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1 Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Mexico CLASE “ QUIMICA” trabajo GRUPO:24 NOMBRE DEL PROFESOR: JUAN GERMAN RIOS ESTRADA NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO FECHA DE ENTREGA: 13 MARZO DEL 2023 2 ANTROPOLOGIA BIOLOGICA APUNTES UNIDAD I: PANORAMA ACTUAL DE LA ANTROPOLOGIA BIOLOGICA Tema 1: La antropología biológica como disciplina. Concepto, definición, postulados y problemática. Sus campos de estudio. Tendencias actuales. ANTROPOLOGIA FISICA-ANTROPOLOGIA BIOLOGICA-BIOLOGIA HUMANA SON SINONIMAS • Designan el mismo campo de conocimiento • Nace de la confluencia de las Cs. Naturales y de las Cs. Sociales CONCEPTO: siendo una rama de la antropología general, estudia el fenómeno humano en sus orígenes, evolución, desarrollo, variabilidad y adaptación desde diversas disciplinas científicas que dan cuenta de su entorno y de sí mismo como parte de la naturaleza. Investiga el proceso de adaptación-transformación del ser humano, su variabilidad- desarrollo y los cambios que conlleva el fenómeno. Se interesa en la diversidad de la variabilidad fenotípica1 entre los individuos de una especie y en el surgimiento de las especies modernas. Su interés primordial es estudiar como el ser human o en 1 Fenotipo: Un fenotipo es cualquier característica o rasgo observable de un organismo, como su morfología, desarrollo, propiedades bioquímicas, fisiología y comportamiento. Antropologia Biologica posee dos aspectos Entender la historia evolutiva humana y la magnitud de la variabilidad biologica, tanto en el pasado como en el presente, explicando los mecanismos que han creado y modelado esa variabilidad Unir esta informacion con la salud, la enfermedad y los factores socio- culturales, que afectan a las sociedades, tanto en el presente como en el pasado 3 interacción con el medioambiente, logra desarrollar cultura. Los Núcleos temáticos de la Aa. Biológica son: Evolución Filogenética Abarca todo lo referente a la evolución homínida en su aspecto biológico y a los criterios necesarios para su compresión. Se refiere al origen y desarrollo evolutivo de las especies, de la genealogía de todos los seres vivos Evolución Ontogénica Comprende el estudio del crecimiento y desarrollo individual (como parte de la intravariación) y sus diferencias poblacionales. Describe el desarrollo de un organismo, desde el ovulo fertilizado hasta su senescencia (muerte celular) Adaptación Filogenética Comprende al conjunto de procesos genético-adaptativos sobre poblaciones actuales y extintas. Adaptación Ontogenénica Esta forma de adaptación se diferencia de la anterior porque las modificaciones fenotípicas a estudiar no son transmisibles a la descendencia por no afectar la constitución genética individual. Puede hablarse de adaptación extragenética o fisiológica, porque comienza con el origen del individuo y no de la población. 2 areas conceptuales Aa. Biologica VARIABILIDAD BIOSOCIAL Mantienen la Unidad Disciplinar EVOLUCION http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Intravariaci%C3%B3n&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Fenotipo http://es.wikipedia.org/wiki/Gen%C3%A9tica 4 Existe considerable interacción entre los núcleos delimitados, dando origen a superposiciones (borde temáticos) que son especialmente críticos cuando es combinado un núcleo evolutivo con un núcleo adaptativo. UNIDAD II: EL ORIGEN Y LA NATURALEZA DE LA VARIABILIDAD HEREDITARIA Tema 2: ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL ADN. La doble hélice y sus componentes. Estructura primaria, secundaria y terciaria del ADN. Replicación, transcripción y traducción del ADN. El ADN esta contenido dentro de la Unidad fundamental de cada organismo vivo, en otras palabras LA CELULA. Podemos distinguir dos tipos de células: PROCARIOTAS (bacterias) y EUCARIOTAS (animales y vegetales). 5 ¿Qué es ADN? Concepto y Estructura ADN: acido desoxirribo nucleico CONCEPTO DE ADN: es el ácido desoxirribonucleico responsable de contener toda la información genética de un individuo o ser vivo, información que es única e irrepetible en cada ser ya que la combinación de elementos se construye de manera única. Este ácido contiene, además, los datos genéticos que serán hereditarios, o sea que se transmitirán de una persona a otra, de generación en generación. El papel principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información. Muchas veces, el ADN es comparado con un plano o una receta, o un código, ya que contiene las instrucciones necesarias para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética. COMPOSICION QUIMICA DE LA MOLECULA DE ADN http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_gen%C3%A9tico 6 El ADN es un largo polímero formado por unidades simples conectadas entre sí, denominadas nucleótidos. En el ADN, cada nucleótido está formado por UN AZUCAR (desoxirribosa), UNA BASE NITROGENADA (Adenina-Timina o Citosina-Guanina) y un grupo de fosfato (P) que actúa como unión entre los nucleótidos) Lo que distingue a cada nucleótido es la base nitrogenada. BASES NITROGENADAS Las bases nitrogenadas pueden ser purinas: ADENINA y GUANINA, las bases pirimidínicas son: CITOCINA, TIMINA y URACILO. La timina solo puede formar ADN y el uracilo solo está presente en el ARN. LA DOBLE HELICE DE ADN La molécula de ADN está constituida por DOS CADENAS o (Hemicadenas) es BICATENARIO de nucleótidos enfrentados, se parece a la escalera caracol. Las bases nitrogenadas de los nucleótidos mantienen unidas las dos Hemicadenas mediante enlaces de puentes de hidrogeno. Se forma siguiendo los patrones de los pares de bases (A-T G-C), las Hemicadenas son complementarias. http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://es.wikipedia.org/wiki/Nucle%C3%B3tidos 7 Denominaciones: ADN Doble Hélice ADN Bicentenario ADN Doble Cadena ADN hélice (alfa) ESTRUCTURA DEL ADN El ADN es una molécula bicatenaria, es decir, está formada por dos cadenas dispuestas de forma anti paralela y con las bases nitrogenadas enfrentadas. En su estructura tridimensional, se distinguen distintos niveles: Estructura primaria: • Secuencia de nucleótidos encadenados. Es en estas cadenas donde se encuentra la información genética, la información radica en la distinta secuencia de bases nitrogenadas. Esta secuencia presenta un código, que determina una información u otra, según el orden de las bases. Estructura secundaria: Un poco de Historia: El modelo de doble hélice fue propuesto en 19853 por James Watson y Francis Garrick, después de obtener (por medios dudosos) una imagen de la estructura gracias a la refracción por Rayos X tomada por Rosalind Franklin. http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_desoxirribonucleico#Componentes 8 • Es el conjunto de interacciones entre las bases. En el ADN las dos hebras se mantienen unidas por enlaces o puentes de hidrogeno. La estructura secundaria es la responsable de la forma que asume el ADN. