Este documento presenta una introducción al mejoramiento genético de plantas. Explica que el mejoramiento genético es la ciencia y arte de cambiar la genética de las plantas para beneficio de la humanidad, utilizando técnicas que van desde la simple selección hasta técnicas moleculares. También resume brevemente la perspectiva histórica del mejoramiento genético, desde los primeros pasos de la domesticación de plantas hasta los avances actuales con biotecnología.
Describe las técnicas y prácticas de los procesos en el mejoramiento de las características heredables de las plantas para hacerlas más eficientes en el aprovechamiento de las condiciones ecológicas bajo las cuáles se desarrollan
Describe las técnicas y prácticas de los procesos en el mejoramiento de las características heredables de las plantas para hacerlas más eficientes en el aprovechamiento de las condiciones ecológicas bajo las cuáles se desarrollan
Origen de agricultura. Centros de origen de plantas cultivadas. Clasificación: plantas alimenticias (cereales, legumbre, psudocereales, verduras, frutas, frutos secos, plantas aromáticas y condimentarias), plantas textiles e industriales, plantas forrajeras
Mejoramiento genético de la especie eucalipto (Lineas híbridas interespecific...Apolinar Saldaña Tafur
Se plantea un plan de mejoramiento genético para la especie Eucalyptus sp. con el objetivo de incrementar la productividad en plantaciones comerciales destinadas a la producción de madera solida (aserrío) mediante la obtención de líneas hibridas interespecificas con el cruce de las especies de Eucalipto “Eucalyptus tereticornis” y “Eucalyptus pellita” buscando de este modo reunir características deseables como lo son la forma, densidad de madera, crecimiento, resistencia a plagas y enfermedades, y demás caracteres positivos de dos especies de valor forestal; con el añadido de experimentar superioridad híbrida por complementariedad (debida a genes de acción aditiva) cuando el híbrido combina características deseadas de ambos padres y heterosis o vigor híbrido (debida a genes de acción no aditiva).
2. CONTENIDO
• MEJORAMIENTO GENETICO DE PLANTAS: PERSPECTIVA HISTORICA
• LOS PRIMEROS PASOS EN MEJORAMIENTO DE PLANTAS
• HIBRIDIZACION Y MEJORAMIENTO DE PLANTAS
• MEJORAMIENTO GENETICO DE PLANTAS HASTA 1900
• MODIFICACION GENETICA DE PLANTAS
• REPRODUCCION EN PLANTAS
• ESTRUCTURA GENETICA Y CITOGENETICA DE PLANTAS
• VARIACION GENETICA
6. • El Mejoramiento de plantas es la Ciencia y Arte
de cambiar la genética de las plantas en
beneficio de la humanidad.
• El mejoramiento se lo realiza utilizando varias
técnicas que van desde la simple selección de
plantas con características deseables hasta el
uso de técnicas moleculares complejas.
Mejoramiento Genético de Plantas
7. • Fitomejoramiento se define como la aplicación
de técnicas para explotar el potencial genético
de plantas. El éxito del mejoramiento depende
de:
• 1) habilidad de identificar padres promisorios
2) habilidad de combinar características
deseables mediante hibridización
• 3) reconocer y seleccionar efectivamente
entre las poblaciones segregantes.
Fitomejoramiento. Definición
8. • El fitomejoramiento como ciencia es nuevo y
continua desarrollándose, especialmente en la
actualidad con el uso de nuevas herramientas
como Biotecnología y Biología molecular.
• Plantas silvestres pasan a plantas cultivadas y
se desarrolla la agricultura. La domesticación
de plantas mediante mejoramiento ha permitido
que se desarrolle la agricultura.
La Ciencia del Mejoramiento Genetico
10. • Las plantas silvestres poseen semillas
pequeñas, que se desprenden fácilmente al
madurar para asegurar su dispersión y
perpetuación de la especie.
• Otras características relacionadas con
supervivencia de la especie, como por ejemplo
la dormancia debió ser modificada para poder
ser sembrada y cultivada.
INICIOS DE MEJORAMIENTO DE
PLANTAS
11. ARTE DE MEJORAR
PLANTAS SILVESTRES
Semillas pequeñas
PLANTAS CULTIVADAS
Semillas grandes
SELECCION
Pequeñas vs Grandes
12. Comparado el teocinte silvestre original,
el maíz es casi irreconocible
maíz
teocinte
Foto: DENAREF-INIAP. 2010
16. • Primer paso. Fue el entender el sexo en las
plantas y el hecho de que el polen producido
por las flores masculinas era indispensable
para la fertilización y desarrollo de la semilla en
la planta femenina (Roberts, 1929).
