GENÉTICA GENERAL
DR. OSCAR MASCORRO GALLARDO
Departamento de Fitotecnia
Academia de Genética (tercer piso)
1. INTRODUCCIÓN (3 h)
OBJETIVO: Analizar la importancia de esta ciencia en la producción dealimentos en el contexto de la formación del Ingeniero Agrónomoespecialista en Parasitología Agrícola
2. ARREGLO Y COMPORTAMIENTO DEL MATERIALGENÉTICO EN LA CÉLULA ( 9 h)
OBJETIVO: Estudiar y comprender la estructura y el comportamientodel material hereditario a nivel cromosómico
3. ESTRUCTURA QUÍMICA Y EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA EN LA CÉLULA (12 h)
OBJETIVO: Estudiar la estructura y propiedades de la moléculade la herencia y el concepto de gen en porcariontes y eucariontesasí como el concepto de mutación y los tipos de mutacionesa nivel génico y/o cromosómico
4. TRANSMISIÓN Y TIPOS DE ACCIÓN DE LOS GENES (18 h)
OBJETIVO: Analizar el mecanismo de la transmisión hereditaria así como losdistintos tipos de interacción de los genes que muestran patrones de herencia Mendeliana y no Mendeliana.
5. GENÉTICA DE POBLACIONES (3h)
OBJETIVO: Estudiar la composición y estructura genética de lasPoblaciones así como los factores involucrados en el cambio deLas frecuencias génicas y genotípicas de las mismas
6. GENÉTICA DE LA RESISTENCIA A PATÓGENOS Y PLAGAS EN LAS PLANTAS (3 h)
OBJETIVO: Utilizando los conceptos revisados en las unidades previasse hará un breve análisis de algunso mecanismos involucrados en latolerancia o resistencia de las plantas a las enfermedades causadaspor virus, bacterias y hongos.
EVALUACION
EXAMENES (3) 90%
TAREAS Y PARTICIPACIÓN 10%
Libros de texto 1
Libros de texto 2
Libros de texto 3
GENÉTICA: Ciencia que estudia las leyes y principios de la herencia y la variación en los seres vivos
Herencia: Tendencia que siguen los seres vivos que los hace parecerse a sus progenitores
Variación: Tendencia que siguen los seres vivos que loshace diferenciarse de sus progenitores
La Genética trata de responder a las siguientes cuestiones:
1. Sobre la naturaleza física del material hereditario
2. Sobre la transmisión del material hereditario
3. Sobre la expresión del material hereditario
4. Sobre la mutabilidad del material hereditario
ORIGEN DE LA GENÉTICA
Johan Gregor Mendel (1822-1884)Considerado el fundador de la genética, publicó en 1866 el trabajo“Experimentos de hibridación en plantas” donde básicamenteestablece las bases para responder a la cuestión de cómo setransmiten los genes o el material hereditario en las plantas
Los trabajos de Mendel permanecen ignorados hasta 1900, cuandoSe re descubren por tres científicos de manera independiente: Carl Correns, Hugo de Vries y Tschemark
Entonces, la Genética es una ciencia que surge en el siglo XX
Charles Darwin publica El Origen de lasEspecies en 1859
Aunque la Teoría de la Selección Natural ha sidoprobada y comprobada innumerables veces,en el libro Darwin incurre en errores al tratar deexplicar la herencia y la variación en los seresvivos.
Si tan solo hubiera puesto atención a las contribuciones de Mendel, que fue su contem-poráneo, hubiera visto que las teorías de Mendelllenaban las lagunas sobre la herencia y la variación de su teoria sobre la selección natural. .
