Modulo Genetica

MODULO DE GENTICA

ESCUELA DE CIENCIAS AGRCOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

JANET CAMACHO GARZON BILOGA MsC

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A

DISTANCIA .UNAD II semestre 2007

Editado por Janet Camacho Garzon. Biloga MsC. [email protected] 2

GENETICA

UNIDAD DIDCTICA 1

ESTRUCTURA, FUNCIN Y VARIACIN DEL MATERIAL GENTICO

CAPITULO 1

GENETICA Y SER VIVO

Introduccin

La gentica por tratarse de una disciplina de la biologa en donde se estudia la composicin y transmisin del material gentico de los seres vivos es esencial para cualquier estudio de la vida animal o vegetal, la gentica ha dilucidado varias interrogantes a traves del tiempo, como el explicarse del porque individuos de las misma familia se parecen entre si, por qu el parecido de un integrante de una familia es mas cercano un familiar suyo que al integrante de otra familia.

La gentica se ha desarrollado desde el siglo XX como una parte imprescindible en el fortalecimiento de otras disciplinas del saber, est implicita en el desarrollo de nuestras vidas, es muy til en el la medicina, en el campo social y tecnolgico; Por otra parte, ha sido utilizada para indagar sobre enfermedades que causan deterioro en diferentes especies, ha sido la base para dilucidar parentescos entre individuos de diferentes poblaciones e inclusive dentro de ellas mismas; tambin es utilizada para transformar las caractersiticas de razas animales y variedades de plantas con el proposito de mejorar la calidad de los productos y subproductos agricolas y/o agrarios.

En los ltimos aos, se han desarrollado prcticas avnzadas en donde se ha logrado avances significativos en la manipulacin gentica permitiendo superar enfermedades importantisimas como la hemofilia en humanos, pero que pueden ser superpuestas en la solucin de otras enfermedades animales.

Objetivo especfico

Reconocer la importancia que tiene la gentica en el desarrollo de la vida del hombre en cuanto al uso de las diferentes tecnologia en la busqueda de mayores beneficios.


Conclusin: La gentica es una disciplina de la biologa en donde se estudia la composicin y transmisin del material gentico de los seres vivos, lo que ha permitido el avance de muchos estudios con el fin de mejorar las condiciones de vidas.

____________________________________________________________________________________

Que es la Gentica La gentica es una disciplina cientfica, rama de la biologa, que se encarga de estudiar la herencia y variacin de las caractersticas o rasgos propios de una especie animal o vegetal, dichas caractersticas pueden ser morfolgicas, citolgicas y/o funcionales y son transmitidas de los padres a su descendencia. Adems la gentica tambin estudia la ocurrencia de nuevas caractersticas en los seres vivos, su distribucin y evolucin. Por que estudiar Gentica Los avances en las diferentes tcnicas para mejorar numerosos aspectos de vida del hombre, estn ntimamente ligados al desarrollo de la gentica, principalmente en lo que se refiere al mejoramiento de animales y vegetales para aumentar su produccin; en los avances para adquirir beneficios para la salud principalmente en los humanos, el diagnostico temprano de enfermedades y otras nuevas tcnicas derivadas para la investigacin en varios campos de accin. En las ltimas dcadas se han registrado avances que repercuten en la ampliacin de las fronteras para el bienestar de la humanidad. En zootecnia la gentica tiene adems el propsito de investiga los procedimientos y tcnicas adecuadas para el mejoramiento, adaptacin y seleccin de las especies animales domsticas para obtener una mayor cantidad de razas, lo que incide en obtener un mayor rendimiento de productos y subproductos con mejores condiciones econmicas. Historia de la gentica (modificado de http://bioinformatica.uab.es/genetica/curso/Historia.html) La gentica es la ciencia del siglo XX, se inicia con el redescubrimiento de las leyes de Mendel en 1900 y no fue hasta 1906 que el britnico William Bateson acu el trmino y escribi el primer libro de texto. Durante el periodo 1850-1900 la biologa emerge de los ltimos vestigios medievales y aristotlicos y surge una visin unificada cuyo paradigma no es esencialmente distinto del nuestro. La teora celular se haba establecido ya en los


