¿Gabriel Saavedra es el mejor profesor de Biologia?

lunes, 23 de marzo de 2009

Genes Letales

Son aquellos que provocan un cambio en una proteína esencial que impide que ésta realice correctamente su función. Si es dominante ocasiona la muerte de todos los portadores. Si es recesivo sólo produce la muerte cuando está en homocigosis.


Los genes letales son una especie de genes mutantes y representan la forma más extrema de una serie que recibe la viabilidad en diferentes grados; es decir, son aquellos que provocan la muerte del organismo bajo ciertas condiciones.


Cada ser humano porta, aproximadamente, 2 o 4 de ellos, pero el hecho de que estemos protegidos se lo debemos a ser heterocigotos para esos genes (pues los genes letales casi siempre son recesivos). Además, existen tantas clases de estos que es muy difícil que coincida una pareja con los mismos alelos que codifiquen para una misma enfermedad. Sin embargo, se da el caso. Ambas personas son heterocigotas, por lo que no presentan síntomas. Entonces, si tienen descendencia, ésta tenderá a morir en un 25% de los casos, propabilísticamente hablando, ya sea al nacer o posteriormente. La frecuencia de la expresión de los genes letales aumenta con la cercanía del parentesco entre la pareja, por lo que la unión entre primos-hermanos tiende más a presentar problemas de este tipo.



Por otro lado, la letalidad también tiene un período de efecto, el cual es muy variable. Existen casos donde, en el embrión, no se logran formar adecuadamente los órganos vitales, por lo que se produce un aborto espontáneo. También hay los que impiden la formación de gametos, la división normal del cigoto, los que matan enseguida del nacimiento o bien tiempo después, siendo estos últimos los más estudiados por ser observables "fácilmente". Un caso muy conocido es la hemofilia, enfermedad que impide la correcta coagulación sanguínea. En ella, el gen letal se encuentra ligado al cromosoma X de la madre. Por ello, las mujeres son portadoras del padecimiento y los varones son enfermos. Lo anterior se debe a que las mujeres son XX, por lo cual la letalidad es recesiva pues se halla otro cromosoma X que "amortigua" la deficiencia y protege al organismo, mientras que en el varón, XY, la letalidad es dominante, pues el cromosoma Y no posee tal protección, haciendo al X y a la enfermedad dominantes.



Traduccion

La información genética llevada por el ARNm deberá ser traducida en el citoplasma por una fábrica de proteínas: el ribosoma (éste está compuesto por varios tipos de proteínas más una forma de ARN, denominado ARN ribosómico). En el ribosoma no se podrá comenzar la lectura de un mensajero mas que por una secuencia particular, distinta en las eucariotes y en las procariotas. Asido el ARNm en el ribosoma, el tercer tipo de ARN -ARN de transferencia (ARNt)- entra en acción.



Existen muchos tipos de ARNt y cada uno es capaz de reconocer determinados grupos de tres bases (codones) del ARNm. A cada triplete de nucleótidos, los ARN de transferencia hacen corresponder uno de los veinte aminoácidos que constituyen las mayores cadenas polipéptidas, las proteínas. La información es inscripta de un trazo en el ADN bacteriano, pero en los organismos superiores se ha descubierto hace una decena de años que la información genética constituye un mosaico en los que la información útil es interrumpida por secuencias no codificantes, aparentemente inútiles, llamadas intrones (las secuencias codificantes son llamadas exones).En la célula eucariote, en principio, el ARNm transcribe todo, intrones incluídos.
Las secuencias supernumerarias formarán los lazos que serán cortados al mismo tiempo que los pedazos útiles del ARN serán recolectados. Este proceso es llamado engrosado (el cual puede dar origen a más de una forma diferente de empalme o empalmes alternativos de los que puede resultar la formación de más de un polipéptido funcional, a partir de una trascripción inicialmente idéntica); recién entonces, la molécula engrosada de ARN mensajero maduro atraviesa la membrana nuclear por los poros nucleares, ayudada por proteínas particulares de ribo-núcleo-proteínas (RNP´s m).


domingo, 22 de marzo de 2009

Duplicación

MECANISMO DE DUPLICACIÓN DEL ADN EN PROCARIONTES


Hay que recordar que el ADN es cerrado y circular y ocurre en tres etapas:


1ª etapa: desenrrollamiento y apertura de la doble hélice en el punto ori-c.
Intervienen un grupo de enzimas y proteínas, cuyo conjunto se denomina replisoma.
Primero: intervienen las helicasas que facilitan en desenrrollamiento
Segundo: actúan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrrollamiento.
Tercero: actúan las proteínas SSBP que se unen a las hebras molde para que no vuelva a enrollarse.


2ª etapa: síntesis de dos nuevas hebras de ADN.
Actúan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5´-3´, ya que la lectura se hace en el sentido 3´-5´.
Intervienen las ADN polimerasa I y III, que se encargan de la replicación y corrección de errores. La que lleva la mayor parte del trabajo es la ADN polimerasa III
Actuá la ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por agentes físicos.
La cadena 3´-5´ es leída por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas ( cadena conductora). En cambio, la cadena 5´-3´ no puede ser leída directamente, esto se soluciona leyendo pequeños fragmentos ( fragmentos de Okazaki ) que crecen en el sentido 5´-3´, los cuales se unirán mas tarde. Esta es la hebra retardada, llamada de esta forma porque su síntesis es más lenta.

La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador (ARN) que es sintetizado por una ARN polimerasa (=primasa). Este cebador es eliminado posteriormente.


3ª etapa: corrección de errores.
La enzima principal es la ADN polimerasa III, que corrige todos los errores cometidos en la replicación o duplicación. Intervienen otros enzimas como:
Endonucleasas que cortan el segmento erróneo.
ADN polimerasas I que rellenan correctamente el hueco.
ADN ligasas que unen los extremos corregidos




Duplicación del ADN en eucariotas

Es similar a la de los procariontes, es decir, semiconservativa y bidireccional. Existe una hebra conductora y una hebra retardada con fragmentos de Okazaki. Se inicia en la burbujas de replicación (puede haber unas 100 a la vez).