GENÉTICA BÁSICA
Estudia los fenómenos de la herencia y la variación con la finalidad decomprender estos procesos
GENÉTICA APLICADA
Utiliza los conocimientos generados por la Genética Básica para darlesuna aplicación práctica en el mejoramiento genético de animales yplantas y en la medicina humana
RAMAS DE LA GENÉTICA BÁSICA
RAMA OBJETO DE ESTUDIO
GENÈTICA MOLECULAR Las bases químicas de la herencia
CITOGENÉTICA Las bases celulares de la herencia
GENÉTICA MENDELIANA La transmisión de los factores hereditarios de una generación a la siguiente
GENÉTICA CUANTITATIVA La herencia de los caracteres poligénicos
GENÉTICA DE POBLACIONES Las frecuencias génicas y genotípicas en las poblacionesy su dinámica
GENÉTICA MOLECULAR
OBJETO DE ESTUDIO: Las bases químicas de laHerencia.
NIVEL DE ESTUDIO: molecular
CIENCIAS RELACIONADAS: química, bioquímica
TEMAS RELEVANTES: Estructura y replicación del ADNExpresión de los genes (síntesis de proteínas)Código genéticoConcepto molecular del gen (cistrón)
CITOGENÉTICA
OBJETO DE ESTUDIO: Las bases celulares de la herencia.
NIVEL DE ESTUDIO: celular
CIENCIAS RELACIONADAS: citología, microscopía, biología celular.
TEMAS RELEVANTES:
Estructura de la cromatinaCariotiposCiclo celularDivisión celular por meiosisLigamiento y mapas genéticos
GENÉTICA MENDELIANA
OBJETO DE ESTUDIO: La transmisión deLos genes y los caracteres que gobiernan de una generación a la siguiente.
NIVEL DE ESTUDIO: individuos y su progenie
CIENCIAS RELACIONADAS: algebra, probabilidades
TEMAS RELEVANTES:Concepto Mendeliano del genLeyes de MendelDominanciaAnomalias Mendelianas
CARACTERES CUALITATIVOS O MENDELIANOS ESTÁN DETERMINADOS POR UNO O DOS PARES DE GENES.
Color de ojosColor del peloPresencia o no de cuernosForma de la semillaColor de la semilla
Análsis estadístico de las cruzas
La F1 es constante, sólose manifiesta un caráctery el otro desaparece
En la F2 el carácter recesivo reapareceen proporción 1/4
plants
seeds
F1 x F1
Carácter
dominante
Carácter
recesivo
GENÉTICA CUANTITATIVA
OBJETO DE ESTUDIO: Los caracteresCuantitativos
NIVEL DE ESTUDIOS: Individuos y poblaciones
CIENCIAS RELACIONADAS: Estadística,Matemáticas
TEMAS RELEVANTES:Herencia poligénicaFenotipo y medio ambienteHeredabilidadSelección artificial
Distribución Normal
CARACTERES CUANTITATIVOS O DE HERENCIA POLIGÉNICA, ESTÁN DETERMINADOS POR MUCHOS GENES CON EFECTOS ACUMULATIVOS Y MUY AFECTADOS POR EL AMBIENTE
Color de la semilla de trigoRendimientoPeso del cuerpoCoeficiente intelectualProducción de huevo en avesAltura de las plantasAltura de humanosColor de la piel en humanos
GENÉTICA DE POBLACIONES
OBJETO DE ESTUDIO: Las composicióngenética de las poblaciones de reproducción sexual y los factores quealteran esta composición.
NIVEL DE ESTUDIOS: poblaciones
CIENCIAS RELACIONADAS: matemáticas
TEMAS RELEVANTES:Frecuencias génicas y genotípicasLey de Hardy-WeinbergEquilibrio genéticoEndogamia y sus efectos
RAMAS DE LA GENÉTICA APLICADA
1) FITOGENÉTICA El mejoramiento genético de las plantas cultivadas
2) ZOOGENÉTICA El mejoramiento genético de los animales domésticos
3) GENÉTICA MÉDICA El estudio de los defectos hereditarios para su diagnósticoy prevención oportuna.
