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¿Qué son los mecanismos de la herencia? – Herencia genética

Qué son los mecanismos de la herencia

¿Qué son los mecanismos de la herencia? En este post te explicamos este tema de la materia de biología, te damos un resumen sobre la herencia genética.

Herencia genética

La herencia genética es un tema fundamental en la biología, que explica cómo se transmiten las características de una generación a la siguiente. Desde los ojos azules de una abuela hasta la predisposición a ciertas enfermedades, todos estos rasgos están determinados por el material genético que heredamos de nuestros padres.

En resumen, la herencia es el proceso por el cual la información genética se transmite de padres a hijos. Es por esto que los miembros de la misma familia tienden a tener características similares.

Entender los mecanismos de la herencia nos permite no solo conocer nuestra propia biología, sino también apreciar la diversidad y continuidad de la vida en la Tierra. La genética ha avanzado significativamente desde los primeros experimentos de Gregor Mendel con guisantes, ofreciendo hoy en día una comprensión más profunda y detallada de cómo se transmite la información genética.

La genética moderna se basa en la comprensión de los genes, las secuencias de ADN que codifican para proteínas y regulan casi todas las funciones biológicas. Además, con el desarrollo de tecnologías avanzadas como la secuenciación del genoma, hemos podido explorar y mapear el genoma humano, identificando miles de genes y variantes genéticas. Estos avances han revolucionado campos como la medicina, la agricultura y la biotecnología, permitiéndonos manipular y aplicar la información genética de formas que antes eran impensables. Este post se centrará en explicar los mecanismos de la herencia, cómo se hereda el material genético, y los principios de la herencia mendeliana.

¿Cuáles son los elementos de la herencia?

Los elementos de la herencia son las unidades y estructuras biológicas que permiten la transmisión de características genéticas de una generación a otra. Estos elementos incluyen:

1. Genes

Los genes son las unidades básicas de la herencia. Un gen es un segmento de ADN que contiene la información necesaria para producir una proteína específica o una molécula de ARN funcional. Los genes determinan las características físicas y funcionales de un organismo.

2. Alelos

Los alelos son diferentes versiones de un mismo gen. Un organismo hereda dos alelos para cada gen, uno de cada progenitor. Los alelos pueden ser dominantes o recesivos, lo que influye en cómo se manifiestan las características en el fenotipo del organismo.

3. ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

El ADN es la molécula que contiene la información genética de los organismos. Está compuesto por una doble hélice formada por nucleótidos, cada uno de los cuales incluye un grupo fosfato, una base nitrogenada (adenina, timina, citosina o guanina) y un azúcar desoxirribosa. El orden de estas bases determina la información genética.

4. Cromosomas

Los cromosomas son estructuras largas de ADN empaquetado y proteínas (histonas) que se encuentran en el núcleo de las células. Los seres humanos tienen 23 pares de cromosomas, que incluyen 22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales (XX en mujeres y XY en hombres).

5. Núcleo Celular

El núcleo es la estructura de la célula eucariota que contiene los cromosomas. Es el centro de control de la célula, regulando la expresión génica y la replicación del ADN.

6. Gametos

Los gametos son las células sexuales (espermatozoides y óvulos) que contienen la mitad del número de cromosomas (haploides) de una célula somática normal (diploide). Durante la fertilización, los gametos se fusionan para formar un cigoto diploide con un número completo de cromosomas.

7. Mutaciones

Las mutaciones son cambios en la secuencia del ADN que pueden alterar la función de los genes. Las mutaciones pueden ser heredadas si ocurren en las células germinales (gametos) y pueden llevar a variaciones genéticas en las poblaciones.

8. Locus

El locus es la posición específica que un gen ocupa en un cromosoma. El término “loci” es el plural de locus. La ubicación precisa de un gen en un cromosoma es crucial para su función y su herencia.

9. Fenotipo

El fenotipo es el conjunto de características observables de un organismo, como su apariencia física, comportamiento y funcionamiento fisiológico. El fenotipo resulta de la interacción del genotipo (la constitución genética) con el ambiente.

10. Genotipo

El genotipo es la constitución genética de un individuo. Se refiere a la información genética contenida en el ADN y determina el potencial fenotípico del organismo.

