fbpx
Wikipedia

Gen

Un gen es una unidad de información[1]​ en un locus de ácido desoxirribonucleico (ADN) que codifica un producto génico, ya sea proteínas o ARN. Es la unidad molecular de la herencia genética,[2][3]​ pues almacena la información genética y permite transmitirla a la descendencia. Los genes se encuentran en los cromosomas, y cada uno ocupa en ellos una posición determinada llamada locus. El conjunto de genes de una especie se denomina genoma.

Diagrama esquemático de un gen corto, dentro de la estructura en doble hélice del ADN que, al comprimirse, va formando un cromosoma (derecha). Se trata de un gen eucariota (el procariota carece de intrones). Las proteínas se codifican solo en los exones.

Para cada locus, pueden existir varios alelos posibles (es decir, pueden tener distintas formas con distintas consecuencias). Cuando los genes se encuentran muy próximos, es menos probable que se separen en el entrecruzamiento, es decir, no se segregan en forma independiente sino en bloque. Se denominan grupos de ligamiento al conjunto de genes situados en locus próximos que se transmiten en conjunto.

Molecularmente el gen es una secuencia de nucleótidos contiguos en la molécula de ADN (o de ARN en el caso de algunos virus) que contiene la información necesaria para la síntesis de una macromolécula con función celular específica, es decir, vinculados al desarrollo o funcionamiento de una función fisiológica. Generalmente estos productos son proteínas, previo paso por ARN mensajero (ARNm), pero también ARN no codificantes, como ARN ribosómico (ARNr), ARN de transferencia (ARNt) y muchos otros con funciones reguladoras o cuya función se va conociendo poco a poco.

Historia

 
Gregor Mendel
 
Wilhelm Johannsen

El concepto de gen ha ido variando a lo largo del tiempo, conforme ha avanzado la ciencia que lo estudia, la genética:

  • Gregor Mendel en sus experimentos propuso la idea original del gen, aunque él no los denominó genes, sino factores, y vendrían a ser los responsables de la transmisión de los caracteres de una generación a la siguiente (lo que ahora llamamos genotipo). El gen mendeliano es una unidad de función, estructura, transmisión, mutación y evolución que se distribuye y ordena linealmente en los cromosomas.
  • La palabra gen fue acuñada en 1909 por el botánico danés Wilhelm Johannsen [4]​ a partir de una palabra griega que significa "generar", refiriéndose a la unidad física y funcional de la herencia biológica.
  • Hacia 1950, se impuso el concepto de gen como la cadena de ADN que dirige la síntesis de una proteína. Este es un concepto que proporciona una naturaleza molecular o estructural al gen. El gen codifica proteínas y debe tener una estructura definida por el orden lineal de sus tripletes o codones.
  • Más tarde surge el concepto de gen como lo que actualmente se llama un cistrón:[5]​ la cadena de ADN capaz de dirigir la síntesis de un ARN que codifica para un polipéptido (Dogma central de la biología molecular). Este concepto surge al comprobar que la mayoría de las proteínas están formadas por más de una cadena polipeptídica y que cada una de ellas está codificada por un gen diferente.
  • Actualmente se sabe que algunos genes codifican más de un polipéptido y que una proteína puede ser codificada por el conjunto de diferentes genes. La existencia de genes solapantes y el procesamiento alternativo rebaten la hipótesis de un gen → un polipéptido. Más bien debe proponerse la relación inversa, un polipéptido → un gen.[6]​Además existen algunos genes que no codifican proteínas sino ARN con función propia (ARN transferentes y ARN ribosómicos, por ejemplo) y que no se traducen, por lo que no es necesaria la traducción para que un gen tenga una función determinada. El gen es, pues, la unidad mínima de función genética, que puede heredarse.

Concepto moderno del gen

A partir de la teoría original de Mendel de la determinación de caracteres físicos específicos (por.ej., el color de la flor) mediante partículas hereditarias discretas, el concepto de gen ha evolucionado gradualmente hacia el de unidad funcional. Esto fue anunciado por primera vez en 1945 por el genetista George Beadle (1903-1989), quien propuso que cada gen era específico: la hipótesis «un gen, una proteína». Fue modificada posteriormente cuando se comprendió que los genes podían determinar además proteínas no enzimáticas y también cadenas polipeptídicas individuales (sub-unidades proteicas) y los diversos tipos de ARN involucrados en la síntesis de proteínas. El desarrollo de nuevas técnicas en la década de los sesenta y ochenta, especialmente la secuenciación del ADN y la clonación de los genes, permitió a los genetistas moleculares desentrañar la estructura precisa de los genes hasta el nivel de las bases.

Tales técnicas aportan mucha información sobre cómo se activan y desactivan los genes y sobre otros aspectos de su expresión.

Tipos de genes

 
Imagen microscopia fluorescente de un cariotipo de una mujer, que muestra 23 pares de cromosomas rayados con bandas de rojo y amarillo con regiones ricas de genes constitutivos manchadas con verde. Los cromosomas más grandes llevan diez veces más grandes que las más pequeñas.[7]

Un gen es una secuencia o segmento de ADN necesario para la síntesis de ARN funcional, como el ARN de transferencia o el ARN ribosomal. Sin embargo, estos dos tipos de ARN no codifican proteínas, lo cual es hecho por el ARN mensajero. Para ello, la transcripción genera una molécula de ARN que posteriormente sufrirá traducción en los ribosomas, proceso por el cual se genera una proteína. Muchos genes se encuentran constituidos por regiones codificantes (exones) interrumpidas por regiones no codificantes (intrones) que son eliminadas en el procesamiento del ARN (splicing). En células procariotas esto no ocurre pues los genes de procariotas carecen de intrones. La secuencia de bases presente en el ARN determina la secuencia de aminoácidos de la proteína por medio del código genético.

Otros genes no son traducidos a proteína, sino que cumplen su función en forma de ARN. Entre estos, encontramos genes de ARN transferente, ARN ribosómico, ribozimas y otros ARN pequeños de funciones diversas.[8]

Algunos genes han sufrido procesos de mutación u otros fenómenos de reorganización y han dejado de ser funcionales, pero persisten en los genomas de los seres vivos. Al dejar de tener función, se denominan pseudogenes, que constituyen un recurso evolutivo para la especie, ya que son regiones de ADN quasifuncionales que pueden aceptar mutaciones (y generar nuevas funciones) sin perjuicio de las funciones que ya se desarrollan en el organismo, y pueden ser muy parecidos a otros genes del mismo organismo que sean funcionales.

Estructura y función

 
Estructura de un gén eucariota típico y sus implicaciones en los procesos de transcripción y traducción

Evolución molecular

Mutación

 
Mutación de ADN

La replicación del ADN se hace con extrema precisión, sin embargo pueden producirse errores, llamados mutaciones.[3]​ La tasa de errores en las células eucariotas puede alcanzar tan sólo una tasa de 10–8 mutaciones por nucleótido replicado,[9][10]​ mientras que en algunos virus de ARN la tasa puede subir hasta los 10−3.[11]​ Así, en cada generación cada genoma humano acumula aproximadamente entre 1 y 2 nuevas mutaciones.[11]​ Pequeñas mutaciones se pueden originar durante el proceso de replicación del ADN, que suelen repararse por un proceso conocido como reparación del ADN, aunque si este proceso no identificara o no corrigiera la mutación, se produciría un daño que nos llevaría a la aparición de mutaciones genéticas. Este fallo no es más que la sustitución de una base nitrogenada sustituida por otra, o bien algo mucho más peligroso, un desplazamiento del marco de lectura en las cuales se inserta o se elimina una base (o dos, el cambio afectaría menos si la deleción ocurre en tres bases, puesto que la lectura del ADN se hace por tripletes). Cualquiera de estas mutaciones pueden modificar la función del gen, dando lugar a una mutación sin sentido (cambios de un codón por otro que se traduce por un aminoácido diferente, que modifica la funcionalidad de la proteína traducida).[12]​También puede originarse una mutación sin cambio de sentido, en la cual, el codón resultante se traduce en el mismo aminoácido (el código genético es degenerado, lo que viene a significar que varias combinaciones de tripletes se traducen en un mismo aminoácido): esto sería una mutación con sentido. Se pueden causar mutaciones más grandes por errores en la recombinación, en la sinapsis o durante el proceso de meiosis o mitosis durante el reparto cromosómico, causando mutaciones cromosómicas y aneuploidías, respectivamente. Estos fallos incluyen la duplicación génica (duplicación de la carga genética de una célula al contener una copia extra del cromosoma que lo alberga), o el borrado, la reorganización y la inversión de largas secciones de un cromosoma. También el mecanismo de reparación del ADN puede introducir errores cuando trata de reparar el daño físico a la molécula de ADN.[3]:5.4

A la existencia de múltiples alelos de un gen, concurrentes en una misma población se le llama polimorfismo. La mayoría de alelos distintos funcionan de manera equivalente; sin embargo algunos puedan poseer caracteres biológicos distintos. El alelo más común de un gen se llama tipo salvaje, y a los alelos raros (infrecuentes) se les llama mutantes. La variación en frecuencias relativas de alelos diferentes en una población es consecuencia de la selección natural y la deriva genética (medidas del éxito adaptativo y del efecto estadístico respectivamente de un alelo).[13]​El alelo del tipo salvaje no es definitivamente el antepasado de los alelos menos comunes ni es necesariamente cierto que estén más adaptados.