Intervienen enzimas similares a los que actúan en las células procariontes y otros enzimas que han de duplicar las histonas que forman parte de los nucleosomas. Los nucleosomas viejos permanecen en la hebra conductora.




Cadenas Antiparalelas

Las dos cadenas de ADN son antiparalelas, por tal razón la ADN polimerasa puede solamente sintetizar un nuevo ADN en la dirección 5' a 3'. Esto produce problemas especiales para replicar una doble cadena de ADN.



En la cadena de arriba, la primasa sintetiza un ARN base en la dirección 5' a 3'.

La primasa se va, y la ADN polmerasa agrega nucleótidos de ADN al ARN base en la dirección 5' a 3'. En E. coli la enzima usada es la ADN polimeraasa III. Este nuevo ADN es llamada cadena retrasada, debido a que es elaborada en la dirección opuesta al movimiento de la bifurcación de replicación. El segmento producido se le conoce también por fragmento de Okazaki.

Estructura de los Nucleotidos

Los nucleótidos son moléculas orgánicas formadas por la unión covalente de un monosacárido de cinco carbonos (pentosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato.
Son los monómeros de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) en los cuales forman cadenas lineales de miles o millones de nucleótidos, pero también realizan funciones importantes como moléculas libres (por ejemplo, el ATP).


Estructura
Cada nucleótido es un ensamblado de tres componentes:
Bases nitrogenadas: derivan de los compuestos heterocíclicos aromáticos purina y pirimidina.


Bases nitrogenadas purínicas: son la adenina (A) y la guanina (G). Ambas forman parte del ADN y del ARN.


Bases nitrogenadas pirimidínicas: son la timina (T), la citosina (C) y el uracilo (U). La timina y la citosina intervienen en la formación del ADN. En el ARN aparecen la citosina y el uracilo.


Bases nitrogenadas isoaloxacínicas:la flavina (F). No forma parte del ADN o del ARN, pero sí de algunos compuestos importantes como el FAD


Pentosa: el azúcar de cinco átomos de carbono; puede ser ribosa (ARN) o desoxirribosa (ADN).


Ácido fosfórico: de fórmula H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno (nucleótidos-monofosfato, como el AMP), dos (nucleótidos-difosfato, como el ADP) o tres (nucleótidos-trifosfato, como el ATP) grupos fosfato.




Transferencia de energía
Los nucleótidos, por razón de que sus grupos de fosfato le confieren un enlace de alta energía, son fuentes preferidas en las células para la transferencia de energía. Los nucleótidos se encuentran en un estado estable cuando poseen un solo grupo fosfato. Cada grupo de fosfato adicional que posea un nucleótido se encuentra en un estado más inestable y el enlace del fosfato tiende, cuando se rompe por hidrólisis, a liberar la energía que lo une al nucleótido. Las células poseen enzimas cuya función es precisamente hidrolizar nucleótidos para extraer el potencial energético almacenado en sus enlaces. Por tal razón un nucleótido de trifosfato es la fuente más utilizada de energía en la célula. De ellos, el ATP (un nucleótido de adenina con tres grupos de fosfato ricos en energía), es el eje central en las reacciones celulares para la transferencia de la energía demandada. El UTP (uracilo + tres fosfatos) y GTP (guanina y tres fosfatos) también complacen las demandas de energía de la célula en reacciones con azúcares y cambios de estructuras proteicas, respectivamente.

Los Bacteriofagos

Los bacteriófagos son virus que infectan exclusivamente a bacterias.
Al igual que los virus que infectan células eucariotas, los fagos están constituidos por una cubierta proteica o cápside en cuyo interior está contenido su material genético, que puede ser ADN o ARN de simple o doble cadena, circular o lineal (en el 95% de los fagos conocidos es ADN de doble cadena), de 5.000 a 500.000 pares de bases. El tamaño de los fagos oscila entre 20 y 200 nm aproximadamente.
Los fagos son ubicuos y pueden ser encontrados en diversas poblaciones de bacterias, tanto en el suelo como en la flora intestinal de los animales. Uno de los ambientes más poblados por fagos y otros virus es el agua de mar, donde se estima que puede haber en torno a 109 partículas virales por mililitro, pudiendo estar infectadas por fagos el 70% de las bacterias marinas.




El ciclo de replicación de un bacteriófago T4 se puede dividir esquemáticamente en distintas etapas, las que son comunes a otros virus bacterianos y eucarióticos.
1. Adsorción
2. Inyección del material genético viral
3. Replicación del material genético viral
4. Síntesis de las envolturas proteicas
5. Empaquetamiento del DNA dentro de la envoltura proteica y ensamblaje de la envoltura
6. Lisis y liberación de las partículas viral




Adsorción: El virus se fija o adsorbe a componentes de la superficie celular que actúan como receptores específicos. La zona de adsorción del virus es complementaria al receptor celular, por lo tanto un determinado virus sólo puede infectar un número limitado de cepas celulares que contengan a un determinado receptor. La naturaleza de la zona de adsorción varía con el tipo de fago. En el T4 se localiza en el extremo de la cola, en donde se encuentran la placa basal, las espículas y las fibras de la cola.






Inyección del material genético viral: Después de la adsorción, se produce un cambio configuracional en las proteínas de la placa basal, alguna de las cuales tienen actividad enzimática y producen un poro en la membrana citoplasmática de la célula. La vaina del fago se contrae y el material genético viral ingresa en la célula, mientras que la envoltura proteica queda en el exterior.