Estos elementos interactúan de manera compleja para asegurar que las características genéticas se transmitan de una generación a la siguiente, permitiendo la diversidad y la evolución de las especies.

¿Qué son los mecanismos de la herencia?

Los mecanismos de la herencia son los procesos biológicos que determinan cómo se transmiten los rasgos genéticos de una generación a la siguiente. Estos mecanismos se basan en la replicación y distribución del material genético durante la reproducción. En organismos eucariotas, la herencia genética involucra la meiosis y la fertilización, que aseguran que cada descendiente reciba una combinación única de genes de ambos progenitores.

La base de la herencia genética radica en los genes, que son segmentos de ADN que contienen las instrucciones para la síntesis de proteínas y otras moléculas necesarias para la vida. Los genes están organizados en cromosomas, que se encuentran en el núcleo de las células. Los humanos, por ejemplo, tienen 23 pares de cromosomas, heredando uno de cada par de cada progenitor.

¿Cómo se hereda el material genético?

El proceso de herencia del material genético es complejo y ocurre a través de varias etapas clave durante la reproducción sexual:

Replicación del ADN

Antes de que una célula se divida, su ADN debe ser replicado para que cada célula hija reciba una copia completa del genoma. La replicación del ADN es un proceso altamente preciso en el que las enzimas descomponen la doble hélice de ADN y utilizan cada hebra como plantilla para sintetizar una nueva hebra complementaria.

Meiosis

La meiosis es el proceso mediante el cual las células sexuales (gametos) se producen. A diferencia de la mitosis, que produce células genéticamente idénticas, la meiosis reduce a la mitad el número de cromosomas y genera variabilidad genética. Este proceso involucra dos divisiones celulares consecutivas: meiosis I y meiosis II. Durante la meiosis I, los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian segmentos de ADN (crossing over), lo que introduce nuevas combinaciones genéticas. Luego, durante la meiosis II, las cromátidas hermanas se separan, resultando en cuatro células haploides, cada una con un conjunto único de cromosomas.

Fertilización

La fertilización es el proceso en el que un espermatozoide y un óvulo se fusionan para formar un cigoto. Este cigoto es diploide, lo que significa que tiene dos conjuntos de cromosomas, uno de cada progenitor. La combinación de genes de ambos padres resulta en un nuevo individuo con una mezcla única de características genéticas.

Segregación Independiente y Entrecruzamiento

Durante la meiosis, los cromosomas se distribuyen de manera independiente en las células hijas, lo que significa que la herencia de un cromosoma no afecta la herencia de otro. Este principio de segregación independiente, junto con el entrecruzamiento de cromosomas homólogos, asegura una enorme diversidad genética entre los descendientes.

¿Qué es la herencia mendeliana?

La herencia mendeliana se refiere a los principios de la herencia genética descubiertos por Gregor Mendel en el siglo XIX. Mendel realizó experimentos con plantas de guisante y observó cómo se heredaban ciertos rasgos de una generación a la siguiente. Sus experimentos revelaron dos leyes fundamentales de la herencia: la Ley de la Segregación y la Ley de la Distribución Independiente.

Ley de la Segregación

La Ley de la Segregación establece que durante la formación de los gametos, los alelos de un gen se separan de manera que cada gameto recibe solo uno de los dos alelos. Por ejemplo, si un organismo tiene dos alelos para un rasgo determinado (uno de cada padre), estos alelos se separarán durante la meiosis, y cada gameto contendrá solo uno de los alelos.

Ley de la Distribución Independiente

La Ley de la Distribución Independiente establece que los alelos de diferentes genes se distribuyen de manera independiente en los gametos. Esto significa que la herencia de un rasgo no afecta la herencia de otro rasgo. Esta ley se basa en el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis, donde los cromosomas homólogos se alinean y se separan al azar, creando diversas combinaciones de alelos.

Alelos Dominantes y Recesivos

Mendel también descubrió que algunos alelos son dominantes y otros son recesivos. Un alelo dominante es aquel que se expresa en el fenotipo del organismo, incluso si solo está presente en una copia. Un alelo recesivo, por otro lado, solo se expresa cuando el organismo tiene dos copias de ese alelo. Por ejemplo, en las plantas de guisante de Mendel, el alelo para las flores púrpuras era dominante sobre el alelo para las flores blancas.

