Mutaciones, Evolución y Genética: Conceptos Clave

Clasificación de las Mutaciones

1. Según la causa:

• Naturales o espontáneas: Ocurren de forma natural por errores en la replicación.
• Inducidas por agentes mutágenos: Provocadas por agentes externos al organismo.

2. Según los efectos:

• Beneficiosas: Mejoran las características del organismo.
• Neutras: No generan ventajas ni desventajas.
• Perjudiciales: Causan desventajas, pudiendo ser patológicas (si causan enfermedades), subletales (menos del 10% de mortalidad), o letales (más del 90% de mortalidad).

3. Según el tipo de células afectadas:

• Somáticas: Afectan a células no sexuales, no se transmiten a la descendencia.
• Germinales: Afectan a células sexuales (gametos), se transmiten a la descendencia.

4. Según el tipo de alteración genética:

• Génicas o puntuales: Alteran la secuencia de nucleótidos de un gen.
• Cromosómicas: Afectan la estructura del cromosoma, involucrando varios genes.
• Genómicas o numéricas: Alteran el número de cromosomas.
  • Euploidías: Alteraciones en el número de juegos cromosómicos.
  • Aneuploidías: Alteraciones en el número de algunos cromosomas.

Agentes Mutagénicos

1. Físicos:

• Temperatura: Cambios rápidos e intensos pueden causar mutaciones.
• Radiaciones:
  • Ionizantes: Rayos X, rayos gamma, partículas alfa y beta.
  • No ionizantes: Rayos ultravioletas.

2. Químicos:

• Ejemplos: Ácido nitroso, colorantes, pesticidas, gas mostaza, humo del tabaco, alimentos ahumados y quemados.

3. Biológicos:

• Organismos o fragmentos de ellos que pueden causar mutaciones.

• Generales: Las mutaciones pueden ser aleatorias y tienen mayor probabilidad de ser perjudiciales que beneficiosas. Pueden inducir adaptaciones al medio ambiente, pero también causar alteraciones importantes en las funciones biológicas.
• Nocivos: Especialmente peligrosas en gametos, cigotos o células embrionarias, pueden resultar en cáncer o enfermedades hereditarias. Los contaminantes ambientales, muchos de ellos agentes mutagénicos, no solo afectan al ser humano, sino también a los ecosistemas, provocando desequilibrios y daños permanentes.

Biotecnología

• Utiliza sistemas biológicos, seres vivos o derivados para producir o modificar productos o procesos de interés.
• Tiene aplicaciones históricas y modernas en diversos campos.

Campos de Aplicación:

1. Agricultura y Ganadería:
   • Mejoramiento de plantas y animales mediante selección artificial.
   • Creación de plantas más resistentes a plagas y enfermedades.
2. Industria Alimentaria:
   • Utilización de microorganismos para producir alimentos como vino, pan, yogur, queso, etc.
   • Producción de antibióticos como la penicilina.

Ingeniería Genética

• Emplea técnicas avanzadas de manipulación de ADN.
• Ejemplo: Integración de ADN de un virus en una bacteria en 1972, formando ADN recombinante. Añadir genes a organismos para características específicas, como producción de insulina en bacterias para tratar la diabetes.

Clonación

• Producción de copias idénticas de genes, células o incluso organismos completos.
• Permite análisis y producción de proteínas de interés.

Aplicaciones y Avances

• La manipulación genética ha permitido descubrimientos y desarrollos significativos, mejorando la calidad de vida.
• Aplicación en medicina, agricultura, y producción industrial con diversos objetivos beneficiosos para la humanidad.

Origen y Evolución

Creacionismo:

• Creencias religiosas: Un dios o dioses crearon todo lo existente.
• Diseño Inteligente: Versión moderna del creacionismo.

Generación Espontánea:

• Antigua Grecia: Creencia de que los seres vivos surgían de elementos inanimados.
• Refutación: Francesco Redi y Louis Pasteur demostraron que siempre se necesitan organismos preexistentes.