• Segundo paso. Las flores como órganos de
reproducción: el pistilo como el órgano
femenino y el estambre como el masculino
(Durant, Durant, 1963; Roberts, 1929).
Entendiendo el Proceso de Hibridización
19. • Cruzas interespecificas, producían progenie estéril.
Esta dificultad fue superada con la clasificación (orden y
género),
• El Sistema Binomial y el Sistema Sexual que se
basaba en las características de estambres y pistilos
para la nomenclatura.
• La existencia de plantas con fertilización cruzada y
autofertilizadas y el tipo de polinización (insectos,
viento)
Limitaciones y Avances
20. • Entender el comportamiento de poblaciones
segregantes fueron determinados por los
descubrimientos de Gregor Mendel y las Leyes
Fundamentales de la Herencia que fueron
publicados en 1865 y en 1900 recién fueron
conocidas.
Grandes Avances
21. • Genotipo. Conjunto de genes para una determinada
característica. Se representa por letras y símbolos
• Fenotipo. La expresión externa, física o química de una
característica. Depende del genotipo y la acción del
medio ambiente
• Alelos (=Alelomorfos). Las diferentes alternativas de un
mismo gen
• Herencia monogénica. Una característica es
determinada por un solo gen
• Herencia poligénica. Una característica es determinada
por varios genes
Terminología
22. • Gregorio Mendel (1822-1884)
• Los resultados los obtuvo de la observación de
alrededor de 28.000 plantas
• Su trabajo se tituló: “Investigaciones sobre las
hibridaciones de las plantas”, presentado ante la
Sociedad de Ciencias Naturales de Brünn
(1865)
• “Redescubierto” por Hugo De Vries (holandés),
Karl Correns (alemán), y Erich Tschermak
(austríaco) (1900)
REDESCUBRIMIENTO DE LEYES DE LA
HERENCIA
25. • Solo el fenotipo de uno de los dos padres.
• F1 posee toda la información genética para
producir el fenotipo de los dos padres en la F2.
• Generación F2 siempre segrega con radio 3:1.
– 3 Dominantes : 1 Recesivo
Qué se ve en Generación F1?
26. • Fenotipo – Apariencia física de un particular
caracter.
- Semillas redondas o arrugadas
- Semillas amarillas o verdes
- Flores rojas o blancas
- Plantas altas o enanas
Fenotipos Observados
27. 1. Cada padre tiene un par de alelos en cada celula, por lo
tanto un individuo tendrá un alelo del padre dominate y
otro del recesivo. Estos dos alelos forman el gene.
2. Alelos segregan para formar gametos. Entonces, cada
gameto solo lleva un alelo del par.
3. Gametos se unen al azar independientemente de los
otros genes involucrados.
Conclusiones de Mendel
Herencia esta determinada por factores especificos
llamados “GENES”.
28. • Dos innovaciones:
– Desarrollar lineas puras
– Mantuvo notas estadisticas
• Linea Pura – Una poblacion que no esta
segregando.
– Una poboblacion segregando para un caracter daria
segregacion confusa.
Innovaciones de Mendel
29. • Mendel tambien estudio segregacion de dos genes que
son la base de la segunda ley
• Cruza dihibrida –dos padres que difieren en dos pares
de alelos
– (AABB x aabb)
• Dihibrido- individuo heterozygoto para los dos pares de
alelos.
– (AaBb)
– Cruza dihibrida no es cruza entre dos dihibridos
Ley de la Independencia
30. • Mendel confirmo los resultados de la segunda
ley con una retrocruza:
– F1 dihibrido x Padre recesivo
GgWw x gg ww
GW Gw gW gw gwGametos
Confirmacion de resultados
31. • Prueba estadistica para determinar segregacion:
• Х2
= Σ (valor observado –valor esperado)2
Valor esperado
Prueba de Chi- cuadrado
32. • El manejo sistemático y ordenado de las
poblaciones segregantes para obtener
variedades. Uno de los primeros fue el Método
de Pedigrí.