Replicación del material genético viral: El material genético viral que ingresa en una célula contiene bases modificadas que evitan la degradación por nucleasas bacterianas. Esta modificación consiste en la glicosilación y/o metilación de algunas determinadas bases. En el caso del fago T4 se glucosila la base 5'-hidroximetilcitosina. Para lograr una efectiva replicación del genoma viral se deben sintetizar algunas proteínas ni bien el material genético ingresa en la célula. Esta proteínas tempranas reparan el poro de la membrana citoplasmática por donde ingresó el genoma viral, degradan el DNA bacteriano lo que proporciona una fuente de precursores, evita la síntesis de RNA y proteínas bacterianas, y proporciona ribosomas para la síntesis de proteínas del fago. Además algunas de estas proteínas tempranas participan en la síntesis de las bases inusuales. La forma de replicación del genoma viral es dependiente del tipo de material genético (si es RNA o DNA, si es simple o doble cadena). En el caso del fago T4, las moléculas replicadas se aparean en los extremos y formando una molécula de DNA más larga denominada concatámero. Después una enzima corta esta larga molécula lineal en moléculas más pequeñas de igual longitud. Las moléculas de DNA del T4 tienen se caracterizan por estar permutadas circularmente (el DNA del T4 es lineal) de esta forma todas las moléculas de DNA resultantes contienen genes completos y funcionales. La enzima del T4 que corta al concatámero produce moléculas de DNA de tamaños similares pero no reconoce sitios específicos sobre la molécula, en cambio la enzima del T7 reconoce sitios específicos sobre el DNA.



Síntesis de las envolturas proteicas: Las proteínas de la envoltura (cápside, vaina, fibras, etc) son proteínas tardías que se sintetizan después de iniciada la replicación del material genético. La síntesis de cada componente proteico se realiza separadamente. En el caso del fago T4, el material genético es encapsidado antes del ensamble del resto de los componentes.


Ensamble: Todas las proteínas de la envoltura se ensamblan para formar una partícula viral madura capaz de infectar a otra célula cuando sea liberada.


Lisis celular y liberación de las partículas virales: La lisis celular se debe a la síntesis de proteínas tardías codificadas en el genoma del fago. En el fago T4, estas proteínas son enzimas que lesionan la membrana citoplasmática y la pared celular.






Transmision Genetica

Genotipo y Fenotipo

El genotipo es la configuración genética que una persona ha heredado en su ADN. Nunca dos personas tienen el mismo genotipo, excepto los gemelos idénticos. Un fenotipo es la parte observable como se expresa el genotipo (por ejemplo, el color de ojos marrón que observamos al mirar a esa persona). Este fenotipo puede surgir de dos genotipos diferentes: por una combinación de dos alelos homocigóticos que expresen ambos los ojos marrones, o por una combinación de un alelo dominante (para ojos marrones) y otro recesivo (para ojos azules).

No obstante, hay que tener en cuenta que la herencia genética no se produce de una manera tan simple como la explicada en este ejemplo. Para la mayoría de los rasgos, las experiencias que tiene una persona ejercen una influencia en el modo como se expresa el genotipo. Por ejemplo, una persona puede heredar una habilidad especial para la música, pero si vive en un entorno donde no se le anima ni se le motiva a practicar ni tiene posibilidad de dar lecciones de música ni de usar un instrumento musical, entonces no podrá expresar esta capacidad. Por tanto, a lo largo de la vida, los genes interactúan con el ambiente para influir en el desarrollo de las personas.





Experimento de Griffith

Descubriendo el "principio de transformación" en la bacteria neumococo.
Fue uno de los primeros experimentos que mostró que las bacterias eran capaces de transferir información genética mediante un proceso llamado transformación.
El microbiólogo Fred Griffith, que investigaba varias cepas de neumococo (Streptococcus pneumoniae), inyectó en ratones la cepa S y la cepa R de la bacteria. La cepa S era dañina, mientras que la rugosa (R), no lo era ya que la cepa S se cubre a si misma con una cápsula de polisacárido que la protege del sistema inmune del ser que ha sido infectado, resultando en la muerte de este, mientras que la cepa R no contiene esa cápsula protectora es derrotada por el sistema inmunológico. Cuando, inactiva por calor, la cepa S era inyectada, no había secuelas y el ratón vivía. Sorprendentemente, al combinar cepa R (no letal), con cepa S inactivada por calor (no letal), el ratón murió. Además, Griffith encontró células de cepa S vivas. En apariencia la cepa R se convirtió en cepa S. Este hallazgo no se pudo explicar, hasta que en 1944 Avery, Mc Leod, y Mc Carty, cultivaron cepa S y:




Produjeron extracto de lisado de células (extracto libre de células).
Luego que los lípidos, proteínas y polisacaridos se removieron, el estreptococo aún conservó su capacidad de replicar su ADN e introducirlo en neumococo R.
La inactivación por calor de Griffith habría dejado intacto el ADN de los cromosomas de las bacterias, que era el causante de la formación del gen S, y podía ser liberado por las células destruidas e implantarse en cultivos sucesivos de cepa R.





¿En qué consistió su experimento?
Frederick Griffith, investigando una enfermedad infecciosa mortal,la neumonía, estudió las diferencias entre una cepa de la bacteria Streptococcus peumoniae que producía la enfermedad y otra que no la causaba. La cepa que causaba la enfermedad estaba rodeada de una cápsula (también se la conoce como cepa S, del inglés smooth, o sea lisa, que es el aspecto de la colonia en las placas de Petri). La otra cepa (la R, de rugosa, que es el aspecto de la colonia en la placa de Petri) no tiene cápsula y no causa neumonía. Griffith inyectó las diferentes cepas de la bacteria en ratones. La cepa S mataba a los ratones mientras que la cepa R no lo hacía. Luego comprobó que la cepa S, muerta por calentamiento, no causaba neumonía cuando se la inyectaba. Sin embargo cuando combinaba la cepa S muerta por calentamiento, con la cepa R viva, es decir con componentes individuales que no mata a los ratones e inyectaba la mezcla a los ratones, los ratones contraían la neumonía y morían; en la sangre de estos ratones muertos Griffith encontró neumococos vivos de la cepa S. Es decir que en las bacterias S muertas había “algo” capaz de transformar a las bacterias R, antes inocuas, en patógenas y este cambio era permanente y heredable. Este "algo" fue aislado; luego se encontró que era ADN. Las bacterias que se aislaban de los ratones muertos poseían cápsula y, cuando se las inyectaba, mataban otros ratones. Frederick Griffith fue capaz de inducir la transformación de una cepa no patogénica Streptococcus pneumoniae en patogénica. Griffith postuló la existencia de un factor de transformación como responsable de este fenómeno

El problema que quería investigar con su experimento:



Frederick Griffith estaba interesado en la virulencia (capacidad de infectar y producir enfermedad) de las bacterias causantes de la neumonía, llamadas Pneumonococcus. Este experimento marca el inicio de la investigación hacia el descubrimiento del ADN como material genético.