La mayoría de las mutaciones que ocurran en genes tienden a ser neutrales porque no afectan el fenotipo del organismo. Incluso si una mutación no es neutral puede conducir a una proteína funcionalmente idéntica, ya que la sustitución puede darse con un aminoácido equivalente o no perjudicial dentro de la estructura interna de la proteína que codifica. Sin embargo muchas mutaciones son perjudiciales cuando no claramente letales, siendo descartadas por la selección natural. Los trastornos genéticos resultan de mutaciones perniciosas y, a veces, debido a una mutación espontánea en el individuo afectado en una etapa temprana de su desarrollo, o bien heredados de uno o ambos progenitores en donde otra copia del gen asumía la función que el hijo hereda. Unas pocas benefician al organismo, mejorando la aptitud, e importan mucho porque ellas dirigen así la evolución adaptativa.[3]

Homología de secuencias

 
Un alineamiento de secuencias, generada por ClustalW entre dos proteínas dedos de zinc identificadas por el número de acceso GenBank

Genes con un ancestro común más reciente, o sea unos abolengos evolutivos compartidos, se conocen como homólogos.[14]​ Estos genes aparezcan, o por la duplicación de genes adentro del genoma de un organismo, y se llaman genes paralogos, o resultan de divergencias de los genes después de un evento de especiación, se llaman genes ortologos,[3]:7.6 y muchas veces desempeñen una función que es lo mismo o semejante en organismos relacionados. Se asume a menudo que las funciones de los genes ortologos se parezcan más que las de los genes paralogos, aunque las diferencias son muy pequeñas.[15][16]

Se puede medir la relación entre genes comparando su alineamiento de secuencias de ADN.[3]:7.6 El grado de secuencia semejante entre genes homólogos se llama secuencia conservada. La mayoría de los cambios no afecten la función del gen y por esto los genes acumulan mutaciones con el paso del tiempo, por la evolución molecular neutralista. Además, cualquier selección en un gen hará que su secuencia diverja a un ritmo diferente. Los genes bajo selección estabilizadora están restringidos y, por lo tanto, cambian más lentamente, mientras que los genes bajo selección direccional cambian la secuencia más rápidamente. Las diferencias de secuencia entre genes pueden usarse para análisis filogenéticos para estudiar cómo evolucionaron esos genes y cómo se relacionan los organismos de los que provienen.[17][18]

Origen de nuevos genes

 
Una ilustración de las mutaciones que pueden causar pseudogenes. La secuencia humana es de un pseudogén en la familia génica del olfato. La secuencia del chimpancé es el ortólogo funcional. Se resaltan diferencias claves

La fuente más común de genes en las células eucariotas es la duplicación cromosómica, la cual crea variación en el número de copias de un gen que ya existe en el genoma.[19][20]​ Los genes resultantes (paralogos) luego quizás divergieran en su secuencia y también en su función. Grupos de genes formados de esta manera se llaman una familia génica. Las duplicaciones y perdidas genéticas adentro de una familia son comunes y representan una fuente mayor de la diversidad genética y la biodiversidad evolutiva.[21]​ A veces, la duplicación de genes dará como resultado una copia no funcional de un gen, o una copia que deba funcionar, pero por las mutaciones experimenta pérdidas de funciones; tales genes se llaman pseudogenes.[3]

Genomas

 
Una imagen de los 46 cromosomas que juntas se hacen el genoma diploide de un varón.

El genoma es el total del material genético de un organismo e incluye los genes y también las secuencias no codificantes.[22]

Número de genes en algunas formas biológicas

El tamaño del genoma y el número de genes codificantes varían enormemente entre las formas biológicas. Los genomas más pequeños ocurren en los virus, los cuales pueden tener solo dos genes codificantes para codificar sus proteínas,[23]​ y viroides, los cuales actúan como un gen singular de ARN no codificante.[24]​ Por otra parte las plantas pueden tener los genomas muy grandes,[25]​ con arroz que contiene >46 000 genes codificantes de proteínas.[26]​ El número total de genes codificantes de proteínas (el proteoma de la Tierra) se estima como 5 millones de secuencias.[27]

Aunque el número de pares de bases de ADN en el genoma humano se conoce desde la década de los 1960, la estimación del número de genes se ha cambiado durante los años por razones como cambios en la definición de que es un gen, y mejoras en los métodos usados para detectar los genes. Predicciones teóricos iniciales del número de los genes humanos se alcanzaran dos millones.[28]​ Experimentos iniciales indicaron que fueron entre 50 000-100 000 transcripciones de genes (Marcador de secuencia expresadas).[29]​ Luego, las secuencias hechas en el Proyecto Genoma Humano indicaron que muchos de las transcripciones fueron variantes alternativas del mismo gen, y el número total de genes codificantes proteínas se bajó hasta –20 000[30]​ con 13 de los genes codificantes en el genoma de la mitocondria.[31]​ Del genoma humano solo 1-2 % consistan de genes codificantes de proteínas,[32]​ con los demás siendo ADN no codificante como intrones, retrotransposones, y ARN no codificante.[32][33]

 
Mycoplasma genitalium
Forma biológica N.º de genes pares de bases
Plantas <50000 <1011
Humanos 20.000-25.000[34] 3 × 109
Moscas 12000 1,6 × 108
Hongos 6000 1,3 × 107
Bacterias 500-6000 5 × 105 - 107
Mycoplasma genitalium 500 580.000
Virus ADN 10-300 5000-800 000
Virus ARN 1-25 1000-23 000
Plásmidos 30-100[35] 3000-900 000
Transposones 1-10 2000-10 000
Viroides 0-1 –500
Priones 0 0

Cambios en los genes

Los organismos diploides disponen de dos juegos de cromosomas homólogos, cada uno de ellos proveniente de uno de los padres, cuyos gametos (creado por meiosis) se fusionaron hacia una célula conocido como un cigoto, durante la reproducción sexual.[36]​ Por ejemplo, los gametos (óvulo y espermatozoide) del ser humano solo contienen 23 cromosomas simples, (son haploides) pero ya terminado la división celular del cigoto creado por la fertilización en cuatro células, cada célula del nuevo bebé va a tener 23 pares de cromosomas, o sea 46 cromosomas, uno de los pares procedente de la madre y otra del padre.[37]

Algunas enfermedades como la anemia drepanocítica, se pueden ocasionar por un cambio en un solo gen. Los genes pueden aparecer en versiones diferentes, con pequeñas variaciones en su secuencia: es lo que se denomina alelos. Los alelos pueden ser dominantes o recesivos. Cuando una sola copia del alelo hace que se manifieste el rasgo o el fenotipo, el alelo es dominante. Cuando son precisas dos copias del alelo, para que se manifieste su efecto, el alelo es recesivo.

Regulación

Un gen es el conjunto de una secuencia determinada de nucleótidos de uno de los lados de la "escalera" del cromosoma referenciado. La secuencia puede llegar a formar proteínas, o serán inhibidas, dependiendo del programa asignado para la célula que aporte los cromosomas.[38]

Transferencia horizontal de genes

La transferencia horizontal de genes se refiere al movimiento de genes entre los seres vivos que no es a través de la transmisión vertical de (padres/madres a hijos). La transferencia horizontal de genes se da más comúnmente en los organismos unicelulares, pero también se da en los organismos pluricelulares.[39][40]​ Esta transferencia ha resultado ser un factor importante en la evolución de los seres vivos.[41]​ Aunque resulte sorpredente hablar de una transferencia de genes que no sea a través de la descendencia, a partir de los años 40 se acumularon evidencias de que los procariotas podían mover su material genético por medio de unas moléculas conocidas como plásmidos. Estas moléculas pueden transportar genes asociados con la fertilidad, fenotipo y metabolismo, inclusive pueden incorporar genes que ayudan a las bacterias a volverse resistentes a los antibióticos o genes virulentos que favorecen la patogenia de las bacterias. Los plásmidos no solo pueden transmitirse entre cepas procariotas sino también entre especies diferentes.[39][42]

Sin embargo los plásmidos no eran los únicos vectores de genes, ya que posteriormente se descubrió que los transposones secuencias de ADN capaces de moverse a diferentes partes del genoma podían transferirse entre organismos que viven en simbiosis como por ejemplo: los líquenes, invertebrados como los insectos o crustáceos, hongos, plantas, etc.[43]​ En los humanos se ha documentado casos de transferencia horizontal de genes con nematodos parasitarios por medio de transposones.[44]​ También se hizo evidente que los agentes virales (virus, viroides y virus satélite) durante su contagio e infección podían incorporar genes de un huésped y llevarlo al de otro huésped, incluyendo otras especies.[45]​ Los virus pueden considerarse el único medio de transferencia horizontal de genes más predominante entre los seres vivos aunque sean infectivos, además los virus desarrollan partículas proteicas (viriones) que le permiten fácilmente la movilidad entre sus huéspedes. También más recientemente se ha identificado que los virus pueden recibir genes adicionales de los virus satélite que dependen de ellos para la coinfección. A su vez los plásmidos y transposones pueden recibir genes adicionales de los integrones los cuales son casetes de genes con movilidad que se encuentran en los procariotas. Esto demuestra que el movimiento de genes no solo existe en los organismos celulares sino también entre las partículas vectoras. Todas estas moléculas o partículas se les ha denominado comúnmente el mobiloma o elementos genéticos móviles.[46]

 
Árbol de la vida actual mostrando las transferencias verticales y horizontales de genes.

