TEMA 4: LOS GENES Y SU MANIPULACIÓN

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CONTENIDOS:
-      ADN y Genética molecular.
-       Proceso de replicación del ADN.
-       Concepto de gen. Expresión de la información genética. Código genético.
-       Mutaciones. Relaciones con la evolución.
-       Ingeniería Genética: técnicas y aplicaciones. Biotecnología. Bioética.

ESTÁNDARES BÁSICOS:

5.1. Distingue los distintos ácidos nucleicos y enumera sus componentes.

6.1. Reconoce la función del ADN como portador de la información genética, relacionándolo con el concepto de gen.
6.2. Relaciona la replicación del ADN con la conservación de la información genética.

7.1. Ilustra los mecanismos de la expresión genética por medio del código genético.

8.1. Reconoce y explica en qué consisten las mutaciones y sus tipos.
8.2. Relaciona las mutaciones genéticas con la diversidad y evolución de los seres vivos.

12.1. Diferencia técnicas de trabajo en ingeniería genética. A

14.1. Analiza las implicaciones éticas, sociales y medioambientales de la Ingeniería Genética.
14.2. Reconoce las aplicaciones de la Ingeniería Genética.

15.1. Interpreta críticamente las consecuencias de los avances actuales en el campo de la biotecnología.
15.2. Indica algunas aplicaciones de la tecnología del ADN recombinante en la agricultura, la ganadería, el medio ambiente y la salud. A

1. ADN Y GENÉTICA MOLECULAR

1.1. ¿CÓMO ES LA MOLÉCULA DE ADN?

Pero antes un poco de historia...
                                            Vídeo 1: El descubrimiento de la estructura del ADN (Redes)

  • El ADN es una larga molécula compuesta por dos cadenas dispuestas una paralela a la otra y enrolladas en forma de hélice.
  • Cada cadena está constituida por la unión de unidades llamadas NUCLEÓTIDOS. Los nucleótidos están formados por un grupo fosfato, un pentosa (un tipo de azúcar)  y una base nitrogenada.

  • Hay cuatro bases nitrogenadas diferentes que se simbolizan con las letras: A, T, C y G. A por ADENINA, T por TIMINA, C por CITOSINA y G por GUANINA.

  • Cada nucleótido de una cadena está unido al nucleótido al que se encuentra justo enfrente, en la otra cadena. En el ADN, la A solo puede unirse con la T y la G con la C. (A=T y G=C)

1.2. ¿QUÉ ES LA GENÉTICA MOLECULAR?

La genética molecular  es el campo de la genética que estudia la estructura y la función de los genes a nivel molecular.

2. REPLICACIÓN DEL ADN

La información contenida en el ADN es idéntica para todas las células del individuo y se transmite en cada división celular (MITOSIS). Para lograrlo, antes de cada división celular cada molécula de ADN se copia, en un proceso denominado REPLICACIÓN, que tiene lugar durante la INTERFASE.



3. CONCEPTO DE GEN. CÓDIGO GENÉTICO. EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA. 


3.1. CONCEPTO DE GEN.

El gen es un segmento de ADN que lleva codificada la información para un determinado carácter.

Pero ...¿QUÉ TIPO DE INFORMACIÓN LLEVAN LOS GENES?

Molecularmente, un gen es un segmento de ADN que contiene información para construir una proteína concreta que, a su vez, controla la aparición de un determinado carácter.


3.2. CÓDIGO GENÉTICO

¿QUÉ CÓDIGO UTILIZA EL ADN?

El ADN contiene la información para que una célula pueda fabricar miles de proteínas distintas. Lo hace mendiante el CÓDIGO GENÉTICO.
Claves del código genético:
  • Cada tres nucleótidos forma un triplete que equivale a un aminoácido (a la hora de fabricar la proteína correspondiente). Algunos aminoácidos tienen varios tripletes que lo codifican.
  • Hay tripletes que no equivalen a ningún aminoácido, sino que sirven para señala el final de la síntesis de la proteína.
  • El triplete AUG (aminoácido METIONINA) codifica para el inicio de la síntesis de las proteínas.

3.3. EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

Las instrucciones genéticas para elaborar proteínas están contenidas en el núcleo de la célula, en el ADN de los cromosomas. 

Los orgánulos encargados de fabricar las proteínas son los RIBOSOMAS, que están en el citoplasma.

Conseguir que el mensaje del ADN se traduzca a proteínas tiene dos procesos:
  • TRANSCRIPCIÓN: Es hacer una copia del segmento de ADN (gen), esta copia se hace en una molécula un poco distintas que se llama ARN (ácido ribonucleico). La diferencia es que el ARN solo tiene una cadena y en lugar de Timina (T) lleva el Uracilo (U).
  • TRADUCCIÓN: El ARN que se ha formado en el núcleo sale de el y va al citoplasma y se une a un ribosoma. Aquí es donde se va a formar la proteína uniendo los aminoácidos codificados en los tripletes del ARN.

