1.- Herencia,
Genes y ADN:
La propiedad fundamental de
todos los seres vivos es la capacidad de reproducirse.
1.1.- Genes y
cromosomas:
Cada rasgo está determinado por
un par de factores heredados (genes). De cada progenitor se hereda una copia
del gen (alelo).
El papel de los cromosomas, es
pues, ser portadores de genes.
1.2.- Genes y
Enzimas:
Después de muchos experimentos
se llegó a la conclusión siguiente: “cada gen codifica la estructura de una
cadena polipeptídica”.
1.3.-
Identificación del ADN como el material genético:
Luego
de diversos experimentos se llegó a la conclusión que la información genética
es transportada por el ADN y no por las proteínas.
1.4.- Estructura
del ADN:
El ADN es un polímero compuesto
por nucleótidos, cada uno de los cuales posee:
- Un azúcar de 5 carbones (desoxirribosa).
- Un grupo fosfato.
- Una base nitrogenada, que puede ser de dos
tipos:
- Púricas (anillo doble):
adenina (A) y guanina (G).
- Pirimídicas (anillo simple):
citosina (C) y timina (T).
Las uniones entre bases
nitrogenadas son específicas:
- La adenina solo se une a la timina y
viceversa. Esta unión se realiza mediante dos puentes de hidrógeno.
- La guanina solo se une a la citosina y
viceversa. Esta unión se realiza mediante tres puentes de hidrógeno.
En cuanto a la organización de
la molécula como tal, se sabe que es una doble hélice, que da un giro cada 3,4
nanómetros y que la distancia entre las bases de un mismo lado es de 0,34
nanómetros. El diámetro de la hélice es de 2 nanómetros.
1.5.-
Replicación del ADN:
El ADN se replica a través de
un proceso denominado replicación semiconservativa, puesto que cada
molécula de ADN hija contiene una hebra del ADN progenitor y otra hebra
sintetizada de novo.
Para la replicación del ADN,
participan principalmente cinco enzimas. El capítulo, sin embargo, menciona
tres (las otras dos están en el capítulo número 5):
- Helicasa:
separa las hebras de ADN.
- ADN polimerasa:
sintetiza la hebra complementaria.
- ADN ligasa:
une los fragmentos de ADN sintetizados de la hebra tardía.
2.- Expresión
de la Información
Genética :
2.1.-
Colinealidad de genes y proteínas:
Los
genes determinan la estructura de las proteínas. Por lo tanto, alteraciones en
la secuencia de un gen, alteran la secuencia de aminoácidos de una proteína.
2.2.- Papel
del ARN mensajero:
El ARNm es la molécula
encargada de llevar la información desde el núcleo hacia el citoplasma. El ARNm
difiere del ADN:
·
El ARNm se compone de solo una cadena
en vez una hélice doble.
·
El ARNm posee ribosa en vez de
desoxirribosa.
·
El ARNm posee uracilo en vez de
timina.
Por sus características para el
flujo de la información genética se estableció el denominado dogma central:
- ADN à
ARN à
proteína.
Este dogma implica la
unidireccionalidad en el flujo de la información, es decir, a partir de un
molde de ADN se produce una molécula de ARNm (transcripción). Luego, a partir
del ARNm se produce un polipéptido (traducción).
Posteriormente, se estableció
que es posible otra manera en el flujo de la información genética. A través de
los retrovirus, se demostró que a partir de ARN y con ayuda de la enzima
transcriptasa inversa es posible sintetizar ADNc (ADN complementario).
2.3.- Código
genético:
El código genético es el
conjunto de codones (64 en total) que se encargan de llevar el orden de un aminoácido en una proteína. De estos
64, solo 61 codifican un aminoácido. Por lo tanto, existen tres con otra función,
que es la de terminar la síntesis de la cadena en elongación. Estos tres
codones son:
- UAA.
- UAG
- UGA.
3.- ADN
recombinante:
El ADN recombinante es el que
ha sido alterado por la recombinación de genes de un organismo distinto.
3.1.- Enzimas
de restricción:
Existen enzimas llamadas
endonucleasas de restricción que son sintetizadas por las bacterias para
proteger su propio ADN. Estas enzimas cortan el ADN en determinado sitio
(secuencia de reconocimiento). Por ejemplo, la endonucleasa EcoRI, corta la
cadena de ADN en la secuencia GAATTC.
Bajo condiciones de
laboratorio, los fragmentos resultantes de la separación del ADN por la acción
de estas enzimas, son separados de acuerdo a su tamaño en un procedimiento
denominado electroforesis en gel, en el que dichos fragmentos se hacen migrar
al polo positivo de un campo eléctrico. Los fragmentos que más se acerquen al
polo positivo, son por lo tanto más pequeños.
Si se quiere cortar un
fragmento en cierta zona que no posee la secuencia señal, es posible utilizar
los denominados linkers, que son una
secuencia sintética que contiene secuencias de reconocimiento para las
endonucleasas.
3.3.- Vectores
para el ADN recombinante:
Para insertar fragmentos de ADN
en el genoma huésped se utilizan los llamados vectores. Cada vector tiene
cierta capacidad, que está dado por el número de bases “ajenas” que puede
llevar. Los vectores más conocidos son:
- Bacteriófago λ: hasta 15 kb.
- Plásmido: hasta 10 kb.
- Cósmido: hasta 45 kb.
- Cromosoma artificial de levadura (YAC’S):
1000 kb.
- Cromosoma artificial de bacteria (BAC’S): 125
kb.
Para que el gen insertado en el
genoma huésped se exprese, se incluyen vectores de expresión que contiene las
secuencias que dirigen la trascripción y traducción del gen insertado.
La secuencia del ADN es la
determinación de la secuencia de bases de una molécula de ADN (página 112).
El ADN puede multiplicarse de
manera exponencial:
- Se calienta a
- Se reduce la temperatura a para que se unan
los cebadores,
- Actúa
- Se repite cuantas veces se necesite.
Esto es la famosa PCR.
4.- Detección
de Ácidos Nucleicos y Proteínas:
4.1.-
Hibridación de ácidos nucleicos:
Aprovecha las propiedades de
apareamiento de las bases de los ácidos nucleicos. Puede hibridar entre sí dos
hebras de ADN, dos hebras de ARN o una de cada una. Para poder detectarlos, es
necesario introducir secuencias radioactivas:
- Transferencia Southern:
detecta genes específicos del ADN celular.
- Transferencia Northern:
detecta ARN.
- Transferencia Western:
detecta proteínas.
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