La transferencia horizontal de genes resulta ser una limitante para los evolucionistas dado que si dos especies han intercambiado genes a lo largo de la evolución pueden aparecer como iguales en un análisis filogenético sin tener que haber compartido un ancestro en común, porque ese gen es el mismo aunque muchos otros genes no sean similares. Por esta razón a veces es ideal usar otra información para inferir grandes filogenias como la presencia o ausencia de genes, o más común incluir un gran rango de genes para el análisis filogenético. Los análisis del proteoma también pueden ser útil para determinar las relaciones filogenéticas entre los organismos que sufren transferencias horizontales de genes o tienen alta tasa de mutación genética.[39][47]

Ingeniería genética

 
Manipulación genética.

En la ingeniería genética se modifica el genoma de un organismo usando métodos de la biotecnología. Desde la década de los 1970, se han desarrolladas técnicas que específicamente agregan y editan un organismo[48]​ La ingeniería de genomas se ha desarrollado más recientemente algunas técnicas que usan los nucleases de enzimas por crear blanqueadas reparaciones de ADN en una cromosoma, o por interrumpir o editar un gen cuando la quiebra se repare.[49][50][51][52]​ La expresión semejante es biología sintética que a veces se use por referir a la ingeniería extensiva de un organismo.[53]

La ingeniería genética es ahora una herramienta de investigaciones rutina usando un organismo modelo. Por ejemplo, agregar genes a las bacterias es fácil[54]​ mientras linajes de ratón knockout con una función de gen interrumpido se usan por investigar la función de ese gen.[55][56]​ Se han modificados muchos genes por aplicaciones en la agricultura, la medicina y la biotecnología industrial.

Por organismos multicelulares, típicamente un embrión se ingeniera, lo cual crezca hasta ser un organismo genéticamente modificado adulto.[57]​ Sin embargo, los genomas en células de un organismo adulto se puede editar por usar técnicas de terapia génica para intentar curar enfermedades con causas genéticas.

