I. la genetica definición fines importancia – referencia historica




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GENETICA

INTRODUCCIÓN
La Genética, llamada la ciencia de la herencia, es tema central entre las ciencias biológicas. La mayoría de los principios genéticos pueden expresarse con exactitud en términos matemáticos, sobre todo en la genética básica, lo cual es un rasgo único entre las disciplinas biológicas.

La Genética, descubriendo los principios en que se basa la herencia en los seres vivos y la variación entre ellos y sus descendientes, ha contribuido mucho al progreso de las ciencias biológicas, aclarando muchos hechos relacionados con el origen y evolución de las especies.

La Genética Vegetal, además de estudiar los métodos que pueden emplearse para la obtención de nuevas variedades en las plantas cultivadas y para la mejora de los tipos existentes, investiga el modo de manifestarse o modificarse los caracteres de mayor interés agronómico o industrial en las plantas más importantes y el modo de conducir la mejora de estas plantas en relación a cada uno de ellos.

El estudio y la observación de los fenómenos de la herencia, nos permite reconocer que hay variación entre organismos de la misma especie, raza o variedad; pero, asimismo, nos ayuda a reconocer qué características varían únicamente debido a la herencia y cuáles varían por causa de la acción recíproca o interacción de la herencia y el medio ambiente. Las variaciones a que hemos hecho referencia han ido apareciendo gradualmente a través de las edades, debido a cambios súbitos en el material genético. A estos cambios súbitos en el material genético se les denominan mutaciones, las cuales han producido, gradualmente, el proceso de la evolución de las especies y por lo tanto la inmensa variabilidad existente entre los distintos organismos que componen el cosmos.

El conocimiento y diferenciación de los caracteres cualitativos y cuantitativos, permiten a los genetistas elegir correctamente los factores a mejorar para el mejor y mayor provecho de la humanidad.

El presente texto trata de ser una valiosa herramienta para estudiantes que por primera vez se involucran en el conocimiento de la herencia permitiendo ayudarles a desarrollar un alto grado de pensamiento lógico que esta ciencia exige; sin embargo, en algunos casos requiere de conocimientos de aritmética y álgebra elemental para resolver problemas diversos.

I.LA GENETICA - DEFINICIÓN - FINES - IMPORTANCIA – REFERENCIA HISTORICA

1.1 DEFINICIÓN.- La Genética es la ciencia, rama de la Biología que se ocupa del estudio de los fenómenos de la herencia y las causas de las variaciones entre organismos. La herencia es la tendencia de los seres a reproducir fielmente las características de sus progenitores y la variación es la tendencia que manifiestan los seres vivos para diferenciarse unos de otros. La resultante de las acciones mutuas de estas dos tendencias opuestas viene a conformar el conjunto de caracteres que cada uno posee.

La Genética es la ciencia que estudia los fenómenos relativos a la herencia y a la variación en los seres vivos. Las unidades hereditarias que se transmiten de una generación a la siguiente (heredadas) se llaman genes, los cuales están ubicados en una molécula larga llamada ácido desoxirribonucleico (ADN).

El estudio de las variaciones entre organismos, es lo que ha permitido demostrar que no hay dos individuos idénticos, aún dentro de la misma especie, raza o variedad, y de ello se valen los genetistas para hacer selección en organismos de caracteres superiores, logrando incrementar considerablemente la producción agrícola y pecuaria por unidad.

Cuando las variaciones de los organismos se deben solamente a la herencia, se denominan características cualitativas que no son modificadas por el medio ambiente. Ejm.: color de ojos o de pelo en animales, ausencia o presencia de cuernos en ovinos, etc. En cambio, cuando las variaciones de los organismos se deben a la herencia y a la influencia ambiental, se denominan características cuantitativas. Ejm.: estatura o altura, inteligencia, producción de leche de una vaca, rendimiento de papa/há, etc.

    1. FINES.- La finalidad de la Genética es el descubrimiento de las leyes que rigen la transmisión de los caracteres que presentan los individuos a su descendencia, determinar el mecanismo por el cual se produce la transmisión hereditaria y asimismo, la determinación de las causas que originan las diferencias que se observan entre los seres de esa descendencia.

1.3 IMPORTANCIA.- La importancia de esta ciencia radica en la parte aplicativa tanto en animales (incluyendo al hombre) como en plantas. La agricultura y la ganadería no sólo necesitan producir más, sino más barato y para ello es necesario que los costos de producción disminuyan, lo que a su vez depende de los mayores rendimientos unitarios. Estos rendimientos unitarios en plantas, se obtienen aplicando una serie de factores favorables al cultivo como clima, suelo, fertilizantes, pesticidas, etc., sobre los cuales el hombre tiene poca o nula influencia; sin embargo sí puede lograr una nueva variedad con potencial genético de rendimiento superior utilizando todas las herramientas que la ciencia y la tecnología ponen a su alcance. La genética humana es una herramienta auxiliar muy valiosa en la patología del hombre, así como en el estudio de algunas taras físicas y morales que se transmiten de una generación a otra.

