TEMA 4 LA REVOLUCIÓN GENÉTICA LA BIOTECNOLOGÍA

1. TEMA 4LA REVOLUCIÓN GENÉTICALA BIOTECNOLOGÍA

2. DIFERENCIA ENTRE SERES VIVOS Y MATERIA INERTE

3. DIFERENCIA ENTRE SERES VIVOS Y MATERIA INERTE • La principal diferencia entre seres vivos y materia inerte es que los primeros pueden almacenar y trasmitir información a sus descendientes (Herencia). • Los seres vivos realizan las funciones vitales: relación, nutrición, reproducción…y están formados por moléculas más complejas que los seres inertes.

4. LOS SERES VIVOS EVOLUCIONAN - La base de la evolución es la gran variedad de los seres vivos, que les permite adaptarse a diferente ambientes. - Según la teoría de Darwin, “La competencia de las especies por los recursos del medio selecciona sus características”

5. MENDEL: LA DIFERENCIA ESTA EN LOS GENES • Darwin explicaba la selección natural suponiendo una “herencia mezclada”: en los seres vivos con reproducción sexual, los caracteres se mezclan en los hijos. Según esto las poblaciones se harían homogéneas y no habría diversidad sobre la cual actuar la selección. • Mendel (1822-1884) demostró que las unidades de la herencia determinantes de los caracteres no se mezclan, sino que mantienen su individualidad, transmitiéndose independientemente a la descendencia. • Más tarde llamaríamos genes a las unidades de la herencia de Mendel.

6. MENDEL: LA DIFERENCIA ESTA EN LOS GENES • Para comprobar su hipótesis Mendel experimentó cruzando variantes de guisantes y haciendo un estudio estadístico durante 7 años. • En la 1ª generación todos los hijos eran iguales, presentaban algún carácter del padre o de la madre. • En la 2ª generación la recombinación de la “unidades de herencia” daba lugar a individuos diferentes. Volvían a aparacercaratcteres de los padres que habían desaparecido en la 1ª, por lo tanto esa informacion se mantenía en los individuos aunque no se manifestase.

7. MENDEL: LA DIFERENCIA ESTA EN LOS GENES Conclusiones de Mendel: • Los factores hereditarios mantienen su individualidad a lo largo de las generaciones • Estos factores se transmiten independientemente unos de otros • No son los caracteres lo que los hijos reciben sino la información necesaria para desarrollar esos caracteres

8. GENES, ¿DONDE ESTÁN Y PARA QUÉ SIRVEN? • En 1909 el factor hereditario de Mendel fue denominado gen por Johannsen (1857-1927): unidad de información hereditaria, es decir, lo que controla un determinado carácter. • Genotipo es el conjunto de factores hereditarios que se reciben de los progenitores. • Fenotipoes el carácter manifestado.

9. GENES, ¿DONDE ESTÁN Y PARA QUÉ SIRVEN? • La célula es la unidad fundamental de los organismos vivos. En ella se distinguen sin excepción, membrana, citoplasma y material genético, muchas veces encerrado en un núcleo.

10. GENES, ¿DONDE ESTÁN Y PARA QUÉ SIRVEN? En el núcleo de las células se encuentra una sustancia llamada CROMATINA

11. GENES, ¿DONDE ESTÁN Y PARA QUÉ SIRVEN? División celular  durante la mitosis  cromatina se condensa  forma estructuras individualizadas  Cromosomas

12. GENES, ¿DONDE ESTÁN Y PARA QUÉ SIRVEN? Genes Son trozos de cromosomasque codifican para un determinado carácter Tenemos miles de genes y están contenidos en 23 pares de cromosomas

13. GENES, ¿DONDE ESTÁN Y PARA QUÉ SIRVEN? Cariotipo Conjunto de todos los cromosomas de una célula. En los humanos esta formado por 23 parejas  46 cromosomas Gametos únicas células con 23 cromosomas. En la fecundación se recupera el número normal.

14. GENES, ¿DE QUE ESTÁN HECHOS? • Los cromosomas están constituidos por ADN y proteínas • En 1928, Frederick Griffith demostró con sus experimentos con ratones infectados con neumococo que los genes se encuentran en el ADN y que se copian gracias a un proceso llamado replicación en la fase previa a la división celular.

15. GENES, ¿PARA QUE SIRVEN? • Los genes tienen dos importantes funciones: • Almacenan la información hereditaria. • Fabrican proteínas.

