo alelo.

Heterocigosis: Un individuo es heterocigótico (o híbrido) para un determinado carácter cuando tiene dos alelos distintos.

9.2. LAS LEYES DE MENDEL

1. Ley de la uniformidad: Si se cruzan dos razas puras, todos los híbridos de la primera generación filial serán idénticos genotípica y fenotípicamente.

2. Ley de la disyunción de los genes antagónicos: Los genes o factores hereditarios antagónicos no se transmiten nunca juntos, sino separados.

3. Ley de la independencia y libre combinación de los factores hereditarios: Los genes o factores hereditarios no antagónicos se heredan independientemente unos de otros, ya que cada gen se disocia de sus compañeros al transmitirse por herencia, combinándose con los demás de todas las maneras posibles.

9.3. EXCEPCIONES A LAS LEYES DE MENDEL

Codominancia: Algunos alelos no presentan relaciones de dominancia y recesividad, sino que son equipotenciales, resultando así que los individuos híbridos presentan un carácter intermedio entre los dos caracteres de las razas puras.

Genes ligados: Aquellos que se encuentran en el mismo cromosoma, y por lo tanto, no se heredan independientemente

Genes letales: Aquellos que cuando se expresan provocan la muerte de sus portadores.

Genes pleiotrópicos: Aquellos que manifiestan más de un efecto fenotípico distinto.

Series de múltiples alelos: Muchos caracteres están determinados por genes que presentan más de dos alelos diferentes

Interacción entre genes: La mayoría de los caracteres no dependen de un único gen, sino que son el fruto de la interacción de varios genes diferentes.

9.4. GENÉTICA HUMANA

Grupos sanguíneos

En las membranas de los eritrocitos se encuentran unas glucoproteínas que sirven al cuerpo para identificar sus propias células. El gen que las codifica tiene tres alelos: El A (que codifica la gp A), el B (que codifica la gp B) y el O (que no codifica ninguna gp). A y B son equipotenciales entre sí, pero dominantes respecto a O. Así se dan tres posibles situaciones:

• Grupo A: AA o AO

• Grupo B: BB o BO

• Grupo O: OO

Las personas del grupo A tienen anticuerpos contra el antígeno B y los del grupo B tienen anticuerpos contra el antígeno A. Los del grupo AB no tienen ninguno de estos dos anticuerpos y los del O los dos tipos. Por ello se dice que el AB es el receptor universal y el O el donante universal.

Factor Rh

El factor Rh (de Macacus Rhesus, un mono con el que experimentaron) es otro antígeno existente en la superficie de los glóbulos rojos. El Rh + es dominante sobre el Rh -

• Rh +: (+ +) ó (+ -)

• Rh -: (--)

Daltonismo

El daltonismo es la incapacidad para distinguir ciertos colores, especialmente el rojo y el verde. El gen responsable del daltonismo está en el cromosoma X, por lo que es un carácter ligado al sexo: Para que un hombre sea daltónico basta con que su único cromosoma X lleve el gen del daltonismo; pero para que una mujer lo sea es necesario que lo lleven los dos cromosomas X.

Hemofilia

La hemofilia es una enfermedad por la que la sangre no se coagula. Como el daltonismo, se trata de una enfermedad ligada al sexo, pero en este caso no hay en absoluto mujeres hemofílicas porque el gen de la hemofilia es letal y las mujeres que presentan dos copias de él mueren en estado embrionario.

9.5. MUTACIONES

Una mutación es un cambio sufrido por un gen de un individuo (mutante). Si las mutaciones ocurren en las células germinales se transmiten de la misma manera que el gen normal, si ocurren en células somáticas se extinguen con el portador.

El gen mutante y el silvestre son genes alelos. A partir de un mismo gen silvestre se pueden producir varios mutantes que constituyen series de alelos mútliples.

• Según su origen:

• Espontáneas: Se producen sin intervención de agentes físicos o químicos externos

• Inducidas: Provocadas por agentes físicos (radiación) o químicos ext.

• Según su comportamiento

• Dominante: La muestran individuos homo y heterocigóticos

• Recesiva: Solo se manifiesta en individuos homocigóticos

• Según su efecto:

• Inocuas: Ni benefician ni perjudican al individuo

• Beneficiosas: Beneficial al paciente

• Perjudiciales: Perjudican al paciente. Pueden ser:

• Patológicas: Provocan enferemedades

• Teratológicas: Provocan malformaciones

• Letales: Provocan la muerte del portador en estado embrionario, en cualquier caso si son dominantes y si son recesivas cuando están en estado homocigótico.

• Según su naturaleza

• Génicas o puntuales: Alteraciones de la secuencia de un gen

• Cromosómicas: Alteraciones en la morfología de un cromosoma

• Delecciones: Pérdida de un fragmento de cromosoma

• Inversiones: Presencia de un fragmento de cromosoma invertido

• Duplicaciones: Repetición de un fragmento de cromosoma

• Translocaciones: Intercambio de fragmentos entre cromosomas no homólogos

• Genómicas: Alteraciones en el número de cromosomas

• Síndrome de Down (Trisomía del 21)

• Síndrome de duplo Y (XYY)

10. GENETICA MOLECULAR

10.1. LA INFORMACIÓN GENÉTICA

La información necesaria para que un ser vivo realice correctamente sus funciones se denomina genoma. Esta información está contenida en un ácido nucleico denominado ADN.

