El redescubrimiento de las leyes de Mendel a principios de siglo, despertó el interés por conocer las bases citológicas de la transmisión hereditaria, y diversos investigadores se dieron cuenta de que el comportamiento de los cromosomas en la meiosis se ajusta a las leyes de la transmisión de los caracteres hereditarios, proponiendo que los genes eran parte de los mismos .
Se dieron muchas hipótesis acerca de esta duplicación , una hipótesis conservativa , una dispersiva y una semiconservativa , la cuál fue propuesta por Watson y Crick y posteriormente demostrada por Meselson y Stahl .
DUPLICACIÓN EN PROCARIOTAS
La duplicación del ADN ocurre en las siguientes etapas :
INICIACIÓN : desenrrollamiento y apertura de la doble hélice.en el punto oriC.
Primero : intervienen las helicasas que facilitan la apertura de la doble hélice , rompiendo los puntes de hidrógeno entre bases nitrogenadas
Segundo: actuan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrrollamiento.
Tercero: actuan las proteinas SSB que se unen a las hebras molde para que no vuelva a enrollarse.
ELONGACIÓN : síntesis de dos nuevas hebras de ADN.
Actuan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5´-3´, ya que la lectura se hace en el sentido 3´-5´.
Estas pueden tener dos funciones : exonucleasa y polimerasa .
La ADN polimerasa no puedo iniciar de 0 , por lo que necesita un cebador facilitado por la primasa
La cadena 3´-5´es leida por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas ( cadena conductora). En la cadena 5´-3´ no puede ser leida directamente, esto se soluciona leyendo pequeños fragmentos ( fragmentos de Okazaki ) que crecen en el sentido 5´-3´y que más tarde se unen , gracias a la ADN ligasa . Esta es la hebra retardada,llamada de esta forma porque su síntesis es más lenta.
CORRECCIÓN DE ERRORES : durante la replicación se producen errores al aparear mal las bases , entonces la ADN polimerasa I , actúa con función exonucleasa y elimina los nucleótidos mal apareados.
DUPLICACIÓN EN EUCARIOTAS
Es similar a la replicación en procariotas , pero con alguna diferencia :
Se crean burbujas de replicación de manera simultánea en varios puntos , ya que las moléculas de ADN son muy largas Hay 5 tipos de ADN polimerasas Los cromosomas se encuentran asociados a histonas , que también se duplicanAl eliminar el último cebador , es necesario un extremo hidroxilo 3´ libre donde iniciar un nuevo fragmento .Los fragmentos de Okazaki son más pequeños .
La traducción
Tiene lugar en los ribosomas, de una forma muy similar en procariotas y eucariotas. Comprende las siguientes etapas: Iniciación. Comienza por el triplete iniciador del ARNm (AUG), que está próximo a la caperuza 5'. Este triplete va precedido de la secuencia AGGAGG (secuencia de Shine-Dalgarno ) que es la zona de unión con el ribosoma. Se forma el complejo de iniciación con los factores de iniciación (FI) y la energía suministrada por el GTP, la subunidad menor del ribosoma reconoce la caperuza y se une al ARNm en la zona proxima al triplete o codón iniciador. Esta caperuza aporta el ARNt iniciador que a su vez aporta el aminoácido metionina. Este ARNtcontiene un triplete complementario al AUG, es decir el UAC, llamado anticodón (la proteína sintetizada contiene en su extremo el aminoácido metionina) Una vez encajado el ARNt-metionina, se liberan los FI y dejan paso a la subunidad mayor del ribosoma, formandose así el ribosoma completo y funcional. En él hay dos sitios claves:
- Sitio P (sitio peptidil) ocupado por el ARNt-metionina
- Sitio A (sitio aminoacil) que está libre para recibir un segundo ARNt (sólo el que su anticodón coincida con el del codón del ARNm) cargado con un nuevo aminoácido.
Elongación de la cadena peptídica: es un proceso catalizado por el enzima peptidil transferasa, el cual, mediante enlaces peptídicos va uniendo aminoácidos a la cadena peptídica. Cada vez que llega un aminoácido ocurre un proceso cíclico de elongacion. Finalización de la cadena peptídica: ocurre cuando aparece uno de los codones de terminación ( UAA,UAG,UGA ). En este momento un factor proteico de terminación (RF) se une al codón de terminación e impide que algún ARNt con otro aminoácido (ARNt-aminoacil) se aloje en el sitio A. En este momento se produce la hidrólisis de la cadena peptídica y se separan las dos subunidades del ribosoma .
INGENIERÍA GENÉTICA
La ingeniería genética , es una rama de la biotecnología , que consiste en el uso de diversas técnicas para manipular el ADN de los organismos , mediante la transferencia de ADN de unos organismos a otros .
-Terapia de enfermedades humanas
-Terapia génica: consiste en introducir genes en el organismo para corregir alguna enfermedad de origen genético
-Producción agrícola: con el objetivo de aumentar la productividad y mejorar los productos.