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. • Es una cadena doble, dextrógira (de derecha a izquierda) o levógira (de izquierda a derecha), según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina y la guanina de una cadena se unen, respectivamente, a la timina y la Citosina de la otra. Ambas cadenas son anti paralelas, pues el extremo3´ (tres prima) de una se enfrenta al extremo 5´ ( 5 prima) • Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el que tiene la estructura descrita por Watson y Crick. Estructura Terciaria: se refiriere a la ubicación de los átomos en el espacio tridimensional. Existen cuatro áreas en las que las formas estructurales de ADN pueden diferir: 1. Dirección del giro Dextro-Levo gira) 2. Longitud de la Hélice 3. Numero de pares de bases por vuelta 4. Diferencia de tamaño entre los surcos mayores y menores: cuando las α se enrollan una sobre otra, se forman huecos, hendiduras o surcos entre una hebra y a otra, dejando expuestas los lados de las bases nitrogenadas en el interior. http://es.wikipedia.org/wiki/Enanti%C3%B3mero#Nomenclatura 9 SUPERENRROLLAMIENTO DEL ADN El ADN puede retorcerse como una cuerda (superscroling). Si el ADN esta retorcido en dirección a la Hélice, se dice que el súper enrollamiento es positivo, si se retuerce en la dirección opuesta es negativo. La mayor parte de ADN tiene un ligero súper enrollamiento negativo producido por enzimas2 denominadas TOPOISOMERASAS. Estas enzimas son necesarias para liberar las fuerzas de torsión introducidas en las hebras de ADN durante procesos como la Replicación y la Transcripción. SENTIDO Y ANTISENTIDO Se denomina “sentido” cuando la secuencia de ADN es la misma que la secuencia de un ARN mensajero que se traduce en una proteína. La secuencia del ADN complementaria se denomina anti sentido. En las dos hebras de ADN pueden existir secuencias de sentido, que codifican ARNm, como de anti sentido, que no codifican ARNm. Es decir que las secuencias “Sentido” que codifican ARNm están presentes y repartidas en las dos hebras. 2 ENZIMA: es una proteína que actúa sobre las moléculas y permite el desarrollo de diversos procesos celulares. ADN superenrollado 10 Funciones de ADN Conceptos Básicos: ADN: es la información de un organismo, es una molécula de nucleótidos. GENOMA: es el conjunto de información de un organismo ADN FUNCIONES REPLICACION (mitosis) ALMACENAMIENTO de Genes y Genoma SINTESIS de PROTEINAS Transcripcion y Traduccion) 11 ADN GENOMICO: se organiza en moléculas3 denominadas Cromatinas CROMATINA: ensambladas forman los cromosomas que se encuentran en el Núcleo Celular en organismo Eucariotas. (En procariotas se encuentra en el nucleoide) También existe ADN en las mitocondrias y en los cloroplastos CROMOSOMA: es un cuerpo que resulta de la condensación del ADN, es decir, de una cadena completa de ADN en un proceso en que se espiraliza en forma hélice para caber dentro del núcleo de la célula. GEN Y GENOMA 3 MOLECULA: Partícula Todo el Proceso de Duplicación, Transcripción y Traducción inicia en el GEN 12 GEN: es una unidad de información dentro del Genoma. Es equivalente a una secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN, que contiene la información específica y necesaria para la síntesis de una macromolécula (Proteína) y también contiene ARNm (mensajero), ARNr (ribosómico) y ARNt (transferencia). GENOMA: es el conjunto de genes contenidos en el cromosoma, es la totalidad de la información genética de un organismo. ESTRUCTURA DE UN GEN EUCARIOTA El Gen posee una región codifícate o secuencia de codificación compuesta de Exones que codifican una proteína. Las regiones que no codifican se denominan Intrones. La región codificante Exón está delimitada cerca del extremo 5’ por un codón de inicio y cerca del extremo 3’ por un codón de parada o Stop. La estructura básica de un Gen consiste de: 1. PROMOTOR: es la secuencia donde empieza la transcripción 2. SECUENCIA CODIFICADORA: incluye la información codificada del Gen 3. TERMINADOR: indica el final de la transcripción. SINTESIS DE PROTEINAS 13 ¿Qué es la síntesis de Proteínas? Es el proceso por el cual se componen nuevas proteínas a partir de 20 aminoácidos esenciales. En este proceso, se transcribe el ADN en ARN. La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas situados en el citoplasma celular. ¿Qué es una Proteína y para qué sirve? PROTEINA: son moléculas formadas por cadenas de aminoácidos, por su diversidad, las proteínas cumplen diferentes funciones: La Proteína es un Polipiptedo funcional, es funcional porque solo adquiere su estructura y función específica cuando interactúa con otra molécula. Es decir la proteína se vuelve enzimática según la necesidad celular. Existen 2 procesos que llevan a cabo la síntesis de proteínas: La TRANSCRIPCION Y LA TRADUCCION. Estos procesos convierten la información contenida en el ADN en proteínas. 14 TRANSCRIPCION La Transcripción es el primer proceso de la expresión génica, a través del cual se transfiere la información contenida en la secuencia de ADN hacia la secuencia de Proteína, utilizando diversos tipos de ARN (mensajero, ribosómico y traducción). C→G T→A A→U 4. TERMINACION: cuando la ARN POLIMERASA termina de aparearse con las bases, se separa del ADN y se constituye como ARNm. Las cadenas de ADN se cierran. El ARNm lleva la copia genetica del nucleo al citiplasma con instrucciones precisas para sintetizar determinada proteina 2. INICIACION: Una vez que ha reconocido la region promotora, inicia la transcripcion, la enzima HELICASA rompe los puentes de hidrogeno para que otras enzimas puedan copiar la secuencia de la hebra molde. 3. ELONGACION: al romperse los puentes de hidrogeno, se produce la elongacion de la α Helice. La enzima ARN POLIMERASA recorre la hilera expuestar de ADN, apareandose son las bases nitrogenadas: La Transcripcion se realiza por etapas 1. PREINICIACION: primero los factores de transcripcion deben reconocer la region donde iniciara el proceso. Esta region se denomina secuencia de inicio o Promotor. Los promotores se localizan en el extremo 5' y tienen secuencia conservativa Una vez terminado el proceso de transcripción el ARNm atraviesa un proceso de varios pasos; el objetivo principal de este proceso es reducir la mezcla de Intrones y Exones 15 Cuando el ARNm sale del núcleo al citoplasma se procesa (PROCESAMIENTO DEL ARNm) Cuando el ARNm atravesó todo el procesamiento, queda liberado en el citoplasma (también se lo denomina ARNm maduro), una vez en el citoplasma el ARNm se acopla a los RIBOSOMAS, que son la maquinaria encargada de posibilitar la síntesis de proteínas. La Transcripción posee una serie de características: 1. COMPLENTARIEDAD de las bases nitrogenadas. 1. Accion de Proteccion o Capping (caperuza): protege su degradacion y le proporciona una estructura que pueda ser reconocida por el Ribosoma, para iniciar la Traduccion. La direccion cap/capping se realiza en 5' 2. Adicion de cola en el extremo 3' o Cola de Poli Adeninas: para proteger su degradacion en el citoplasma, asi se podra sintetizar mayor cantidad de proteinas, e interviene en el transporte del ARN. 3. Eliminacion de INTRONES o SPLICING: son secuencias que no codifican nada. Este proceso se denomina Corte y Empalme. es la "edicion" del ARNm antes de su liberacion hacia el citoplasma ¿Qué pasa con el ARNm una vez que se completo el ciclo de síntesis y salió del Ribosoma? Cuando el ARNm termino de atravesar el Ribosoma, se degrada en sus nucleótidos, ayudado por las ribonucleasas. 