aos 30, pero en 1858 el fisilogo alemn R. Virchow introduce una generalizacin adicional, el principio de la continuidad de la vida por divisin celular, que sintetiza en su clebre frase omnis cellula e cellula. Se establece entonces la clula como la unidad de reproduccin. El reconocimiento de la clula como unidad reproductora condujo al abandono de la generacin espontnea y del preformacionismo. Un animal o una planta se originan de una simple clula mediante un proceso epigentico, a travs de sucesivos estados de diferenciacin de un huevo indiferenciado. La clula contiene las potencialidades de generar un organismo. Esta generalizacin llev casi compulsivamente a la bsqueda de la base material de la herencia. El naturalista britnico Charles Darwin introduce en su libro de 1859 El origen de las especies la segunda gran unificacin del siglo XIX: la teora de la evolucin biolgica. Segn sta, las formas orgnicas ahora existentes proceden de otras distintas que existieron en el pasado, mediante un proceso de descendencia con modificacin. Tres aos antes del tratado de Darwin sobre la herencia, en 1865, el monje austraco Gregor Mendel public el trabajo Experimentos de hibridacin en plantas en el Boletn de la Sociedad de Ciencias Naturales de Brno (Moravia, actualmente en la Repblica Checa). En el se resuman experimentos que haba llevado a cabo durante 8 aos en el guisante Pisum sativum. En ese momento el trabajo de Mendel fue inapreciado, y debi de esperar 35 aos para que sus leyes fueran redescubiertas y tenidas en cuenta. En 1871 Fiedrich Miescher aisl nuclena de ncleos de clulas de pus humanos, hoy sabemos que esta nucleoprotena forma la cromatina. En 1886 el citlogo americano E. B. Wilson sugiere una relacin entre la cromatina y el material gentico. 3.1 La Gentica clsica La entrada en el siglo XX produce una explosin de nuevos descubrimientos, en la primera dcada se produce la sntesis de los trabajos genticos (de hibridacin experimental) y citolgicos. Esta sntesis simboliza la mayora de edad de la Gentica, inicindose como ciencia propia e independiente. En 1902, Boveri y Sutton se percatan, de forma independiente, de la existencia de un estrecho paralelismo entre los principios mendelianos recin descubiertos y la conducta de los cromosomas en la meiosis. En 1905 Bateson acu (en 1901 haba introducido los trminos alelomorfo, homocigoto y heterocigoto) el trmino gentica para designar "la ciencia dedicada al estudio de los fenmenos de la herencia y de la variacin". En 1909 el dans Wilhelm Johannsen introduce el trmino gen como "una palabrita... til como expresin para los factores unitarios... que se ha


demostrado que estn en los gametos por los investigadores modernos del mendelismo". Durante la segunda dcada de este siglo Thomas Hunt Morgan y su grupo de la Universidad de Columbia inician el estudio de la gentica de la mosca del vinagre Drosophila melanogaster. En 1910 descubren la herencia ligada al X y la base cromosmica del ligamiento. En 1913 A. H. Sturtevant construye el primer mapa gentico y en 1916 Calvin Bridges demuestra definitivamente la teora cromosmica de la herencia mediante la no disyuncin del cromosoma X. En 1927 H. J. Muller publica su trabajo en el que cuantifica mediante una tcnica de anlisis gentico (la tcnica ClB) el efecto inductor de los rayos X de letales ligados al sexo en Drosophila. En 1931 Harriet Creighton y Barbara McClintock en el maz y Gunter Stern en Drosophila demuestran que la recombinacin gentica est correlacionada con el intercambio de marcadores citolgicos. Todos estos descubrimientos condujeron a la fundacin conceptual de la Gentica clsica. Los factores hereditarios o genes eran la unidad bsica de la herencia, entendida tanto funcional como estructuralmente (la unidad de estructura se defina operacionalmente por recombinacin y por mutacin). Los genes, a su vez, se encuentran lineal y ordenadamente dispuestos en los cromosomas como perlas en un collar. A partir de los 1940 se aplican las tcnicas moleculares sistemticamente y con extraordinario xito en Gentica. El acceso al nivel molecular ha empezado: la estructura y funcin de los genes es el prximo frente del avance gentico. 1941: George Beadle y E. L. Tatum introducen la revolucin de Neurospora estableciendo el concepto de un gen-una enzima: los genes son elementos portadores de informacin que codifican enzimas. 1944: Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty demuestran que el "principio transformador" es el ADN. 1953: Este ao representa un momento culminante. James Watson y Francis Crick interpretan los datos de difraccin de rayos X de Maurice Wilkins junto con datos de composicin de bases de Erwin Chargaff concluyendo que la estructura del ADN es una doble hlice, formada por dos cadenas orientadas en direcciones opuestas (antiparalelas). 1958: Matthew Meselson y Franklin Stahl demostraron que el ADN se replicaba semiconservativamente. El problema de como la secuencia del RNA se traduce en secuencia proteica se empieza a resolver. Un triplete de bases codifica un aminocido. Rpidamente se establece el flujo de la informacin gentica (el dogma). Ese mismo ao Arthur Kornberg asla la polimerasa del ADN y un ao despus Severo Ochoa asla la RNA polimerasa, con la que inicia la elucidacin del cdigo. 1961: Sidney Brenner, Franois Jacob y Meselson descubrieron el RNA mensajero.


