1. Patologías relacionadas
1.1. Trastornos psiquiátricos
1.1.1. Esquizofrenia
1.1.1.1. Alta heredabilidad (~80%)
1.1.1.2. Múltiples genes implicados
1.1.2. Trastorno bipolar
1.1.2.1. Influencia genética significativa
1.1.3. Depresión
1.1.3.1. Interacción gen-ambiente (modelo estrés)
1.2. Alzheimer
1.2.1. Enfermedad neuropdegenerativa progresiva
1.2.1.1. Relación con deterioro cognitivo y memoria (hipocampo)
1.2.1.2. Uso de modelos animales transgénicos para modelar y estudiar
1.2.2. Patología molecular
1.2.2.1. Placas extracelulares de β‑amiloide; ovillos neurofibrilares de Tau hiperfosforilada
1.2.2.2. Disfunción sináptica, muerte neuronal y neuroinflamación mediada por microglía
1.2.3. Forma esporádica (más común)
1.2.3.1. Gen APOE4 como factor de riesgo
1.2.3.1.1. Alteración en el metabolismo lipídico y depósito de placas
1.2.4. Forma temprana (autosómica dominante)
1.2.4.1. Genes implicados: APP, PSEN1, PSEN2
2. Epigenética
2.1. Modificaciones heredables sin cambios en la secuencia de ADN
2.1.1. Controlan que genes se expresa
2.2. Factores influyentes
2.2.1. Estrés, nutrición, ambiente
2.3. Implicaciones en la conducta
2.3.1. Cambios epigenéticos pueden activar/desactivar genes relacionados con desarrollo, memoria, respuestas al ambiente
2.4. Mecanismos
2.4.1. Metilación del ADN
2.4.1.1. Silencia genes
2.4.2. Acetilación de histonas
2.4.2.1. Activa la transcripción
3. Genética Mendeliana
3.1. Fundada por Gregorio Mendel (siglo XIX)
3.1.1. Estudia como se heredan los rasgos a través de generaciones
3.2. Leyes de Mendel
3.2.1. 1ª: Ley de la uniformidad
3.2.1.1. Dominancia
3.2.2. 2ª: Ley de la segregación
3.2.2.1. Cada gameto lleva un alelo
3.2.3. 3ª: Ley de la distribución independiente
3.2.3.1. Alelos se heredan por separado
3.3. Aplicación en humanos
3.3.1. Trastornos monogénicos (como la enfermedad de Huntington)
3.4. Genotipo
3.4.1. Combinación de alelos (AA, Aa, aa)
3.5. Fenotipo
3.5.1. Expresión observable del rasgo
4. Terapia génica, células madre y genes en la diferenciación celular
4.1. Terapia génica
4.1.1. Técnica para tratar enfermedades genéticas modificando el material genético de las células
4.1.1.1. Tipos
4.1.1.1.1. Terapia in vivo: el gen se introduce directamente en el paciente
4.1.1.1.2. Terapia ex vivo: se modifican células fuera del cuerpo y luego se reintroducen
4.1.1.2. Se pueden introducir virus (o plásmidos) a través de una inyección.
4.1.1.2.1. En el momento en que el virus entre a la célula va a expresar la proteína en el gen terapéutico
4.1.1.2.2. En el cerebro, se utilizan células hematopoyéticas que contienen el material genético de interés
4.2. Células madre
4.2.1. Células que están en los primeros estadíos del desarrollo, no especializadas con capacidad de autorrenovación y diferenciación
4.2.1.1. Totipotentes
4.2.1.1.1. Originan un organismo completo (ej. cigoto)
4.2.1.2. Pluripotentes
4.2.1.2.1. Forman cualquier célula del cuerpo (ej. células madre embrionarias)
4.2.1.3. Multipotentes
4.2.1.3.1. Se diferencian en células de una misma capa germinal (ej. células madre hematopoyéticas)
4.2.1.4. Unipotentes
4.2.1.4.1. Solo un tipo celular
4.2.2. Usos
4.2.2.1. - Medicina regenerativa - Terapias celulares - Modelos para estudio de enfermedades
4.3. Genes en la diferenciación celular
4.3.1. Factores de transcripción que controlan qué genes se expresan en cada célula
4.3.2. Dirigen el destino celular en el desarrollo embrionario y adulto
4.3.3. Genes clave
4.3.3.1. Oct4, Sox2, Nanog
4.3.3.1.1. Mantienen pluripotencia
4.3.3.2. Pax6
4.3.3.2.1. Desarrollo ocular y neuronal
4.3.3.3. MyoD
4.3.3.3.1. Diferenciación muscular
4.3.3.4. GATA1
4.3.3.4.1. Diferenciación hematopoyética
4.3.4. Mecanismos
4.3.4.1. Activación/inhibición génica
4.3.4.2. Epigenética
4.3.4.2.1. Metilación del ADN, modificación de histonas
4.3.4.3. Señales externas
4.3.4.3.1. Factores de crecimiento
5. Proteoma, Transcriptoma y Transgénesis
5.1. Proteoma
5.1.1. Conjunto completo de proteínas expresadas por un genoma, célula o tejido en un momento dado
5.1.2. Varía según condiciones ambientales y etapa celular
5.1.3. Técnicas
5.1.3.1. Electroforesis bidimensional
5.1.3.1.1. Separa proteínas según carga y tamaño
5.1.3.2. - Espectrometría de masas - Western blot
5.2. Transcriptoma
5.2.1. Conjunto completo de ARN mensajeros (ARNm) expresados en una célula
5.2.2. Refleja la actividad génica en condiciones específicas, dependiendo de la combinación de genes que exprese cada una