El genoma está compuesto de unidades más pequeñas, denominados genes, cada uno de los cuales codifica una proteína, esto es, contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína.

El paso de la información genética del ADN a la proteína (la expresión de un gen) utiliza un intermediario, llamado ARNm y sigue el denominado dogma central:

El proceso por el cual a partir del ADN se sintetiza ARN se denomina transcripción y el proceso por el cual se sintetizan proteínas a partir del ARN se llama traducción. Además, la información genética se preserva de una generación a la siguiente gracias a un proceso denominado replicación, por el cual se crean dos moléculas de ADN idénticas entre sí y a la molécula de ADN de la cual proceden.

10.2. TRANSCRIPCIÓN

De las dos cadenas que componen una molécula de ADN, una de ellas (la que sigue la polaridad 3'-5'), sirve como molde para sintetizar una cadena de ARN con una secuencia de bases complementaria (igual a la cadena de ADN con polaridad 5'-3' solo que sustituyendo la T por U).

Para pasar del “dialecto” del ADN al del ARN solo es necesario sustituir la timina por uracilo. Los tripletes del ADN se denominan codógenos, los del ARN codones.

Según si se transcriben o no y del tipo de ARN que generan al transcribirse, existen distintos tipos de genes:

• Genes estructurales: Son los únicos que se transcriben y se traducen porque poseen información sobre el orden que deben ocupar los aminoácidos en una determinada cadena peptídica. Al transcribirse originan moléculas de ARNm

• Genes que se transcriben pero no se traducen: Portan información para la síntesis de ARNt y ARNr

10.3. TRADUCCIÓN

El código genético es la clave que permite traducir el lenguaje de cuatro letras (A, U, G, C) del ARN al lenguaje de veinte letras (aminoácidos) de las proteínas.

Cada triplete (conjunto de tres bases) codifica un aminoácido, pero como el número de permutaciones de cuatro elementos cogidos de tres en tres es de 64 y sólo hay 20 aminoácidos, un mismo aminoácido puede estar codificado por varios tripletes. Además ciertos tripletes, denominados tripletes sin sentido, no codifican ningún aminoácido, sino que son señales que indican cuando debe finalizarse la síntesis de la proteína.

La información para la síntesis de la proteína está contenida en el orden de las bases de ADN agrupadas en codógenos y de ahí pasa al orden de las bases de ARNm agrupadas en codones mediante el proceso de transcripción.

De todo esto se deducen las características del código genético:

• Está degenerado: Es redundante pues un mismo aminoácido puede estar codificado por varios tripletes.

• Es universal: Es el mismo para todos los seres vivos conocidos

• No es ambiguo: Cada codón codifica siempre el mismo aminoácido.

• Carece de solapamientos: Los tripletes se disponen uno a continuación de otro y no comparten ninguna base

• Es unidireccional: Se lee siempre de 5'- 3'

Sin embargo, los aminoácidos no pueden unirse directamente a la cadena de ARNm, sino que necesitan de unos intermediarios denominados ARNt. Cada ARNt se une por un extremo a su aminoácido correspondiente y en otro extremo posee una secuencia de tres bases denominadas anticodón que es la complementaria a un codón del ARNm que codifica dicho aminoácido. Como cada aminoácido puede estar codificado por más de un triplete, un mismo aminoácido puede ser transportado por ARNt diferentes.

La síntesis de proteínas tiene lugar en los ribosomas del citoplasma. Los ribosomas están formados por dos subunidades, compuestas de ARNr y proteínas. Cada ribosoma tiene dos lugares de gran importancia, denominados:

• Lugar del peptidilo (P): Lugar donde se va formando la proteína

• Lugar del aminoacilo (A): Lugar donde van llegando los ARNt con los aminoácidos.

El proceso tiene lugar como sigue:

• El ARNm exhibe su primer codón en el lugar del aminoacilo

• El ARNt que contiene el anticodón complementario a este codón, se une en el lugar del aminoacilo al ARNm portando el aminoácido que codifica el primer codón.

• El ribosoma se mueve, y todo lo que estaba frente al aminoacilo pasa ahora al peptidilo

• Frente al aminoacilo ahora se exhibe el segundo codón del ARNm que se unirá a su correspondiente ARNt, el cual porta el aminoácido que codifica este codón.

• Se rompen los enlaces que unían al ARNt con el primer codón y el que unía al aminoácido con el ARNt. El ARNt se libera al citoplasma, y el aminoácido se une al aminoácido que ahora está en el aminoacilo mediante un enlace peptídico entre el OH del grupo ácido del primer aminoácido y un H del grupo amina del segundo aminoácido.

• Se vuelve a mover el ribosoma, el ARNt que ahora tiene un dipéptido pasa al peptidilo y un nuevo ARNt correspondiente al tercer codón del ARNm se coloca en el aminoacilo

• El ARNt en el peptidilo se libera de sus enlaces y el dipéptido se une al aminoácido del tercer ARNt

• Se continúa con este proceso hasta que la proteína se ha terminado y el ribosoma “lee” un codón sin sentido. En ese momento la cadena peptídica se separa del ARNt y se libera al citoplasma, donde adquirirá su estructura espacial, se le añadirán los carbohidratos necesarios y entonces estará preparada para desempeñar su función.