1966: Marshall Nirenberg y Har Gobind Khorana terminan de desvelar el cdigo gentico. Simultneamente a estos descubrimientos, Seymour Benzer publica en 1955 su primer trabajo sobre la estructura fina del locus rII en el fago T4. En 1961 Jacob y Jacques Monod proponen el modelo del opern como mecanismo de regulacin de la expresin gnica en procariotas. Charles Yanofsky y su equipo demuestran la colinearidad entre genes y sus productos proteicos en 1964. En 1966 R. Lewontin, J. L. Hubby y H. Harris aplican la tcnica de la electroforesis en gel de protenas al estudio de la variacin alozmica de las poblaciones naturales, obtenindose las primeras estimas de la variacin gentica de un sinnmero de especies. La teora neutralista de la variacin molecular introducida por el japons M. Kimura en 1968 suministra la primera explicacin satisfactoria al exceso de variacin hallada. Los 70 presencian el advenimiento de las tcnicas de manipulacin del ADN. En 1970 se aslan las primeras endonucleasas de restriccin y H. Temin y D. Baltimore descubren la transcriptasa inversa. En 1972 se construye en el laboratorio de Paul Berg el primer ADN recombinante in vitro. El ao 1977 fue prdigo: se publican las tcnicas de secuenciacin del ADN de Walter Gilbert y de Frederick Sanger; Sanger y sus colegas publican, a su vez, la secuencia completa de 5387 nucletidos del fago f X171; varios autores descubren que los genes eucariotas se encuentran interrumpidos (intrones). Los primeros ratones y moscas transgnicos se consiguen en 1981-82. Thomas Cech y Sidney Altman, en 1983, descubren la autocatlisis del RNA. Este mismo ao M. Kreitman publica el primer estudio de variacin intraespecfica en secuencias de ADN del locus Adh de Drosophila melanogaster y S. RNAold y R. Lande introducen el anlisis correlacional a los estudios de seleccin fenotpica en la naturaleza. En 1986 Kary Mullis present la tcnica de la reaccin en cadena de la polimerasa. En 1990 Lap-Chee Tsui, Michael Collins y John Riordan encontraron el gen cuyas mutaciones allicas son las responsables principales de la fibrosis qustica. Ese mismo ao Watson y muchos otros lanzan el proyecto del genoma humano para cartografiar completamente el genoma humano y, finalmente, determinar su secuencia de bases. No es hasta 1995 que se secuencia el primer genoma completo de un organismo, el de Mycoplasma genitalium. En 1996 se obtiene en el laboratorio de I. Wilmut el primer mamfero clnico (la oveja Dolly) obtenido a partir de clulas mamarias diferenciadas. El 26 de Junio del ao 2000, el presidente de los EEUU, Bill Clinton, el 1er ministro britnico, Tony Blair, el presidente de Celera Genomics, Craig Venter y el director del proyecto del genoma humano, Francis Collins, anuncian la complementacin de la secuencia del genoma humano. Con ello se inaugura una nueva era, que