16 2. LA DIRECCION DE LA TRANSCRIPCION ES SIEMPRE DE 5’ A 3’, la ARN POLIMERASA siempre lee de 5’→3’ 3. ASIMETRIA DE LA TRANSCRIPCION: significa que solo se realiza la transcripción en una sola cadena de ADN, que se denomina Hélice codificadora o Hélice con sentido. La Hélice que queda sin codificar se denomina Hélice estabilizadora o Hélice sin sentido. TRADUCCION CONCEPTO DE TRADUCCION: es el segundo procesode la Síntesis de Proteínas, ocurre tanto en el citoplasma, donde se encuentran los ribosomas, como también en el Retículo Endoplasmatico Rugoso (R.E.R). En la traducción el ARNm se decodifica para producir una proteína (Polipiptedo) especifica según las reglas del CODIGO GENETICO), en la traducción la secuencia de ARNm es decodificada en una cadena de AMINOACIDOS para formar una proteína. La TRADUCCION es el segundo proceso que realiza el ARN para convertirse en proteína. Una vez que el ARNm llego al citoplasma, es decir atravesó todo el proceso de transcripción, está listo para dirigirse al ribosoma. En el Ribosoma es leído como una secuencia de AMINOACIDOS, que luego se traducen en PROTEINAS: 17 Los RIBOSOMAS están formados por una unidad pequeña y una grande que rodean al ARNm. Es la fábrica donde se agrupan los aminoácidos por tripletes para formar proteínas. Los tripletes son denominados CODONES. Cada uno de los codones codifica un AMINOACIDO ESPECIFICO. El RIBOSOMA traduce este código de aminoácidos para producir proteínas. MECANISMO BASICO DE LA TRADUCCION EL ARNm pasa al Citoplasma Se asocia a los RIBOSOMAS En los RIBOSOMAS se seintetizan las Proteinas los RIBOSOMAS pueden estar libres en el Citoplasma o sobre las membranas del R.E.R 3. TERMINACION: cuando en la lectura del Ribosoma llega al CODON STOP o SIN SENTIDO, libera la cadena de proteina/polipéptidica. EL CODON STOP SIEMPRE SERA: UAA-UAG-UGA 2. ELONGACION: el codón de inicio se enlaza con el siguiente aminoacido, y asi sucesivamente lee codón por codón, codificando aminoacidos hasta llegar al CODON STOP. LA TRADUCCION SE REALIZA POR ETAPAS (ARNt) 1. ACTIVACION: se produce la iniciacion. EL CODIGO DE INICIACION ES AUG, codifica el Aminoacido MET o de INICIO (Metionina), siempre es el mismo y es eliminado al final del proceso. 18 CODIGO GENETICO El Código Genético es el conjunto de reglas que definen la secuencia de aminoácidos que se traducirán del ADN ribosómico. Los nucleótidos del ARN serán agrupados por Codones (Tripletes). Cada Codón codifica un aminoácido específico. El Código Genético combina las 4 letras de las Bases Nitrogenadas (A-T G-C) con 20 letras que corresponden a los Aminoácidos. Para cada Codón son posibles 64 combinaciones, de las cuales 64 codifican aminoácidos. CODON INICIO: AUG-MET CODON STOP: AAU-UAG-UGA ¿Qué es lo que pasa cuando el ARNm ingresa al Ribosoma? Cuando el ARNm ingresa al ribosoma se produce la lectura del CODIGO GENETICO. 19 CARACTERISTICAS DEL CODIGO GENETICO 1. UNIVERSALIDAD: es compartido por todos los seres vivos 2. ESPECIFIDAD Y CONTINUIDAD: Un codón solo codifica un Aminoácido. Su lectura es lineal y continua de 5’→3’ 3. DEGENERACION: el código genético es redundante pero no ambiguo. Diferentes codones pueden codificar un mismo aminoácido. Ej.: GGU-GGC-GGA-GGG→GLICINA Cuando el ribosoma reconoce el Codón Stop se detiene la síntesis de proteínas La Proteína formada se desprende del ribosoma y queda libre en el citoplasma, lista para ser utilizada por la célula para cumplir la función que se le asigne. ¿DE DONDE SE OBTIENE LA ENERGIA PARA REALIZAR EL PROCESO DE SINTESIS? Los nucleótidos además de la función que cumplen como parte de los ácidos nucleicos, actúan como intermediarios en la TRANSFERENCIA DE ENERGIA EN LAS CELULAS. La molécula ATP (Adenina Tri Fosfato) es un tipo de nucleótido que almacena energía en sus uniones. La ATP mediante una hidrólisis (ruptura con intervención de una molécula de agua) degrada la tercera union de fosfato y libera la energía almacenada, obteniendo ADP (Adenina Di Fosfato) y un grupo de fosfato. La energía liberada se emplea en las diferentes actividades celulares. Las moléculas de ATP aportan la energía que la célula necesita para realizar la síntesis de macromoléculas en el transporte a través de las membranas, y en otras funciones. REPLICAION DEL ADN ATP ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE DE ENERGIA 20 El proceso de replicación del ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse, es decir hacer una copia de sí mismo. El significado genético de la replicación es el de conservar la información genética, de manera que, cuando la célula se divide (mitosis), de lugar a dos células hijas que contengan la misma información genética. CICLO CELULAR El ciclo celular consta de dos fases que se alternan: la interfase y la división celular. La Interfase se subdivide en: G1, Síntesis (S) y G2 En la subfase S se produce la replicación de ADN En la Subfase G2 se produce la Mitosis Para que una célula se divida es necesario que primero se replique el material hereditario (ADN), es decir tiene que haber atravesado la Subfase S, de forma que, cuando las células se dividen, los cromosomas están en estado de dos cromatidas4 CARACTERISTICAS DE LA REPLICACION 1. ORIGEN: REPLICON (unidad funcional de la replicación) 2. SECUENCIALIDAD: desde el origen la replicación avanza de forma secuencial, por partes 3. AVANZA EN FORMA DE HORQUILLA: las dos hemicadenas de ADN se duplican al mismo tiempo. Para que esto sea posible, la replicación avanza con forma de horquilla, formándose una burbuja. 4. BIDIRECCIONALIADAD: a partir de un punto se sintetizan las dos cadenas en ambos sentidos. 4 La cromátida es una de las unidades longitudinales de un cromosoma duplicado, unida a su cromátida hermana por el centrómero, es decir, la cromátida es toda la parte a la derecha o a la izquierda del centrómero del cromosoma. http://es.wikipedia.org/wiki/Cromosoma http://es.wikipedia.org/wiki/Centr%C3%B3mero 21 PROCESO DE LA REPLICAION Hay 3 grandes grupos de enzimas que participan en la replicación del ADN: Enzimas desenrollantes: abren la doble hélice y separan ambas cadenas de nucleótidos formando la burbuja de replicación. 1. HELICASA rompe los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias de ambas cadenas de nucleótidos y abre la doble hélice como una cremallera. 2. TOPOISOMERASA elimina las tensiones producidas por el desenrollamiento del ADN. 3. Las proteínas SSB, que no son enzimas, estabilizan las cadenas sencillas de ADN. Enzimas que intervienen en la síntesis de las nuevas cadenas de ADN: 1. PRIMASA es una ARN polimerasa que fabrica el ARN cebador o "primer". El cebador o primer está formado por nucleótidos de ARN. Le indica a la Polimerasa donde debe unirse. 2. ADN POLIMERASA III sintetiza nuevos fragmentos de ADN. 3. ADN POLIMERASA I elimina el ARN cebador y rellena el hueco con ADN. 4. ADN LIGASA une los fragmentos, sintetiza el cebador de ARN necesario para la síntesis de la cadena complementaria. 5. Fragmentos de Okazaki: las Hemicadenas son bidireccionales, la cadena continua (5’→3’) se sintetiza como una sola unidad, pero la cadena de 3’→5’ es discontinua, y se sintetiza como una serie de fragmentos. La cadena adelantada (Continua) requiere de un único cebador, mientras que la cadena retrasada (discontinua) posee fragmentos (los fragmentos de okazaki) que requieren múltiples cebadores. Enzimas correctores de la replicación del ADN: corrigen algunos errores cometidos en el proceso. 1. ADN POLIMERASAS tienen capacidad auto correctora, antes de introducir el nuevo nucleótido complementario de la cadena molde de ADN, revisan si los anteriores están correctamente insertados. 2. Enzimas de CORRECCIÓN POSTREPLICATIVA, tras la replicación revisan si los nucleótidos de las nuevas cadenas de ADN son los correctos, si detectan alguno incorrecto lo eliminan y lo sustituyen por el nucleótido adecuado. 22 MODELOS DE REPLICACION Puede ser: SEMI CONSERVATIVO, CONSERVATIVO Y DISPERSO SEMICONSERVATIVO: (WATSON Y CRICK 1953) el modelo de doble hélice suponía que la α hélice separaba sus hebras y cada una de las Hemicadenas, sirve parasintetizar una nueva hebra complementaria. DIVISION CELULLAR: MITOSIS Mitosis es…el proceso de división celular, en el cual una célula madre da origen a dos células hijas idénticas a la célula madre La mitosis consta de las siguientes fases: 23 Tema 3: EL GENOMA HUMANO, SUS ANTECESORES Y PRIMATES SUPERIORES. Organización del genoma humano. Tipos de ADN. Genómica primate comparada: el genoma Pan troglodytes, Neardenthal y hombre de Denisova. CONCEPTO DE GENOMA: es el conjunto de genes contenidos en los cromosomas, es la totalidad de la información genética que posee un organismo o una especie en particular. 