Simplificando...


REPASA ESTOS CONCEPTOS EN ESTE ENLACE

1) REALIZA LAS ACTIVIDADES DEL VÍDEO (enlace por classroom): " El ADN"

Vídeo 2: El ADN

2) REALIZA LA FICHA "DE ADN A PROTEÍNA"

Vídeo 3: Del ADN a proteína


4. LAS MUTACIONES

¿QUÉ ES UNA MUTACIÓN?

Es la aparición súbita y al azar de cambios o errores en la información contenida en el ADN.

Las mutaciones se producen espontáneamente, de forma natural, pero pueden ser estimuladas mediante algunos agentes llamados AGENTES MUTAGÉNICOS. Estos pueden ser de dos tipos:
  • RADICACIONES: como los rayos X, luz ultravioletos, etc.
  • SUSTANCIAS QUÍMICAS: como el ácido nitroso.
  • ELEMENTOS BIOLOGICOS: como virus y bacterias.

¿SE HEREDAN LAS MUTACIONES?

  • Si ocurre en una CÉLULA NO REPRODUCTORA, la mutación desaparecerá con la muerte de esa célula. Aunque a veces estas mutaciones pueden inducir la aparición de TUMORES.
  • Si ocurre en una CÉLULA REPRODUCTIVA (GAMETO), la mutación se transmitirá de generación en generación con la reproducción.

LAS MUTACIONES SON EL ORIGEN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA

La existencia de dos o más alelos para un mismo gen es la base de la diversidad genética y se origina por una mutación.


REALIZA LA FICHA 2 "MUTACIONES"

5. BIOTECNOLOGÍA. INGENIERÍA GENÉTICA:TÉCNICAS Y APLICACIONES.  BIOÉTICA.

La biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos.

La ingeniería genética es la manipulación directa de los genes de un organismo usando la biotecnología para modificar los genes, eliminarlos o duplicarlos.

5.1. ALGUNAS TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA

  • CLONAR UN GEN PARA PRODUCIR PROTEÍNAS EN GRANDES CANTIDADES. EL EJEMPLO DE LA FABRICACIÓN DE LA INSULINA.
La insulina es una proteína que aumenta el nivel de glucosa en sangre. El gen que codifica para esta proteína está en el cromosoma 11 del ser humano. 

  • LA REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA, PCR.
Esta técnica sirve para producir millones de copias de un fragmento genético de manera rápida y tecnológicamente sencilla. Es como si fuera una fotocopiadora de genes.

                                          Vídeo 4 de la PCR
  • ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS Y ORGANISMOS TRANSGÉNICOS. 
- Los organismos genéticamente modificados son aquellos cuyo genoma se ha transformado mediante ingeniería genética (OGM)

- Los organismos transgénicos, son aquellos en los que se le ha introducido un gen de una especie distinta. Este termino hace referencia a seres eucariotas. 

5.2. APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA

  • LA INDUSTRIA ALIMENTARIA. Obtención de alimentos con características especiales, como cereales sin gluten o carnes bajas en colesterol.
  • LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA. Producción de fármacos, como la insulina o la hormona del crecimiento, mediante bacterias que han incorporado genes humanos o animales transgénicos que los producen en su leche.
  • LA AGRICULTURA Y LA GANADERÍA. Se aplica en la mejora de plantas o animales. Ejemplos de plantas resistentes a plagas o animales de crecimiento más rápido.
  • EL MEDIOAMBIENTE. Utiliza OGM (normalmente bacterias) capaces de transformar sustancias contaminantes en sustancias no tóxicas, esto se conoce con el nombre de BIORREMEDIACIÓN.
  • LA INVESTIGACIÓN MÉDICA. Utiliza animales transgénicos para investigar sobre órganos que no causen rechazo en su trasplante. Actualmente además ha abierto un nuevo campo de aplicación en la medicina para curar o aliviar enfermedades genéticas (TERAPIA GÉNICA), que consiste en sustituir un gen responsable de una enfermedad por un alelo normal.
                              

5.3. RIESGOS DE LA BIOTECNOLOGÍA.

  • EL MEDIOAMBIENTE, que estos OGM se extiendan en la naturaleza (ya que son más resistentes) y hagan disminuir las variedades naturales.
  • LA SALUD DE LAS PERSONAS, los alimentos OGM deberían estar etiquetados por si las personas pudieran tener alergias a esos componentes transgénicos.
  • CONTEXTO ECONÓMICO. El mayor riesgo es la monopolización del mercado de las grandes empresas. Esto puede ocasionar la desaparición de cultivos tradicionales y la dependencia de los pequeños productores a estas grandes empresas, empobreciéndolos cada vez más. (es el caso de los países en vías de desarrollo como por ejemplo la India). Si quieres saber más puedes leer este artículo del El País. PINCHA AQUÍ.

PRÁCTICA DE LABORATORIO: EXTRACCIÓN DE ADN












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