LAS UNIONES CELULARES
EL CITOESQUELETO
LA GENÉTICA
La genética (del griego antiguo γενετικός /guennetikós/,
‘genetivo’, y este de γένεσις /guénesis/, ‘origen’)[1] [2] [3] es el campo de la biología que busca comprender la
herencia biológica que se transmite de generación en generación.
El estudio
de la genética permite comprender qué es lo que exactamente ocurre en el ciclo celular, (replicar nuestras células) y reproducción, (meiosis) de los seres vivos y cómo puede ser que,
por ejemplo, entre seres humanos se transmiten características biológicas genotipo (contenido del genoma
específico de un individuo en forma de ADN), características físicas fenotipo, de apariencia y hasta
de personalidad.
El principal
objeto de estudio la genética son los genes, formados por segmentos
de ADN (doble hebra) y ARN (hebra simple), tras la transcripción de ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia, los cuales se sintetizan a partir de ADN. El ADN controla la estructura y
el funcionamiento de cada célula, con la capacidad de
crear copias exactas de sí mismo, tras un proceso llamado replicación, en el cual el ADN se replica.
En 1865 un
monje científico checo-alemán llamado Gregor Mendel observó que los
organismos heredan caracteres de manera diferenciada. Estas unidades básicas de
la herencia son actualmente denominadas genes.
En 1941 Edward Lawrie Tatum y George Wells Beadle demuestran que los genes [ARN-mensajero] codifican proteínas; luego en
1953 James D. Watson y Francis Crick determinan que la estructura del ADN es una doble hélice en direcciones
antiparalelas, polimerizadas en dirección 5' a 3', para el año 1977 Fred
Sanger, Walter Gilbert, y Allan Maxam secuencian ADN completo del genoma del bacteriófago y en 1990 se funda el Proyecto Genoma Humano
La ciencia de la genética
Aunque la genética juega un papel muy significativo en la apariencia y
el comportamiento de los organismos, es la combinación de la genética
replicación, transcripción, procesamiento (maduración del ARN) con las
experiencias del organismo la que determina el resultado final.
Los genes corresponden a regiones del ADN o ARN, dos moléculas compuestas de una cadena de cuatro tipos diferentes de bases
nitrogenadas (adenina, timina, citosina y guanina en ADN), en las cuales tras la transcripción (síntesis de ARN) se
cambia la timina por uracilo —la secuencia de estos
nucleótidos es la información genética que heredan los organismos. El ADN existe naturalmente en forma bicatenaria, es decir, en dos
cadenas en que los nucleótidos de una cadena complementan los de la otra.
La secuencia de nucleótidos de un gen es traducida por las células para producir una cadena de aminoácidos, creando proteínas —el orden de los aminoácidos
en una proteína corresponde con el orden de los nucleótidos del gen. Esto
recibe el nombre de código genético. Los aminoácidos de una
proteína determinan cómo se pliega en una forma tridimensional y responsable
del funcionamiento de la proteína. Las proteínas ejecutan casi todas las
funciones que las células necesitan para vivir.
El genoma es la totalidad de la información genética que posee un
organismo en particular. Por lo general, al hablar de genoma en los seres
eucarióticos nos referimos sólo al ADN contenido en el núcleo, organizado en
cromosomas. Pero no debemos olvidar que también la mitocondria contiene genes
llamado genoma mitocondrial.
Subdivisiones de la genética
La genética se subdivide en varias ramas, como:
- Clásica o [Genética mendeliana|mendeliana]: Se preocupa del estudio
de los cromosomas y los genes y de cómo se heredan de generación en generación.
- Cuantitativa:
Analiza el impacto de múltiples genes sobre el fenotipo, muy especialmente
cuando estos tienen efectos de pequeña escala.
- Molecular: Estudia el ADN, su composición y la manera
en que se duplica. Así mismo, estudia la función de los genes desde el
punto de vista molecular.