24 El Genoma Humano (Homo sapiens) contiene 23 pares de cromosomas en el núcleo de cada célula diploide5. De los 23 pares (46 cromosomas), 22 son autosómicos6 y un par determina el sexo XX en mujeres y XY en hombres. El Genoma Haploide7 es solo una representación de cada par. En las células haploides solo se contiene un juego de cromosomas. El genoma se organiza en moléculas denominadas CROMATINAS, la cromatina ensamblada forma el CROMOSOMA. La Cromatina puede encontrarse compactada (HETEROCROMATINA). Se trata de cromosoma + proteínas histonas en estado condensado. En esta conformación no se puede replicar. La cromatina menos compactada (EUCROMATINA) es una gran concentración de genes, que casi siempre se encuentra en transcripción activa. El GENOMA HUMANO y su expresión, el PROTEOMA8, contienen la información básica y necesaria para el desarrollo físico de un ser humano. La secuencia de ADN que conforma el Genoma humano contiene codificada la información necesaria para la expresión génica (síntesis de proteínas). Existen distintos tipos de secuencias de ADN en organismos eucariotas: 1. Genes o secuencias de copia única: son los genes que codifican proteínas, llamados genes estructurales, se encuentran en una sola copia del genoma. 2. Genes o secuencias repetidas pocas veces: son secuencias funcionales que codifican proteínas relacionadas. Llevan la información de la hemoglobina9. 3. Genes o secuencias moderadamente repetidas (TANDEM): genes que tienen varias copias idénticas 5 Diploide es una célula, un organismo o un tejido que cuenta con dos juegos de cromosomas. 6 Autosómico: que no es sexual 7 Una célula haploide es aquella que contiene un solo juego de cromosomas o la mitad (n, haploide) del número normal de cromosomas, en células diploides (2n, diploide). Las células reproductoras, como los óvulos y los espermatozoides de los mamíferos y algunas algas contienen un sólo juego de cromosomas, mientras que el resto de las células de un organismo superior suelen tener dos juegos de ellos. Cuando los gametos se unen durante la fecundación, el huevo fecundado contiene un número normal de cromosomas (2n): es una célula diploide. 8 Proteoma: conjunto de proteínas del ser humano, que por su adaptación funcional fundamenta la morfología y funcionalidad de cada célula. 9 Hemoglobina: Es una proteína en los glóbulos rojos que transporta oxígeno 25 4. Genes o secuencias altamente repetidas y que carecen de función conocida: son secuencias cortas de ADN repetido miles o millones de veces y las copias no son del todo idénticas. 5. Genes o secuencias centromericas altamente repetidas. 6. Genes o secuencias repetidas miles de veces y dispersas por el genoma entre las secuencias de copia única. Pueden encontrarse en distintas posiciones (LOCUS) del cromosoma, repetidas varias veces. 7. Genes o secuencias TRANSPOSONES: son secuencias que pueden cambiar de posición dentro del genoma. ORGANIZACIÓN DEL GENOMA HUMANO GENOMA HUMANO ES EL CONJUNTO DE GENES CONTENIDOS EN LA MOLECULA DE ADN, QUE ES LA INFORMACION DE UN ORGANISMO Y ESTA COMPUESTO POR TIPOS DE ADN ADN EXTRAGENICO que es el codificante de una proteina y esta constituido por exones ADN INTRAGENICO que no codifica nada, esta constituido por intrones o ADN JUNK (Basura) 26 MODIFICACIONES DEL GENOMA ELEMENTOS REPETIDOS TANDEM DISPERSOS LINE Son retro-transposones porque pueden copiarse a si mismos y transponerse a otras regiones cromosómicas SINE son repeticiones Secuencias ALU propia de los Primates 27 INDEL = INSERCIONES + DELECCIONES MUTACIONES SINÓNIMAS: Silenciosas, sin cambio de sentido, no cambian ningún aminoácido en la proteína codificada, debido a que la mutación cambia un codón por otro codón sinónimo. Conservativas MUTACIONES NO SINÓNIMAS: MUTACIONES MIS-SENSE (CON cambio de sentido) y MUTACIONES NON -SENSE (SIN cambio de sentido). SISTEMATICA MOLECULAR La Sistemática Molecular trata de comprender el origen y diversificación de la vida a partir de la información contenida en la molécula de ADN. Utiliza el ADN para inferir relaciones de parentesco entre los organismos. ¿QUE HACE LA GENÓMICA COMPARATIVA? CONCEPTO: La genómica comparativa estudia las semejanzas y diferencias entre genomas de diferentes organismos. Es un intento de beneficiarse de la información proporcionada por las firmas de la selección natural para entender la función y los procesos evolutivos que actúan sobre los genomas. La genómica comparativa se aprovecha tanto de las similitudes como de las diferencias en las proteínas, ARN, y regiones reguladoras de diferentes organismos para inferir cómo la selección natural ha actuado sobre tales elementos. Los genes que son responsables de similitudes entre diferentes especies se conservarían a través del tiempo (selección estabilizadora) Los genes responsables de las diferencias entre especies deberían separarse (selección disruptiva) Los genes que no son importantes para los sucesos evolutivos del organismo no serán conservados (la selección es direccional). 28 ALELO= PAR DE GENES HOMOLOGOS10 ¿QUE ES UN ALELO? Los alelos son formas alternas de un gen, que difieren en secuencia o función. Toda característica genéticamente determinada depende de la acción de por lo menos un par de genes homólogos, que se denominan alelos. Los alelos que varían en secuencia tienen diferencias en el ADN, como deleciones, inserciones o sustituciones. ¿QUE ES UN ALELO DERIVADO? Un alelo derivado es un alelo que surge en la evolución a partir de un alelo ancestral debido a una mutación El alelo ancestral no se define a partir de organismos cercanos Con frecuencia se toma el alelo chimpancé como el alelo ancestral por conveniencia, pero es sólo una aproximación 10 HOMOLOGO: Relación de correspondencia que ofrecen entre sí partes que en diversos organismos tienen el mismo origen aunque su función pueda ser diferente. Relación de correspondencia que ofrecen entre sí distintas moléculas o alguna de sus partes, que tienen origen y función semejantes. 29 Si hay una mutación en el linaje chimpancé después de su separación de humano, el alelo chimpancé no es un alelo ancestral de humano Los genes homólogos posibilitan el reconocimiento de funciones comunes en distintos organismos a través de los genes: ORTÓLOGOS: genes homólogos presentes en distintos organismos que codifican proteínas con la misma función y que han evolucionado mediante descendencia directa PARÁLOGOS: genes homólogos presentes en un mismo organismo que codifican proteínas con funciones similares, pero no idénticas GENOMICA PRIMATE COMPARATIVA ¿CON QUIEN COMPARAR? Los parientes vivientes más cercanos evolutivamente al hombre son Pan paniscus (bonobos) y Pan troglodytes (chimpanzee común) con los cuales comparte un ancestro común hace 5-7 crones El ancestro común con los orangutanes asiáticos vivió hace 12-18 crones El ancestro común con Gorilla se remonta a 6-8 crones Entre los Homininos se comparten un ancestro común con: ➢ Neanderthal que vivió hace 400.000-500.000años ➢ Hombre Denisova ( 50.000-30.000 UN GEN ES La secuencia de ADN que constituye la unidad funcional para la transmisión de los caracteres hereditarios. 