• En 1908, Harrison describe la heterosis o Vigor
Hibrido. La heterosis es la tendencia de la
progenie de una cruza específica a sobrepasar
las características de los padres.
Manejo de Poblaciones Segregantes
33. • Métodos estadísticos: acción de los genes y distinguir la
variación hereditable del medio ambiente.
• Esterilidad Citoplasmática del macho (ECM)
desarrollada en maíz.
• ECM es una característica heredada de la madre y la
planta produce polen estéril.
• Los híbridos se desarrollan fácilmente sin necesidad de
emascular manualmente.
Nuevas Tecnicas y Descubrimientos
34. • Incremento de rendimientos en los Estados
Unidos.
• No significo que el rendimiento de cultivos sea
igual en todo el mundo.
• Después de la II Guerra Mundial (1960), con la
Revolución Verde se incrementaron los
rendimientos en los países en desarrollo.
IMPACTOS
35. IMPACTOS DEL MEJORAMIENTO GENETICO
• 50% Incremento en
producción
– Híbridos de maíz
1920-1930
– Variedades enanas de
trigo
37. IMPACTOS DEL MEJORAMIENTO GENETICO
• Evitó la hambruna y alivió
el hambre en el sur de
Asia y en otras partes del
mundo
• Incrementó producción
por unidad de superficie
– desnutrición
– frontera agrícola
– migración
39. • Producto de cruzamientos de especies relacionadas o
de géneros que no se cruzan.
• Estas cruzas se denominan Cruzas Amplias. Por
ejemplo triticale es un hibrido resultante de la cruza
entre trigo y centeno.
• Las células de las plantas de la primera generación de
estas cruzas poseen un número disparejo de
cromosomas y son plantas estériles.
1. Híbridos Interespecíficos e
Integenericos
40. • Colchicina: doblar el número de cromosomas permite la
obtención de plantas fértiles.
• Estas cruzas después de la fertilización y debido a la
incompatibilidad se produce el aborto del embrión.
• Rescate de embriones. El embrio es rescatado y
cultivado in vitro.
• Esta técnica ha sido utilizada producir nuevas
variedades de arroz en África, cruza entre arroz asiático
(Oryza sativa) y arroz africano (Oryza glaberrima).
Obtención de Plantas Fertiles
41. • Otra técnica usada para la producción de
híbridos es mediante el uso de la técnica de
Fusión de Protoplastos en donde utilizando
pulsaciones eléctricas se induce al
fusionamiento de los protoplastos y la obtención
de una planta completa mediante el cultivo in
vitro.
3. Fusión de Protoplastos
42.
43. • El uso de mutagénicos como el DMS, radiación
son usados para generar mutantes con
características deseables e incrementar la
diversidad genética.
• El uso de Variación somaclonal a través del
cultivo de tejidos y la formación de callos.
3. Inducción de mutaciones
45. • La transferencia de polen de una antera al
estigma es conocida como polinización.
• La unión de gametos masculinos y femeninos
se conoce como fertilización. Polinización y
fertilización son dos eventos separados.
• La fertilización resultante de la unión de
gametos producidos por la misma planta es
denominada autogamia y de gametos de
diferentes plantas alogamia.
Auto fertilización y Fertilización Cruzada
46. • La polinización y fertilización pueden ocurrir
dentro de la misma flor, entre flores de la misma
planta autopolinización o entre flores de
diferentes plantas o polinización cruzada.
• Autopolinización repetida produce plantas
homocigóticas;
• La fertilización cruzada produce plantas
heterocigóticas.
Polinización y Fertilización
47. • Una población de plantas puede ser
homogénea o heterogénea.
• En una población F1, la población es
homogénea pero sus individuos son
heterocigóticos.
• Por otro lado, una población no seleccionada de
plantas auto fertilizadas puede tener plantas
homocigóticas y ser una población
heterogénea.
Poblaciones Hibridas
49. PARTES DE LA FLOR
• La mayoria de flores
tienen 4 partes:
• sepalos,
• petalos,
• estambres,
• carpelos.
50. PARTES DE LA FLOR
• Sepalos protejen el
capullo hasta que se
abre.
• Petalos atraen
insectos.
• Estambrens hacen
pollen.
• Carpelos hacen
frutos que contiene
semillas.
53. Polinizacion
• Plantas con flores
utilizan el viento,
insectos,
murcielagos,pajaros
y animales para
transferir polen del
macho (estambre) a
la hembra (estigma).