Véase también

Referencias

  1. Curtis, Helena; Schnek, Adriana (30 de junio de 2008). Curtis. Biología. Ed. Médica Panamericana. ISBN 9789500603348. Consultado el 19 de febrero de 2018. 
  2. Slack, J.M.W. Genes-A Very Short Introduction. Oxford University Press 2014
  3. Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). Molecular Biology of the Cell (Fourth edición). Nueva York: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3218-3. 
  4. Baca, Laura Elena Lauría; Álvarez, Claudia Lorena Cantú (4 de agosto de 2015). Biología 2. Grupo Editorial Patria. ISBN 9786077442776. Consultado el 29 de noviembre de 2017. 
  5. Rodríguez, Rosa María Ramos (1986). Crecimiento y proporcionalidad corporal en adolescentes mexicanas. UNAM. ISBN 9789688375242. Consultado el 29 de noviembre de 2017. 
  6. Campbell, Neil A.; Reece, Jane B. (2007). Biología. Ed. Médica Panamericana. ISBN 9788479039981. Consultado el 29 de noviembre de 2017. 
  7. Bolzer, Andreas; Kreth, Gregor; Solovei, Irina; Koehler, Daniela; Saracoglu, Kaan; Fauth, Christine; Müller, Stefan; Eils, Roland; Cremer, Christoph; Speicher, Michael R.; Cremer, Thomas (2005). «Three-Dimensional Maps of All Chromosomes in Human Male Fibroblast Nuclei and Prometaphase Rosettes». PLoS Biology 3 (5): e157. PMID 15839726. doi:10.1371/journal.pbio.0030157. 
  8. Ruiz, José Sabán (4 de octubre de 2012). Control global del riesgo cardiometabólico: La disfunción endotelial como diana preferencial. Ediciones Díaz de Santos. ISBN 9788499692975. Consultado el 29 de noviembre de 2017. 
  9. Nachman, M. W., Crowell, S. L. (septiembre de 2000). «Estimate of the mutation rate per nucleotide in humans». Genetics 156 (1): 297-304. PMC 1461236. PMID 10978293. 
  10. Roach, J. C., Glusman, G., Smit, A. F., et al. (abril de 2010). «Analysis of genetic inheritance in a family quartet by whole-genome sequencing». Science 328 (5978): 636-9. PMC 3037280. PMID 20220176. doi:10.1126/science.1186802. 
  11. Drake, J. W., Charlesworth, B., Charlesworth, D., Crow, J. F. (abril de 1998). «Rates of spontaneous mutation». Genetics 148 (4): 1667-86. PMC 1460098. PMID 9560386. 
  12. «What kinds of gene mutations are possible?». Genetics Home Reference. United States National Library of Medicine. 11 de mayo de 2015. Consultado el 19 de mayo de 2015. 
  13. Andrews, Christine A. (2010). «Natural Selection, Genetic Drift, and Gene Flow Do Not Act in Isolation in Natural Populations». Nature Education Knowledge. SciTable (Nature Publishing Group) 3 (10): 5. 
  14. Patterson, C (noviembre de 1988). «Homology in classical and molecular biology.». Molecular biology and evolution 5 (6): 603-25. PMID 3065587. 
  15. Studer, RA; Robinson-Rechavi, M (mayo de 2009). «How confident can we be that orthologs are similar, but paralogs differ?». Trends in genetics : TIG 25 (5): 210-6. PMID 19368988. 
  16. Altenhoff, AM; Studer, RA; Robinson-Rechavi, M; Dessimoz, C (2012). «Resolving the ortholog conjecture: orthologs tend to be weakly, but significantly, more similar in function than paralogs.». PLoS computational biology 8 (5): e1002514. PMID 22615551. 
  17. Emery, Laura. «Introduction to Phylogenetics». EMBL-EBI. Consultado el 19 de mayo de 2015. 
  18. Mitchell, Matthew W.; Gonder, Mary Katherine (2013). «Primate Speciation: A Case Study of African Apes». Nature Education Knowledge. SciTable (Nature Publishing Group) 4 (2): 1. 
  19. Guerzoni, D; McLysaght, A (noviembre de 2011). «De novo origins of human genes.». PLoS genetics 7 (11): e1002381. PMID 22102832. 
  20. Reams, AB; Roth, JR (2 de febrero de 2015). «Mechanisms of gene duplication and amplification.». Cold Spring Harbor perspectives in biology 7 (2): a016592. PMID 25646380. 
  21. Demuth, JP; De Bie, T; Stajich, JE; Cristianini, N; Hahn, MW (20 de diciembre de 2006). «The evolution of mammalian gene families.». PloS one 1: e85. PMID 17183716. 
  22. Ridley, M. (2006). Genome. New York, NY: Harper Perennial. ISBN 0-06-019497-9
  23. Belyi, V. A.; Levine, A. J.; Skalka, A. M. (22 de septiembre de 2010). «Sequences from Ancestral Single-Stranded DNA Viruses in Vertebrate Genomes: the Parvoviridae and Circoviridae Are More than 40 to 50 Million Years Old». Journal of Virology 84 (23): 12458-12462. doi:10.1128/JVI.01789-10. 
  24. Flores, Ricardo; Di Serio, Francesco; Hernández, Carmen (febrero de 1997). «Viroids: The Noncoding Genomes». Seminars in Virology 8 (1): 65-73. doi:10.1006/smvy.1997.0107. 
  25. Zonneveld, B. J. M. (2010). «New Record Holders for Maximum Genome Size in Eudicots and Monocots». Journal of Botany 2010: 1-4. doi:10.1155/2010/527357. 
  26. Yum, J., Hu, S., Wang, J., Wong, G. K., Li, S., Liu, B., Deng, Y., Dai, L., Zhou, Y., Zhang, X., Cao, M., Liu, J., Sun J., Tang J., Chen Y., Huang X., Lin W., Ye C., Tong W., Cong L, Geng J, Han Y, Li L, Li W, Hu G, Huang X, Li W, Li J, Liu Z, Li L, Liu J, Qi Q, Liu J, Li L, Li T., Wang X., Lu H., Wu T., Zhu M., Ni P., Han H., Dong W., Ren X., Feng, X., Cui, P., Li, X., Wang, H., Xu, X., Zhai, W., Xu, Z., Zhang, J., He, S., Zhang, J., Xu, J., Zhang, K., Zheng, X., Dong, J., Zeng, W., Tao, L., Ye, J., Tan, J., Ren, X., Chen, X., He, J., Liu, D., Tian, W., Tian, C., Xia, H., Bao, Q., Li, G., Gao, H., Cao, T., Wang, J., Zhao, W., Li, P., Chen, W., Wang, X., Zhang, Y., Hu, J., Wang, J., Liu, S., Yang, J., Zhang, G., Xiong, Y., Li, Z., Mao, L., Zhou, C., Zhu, Z., Chen, R., Hao, B., Zheng, W., Chen, S., Guo, W., Li, G., Liu, S., Tao, M., Wang, J., Zhu, L, Yuan, L., Yang, H. (April 2002). «A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. indica)». Science 296 (5565): 79-92. Bibcode:2002Sci...296...79Y. PMID 11935017. doi:10.1126/science.1068037. 
  27. Perez-Iratxeta C, Palidwor G, Andrade-Navarro MA (December 2007). «Towards completion of the Earth's proteome». EMBO Reports 8 (12): 1135-1141. PMC 2267224. PMID 18059312. doi:10.1038/sj.embor.7401117. 
  28. Kauffman, S. A. (1969). «Metabolic stability and epigenesis in randomly constructed genetic nets». Journal of Theoretical Biology (Elsevier) 22 (3): 437-467. PMID 5803332. doi:10.1016/0022-5193(69)90015-0. 
  29. Schuler GD, Boguski MS, Stewart EA, Stein LD, Gyapay G, Rice K, White RE, Rodriguez-Tomé P, Aggarwal A, Bajorek E, Bentolila S, Birren BB, Butler A, Castle AB, Chiannilkulchai N, Chu A, Clee C, Cowles S, Day PJ, Dibling T, Drouot N, Dunham I, Duprat S, East C, Edwards C, Fan JB, Fang N, Fizames C, Garrett C, Green L, Hadley D, Harris M, Harrison P, Brady S, Hicks A, Holloway E, Hui L, Hussain S, Louis-Dit-Sully C, Ma J, MacGilvery A, Mader C, Maratukulam A, Matise TC, McKusick KB, Morissette J, Mungall A, Muselet D, Nusbaum HC, Page DC, Peck A, Perkins S, Piercy M, Qin F, Quackenbush J, Ranby S, Reif T, Rozen S, Sanders C, She X, Silva J, Slonim DK, Soderlund C, Sun WL, Tabar P, Thangarajah T, Vega-Czarny N, Vollrath D, Voyticky S, Wilmer T, Wu X, Adams MD, Auffray C, Walter NA, Brandon R, Dehejia A, Goodfellow PN, Houlgatte R, Hudson JR, Ide SE, Iorio KR, Lee WY, Seki N, Nagase T, Ishikawa K, Nomura N, Phillips C, Polymeropoulos MH, Sandusky M, Schmitt K, Berry R, Swanson K, Torres R, Venter JC, Sikela JM, Beckmann JS, Weissenbach J, Myers RM, Cox DR, James MR, Bentley D, Deloukas P, Lander ES, Hudson TJ (October 1996). «A gene map of the human genome». Science 274 (5287): 540-6. Bibcode:1996Sci...274..540S. PMID 8849440. doi:10.1126/science.274.5287.540. 
  30. Pertea, Mihaela; Salzberg, Steven L (2010). «Between a chicken and a grape: estimating the number of human genes». Genome Biology 11 (5): 206. doi:10.1186/gb-2010-11-5-206. 
  31. Anderson, S.; Bankier, A. T.; Barrell, B. G.; de Bruijn, M. H. L.; Coulson, A. R.; Drouin, J.; Eperon, I. C.; Nierlich, D. P.; Roe, B. A.; Sanger, F.; Schreier, P. H.; Smith, A. J. H.; Staden, R.; Young, I. G. (9 de abril de 1981). «Sequence and organization of the human mitochondrial genome». Nature 290 (5806): 457-465. doi:10.1038/290457a0. 
  32. Claverie JM (September 2005). «Fewer genes, more noncoding RNA». Science 309 (5740): 1529-30. Bibcode:2005Sci...309.1529C. PMID 16141064. doi:10.1126/science.1116800. 
  33. Carninci, P., Hayashizaki, Y. (April 2007). «Noncoding RNA transcription beyond annotated genes». Current Opinion in Genetics & Development 17 (2): 139-44. PMID 17317145. doi:10.1016/j.gde.2007.02.008. 
  34. (en inglés). Archivado desde el original el 2 de enero de 2013. Consultado el 4 de febrero de 2010. 
  35. Plasmids. Science Direct.
  36. (COORD.), A. FIGUERAS HUERTA (COORD ), P. MARTÍNEZ PORTELA (2012). GENETICA Y GENOMICA EN ACUICULTURA TOMO I GENETICA. Editorial Paraninfo. ISBN 9788484766339. Consultado el 29 de noviembre de 2017. 
  37. Rice, F. Philip (1997). Desarrollo humano: estudio del ciclo vital. Pearson Educación. ISBN 9789688808085. Consultado el 29 de noviembre de 2017. 
  38. Investigación y ciencia. Temas 38: La nueva genética. Pág. 46. Los peligros del dogmatismo. Por W. Wayt Gibbs (adaptación para Wikipedia).
  39. Gogarten, Peter (2000). «Horizontal Gene Transfer: A New Paradigm for Biology». Esalen Center for Theory and Research Conference. Consultado el 20 de septiembre de 2020. 
  40. Lin Edwards (4 de octubre de 2010). «Horizontal gene transfer in microbes much more frequent than previously thought». PhysOrg.com. Consultado el 6 de enero de 2012. 
  41. Gyles, C; Boerlin P (marzo de 2014). «Horizontally transferred genetic elements and their role in pathogenesis of bacterial disease». Veterinary Pathology 51 (2): 328-340. PMID 24318976. doi:10.1177/0300985813511131. 
  42. Varga M, Kuntova L, Pantucek R, Maslanova I, Ruzickova V, Doskar J (2012). «Efficient transfer of antibiotic resistance plasmids by transduction within methicillin-resistant Staphylococcus aureus USA300 clone». FEMS Microbiol. Lett. 332 (2): 146-152. PMID 22553940. doi:10.1111/j.1574-6968.2012.02589.x. 
  43. McDonald, Megan C.; Taranto, Adam P.; Hill, Erin; Schwessinger, Benjamin; Liu, Zhaohui; Simpfendorfer, Steven; Milgate, Andrew; Solomon, Peter S. (29 de octubre de 2019). «Transposon-Mediated Horizontal Transfer of the Host-Specific Virulence Protein ToxA between Three Fungal Wheat Pathogens». mBio 10 (5). ISSN 2150-7511. PMC 6737239. PMID 31506307. doi:10.1128/mBio.01515-19. 
  44. Muñoz-López, Martín; García-Pérez, José L. (April 2010). «DNA Transposons: Nature and Applications in Genomics». Current Genomics 11 (2): 115-128. ISSN 1389-2029. PMC 2874221. PMID 20885819. doi:10.2174/138920210790886871. 
  45. Victor J Freeman (1951). «Studies on the virulence of bacteriophage-infected strains of Corynebacterium Diphtheriae». Journal of Bacteriology 61 (6): 675-688. PMC 386063. PMID 14850426. 
  46. Viruses and mobile elements as drivers of evolutionary transitions. NCBI.
  47. Graham Lawton Why Darwin was wrong about the tree of life New Scientist Magazine issue 2692 21 January 2009 Accessed February 2009
  48. Stanley N. Cohen and Annie C. Y. Chang (1 de mayo de 1973). «Recircularization and Autonomous Replication of a Sheared R-Factor DNA Segment in Escherichia coli Transformants — PNAS». Pnas.org. Consultado el 17 de julio de 2010. 
  49. Esvelt, K. M.; Wang, H. H. (2013). «Genome-scale engineering for systems and synthetic biology». Mol Syst Biol 9 (1): 641. PMC 3564264. PMID 23340847. doi:10.1038/msb.2012.66. 
  50. Tan, W. S.; Carlson, DF.; Walton, M. W.; Fahrenkrug, SC.; Hackett, P. B. (2012). «Precision editing of large animal genomes». Adv Genet. Advances in Genetics 80: 37-97. ISBN 9780124047426. PMC 3683964. PMID 23084873. doi:10.1016/B978-0-12-404742-6.00002-8. 
  51. Puchta, H.; Fauser, F. (2013). «Gene targeting in plants: 25 years later». Int. J. Dev. Biol 57 (6-7-8): 629-637. doi:10.1387/ijdb.130194hp. 
  52. Ran, F. A., Hsu, P. D., Wright, J., Agarwala, V., Scott, D. A., Zhang, F. (2013). «Genome engineering using the CRISPR-Cas9 system». Nat Protoc 8 (11): 2281-308. PMC 3969860. PMID 24157548. doi:10.1038/nprot.2013.143. 
  53. Kittleson, Joshua (2012). «Successes and failures in modular genetic engineering». Current Opinion in Chemical Biology. doi:10.1016/j.cbpa.2012.06.009. 
  54. Berg, P.; Mertz, J. E. (2010). «Personal Reflections on the Origins and Emergence of Recombinant DNA Technology». Genetics 184 (1): 9-17. PMC 2815933. PMID 20061565. doi:10.1534/genetics.109.112144. 
  55. Austin, Christopher P.; Battey, James F.; Bradley, Allan; Bucan, Maja; Capecchi, Mario; Collins, Francis S.; Dove, William F.; Duyk, Geoffrey et al. (September 2004). «The Knockout Mouse Project». Nature Genetics 36 (9): 921-924. ISSN 1061-4036. PMC 2716027. PMID 15340423. doi:10.1038/ng0904-921. 
  56. «A review of current large-scale mouse knockout efforts – Guan – 2010 – genesis – Wiley Online Library». doi.wiley.com. 
  57. Deng C (2007). «In celebration of Dr. Mario R. Capecchi's Nobel Prize». International Journal of Biological Sciences 3 (7): 417-419. PMID 17998949. doi:10.7150/ijbs.3.417. 