30 La comparación del genoma humano con los genomas de los Primates así como con nuestros parientes extintos más cercanos Neandertal y Hombre de Denisova permitirá: EL 95% DEL GENOMA CHIMPANCÉ TIENE UNA SECUENCIA IDÉNTICA EN EL GENOMA HUMANO. La mayor diferencia en la expresión génica entre humanos y chimpancé se encontró en el testículo y la menor en el cerebro La mayoría de los genes muestran un aumento de expresión humanos. Intercambio genético entre humanos modernos y Denisova (solo el 4-6%) Homo sapiens, Homo neanderthalensis y Denisova polimórficos en 33% de estos genes GENES SELECCIONADOS POSITIVAMENTE EN HUMANOS Splicing alternativo en el gen neuropsina, Proteína cerebral expresada en el sistema nervioso y relacionada al aprendizaje y memoria, principal diferencia con Chimpance Esta mutación se expresa también en Neanderthal y Denisova Identificar las características genómicas específicas de los humanos modernos Identificar las características funcionalmente importantes durante la evolución humana Descubrir las bases biológicas de la cognición, lenguaje y cultura humana Comprender enfermedades que afectan a específicamente a los humanos (esquizofrenia, autismo) Comprender evolutivamente el surgimiento del linaje humano 31 Este rasgo cognitivo de los humanos modernos podría haber estado presente en los homíninos arcaicos Tema 4: CROMOSOMAS. Citogenética. El cariotipo humano. Composición química de los cromosomas. Identificación cromosomática. Aberraciones cromosómicas como factor evolutivo CROMOSOMA: es un cuerpo que resulta de la condensación del ADN, es decir, de una cadena completa de ADN en un proceso en que se espiraliza en forma hélice para caber dentro del núcleo de la célula. CROMATINA: ensambladas forman los cromosomas que se encuentran en el Núcleo Celular en organismo Eucariotas. (En procariotas se encuentra en el nucleoide) La Cromatina puede encontrarse compactada (HETEROCROMATINA). Se trata de cromosoma + proteínas histonas en estado condensado. En esta conformación no se puede replicar. 32 La cromatina menos compactada (EUCROMATINA) es una gran concentración de genes, que casi siempre se encuentra en transcripción activa. CARIOTIPO HUMANO El cariotipo es el patrón cromosómico de una especie expresado a través de un código, establecido por convenio, que describe las características de sus cromosomas. Debido a que en el ámbito de la clínica suelen ir ligados, el concepto de cariotipo se usa con frecuencia para referirse a un cariograma, el cual es un esquema, foto o dibujo de los cromosomas de una célula metafásica ordenados de acuerdo a su morfología (metacéntricos, submetacéntricos, telocéntricos, subtelocéntricos y acrocéntricos) y tamaño, que están caracterizados y representan a todos los individuos de una especie. El cariotipo es característico de cada especie, al igual que el número de cromosomas; el ser humano tiene 46 cromosomas (23 pares porque somos diploides o 2n) en el núcleo de cada célula, organizados en 22 pares autosómicos y 1 par sexual (hombre XY y mujer XX). 33 Tipos de Cromosomas según su posición al centrómero: Los criterios utilizados para el ordenamiento de los cromosomas son: 1. División en cuadrantes 2. Cortar los cromosomas en cada cuadrante 3. Ubicar los centrómeros 4. Separarlos por tamaño 5. Separarlos según la ubicación del centrómero. COMPOSICION QUIMICA DEL CROMOSOMA Los principales componentes que se obtienen cuando se aísla la cromatina de los núcleos interfásicos son el ADN, las proteínas histónicas, las proteínas no histónicas y el ARN.11 11 VER IMAGEN EN PAGINA 10 LA UNICA FORMA POSIBLE DE OBSERVAR A UN CROMOSOMA ES CUANDO SE ENCUENTRA EN LA METAFASE DE LA MITOSIS/DUPLICACION CELULAR http://es.wikipedia.org/wiki/Cromatina 34 Tema 5: HERENCIA MENDELIANA EN EL HOMBRE. Modos de herencia mendelianos y su aplicación al hombre. Concepto de Fenotipo y Genotipo. Fenocopia. Herencia autosómica dominante, recesiva, codominante y ligada al X. herencia mitocondrial. Herencia multifactorial. HERENCIA MENDELIANA (ES CUALITATIVA) Las Leyes de Mendel son el conjunto de reglas básicas sobre la transmisión por herencia de las características de los organismos padres a sus hijos. Estas reglas básicas de herencia constituyen el fundamento de la genética. Las leyes se derivan del trabajo realizado por Gregor Mendel publicado en el año 1865 y en 1866, aunque fue ignorado por mucho tiempo hasta su redescubrimiento en 1900. 35 Rasgos mendelianos DERMATOGLIFOS FENOTIPO Y GENOTIPO: CONCEPTOS FENOTIPO: conjunto de caracteres morfológicos, funcionales, bioquímicos, conductuales, etc., que presenta un ser vivo. Gran parte del fenotipo es hereditario, esto es, corresponde a las características que un ser vivo recibe de sus progenitores. El grupo sanguíneo, que también es una característica fenotípica, está determinado por los grupos sanguíneos de los progenitores. 36 GENOTIPO: El genotipo es el conjunto de genes que presenta un individuo. Muy frecuentemente estos genes determinan características que aparecen en el fenotipo; otras veces los genes no llegan a manifestarse. Así, una persona que tenga el grupo sanguíneo A puede tener un genotipo A0, es decir, un gen parental determina la presencia del carácter A y el otro gen parental 0; pero en este caso la presencia de A (carácter dominante) se impone a la característica 0 (carácter recesivo); el individuo es fenotípicamente A aunque también tenga el gen correspondiente al grupo 0. ALELO DOMINANTE: Un fenotipo dominante es aquel que está determinado por un alelo dominante, y por lo tanto se expresa siempre que está presente. Es decir, si por ejemplo contemplamos el color de una flor y resulta que el alelo que le da el color rojo es dominante, aunque la flor tenga otro alelo que determine otros colores, la flor será roja. En individuos heterocigotos. ALELO RECESIVO: son aquéllos que manifiestan su fenotipo sólo en homocigosis, es decir cuando los dos alelos de un individuo son iguales; pero quedan enmascarados en los heterocigotos por el alelo dominante (p.e.: los individuos homocigotos.) HOMOCIGOTA: Individuo que posee dos alelos idénticos para el mismo carácter. Por ejemplo, para color de plumaje azul, vv, el individuo seria homocigoto-recesivo HETEROCIGOTA: o híbrido, Individuo que posee dos alelos diferentes para un mismo carácter. Por ejemplo color de plumaje verde vV.-heterocigoto. Sistema ABO: Sistema de clasificación de cuatro grupos sanguíneos: A, B, AB y 0. Por ejemplo: Las personas del Grupo AB son las que poseen al mismo tiempo antígenos del tipo A y del tipo B. Un grupo sanguíneo es una clasificación de la sangre en base a las características de la membrana de los glóbulos rojos o hematíes y del suero de la sangre. En la superficie de los glóbulos rojos hay unas sustancias llamadas ‘antígenos de superficie’ propias de cada persona. Es decir expresan el Fenotipo. MODOS DE HERENCIA MENDELIANO HERENCIA AUTOSOMICA DOMINANTE: El término autosómico dominante describe a uno de los patrones de herencia clásicos o mendelianos y se caracteriza por presentar el fenómeno 37 de dominancia genética para un determinado alelo de un gen cuyo locus se encuentra ubicado en alguno de los autosomas o cromosomas no determinantes del sexo. Es decir, que por este mecanismo una determinada característica heredable se transmite en una forma que puede ser predecida sin tener en consideración el sexo del descendiente. Además para que esta característica heredable se exprese bastacon que el descendiente reciba el gen de uno solo de sus progenitores. HERENCIA AUTOSOMICA RECESIVA: El término autosómico recesivo describe a uno de los patrones de herencia clásicos o mendelianos y se caracteriza por no presentar el fenómeno de dominancia genética. En este patrón de herencia el fenotipo que caracteriza al alelo recesivo se encuentra codificado un gen cuyo locus se encuentra ubicado en alguno de los autosomas o cromosomas no determinantes del sexo. Este alelo recesivo no se manifiesta si se encuentra acompañado por un alelo dominante. HERENCIA CODOMINANTE: La herencia codominante se caracteriza por la expresión de ambos genes, recesivos y dominantes. 