-Producción ganadera: no se ha aprobado el empleo de ningún Animal transgénico para consumo humano, se ha llevado acabo en peces porque tienen fecundación externa lo que permite la introducción de genes en el cigoto y consiguiendo así peces que crecen más rápido.
-Clonación: Las hay en plantas, animales, terapéutica, células madre embrionarias y adultas o anticuerpos monoclonales.
-Proyecto genoma humano: Los objetivos que tienen son situar genes y marcadores moleculares en mapas genéticos, caracterizar y localizar ADN clonado y secuenciar fragmentos de ADN y obtener secuencia genómica. Tiene una serie de riesgos: en el marco ético tiene una serie de límites por motivos: ecológicos y de sanidad, éticos y morales, sociales y políticos. Se aplica para la detección de enfermedades genéticas, determinación de una predisposición a contraer alguna enfermedad, facilitar la determinación de paternidades, desarrollar alternativas para el tratamiento de enfermedades, determinar efecto de medicamentos.
Las mutaciones
son alteraciones del material genético que se pueden clasificar dependiendo de muchos criterios: según las células a las que afecte, según la extensión del material genético, según su efecto y por último según su origen.
Por otro lado, el cáncer se produce cuando un grupo de células no responde a los controles de purificación y diferenciación celular y se reproduce aceleradamente. El conjunto de células que resulta, dañan los tejidos y emigra a otros órganos, dando lugar al proceso denominado metástasis.
Las mutaciones génicas son aquellas que producen alteraciones en las secuencias de nucleótidos de un gen. Existen varios tipos:
Sustituciones de pares de bases
- Transiciones: cambio en un nucleótido de una base púrica por otra púrica o de una pirimidínica por otra pirimidínica.
- Transversiones: cambio de una base púrica por una pirimidínica o viceversa.
Pérdida o inserción de nucleótidos
- Adiciones génicas o inserciones: es la inserción de nucleótidos en la secuencia de un gen.
- Deleciones génicas: pérdida de nucleótidos.
Las causas de las mutaciones génicas son debido a errores que se producen durante la duplicación del ADN.
Errores de lectura
-Cambio tautoméricos: la forma normal y la forma rara de las bases nitrogenadas pasan de la una a la otra espontáneamente
- Cambios de fase: deslizamiento de la hebra que se está formando sobre la hebra molde
Lesiones fortuitas
- Despurinización: pérdida de purinas.
- Desaminación: pérdida de grupos amino.
- Dímero de timina: enlace entre dos timinas contiguas.
Transposiciones: son cambios de lugar de segmentos de ADN
Los sistemas de reparación de las mutaciones génicas son la actuación de la ADN-polimerasa, así como la reparación por escisión del ADN, la reparación sin escisión del ADN y el sistema SOS.
-Las mutaciones cromosómicas son aquellas que afectan a un cromosomas parcial o totalmente. Las mutaciones cromosómicas pueden ser estructurales si se producen deleciones, duplicaciones, translaciones o inversiones.
-Las mutaciones genéticas son aquellas que cambian el número de cromosomas del genoma debido a un mal reparto de los cromosomas durante la meiosis. Pueden ser de dos tipos:
Euploidías (juegos cromosómicos enteros)
- Monoploide: si presenta solo un juego de cromosoma
- Poliploide: si presenta más de dos juegos cromosómicos
-Autopoliploidía: si todos los cromosomas proceden de la misma especie
-Alopoliploidía: si proceden de la hibridación de dos o más especies
Aneuploidías (parte del juego cromosómico)
- Monosomías 2n-1
- Trisomías 2n+1
Los agentes mutágenos pueden ser físicos (radiaciones no ionizantes, radiaciones ionizantes) y químicos (modificaciones de las bases nitrogenadas, sustitución de una base por otra análoga e intercalación de moléculas)
El cáncer consiste en una proliferación descontrolada de células. Si el tumor está localizado y no se ha extendido por el resto de órganos se llamará tumor benigno, mientras que si no tiene los límites bien definidos y crece destruyendo tejido vecino, es un tumor maligno y si establece colonias en otros órganos se llamará metástasis. Las células cancerosas tienen una proliferación rápida, pueden migrar a otros órganos, alterar la adhesión celular y su capacidad de movimiento, invadir los tejidos vecinos y poseen unas proteínas de membrana diferentes.
Las causas del cáncer son génicas, víricas y producidas por sustancias químicas o físicas.
Según las causas génicas distinguimos tres conceptos:
- Protooncogenes: son los genes implicados en el crecimiento y diferenciación celular.
- Antioncogenes: genes normales que inhiben la proliferación descontrolada de las células.
- Oncogenes: son las versiones alteradas de los protooncogenes y antocogenes.
Los virus que pueden producir cáncer se denominada virus oncogéncios
Los agentes cancerígenos que producen la transformación de los protooncogenes y anticogenes en onocogenes son el hollín, el tabaco,...