54. Polinizacion
• La flor es polinizada
cuando el grano de
polen entra en el
estigma..
• Cada carpelo forma
un fruto el que
contiene semillas.
55. Fertilizacion
• El polen germina en el
estigma, baja por el
estilo hasta alcanzar el
ovulo.
• Los ovulos fertilizados
forman semilla.
• El carpelo crece para
formar el fruto y
protejer el ovario.
56. Polinizacion con viento
• Algunas plantas no
tienen flores de colores
llamativos y nectar para
atraer insectos.
• Tienen estambres y
carpelos.
• Estas flores son
polinizadas por el viento.
59. • El éxito del mejoramiento genético depende de
la variación. En angiospermas puede ser
alcanzada mediante la unión de los gametos
masculino y femenino y formar el Zigoto.
• Esta célula única o zigoto se divide varias veces
hasta formar un individuo adulto e iniciar el
proceso otra vez.
Reproducción Sexual
60. • La genética cualitativa en la que dominancia o
recesivo se expresa claramente y los fenotipos
son fácilmente clasificados en radios discretos
de 3:1, 15:1, 9:7.
Genética Cualitativa
61. • Se divide en dos tipos: la que puede ser
clasificada en pocas clases y bien
definidas denominada Cualitativa y
aquella con variación continua que
presenta un rango de variación de un
extremo a otro o Cuantitativa.
• La genética cualitativa y cuantitativa
siguen las mismas leyes de herencia.
VARIACION GENETICA
62. • Genética cuantitativa en la que una
característica esta determinada por muchos loci
con pequeños e individuales efectos son difíciles
de clasificar en clases discretas.
• La variación de estas características se describe
con estadística.
Genética Cuantitativa
64. GENETICA EN LA AGRICULTURA
• Desarrollo de:
– Ciencias básicas
– Cambio en teorías (Malthus)
– Procesos industriales
• Cambio socio-económico
– Industria de híbridos
65. DOMESTICACION
Arte de Mejorar Plantas
CIENCIA DE MEJORAMIENTO
Transferencia de genes a través de Cromosomas
MEJORAMIENTO MOLECULAR
Transformación genética a través de transferencia directa de genes
Principios de Genética y Citogenética
Citogenética Molecular y Biotecnología Moderna
EVOLUCION DE MEJORAMIENTO GENETICO
Jauhar, P. 2006. Crop Science. V46
66. AVANCES EN GENETICA
• Selección de caracteres
– Del Fenotipo al Genotipo
• Mejoramiento de Caracteres complejos
68. A partir de ahora, la "revolución" agrícola
dependerá menos de innovaciones mecánicas o químicas,
y estará basada en el uso intensivo
de saber científico
y de técnicas moleculares y celulares
69. • Técnicas de biología molecular para seleccionar
o insertar características deseables en las
plantas.
• Marcadores moleculares o las huellas de ADN
pueden mapear miles de genes.
– Chequear poblaciones completas
– Identificar plantas con los genes de interés.
– Se basa en presencia o ausencia de genes en vez de
una selección basada en las características físicas de
la planta.
Moderno Mejoramiento Genético de
Plantas
70. 1.1. FuncionesFunciones celularescelulares
Utilización de la energíaUtilización de la energía
• Los productos de secreción se sintetizan enLos productos de secreción se sintetizan en glándulasglándulas::
Exócrinas (=De secreción externa):Exócrinas (=De secreción externa): poseen conductosposeen conductos
- ej. salivales, sudoríparasej. salivales, sudoríparas
Endócrinas (=De secreción interna):Endócrinas (=De secreción interna): no poseen conductosno poseen conductos
- Los productos (hormonas) son transportados por la sangreLos productos (hormonas) son transportados por la sangre
- Ej: pituitaria, tiroidesEj: pituitaria, tiroides
Síntesis de Acidos Nucleicos y ProteínasSíntesis de Acidos Nucleicos y Proteínas
ADNADN →→ ARN(r,m,t)ARN(r,m,t) →→ ProteínasProteínas
ReplicaciónReplicación
TranscripciónTranscripción TraducciónTraducción
Referencia: slides Departamento Ciencias Biologicas ESPOCH.