5.3. Transgénesis
5.3.1. Procedimiento biotecnológico por el que se introduce un gen foráneo (transgen) en el genoma de un ser vivo.
5.3.2. Se busca que el transgen se integre en la línea germinal (gametos) de una manera estable, asegurando así, que ese gen incorporado sea heredado por la descendencia.
5.3.2.1. Técnicas utilizadas para la producción de animales transgénicos
5.3.2.1.1. Microinyección pronuclear de transgenes en pronúcleos de óvulos fertilizados
5.3.2.1.2. Vectores virales
5.3.2.1.3. Sperm-mediated gene transfer (SMGT)
5.3.2.1.4. Inyección en cavidad de blastocitos
5.3.2.1.5. Transferencia nuclear (NT)
5.3.3. Animales modificados genéticamente
5.3.3.1. Introducción, eliminación o modifícación de forma específica de un gen, para producir seres vivos con nuevas características
5.3.3.1.1. Tipos de modificaciones genéticas por "gene targeting"
5.3.3.2. Ratones como modelos de enfermedades humanas
5.3.3.2.1. Aproximaciones/correlatos
5.3.3.3. Nomenclatura de animales transgénicos
5.3.3.3.1. Se indica el gen insertado y el organismo receptor
5.3.3.4. Procedimiento para crear ratones transgénicos mediante inyección en los pronúcleos
5.3.3.4.1. 1. Se inyecta el gen en el pronúcleo de un óvulo fecundado
5.3.3.4.2. 2. Se transfiere el cigoto a un ratón huésped
5.3.3.4.3. 3. Nace un ratón transgénico
5.3.3.5. Procedimiento para insertar genes en ratones introduciéndolos primero en células precursoras embrionarias y después insertando las células precursoras transfectadas en un blastocito por lo demás normal
5.3.3.5.1. 1. Se obtienen células precursoras de un embrión
5.3.3.5.2. 2. Se transfiere un gen en las células precursoras embrionarias in vitro
5.3.3.5.3. 3. Se inyectan las células precursoras embrionarias en el blastocito
5.3.3.5.4. 4. Se transfiere el blastocito al ratón huésped
5.3.3.5.5. 5. Nace un ratón quimera
5.3.3.5.6. 6. El ratón quimera se reproduce
5.3.3.5.7. 7. Si la progenie ha sido alterada genéticamente, los cambios se han incorporado a la línea germinal
6. Téncias de biología molecular
6.1. ADN recombinante
6.1.1. Unión de fragmentos de ADN de diferentes organismos en una sola molécula
6.1.2. Usado para insertar genes específicos en vectores (plásmidos)
6.1.3. Aplicaciones: producción de insulina, vacunas, terapia génica
6.1.4. Enzimas clave
6.1.4.1. Endonucleasas de restricción: cortan el ADN
6.1.4.2. Ligasa: une fragmentos de ADN
6.2. Transfección
6.2.1. Introducción artificial de material genético en células eucariota
6.2.1.1. Estudiar la función génica o expresar proteína
6.3. Clonación
6.3.1. Obtención de copias genéticamente idénticas de un gen, célula u organismo
6.3.1.1. Oveja Dolly
6.4. Hibridación
6.4.1. Unión de dos cadenas de ácidos nucleicos complementarias
6.4.2. Permite detectar secuencias específicas de ADN o ARN
6.4.3. Se usa en diagnóstico molecular, investigación genética y pruebas forenses
6.5. Hibridación in situ con fluorescencia (FISH)
6.5.1. Variante de hibridación para visualizar genes o cromosomas en células
6.5.2. Uso de sondas marcadas con fluoróforos
6.5.3. Permite detectar anomalías genéticas: secuencias de cromosomas o ARNm
6.6. PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa)
6.6.1. Técnica para amplificar fragmentos específicos de ADN
6.6.2. Ciclos térmicos: desnaturalización, alineamiento, extensión
6.6.3. Componentes
6.6.3.1. -Cebadores / oligonucleótidos (primers) -ADN polimerasa termoestable (Taq) - Nucleótidos libres (dNTPs)
7. Fundamentos Moleculares
7.1. Cromosomas, ADN, ARN y Genoma
7.1.1. ADN