Bibliografía adicional

  • Nicolás Jouve de la Barreda. Explorando los genes. Del big-bang a la nueva Biología. Ediciones Encuentro. ISBN 978-84-7490-901-2. 
  •   Datos: Q7187
  •   Multimedia: Genes

para, otros, usos, este, término, véase, desambiguación, redirige, aquí, para, otras, acepciones, véase, desambiguación, unidad, información, locus, ácido, desoxirribonucleico, codifica, producto, génico, proteínas, unidad, molecular, herencia, genética, pues,. Para otros usos de este termino vease Gen desambiguacion Gene redirige aqui Para otras acepciones vease Gene desambiguacion Un gen es una unidad de informacion 1 en un locus de acido desoxirribonucleico ADN que codifica un producto genico ya sea proteinas o ARN Es la unidad molecular de la herencia genetica 2 3 pues almacena la informacion genetica y permite transmitirla a la descendencia Los genes se encuentran en los cromosomas y cada uno ocupa en ellos una posicion determinada llamada locus El conjunto de genes de una especie se denomina genoma Diagrama esquematico de un gen corto dentro de la estructura en doble helice del ADN que al comprimirse va formando un cromosoma derecha Se trata de un gen eucariota el procariota carece de intrones Las proteinas se codifican solo en los exones Para cada locus pueden existir varios alelos posibles es decir pueden tener distintas formas con distintas consecuencias Cuando los genes se encuentran muy proximos es menos probable que se separen en el entrecruzamiento es decir no se segregan en forma independiente sino en bloque Se denominan grupos de ligamiento al conjunto de genes situados en locus proximos que se transmiten en conjunto Molecularmente el gen es una secuencia de nucleotidos contiguos en la molecula de ADN o de ARN en el caso de algunos virus que contiene la informacion necesaria para la sintesis de una macromolecula con funcion celular especifica es decir vinculados al desarrollo o funcionamiento de una funcion fisiologica Generalmente estos productos son proteinas previo paso por ARN mensajero ARNm pero tambien ARN no codificantes como ARN ribosomico ARNr ARN de transferencia ARNt y muchos otros con funciones reguladoras o cuya funcion se va conociendo poco a poco Indice 1 Historia 2 Concepto moderno del gen 3 Tipos de genes 4 Estructura y funcion 5 Evolucion molecular 5 1 Mutacion 5 2 Homologia de secuencias 5 3 Origen de nuevos genes 6 Genomas 6 1 Numero de genes en algunas formas biologicas 7 Cambios en los genes 8 Regulacion 9 Transferencia horizontal de genes 10 Ingenieria genetica 11 Vease tambien 12 Referencias 13 Bibliografia adicionalHistoria Editar Gregor Mendel Wilhelm Johannsen El concepto de gen ha ido variando a lo largo del tiempo conforme ha avanzado la ciencia que lo estudia la genetica Gregor Mendel en sus experimentos propuso la idea original del gen aunque el no los denomino genes sino factores y vendrian a ser los responsables de la transmision de los caracteres de una generacion a la siguiente lo que ahora llamamos genotipo El gen mendeliano es una unidad de funcion estructura transmision mutacion y evolucion que se distribuye y ordena linealmente en los cromosomas La palabra gen fue acunada en 1909 por el botanico danes Wilhelm Johannsen 4 a partir de una palabra griega que significa generar refiriendose a la unidad fisica y funcional de la herencia biologica Hacia 1950 se impuso el concepto de gen como la cadena de ADN que dirige la sintesis de una proteina Este es un concepto que proporciona una naturaleza molecular o estructural al gen El gen codifica proteinas y debe tener una estructura definida por el orden lineal de sus tripletes o codones Mas tarde surge el concepto de gen como lo que actualmente se llama un cistron 5 la cadena de ADN capaz de dirigir la sintesis de un ARN que codifica para un polipeptido Dogma central de la biologia molecular Este concepto surge al comprobar que la mayoria de las proteinas estan formadas por mas de una cadena polipeptidica y que cada una de ellas esta codificada por un gen diferente Actualmente se sabe que algunos genes codifican mas de un polipeptido y que una proteina puede ser codificada por el conjunto de diferentes genes La existencia de genes solapantes y el procesamiento alternativo rebaten la hipotesis de un gen un polipeptido Mas bien debe proponerse la relacion inversa un polipeptido un gen 6 Ademas existen algunos genes que no codifican proteinas sino ARN con funcion propia ARN transferentes y ARN ribosomicos por ejemplo y que no se traducen por lo que no es necesaria la traduccion para que un gen tenga una funcion determinada El gen es pues la unidad minima de funcion genetica que puede heredarse Concepto moderno del gen EditarA partir de la teoria original de Mendel de la determinacion de caracteres fisicos especificos por ej el color de la flor mediante particulas hereditarias discretas el concepto de gen ha evolucionado gradualmente hacia el de unidad funcional Esto fue anunciado por primera vez en 1945 por el genetista George Beadle 1903 1989 quien propuso que cada gen era especifico la hipotesis un gen una proteina Fue modificada posteriormente cuando se comprendio que los genes podian determinar ademas proteinas no enzimaticas y tambien cadenas polipeptidicas individuales sub unidades proteicas y los diversos tipos de ARN involucrados en la sintesis de proteinas El desarrollo de nuevas tecnicas en la decada de los sesenta y ochenta especialmente la secuenciacion del ADN y la clonacion de los genes permitio a los genetistas moleculares desentranar la estructura precisa de los genes hasta el nivel de las bases Tales tecnicas aportan mucha informacion sobre como se activan y desactivan los genes y sobre otros aspectos de su expresion Tipos de genes EditarVeanse tambien Gen maestroy Genes letales Imagen microscopia fluorescente de un cariotipo de una mujer que muestra 23 pares de cromosomas rayados con bandas de rojo y amarillo con regiones ricas de genes constitutivos manchadas con verde Los cromosomas mas grandes llevan diez veces mas grandes que las mas pequenas 7 Un gen es una secuencia o segmento de ADN necesario para la sintesis de ARN funcional como el ARN de transferencia o el ARN ribosomal Sin embargo estos dos tipos de ARN no codifican proteinas lo cual es hecho por el ARN mensajero Para ello la transcripcion genera una molecula de ARN que posteriormente sufrira traduccion en los ribosomas proceso por el cual se genera una proteina Muchos genes se encuentran constituidos por regiones codificantes exones interrumpidas por regiones no codificantes intrones que son eliminadas en el procesamiento del ARN splicing En celulas procariotas esto no ocurre pues los genes de procariotas carecen de intrones La secuencia de bases presente en el ARN determina la secuencia de aminoacidos de la proteina por medio del codigo genetico Otros genes no son traducidos a proteina sino que cumplen su funcion en forma de ARN Entre estos encontramos genes de ARN transferente ARN ribosomico ribozimas y otros ARN pequenos de funciones diversas 8 Algunos genes han sufrido procesos de mutacion u otros fenomenos de reorganizacion y han dejado de ser funcionales pero persisten en los genomas de los seres vivos Al dejar de tener funcion se denominan pseudogenes que constituyen un recurso evolutivo para la especie ya que son regiones de ADN quasifuncionales que pueden aceptar mutaciones y generar nuevas funciones sin perjuicio de las funciones que ya se desarrollan en el organismo y pueden ser muy parecidos a otros genes del mismo organismo que sean funcionales Estructura y funcion EditarVeanse tambien Transcripcion geneticay Traduccion genetica Estructura de un gen eucariota tipico y sus implicaciones en los procesos de transcripcion y traduccionEvolucion molecular EditarArticulo principal Evolucion molecular Mutacion Editar Mutacion de ADN La replicacion del ADN se hace con extrema precision sin embargo pueden producirse errores llamados mutaciones 3 La tasa de errores en las celulas eucariotas puede alcanzar tan solo una tasa de 10 8 mutaciones por nucleotido replicado 9 10 mientras que en algunos virus de ARN la tasa puede subir hasta los 10 3 11 Asi en cada generacion cada genoma humano acumula aproximadamente entre 1 y 2 nuevas mutaciones 11 Pequenas mutaciones se pueden originar durante el proceso de replicacion del ADN que suelen repararse por un proceso conocido como reparacion del ADN aunque si este proceso no identificara o no corrigiera la mutacion se produciria un dano que nos llevaria a la aparicion de mutaciones geneticas Este fallo no es mas que