Ing. R. Camacho
71. 1.1. Funciones celularesFunciones celulares
Utilización de la energíaUtilización de la energía
ReplicaciónReplicación
• Proceso por el cual cada una de las cadenas de una molécula de ADN daProceso por el cual cada una de las cadenas de una molécula de ADN da
lugar a su cadena complementarialugar a su cadena complementaria
• Como resultado se forman dos moléculas de ADNComo resultado se forman dos moléculas de ADN idénticas a laidénticas a la
progenitoraprogenitora
• Templete (=“molde”).Templete (=“molde”). La cadena de ADN que proporciona la informaciónLa cadena de ADN que proporciona la información
precisa para la síntesis de su cadena complementariaprecisa para la síntesis de su cadena complementaria
• Ocurre inmediatamente antes de la reproducción celularOcurre inmediatamente antes de la reproducción celular
• Las etapas son:Las etapas son:
1)1) Activación de los nucleótidosActivación de los nucleótidos
dNMP + 2ATPdNMP + 2ATP →→ dNTP + 2ADPdNTP + 2ADP
Los nucleótidos son: dATP, dGTP, dCTP, TTPLos nucleótidos son: dATP, dGTP, dCTP, TTP
2)2) Separación de las dos cadenasSeparación de las dos cadenas:: HelicasaHelicasa
QuinasaQuinasa
Mg++Mg++
Referencia: slides.Departamento Ciencias Biologicas ESPOCH.
Ing. Raul Camacho
72. Utilización de la energíaUtilización de la energía
ReplicaciónReplicación
• Las etapas son:Las etapas son:
3)3) Síntesis de “ARN iniciadores”Síntesis de “ARN iniciadores”:: PrimasasPrimasas (1 en la cadena(1 en la cadena adelantadaadelantada y variosy varios
en laen la atrasadaatrasada))
4)4) Adición de nucleótidos activados complementarios a cada cadena templeteAdición de nucleótidos activados complementarios a cada cadena templete::
- Dirección: Lectura 3’- Dirección: Lectura 3’ →→ 5’, Síntesis 5’5’, Síntesis 5’ →→ 3’3’
-- ADN polimerasaADN polimerasa actúa en forma continua en la cadena adelantada, peroactúa en forma continua en la cadena adelantada, pero
discontinua en la atrasada, formando losdiscontinua en la atrasada, formando los fragmentos de Okazakifragmentos de Okazaki
-- Los dos fosfatos adicionales son removidosLos dos fosfatos adicionales son removidos
5)5) Reemplazo de ARN iniciadores con ADNReemplazo de ARN iniciadores con ADN: otra: otra ADN polimerasaADN polimerasa
-- Las cadenas de ADN de la molécula progenitora y las hijas se unenLas cadenas de ADN de la molécula progenitora y las hijas se unen
5)5) Unión de los fragmentos de ADNUnión de los fragmentos de ADN:: LigasaLigasa
• Se forman dos nuevas moléculas de ADNSe forman dos nuevas moléculas de ADN idénticas a la progenitoraidénticas a la progenitora
• Cada molécula tiene una cadena “vieja” y otra “nueva”Cada molécula tiene una cadena “vieja” y otra “nueva”
• Por lo tanto, la replicación es “semiconservativa”Por lo tanto, la replicación es “semiconservativa”
5.5. Funciones celularesFunciones celulares
73. 1.1. Funciones celularesFunciones celulares
Utilización de la energíaUtilización de la energía
TranscripciónTranscripción
• Proceso por el cual la información de una porción de una de las cadenasProceso por el cual la información de una porción de una de las cadenas
de una molécula de ADN es copiadade una molécula de ADN es copiada
• Como resultado se forman una molécula de ARNComo resultado se forman una molécula de ARN complementaria a lacomplementaria a la
porción de cadena templete de ADNporción de cadena templete de ADN
• Sólo se copia una de las cadenas, para evitar que se formen ARN’s conSólo se copia una de las cadenas, para evitar que se formen ARN’s con
funciones opuestasfunciones opuestas
• Las etapas son:Las etapas son:
1)1) Activación de los nucleótidosActivación de los nucleótidos
NMP + 2ATPNMP + 2ATP →→ NTP + 2ADPNTP + 2ADP
Los nucleótidos son: ATP, GTP, CTP, UTPLos nucleótidos son: ATP, GTP, CTP, UTP
2)2) Separación de las dos cadenasSeparación de las dos cadenas:: HelicasaHelicasa
QuinasaQuinasa
Mg++Mg++
Referencia: slides.Departamento Ciencias Biologicas ESPOCH.