16. ¿QUÉ ES EL ADN? COMPOSICIÓN QUÍMICA • ADN: Ácido desoxirribonucleico  Molécula formada por moléculas más sencillas (nucleótidos) • Cada nucleótido es un ensamblado de tres componentes: • -Una base nitrogenada  existen 4 (adenina, timinia, guanina, citosina) • -Un azúcar (pentosa) • -Ácido fosfórico Pág. 92

17. ¿QUÉ ES EL ADN?  COMPOSICIÓN QUÍMICA • Watson y Crick(1953)  estructura doble hélice basándose en: • Rosalind Franklin y Maurice Wilkins experimentos con difracción de rayos X e intuyeron la existencia de una hélice. • Chargaff A y T, de G y C bases complementarias. Existe la misma cantidad. Pág. 92

18. ¿QUÉ ES EL ADN?  COMPOSICIÓN QUÍMICA • Obtuvo la primera imagen del ADN  difracción rayos X • Las imágenes sugerían una estructura de hélice para el ADN. • Se licenció en Química y realizó el doctorado en Química-Física en la Universidad de Cambridge • Estudió las técnicas de difracción de rayos X • No fue incluida en el Premio Nobel de Medicina a Watson, Crick y Wilkins • Murió prematuramente de cáncer de ovario

19. ¿QUÉ ES EL ADN?  COMPOSICIÓN QUÍMICA Chargaff COMPLEMENTARIEDAD DE LAS BASES NITROGENADAS: • El número de moléculas de timina (T) coincidía con el número de moléculas de adenina (A). • El número de moléculas de guanina (G) coincidía con el número de moléculas de citosina (C). Estos hechos sugerían un apareamiento entre las bases: T-----A y G-----C Pág. 92

20. ¿QUÉ ES EL ADN?  ESTRUCTURA Watson y Crick DOBLE HELICE AUTOENSAMBLANTE Parte central de la hélice  bases nitrogenadas  unen por parejas mediante puentes de hidrógeno. Pág. 93

21. ¿QUÉ ES EL ADN?  ESTRUCTURA Pág. 93

22. ¿QUÉ ES EL ADN?  ESTRUCTURA Pág. 93

23. REPLICACIÓN DEL ADN Los genes se copian duplicando la molécula de ADN, como si fuera una cremallera. Una proteína controla el proceso abriendo la doble hélice, de modo que cada hebra sirve de molde para generar una nueva cadena hija idéntica a la cadena original. La duplicación se logra gracias al apareamiento de las bases. Un error en el proceso  mutacióncambio genético en la descendencia. Pág. 94

24. REPLICACIÓN DEL ADN Pág. 94

25. EL ADN TRANSMITE SU INFORMACIÓN • ¿PARA QUE SIRVEN LOS GENES? • Gen  Unidad de información que se copiará a sí mismo para transmitirse a la descendencia. • Gen transcribirá y traducirá a otro tipo de molécula, la proteína, que será la que manifieste un carácter. • Código genético Conjunto de instrucciones que sirven para fabricar las proteínas a partir del orden o secuencia de los nucleótidos que constituyen el ADN. • Proteinas Desempeñan funciones muy diversas: • Forman estructuras  uñas, músculos. • Regulan y coordinan la función de distintos organos • Etc, etc … Pág. 95

26. EL ADN TRANSMITE SU INFORMACIÓN • Expresión de los genes • Procesos por el que los seres vivos transforman la información codificada en el código genético en las proteínas necesarias para el funcionamiento. Pág. 95

27. EL ADN TRANSMITE SU INFORMACIÓN La dirección del flujo de la información biológica es la siguiente: ADN ------------> ARN ------------> PROTEÍNA El ADN transcribe el mensaje codificado al ARN mensajero (ARNm) (TRANSCRIPCIÓN) El ARNm sale del núcleo y en el citoplasma se adhiere a un ribosoma. En el ribosoma se traduce la información al ARN de transferencia (ARNt), que selecciona a los aminoácidos para cada grupo de nucleótidos (TRADUCCIÓN) Pág. 95

28. EL ADN TRANSMITE SU INFORMACIÓN Síntesis de proteínas Pág. 95

29. EL ADN TRANSMITE SU INFORMACIÓN GENOMA HUMANO GENOMA: conjunto de toda la información genética de un organismo. Genoma humano: 2%: exones (parte de genes que codifica proteínas). 98%: intrones (parte de genes que no codifica proteínas), ADN basura (no pertenece a ningún gen). Pág. 95

30. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) • Parte de la Biología moderna que implica la manipulación deliberada de material genético (ADN) de los organismos vivos con algún fin • Descubrimiento de la estructura del ADN: 1953. • Nace la BIOLOGÍA MOLECULAR. • En los años 70 hay un gran conocimiento “por observación” del funcionamiento de los genes. • Nace la INGENIERÍA GENÉTICA: el ser humano no se limita a observar sino que “interviene en el diseño de genes”… Pág. 96

31. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) • FABRICACIÓN DE PROTEINAS HUMANAS • Tecnología del ADN RECOMBINANTE • Tecnología que permite manipular el ADN generando  ADN RECOMBINANTE • ADN RECOMBINANTE  molécula de ADN artificial formada por la unión de secuencias de ADN proveniente de dos organismos de especies diferentes Pág. 97

32. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) FABRICACIÓN DE PROTEINAS HUMANAS insulina Pág. 97

33. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) TRANSGÉNICOSOrganismos genéticamente modificados en los que se han introducido características de otros organismos. PLANTAS TRANSGÉNICAS SE INTRODUCEN GENES DE BACTERIAS EN LAS CÉLULAS VEGETALES Págs. 102 y 105

34. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) TRANSGÉNICOSOrganismos genéticamente modificados en los que se han introducido características de otros organismos. PLANTAS TRANSGÉNICAS USOS DE LAS PLANTAS TRANSGÉNICAS: Pág. 105

35. Los transgénicos son una posible solución a la escasez de alimentos: suponen una gran producción de alimentos “baratos”(rapidez), resistentes y nutritivos.

36. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) ANIMALES TRANSGÉNICOS Pág. 104

37. Desventajas del uso de transgénicos: Dificultades económicas de los pequeños agricultores que no pueden comprar las semillas. Problemas ambientales derivados de su uso. No se conocen sus efectos a largo plazo.

38. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) • TERAPIA GÉNICA • La terapia genética persigue la cura definitiva de las enfermedades hereditarias modificando el genoma del enfermo. • Líneas de investigación cancer, diabetes, alzheimer o parkinson Pág. 106

39. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) TERAPIA GÉNICA Puede aplicarse de dos formas: in vivo y ex vivo Pág. 106

40. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) TERAPIA GÉNICA • Dificultades de la terapia génica: • Conseguir que el gen que se exprese sea el correcto. • Los virus empleados pueden causar una respuesta inmunológica mortal o inducir otras enfermedades. Pág. 106

41. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) • CLONACIÓN REPRODUCTIVA Pág. 107

42. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) CÉLULAS MADRE Las células madre son células no diferenciadas que pueden convertirse en células de distintos tejidos. Págs. 108-109

43. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) CÉLULAS MADRE Las células madre son células no diferenciadas que pueden convertirse en células de distintos tejidos. Tipos de células madre: • Células madre embrionarias (embriones excedentes de la fecundación in vitro). • Células madre del cordón umbilical o de adultos. • Células madre inducidas (se obtienen a partir de células de la piel). Págs. 108-109

44. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) CÉLULAS MADRE células madre embrionarias Págs. 108-109

45. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) CÉLULAS MADRE células madre embrionarias Págs. 108-109

46. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) CÉLULAS MADRE células madre embrionarias Son células madre pluripotenciales producen cualquier tipo de célula Págs. 108-109

47. BIOTECNOLOGÍA (manipulando genes … ) CÉLULAS MADRE Células madre inducidas (James Thomson, 2007) Consecución de células madre a partir de células de la piel; el siguiente objetivo será convertir estas células en células diferenciadas y generar tejidos Págs. 108-109

48. Células madre inducidas (James Thomson, 2007) ¿Por qué se usan virus? Los virus inyectan con facilidad su material genético dañino en las células, por eso se cambia el ARN del virus por el ADN modificado que la célula necesita. ¿Por qué se usan células de la piel? Por su rápida reproducción y fácil manipulación (gran tamaño). Son multipotentes  originan varios tipos celulares pero no todos Págs. 108-109

49. EL GENOMA HUMANO • Conjunto de toda la información genética que posee nuestra especie • Se distribuye en 23 pares de cromosomas • PROYECTO GENOMA HUMANO (PGH) • Localizar, secuenciar y estudiar la función de todos los genes humanos • Terminó en el año 2000  Tenemos el libro de instrucciones --> tenemos que aprender a interpretarlo. • DESCUBRIMIENTOS: • Solo el 5 % del ADN genera instrucciones para sintetizar proteinas • La diferencia entre dos personas es del 0.01 % • Nuestra ADN coincide en un 96 % con el de un chimpance Págs. 110

50. EL ADN TRANSMITE SU INFORMACIÓN Genoma y complejidad Los organismos más complejos no tienen necesariamente mayor número de genes o de nucleótidos. Pág. 110