Origen Cósmico o Panspermia:

• Teoría de Arrhenius (1908): La vida llegó a la Tierra desde el espacio a través de cometas y meteoritos.
• Teoría Actual del Origen de la Vida

Origen de los Precursores Orgánicos:

• Elementos básicos: Carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, fósforo.
• Atmósfera primitiva: Dióxido de carbono, amoníaco, metano, hidrógeno y vapor de agua.
• Carácter reductor: La ausencia de oxígeno permitió la formación de vida.

Origen de las Biomoléculas:

• Teoría de Oparin (1924): Vida originada en mares poco profundos ("sopa caliente").
• Experimento de Miller (1953): Simulación de condiciones primitivas que produjo aminoácidos y otras moléculas orgánicas.
• Catalizadores: Arcillas y piritas ayudaron en la formación de polímeros biológicos.

Origen de la Organización Celular

• Primera membrana biológica: Formación de estructuras con moléculas catalíticas y genéticas.
• Mundo de ARN: Primeras células usaron ARN como enzimas y material genético.
• LUCA: Último ancestro celular universal, con evolución hacia células complejas mediante la teoría endosimbiótica.

Teorías Evolutivas

Fijismo o Creacionismo:

• Especies inmutables: No cambian desde su creación, según la Biblia.

Evolucionismo:

• Conceptos clave: Especie, parentesco, tiempo geológico, origen común.

Carl von Linneo:

• Clasificación de organismos y transformismo limitado.

Teorías Evolucionistas

Lamarkismo:

• Jean Baptiste de Monet: Impulso interno hacia la perfección.
• Herencia de caracteres adquiridos: Transformación de órganos por uso o desuso.

Darwinismo:

• Charles Darwin y Alfred Russel Wallace: Evolución por selección natural.
• Variabilidad y supervivencia: Organismos mejor adaptados sobreviven y se reproducen.

Neodarwinismo:

• Teoría sintética moderna: Integración de paleontología, taxonomía, bioquímica y genética.

Pruebas de la Evolución

Pruebas Paleontológicas:

• Fósiles: Estudio de registros fósiles que muestran cambios en las especies a lo largo del tiempo.
• Evolución del caballo: Desde un animal del tamaño de un perro con cuatro dedos hasta el caballo moderno con un solo dedo.

Pruebas Biogeográficas:

• Distribución geográfica: Similitudes y diferencias en flora y fauna según la ubicación geográfica.
• Ejemplos: Similitudes entre faunas de América del Sur y África; diferencias en la fauna de Australia debido a su separación temprana.

Pruebas Anatómicas:

Órganos homólogos: Misma estructura interna pero diferente forma y función, indicando un origen común (ej. aleta de morsa y ala de murciélago).

Órganos análogos: Misma función pero diferente estructura interna, demostrando adaptación a funciones similares (ej. alas de insectos y aves).

Pruebas Embriológicas:

• Desarrollo embrionario: Rasgos comunes en fases iniciales de vertebrados, como la cola y hendiduras branquiales.

Pruebas Biomoleculares:

• Comparación molecular: Análisis de secuencias de proteínas y ácidos nucleicos muestra que organismos más similares tienen más coincidencias moleculares.

Consecuencias Evolutivas

Adaptación de los Organismos:

• Definición: Características que mejoran la supervivencia y reproducción en un ambiente determinado.
• Tipos: Anatómicas, fisiológicas y de comportamiento.

Extinción:

• Cuando los cambios ambientales son muy bruscos, las especies pueden no adaptarse y extinguirse.

Especiación:

• Proceso: Un grupo de organismos se adapta y se diferencia, eventualmente dejando de reproducirse con el grupo original y formando una nueva especie.

Diversificación de Especies:

• Resultado: La evolución da lugar a la gran variedad de especies que existen hoy en día, reflejando la riqueza de la biodiversidad en la Tierra.