dada la coincidencia con el nuevo siglo, bien podramos definir con el lema, el siglo XXI, el siglo del la Gentica. 3.2 Biotecnologa En los ltimos aos del siglo XX se ha conceptualizado el termino de Biotecnolgia, sta es una actividad que el hombre a desarrollado desde los principios de la historia de la humanidad, en actividades tales como la preparacin del pan y de bebidas alcohlicas o el mejoramiento de cultivos y de animales domsticos. Procesos como la produccin de cerveza, vino, queso y yogurt implican el uso de bacterias o levaduras con el fin de convertir un producto natural como la leche, en un producto de fermentacin ms apetecible como el yogurt. En trminos generales la biotecnologa, se ha popularizado debido a que se relaciona con el trabajo destinado a la modificacin gentica de organismos vivos tanto animales como vegetales, se puede definir como el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre La biotecnologa moderna est compuesta por una variedad de tcnicas derivadas de la investigacin en biologa celular y molecular, la alternativa que da la ingeniera gentica no solo transciende la posibilidad de romper las barreras entre especies, sino que adems da la posibilidad de adquirir beneficios en cuanto a la obtencin de nuevos productos que superan los ya existentes, se presentan resistencias al medio ambiente o a enfermedades, mayor produccin de un producto para una especie o raza en particular, beneficios de en cuanto a la apertura de nuevos mercados para productos elaborados. 3.3 Clasificacin y tcnicas usadas en biotecnologa (tomado de http://www.portaley.com/biotecnologia/bio1.shtml) La biotecnologa, y en particular la llamada "nueva biotecnologa", se ha convertido en las ltimas dcadas en el centro de investigacin cientfica puntera. La mayor parte de los presupuestos gubernamentales dedicados a Investigacin y Desarrollo est, hoy en da, dedicada a ste mbito tecnocientfico. La biotecnologa puede ser clasificada en cinco amplias reas.

Biotecnologa en Salud Humana.( Donde se incluye la B. Alimentaria) . Biotecnologa Animal Biotecnologa Industrial.


Biotecnologa Vegetal. Biotecnologa Ambiental.

Las tcnicas biotecnolgicas utilizadas en los diferentes campos de aplicacin de la biotecnologa se pueden agrupar en dos grandes grupos: Cultivo de tejidos: Trabaja a un nivel superior a la clula e incluye clulas, tejidos y rganos que se desarrollan en condiciones controladas. Tecnologa del ADN: Involucra la manipulacin de genes a nivel del ADN, aislamiento de genes, su recombinacin y expresin en nuevas formas, etc. La ingeniera gentica puede ser una herramienta muy poderosa para crear alteRNAtivas amistosas ambientales en productos y procesos que actualmente contaminan el ambiente o acaban con los recursos no renovables. Factores polticos, econmicos y sociales determinarn que posibilidades cientficas se harn realidad. 3.3.1 Biotecnologa Animal La biotecnologa animal ha experimentado un gran desarrollo en las ltimas dcadas. Las aplicaciones iniciales se dirigieron principalmente a sistemas diagnsticos, nuevas vacunas y drogas, fertilizacin de embriones in vitro, uso de hormonas de crecimiento, etc. Los animales transgnicos como el "ratn oncognico" han sido muy tiles en trabajos de laboratorio para estudios de enfermedades humanas. Existen tres reas diferentes en las cuales la biotecnologa puede influir sobre la produccin animal: - El uso de tecnologas reproductivas - Nuevas vacunas y - Nuevas bacterias y cultivos celulares que producen hormonas. En animales tenemos ejemplos de modelos desarrollados para evaluar enfermedades genticas humanas, el uso de animales para la produccin de drogas y como fuente donante de clulas y rganos, por ejemplo el uso de animales para la produccin de protenas sanguneas humanas o anticuerpos. Para las enfermedades animales, la biotecnologa provee de numerosas oportunidades para combatirlas, y estn siendo desarrolladas vacunas contra muchas enfermedades bovinas y porcinas, que en los ltimos tiempos han hecho mella en estos animales. La biotecnologa animal afecta la eficiencia de los programas de mejoramiento, estudios evolutivos, por otra parte se ocupa de la gentica de la fisiologa de la reproduccin de los animales, la reproduccin, la sanidad y la nutricin.


