Conceptos Fundamentales en Genética
Fenotipo y Genotipo
Fenotipo: Conjunto de características observables de un organismo, determinadas por la interacción de sus genes y el ambiente.
Genotipo: Conjunto de genes, localizado en el ADN celular, que determina el fenotipo de un organismo en un ambiente dado.
Genoma y Genética
Genoma: La totalidad de la información genética de un organismo, es decir, la secuencia completa de bases de cada una de sus moléculas de ADN.
Genética: Rama de la Biología que estudia cómo se almacena la información genética y cómo esta se transmite a la descendencia.
El Proyecto Genoma Humano y la Genómica Comparada
El Proyecto Genoma Humano tuvo como objetivo secuenciar completamente el genoma humano y localizar los genes en los cromosomas de una selección de individuos de la especie en un plazo de quince años. Uno de sus resultados ha sido la secuenciación de muchos otros genomas de diversas especies, lo que permite comparar las secuencias de genes entre ellas y analizar sus semejanzas y diferencias, así como su grado de parentesco evolutivo. Esto facilita el uso de bases de datos para determinar las diferencias en la secuencia de bases de un gen entre dos especies.
Alelos y Variación Genética
Alelos: Todos los seres vivos diploides tenemos dos copias de cada cromosoma (cromosomas homólogos) y, por tanto, dos copias de cada gen. Las dos copias de un gen pueden ser idénticas o presentar pequeñas diferencias. Estas diferencias pueden reflejarse en las características fenotípicas del organismo. Cada una de las formas alternativas que puede presentar un gen se denomina alelo. Un gen es un segmento de ADN con una secuencia de cientos o miles de bases de longitud. Diferentes alelos de un mismo gen tienen pequeñas variaciones en la secuencia de bases, generalmente en una o dos bases.
Genética Humana y Enfermedades
Caso de Estudio: Anemia Falciforme y Malaria
La anemia falciforme es una enfermedad genética causada por una mutación en el gen que codifica la cadena beta de la hemoglobina. El alelo normal es HbA. Si una mutación por sustitución de una base convierte el sexto codón GAG en GTG, se forma el alelo HbS. Esta mutación es transmitida a la descendencia si se encuentra en las células reproductoras (óvulos o espermatozoides).
Existe una relación notable entre la anemia falciforme y la prevalencia de la malaria. La malaria es una enfermedad parasitaria causada por un protozoo del género Plasmodium, transmitida por el mosquito Anopheles. En el mosquito, el parásito se reproduce sexualmente, e invaden los glóbulos rojos normales, siendo transportados hasta el hígado, donde se reproducen asexualmente. Los síntomas comunes incluyen fiebre, escalofríos, vómitos y anemia. La muerte es frecuente, a menudo debido a insuficiencia hepática o anemia severa. Curiosamente, Plasmodium no puede infectar eficazmente a los glóbulos rojos falciformes, de modo que las personas con el rasgo falciforme (heterocigotos) son resistentes a la enfermedad, lo que explica su mayor prevalencia en regiones endémicas de malaria.
Estructura y Organización del Material Genético
Cromosomas Bacterianos (Procariotas)
Los procariotas tienen un cromosoma que consiste en una única molécula de ADN circular. El ADN de las bacterias no está asociado con proteínas (se considera ADN desnudo).
Plásmidos
Algunos procariotas también poseen plásmidos, mientras que los eucariotas carecen de ellos. Los plásmidos son pequeñas moléculas circulares de ADN desnudo. Por ejemplo, los genes de resistencia a los antibióticos se encuentran frecuentemente en los plásmidos, y las copias de estos plásmidos pueden transferirse de una célula a otra, contribuyendo a la diseminación de la resistencia.
Cromosomas Eucariotas
Los cromosomas eucariotas son moléculas lineales de ADN asociadas con proteínas histonas. Están compuestos de ADN y proteínas globulares, como las histonas. Hay muchas histonas en un cromosoma, lo que le da un aspecto de ‘collar de perlas’ a un cromosoma eucariótico durante la interfase. En una especie eucariota, existen distintos cromosomas portadores de diferentes genes, y se observan diferencias en su longitud y la posición del centrómero. Al comienzo de la mitosis, cada cromosoma aparece doble, formado por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero. Los seres humanos tenemos 23 tipos de cromosomas. Todos los genes en los eucariotas ocupan una posición específica en un tipo de cromosoma, denominada locus.
Cromosomas Homólogos
Los cromosomas homólogos poseen la misma secuencia de genes, aunque no necesariamente los mismos alelos. Son homólogos si comparten la misma secuencia de genes; sin embargo, no son idénticos, ya que pueden presentar alelos diferentes para algunos de esos genes.
Determinación del Sexo y Trastornos Cromosómicos
El sexo es determinado por los cromosomas sexuales. Los autosomas son cromosomas que no determinan el sexo ni influyen en el desarrollo sexual del feto. Dos cromosomas determinan el sexo de los seres humanos: el Cromosoma X, grande y con su centrómero en la mitad; y el Cromosoma Y, pequeño y con el centrómero cerca del extremo.
Las mujeres tienen dos cromosomas X y pasan uno de ellos a cada célula del óvulo; por lo tanto, todos los hijos heredan un cromosoma X de la madre. El sexo de un ser humano se determina en el momento de la fertilización por un cromosoma que llevan los espermatozoides, que puede ser X o Y. Las hijas heredan el cromosoma X y los hijos el cromosoma Y.
La no disyunción cromosómica puede provocar trastornos genéticos, como:
- Síndrome XYY: Hombres fértiles, con riesgo elevado de dificultades de aprendizaje. Se ha sugerido una posible relación con tendencias violentas, aunque esto es objeto de debate.
- Síndrome XO o de Turner: Monosomía X, caracterizado por baja estatura y desarrollo sexual incompleto en mujeres.
- Síndrome XXX: Mujeres fértiles, a menudo con alta estatura y, en algunos casos, problemas de aprendizaje.
- Síndrome XXY o de Klinefelter: Hombres con características femeninas secundarias, como ginecomastia, y a menudo infertilidad.
Cariograma
Un cariograma representa los cromosomas de un organismo, organizados en parejas de homólogos y ordenados según su longitud decreciente. Los cromosomas son visibles solo en las células que se encuentran en mitosis, y es necesario teñirlos para su observación.