ADN y la Transmisión de la Información Genética

El ADN como Portador de la Información

El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es un polímero formado por la unión de cuatro nucleótidos: adenina, guanina, citosina y timina. En las células eucariotas, el ADN se encuentra en el núcleo asociado a proteínas llamadas histonas, formando la cromatina, que a su vez se organiza en estructuras compactas llamadas cromosomas.

El Concepto de Gen

Un gen es una secuencia específica de bases nitrogenadas en el ADN que contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína. Los genes se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de los cromosomas.

Replicación del ADN

La replicación del ADN es el proceso mediante el cual una molécula de ADN se duplica, dando lugar a dos moléculas hijas idénticas. Este proceso es fundamental para la transmisión de la información genética de una célula a sus células hijas durante la división celular. En la replicación participan diversas enzimas, como la helicasa y la girasa.

Transcripción

La transcripción es el proceso de síntesis de ARN a partir de una de las cadenas del ADN. La enzima responsable de este proceso es la ARN polimerasa.

Traducción

La traducción es el proceso mediante el cual la información genética codificada en el ARN mensajero (ARNm) se utiliza para sintetizar una proteína. En este proceso, la secuencia de nucleótidos del ARNm se traduce en una secuencia específica de aminoácidos, que constituyen los bloques de construcción de las proteínas.

El Código Genético

El código genético es el conjunto de reglas que establece la correspondencia entre la secuencia de bases del ADN (y del ARNm) y la secuencia de aminoácidos en las proteínas. El código genético es universal, lo que significa que es el mismo en todos los seres vivos.

Mutaciones y sus Consecuencias

Alteraciones de la Información Genética

Las alteraciones en la secuencia del ADN pueden dar lugar a la síntesis de proteínas no funcionales, lo que puede tener consecuencias negativas para el organismo.

Concepto de Mutación

Las mutaciones son cambios permanentes en la secuencia del ADN. Estas alteraciones pueden ser beneficiosas, perjudiciales o neutras para el organismo.

Causas de las Mutaciones

Las mutaciones pueden ser causadas por diversos factores, como errores durante la replicación del ADN, agentes químicos (como desaminantes o despurinizantes) o radiación.

Consecuencias Evolutivas y Efectos Perjudiciales

Las mutaciones son la principal fuente de variabilidad genética en las poblaciones, lo que permite la adaptación a diferentes ambientes. Sin embargo, algunas mutaciones pueden tener efectos perjudiciales para la salud, como el desarrollo de enfermedades genéticas.

Meiosis y Reproducción Sexual

La meiosis es un tipo de división celular que da lugar a la formación de gametos (óvulos y espermatozoides). Este proceso es fundamental para la reproducción sexual, ya que permite la combinación de la información genética de dos progenitores.

Etapas de la Meiosis

La meiosis consta de dos divisiones celulares consecutivas: meiosis I y meiosis II. La meiosis I se divide en cuatro fases: profase I, metafase I, anafase I y telofase I. La meiosis II también se divide en cuatro fases: profase II, metafase II, anafase II y telofase II.

Principios de la Herencia

Teoría Cromosómica de la Herencia

La teoría cromosómica de la herencia propone que los genes se encuentran en los cromosomas y que la herencia de los caracteres se debe a la transmisión de estos cromosomas de una generación a la siguiente.

Leyes de Mendel

Gregor Mendel estableció las bases de la genética moderna con sus leyes de la herencia. Estas leyes describen cómo se transmiten los caracteres de una generación a la siguiente.

Aportaciones de Mendel al Estudio de la Genética

Mendel introdujo conceptos clave en la genética, como los de carácter, gen, locus, fenotipo, alelo, cromosomas homólogos y genotipo.

El Mundo de los Microorganismos

Concepto de Microorganismo

Los microorganismos son seres vivos de tamaño microscópico que pertenecen a diferentes reinos, como el reino Monera, el reino Protista y el reino Fungi.

Grupos Principales de Microorganismos

• Bacterias (arqueobacterias y eubacterias)
• Protozoos
• Algas
• Hongos

Formas Acelulares: Virus

Los virus son entidades acelulares que consisten en material genético (ADN o ARN) rodeado por una cubierta proteica. Los virus son parásitos intracelulares obligados, lo que significa que necesitan infectar una célula huésped para poder replicarse.

Estructura de los Virus

Los virus presentan una gran variedad de formas, como cilíndrica, esférica o compleja.

Ciclos Lítico y Lisogénico de los Virus

• Ciclo lítico: En este ciclo, el virus infecta la célula huésped, replica su material genético y ensambla nuevas partículas víricas, lo que provoca la lisis (rotura) de la célula huésped.
• Ciclo lisogénico: En este ciclo, el material genético del virus se integra en el genoma de la célula huésped, replicándose junto con el ADN celular.

Mecanismos de Transferencia de Material Genético en Bacterias

Las bacterias pueden intercambiar material genético a través de tres mecanismos principales: conjugación, transformación y transducción.

