Genes: definición, función y tipos en humanos
Descubre qué son los genes, cómo el ADN guía la producción de proteínas, su función, tipos en humanos y su papel clave en la herencia.
Los genes son formas de ADN. El ADN es un conjunto de información química que contiene las instrucciones para fabricar las proteínas que necesita una célula. Cada gen contiene un único conjunto de instrucciones. Estas instrucciones suelen codificar una proteína concreta. Los seres humanos tienen unos 20.000 genes que codifican proteínas y muchos más que no son codificantes. La mitad de los genes de una persona provienen de la madre. La otra mitad proviene del padre.
¿Qué función cumplen los genes?
Función principal: Los genes contienen las instrucciones para producir moléculas —principalmente proteínas— que realizan la mayoría de las funciones celulares: construir estructuras, catalizar reacciones químicas (enzimas), enviar señales y regular procesos. El flujo de información típico es: ADN → ARN → proteína (transcripción y traducción).
Otras funciones importantes:
- Regular cuándo, dónde y cuánto se expresa cada gen (respuesta al entorno, desarrollo y diferenciación celular).
- Generar ARN que no se traduce en proteínas pero regula la expresión génica (por ejemplo, microARN, lncRNA).
- Contribuir a la variación hereditaria entre individuos y poblaciones.
Estructura de un gen
- Promotor y elementos reguladores: regiones del ADN donde se unen proteínas que activan o reprimen la transcripción.
- Exones: secuencias que normalmente permanecen en el ARN maduro y suelen codificar aminoácidos de la proteína.
- Intrones: secuencias intercaladas que se eliminan del ARN antes de la traducción (splicing).
- UTR (regiones no traducidas): secuencias en los extremos 5' y 3' del ARNm que regulan la estabilidad y la traducción del ARN.
Tipos de genes en humanos
- Genes codificantes de proteínas: aproximadamente 20.000 en humanos; cada uno especifica la secuencia de una proteína (aunque el empalme alternativo puede producir varias proteínas desde un solo gen).
- Genes no codificantes: produciendo ARN que no se traduce, como rRNA, tRNA, microARN (miRNA), pequeños ARN interferentes (siRNA) y ARN largos no codificantes (lncRNA), que regulan la expresión y la estructura del genoma.
- Genes mitocondriales: el ADN mitocondrial contiene un pequeño conjunto (~37 genes) que codifican algunas proteínas esenciales para la respiración celular y ARN mitocondrial; se heredan casi siempre por vía materna.
- Pseudogenes: secuencias similares a genes que han perdido su capacidad de codificar proteínas funcionales, pero algunas veces tienen funciones regulatorias.
Herencia y variación genética
- Genoma diploide: la mayoría de las células humanas tienen dos copias de cada gen (una maternal y otra paternal). Por eso la afirmación de que la mitad de los genes provienen de la madre y la otra mitad del padre es correcta en términos generales.
- Allelismo: las versiones diferentes de un mismo gen se llaman alelos; pueden ser iguales u diferentes y determinar rasgos distintos.
- Patrones de herencia: incluyen herencia autosómica dominante, autosómica recesiva, ligada al cromosoma X,mitocondrial, y fenómenos más complejos como la herencia poligénica (varios genes influyen en un rasgo) y la influencia ambiental.
- Variación genética: incluye mutaciones puntuales, inserciones/deleciones, reordenamientos y variaciones en el número de copias; algunas variantes son neutras, otras aumentan o reducen riesgo de enfermedad.
- Epigenética: modificaciones químicas del ADN o de las histonas (por ejemplo, metilación) que afectan la expresión génica sin cambiar la secuencia y pueden ser influenciadas por el ambiente.
Importancia clínica y aplicaciones
- Diagnóstico genético: permite identificar variantes asociadas a enfermedades hereditarias y orientar tratamientos y consejo genético.
- Medicina personalizada: algunos tratamientos se ajustan según el perfil genético del paciente (farmacogenómica).
- Terapias génicas y edición genética: técnicas como CRISPR permiten corregir o modificar genes con potencial terapéutico, aunque con desafíos éticos y técnicos.
- Investigación: conocer la función de genes ayuda a entender el desarrollo, el cáncer, enfermedades metabólicas y neurodegenerativas, entre otras.