En los últimos tiempos, ha habido un avance vertiginoso en la obtención de nuevas variedades de plantas con mayor potencial de rendimiento, lo que es más, con atributos que difícilmente hace poco tiempo atrás hubiera sido posible obtener, así tenemos que la Biotecnología es la herramienta que ha logrado avances agigantados tanto en animales como en plantas (clonación); la Ingeniería Genética con la obtención de plantas transgénicas ha logrado avances de gran utilidad para la humanidad. Toda manipulación es posible cuando los conocimientos de la genética general y aplicada están bien cimentados y son utilizados dentro de un marco de código de ética que garantice el respeto a la vida y su integridad.

1.4 BREVE REFERENCIA HISTORICA

Los antecedentes de la Genética se remontan a los tiempos en que los científicos trataban de explicar el origen y formación de las especies, emitiendo diversas teorías desde las que defendían la inmutabilidad” de las especies, hasta las evolucionistas.

Linneo, genial botánico sueco y muchos otros hombres de ciencia defendían la teoría de que las especies habían permanecido sin variaciones a través de los tiempos desde su creación y así trasmitían los caracteres a sus descendientes sin mayores cambios.

Después de Robert Hooke y Bufón quienes pusieron en duda la teoría de la inmutabilidad, es Lamarck el primer investigador que dice que las especies no son inmutables, sino que existe entre ellas una constante variación que las hace evolucionar, modificándose de generación en generación.

Esta teoría fue duramente combatida por muchos científicos de la época (hasta 1858 aproximadamente) y surgieron nuevos conceptos que se acercaban poco a poco a una real teoría evolucionista como la de Darwin que revolucionó el mundo con su obra: “El Origen de las Especies”, que estableció firmemente en la ciencia el concepto evolucionista sobre el origen de vegetales y animales.

Desde el siglo XVII, en que se inventaron los diferentes tipos de microscopios, instrumento valioso para los biólogos, hasta el siglo XX en que se producen los microscopios electrónicos; el hombre de ciencia ha podido descifrar los detalles más recónditos de la célula y al iniciar el siglo XXI, se presenta un panorama que avanza a pasos agigantados en el descubrimiento de nuevos métodos de investigación sobre la vida, su continuidad e inclusive su transformación. Un breve resumen de la obra de algunos de aquellos hombres de ciencia se ofrece a continuación:

  • Henri Dutrochet, en 1824, explicó que todo tejido animal está compuesto por células, y en 1837, descubrió que la clorofila era necesaria para la fotosíntesis de las plantas.

  • Schleiden y Schwann (biólogos alemanes), en 1838, postularon la “Teoría Celular”, que en resumen decía que tanto las plantas como los animales están compuestos por células.

  • Von Mohl, en 1846, llamó protoplasma a la sustancia viva que contiene la célula.

  • Robert Virchow, en 1858, propuso la teoría que toda célula proviene de otra célula.

  • Hasta el siglo XVIII se creía que las características adquiridas se heredan y que se transmiten de generación en generación como defendía J. B. Lamarck.

  • A fines del siglo XIX, Weissman propuso y demostró que sólo se heredan y se transmiten de generación en generación los caracteres que se encuentran en las “células reproductivas” o “plasma germinal”, dijo además que los caracteres adquiridos no se heredan porque dejan de estar presente cuando el factor o factores que los inducen dejan de actuar.

  • Gregor Mendel (1822-1884), en 1866, sentó las bases de la Genética, por lo que en forma póstuma se le considera “Padre de la Genética”, en reconocimiento a su trabajo ordenado y científico sobre cruzamientos en guisantes que le permitió postular lo que hoy son las leyes mendelianas.

  • Fleming, en 1879 y 1882, estableció los términos: mitosis, aster, cromatina, profase, metafase, anafase y telofase.

  • Waldeyer, en 1888, le puso nombre al cromosoma (cuerpo coloreado).

  • Hugo De Vries (holandés), Carl Correns (alemán) y Erich Von Tschermak (austriaco), en 1900, redescubrieron las leyes de Mendel al experimentar por separado con otras plantas además del guisante.

  • Hardy y Weimberg sentaron las bases de la genética poblacional mediante la aplicación de ciertos conceptos matemáticos a las poblaciones de individuos.

  • Bateson (inglés), en 1909, fue el primer catedrático de Genética, cátedra a la que él puso nombre y se estableció por primera vez en la Universidad de Cambridge. Aceptó los trabajos de Mendel y sucesores, aplicando los principios mendelianos a animales y plantas.

  • Johannsen, naturalista danés, estableció los términos, gen, genotipo, fenotipo. Formuló su teoría de la Línea Pura.

  • Morgan, biólogo contemporáneo norteamericano (1866-1945), partiendo de los conceptos mendelianos, formuló la teoría cromosómica de la herencia. Trabajó con el díptero Drosophila melanogaster. También explicó la mutación génica y el mecanismo de la herencia ligada al sexo. Publicó su libro “La Teoría del Gen” en el que describe la técnica de construir mapas de genes.