Formas de Vida de los Microorganismos y su Relación con el Ser Humano

Los microorganismos pueden establecer diferentes tipos de relaciones con otros organismos, como el comensalismo, el mutualismo o el parasitismo.

Biotecnología y Microorganismos

Concepto de Biotecnología

La biotecnología es la aplicación de la tecnología a los seres vivos o a sus componentes para la obtención de productos o servicios útiles para el ser humano.

Microorganismos Utilizados en Biotecnología

Diversos microorganismos, como bacterias y levaduras, se utilizan en la industria alimentaria, farmacéutica y biotecnológica para la producción de alimentos, bebidas, medicamentos, enzimas y otros productos.

Presencia de Microorganismos en Procesos Industriales

Los microorganismos desempeñan un papel fundamental en la producción de alimentos fermentados, como el vino, la cerveza, el queso y el yogur. También se utilizan en la producción de antibióticos, enzimas y otros productos biotecnológicos.

Enfermedades Infecciosas e Inmunidad

Enfermedades Producidas por Microorganismos

Algunos microorganismos son patógenos, es decir, pueden causar enfermedades. Entre las enfermedades infecciosas más conocidas se encuentran el botulismo, el ántrax, el cólera y el tifus.

Concepto de Infección

Una infección se produce cuando un microorganismo patógeno invade un organismo huésped y se multiplica en su interior.

Inmunidad

La inmunidad es la capacidad del organismo para defenderse de agentes extraños, como bacterias, virus, hongos y parásitos.

Antígeno

Un antígeno es cualquier sustancia que puede ser reconocida por el sistema inmunitario como extraña.

Anticuerpo

Los anticuerpos son proteínas producidas por el sistema inmunitario que se unen específicamente a los antígenos, neutralizándolos o marcándolos para su destrucción.

Mecanismos de Defensa Orgánica

El organismo dispone de diferentes mecanismos de defensa frente a las infecciones, que pueden ser inespecíficos (barreras físicas y químicas) o específicos (respuesta inmunitaria).

Barreras Naturales

Las barreras naturales, como la piel, las mucosas y las secreciones, impiden la entrada de patógenos al organismo.

Respuesta Inflamatoria

La respuesta inflamatoria es una respuesta inespecífica del sistema inmunitario que se activa ante una lesión o infección.

Respuesta Inmunitaria

La respuesta inmunitaria es una respuesta específica del sistema inmunitario que se activa ante la presencia de un antígeno específico.

Respuesta Inmunitaria Humoral

La respuesta inmunitaria humoral está mediada por los anticuerpos, que son producidos por los linfocitos B.

Respuesta Inmunitaria Celular

La respuesta inmunitaria celular está mediada por los linfocitos T, que reconocen y destruyen células infectadas o tumorales.

Respuesta Primaria y Secundaria

• Respuesta primaria: Es la respuesta inmunitaria que se produce tras el primer contacto con un antígeno.
• Respuesta secundaria: Es la respuesta inmunitaria que se produce tras un segundo contacto con el mismo antígeno. Es más rápida y eficaz que la respuesta primaria.

Memoria Inmunológica

La memoria inmunológica es la capacidad del sistema inmunitario para recordar un antígeno previamente encontrado y responder de forma más rápida y eficaz ante una segunda exposición.

Inmunidad Natural y Adquirida

• Inmunidad natural: Es la inmunidad con la que nacemos. Es inespecífica y no requiere una exposición previa al antígeno.
• Inmunidad adquirida: Es la inmunidad que se desarrolla a lo largo de la vida como resultado de la exposición a antígenos. Puede ser natural (tras una infección) o artificial (tras la vacunación).

Sueros y Vacunas

• Vacunas: Las vacunas contienen antígenos atenuados o inactivados que estimulan la respuesta inmunitaria sin causar la enfermedad. Inducen una inmunidad activa y duradera.
• Sueros: Los sueros contienen anticuerpos específicos contra un antígeno determinado. Proporcionan una inmunidad pasiva y temporal.

Alteraciones del Sistema Inmunitario

Hipersensibilidad (Alergias)

La hipersensibilidad es una respuesta inmunitaria exagerada frente a un antígeno normalmente inocuo.

Autoinmunidad

La autoinmunidad se produce cuando el sistema inmunitario ataca a las propias células y tejidos del organismo.

Inmunodeficiencia

La inmunodeficiencia se produce cuando el sistema inmunitario no funciona correctamente, lo que aumenta la susceptibilidad a las infecciones.

SIDA

El SIDA (Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida) es una enfermedad causada por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). El VIH ataca al sistema inmunitario, debilitándolo y haciéndolo más susceptible a las infecciones y a ciertos tipos de cáncer.

Seropositivos

Una persona seropositiva es aquella que ha sido infectada por el VIH, aunque puede no presentar síntomas de la enfermedad.

Enfermos de SIDA

Una persona es considerada enferma de SIDA cuando su sistema inmunitario está gravemente dañado y presenta un recuento de linfocitos T CD4+ inferior a 200 células por milímetro cúbico de sangre.