Resumen: Un gen es una unidad del ADN que contiene instrucciones para fabricar moléculas funcionales, sobre todo proteínas, y para regular procesos celulares. En humanos existen miles de genes codificantes y muchos no codificantes; la interacción entre genes, su regulación y el entorno determina la mayor parte de las características y la salud de una persona.
La definición
Originalmente: unidad hereditaria que ocupa una posición específica (locus) en un cromosoma. Otras definiciones son formas en las que el gen se manifestó:
1. Una unidad que tiene uno o más efectos específicos en el fenotipo de un organismo;
2. Una unidad que puede mutar a varios alelos;
3. Una unidad que se recombina con otras unidades de este tipo.
Las definiciones modernas deben tener en cuenta los descubrimientos posteriores. Ahora hay dos clases de genes: p173
1. genes que se transcriben en ARN y se traducen en cadenas polipeptídicas.
2. genes cuyos transcritos (ARNt, ARNr, ARNsn) se utilizan directamente. Se trata de operadores que sirven de "secuencias reguladoras" durante la transcripción y la traducción del ADN.
Qué hacen los genes
Los genes se transmiten de padres a hijos y son una parte importante de lo que decide el aspecto y el comportamiento de los niños (sus propiedades biológicas). Los genes influyen en el funcionamiento de nuestro cuerpo, incluida nuestra apariencia. El color de nuestros ojos, pelo y piel lo deciden los genes. Se dice que los genes causan efectos genéticos en nuestro cuerpo.
Un gen puede ser dominante o recesivo. Estos términos se refieren al efecto que tiene un gen en la descendencia que lo lleva en su genoma.
Por ejemplo, digamos que una madre sólo tiene genes para el pelo castaño y un padre sólo tiene genes para el pelo rojo. El niño heredará -recibirá- los genes del pelo rojo (de su padre) y del pelo castaño (de su madre). El gen del pelo castaño es "dominante" respecto al gen del pelo rojo. Esto significa que la niña tendrá el pelo castaño aunque tenga los genes del pelo rojo y del pelo castaño. Esto significa que sólo se necesita un gen dominante para que la niña reciba ese rasgo concreto, mientras que se necesitan dos genes recesivos para uno.
Un rasgo recesivo puede permanecer oculto durante muchas generaciones. Utilicemos la niña del último ejemplo. La llamaremos "María". Mary tiene el pelo castaño, pero tiene genes tanto para el pelo rojo como para el castaño. Supongamos que Mary crece y se casa con Tom. Tom también tiene el pelo castaño, pero, al igual que María, uno de sus padres era pelirrojo. Esto significa que Tom tiene genes tanto para el pelo rojo como para el marrón. Mary y Tom tendrían cada uno la posibilidad de transmitir a sus hijos los genes del pelo castaño o pelirrojo. Esto significa que los hijos de Mary y Tom podrían ser pelirrojos o castaños. Esto explica por qué una persona puede tener un aspecto diferente al de sus padres, pero parecerse a sus abuelos o bisabuelos.
Estructura y función
La estructura de un gen tiene muchos elementos: la secuencia codificadora de proteínas propiamente dicha es sólo una pequeña parte. Hay regiones del ADN que no se transcriben, así como regiones no traducidas del ARN.
La estructura de un gen eucariótico codificador de proteínas.
Páginas relacionadas
- Alelo#Dominancia
- Análisis de la secuencia
- Genética
- ENCODE, el análisis completo del genoma humano
- Terapia génica
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué son los genes?
R: Los genes son partes del ADN.
P: ¿Qué es el ADN?
R: El ADN es una molécula del interior de una célula que contiene las instrucciones para fabricar las proteínas que la célula necesita.
P: ¿Qué contienen los genes?
R: Cada gen contiene un único conjunto de instrucciones que suelen codificar una proteína concreta.
P: ¿Cuántos genes tiene el ser humano?
R: Los seres humanos tenemos unos 20.000 genes que codifican proteínas y muchos más que no son codificantes.
P: ¿De dónde procede la mitad de los genes de una persona?
R: La mitad de los genes de una persona proceden de la madre.
P: ¿De dónde procede la otra mitad de los genes de una persona?
R: La otra mitad de los genes de una persona procede del padre.
P: ¿Cuál es la función del ADN?
R: La función del ADN es llevar las instrucciones para fabricar las proteínas que necesitará la célula.
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