38 HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA X: La especie humana posee 46 cromosomas dispuestos en 23 pares, de esos 23 pares 22 son somáticos o autosomas (heredan caracteres no sexuales) y uno es una pareja de cromosomas sexuales (llamados también heterocromosomas o gonosomas), identificados como XX en las mujeres y como XY en los hombres. Esta pareja de cromosomas sexuales no solo llevan los genes que determinan el sexo, sino que también llevan otros que influyen sobre ciertos caracteres hereditarios no relacionados con el sexo. Hay caracteres que sin ser caracteres sexuales primarios (órganos genitales, gónadas) o secundarios (barba del hombre, pechos de las mujeres), solo aparecen en uno de los dos sexos, o si aparecen en los dos, en uno de ellos son mucho más frecuentes. A estos caracteres se les denomina caracteres ligados al sexo. HERENCIA MITOCONDRIAL: La mayor parte del material genético se encuentra en los cromosomas en el interior del núcleo de la célula, pero las mitocondrias, unos orgánulos del interior celular que producen la energía que se utiliza en el metabolismo, también contienen una pequeña cantidad de ADN denominado ADN mitocondrial. Las alteraciones del material genético de las mitocondrias son la causa de algunas enfermedades que se transmiten con un patrón característico debido a que las mitocondrias solo se heredan de la madre. HERENCIA MULTIFACTORIAL O POLIGENICA (ES CUANTITATIVA): son producidas por la combinación de múltiples factores ambientales y mutaciones en varios genes. No siguen el patrón de herencia mendeliana. Características de la Herencia Multifactorial: 1. Variación discontinua: el fenotipo está situado entre dos o más clases diferenciadas (Monogenico-mendeliano) 39 2. Variación continua: la distribución de los caracteres fenotípicos se reparte de modo continuo (poligenico-multifactorial) UNIDAD III: EL ORIGEN Y EL ARBOL DE LA VIDA Tema 6: EL ORIGEN DE LA VIDA. Teorías y modelos sobre el origen de la vida. Las grandes transiciones. Protobiontes, procariotas y eucariotas. Tema 7: EL ARBOL DE LA VIDA. Aparición de los metazoarios, cordados y vertebrados. La conquista de la tierra: tetrapoda. Amniotas. Sinapsidos. Origen de los mamíferos. TEORIAS DEL ORIGEN DE LA VIDA: Ver practico 6. Las Grandes transiciones La evolución biológica es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común. Las evidencias del proceso evolutivo son el conjunto de pruebas que los científicos han reunido para demostrar que la evolución es un proceso característico de la materia viva y que todos los organismos que viven en la Tierra descienden de un último antepasado común universal. La historia más temprana del origen de la vida generalmente se enfocan en el comportamiento de las macromoléculas, debido a que el consenso científico actual es que la compleja bioquímica que constituye la vida provino de reacciones químicas simples, si bien persisten las controversias acerca de cómo ocurrieron las mismas. Tampoco está claro cuáles fueron los primeros desarrollos de la vida (protobiontes), la estructura de los primeros seres vivos o la identidad y la naturaleza del último antepasado común universal. Todos los organismos existentes comparten ciertas características ―incluyendo la presencia de estructura celular y de código genético― que estarían relacionadas con el origen de la vida. LOS PROTOBIONTES Un Protobionte (pre-celular) es un tipo o tipos de estructuras abióticas que precedieron a las células. 40 Sin embargo también se suele usar para referirse a una etapa más avanzada del origen de la vida, en el cual es descrito como un tipo primitivo de organismo vivo celular simple y primitivo que teóricamente precedió a las células procariontes; en este último caso se utiliza igualmente el término Progenote (pre-genoma). Un protobionte hace referencia a las primeras estructuras y formaciones de moléculas orgánicas que pudieron haber evolucionado en los primeros seres vivos. Dentro de los niveles de complejidad biológica, los protobiontes se consideran precursores de la vida celular. El protobionte es un agregado acelular de polímeros orgánicos ensamblados espontáneamente de forma abiótica, rodeado por una estructura membranosa. Los protobiontes exhiben algunas de las propiedades que se asocian con la vida, como la reproducción simple, el metabolismo y la excitabilidad, así como el mantenimiento de un medio químico interno diferente del exterior. TRANSICION DE PROCARIOTAS A EUCARIOTAS Todas las células comparten características esenciales, la membrana externa (membrana celular -o membrana plasmática- que separa el citoplasma de la célula de su ambiente externo) y el material genético (la información hereditaria que dirige las actividades de una célula y le permite reproducirse y transmitir sus características a la progenie). El paso de los procariotas a los primeros eucariotas (los protistas) fue una de las transiciones evolutivas principales sólo precedida en orden de importancia por el origen de la vida. Una hipótesis, que gana creciente aceptación, es que se originaron células de mayor tamaño, y más complejas, cuando ciertos procariotas comenzaron a alojarse en el interior de otras células. La teoría endosimbiótica (endo significa interno y simbionte se refiere a la relación de beneficio mutuo entre dos organismos), intenta explicar el origen de algunas organelas eucarióticas. Hace aproximadamente 2.500 millones de años, cuando la atmósfera era ya rica en oxígeno como consecuencia de la actividad fotosintética de las cianobacterias, ciertas células procarióticas habrían adquirido la capacidad de utilizar este gas para obtener energía de sus procesos metabólicos. La capacidad de utilizar el oxígeno habría conferido una gran ventaja a estas células aeróbicas, que habrían prosperado y aumentado en número. En algún momento, estos procariotas aeróbicos habrían sido fagocitados por células de mayor tamaño, 41 sin que se produjera una digestión posterior. Algunas de estas asociaciones simbióticas habrían sido favorecidas por la presión selectiva: los pequeños simbiontes aeróbicos habrían hallado nutrientes y protección en las células hospedadoras a la vez que éstas obtenían los beneficios energéticos que el simbionte les confería. Estas nuevas asociaciones pudieron conquistar nuevos ambientes. Así, las células procarióticas, originalmente independientes, se habrían transformado en las actuales mitocondrias, pasando a formar parte de las flamantes células eucarióticas. Imagen adjunta Las eras geológicas y la evolución de la vida ARBOL FILOGENETICO LOS SERES VIVOS (CONCEPTOS) METAZOARIOS: Dentro del reino animal se denominan metazoos aquellos organismos heterótrofos y eucariotas, integrados por varias células que se unen de manera coordinada y con interrelación química, con morfología específica y funciones determinadas, conformando tejidos que reúnen células con igual función, que luego van a formar órganos y éstos aparatos, permitiendo que se cumplimenten las funcionesvitales, como la respiración, la alimentación, la locomoción o la procreación Los metazoos tienen su origen en una sola célula, el cigoto, que luego se va subdividiendo. 