4) INGENIERÍA GENÉTICA La manipulación de la información genética de los organismosmediante técnicas de ADN recombinante
FITOGENÉTICA O GENOTECNIA VEGETAL: Rama de la genética aplicada que utiliza los conocimientos de la genética básica para llevar a cabo el mejoramiento genético de las especies de plantas cultivadas
RAMAS DE LA GENÉTICA BÁSICA RELACIONADAS: Genética Mendeliana,Genética cuantitativa y Genética de Poblaciones.
Rendimiento Rendimiento Porcentaje Estrés Estrés
Cultivo récord promedio del rendim. biótico abiótico
kg/ha kg/ha récord % pérdidas % pérdidas
Maíz 19 300 4 600 23.8 10.1 65.8
Trigo 14 500 1 880 13 5 82.1
Papa 94 100 28 300 30.1 18.9 54.1
Cebada 11 400 2 050 18 6.7 75.4
Soya 7 390 1 610 21.8 9 69.3
Tabla 1. Rendimiento récord y rendimiento promedio reportado para algunos
cultivos y estimación de Las pérdidas en relación al rendimiento récord,
debidas a estrés biótico o abiótico (Bray et al., 2000)
MAÍZ HÍBRIDO: Uno de los grandes logros de la fitogenética.
Depresión endogámica que se produceen el maíz por efecto de la autofecundación
PRODUCCIÓN DE TRITICALE MEDIANTE CRUZAS INTERESPECÍFICAS
REVOLUCIÓN VERDE
GENERACIÓN DE VARIEDADES MUY RENDIDORAS DE TRIGO POR EL DR. NORMAN BORLUAG. SE LLEVO A CABO EN MEXICO A FINALES DE LOS AÑOS 50 Y EN LOS 60s.DIO ORIGEN AL CIMMYT Y OTROS CENTROS ALREDEDOR DEL MUNDO. COMENZÓ CON TRIGO Y LUEGO SE EXTENDIÓ A MAÍZ , ARROZ, PAPA, YUCA
TRIGO •PLANTAS ENANAS DE TRIGO •POR LO TANTO SOPORTAN ALTOS NIVELES DE N SIN ACAMARSE•RESISTENCIA A LA ROYA•INSENSIBLES AL FOTOPERIODO•ALTAMENTE ADAPTABLES
RENDIMIENTOS (BUSHELS/ACRE)
CULTIVO 1950 1964 1972 1982 1992 2002
TRIGO 18 30 35 40 45 55
MAIZ 40 60 100 120 130 140
ZOOGENÉTICA O GENOTECNIA ANIMAL: Rama de la Genética Aplicada queUtiliza los conocimientos de la Genética Básica para llevar a cabo la mejora deLas especies de animales domésticos.
RAMAS DE LA GENÉTICA BÁSICA RELACIONADAS: Genética Mendeliana,Genética Cuantitativa y Genética de Poblaciones.
OBTENCIÓN DE RAZAS DE PERROS
Starlight
Clonación de una hembra Longhorn
GENÉTICA MÉDICA: Utiliza los conocimientos de la Genética básicaPara explicar y prevenir las enfermedades hereditarias en los humanos.
RAMAS DE LA GENÉTICA BÁSICA RELACIONADAS: Citogenética,Genética Molecular, Genética Mendeliana, Genética de Poblaciones,Genética Cuantitativa.
SINDROME DE DOWN Y SU DIAGNÓSTICO
CARIOTIPO DE UN NIÑO VARÓN CONSINDROME DE DOWN
Prueba de paternidad confirma que el bebe es hijo de sus padres declarados. Los tres aparecen en la foto con el certificado deanálsis de ADN.Amplificación de un locus en una
prueba de paternidad. Rutinariamente se prueban unos16 loci diferentes en una pruebade paternidad, de tal forma quela probabilidad de equivocarsees ínfima. En el ejemplo, el padre putativo (AF= allegated father) de la izquierda queda descartado y el de la derecha no.