Ing. Raul Camacho
74. Utilización de la energíaUtilización de la energía
TranscripciónTranscripción
• Las etapas son:Las etapas son:
3)3) IniciaciónIniciación: La: La ARN polimerasaARN polimerasa se asocia a la región del ADN que va a serse asocia a la región del ADN que va a ser
copiada (copiada (PromotorPromotor))
4)4) AlargamientoAlargamiento::
- La- La ARN polimerasaARN polimerasa une los nucleótidos activados, de acuerdo a laune los nucleótidos activados, de acuerdo a la
información de la cadena templete (promotor)información de la cadena templete (promotor)
-- Los dos fosfatos adicionales son removidosLos dos fosfatos adicionales son removidos
5)5) TerminaciónTerminación: La nueva molécula de ARN se separa del ADN y las dos cadenas: La nueva molécula de ARN se separa del ADN y las dos cadenas
de ADN se vuelven a unirde ADN se vuelven a unir
6)6) MaduraciónMaduración::
• En procariotes la nueva molécula de ARN está lista para hacer su funciónEn procariotes la nueva molécula de ARN está lista para hacer su función
• En eucariotes debe sufrir cambios (en el núcleo), para definir el tipo de ARN,En eucariotes debe sufrir cambios (en el núcleo), para definir el tipo de ARN,
y para que pueda cumplir su funcióny para que pueda cumplir su función
• Se eliminanSe eliminan intronesintrones (heterocromatina) y se conservan(heterocromatina) y se conservan exonesexones (eucromatina)(eucromatina)
• LaLa ligasaligasa une losune los exonesexones,, por lo tanto, la molécula final es más cortapor lo tanto, la molécula final es más corta
5.5. Funciones celularesFunciones celulares
75. 5.5. Funciones celularesFunciones celulares
Utilización de la energíaUtilización de la energía
TraducciónTraducción
• Proceso por el cual la información transcrita desde el ADN en el ARNm,Proceso por el cual la información transcrita desde el ADN en el ARNm,
dirige la polimerización de determinados aminoácidosdirige la polimerización de determinados aminoácidos
• Como resultado se forman una molécula proteínaComo resultado se forman una molécula proteína
• Sólo 20 AA’s forman parte de las proteínasSólo 20 AA’s forman parte de las proteínas
• La secuencia de AA’s en una proteína está determinada por una secuenciaLa secuencia de AA’s en una proteína está determinada por una secuencia
de nucleótidos en el ADN:de nucleótidos en el ADN: gengen
• GenGen. Porción de una molécula de ADN que tiene una función específica. Porción de una molécula de ADN que tiene una función específica
Estructural (=Cistrón)Estructural (=Cistrón). Contiene la información para la síntesis de ARN. Contiene la información para la síntesis de ARN
ReguladorRegulador. Activa o desactiva al anterior. Activa o desactiva al anterior
- Un gen posee, en promedio, 100 nucleótidos- Un gen posee, en promedio, 100 nucleótidos
- Escrito mediante la inicial de sus bases ocuparía ¼ de página- Escrito mediante la inicial de sus bases ocuparía ¼ de página
- El genoma humano total (3x10- El genoma humano total (3x1099
pares)pares) ocuparía 500.000 páginasocuparía 500.000 páginas
- Si se leyera 10 bases por segundo, ¿se tardaría?- Si se leyera 10 bases por segundo, ¿se tardaría?
¡Alrededor de 10 años!¡Alrededor de 10 años!
Wilhelm Johannsen, 1857-1927Wilhelm Johannsen, 1857-1927
Botánico holandésBotánico holandés
Referencia: slides.Departamento Ciencias Biologicas ESPOCH.