3.3.2 Biotecnologa Vegetal

Segn Lindsey y Jones (1989) los avances en el conocimiento de la clula y de la biologa molecular vegetal han proporcionado la base de una nueva generacin de tcnicas que constituyen la Biotecnologa de vegetal. Este amplio trmino incluye los conceptos y metodologas de cultivo de tejidos vegetales y de su manipulacin gentica, en especial su aplicacin a los problemas agrcolas.

Las tcnicas de cultivo de tejidos y de la manipulacin gentica no reemplazarn a las tcnicas convencionales de seleccin, pero pueden considerarse valiosas herramientas para investigar la estructura y la funcin de los genes vegetales y el desarrollo del organismo y tambin para proporcionar material modificado genticamente que pueda integrarse en un programa de seleccin establecido.

La seleccin de plantas agrcolas mejoradas ha permanecido relativamente constante, seleccionndose las plantas agrcolas por su facilidad de cultivo, mayor rendimiento, calidad apropiada y resistencia a plagas, enfermedades y estrs ambiental. No obstante, la seleccin vegetal se basa en un mejor conocimiento de la base gentica de los caracteres agronmicos y, en particular, en la aplicacin de los principios genticos clsicos de Mendel. Sin embargo, el xito en el logro de los objetivos de la seleccin depende tambin del conocimiento de la fisiologa, bioqumica y patologa vegetal. La seleccin vegetal en su nivel ms elemental, la seleccin vegetal en su nivel ms elemental implica la hibridacin deliberada de dos genotpos vegetales parentales, seleccionados por unos caracteres especficos, seguida de la seleccin de nuevos genotpos recombinantes, combinando los caracteres especficos de inters.

MATERIAL GENTICO

Estructura qumica del Material Gentico 1.1 Acido Desoxiribo Nucleico (ADN) El ADN constituye el material gentico, contiene la informacin para la sntesis de protenas especificas que permiten la vida; el ADN es una molcula polimrica formada por repeticiones de azcar desoxirribosa (fig. 1a) , fosfato (fig.1b) y una base nitrogenada que puede ser purina (Adenina, Guanina) o pirimidina (Citosina, Timina, Uracilo) (fig 1c), la unin de estos tres compuestos es conocida como nucletido (fig 2); El ADN esta compuesto por dos cadenas (hebras) de


nucleotidos, la doble cadena tiene orientacin opuesta es decir antiparalela. Las uniones entre el azcar y el fosfato se denominan enlaces fosfodiester, las base nitrogenada se unen al carbono 1 de cada azcar desoxirribosa del esqueleto azcar-fosfato. Los dos filamentos de la hlice del ADN, son complementarias debido a su afinidad qumica de manera que frente a un nucletido de adenina se encuentra siempre uno de timina, frente a uno de citosina otro de guanina, que establecen entre ellos dos y tres puentes de hidrgeno respectivamente (fig. 3)

a b

c d

Figura 1. Estructura qumica de: a) pentosas b)cido fosforico c) bases pricas d) bases pirimidnicas.

(tomado de http://www.ucn.es/info/genetica/grupod/Estruadn/estruadn.html#composicion)


Figura 2. Estructura qumica de un nucletido (tomado de http://www.ucn.es/info/genetica/grupod/Estruadn/estruadn.html#composicion) Figura 3. Organizacin complementaria de las hebras del ADN adenina-timina doble enlace y guanina-citosina triple enlace 1.2 Acido Ribo Nucleico RNA (modificado de Griffiths, et al. 2000. http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001832/lecciones/traduccion.html. http://www.ehu.es/biomoleculas/AN/an3.htm#r) En cuanto al RNA, este se encuentra principalmente fuera del ncleo celular aunque su sntesis tiene lugar a partir del ADN.