Detección de huellas genéticas deADN de una víctima asesinada (V), En manchas de sangre en la ropa(pantalón y camiseta) de un sospechoso (D).La huella genética de la víctimaes la misma que la de las manchasde sangre en el sospechoso
La genética médica molecular enla medicina forense.
INGENIERÍA GENÉTICA: Busca la modificación genética de microorganismos,plantas y animales mediante técnicas de ADN recombinante, sin que se requiera de la reproducción sexual.
RAMAS DE LA GENÉTICA BÁSICA RELACIONADAS: Genética Molecular.
Producción de la hormonadel crecimiento
Producción de maíz Bt
Transformación de plantas
Agroinfección: tabaco, papa,jitomate, clavel,crisantemo.
Todas lasdicotiledóneasque se hantratado detransformar
Greenpeace’s Breakfast
¿Son algunos productos transgénicos dañinosa la salud en humanosy animales?
NO, aunque algunos quePodrían serlo, deben someterse a diversas pruebasen modelos animales antesque se apruebe su consumoen humanos.
Propiedades de
los organismos
experimentales
modelo de la
genética
Ciclo corto de vida
Muchas genera-
ciones en poco
tiempo
Generaciones
numerosas
Fácil de manejar
Variación genética
Organismos experimentales en la era de la Genética Molecular
Sus requerimientos, además de los enlistados antes, son:
Con un genoma pequeño
Poco ADN repetido
Que se puedan transformar genéticamente
Con mutaciones en cada gen (knock-out)
Que esté secuenciado su ADN
ESPECIE NOMBRE CIENTIFICO TAMAÑO DEL NÚMERO DE
GENOMA 106 pb GENES
Arabidopsis Arabidopsis thaliana 125 26 000
Arroz Oryza sativa 420 45 000
Maíz Zea mays 2 500 59 000
Frijol Phaseolus vulgaris 600
Trigo Triticum aestivum 16 000
Humano Homo sapiens 3 000 30 000
Levadura Saccharomyces cerevisiae 12 5 800
nemátodo Caenorhabditis elegans 97 18 424
Mosca fruta Drosophila melanogaster 120 13 600
bacteria Escherichia coli 4.6 4 288
Arabidopsis thaliana
La secuencia completa de on organismo, lo vuelve accesible al uso deherramientas genómicas, como los microarreglos, que permiten elanálisis de todos los genes bajo condiciones diversas (ataque de patógenos,de insectos, frío, calor, sequía, luz, obscuridad, etc.)
LA GENÉTICA HA TENIDO Y TIENE UNA GRAN APLICACIÓN EN EL
CAMPO DE LA PARASITOLOGÍA AGRÍCOLA:
EJEMPLOS:
1) Teoría gen a gen (resistencia vertical)
2) Resistencia horizontal (¿existe o no existe?)
3) Revolución verde (Dr. Norman Borlaug, fitopatólogo y genetista.
Premio Nobel de la Paz, 1970)
2) Primera generación de plantas transgénicas, resistentes a
herbicidas y/o insectos.
Los genes R codifican proteínas señalizadoras
RESISTENCIA VERTICAL (GENES R)
rr RR
RR
RR
RR
RR
RR
Rr
RETRASANDO LA RESISTENCIA A BT EN LOS INSECTOS MEDIANTE EL USO DE REFUGIOS:
LOS INSECTOS QUE EVENTUALMENTEADQUIEREN UN GEN DE RESISTENCIAA Bt (gen r), SE CRUZAN CON INSECTOSSUCEPTIBLES (con el gen R). LOS HOMOCIGOTOS RR Y LOSHETEROCIGOTOS Rr MUEREN EN UNCULTIVO Bt Y LA PROBABILIDAD QUESE OBTENGAN INSECTOS RESISTENTESHOMOCIGOTOS rr SE REDUCEN.
PREGUNTAS PARA EL PARASITOLOGODEL SIGLO XXI:
¿Qué superficie debe ser no transgénica?¿De la misma especie o de otra especie?¿Con que arreglo en el espacio?¿Uso de control integrado?
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