Genética Básica: Cruce Genético y Extracción de ADN en Frutas (Fresa y Kiwi), Guías, Proyectos, Investigaciones de Biología

¡Descarga Genética Básica: Cruce Genético y Extracción de ADN en Frutas (Fresa y Kiwi) y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Biología solo en Docsity!

INTRODUCCION

La genética es una rama fundamental de la biología, se concentra en el estudio de la herencia y la variabilidad de los organismos vivos, así como la manipulación de características hereditarias. Con el descubrimiento del ADN que se reveló el código molecular que sustenta la vida misma. Este ácido nucleico, almacena la información genética que determina desde la coloración de nuestros ojos hasta nuestra predisposición a ciertas enfermedades. La genética moderna no solo explora cómo se transmiten estos rasgos de generación en generación, sino también cómo las interacciones entre genes y el ambiente moldean la diversidad biológica que observamos en el mundo natural. Este campo de estudio promete avances revolucionarios en medicina, agricultura y biotecnología, abriendo nuevas perspectivas para comprender y mejorar la vida en todas sus formas. Uno de esos avances es la cruza de genes que es un proceso central en la genética que estudia cómo se combinan los rasgos hereditarios de dos organismos para producir descendencia con características únicas. Este proceso ha permitido revelar patrones de herencia y descubrir leyes genéticas fundamentales, también ha sentado las bases para avances significativos en campos como la agricultura, la medicina y la biotecnología. Estos avances exploran cómo los genes se entrecruzan y se recombinan durante la reproducción ya que es crucial para comprender la diversidad genética y para desarrollar estrategias que puedan mejorar cultivos, tratar enfermedades genéticas y abrir nuevas fronteras en la investigación científica. Las células son las unidades fundamentales de la vida, albergan en su núcleo un complejo sistema de información genética (ADN). Este material genético contiene las instrucciones precisas que determinan el desarrollo, funcionamiento y características de cada organism;Cuando la membrana celular se rompe e llamado “ lisis ” que es el proceso de ruptura de la membrana celular de células o bacterias, lo que provoca la salida del material celular. La lisis puede ser causada por medios químicos o físicos, como detergentes fuertes u ondas sonoras de alta energía, o por infección con un virus. La lisis celular destruye las estructuras formadas por lípidos y proteínas, lo que permite la liberación de los ácidos nucleicos del núcleo celular. La lisis se puede llevar a cabo mediante una solución salina que suele contener detergentes que desnaturalizan las proteínas y/o proteasas. El genotipo de un individuo, específicamente la combinación única de genes que posee, es crucial en la configuración de su fenotipo, es decir, las características observables como la predisposición a ciertas enfermedades. A través de avances en la biología celular y molecular, se a profundizado en la comprensión de cómo

Los análisis bioquímicos clásicos de estos compuestos, se realizan desde hace varios años, han permitido describir la composición nutricional de las frutas y verduras que incluye compuestos como los carotenoides, flavonoides y varios otros biológicamente relevantes. Más de cinco mil flavonoides, así como más de setecientos carotenoides y numerosos tipos de carbohidratos han sido descritos en plantas, indicando la complejidad evolutiva de los mecanismos de regulación y rutas metabólicas vinculadas a la producción y acumulación de estos compuestos en diferentes especies. El cruzamiento, en relación con la genética y la genómica, se refiere al intercambio de ADN entre pares de cromosomas homólogos (uno de cada progenitor) que ocurren durante el desarrollo de los óvulos y los espermatozoides (meiosis). Ese proceso produce nuevas combinaciones de alelos en los gametos (óvulo o espermatozoide) formados, lo cual garantiza la variación genómica en la descendencia producida. En la mayoría de los organismos con reproducción sexual, cada individuo tiene dos alelos para cada gen (uno de cada uno de los padres). Este par de alelos se llama un genotipo y determina la apariencia o fenotipo del organismo. Cuando un organismo hace gametos, cada gameto recibe solo una copia del gen, que es seleccionada al azar. Esto se conoce como la ley de la segregación. Se puede usar un cuadro de Punnett para predecir los genotipos y fenotipos de la descendencia de cruzas genéticas. Los cuadros de Punnett se pueden usar para cruzas con dos genes o cruzas dihíbridas siguiendo las mismas reglas básicas de una cruza mono híbrida. Los genes son las unidades de almacenamiento de la información genética, segmentos de ADN que contienen la información sobre cómo deben funcionar las células del organismo. Los genes tienen elementos que indican de dónde a dónde se ha de leer y su contenido determina la composición de las proteínas que se han de formar. El genotipo de la fresa se refiere a la composición genética de la planta. Las fresas pueden ser diploides que se refiere a tener 2 sets de cromosomas, tetrapolares que pueden tener 4 sets, o también incluso octoploides con 8 sets. Los genes en estos cromosomas determinan diversas características, como el tamaño de la fruta, su color, sabor, resistencia a enfermedades, etc. En su fenotipo, viene siendo la expresión física del genotipo y como es que interactúa con el ambiente. En las fresas, los fenotipos pueden incluir:

• Color de la fruta: rojo, blanco y amarillo.
• Tamaño y forma de la fruta.
• Sabor y dulzura.
• Resistencia a enfermedades.

• Tolerancia al frio o calor. En el Kiwi, su genotipo tiene un genoma complejo con variedad de especies, como Actinida que es el kiwi verde, y el Actinida chilensis que es el kiwi amarillo. El genotipo de cada especie y variedad determina la resistencia de enfermedades, el tamaño de la fruta y su sabor. En su fenotipo, incluye el color de la piel que es marrón, verde y amarilla. La textura de la piel es pelusa o lisa. También incluye el tamaño y la forma de la fruta, sabor y dulzura, resistencia a enfermedades y plagas, por último, se adaptan a diferentes climas. El fenotipo es el resultado de la expresión del genotipo en un entorno específico. Por ejemplo, una fresa con un genotipo que codifica para resistencia a una enfermedad específica puede mostrar un fenotipo saludable en un ambiente donde esa enfermedad es prevalente. Sin embargo, si el ambiente cambia (por ejemplo, cambios en el clima), el fenotipo puede cambiar, aunque el genotipo permanezca constante. En el caso del kiwi, las variedades que tienen un genotipo que les permite desarrollar frutos más grandes y dulces mostrarán estos fenotipos cuando se cultiven en condiciones adecuadas. OBJETIVO Identificar que es un genotipo, fenotipo; que es una cruza genética, identificar que es una extracción genética de ADN en las frutas (fresa y kiwi) y la obtención de material genético a través de distintas pruebas DESARROLLO EXPERIMENTAL

Genética básica

Las células representan el componente básico del cuerpo. Hay muchos tipos distintos de células con diferentes funciones. Estas células forman todos los órganos y tejidos del cuerpo. Prácticamente todas las células del organismo de una persona tienen el mismo ácido desoxirribonucleico (ADN). El ADN es el material hereditario de los seres humanos y de casi todo el resto de los organismos. La mayoría del ADN se encuentra en el núcleo celular (denominado ADN nuclear), pero existe una pequeña cantidad de ADN que se encuentra en las mitocondrias (denominado ADN mitocondrial).

ADN. El Human Genome Project (Proyecto del Genoma Humano) calcula que los seres humanos tienen entre 20,000 y 25,000 genes. Cada persona tiene dos copias de cada gen, una de cada progenitor. La mayoría de los genes son iguales en todas las personas, pero una pequeña porción de ellos (menos del 1 por ciento del total) varía un poco de una persona a otra. Los alelos son formas del mismo gen con alguna pequeña variación en su secuencia de bases de ADN. Estas pequeñas diferencias determinan los rasgos únicos de cada persona. Las secciones del ADN forman genes, y muchos genes juntos forman cromosomas. Cada persona hereda dos grupos de cromosomas (uno de cada progenitor), motivo por el cual todas las personas tienen dos copias de cada gen. Los seres humanos tienen 23 pares de cromosomas.