7.1.1.1. Doble hélice: antiparalela, bases nitrogenadas complementarias, un esqueleto de azúcar y fosfato en cada cadena
7.1.1.1.1. A-T (enlaces dobles)
7.1.1.1.2. C-G (enlaces triples)
7.1.1.2. Procesos del ADN
7.1.1.2.1. Empaquetamiento
7.1.1.2.2. Duplicación
7.1.1.2.3. Recombinación
7.1.2. Cromosomas
7.1.2.1. Estructuras dentro de las células que contienen el material genético, ADN, y están compuestos por proteínas y ADN
7.1.2.2. Están formados por ADN enrollado alrededor de proteínas llamadas histonas
7.1.2.3. En los humanos 23 pares cromosomales
7.1.2.3.1. 22 autosomas y 1 par sexual
7.1.2.3.2. Éstos pares cromosomales se pueden representar a través de un cariotipo
7.1.2.4. Alteraciones cromosomales
7.1.2.4.1. Si los cromosomas no se separan bien en las células gaméticas pueden generar mutaciones
7.1.3. Genoma
7.1.3.1. Número total de todos los genes que se encuentran en el material genético de una especie. Como se expresan o inhiben dependiendo dele stímulo y/o fase del desarrollo en que se encuentre el organismo
7.1.3.1.1. Genes: segmentos de una secuencia de ADN que codifican ARN/proteínas
7.1.3.1.2. Genoma humano
7.1.4. ARN
7.1.4.1. Actúa como intermediario en la expresión genética, participa en la síntesis de proteínas y puede ser el material genético de algunos virus
7.1.4.1.1. ARNm
7.1.4.1.2. ARNt
7.1.4.1.3. ARNr
7.1.4.1.4. ARNhn
7.2. Procesos del ADN y ARN
7.2.1. Replicación del ADN
7.2.1.1. Mecanismo que permite al ADN duplicarse, de manera que a partir de una hebra de ADn se obtienen dos hebras iguales (clones)
7.2.1.1.1. Iniciación
7.2.1.1.2. Elongación
7.2.1.1.3. Terminación
7.2.2. Transcripción (ADN → ARN)
7.2.2.1. Síntesis de ARNm a partir de una secuencia complementaria de un fragmento de ADN
7.2.2.1.1. Iniciación
7.2.2.1.2. Elongación
7.2.2.1.3. Terminación
7.2.2.2. El proceso lo realizan las ARN polimerasas
7.2.2.2.1. ARN polimerasa en procariotas
7.2.2.2.2. ARN polimerasa I, II y III en eucariotas
7.2.2.3. "No todo lo que se transcribe se traduce"
7.2.3. Traducción (ARN → proteína)
7.2.3.1. - Ocurre en los ribosomas (citoplasma) - ARNm se lee en tripletes (codones) - ARNt con anticodón complementario lleva aminoácidos -Cada codón del ARNm codifica un aminoácido específico
7.2.3.1.1. Iniciación
7.2.3.1.2. Elongación
7.2.3.1.3. Terminación
8. Regulación de la expresión génica
8.1. ¿Cómo se regula la expresión génica?
8.1.1. Niveles de regulación
8.1.1.1. Transcripcional
8.1.1.1.1. Control de la transcripción por factores de transcripción
8.1.1.1.2. Enhancers y silencers regulan la actividad de los promotores
8.1.1.2. Postranscripcional
8.1.1.2.1. Procesamiento del ARN: corte y empalme (splicing)
8.1.1.2.2. ARN alternativo produce distintas proteínas desde un mismo gen
8.1.1.2.3. ARN de interferencia: no se expresa la proteína
8.1.1.3. Postraduccional
8.1.1.3.1. Modificaciones químicas de proteínas: fosforilación
8.1.1.3.2. Afectan la función, ubicación o estabilidad de la proteína
8.1.2. Regulación en eucariotas vs procariotas
8.1.2.1. Procariotas
8.1.2.1.1. Regulación sencilla, rápida, en respuesta a ambiente
8.1.2.2. Eucariotas
8.1.2.2.1. Regulación compleja, involucra cromatina, ARN no codificante y estructuras nucleares
8.2. Es el conjunto de mecanismos que controlan cuándo, dónde y cuánta información genética se traduce en proteínas
8.2.1. Importancia
8.2.1.1. Determina el destino celular (diferenciación)
8.2.1.2. Responde a señales hormonales y ambientales
8.2.1.3. Implicada en enfermedades si hay desregulación (ej. cáncer, Alzheimer)