la sustitucion de una base nitrogenada sustituida por otra o bien algo mucho mas peligroso un desplazamiento del marco de lectura en las cuales se inserta o se elimina una base o dos el cambio afectaria menos si la delecion ocurre en tres bases puesto que la lectura del ADN se hace por tripletes Cualquiera de estas mutaciones pueden modificar la funcion del gen dando lugar a una mutacion sin sentido cambios de un codon por otro que se traduce por un aminoacido diferente que modifica la funcionalidad de la proteina traducida 12 Tambien puede originarse una mutacion sin cambio de sentido en la cual el codon resultante se traduce en el mismo aminoacido el codigo genetico es degenerado lo que viene a significar que varias combinaciones de tripletes se traducen en un mismo aminoacido esto seria una mutacion con sentido Se pueden causar mutaciones mas grandes por errores en la recombinacion en la sinapsis o durante el proceso de meiosis o mitosis durante el reparto cromosomico causando mutaciones cromosomicas y aneuploidias respectivamente Estos fallos incluyen la duplicacion genica duplicacion de la carga genetica de una celula al contener una copia extra del cromosoma que lo alberga o el borrado la reorganizacion y la inversion de largas secciones de un cromosoma Tambien el mecanismo de reparacion del ADN puede introducir errores cuando trata de reparar el dano fisico a la molecula de ADN 3 5 4A la existencia de multiples alelos de un gen concurrentes en una misma poblacion se le llama polimorfismo La mayoria de alelos distintos funcionan de manera equivalente sin embargo algunos puedan poseer caracteres biologicos distintos El alelo mas comun de un gen se llama tipo salvaje y a los alelos raros infrecuentes se les llama mutantes La variacion en frecuencias relativas de alelos diferentes en una poblacion es consecuencia de la seleccion natural y la deriva genetica medidas del exito adaptativo y del efecto estadistico respectivamente de un alelo 13 El alelo del tipo salvaje no es definitivamente el antepasado de los alelos menos comunes ni es necesariamente cierto que esten mas adaptados La mayoria de las mutaciones que ocurran en genes tienden a ser neutrales porque no afectan el fenotipo del organismo Incluso si una mutacion no es neutral puede conducir a una proteina funcionalmente identica ya que la sustitucion puede darse con un aminoacido equivalente o no perjudicial dentro de la estructura interna de la proteina que codifica Sin embargo muchas mutaciones son perjudiciales cuando no claramente letales siendo descartadas por la seleccion natural Los trastornos geneticos resultan de mutaciones perniciosas y a veces debido a una mutacion espontanea en el individuo afectado en una etapa temprana de su desarrollo o bien heredados de uno o ambos progenitores en donde otra copia del gen asumia la funcion que el hijo hereda Unas pocas benefician al organismo mejorando la aptitud e importan mucho porque ellas dirigen asi la evolucion adaptativa 3 Homologia de secuencias Editar Un alineamiento de secuencias generada por ClustalW entre dos proteinas dedos de zinc identificadas por el numero de acceso GenBank Genes con un ancestro comun mas reciente o sea unos abolengos evolutivos compartidos se conocen como homologos 14 Estos genes aparezcan o por la duplicacion de genes adentro del genoma de un organismo y se llaman genes paralogos o resultan de divergencias de los genes despues de un evento de especiacion se llaman genes ortologos 3 7 6 y muchas veces desempenen una funcion que es lo mismo o semejante en organismos relacionados Se asume a menudo que las funciones de los genes ortologos se parezcan mas que las de los genes paralogos aunque las diferencias son muy pequenas 15 16 Se puede medir la relacion entre genes comparando su alineamiento de secuencias de ADN 3 7 6 El grado de secuencia semejante entre genes homologos se llama secuencia conservada La mayoria de los cambios no afecten la funcion del gen y por esto los genes acumulan mutaciones con el paso del tiempo por la evolucion molecular neutralista Ademas cualquier seleccion en un gen hara que su secuencia diverja a un ritmo diferente Los genes bajo seleccion estabilizadora estan restringidos y por lo tanto cambian mas lentamente mientras que los genes bajo seleccion direccional cambian la secuencia mas rapidamente Las diferencias de secuencia entre genes pueden usarse para analisis filogeneticos para estudiar como evolucionaron esos genes y como se relacionan los organismos de los que provienen 17 18 Origen de nuevos genes Editar Una ilustracion de las mutaciones que pueden causar pseudogenes La secuencia humana es de un pseudogen en la familia genica del olfato La secuencia del chimpance es el ortologo funcional Se resaltan diferencias claves La fuente mas comun de genes en las celulas eucariotas es la duplicacion cromosomica la cual crea variacion en el numero de copias de un gen que ya existe en el genoma 19 20 Los genes resultantes paralogos luego quizas divergieran en su secuencia y tambien en su funcion Grupos de genes formados de esta manera se llaman una familia genica Las duplicaciones y perdidas geneticas adentro de una familia son comunes y representan una fuente mayor de la diversidad genetica y la biodiversidad evolutiva 21 A veces la duplicacion de genes dara como resultado una copia no funcional de un gen o una copia que deba funcionar pero por las mutaciones experimenta perdidas de funciones tales genes se llaman pseudogenes 3 Genomas Editar Una imagen de los 46 cromosomas que juntas se hacen el genoma diploide de un varon El genoma es el total del material genetico de un organismo e incluye los genes y tambien las secuencias no codificantes 22 Numero de genes en algunas formas biologicas Editar El tamano del genoma y el numero de genes codificantes varian enormemente entre las formas biologicas Los genomas mas pequenos ocurren en los virus los cuales pueden tener solo dos genes codificantes para codificar sus proteinas 23 y viroides los cuales actuan como un gen singular de ARN no codificante 24 Por otra parte las plantas pueden tener los genomas muy grandes 25 con arroz que contiene gt 46 000 genes codificantes de proteinas 26 El numero total de genes codificantes de proteinas el proteoma de la Tierra se estima como 5 millones de secuencias 27 Aunque el numero de pares de bases de ADN en el genoma humano se conoce desde la decada de los 1960 la estimacion del numero de genes se ha cambiado durante los anos por razones como cambios en la definicion de que es un gen y mejoras en los metodos usados para detectar los genes Predicciones teoricos iniciales del numero de los genes humanos se alcanzaran dos millones 28 Experimentos iniciales indicaron que fueron entre 50 000 100 000 transcripciones de genes Marcador de secuencia expresadas 29 Luego las secuencias hechas en el Proyecto Genoma Humano indicaron que muchos de las transcripciones fueron variantes alternativas del mismo gen y el numero total de genes codificantes proteinas se bajo hasta 20 000 30 con 13 de los genes codificantes en el genoma de la mitocondria 31 Del genoma humano solo 1 2 consistan de genes codificantes de proteinas 32 con los demas siendo ADN no codificante como intrones retrotransposones y ARN no codificante 32 33 Mycoplasma genitalium Forma biologica N º de genes pares de basesPlantas lt 50000 lt 1011Humanos 20 000 25 000 34 3 109Moscas 12000 1 6 108Hongos 6000 1 3 107Bacterias 500 6000 5 105 107Mycoplasma genitalium 500 580 000Virus ADN 10 300 5000 800 000Virus ARN 1 25 1000 23 000Plasmidos 30 100 35 3000 900 000Transposones 1 10 2000 10 000Viroides 0 1 500Priones 0 0Cambios en los genes EditarLos organismos diploides disponen de dos juegos de cromosomas homologos cada uno de ellos proveniente de uno de los padres cuyos gametos creado por meiosis se fusionaron hacia una celula conocido como un cigoto durante la reproduccion sexual 36 Por ejemplo los gametos ovulo y espermatozoide del ser humano solo contienen 23 cromosomas simples son haploides pero ya terminado la division celular del cigoto creado por la fertilizacion en cuatro celulas cada celula del nuevo bebe va a tener 23 pares de cromosomas o sea 46 cromosomas uno de los pares procedente de la madre y otra del padre 37 Algunas enfermedades como la anemia drepanocitica se pueden ocasionar por un cambio en un solo gen Los genes pueden aparecer en versiones diferentes con pequenas variaciones en su secuencia es lo que se denomina alelos Los alelos pueden ser dominantes o recesivos Cuando una sola copia del alelo hace que se manifieste