Cruze genético

El cruce es el intercambio de genes entre dos cromosomas , lo que da como resultado cromátidas no idénticas que comprenden el material genético de los gametos (espermatozoides y óvulos). Este proceso da como resultado millones de espermatozoides u óvulos que son producidos por un organismo, cada uno de los cuales es diferente entre sí. La información genética se almacena en los cromosomas, un conjunto de genes en espiral, que son segmentos de ADN que codifican funciones o características específicas de un organismo. Las diferentes especies tienen diferentes números de cromosomas; los humanos tenemos 46. Cuando su cuerpo crece o reemplaza la piel o el cabello muertos, sus células se duplican durante la mitosis , y los 46 cromosomas se copian antes de que la célula se divida en dos células hijas idénticas, cada una con 46 cromosomas propios. Meiosis 1 La meiosis es un tipo de división celular que se produce en los organismos que se reproducen sexualmente, incluidos los humanos. Su función principal es reducir la cantidad de cromosomas en los gametos, que son las células sexuales (es decir, el óvulo y el espermatozoide). En los humanos, las células del cuerpo son diploides, es decir, contienen dos juegos de cromosomas, uno de cada progenitor. Sin embargo, para que se produzca la fecundación, el óvulo y el espermatozoide deben ser haploides , es decir, contener un solo juego de cromosomas. La meiosis logra esto sometiendo a cada célula diploide a dos rondas de división, lo que da como resultado la producción de cuatro células hijas haploides, que son los gametos Meiosis 2

Herencia mendeliana

La herencia mendeliana se refiere a determinados patrones acerca de cómo se transmiten los rasgos de los padres a los hijos. Estos patrones generales fueron establecidos por el monje austríaco Gregor Mendel. Esto se refiere al tipo de herencia que se puede entender de forma sencilla como consecuencia de un solo gen. La teoría de Mendel fue producto de extensivos experimentos con cruzas de plantas de chícharos, seguidos de un minucioso análisis matemático de las proporciones de rasgos de las plantas. En sus experimentos Mendel utilizó 28000 plantas de chícharos. Su contribución excepcional en términos de sus innovaciones a la ciencia de la genética fue:

1. Desarrollar líneas puras (población que da sólo descendientes iguales para una determinada característica).
2. Establecer proporciones y realizar análisis estadísticos de sus resultados. Las primeras cruzas de Mendel fueron monohíbridas, esto se lograba mediante el intercambio de polen de plantas en donde los progenitores (P) eran individuos con características iguales, es decir cepas puras.

Las características tendían a expresarse con más frecuencia, la llamó dominante y la identificó con una letra mayúscula , sobre la otra característica a la que llamó segregada (recesiva) e identificó con la misma letra , pero minúscula. Según Mendel, “los determinantes hereditarios son de naturaleza particulada”, estos determinantes son denominados en la actualidad como genes y se encuentran por pares, cada par está compuesto por 2 alelos o variantes del mismo gen; cuando son iguales se llaman homocigotos (que pueden ser dominantes o recesivos) y cuando son diferentes heterocigotos.

Genotipo y Fenotipo.

Se define al total de características genéticas que posee un individuo como el genotipo y al conjunto de éstas que se expresan como el fenotipo. El genotipo de un ser vivo es la información contenida en los genes con todas las características que definen a cada individuo y que se transmiten de generación en generación a través de la herencia. Mientras que el fenotipo es la expresión visible de estas características durante el desarrollo, tales como el color del pelo o la estatura. Mendel dedujo que el gen está compuesto por dos partes llamadas alelos, cada uno porta determinada característica genética que puede ser dominante, si se presenta en mayor proporción, o recesiva, si aparece después de varias generaciones. Mendel asignó un código para representar cada alelo y facilitar su estudio:

1. Una letra mayúscula en cursiva para representar una característica dominante, por ejemplo A.

●Genotipo : Los kiwis también tienen una complejidad genética significativa. Son plantas dioicas, lo que significa que hay plantas masculinas y femeninas separadas. El genoma del kiwi incluye genes que controlan el sabor, la textura y otras características. ●Genes:

• AcFT : Relacionado con la floración.
• AcMYB110 : Involucrado en la biosíntesis de antocianinas, que afectan el color de la pulpa. ● Fenotipo : Los fenotipos de los kiwis pueden incluir varias características.
• Color: La mayoría de los kiwis tienen una piel marrón con una pulpa verde, pero hay variedades con pulpa amarilla (kiwi dorado).
• Tamaño: El tamaño de los kiwis puede variar dependiendo de la variedad.
• Textura: La piel del kiwi es generalmente vellosa, pero hay variedades con piel más suave.
• Sabor: El sabor del kiwi puede variar desde muy ácido a muy dulce. ☆ Base de datos de ADN de fresa y kiwi Base de Datos de ADN de la Fresa: 1. GDR (Genome Database for Rosaceae:
• Sitio web : GDR Esta base de datos se centra en las plantas de la familia Rosaceae, que incluye a la fresa. Contiene secuencias genómicas, mapas genéticos, y datos de marcadores moleculares. 2. NCBI (National Center for Biotechnology Information):
• Sitio web : NCBI El NCBI alberga una amplia variedad de secuencias genómicas, incluyendo las de la fresa. Puedes encontrar genomas completos, secuencias de ARN, y datos relacionados con la genética de la fresa. 3. Phytozome:
• Sitio web : Phytozome

Phytozome es un portal de recursos genómicos de plantas. Incluye el genoma de la fresa y proporciona herramientas para la comparación genómica y la anotación de genes. Base de Datos de ADN del Kiwi

1. Kiwifruit Genome Database:

• Sitio web: Kiwifruit Genome Database Esta base de datos específica para el kiwi contiene información sobre el genoma del kiwi, incluyendo anotaciones de genes y herramientas para la búsqueda de secuencias. 2. NCBI (National Center for Biotechnology Information)
• Sitio web: NCBI Al igual que con la fresa, el NCBI alberga secuencias genómicas del kiwi. Puedes buscar secuencias de ADN, ARN, y otros datos genéticos relevantes. 3. GigaDB:
• Sitio web: GigaDB GigaDB proporciona acceso a datos genómicos de alta calidad, incluyendo el genoma del kiwi. Ofrece acceso a datos brutos de secuenciación y anotaciones.

☆ Técnicas para la extracción de ADN en Fresa y kiwi

Técnicas de Cruza para la Fresa

1. Hibridación Sexual - Cruzamiento Controlado: Se seleccionan dos plantas con características deseables y se controlan las polinizaciones. Por ejemplo, se puede tomar el polen de una planta donadora y transferirlo a la flor de una planta receptora después de eliminar sus anteras para evitar la autopolinización. - Cruzamiento Recíproco: Consiste en realizar dos cruzamientos, uno en cada dirección (planta A con planta B y planta B con planta A), para evaluar los efectos de la dirección del cruzamiento en las características de los híbridos. 2. Selección Masal y Selección Individual:

variedades con mayor resistencia a enfermedades, mejor sabor o adaptabilidad a diferentes condiciones ambientales.

5. Selección Asistida por Marcadores (MAS) :

• Similar al proceso en fresas, se utilizan marcadores moleculares para identificar y seleccionar plantas que poseen rasgos específicos, lo cual acelera el proceso de mejoramiento. RESULTADOS En las fresas los agricultores seleccionan plantas parentales con características deseadas y realizan cruzamientos manuales, para poder controlar la transferencia de polen. En el caso de los kiwis similarmente, se seleccionan plantas parentales y se realiza polinización controlada para asegurar que los genotipos deseados se combinen. En las fresas y Kiwis se utilizan marcadores moleculares para identificar y seleccionar plantas con los genotipos deseados de manera más eficiente. Como resultado da un mayor rendimiento en las cruzas ya que pueden resultar en plantas que producen frutos más grandes y de mejor calidad, aumentando el rendimiento. En la resistencia mejorada las variedades resultantes pueden ser más resistentes a enfermedades y condiciones climáticas adversas. Por ultimo como resultados tienen la diversidad de productos ya que la cruza puede producir nuevas variedades con características únicas, como colores y sabores diferentes, atrayendo a distintos mercados. La extracción de ADN se realiza como un paso previo para purificar el material genético o ADN que se utiliza para realizar estudios de análisis molecular como pruebas forenses, diagnóstico de paternidad, diagnóstico de enfermedades, caracterización molecular, etc. El ADN de las frutas o verduras que comemos lo utilizamos por ejemplo para identificar inequívocamente la especie o la variedad de que se trata o incluso los padres del individuo. En la industria alimentaria el ADN se utiliza para detectar posibles fraudes en el caso de que se trate de zumos o de mezclas de carnes o pescado. Que da como resultado la extracción de ADN en las frutas, especialmente en el kiwi y la fresa, es que su ADN puede ser utilizado para diversas aplicaciones científicas, como estudios genéticos y mejoramiento de plantas. La primera Ley de Mendel o Principio de la Uniformidad dice que as plantas híbridas (Aa) de la 1ª generación filial (F1) obtenidas por el cruzamiento de dos líneas puras que difieren en un solo carácter tienen toda la misma apariencia externa (fenotipo)