¿Por qué utilizó células muertas?



Porque necesitaba comprobar que era lo que ocurría si éstas se ponían en contacto con células vivas, trató de probar si volvían a ser peligrosas para el organismo de las ratas.

¿Qué transformación experimentan las cepas al estar en contacto con células muertas?
Estas cepas se infectaron con la enfermedad y causaron la muerte de los ratones a los cuales se les inyectó.



Genes

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.



Tipos de genes:
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. En células procariontes 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 éstos, encontramos genes de ARN transferente, ARN ribosómico, ribozimas y otros ARN pequeños de funciones diversas.
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, y pueden ser muy parecidos a otros genes del mismo organismo que sean funcionales.
Estos aminoácidos contienen grupos neutros, es decir sin carga, por lo que pueden formar puentes de hidrógeno con el agua. A la glicina algunas veces se le clasifica como aminoácido no polar, debido a que el grupo R consiste en un simple átomo de hidrógeno, demasiado pequeño como para afectar la polaridad de los grupos alfa amino y alfa carboxilo. En los amino serina, treonina y ceronina, la polaridad se debe a la a la presencia de grupo carboxilo (-COOH) en el caso de la asparagina y de la glutamina.

El Dogma de la Biologia

El dogma central de la biología molecular es un concepto que ilustra los mecanismos de transmisión y expresión de la herencia genética tras el descubrimiento de la codificación de ésta en la doble hélice del ADN. Propone que existe una unidireccionalidad en la expresión de la información contenida en los genes de una célula, es decir, que el ADN es transcrito a ARN mensajero y que éste es traducido a proteína, elemento que finalmente realiza la acción celular. El dogma también postula que sólo el ADN puede replicarse y, por tanto, reproducirse y transmitir la información genética a la descendencia.

Genética mendeliana

Antes de la genética mendeliana existía la pangénesis: lo que se transmitía estaba en el semen, y cada parte del cuerpo cedía algo. El semen agrupaba, por tanto, de todo un poco. Aristóteles, Lamarck, incluso Darwin, mantuvieron la pangénesis. Weismann distinguió:
· somatoplasma: que formaba el cuerpo.
· plasma germinal: era el que se transmitía a la descendencia. Se formaba en un momento determinado y ya no se volvía a modificar, ya no se volvía a pedir información a las distintas partes del cuerpo. Así, se explicaba que aunque un sujeto perdiera, por poner un ejemplo, un dedo, no tenía por ello hijos sin ese dedo.
Weismann cortó la cola a ratones durante varias generaciones, pero los ratones seguían naciendo con cola. Así, concluyó que el plasma germinal se formaría en un momento antes del nacimiento del individuo
Gregor Mendel (1822-1894). Este monje agustino, encargado del huerto de su monasterio, decide estudiar los guisantes y sus características. Empezó a ver cosas como que cuando plantaba guisantes rugosos nacían guisantes rugosos, cuando plantaba lisos salían lisos, cuando los cruzaba bien salían rugosos bien salían lisos. Cruzó los distintos tipos y anotó todas las combinaciones. Seleccionó unos caracteres frente a los otros. Se fijó, por ejemplo, en la forma del guisante, en el tallo, en el color de las flores. La suerte que tuvo fue que seleccionó caracteres diferenciales, puros. Cuantificaba todo resultado que obtenía, todo lo expresaba en números. De sus anotaciones sacó una serie de conclusiones. Estas reglas generales fueron publicadas, pero pasaron desapercibidas. Hasta más de 60 años después no reprodujeron otros sus experiencias. Algunos investigadores estudiaron lo mismo y descubrieron que Mendel lo había hecho incluso mejor bastantes años antes. Las reglas que Mendel aplicó a las plantas son válidas para todas las especies animales y vegetales. Son, por tanto, leyes generales. Los caracteres que eligió eran cualidades puras, esto era algo que él no sabía.





Primera ley de Mendel
Siempre la primera generación son individuos híbridos que presentan los rasgos de uno solo de los parentales. A este parental se llamaba rasgo dominante, al otro, rasgo recesivo. Esto ocurría con cualquier rasgo (color, tamaño, etc.).
A esta primera ley podemos añadir dos excepciones:
Dominancia incompleta: una planta puede tener flores blancas o flores carmesí. La descendencia de cruzar ambos tipos las tiene rosadas. Cuando se cruzan miembros de esta primera generación se obtienen miembros en proporción que no es 3:1, sino 1:2:1.
Codominancia: el ejemplo típico es el de los grupos sanguíneos. Nosotros podemos tener características del padre y de la madre al mismo tiempo. No hay sólo dos tipos de grupo sanguíneo, sino 4. Los 4 tipos (establecidos por el grado de aglutinación de los glóbulos rojos) son fruto de la combinación de genes del padre y de la madre.
Segunda ley: ley de la segregación
Los caracteres reaparecen en la segunda generación. Es decir, los caracteres `enmascarados' (recesivos) en la primera generación resurgen en la segunda. Esto se demostraba siempre que hablábamos de caracteres puros (homocigotos). La manera de saber si son homocigotos es sencilla: cruzamos con el carácter que queda enmascarado en la primera generación. Si es heterocigoto (Aa) dará la mitad de Aa y la mitad de aa. Esta técnica se llama retrocruzamiento.
Tercera ley de Mendel
Los caracteres se combinan independientemente. Cada pareja alélica es independiente a la hora de combinarse con otra. Esto se ve claro si tratamos 2 caracteres al mismo tiempo. Por ejemplo: tenemos ratones negros de pelo corto y ratones castaños de pelo largo, y los cruzamos. Partimos de que sus caracteres son puros.





cuadro de Punnet:




Genotipo: dotación genética.