el rasgo o el fenotipo el alelo es dominante Cuando son precisas dos copias del alelo para que se manifieste su efecto el alelo es recesivo Regulacion EditarArticulo principal Regulacion de la expresion genica Un gen es el conjunto de una secuencia determinada de nucleotidos de uno de los lados de la escalera del cromosoma referenciado La secuencia puede llegar a formar proteinas o seran inhibidas dependiendo del programa asignado para la celula que aporte los cromosomas 38 Transferencia horizontal de genes EditarArticulos principales Transferencia horizontal de genesy Elementos geneticos moviles La transferencia horizontal de genes se refiere al movimiento de genes entre los seres vivos que no es a traves de la transmision vertical de padres madres a hijos La transferencia horizontal de genes se da mas comunmente en los organismos unicelulares pero tambien se da en los organismos pluricelulares 39 40 Esta transferencia ha resultado ser un factor importante en la evolucion de los seres vivos 41 Aunque resulte sorpredente hablar de una transferencia de genes que no sea a traves de la descendencia a partir de los anos 40 se acumularon evidencias de que los procariotas podian mover su material genetico por medio de unas moleculas conocidas como plasmidos Estas moleculas pueden transportar genes asociados con la fertilidad fenotipo y metabolismo inclusive pueden incorporar genes que ayudan a las bacterias a volverse resistentes a los antibioticos o genes virulentos que favorecen la patogenia de las bacterias Los plasmidos no solo pueden transmitirse entre cepas procariotas sino tambien entre especies diferentes 39 42 Sin embargo los plasmidos no eran los unicos vectores de genes ya que posteriormente se descubrio que los transposones secuencias de ADN capaces de moverse a diferentes partes del genoma podian transferirse entre organismos que viven en simbiosis como por ejemplo los liquenes invertebrados como los insectos o crustaceos hongos plantas etc 43 En los humanos se ha documentado casos de transferencia horizontal de genes con nematodos parasitarios por medio de transposones 44 Tambien se hizo evidente que los agentes virales virus viroides y virus satelite durante su contagio e infeccion podian incorporar genes de un huesped y llevarlo al de otro huesped incluyendo otras especies 45 Los virus pueden considerarse el unico medio de transferencia horizontal de genes mas predominante entre los seres vivos aunque sean infectivos ademas los virus desarrollan particulas proteicas viriones que le permiten facilmente la movilidad entre sus huespedes Tambien mas recientemente se ha identificado que los virus pueden recibir genes adicionales de los virus satelite que dependen de ellos para la coinfeccion A su vez los plasmidos y transposones pueden recibir genes adicionales de los integrones los cuales son casetes de genes con movilidad que se encuentran en los procariotas Esto demuestra que el movimiento de genes no solo existe en los organismos celulares sino tambien entre las particulas vectoras Todas estas moleculas o particulas se les ha denominado comunmente el mobiloma o elementos geneticos moviles 46 Arbol de la vida actual mostrando las transferencias verticales y horizontales de genes La transferencia horizontal de genes resulta ser una limitante para los evolucionistas dado que si dos especies han intercambiado genes a lo largo de la evolucion pueden aparecer como iguales en un analisis filogenetico sin tener que haber compartido un ancestro en comun porque ese gen es el mismo aunque muchos otros genes no sean similares Por esta razon a veces es ideal usar otra informacion para inferir grandes filogenias como la presencia o ausencia de genes o mas comun incluir un gran rango de genes para el analisis filogenetico Los analisis del proteoma tambien pueden ser util para determinar las relaciones filogeneticas entre los organismos que sufren transferencias horizontales de genes o tienen alta tasa de mutacion genetica 39 47 Ingenieria genetica EditarArticulo principal Ingenieria genetica Manipulacion genetica En la ingenieria genetica se modifica el genoma de un organismo usando metodos de la biotecnologia Desde la decada de los 1970 se han desarrolladas tecnicas que especificamente agregan y editan un organismo 48 La ingenieria de genomas se ha desarrollado mas recientemente algunas tecnicas que usan los nucleases de enzimas por crear blanqueadas reparaciones de ADN en una cromosoma o por interrumpir o editar un gen cuando la quiebra se repare 49 50 51 52 La expresion semejante es biologia sintetica que a veces se use por referir a la ingenieria extensiva de un organismo 53 La ingenieria genetica es ahora una herramienta de investigaciones rutina usando un organismo modelo Por ejemplo agregar genes a las bacterias es facil 54 mientras linajes de raton knockout con una funcion de gen interrumpido se usan por investigar la funcion de ese gen 55 56 Se han modificados muchos genes por aplicaciones en la agricultura la medicina y la biotecnologia industrial Por organismos multicelulares tipicamente un embrion se ingeniera lo cual crezca hasta ser un organismo geneticamente modificado adulto 57 Sin embargo los genomas en celulas de un organismo adulto se puede editar por usar tecnicas de terapia genica para intentar curar enfermedades con causas geneticas Vease tambien EditarMeme NadaReferencias Editar Curtis Helena Schnek Adriana 30 de junio de 2008 Curtis Biologia Ed Medica Panamericana ISBN 9789500603348 Consultado el 19 de febrero de 2018 Slack J M W Genes A Very Short Introduction Oxford University Press 2014 a b c d e f g Alberts Bruce Johnson Alexander Lewis Julian Raff Martin Roberts Keith Walter Peter 2002 Molecular Biology of the Cell Fourth edicion Nueva York Garland Science ISBN 978 0 8153 3218 3 Baca Laura Elena Lauria Alvarez Claudia Lorena Cantu 4 de agosto de 2015 Biologia 2 Grupo Editorial Patria ISBN 9786077442776 Consultado el 29 de noviembre de 2017 Rodriguez Rosa Maria Ramos 1986 Crecimiento y proporcionalidad corporal en adolescentes mexicanas UNAM ISBN 9789688375242 Consultado el 29 de noviembre de 2017 Campbell Neil A Reece Jane B 2007 Biologia Ed Medica Panamericana ISBN 9788479039981 Consultado el 29 de noviembre de 2017 Bolzer Andreas Kreth Gregor Solovei Irina Koehler Daniela Saracoglu Kaan Fauth Christine Muller Stefan Eils Roland Cremer Christoph Speicher Michael R Cremer Thomas 2005 Three Dimensional Maps of All Chromosomes in Human Male Fibroblast Nuclei and Prometaphase Rosettes PLoS Biology 3 5 e157 PMID 15839726 doi 10 1371 journal pbio 0030157 Ruiz Jose Saban 4 de octubre de 2012 Control global del riesgo cardiometabolico La disfuncion endotelial como diana preferencial Ediciones Diaz de Santos ISBN 9788499692975 Consultado el 29 de noviembre de 2017 Nachman M W Crowell S L septiembre de 2000 Estimate of the mutation rate per nucleotide in humans Genetics 156 1 297 304 PMC 1461236 PMID 10978293 Roach J C Glusman G Smit A F et al abril de 2010 Analysis of genetic inheritance in a family quartet by whole genome sequencing Science 328 5978 636 9 PMC 3037280 PMID 20220176 doi 10 1126 science 1186802 a b Drake J W Charlesworth B Charlesworth D Crow J F abril de 1998 Rates of spontaneous mutation Genetics 148 4 1667 86 PMC 1460098 PMID 9560386 What kinds of gene mutations are possible Genetics Home Reference United States National Library of Medicine 11 de mayo de 2015 Consultado el 19 de mayo de 2015 Andrews Christine A 2010 Natural Selection Genetic Drift and Gene Flow Do Not Act in Isolation in Natural Populations Nature Education Knowledge SciTable Nature Publishing Group 3 10 5 Patterson C noviembre de 1988 Homology in classical and molecular biology Molecular biology and evolution 5 6 603 25 PMID 3065587 Studer RA Robinson Rechavi M mayo de 2009 How confident can we be that orthologs are similar but paralogs differ Trends in genetics TIG 25 5 210 6 PMID 19368988 Altenhoff AM Studer RA Robinson Rechavi M Dessimoz C 2012 Resolving the ortholog conjecture orthologs tend to be weakly but significantly more similar in function than paralogs PLoS computational biology 8 5 e1002514 PMID 22615551 Emery Laura Introduction to Phylogenetics EMBL EBI Consultado el 19 de mayo de 2015 Mitchell Matthew W Gonder Mary Katherine 2013 Primate Speciation A Case Study of African Apes Nature Education Knowledge SciTable Nature Publishing Group 4 2 1 Guerzoni D McLysaght A noviembre de 2011 De novo origins of human genes PLoS genetics 7 11 e1002381 PMID 22102832 Reams AB Roth JR 2 de febrero de 2015 Mechanisms of gene