Genética

Rama de la biología que estudia la herencia biológica, explicando los mecanismos y circunstancias de la transmisión de caracteres de una generación a otra. Ejemplos de caracteres heredados incluyen el grupo sanguíneo, el factor Rh y la miopía hereditaria.

Gen: Fragmento de ADN que codifica una proteína y contiene la información para un carácter específico. Es la unidad funcional de la herencia.

Cromosomas: Estructuras en el núcleo de las células eucariotas, compuestas de ADN e histonas, que contienen los genes. Los organismos pueden ser:Locus/Loci: Lugar específico que ocupa cada gen en un cromosoma.

Cromosomas Homólogos: Pares de cromosomas que tienen los mismos genes, aunque pueden tener diferentes alelos.

Genotipo: Conjunto de genes de un organismo. Ejemplo: AA, Aa, aa.

Fenotipo: Manifestación externa del genotipo, resultado de la interacción entre el genotipo y factores ambientales.

Herencia Dominante: Ocurre cuando los híbridos o heterocigóticos manifiestan sólo uno de los fenotipos paternos, en el que el alelo dominante (A) enmascara por completo al alelo recesivo (a).

Herencia Intermedia: Los alelos de un gen tienen la misma fuerza para expresarse, resultando en fenotipos intermedios en los individuos heterocigotos.

Codominancia: Los heterocigotos muestran ambos fenotipos de los homocigotos. Por ejemplo, al cruzar individuos de pelaje blanco con individuos de pelaje negro se obtienen híbridos con manchas blancas y negras.

Órganos Homólogos: Órganos que tienen la misma estructura interna y origen evolutivo, aunque pueden tener diferentes funciones.: Las alas de un murciélago y las manos humanas tienen huesos similares pero funciones distintas.

Órganos Análogos: Órganos funciones similares pero estructuras internas y orígenes evolutivos diferentes. Las alas de un pájaro y las alas de una mariposa sirven para volar, pero su estructura interna es distinta.

Órganos Vestigiales: Órganos que han perdido su función original a lo largo de la evolución. : El apéndice humano, que ya no tiene una función importante en la digestión.

Información Genética

La información genética es un mensaje cifrado en los genes.

Los genes no sintetizan directamente proteínas; el ADN contiene la información que debe ser decodificada.

La molécula intermediaria en este proceso es el ARN mensajero (ARNm).

Transcripción: Formación de una molécula de ARNm cuya secuencia de bases es complementaria a una de las hebras de ADN.

La base complementaria de la adenina (A) en el ARN es el uracilo (U), en lugar de la timina (T).

Traducción: Formación de una proteína cuya secuencia de aminoácidos está determinada por la secuencia de bases del ARNm.

En células eucariotas, el ARNm sale del núcleo y llega al citoplasma a través de los poros de la envoltura nuclear.

Los ribosomas leen el mensaje genético en grupos de tres nucleótidos llamados codones.

El ARNm avanza a través del ribosoma, traduciendo cada codón en aminoácidos para formar proteínas.

La traducción requiere la participación del ARN de transferencia (ARNt), que transporta aminoácidos específicos para cada codón.

El proceso sigue hasta que se alcanza un codón de parada que indica el final de la traducción.

Código Genético

Relación entre la secuencia de nucleótidos en el ARNm y la secuencia de aminoácidos en la proteína.

Determina qué aminoácido le corresponde a cada triplete de nucleótidos del ARNm (codón).

Existen 64 codones posibles, más que aminoácidos, permitiendo redundancia (varios codones pueden codificar para el mismo aminoácido).

Algunos codones, como UAA, son codones de parada que no codifican aminoácidos sino que marcan el final de la traducción.

El codón AUG actúa como señal de inicio de la traducción y codifica para la metionina.

El código genético es universal, utilizado en casi todos los seres vivos conocidos.

Este resumen captura los conceptos clave de la información genética y el proceso de síntesis de proteínas según el texto proporcionado.