Fenotipo: manifestación de la dotación genética. Es el resultado de la interacción entre genotipo y ambiente.

Mutaciones cromosómicas

Provocan cambios en la estructura interna de los cromosomas. Pueden ser:
Deleción: pérdida de un fragmento del cromosoma.

Duplicación: repetición de un segmento del cromosoma.

Inversión: cambio de sentido de un fragmento en el cromosoma.

Translocación: cambio de posición de un segmento del cromosoma.


ARN

La información contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN podía generar proteinas; sin embargo el ADN está en el núcleo y las proteinas se sintetizan en los ribosomas, los cuales están situados en el citoplasma. El intermediario resultó ser un ARNm.
Las etapas del proceso son:




TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIONTES.
En ella podemos distinguir las siguientes fases:
a) Iniciación: la ARN polimerasa se une a un cofactor que permite su unión a una región del ADN llamada promotor, la cual posee una secuenciaa TATAAT ó TTGACA.
b) Elongación: la ARN polimerasa recorre la hebra de ADN hacia su extremo 5´ sintetizando una hebra de ARNm en dirección 5´-3´
c) Finalización: presenta dos variantes. En una interviene un cofactor "p" y en otra no interviene dicho cofactor. El proceso fiinaliza al llegar a una secuencia rica en G y C (zona llamada operador). El ADN vuelve a su forma normal y el ARNm queda libre.
d) Maduración: si lo que se forma es un ARNm no hay maduración, pero si se trata de un ARNt o ARNr hay procesos de corte y empalme.

TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIONTES
Hay que tener en cuenta dos cosas:
- Existen tres tipos de ARN polimerasa I, II y III.
- Los genes están fragmentados en zonas sin sentido o intrones y zonas con sentido o exones. Antes ha de madurar y eliminar los intrones.
- Desempaquetamiento de las histonas.
En la trascripción de eucariontes se distinguen las siguientes fases:
a) Iniciación: la ARN polimerasa II se une a una zona del ADN llamada promotor (posee secuencias CAAT y TATA)
b) Elongación: la síntesis continua en sentido 5´-3´. Al poco se añade una caperuza (metil-guanosín trifosfato) al extremo 5´.
c) Finalización: parece que está relacionado con la secuencia TTATTT. Ahora interviene un poli-A polimerasa que añade una cola de poli-A al pre-ARNm (ARNhn).
d) Maduración: se produce en el núcleo y la hace un enzima llamada RNPpn, que elimina los nuevos intrones (I) formados.
Posteriormente las ARN ligasas empalman los exones (E) y forman el ARNm.



Estructura de las histonas

Las histonas del core, H3, H4, H2A y H2B, son proteínas pequeñas y básicas muy conservadas en la evolución. La región más conservada de estas histonas es su dominio central, compuesto estructuralmente de un "dominio de plegamiento" formado por tres hélices alfa separadas por dos regiones lazo. Por el contrario, las colas aminoterminales de estas histonas son más variables y carentes de estructura común. Estas colas son particularmente ricas en lisina y arginina, haciéndolas extremadamente básicas. Esta región es el lugar de numerosas modificaciones post-traduccionales que, se ha propuesto, modificarían la carga de la histona, alterando la accesibilidad del ADN y las interacciones proteína/proteína con el nucleosoma.
Es interesante hacer notar que otras proteínas que interaccionan con el ADN también presentan el "dominio de plegamiento" de las histonas.
A. Estructura de las histonas del nucleosoma.
B. Colas aminoterminales de las histonas del core. Los números indican posición del aminoácido. Se indican las modificaciones postraduccionales (ac en rojo = lugares de acetilación; p en azul = lugares de fosforilación ; m verde = lugares de metilación ; rib púrpura = ribosilación ADP).



Histonas de unión
Las histonas de unión se asocian con la región de unión del ADN existente entre dos nucleosomas. A diferencia de las histonas del core, estas histonas no están muy conservadas entre las distintas especies. En los eucariotas superiores están compuestas de tres dominios: uno central globular y no polar, esencial para establecer las interacciones con en ADN y dos colas amino y carboxilo terminales no estructuradas y altamente básicas, que se cree son el lugar para las distintas modificaciones post-traduccionales. Las histonas de unión tienen un importante papel en el espaciado de los nucleosomas y pueden modular la compactación de orden superior suministrando una región de interacción entre los nucleosomas adyacentes.

La Estructura del ADN

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: adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T) y citosina (C).La siguiente figura ilustra las tres unidades,en el dibujo que esta a la izquierda,la bolita roja es oxigeno, la violeta es fosforo,la verde es carbono, la blanca es hidrogeno y la azul es nitrógeno.



La molécula de desoxirribosa ocupa el centro del nucleótido y está flanqueada por un grupo fosfato a un lado y una base al otro. El grupo fosfato está a su vez unido a la desoxirribosa del nucleótido adyacente de la cadena, en el siguiente dibujo se ilustra la union del grupo fosfato y la desoxirribosa ,en esta ultima los atomos de carbono no fueron escritos para simplificar el dibujo.






Estas subunidades enlazadas desoxirribosa-fosfato forman los lados de la escalera; las bases están enfrentadas por parejas, mirando hacia el interior y forman los travesaños.
Los nucleótidos de cada una de las dos cadenas que forman el ADN establecen una asociación específica con los correspondientes de la otra cadena. Debido a la afinidad química entre las bases, los nucleótidos que contienen adenina se acoplan siempre con los que contienen timina, y los que contienen citosina con los que contienen guanina. Las bases complementarias se unen entre sí por enlaces químicos débiles llamados puentes de hidrógeno.El siguiente esquema muestra lo descripto en forma muy ilustrativa,el enlace debil, puente de hidrogeno se lo representa en lineas punteadas,



Componentes de ADN

La estructura de soporte de una hebra de ADN está formada por unidades alternas de grupos fosfato y azúcar. El azúcar en el ADN es una pentosa, concretamente, la desoxirribosa.