Cuadros de Punnett

Los Cuadros de Punnett son herramientas utilizadas para predecir las combinaciones genéticas y fenotípicas posibles de los descendientes de un cruce entre dos organismos. Estos cuadros representan todas las combinaciones posibles de alelos en los gametos de los padres y permiten visualizar la probabilidad de herencia de ciertos rasgos.

Qué son los mecanismos de la herencia – un poco de historia

A continuación se presenta una breve historia de los científicos más importantes en el estudio formal de la genética.

♦ 1760: Kolreuter cruza plantas de tabaco y hace la inferencia lógica de que los caracteres de los padres se transmiten por el polen y los óvulos.

♦ 1865: Gregorio Mendel realiza sus primeros trabajos con plantas de chícharo.

♦ 1869: Friedrich Miescher obtiene de los glóbulos blancos el precipitado “nucleína”, que después se llamó ácido nucleico (ADN).

♦ 1901: Sutton y Boveri demuestran que los genes descritos por Mendel están situados en los cromosomas del núcleo. Postulan que “los cromosomas son la base física de la herencia”.

♦ 1903: William Sutton encuentra semejanzas entre el comportamiento de los cromosomas y el de los factores hereditarios de Mendel; de esta forma postula la teoría cromosómica de la herencia, la cual establece: “Cada cromosoma puede contener muchos genes” (Solari, 1995).

La importancia de la teoría cromosómica de la herencia radica en tres principios:

  1. Los genes son las unidades de la herencia que determinan las características de un organismo.
  2. Los cromosomas, localizados en el núcleo celular, son los portadores de los genes.
  3. Las dos leyes de Mendel se explican con base en el comportamiento de los cromosomas durante la mitosis.

♦ 1905: Reginald Punnett desarrolla un método rápido para encontrar las proporciones esperadas de los posibles genotipos de la descendencia de una cruza (cuadros de Punnett).

♦ 1906: T. Hunt Morgan realiza y desarrolla nuevas hipótesis genéticas para consolidar la teoría cromosómica, con base en sus experimentos realizados en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), y concluye que la determinación del sexo en la mosca depende del tipo de cromosoma sexual que aporte el espermatozoide al unirse con el óvulo (el mismo mecanismo se aplica en los seres humanos).

♦ 1914: Robert Feulgen descubre que el colorante fucsina es atraído por el ADN.

♦ 1920: P. A. Levene muestra que el ADN podía ser degradado en un azúcar de cinco carbonos, un grupo fosfato y cuatro bases nitrogenadas.

♦ 1927: Muller postula que los genes pueden ser cambiados o sufren alteraciones.

♦ 1944: Avery, O., Colin, M. y McCarty M., descubren que el ADN es el que almacena y transmite la información genética de una generación a otra.

♦ 1949: Beadle, G. y Tatum E., formulan la hipótesis un gen-una enzima, la cual establece que la función de un gen en particular es dar las instrucciones para la producción de una enzima específica.

♦ 1953: Watson J. y Crick F., publican su modelo del ADN.

Como parte del vocabulario básico aplicado en temas genéticos, listamos los siguientes conceptos:

♦ Gen o gene: unidad básica de herencia, cada miembro de un par de ellos se llama alelo. ♦ Alelo: formas alternativas de un gen, que ocupan un locus en un cromosoma (Curtis, 2000). ♦ Cromosoma: base física de la herencia, conformado por genes. ♦ Locus: posición específica que tiene un gen en un cromosoma (loci -plural). ♦ Fenotipo: características físicas de los individuos, lo que se puede ver o medir. ♦ Genotipo: la constitución genética del individuo. ♦ Homocigoto: un individuo que presenta dos alelos iguales para un gen. ♦ Heterocigoto: individuo que en su genotipo presenta un par de alelos diferentes.

Los primeros trabajos de Gregor Mendel (1822-1884) los realizó en ciertas variedades de plantas de chícharo (Pisum sativum), las cuales presentaban siete diferentes caracteres, cada uno con dos variaciones.

Qué son los mecanismos de la herencia – cierre

Ahora ya sabes qué son los mecanismos de la herencia y sus características, recuerda que este contenido te puede servir de repaso ya que es incluido en la Guía de estudio para ingreso a la universidad en la sección de Biología

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