El RNA constituido por una sola hebra de nucletidos; est formado por subunidades ribonucleotdicas unidas por enlaces 5 - 3 como los del DNA. Tres de las bases nitrogenadas, adenina, guanina y citosina, son las mismas que en el DNA, sin embargo, en lugar de timina el RNA tiene uracilo el cual se aparea con la adenina. Los cuatro nucletidos contienen el azcar de cinco carbonos ribosa, que tiene un grupo hidroxilo en el tomo de carbono 2. El RNA puede adoptar una gama mucho mayor de estructuras tridimensionales complejas que el DNA de cadena doble. Los RNA pueden agruparse en dos clases principales; algunos actan de intermediarios en el proceso de descodificacin de los genes a cadenas polipeptdicas, en este caso son RNA "informaticos" y la otra clase es donde el propio RNA son los productos finales, denominados como "funcionales". De esta manera existen tres tipos de RNA: El mensajero, el ribosmico y el de transferencia. El RNA mensajero (RNAm) se sintetiza sobre un molde de DNA, en clulas procariotas el RNAm queda tal cual es sintetizado a partir del ADN; en clulas eucariotas, el transcrito primario sufre un procesamiento que consiste en la modificacin de los extremos 5' y 3', pues adems de contiener las seales para la iniciacin (codn AUG, que codifica al aminocido metionina) y terminacin de la sntesis (codones UAA, UAG o UGA), presenta en su extremo 5' una estructura compleja llamada "capucha" (cap), y en su extremo 3' una cadena de poliA de longitud variable, estas modificaciones tienen por objeto aumentar la vida media de estas molculas en el citoplasma. Adems elimina fragmentos del transcrito primario (intrones), el resultado final de este procesamiento pre-RNAm es el RNAm. El peso molecular del RNAm es alto y la secuencia de nucleotidos codificada la cadena polipeptdica mediante el proceso conocido como traduccin. En este contexto, se utiliza el termino traduccin para entender que la clula dispone de un mecanismo para traducir el lenguaje del RNA al lenguaje de los polipptidos. Las proteinas se componen de una o ms cadenas polipeptdicas. Los RNA funcionales desempean muchas funciones diversas. Es de aclarar que este tipo de RNA ejecutan directamente sus funciones nunca se traducen a protenas, su tamao es relativamente pequeo. Dentro de este grupo estan los RNA de transferencia (RNAt) y los RNA ribosmicos (RNAr). Los RNAt son molculas de RNA que funcionana como transportadores que llevan los aminocidos activados para la sntesis de


protenas. Los RNA tienen alrededor de 80 nucletidos con pesos moleculares de cerca de 25000 daltons. Todos muestran una estructura secundaria muy caracterstica llamada estructura de hoja de trbol. Todos los RNAt tienen pG en el extremo 5' y pCpCpA en el extremo 3,'. El extremo 3' se conoce como brazo del aminocido o tambin brazo aceptante. El correspondiente brazo del anticodn, contiene la tripleta anticodn la cual reconoce el codn en el RNAm y se relaciona con ste por medio de formacin de puentes de Hidrgeno siguiendo las reglas de complementariedad de las bases. Los aminocidos son unidos a sus RNA especficos por medio de aminoacilo-RNAt-sintetasas especficas. Los aminocidos entran a la sntesis de protenas por medio de la reaccin de las enzimas aminoacilo-RNAt-sintetasas; enzimas que suministran la interfase para la conexin entre los aminocidos y los cidos nucleicos. El RNAr es componente de los ribosomas, estos son estructuras subcelulares complejas sobre los cuales ocurre la traduccin de los RNAm. Los ribosomas se han llamado organelos celulares, partculas microsmicas, ribonucleoprotenas o simplemente el aparato para sintetizar protenas. El ribosoma constituye un ensamblaje macromolecular con una estructura definida y, junto con algunos factores adicionales, tiene las actividades enzimticas necesarias para catalizar los diferentes pasos de la sntesis de las protenas. Los ribosomas est constituidos por varios tipos de RNAr y alrededor de 100 protenas diferentes. El ribosoma es una pequea fbrica migratoria que viaja a lo largo del RNAm; los aminoacilo-tRNA entran y salen de la partcula a tasas muy altas depositando aminocidos; los factores de elongacin se asocian y disocian del ribosoma en forma ciclica. Existen otras dos clases de RNA funcionales implicados en procesamiento de la informacin que son especficos de eucariotas. Los RNA nucleolares pequeos (RNAsn), est presente en el ncleo, y es de pequeo tamao. Est implicado en el procesamiento de los pre-RNAm a RNAm. En este proceso, el RNAsn se asocia a protenas formando las ribonucleoprotenas pequeas nucleares que se encargan de eliminar los intrones (aquellos fragmentos del transcrito primario de RNA que no aparecen en el molde de RNAm). Cuando las las ribonucleoprotenas pequeas nucleares se unen al precursor del RNAm para eliminar los intrones se forma un complejo RNA-protena de gran tamao, visible al microscopio electrnico, y que recibe el nombre de espliciosoma (spliceosome).