Ácido fosfórico: Enlace fosfodiéster. El grupo fosfato une el carbono 5' del azúcar de un nucleósido con el carbono 3' del siguiente.Su fórmula química es H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres (trifosfato: ATP) grupos de ácido fosfórico, aunque como monómeros constituyentes de los ácidos nucléicos sólo aparecen en forma de nucleósidos monofosfato.
Desoxirribosa: Es un monosacárido de 5 átomos de carbono (una pentosa) derivado de la ribosa, que forma parte de la estructura de nucleótidos del ADN. Su fórmula es C5H10O4. Una de las principales diferencias entre el ADN y el ARN es el azúcar, pues en el ARN la 2-desoxirribosa del ADN es reemplazada por una pentosa alternativa, la ribosa.
Bases nitrogenadas: Las cuatro bases nitrogenadas mayoritarias que se encuentran en el ADN son la adenina (abreviado A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Cada una de estas cuatro bases está unida al armazón de azúcar-fosfato a través del azúcar para formar el nucleótido completo (base-azúcar-fosfato). Las bases son compuestos heterocíclicos y aromáticos con dos o más átomos de nitrógeno, y, dentro de las bases mayoritarias, se clasifican en dos grupos: las bases púricas o purinas (adenina y guanina), derivadas de la purina y formadas por dos anillos unidos entre sí, y las bases pirimidínicas o pirimidinas (citosina y timina), derivadas de la pirimidina y con un solo anillo. En los ácidos nucléicos existe una quinta base pirimidínica, denominada uracilo (U), que normalmente ocupa el lugar de la timina en el ARN y difiere de ésta en que carece de un grupo metilo en su anillo.

Timina: 2, 4-dioxo, 5-metilpirimidina.Timina: En el código genético se representa con la letra T. Es un derivado pirimidínico con un grupo oxo en las posiciones 2 y 4, y un grupo metil en la posición 5. Forma el nucleósido timidina (siempre desoxitimidina ya que sólo aparece en el ADN) y el nucleótido timidilato o timidina monofosfato (dTMP). En el ADN, la timina siempre se empareja con la adenina de la cadena complementaria mediante 2 puentes de hidrógeno, T=A. Su fórmula química es C5H6N2O2 y su nomenclatura 2, 4-dioxo, 5-metilpirimidina.

Citosina: 2-oxo, 4-aminopirimidina.Citosina: En el código genético se representa con la letra C. Es un derivado pirimidínico, con un grupo amino en posición 4 y un grupo oxo en posición 2. Forma el nucleósido citidina (desoxicitidina en el ADN) y el nucleótido citidilato o (desoxi)citidina monofosfato (dCMP en el ADN, CMP en el ARN). La citosina siempre se empareja en el ADN con la guanina de la cadena complementaria mediante un triple enlace, C≡G. Su fórmula química es C4H5N3O y su nomenclatura 2-oxo, 4 aminopirimidina. Su masa molecular es de 111,10 unidades de masa atómica. La citosina fue descubierta en 1894 cuando fue aislada en tejido del timo de carnero.

Adenina: 6-aminopurina.Adenina: En el código genético se representa con la letra A. Es un derivado de la purina con un grupo amino en la posición 6. Forma el nucleósido adenosina (desoxiadenosina en el ADN) y el nucleótido adenilato o (desoxi)adenosina monofosfato (dAMP, AMP). En el ADN siempre se empareja con la timina de la cadena complementaria mediante 2 puentes de hidrógeno, A=T. Su fórmula química es C5H5N5 y su nomenclatura 6-aminopurina. La adenina, junto con la timina.
Guanina: 6-oxo, 2-aminopurina.Guanina: En el código genético se representa con la letra G. Es un derivado púrico con un grupo oxo en la posición 6 y un grupo amino en la posición 2. Forma el nucleósido (desoxi)guanosina y el nucleótido guanilato o (desoxi)guanosina monofosfato (dGMP, GMP). La guanina siempre se empareja en el ADN con la citosina de la cadena complementaria mediante tres enlaces de hidrógeno, G≡C. Su fórmula química es C5H5N5O y su nomenclatura 6-oxo, 2-aminopurina.

Recombinación Genética en Bacterias

RECOMBINACION GENETICA EN BACTERIAS

La recombinación genética en bacterias tiene lugar cuando se transfieren fragmentos de DNA homólogo desde una célula donadora a una célula receptora por uno de estos tres procesos:
1.- Transformación: supone que el DNA donador se encuentra libre en el medio.
2.- Transducción: donde la transferencia del DNA donador está mediada por un virus.
3.- Conjugación: donde la transferencia implica un contacto célula-célula y la presencia de un plásmido conjugativo en la célula donadora.


Estructura de los Alelos

Es cada una de las formas alternativas que puede tener un gen que se diferencian en su secuencia y que se puede manifestar en modificaciones concretas de la función de ese gen. Al ser la mayoría de los mamíferos diploides estos poseen dos alelos de cada gen, uno de ellos procedente del padre y el otro de la madre. Cada par de alelos se ubica en igual locus o lugar del cromosoma.



El concepto de alelo se entiende a partir de la palabra alelomorfo (en formas alelas) es decir, algo que se presenta de diversas formas dentro de una población de individuos.

viernes, 13 de marzo de 2009

Estructura de los cromosomas

Es la forma de cromatina (ADN + Proteínas) altamente condensada que aparece cuando la célula se va a dividir facilitando el reparto del material genético entre las células hijas. Presentan distintas partes y no son tan iguales.