Ing. Raul Camacho
76. 5.5. Funciones celularesFunciones celulares
Utilización de la energíaUtilización de la energía
TraducciónTraducción
• Cada aminoácido es determinado por un triplete de nucleótidos (o bases),Cada aminoácido es determinado por un triplete de nucleótidos (o bases),
que se denominaque se denomina codóncodón
• Puesto que hay 4 nucleótidos diferentes, el número de codones es 64Puesto que hay 4 nucleótidos diferentes, el número de codones es 64
• El conjunto de los 64 codones es elEl conjunto de los 64 codones es el Código GenéticoCódigo Genético
• El Código se copia en el ARNm y es llevado a los ribosomas, en donde seEl Código se copia en el ARNm y es llevado a los ribosomas, en donde se
sintetizan las proteínassintetizan las proteínas
Generalizaciones sobre el Código GenéticoGeneralizaciones sobre el Código Genético::
1)1) Es universalEs universal
2)2) Es “degenerado”. Varios codones para un mismo AA (Es “degenerado”. Varios codones para un mismo AA (SinónimosSinónimos))
3)3) Los codones no se sobreponen entre siLos codones no se sobreponen entre si
4)4) El código es continuo. No hay espacios entre codonesEl código es continuo. No hay espacios entre codones
5)5) 61 codones codifican para AA’s, los tres restantes (UAA, UAG, y UGA) son61 codones codifican para AA’s, los tres restantes (UAA, UAG, y UGA) son
de terminaciónde terminación (inicialmente(inicialmente codones sin sentidocodones sin sentido))
6)6) El codón AUG, que es el único para metionina, es elEl codón AUG, que es el único para metionina, es el codón iniciadorcodón iniciador
PrimeraPrimera
PosiciónPosición
Segunda PosiciónSegunda Posición
TerceraTercera
PosiciónPosiciónUU CC AA GG
UU
FenFen
FenFen
LeuLeu
LeuLeu
SerSer
SerSer
SerSer
SerSer
TirTir
TirTir
TerminaciónTerminación
TerminaciónTerminación
CisCis
CisCis
TerminaciónTerminación
TrpTrp
UU
CC
AA
GG
CC
LeuLeu
LeuLeu
LeuLeu
LeuLeu
ProPro
ProPro
ProPro
ProPro
HisHis
HisHis
GlnGln
GlnGln
ArgArg
ArgArg
ArgArg
ArgArg
UU
CC
AA
GG
AA
IleIle
IleIle
IleIle
MetMet
TreTre
TreTre
TreTre
TreTre
AsnAsn
AsnAsn
LisLis
LisLis
SerSer
SerSer
ArgArg
ArgArg
UU
CC
AA
GG
GG
ValVal
ValVal
ValVal
ValVal
AlaAla
AlaAla
AlaAla
AlaAla
AspAsp
AspAsp
GluGlu
GluGlu
GliGli
GliGli
GliGli
GliGli
UU
CC
AA
GG
Referencia: slides.Departamento Ciencias Biologicas ESPOCH.
Ing. Raul Camacho
77. 5.5. Funciones celularesFunciones celulares
Utilización de la energíaUtilización de la energía
TraducciónTraducción
EtapasEtapas::
1)1) Activación de los aminoácidos:Activación de los aminoácidos:
AA + ATPAA + ATP →→ AA-AMP-Enz + 2PiAA-AMP-Enz + 2Pi
Complejo AA-adelinato-enzimaComplejo AA-adelinato-enzima
2)2) Acoplamiento del AA-activado con el ARNt (Acoplamiento del AA-activado con el ARNt (Aminoacil-ARNt sintetasaAminoacil-ARNt sintetasa))
AnticodónAnticodón: triplete de nucleótidos complementarios con los del codón: triplete de nucleótidos complementarios con los del codón
correspondiente en el ARNm. Sirve para acoplar el ARNt con el ARMmcorrespondiente en el ARNm. Sirve para acoplar el ARNt con el ARMm
3)3) Iniciación de la cadena peptídica:Iniciación de la cadena peptídica:
- Siempre se inicia con Metionina- Siempre se inicia con Metionina
- El ARNm se acopla con el ribosoma- El ARNm se acopla con el ribosoma
- El ARNt correspondiente transporta la Met al ribosoma- El ARNt correspondiente transporta la Met al ribosoma
- El ARNt-Met se acopla con el codón correspondiente en el ARNm- El ARNt-Met se acopla con el codón correspondiente en el ARNm
- La Met es liberada y el ARNt sale del ribosoma- La Met es liberada y el ARNt sale del ribosoma
Aminoacil-ARNt sintetasaAminoacil-ARNt sintetasa
MnMn++++
Referencia: slides.Departamento Ciencias Biologicas ESPOCH.