  • Entre los discípulos de Morgan, destacaron Müller, Bridges, Dobszanky y otros que han contribuido a completar y afianzar con nuevos descubrimientos esta teoría que hoy se acepta para explicar la herencia y la variación.

  • Galton, es considerado Padre de la Biometría, por explicar y aplicar conceptos matemáticos a la herencia cuantitativa.

  • Yule (inglés), en 1907; Ehle (sueco), en 1908 y East (americano), determinaron que la herencia cuantitativa puede explicarse en términos mendelianos.

  • Fisher, Pearson y Waldon contribuyeron con la Biometría entre 1908 y 1920.

  • La genética molecular se originó con el descubrimiento de los ácidos nucleicos.

  • Avery, Mc Lead y Mc Carty en 1944, demostraron que el ADN es el componente químico de los genes y es el portador de la información genética.

  • Hersey y Chase, en 1952, dejaron establecido que el ADN es el componente químico de los genes.

  • Watson y Crick en 1953, formularon la teoría sobre la estructura hipotética del ADN.

  • Jacob y Monod, en 1960, desarrollaron la teoría del “Operón” para explicar el mecanismo del control genético en la regulación de síntesis de proteínas.

  • Niremberg y colaboradores en 1968, descifraron la clave genética y el papel de cada uno de los tres ARN en la transcripción de la información por un gen (ADN) para la síntesis de proteína por la célula.

  • En 1982, se obtiene el primer producto de la Ingeniería Genética: la insulina humana, pr la Compañía Lily&Compañía.

  • En 1988, se inicia el proyecto: Genoma Humano, con el objetivo de secuenciar los 23 pares de cromosomas humanos que contienen aproximadamente 100,000 genes.

  • En 1996, se obtiene la secuencia del genoma de la bacteria E. coli.

  • En 1997, se produce la clonación del primer animal a partir de una célula adulta: la oveja Dolly.

  • En el 2003, se publica la primera secuenciación completa del Genoma humano.

  • La Citogenética, ha venido a destruir viejos conceptos y explicar muchos enigmas sobre el contenido cromosómico y genético de los organismos.

  • La Biotecnología, la Ingeniería Genética, han rebasado toda expectativa sobre la manipulación del material genético (ADN) al punto de llegar a obtener organismos vivos, completos a partir de porciones de ADN, o de transferir porciones de ADN animal a vegetales y viceversa, lo cual si bien es cierto que es un gran avance de la ciencia, llama a reflexión sobre cuáles deberían ser los límites permisibles para realizar dichas investigaciones en animales y en humanos sobre todo; por lo que se hace referencia a un necesario Código de Ética.


II. LAS BASES FISICAS DE LA HERENCIA

La teoría celular desarrollada durante el siglo pasado, estableció definitivamente que la célula es la unidad estructural y funcional de todo organismo, sea éste animal o vegetal. Es necesario entonces recordar qué es la célula, cuál es su constitución y algunos otros aspectos que ayuden a comprender su participación en la reproducción.

2.1 LA ESTRUCTURA CELULAR

En forma general, la célula está formada por tres partes fundamentales: Membrana celular, Citoplasma y Núcleo.

  • Membrana celular.- Es la parte externa de la célula que contiene a las demás, a través de ella se realizan los intercambios de sustancias que ponen al citoplasma en conexión con el medio. Tiene la propiedad de poseer permeabilidad diferencial, dando lugar a los fenómenos osmóticos, tan importantes en la vida de la célula.

  • Citoplasma.- Es la parte del protoplasma celular que ocupa el espacio entre la membrana y el núcleo. Es el lugar donde se efectúan los fenómenos que determinan la nutrición celular. Las células vegetales tienen pared celular que rodea la membrana plasmática, plastidios, plasmodesmos, esferosomas y vacuolas que las células animales no poseen; en cambio carecen de aster o centrosoma con el centriolo en su interior que sólo tienen las células animales. En general, las células tienen entre sus organelos al retículo endoplasmático, aparato de golgi, ribosomas y mitocondrias.

  • Núcleo.- Es la parte vital de la célula que consta de: membrana nuclear, jugo nuclear o cariolinfa, red de cromatina y nucléolo. La red de cromatina está formada por unos filamentos llamados cromonemas, que posteriormente serán los cromosomas, elemento fundamental en Genética. Está demostrado que entre todas las partes de la célula, el papel primordial corresponde al núcleo, el cual preside el metabolismo de la célula, interviene en la elaboración de sustancias con destino a la asimilación, en el crecimiento, en la formación de la membrana y en la constitución y empleo de reservas.

2.2 LA DIVISION CELULAR :

MITOSIS

Llamada también cariocinesis, es un proceso de división cuya función es en primer lugar, construir una copia exacta de cada cromosoma y después distribuir por medio de división de la célula original (célula madre) un juego idéntico de cromosomas para cada una de las células hijas.
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