Función: Son estructuras celulares formadas por DNA y proteínas, encargadas de transmitir los caracteres hereditarios de una célula a otra

Partes del Cromosoma

a) cromáticas

El cual consiste en fibras que contienen alrededor de 60% de proteínas, 35% ADN y 5% de RNA

b) brazos

c) centrómero es la región de constricción primaria en los cromosomas humanos y es el sitio en donde las cromátidas hermanas se unen durante la mitosis y meiosis Cada centrómero contiene una estructura constituida por proteínas y a la cual pueden unirse microtúbulos

d) Cinetocoro
Es un disco localizado en la parte externa de los cromosomas, en los centrómeros, compuesto por unas proteínas donde anclan los microtúbulos del huso mitótico, durante los procesos de división celular (meiosis y mitosis). El cinetocoro es una estructura proteica que permite que cada cromátida se mueva por separado y se distribuya adecuadamente a los nuevos núcleos.

jueves, 19 de febrero de 2009

Meiosis

















Meiosis es una de las formas de reproducción celular. Es un proceso divisional celular, en el cuál una célula diploide (2n), experimentará dos divisiones celulares sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploide (n).




Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas, primera y segunda división meiótica o simplemente Meiosis I y Meiosis II. Ambas comprenden Profase, Metafase, Anafase y Telofase. Durante la meiosis I los miembros de cada par homólogo de cromosomas se unen primero y luego se separan y se distribuyen en diferentes núcleos. En la Meiosis II, las cromátidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen en los núcleos de las células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no existe la etapa S (duplicación del ADN).



La meiosis no siempre es un proceso preciso, a veces los errores en la meiosis son responsables de las principales anomalías cromosómicas. La meiosis consigue mantener constante el número de cromosomas de las células de la especie para mantener la información genética.


















Profase I :
Durante la Profase I tiene lugar un evento clave el apareamiento de los cromosomas homólogos.Pueden reconocerse varios estadios:

LEPTONEMA: el núcleo aumenta de tamaño y los cromosomas comienzan a visualizarse

CIGONEMA: El término sinapsis en este contexto se refiere al proceso de unión o "enlace" de los cromosomas homólogos replicados. El "cromosoma" resultante se denomina tétrada, por estar formado por las dos cromátidas de cada cromosoma, y por lo tanto cuatro en total denominado BIVALENTES.

PAQUINEMA: En este punto puede presentarse el fenómeno de entrecruzamiento o crossing-over. Durante el entrecruzamiento un fragmento de una cromátida puede separarse e intercambiarse por otro fragmento de su correspondiente homologo.

Los alelos de esta tétrada:


Cromátida 1: A B C D E F G
Cromátida 2: A B C D E F G
Cromátida 3: a b c d e f g

Cromátida 4: a b c d e f g


producirán el siguiente resultado como consecuencia del entrecruzamiento entre 1 y 3:

A B C D E F G
A B c d e f g


a b C D E F G
a b c d e f g



Por lo tanto en vez de producirse solo dos tipos de cromosomas (todos mayúsculas o todos minúsculas), se producen cuatro, lo cual duplica la variabilidad del genotipo de los gametos. La presencia del fenómeno de entrecruzamiento se visualiza en una estructura especial llamada quiasma (ver figura a continuación).
DIPLONEMA: los cromosomas homólogos se separan, si bien todavía permanecen unidos a nivel de los quiasmas.
DIACINESIS: la condensación de los cromosomas se acentúa, el nucleolo se disuelve, desaparece la membrana nuclear, y se forma el huso mitótico.





















Metafase I :
En la Metafase I las tétradas se alinean en el ecuador de la célula. Las fibras del huso se "pegan" al centrómero de cada par homólogo y los eventos subsiguientes son similares a la mitosis.

Anafase I :
Durante la Anafase I las tétradas se separan y los cromosomas son arrastrados a los polos opuestos por las fibras del huso. Los centrómeros en la Anafase I permanecen intactos.





Telofase I : La Telofase I es similar a la mitosis, salvo que al final cada "célula" solo posee un grupo de cromosomas replicados. Dependiendo de la especie, se puede formar (o no) la nueva membrana nuclear. Algunos animales pueden dividir sus centríolos durante esta fase.









Profase II:Durante la Profase II, la membrana nuclear (si se formó durante la Telofase I) se disuelve, y aparecen las fibras del huso, al igual que en la profase de la mitosis. En realidad la Meiosis II es muy similar a la mitosis.














Metafase II : La Metafase II es similar a la de la mitosis, con los cromosomas en el plano ecuatorial y las fibras del huso pegándose a las caras opuesta de los centrómero en la región del cinetocoro.


Anafase II:
Durante la Anafase II, el centrómero se divide y las entonces cromátidas, ahora cromosomas, son segregadas a los polos opuestos de la célula.


Telofase II : La Telofase II es idéntica a la Telofase de la mitosis. La citocinesis separa a las células.



martes, 17 de febrero de 2009

Mitosis












La división mitótica de una célula da lugar a dos células hijas, cada una de las cuales es idéntica genéticamente a la célula madre.
El mecanismo de
replicacion celular en todas las células, excepto en las germinales masculinas y femeninas se conoce como mitosis. La mitosis es un proceso continuo que se divide en varias fases, y que requiere de la presencia de un aparato mitótico, formado por un huso de microtúbulos dispuestos longitudinalmente y dispuestos entre un par de centriolos.



El intervalo entre cada división mitótica se conoce como ciclo celular.



Durante la mitosis, la célula se divide. En esta etapa, el material genético se condensa, formando los cromosomas y éstos, que previamente se habían duplicado en la interfase, se reparten entre las dos células hijas.
Cuando el material hereditario se duplica, en cada cromosoma ambas copias se denominan cromátides hermanas. Durante la mitosis se separan las cromátides hermanas de cada cromosoma de modo que el resultado final consiste en la formación de dos células hijas genéticamente idénticas, a partir de una célula original.
Aunque la mitosis es un proceso dinámico, se han establecido diferentes etapas o fases que permiten estudiar más fácilmente los eventos que ocurren en cada una de ellas.