Ing. Raul Camacho
78. 5.5. Funciones celularesFunciones celulares
Utilización de la energíaUtilización de la energía
TraducciónTraducción
EtapasEtapas::
3)3) Iniciación de la cadena peptídicaIniciación de la cadena peptídica
Referencia: slides.Departamento Ciencias Biologicas ESPOCH.
Ing. Raul Camacho
79. Utilización de la energíaUtilización de la energía
TraducciónTraducción
EtapasEtapas::
4)4) Terminación de la cadena peptídicaTerminación de la cadena peptídica
- Cuando aparece uno de los codones de terminación en el ARNm- Cuando aparece uno de los codones de terminación en el ARNm
- La cadena peptídica es liberada del ribosoma- La cadena peptídica es liberada del ribosoma
- Todo el proceso dura entre 20 y 60 segundos- Todo el proceso dura entre 20 y 60 segundos
- Se comete un error cada 10.000 AA’s, aproximadamente- Se comete un error cada 10.000 AA’s, aproximadamente
- Si el error es beneficioso se mantiene- Si el error es beneficioso se mantiene
- Pero puede ser perjudicial, e incluso letal- Pero puede ser perjudicial, e incluso letal
- Ej. La- Ej. La anemia falciformeanemia falciforme es consecuencia del cambio de un solo AA enes consecuencia del cambio de un solo AA en
la hemoglobina (574 AA’s): Glu (GAA, GAG) por Val (GUA, GUG)la hemoglobina (574 AA’s): Glu (GAA, GAG) por Val (GUA, GUG)
5.5. Funciones celularesFunciones celulares
Referencia: slides 1-11 Departamento Ciencias Biologicas ESPOCH. Ing. Raul Camacho
80. Biotecnologia e Ingenieria Genetica
• Biotec: manipulacion
de organismos vivos
o sus componentes
para producir bienes.
Ej: vino, queso,
yogurt, vacunas, etc.
• Ingenieria Genetica:
conjunto de técnicas
usadas para alterar la
estructura de los
organismos.
84. • Tomate resistente al
ablandamiento
• Maiz resistente a
insectos: Bacillus
thuringiensis
• Soya resistente al
herbicida glifosato
• "arroz dorado", con b-
caroteno –
– mortalidad infantil
– ceguera por deficiencia de
vitamina A
Cultivos Transgénicos
85. RETOS FUTUROS
• Incrementar la producción manteniendo un
equilibrio con la naturaleza
• Incrementos en la producción y calidad de
alimentos
• Variedades resistentes a condiciones extremas
87. Ingeniería Genética y Bioquimica
Herramienta de moderna
para incrementar
rendimiento de
productos, diseñar el
metabolismo celular para
sobreproducir quimicos.
– Carbohidratos
– Acidos orgánicos
• Mejorar propiedades de
enzimas para uso
industrial.
90. • Las eras genómica y proteómica se caracterizan
por procesos de:
– Automatización y robotización (secuenciación, RMN,
rayos X),
– Micromatrices de DNA (secuenciación por
hibridación, chips de DNA),
– Interacciones entre proteínas
– Métodos computacionales (bioinformática).
LA ERA OMICA
91. • Bases de datos y técnicas de
visualización sólo para almacenarlos y
comenzar a estudiarlos.
• Crear modelos predictivos para los
sistemas biológicos
BIOINFORMATICA
92. IMPACTOS
• Redefinición de los sectores público y privado
en la investigación y desarrollo (I+D)
• Creciente integración o cooperación del sector
agroalimentario con el químico-farmacéutico;
• desplazamiento de las innovaciones agrícolas
desde el sustrato industrial clásico (maquinaria,
productos agroquímicos) hacia el sustrato
biológico,
• Mejor comprensión y manipulación de los
sistemas vivos
Notas del editor
Al seleccionar genotipos de las plantas silvestres originales, los agricultores alteraron subtancialmente su naturaleza y crearon así nuevas cultivos alimentarios. Necesitaban, por ejemplo, inhibir “la explosión” de las espigas y la sucesiva dispersión de la semilla antes de la cosecha. Al hacer esto, optaron por algo contraproducente para la planta silvestre.
No debe de sorprender el que muchas plantas domesticadas no puedan sobrevivir naturalmente: el maíz, por ejemplo, con sus espigas estrechas, no puede auto-sembrarse. Si se compara con el teocinte silvestre del cual origina, el maíz es casi irreconocible, tan lejos ha sido llevado de sus orígenes.