Los RNA citoplasmticos pequeos (RNAsc) estan involucrados en el transporte de protenas dentro de las clulas eucariticas. En concreto se encargan de asegurar que polipptidos destinados, por ejemplo, a ser secretados se inserten en el comportamiento celular adecuado (el reticulo endoplsmatico rugoso) As empieza el prodeso de secrecin proteica. El RNA heterogeneo nuclear (RNAhn) es un RNA de alto peso molecular, tambin conocido como transcrito primario del RNA, ya que es el RNA recin sintetizado por la RNA polimerasa en el proceso de transcripcin. En clulas procariotas, el transcrito primario acta directamente como molde para la sntesis de protenas. En el ncleo de las clulas eucariotas acta como precursor de los dems tipos de RNA que se encuentran en el citoplasma. La fragmentacin del RNAhn para formar otros tipos de RNA constituye la maduracin o procesamiento del RNA. 2. Organizacin del ADN La estructura del ADN es en realidad mucho ms larga que la del cromosoma, pero se halla muy condensada. Ahora se sabe que este empaquetamiento se basa en diminutas partculas llamadas nucleosomas, slo visibles con el microscopio electrnico ms potente. El ADN est enrollado secuencialmente alrededor de cada nucleosoma formando una estructura en forma de rosario. Entonces la estructura se repliega an ms, de manera que las cuentas se asocian en espirales regulares. Por esta razn, el ADN tiene una configuracin en espiral enrollada, parecida al filamento de una bombilla.Tras los descubrimientos de Watson y Crick, qued el interrogante de saber cmo el ADN diriga la formacin de protenas, los compuestos principales de todos los procesos vitales. Las protenas no son slo los componentes principales de la mayora de las estructuras celulares, sino que tambin controlan casi todas las reacciones qumicas que se producen en la materia viva. La capacidad de una protena para formar parte de una estructura, o para ser una enzima que influye sobre la frecuencia de una reaccin qumica particular, depende de su estructura molecular. Esta estructura depende a su vez de su composicin. Cada protena est formada por uno o ms componentes denominados polipptidos, y cada polipptido est constituido por una cadena de subunidades llamadas aminocidos. En los polipptidos hay veinte tipos distintos de aminocidos. Al final, el nmero, tipo y orden de los aminocidos en una cadena determina la estructura y funcin de la protena de la que forma parte. En clulas eucariotas la doble helice del ADN esta dentro del ncleo y dependiendo del estado de actividad celular se encuentra relajado o altamente compactado; son varios los grados de organizacin o empaquetamiento del ADN. La cinta del ADN no se encuentra aislada, sino por el contrario esta mezclado con otros elementos los cuales conforman la cromatina. 2.1 Nucleosoma es el primer grado de compactacin del ADN, es una estructura de ms o menos 10 nm de dimetro que se asemeja a un collar de perlas; el ADN


esta enrollado dos veces alrededor de un complejo (octamero) de protenas especiales llamadas histonas H2A, H2B, H3 y H4 y cada uno de los nucleosomas se unen entre si por otra protena especial conocida como H1 (fig. 4) 2.2 Selenoide es el segundo grado de compactacin del ADN, es una estructura de ms o menos 30 nm de dimetro, el selonoide es el enrrollamiento de los nucleosomas su forma se asemeja a un espagueti y se mantienen gracias a la protena histonica H1. 2.3 Asas es el tercer grado de compactacin se conoce tambin como cromatina extendida, es una estructura de 300 nm y corresponde al enrrollamiento de los selonoides.