42 Los metazoos más sencillos o parazoos, son los espongiarios, surgidos en el período criogénico, adaptados a la vida acuática, e inmóviles. También son marinos los celentéreos. Su cuerpo, de simetría radial, está formado por dos capas, el ectodermo y el endodermo; entre ellas y separándolas, existe tejido conjuntivo y gelatinoso (mesoglea). Contienen en general para el ataque y defensa, un líquido urticante. Los anélidos ya son triblástidos, lo que significa que cuentan con tres hojas embrionarias, y se desplazan. Aquí ya existe simetría bilateral. Complejizando un poco más su organismo, dentro aún de los invertebrados, hallamos a los artrópodos, con cuerpo recubierto por una cutícula que les proporciona un exoesqueleto rígido. Su cerebro posee una estructura bastante compleja, poseyendo aparato circulatorio y excretor. Los moluscos presentan un cuerpo blando y no segmentado, con aparatos circulatorio, digestivo, y sistema nervioso. Existe separación de sexos aunque algunos son hermafroditas. En general son ovíparos. Otros metazoos aún más complejos, son los cordados, que se clasifican en cefalocordados, urocordados y vertebrados. Dentro de éstos encontramos al ser humano. Cordados: animales metazoos dotados de celoma y que se caracterizan por tener un cordón central llamado notocordio (la columna vertebral en los vertebrados), el sistema nervioso central en posición dorsal, el corazón en posición ventral y la faringe adaptada a la respiración. Vertebrados: Que está dotado de esqueleto interno óseo o cartilaginoso con columna vertebral en posición dorsal y dispuesta alrededor del sistema nervioso para protegerlo. "los mamíferos, las aves, los reptiles, los anfibios y los peces pertenecen a los vertebrados”. Tetrápodos: Grupo sin categoría taxonómica que incluye a todos los animales vertebrados terrestres (anfibios, reptiles, aves y mamíferos) y hace referencia a la posesión de dos pares de extremidades. Los peces son los únicos vertebrados que no pertenecen al grupo de los tetrápodos. Amniotas: son un clado de vertebrados tetrápodos totalmente terrestres.. Ésta es una adaptación evolutiva que, a diferencia de lo que ocurre con los anfibios, permitió la 43 reproducción ovípara en un medio seco y terrestre. Otras adaptaciones son tener una piel seca y escamosa debido a un aumento de la queratinización de la epidermis para evitar la desecación y deshidratación; poseer una respiración exclusivamente pulmonar y tener una fecundación interna, con el abandono de las fases larvarias y posterior metamorfosis. Transcurridos algunos millones de años, dos de los linajes más importantes de los amniotas fueron diferenciándose: por un lado nuestros antepasados sinápsidos, y por otro los saurópsidos, de los que evolucionaron los dinosaurios, los reptiles modernos y las aves Sinapsidos: son una subclase de amniotas que incluye a los mamíferos y a todas aquellas formas más relacionadas con ellos que con el resto de amniotas. Origen de los Mamiferos Los mamíferos proceden de los reptiles, que evolucionaron para aprovechar nichos ecológicos a los que antes no les era posible adaptarse. La evolución de éstos a partir de los sinápsidos (mamíferos como reptiles) fue un proceso gradual que tuvo una duración de aproximadamente 10 millones de años entre el Pérmico Medio y el Jurásico Medio, aconteciendo una gran explosión de especies durante el Triásico Medio. Los reptiles dieron lugar a las aves y mamíferos. En las aves primitivas las plumas aislantes conservaban el calor corporal. En consecuencia estos animales podían adaptarse a climas fríos. Después, algunas de estas aves desarrollaron plumas más grandes en sus miembros lo que les permitió desplazarse por los árboles o les ayudaban a saltar para alcanzar un insecto. A partir de este momento las aves pudieron evolucionar al vuelo. El pelo abundante de los miembros primitivos también permitía soportar bajas temperaturas. A diferencia de las aves, que conservaron el hábito reptiliano de poner huevos, en los mamíferos se hizo posible la gestación dentro de la madre y esta tuvo la capacidad de alimentar a sus crías con secreciones de sus gandulas mamarias (productoras de leche). Los primeros mamíferos fueron criaturas pequeñas que probablemente Vivian en los árboles y estaban activos principalmente durante la noche. Cuando se extinguieron los dinosaurios, los mamíferos se manifestaron en una enorme variedad de formas. Algunos continuaron siendo pequeños y comiendo semillas e insectos, pero otros, crecieron de manera sorprendente y 44 colonizaron hábitats que quedaron vacíos por la extinción de dinosaurios. Un grupo permaneció en los árboles que dio origen a los primates. UNIDAD IV: GENETICA DE POBLACIONES Y MICROEVOLUCION Tema 8: GENETICA DE POBLACIONES Y EVOLUCION. Descripción genética de una población. Frecuencias génicas. Polimorfismos. Ley de Hardy-Weinberg. Factores de cambio de las frecuencias génicas de una población: selección natural, mutación, deriva génica y flujo génico. GENETICA DE POBLACIONES Y EVOLUCION La genética de poblaciones es la rama de la genética cuyo objetivo es describir la variación y distribución de la frecuencia alélica para explicar los fenómenos evolutivos. Para ello, define a una población como un grupo de individuos de la misma especie que están aislados reproductivamente de otros grupos afines ,en otras palabras es un grupo de organismos que comparten el mismo hábitat y se reproducen entre ellos. Estas poblaciones, están sujetas a cambios evolutivos en los que subyacen cambios genéticos, los que a su vez están influidos por factores como la selección natural y la deriva genética que actúan principalmente disminuyendo la variabilidad de las poblaciones, o migración y mutación que actúan aumentando la variabilidad. Una población es un conjunto de individuos de la misma especie que viven en un lugar geográfico determinado (nicho ecológico) y que real o potencialmente son capaces de cruzarse entre sí, compartiendo un acervo común de genes. (poza de genes o “pool” génico). La Genética de Poblaciones estudia: la constitución genética de los individuos que componen las poblaciones (frecuencias génicas y genotípicas). la transmisión de los genes de una generación a la siguiente (gametos=nexos de unión entre una generación y la siguiente). utilizando modelos matemáticos sencillos, cuando se considera 1 sólo locus y una sola fuerza actuando sobre la población, diseñados para individuos diploides con reproducción sexual. FRECUENCIAS GÉNICAS O ALÉLICAS proporción de los distintos alelos de un gen dentro de una población. Uunidad básica de evolución desde la perspectiva poblacional. http://es.wikipedia.org/wiki/Gen%C3%A9tica http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_al%C3%A9lica http://es.wikipedia.org/wiki/Poblaci%C3%B3n_biol%C3%B3gica http://es.wikipedia.org/wiki/Especie http://es.wikipedia.org/wiki/Ser_vivo http://es.wikipedia.org/wiki/H%C3%A1bitat http://es.wikipedia.org/wiki/Selecci%C3%B3n_natural http://es.wikipedia.org/wiki/Deriva_gen%C3%A9tica http://es.wikipedia.org/wiki/Migraci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Mutaci%C3%B3n 45 Analiza: • El cálculo de las frecuencias génicas en una población requiere que el ambiente influya poco o nada en la característica, conocer la forma de transmisión hereditaria de los genes involucrados FRECUENCIAS FENOTIPICAS La frecuencia fenotípica, es la proporción o porcentaje de individuos que presenta un fenotipo particular en relación con el total de individuos estudiados de una población cualquiera, en una sola generación. Se halla dividiendo el número de individuos de un fenotipo,sobre el número de individuos total de una población. FRECUENCIA GÉNICA O ALÉLICA Número de veces que un alelo, se encuentra presente en relación con el número total de alelos, de la población en estudio, para ese locus. Se expresa sólo en proporción. 