duplication and amplification Cold Spring Harbor perspectives in biology 7 2 a016592 PMID 25646380 Demuth JP De Bie T Stajich JE Cristianini N Hahn MW 20 de diciembre de 2006 The evolution of mammalian gene families PloS one 1 e85 PMID 17183716 Ridley M 2006 Genome New York NY Harper Perennial ISBN 0 06 019497 9 Belyi V A Levine A J Skalka A M 22 de septiembre de 2010 Sequences from Ancestral Single Stranded DNA Viruses in Vertebrate Genomes the Parvoviridae and Circoviridae Are More than 40 to 50 Million Years Old Journal of Virology 84 23 12458 12462 doi 10 1128 JVI 01789 10 Flores Ricardo Di Serio Francesco Hernandez Carmen febrero de 1997 Viroids The Noncoding Genomes Seminars in Virology 8 1 65 73 doi 10 1006 smvy 1997 0107 Zonneveld B J M 2010 New Record Holders for Maximum Genome Size in Eudicots and Monocots Journal of Botany 2010 1 4 doi 10 1155 2010 527357 Yum J Hu S Wang J Wong G K Li S Liu B Deng Y Dai L Zhou Y Zhang X Cao M Liu J Sun J Tang J Chen Y Huang X Lin W Ye C Tong W Cong L Geng J Han Y Li L Li W Hu G Huang X Li W Li J Liu Z Li L Liu J Qi Q Liu J Li L Li T Wang X Lu H Wu T Zhu M Ni P Han H Dong W Ren X Feng X Cui P Li X Wang H Xu X Zhai W Xu Z Zhang J He S Zhang J Xu J Zhang K Zheng X Dong J Zeng W Tao L Ye J Tan J Ren X Chen X He J Liu D Tian W Tian C Xia H Bao Q Li G Gao H Cao T Wang J Zhao W Li P Chen W Wang X Zhang Y Hu J Wang J Liu S Yang J Zhang G Xiong Y Li Z Mao L Zhou C Zhu Z Chen R Hao B Zheng W Chen S Guo W Li G Liu S Tao M Wang J Zhu L Yuan L Yang H April 2002 A draft sequence of the rice genome Oryza sativa L ssp indica Science 296 5565 79 92 Bibcode 2002Sci 296 79Y PMID 11935017 doi 10 1126 science 1068037 Perez Iratxeta C Palidwor G Andrade Navarro MA December 2007 Towards completion of the Earth s proteome EMBO Reports 8 12 1135 1141 PMC 2267224 PMID 18059312 doi 10 1038 sj embor 7401117 Kauffman S A 1969 Metabolic stability and epigenesis in randomly constructed genetic nets Journal of Theoretical Biology Elsevier 22 3 437 467 PMID 5803332 doi 10 1016 0022 5193 69 90015 0 Schuler GD Boguski MS Stewart EA Stein LD Gyapay G Rice K White RE Rodriguez Tome P Aggarwal A Bajorek E Bentolila S Birren BB Butler A Castle AB Chiannilkulchai N Chu A Clee C Cowles S Day PJ Dibling T Drouot N Dunham I Duprat S East C Edwards C Fan JB Fang N Fizames C Garrett C Green L Hadley D Harris M Harrison P Brady S Hicks A Holloway E Hui L Hussain S Louis Dit Sully C Ma J MacGilvery A Mader C Maratukulam A Matise TC McKusick KB Morissette J Mungall A Muselet D Nusbaum HC Page DC Peck A Perkins S Piercy M Qin F Quackenbush J Ranby S Reif T Rozen S Sanders C She X Silva J Slonim DK Soderlund C Sun WL Tabar P Thangarajah T Vega Czarny N Vollrath D Voyticky S Wilmer T Wu X Adams MD Auffray C Walter NA Brandon R Dehejia A Goodfellow PN Houlgatte R Hudson JR Ide SE Iorio KR Lee WY Seki N Nagase T Ishikawa K Nomura N Phillips C Polymeropoulos MH Sandusky M Schmitt K Berry R Swanson K Torres R Venter JC Sikela JM Beckmann JS Weissenbach J Myers RM Cox DR James MR Bentley D Deloukas P Lander ES Hudson TJ October 1996 A gene map of the human genome Science 274 5287 540 6 Bibcode 1996Sci 274 540S PMID 8849440 doi 10 1126 science 274 5287 540 Pertea Mihaela Salzberg Steven L 2010 Between a chicken and a grape estimating the number of human genes Genome Biology 11 5 206 doi 10 1186 gb 2010 11 5 206 Anderson S Bankier A T Barrell B G de Bruijn M H L Coulson A R Drouin J Eperon I C Nierlich D P Roe B A Sanger F Schreier P H Smith A J H Staden R Young I G 9 de abril de 1981 Sequence and organization of the human mitochondrial genome Nature 290 5806 457 465 doi 10 1038 290457a0 a b Claverie JM September 2005 Fewer genes more noncoding RNA Science 309 5740 1529 30 Bibcode 2005Sci 309 1529C PMID 16141064 doi 10 1126 science 1116800 Carninci P Hayashizaki Y April 2007 Noncoding RNA transcription beyond annotated genes Current Opinion in Genetics amp Development 17 2 139 44 PMID 17317145 doi 10 1016 j gde 2007 02 008 Human Genome Project Information en ingles Archivado desde el original el 2 de enero de 2013 Consultado el 4 de febrero de 2010 Plasmids Science Direct COORD A FIGUERAS HUERTA COORD P MARTINEZ PORTELA 2012 GENETICA Y GENOMICA EN ACUICULTURA TOMO I GENETICA Editorial Paraninfo ISBN 9788484766339 Consultado el 29 de noviembre de 2017 Rice F Philip 1997 Desarrollo humano estudio del ciclo vital Pearson Educacion ISBN 9789688808085 Consultado el 29 de noviembre de 2017 Investigacion y ciencia Temas 38 La nueva genetica Pag 46 Los peligros del dogmatismo Por W Wayt Gibbs adaptacion para Wikipedia a b c Gogarten Peter 2000 Horizontal Gene Transfer A New Paradigm for Biology Esalen Center for Theory and Research Conference Consultado el 20 de septiembre de 2020 Lin Edwards 4 de octubre de 2010 Horizontal gene transfer in microbes much more frequent than previously thought PhysOrg com Consultado el 6 de enero de 2012 Gyles C Boerlin P marzo de 2014 Horizontally transferred genetic elements and their role in pathogenesis of bacterial disease Veterinary Pathology 51 2 328 340 PMID 24318976 doi 10 1177 0300985813511131 Varga M Kuntova L Pantucek R Maslanova I Ruzickova V Doskar J 2012 Efficient transfer of antibiotic resistance plasmids by transduction within methicillin resistant Staphylococcus aureus USA300 clone FEMS Microbiol Lett 332 2 146 152 PMID 22553940 doi 10 1111 j 1574 6968 2012 02589 x McDonald Megan C Taranto Adam P Hill Erin Schwessinger Benjamin Liu Zhaohui Simpfendorfer Steven Milgate Andrew Solomon Peter S 29 de octubre de 2019 Transposon Mediated Horizontal Transfer of the Host Specific Virulence Protein ToxA between Three Fungal Wheat Pathogens mBio 10 5 ISSN 2150 7511 PMC 6737239 PMID 31506307 doi 10 1128 mBio 01515 19 Munoz Lopez Martin Garcia Perez Jose L April 2010 DNA Transposons Nature and Applications in Genomics Current Genomics 11 2 115 128 ISSN 1389 2029 PMC 2874221 PMID 20885819 doi 10 2174 138920210790886871 Victor J Freeman 1951 Studies on the virulence of bacteriophage infected strains of Corynebacterium Diphtheriae Journal of Bacteriology 61 6 675 688 PMC 386063 PMID 14850426 Viruses and mobile elements as drivers of evolutionary transitions NCBI Graham Lawton Why Darwin was wrong about the tree of life New Scientist Magazine issue 2692 21 January 2009 Accessed February 2009 Stanley N Cohen and Annie C Y Chang 1 de mayo de 1973 Recircularization and Autonomous Replication of a Sheared R Factor DNA Segment in Escherichia coli Transformants PNAS Pnas org Consultado el 17 de julio de 2010 Esvelt K M Wang H H 2013 Genome scale engineering for systems and synthetic biology Mol Syst Biol 9 1 641 PMC 3564264 PMID 23340847 doi 10 1038 msb 2012 66 Tan W S Carlson DF Walton M W Fahrenkrug SC Hackett P B 2012 Precision editing of large animal genomes Adv Genet Advances in Genetics 80 37 97 ISBN 9780124047426 PMC 3683964 PMID 23084873 doi 10 1016 B978 0 12 404742 6 00002 8 Puchta H Fauser F 2013 Gene targeting in plants 25 years later Int J Dev Biol 57 6 7 8 629 637 doi 10 1387 ijdb 130194hp Ran F A Hsu P D Wright J Agarwala V Scott D A Zhang F 2013 Genome engineering using the CRISPR Cas9 system Nat Protoc 8 11 2281 308 PMC 3969860 PMID 24157548 doi 10 1038 nprot 2013 143 Kittleson Joshua 2012 Successes and failures in modular genetic engineering Current Opinion in Chemical Biology doi 10 1016 j cbpa 2012 06 009 Berg P Mertz J E 2010 Personal Reflections on the Origins and Emergence of Recombinant DNA Technology Genetics 184 1 9 17 PMC 2815933 PMID 20061565 doi 10 1534 genetics 109 112144 Austin Christopher P Battey James F Bradley Allan Bucan Maja Capecchi Mario Collins Francis S Dove William F Duyk Geoffrey et al September 2004 The Knockout Mouse Project Nature Genetics 36 9 921 924 ISSN 1061 4036 PMC 2716027 PMID 15340423 doi 10 1038 ng0904 921 Se sugiere usar numero autores ayuda A review of current large scale mouse knockout efforts Guan 2010 genesis Wiley Online Library doi wiley com Deng C 2007 In celebration of Dr Mario R Capecchi s Nobel Prize International Journal of Biological Sciences 3 7 417 419 PMID 17998949 doi 10 7150 ijbs 3 417 Bibliografia adicional EditarNicolas Jouve de la Barreda Explorando los genes Del big bang a la nueva Biologia Ediciones Encuentro ISBN 978 84 7490 901 2 Datos Q7187 Multimedia GenesObtenido de https es wikipedia org w index php title Gen amp oldid 136978329, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

español

, española, descargar, gratis, descargar gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, imagen, música, canción, película, libro, juego, juegos