MITOSIS:


Junto con el citocinesis (la división del resto de una célula), la mitosis produce una célula madre que se divide en dos células hijas. La información genética dentro de cada uno de éstas células hijas es idéntica. La célula humana contiene 46 cromosomas. Para simplificar nuestra ilustración, mostraremos sólo cuatro.










Interfase: Período entre las divisiones celulares. Durante este tiempo, los cromosomas se reproducen-replicación del ADN. Los cromosomas se pueden observar sin el uso de un microscopio. El par de centríolos se duplica.













Profase: Condensación de la cromatina y aparición de los cromosomas como estructuras visibles.* La apariencia de cada cromosoma es la de un filamento formado por dos mitades individuales (crmátides hermanas) unidas entre sí por una región cromosómica llamada centrómero o constricción primaria.* Fragmentación y desaparición de la membrana nuclear: el nucleoplasma y el citoplasma se hacen uno.* Desaparición de los nucléolos.




Prometafase:
Comienzan a separarse los centriolos y se ubican en los extremos opuestos de la célula. Entre ellos se forma el uso mitótico.












Metafase: Los cromosomas se desplazan y se sitúan en la región ecuatorial de la célula.* Los cromosomas se asocian a las fibras del huso a través de los centrómeros.













Anafase:Las cromátides hermanas de cada cromosoma se separan y se desplazan hacia los polos de la célula.* El desplazamiento de cada una de las cromátides se lleva a cabo a través de las fibras del huso, al que están unidas por el centrómero que se ha dividido también. De esta forma se produce una división exacta del material genético. Hacia el final de esta fase se forman dos grupos cromosomas idénticos (lo que antes eran las cromátides) en los polos opuestos de la célula.






Telofase: Las cromátides, ahora cromosomas hijos, se hallan en ambos polos celulares.* El uso mitótico ha desaparecido.* Se forma la membrana nuclear alrededor del material genético.* Los cromosomas se condensan y forman la cromatina.* Reaparecen los nucléolos.











Citocinesis: La telofase finaliza con la división del citoplasma en las células hijas, proceso que se denomina citocinesis.













http://www.johnkyrk.com/mitosis.html






viernes, 13 de febrero de 2009

ciclo celular






El ciclo celular consiste en tres fases: interfase, mitosis, y citocinesis. Antes de que una célula eucariótica pueda comenzar la mitosis y dividirse efectivamente, debe duplicar su DNA, sintetizar histonas y otras proteínas asociadas con el DNA de los cromosomas, producir una reserva adecuada de organelas para las dos células hijas y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleven a cabo la mitosis y la citocinesis. Estos procesos preparatorios ocurren durante la interfase, en la cual, a su vez, se distinguen tres etapas: las fases Gl, S y G2.
En la fase Gl, las moléculas y estructuras citoplasmáticas aumentan en número; en la fase S, los cromosomas se duplican; y en la fase G2, comienza la condensación de los cromosomas y el ensamblado de las estructuras especiales requeridas para la mitosis y la citocinesis. Durante la mitosis, los cromosomas duplicados son distribuidos entre los dos núcleos hijos, y en la citocinesis, el citoplasma se divide, separando a la célula materna en dos células hijas.
El ciclo celular está finamente regulado. Esta regulación ocurre en distintos momentos y puede involucrar la interacción de diversos factores, entre ellos, la falta de nutrimentos y los cambios en temperatura o en pH, pueden hacer que las células detengan su crecimiento y su división. En los organismos multicelulares, además, el contacto con células contiguas puede tener el mismo efecto. En cierto momento del ciclo celular, la célula "decide" si va a dividirse o no. Cuando las células normales cesan su crecimiento por diversos factores, se detienen en un punto tardío de la fase G1, -el punto R ("restricción"), primer punto de control del ciclo celular-. En algunos casos, antes de alcanzar el punto R, las células pasan de la fase G1 a un estado especial de reposo, llamado G0, en el cual pueden permanecer durante días, semanas o años. Una vez que las células sobrepasan el punto R, siguen necesariamente a través del resto de las fases del ciclo, y luego se dividen.
La fase Gl se completa rápidamente y, en la fase S, comienza la síntesis de DNA y de histonas. Existe otro mecanismo de control durante el proceso mismo de duplicación del material genético, en la fase S, que asegura que la duplicación ocurra sólo una vez por ciclo. Luego, la célula entra en la fase G2 del ciclo. En G2, existe un segundo punto de control en el cual la célula "evalúa" si está preparada para entrar en mitosis. Este control actúa como un mecanismo de seguridad que garantiza que solamente entren en mitosis aquellas células que hayan completado la duplicación de su material genético. El pasaje de la célula a través del punto R depende de la integración del conjunto de señales externas e internas que recibe. El sistema de control del ciclo celular está basado en dos proteínas clave, las ciclinas y las proteínas quinasas dependientes de ciclinas (Cdk), que responden a esta integración de señales.












El ciclo celular. La división celular, constituida por la mitosis (división del núcleo) y la citocinesis (división del citoplasma), ocurre después de completarse las tres fases preparatorias que constituyen la interfase.
Durante la fase S (de síntesis) se duplica el material cromosómico. Entre la división celular y la fase S hay dos fases G (del inglés gap, intervalo). La primera de ellas (G1) es un período de crecimiento general y duplicación de las organelas citoplasmáticas. Durante la segunda (G2), comienzan a ensamblarse las estructuras directamente asociadas con la mitosis y la citocinesis. Después de la fase G2 ocurre la mitosis, que usualmente es seguida de inmediato por la citocinesis. En las células de diferentes especies o de diferentes tejidos dentro del mismo organismo, las diferentes fases ocupan distintas proporciones del ciclo celular completo.






El número de veces que una célula se ha dividido anteriormente también influye en la división celular. Cuanto mayor edad tiene el organismo de donde se toman las células, menor será el número de veces que las células se dividan en cultivo. A este fenómeno se lo denomina senescencia o envejecimiento celular. Esta restricción en el número de divisiones se correlaciona con el acortamiento progresivo de los extremos de los cromosoas -los telómeros- a lo largo de los sucesivos ciclos celulares.