46 POLIMORFISMO GENÉTICO Es la existencia en una población de dos o más formas alélicas en frecuencias apreciables Son características morfológicas cuantitativas con una base hereditaria poligénica y que pueden estar sometidas a una fuerte influencia ambiental en su expresión fenotípica 47 LEY DE HARDY-WEINBERG • Define el estado genético de una población mendeliana cuando se excluyen todos los factores que cambian las frecuencias de la población. Es el estado de fuerzas cero • La distribución de frecuencias genotípicas y alélicas permanecen invariables en el tiempo • Si ocurre algún cambio en la frecuencia indica que ha ocurrido evolución En una población de elevado número de individuos, con reproducción aleatoria entre ellos y sin que actúe ninguna fuerza evolutiva las proporciones de los alelos de un gen se mantienen estables, generación tras generación la población alcanza el equilibrio genético en la siguiente generación HOMO sapiens CONSTITUYE UNA ESPECIE POLIMORFICA constituida por variantes geográficas y genéticas que evolucionan con posibilidad de comunicación e intercambio 48 FACTORES DE CAMBIO DE LAS FRECUENCIAS GENICAS DE UNA POBLACION La evolución puede conceptualizarse como una serie de fuerzas (los factores de evolución) que inciden sobre las poblaciones cambiando sus frecuencias alélicas o génicas. Estas fuerzas son: Selección natural: La selección natural es la base de todo el cambio evolutivo. Es el proceso a través del cual, los organismos mejor adaptados desplazan a los menos adaptados mediante la acumulación lenta de cambios genéticos favorables en la población a lo largo de las generaciones. Cuando la selección natural funciona sobre un número extremadamente grande de generaciones, puede dar lugar a la formación de la nueva especie. Mutación: Una mutación es un cambio en la información contenida en el ADN de las células. Para que sea heredable tiene que ocurrir en las células sexuales: óvulos y espermatozoides. En la naturaleza las mutaciones se producen al azar, pero pueden ser estimuladas mediante agentes mutagénicos, como las radiaciones y sustancias químicas. Deriva genética: consiste en cambios en las frecuencias génicas debidos a que los genes de una generación dada no constituyen una muestra representativa de los genes de la generación anterior. La deriva genética o deriva génica (traducción del término genetic drift) es una fuerza evolutiva que actúa junto con la selección natural cambiando las frecuencias alélicas de las especies en el tiempo. Es un efecto estocástico que es consecuencia del muestreo aleatorio en la reproducción y de la pérdida de unos alelos por azar y no por selección natural. Se trata de un cambio aleatorio en la frecuencia de alelos de una generación a otra. Normalmente se da una pérdida de los alelos menos frecuentes y una fijación de los más frecuentes, resultando una disminución en la diversidad genética de la población. FLUJO GENICO (MIGRACION): El flujo genético (también conocido como migración) es la transferencia de alelos de genes de una población a otra. 49 UNIDAD V: EL SENTIDO DE LA EVOLUCION Tema 9: EVOLUCION DE LAS IDEAS EVOLUTIVAS. Las teorías sobre la evolución. Historia de las ideas evolutivas. Lamarckismo. Darwinismo. La teoría sintética. El periodo crítico. Las nuevas ideas. Ver Practico N° 9 SELECCION NATURAL DERIVA GENICA MUTACION FLUJO GENICO 50 Tema 10: CARACTERISTICAS DE LA EVOLUCION. Radiación adaptativa. Paralelismo y convergencia. Primitivismo y especialización. Las imperfecciones adaptativas. Heterocronía y alometría. Neotenia y antropogenesis. Mosaicismo. Características de la Evolución Radiación adaptativa La radiación adaptativa sucede cuando una especie se introduce en un ecosistema donde existen muchos diferentes nichos por llenar. El hecho que la especie original se ubique y sobreviva en distintos medios, da como resultado la especiación con distintos fenotipos que son las adaptaciones a esos distintos nichos llenados. Ejemplos típicos de radiación adaptativa son los pinzones de las Galápagos; la proliferación de los mamíferos marsupiales a partir de un único ancestro, de donde surgieron los canguros, los wombats, los cuscuses y las demás especies de marsupiales de Australia; y los cangrejos de río, que actualmente están distribuidos en todos los continentes. Convergencia y paralelismo El término homoplasia12 abarca los conceptos de convergencia y de paralelismo. La homoplasia hace referencia a cosas semejantes que han evolucionado de manera independiente en dos especies o clados. La convergencia y el paralelismo hacen referencia a los mecanismos causales que explican la homoplasia: Dos caracteres son homoplásticos por convergencia cuando hay analogía en grupos filogenéticamente lejanos. Dos caracteres son homoplásticos por paralelismo cuando hay analogía en grupos filogenéticamente cercanos, anidados en un mismo clado. 12 La homoplasia (convergencia) es el cambio evolutivo paralelo que hace que dos organismos presenten un mismo carácter adquirido independientemente. Bajo este término se reúnen los conceptos de paralelismo y de convergencia. El adjetivo que deriva de homoplasia es homoplástico, aunque es frecuente la forma homoplásico. 51 Heterocronía La heterocronía es un cambio en el desarrollo cronológico de los sucesos del desarrollo. Por ejemplo, un cambio en el desarrollo cronológico puede ralentizar el desarrollo corporal, sin alterar la maduración del aparato reproductor. Este cambio da lugar a un organismo adulto con una forma similar a la forma juvenil ancestral. Crecimiento alométrico El crecimiento alométrico es un cambio en la velocidad de crecimiento de una dimensión o rasgo en relación con otros rasgos. Por ejemplo, podemos describir algunos de los cambios evolutivos que dieron lugar a los murciélagos en términos de alometría. Las alas de los murciélagos son, básicamente, patas con unos dedos extremadamente largos y piel que se extiende entre ellos. Para que estas alas evolucionaran, la velocidad de crecimiento de los huesos de los dedos debe de haber aumentado en relación con el crecimiento del resto del cuerpo del murciélago... o tal vez la velocidad de crecimiento del resto del cuerpo haya disminuido en relación con los dedos. En cualquier caso, se trata de alometría. Neotenia La neotenia (del griego neo-, ‘joven’, y teinein, ‘extenderse’) es uno de los procesos de heterocronía que se caracteriza por la conservación del estadio juvenil en el organismo adulto, debido a un retardo pronunciado (en correlación con su ancestro u organismos cercanamente emparentados) del ritmo de desarrollo corporal, en comparación con el desarrollo de las células germinales y órganos reproductores, que se lleva a cabo normalmente. Es un fenómeno estudiado en el campo de la biología del desarrollo. El primero en utilizar el término neotenia fue Arthur Kollmann en 1885. Antropogenesis Antropogénesis se puede referir a: Origen del hombre desde el punto de vista científico o mítico y religioso. El origen del hombre, libro del naturalista Charles Darwin donde aplica la teoría de la evolución y la selección natural al hombre actual. Origen de los humanos modernos, estudio del origen de los humanos modernos. Antropogenía, ciencia que estudia los orígenes del hombre. 52 Efecto antropogénico, modificaciones humanas del medio ambiente. Evolución humana, estudio científico del origen del hombre. Antropogonía, relato de carácter mítico y/o religioso que habla acerca del origen del hombre en una determinaba cultura. Mosaicismo El mosaicismo se refiere a una condición en donde un individuo tiene dos o más poblaciones de células que difieren en su composición genética. Esta situación puede afectar a cualquier tipo de célula, incluyendo las células sanguíneas, gametos (ovarios y espermatozoides), y la piel. El mosaicismo se puede detectar a través de una evaluación cromosómica y usualmente se describe como un porcentaje de las células examinadas. El hallazgo cromosómico normal en los hombres es 46 XY y en las mujeres es 46 XX. Los ejemplos de mosaicismo cromosómico abarcan: Síndrome de Turner mosaico: una mujer con un cierto porcentaje de línea celular normal (46, XX), más otro porcentaje de línea celular anormal asociada con el síndrome de Turner (45, X). Síndrome de Klinefelter mosaico: un hombre con un porcentaje de línea celular normal (46, XY), más otro porcentaje de una línea celular anormal asociada con el síndrome de Klinefelter (47, XXY). Síndrome de Down mosaico: un hombre con una línea celular normal (46, XY), más una línea celular anormal (47, XX, +21) o una mujer con línea celular normal (46, XX) más una línea celular anormal (47, XX, +21). Es decir, en el síndrome de Down, el individuo tiene un cromosoma extra No 21.
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