siendo idénticas entre si (uniformes) y se parecen a uno de los dos parentales. Al carácter que se manifiesta en las plantas de la F1 (híbridos Aa) se le denomina Dominante y al carácter que no se manifiesta se le denomina Recesivo. Este resultado es independiente de la dirección en la que se ha llevado a cabo el cruzamiento. Por último, el juego de alelos portado por un organismo se conoce como su genotipo. El genotipo determina el juego de alelos portado por un organismo se conoce como su genotipo. El genotipo determina el fenotipo, las características observables de un organismo. Cuando un organismo tiene dos copias del mismo alelo (digamos, YY o yy), se dice que es homocigoto para ese gen. Si, en cambio, tiene dos copias diferentes (como, Yy), podemos decir que es heterocigoto. Como resultados, también da el cruce entre una fresa con genotipo AAbb (donde "A" representa alelos para gran tamaño y "b" para pequeño tamaño) y una con genotipo aaBB. La progenie F1 tendrá genotipo AaBb y, generalmente, mostrará un fenotipo de tamaño intermedio o grande debido a la dominancia de los alelos A y B. Ya por último dan como resultados el cruce entre una fresa roja con genotipo Cc (donde "C" representa el color rojo y "c" para blanco) y una fresa blanca con genotipo cc. La progenie F1 tendrá genotipo Cc y mostrará un fenotipo de color rojo debido a la dominancia del alelo C. CONCLUSION El cruzamiento, en relación con la genética y la genómica, se refiere al intercambio de ADN entre pares de cromosomas homólogos (uno de cada progenitor) que ocurren durante el desarrollo de los óvulos y los espermatozoides (meiosis). Ese proceso produce nuevas combinaciones de alelos en los gametos (óvulo o espermatozoide) formados, lo cual garantiza la variación genómica en la descendencia producida. También se liberan de dos individuos distintos que da lugar a una descendencia que lleva parte del material genético de cada progenitor. Los progenitores deben ser genéticamente compatibles y pueden ser de distintas variedades o de especies estrechamente relacionadas. Cada molécula de ADN está constituida por dos cadenas o bandas formadas por un elevado número de compuestos químicos llamados nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de escalera retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres unidades: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: Bases purinas, adenina abreviada como, guanina, y bases

Fortuny, A. P., Bueno, R. A., Da Costa, J. P. P., & Zanor, M. I. (2019). EFECTO DEL GENOTIPO y EL AMBIENTE SOBRE CARACTERES METABÓLICOS y AGRONÓMICOS DE FRUTOS DE TOMATE. ResearchGate. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.34733. Lourdes, V. o. M., Enrique, A. M., & Ángeles, R. R. M. (2007). Caracterización y procesado de kiwi y fresa cultivados por diferentes sistemas. Dialnet. https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo= La Genómica Nutricional de la fruta: Alimentos para el Futuro de la Salud – Nutricion y vida. (s. f.). https://nutricionyvida.cl/la-genomica-nutricional- de-la-fruta-alimentos-para-el-futuro-de-la-salud/