- Evolutiva y de poblaciones: Se preocupa del comportamiento de los
genes en una población y de cómo esto determina la evolución de los organismos. En la genética se pueden encontrar muchos
rasgos familiares en común de la familia como el color de ojos, el color
de piel y el color del cabello.
Importancia de la genética
El
conocimiento en genética ha permitido la mejora extensa en productividad de
plantas usadas para el alimento como por ejemplo el arroz, trigo, y el maíz. El
conocimiento genético también ha sido un componente dominante de la revolución
en salud y asistencia médica en este siglo.
La genética
tiene también una gran importancia en la bioingeniería, ya que ha permitido
modificar el material genético de distintos organismos.
Los avances
en este campo han permitido también la alteración de diversos segmentos del
ADN, resultando en la creación de nuevos genes y rasgos genéticos y logrando
también evitar malformaciones genéticas.
En el área
de la salud ha permitido el tratamiento y prevención de la reaparición del síndrome de Down. La bioingeniería ofrece la esperanza de crear antibióticos más eficaces,
además de descubrir una hormona del crecimiento para combatir el enanismo.
Sin duda, la
genética juega un papel muy importante en la evolución de la especie y la
erradicación de enfermedades genéticas.
Se entiende por estructura genética de una
población a la cantidad y distribución de la variación genética presente en la
misma. La alteración genética de una
población sólo puede darse por factores que alteran los valores de las
frecuencias génicas y genotípicas, de modo que el cambio genético implica la
perturbación del equilibrio establecido por la ley de Hardy-Weinberg. El
Mejoramiento Genético se vale de este principio, y con objetivos específicos
altera la estructura de las poblaciones animales.
Historia del mecanismo de la
herencia
Hasta fines del siglo XIX, el conocimiento de
la transmisión de las características de una generación a otra (tanto en
plantas como en los animales y el ser humano) era incierto.
Los trabajos de Gregor Mendel y los
posteriores aportes de la genética
molecular contribuyeron a la solución de estas incógnitas.
La investigación de Mendel consistió en
cruzar líneas puras de plantas de guisantes (arvejas). Una línea pura consiste
en plantas que, al cruzarse con otras de la misma línea, dan plantas idénticas.
Mendel obtuvo siete características: forma de
la semilla (lisa o rugosa), color de la semilla (amarilla o verde), color de la
flor (púrpura o blanca), forma de la legumbre (lisa o estrangulada), color de
la legumbre madura (verde o amarilla), posición de las flores (axial o
terminal) y talla de las plantas (normal o enana). Así, logró obtener una gran
cantidad de datos, los que registró en tablas y los sometió a análisis
probabilísticos.
Hoy, sus valiosas conclusiones se conocen
como leyes mendelianas
de la herencia.
Leyes de Mendel
- Primera ley: propone que al cruzar un individuo dominante
con uno recesivo de una misma característica, todas sus descendencias (F1)
serán idénticos al dominante.
- Segunda ley: surge de los resultados obtenidos con las
cruzas hechas con individuos F1. Algunas características ocultas aparecen aquí.
- Tercera ley: propone que los alelos (elementos) de
diferentes características se transmiten independientemente a la descendencia.
Proyecto Genoma Humano
Luego de 15 años de investigación, en 2000,
científicos de seis países pudieron vislumbrar la ubicación de todos los genes
de un individuo.
La ventaja de este logro es que se sabrá por
qué existen genes defectuosos que causan enfermedades hereditarias y, además,
esta información se podrá aplicar en terapias genéticas o en medicamentos
específicos que desactiven o modifiquen estos genes deficientes.
Gregor Johann Mendel
Nació el 22 de julio de 1822, en Heizendorf,
Austria. Se ordenó sacerdote en 1847. Luego, ingresó a la Universidad de Viena,
donde estudió matemática, física y ciencias naturales. Producto de su formación
académica, pudo lograr los resultados que fueron claves para poder conocer cómo
es el mecanismo de la herencia. Falleció en la ciudad de Brno (actual República
Checa), en 1884.
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