Figura 4. Modelo de un nucleosoma, muestra al ADN enrollado alrededor del octamero de histonas. Tomado de htpp://www.unorte.edu.uy/agro/ACIDOSNUCLEICOS.doc 2.4 Roceta es el cuarto grado de compactacin y corresponde a 6 Asas 2.5 Cromatina condensada corresponde al superenrollamiento de 30 rocetas, es una estructura de 700nm. Y como ltimo se encuentra el mayor grado de compactacin del ADN el cromosoma metafasico con sus dos cromatides que corresponde a una estructura de 1400 nm. (fig.11)


Figura 5. Modelo de los grados de compactacin del ADN tomado de htpp://www.unorte.edu.uy/agro/ACIDOSNUCLEICOS.doc 3. Sntesis de transcritos funcionales (tomado de http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/9232/) Despus de que la ciencia de la gentica se estableciera y de que se clarificaran los patrones de la herencia a travs de los genes, las preguntas ms importantes permanecieron sin respuesta durante ms de cincuenta aos: cmo se copian los cromosomas y sus genes de una clula a otra, y cmo determinan stos la estructura y conducta de los seres vivos? A principios de la dcada de 1940, dos genetistas estadounidenses, George Wells Beadle y Edward Lawrie Tatum, proporcionaron las primeras pistas importantes. Trabajaron con el hongo Neurospora y Penicillium, y descubrieron que los genes dirigen la formacin de enzimas a travs de las unidades que los constituyen. Cada unidad (un polipptido) est producida por un gen especfico. Este trabajo orient los estudios hacia la naturaleza qumica de los genes y ayud a establecer el campo de la gentica molecular.Desde hace tiempo se sabe que los cromosomas estn compuestos casi en su totalidad por dos tipos de sustancias qumicas, protenas y cidos nucleicos. Debido en parte a la estrecha relacin establecida entre los genes y las enzimas, que son protenas, al principio estas ltimas parecan la sustancia fundamental que determinaba la herencia. Sin embargo, en 1944, el bacterilogo canadiense Oswald Theodore Avery demostr que el cido desoxirribonucleico (ADN) era el que desempeaba esta funcin. Extrajo el ADN de una cepa de bacterias y lo introdujo en otra cepa. La segunda no slo adquiri las caractersticas de la primera sino que tambin las transmiti a generaciones posteriores. Por aquel entonces, se saba que el ADN estaba formado por unas sustancias denominadas nucletidos. Cada nucletido estaba compuesto a su vez por un grupo fosfato, un azcar conocido como desoxirribosa, y una de las cuatro bases que contienen nitrgeno. Las cuatro bases nitrogenadas son adenina (A),


timina (T), guanina (G) y citosina (C).En 1953, el genetista estadounidense James Dewey Watson y el britnico Francis Harry Compton Crick aunaron sus conocimientos qumicos y trabajaron juntos en la estructura del ADN. Esta informacin proporcion de inmediato los medios necesarios para comprender cmo se copia la informacin hereditaria. Cada base est unida a una molcula de azcar y ligada por un enlace de hidrgeno a una base complementaria localizada en la cadena opuesta. La adenina siempre se vincula con la timina, y la guanina con la citosina. Para hacer una copia nueva e idntica de la molcula de ADN, slo se necesita que las dos cadenas se extiendan y se separen por sus bases (que estn unidas de forma dbil); gracias a la presencia en la clula de ms nucletidos, se pueden unir a cada cadena separada bases complementarias nuevas, formando dos dobles hlices. Si la secuencia de bases que exista en una cadena era AGATC, la nueva contendra la secuencia complementaria, o "imagen especular", TCTAG. Ya que la "base" de cada cromosoma es una molcula larga de ADN formada por dos cadenas, la produccin de dos dobles hlices idnticas dar lugar a dos cromosomas idnticos. 3.1 Replicacin del ADN La vida de los seres vivos es muy variable, por tanto para que esta no se extinga ha de haber un momento en que se reproduzcan, lo cual lleva implcito la formacin de copias del ADN del progenitor o progenitores. Se dieron muchas hiptesis sobre como se duplicaba el ADN, entre ellas esta la conservativa en donde se estableca que cada una de las hebras del ADN progenitor se duplica o replica, produciendo dos molculas de ADN hijas una de las cules es la molcula de ADN progenitora intacta y la otra una molcula de ADN cuyas dos hebras son nuevas; la dispersiva, propona que el ADN iba siendo duplicado por segmentos, encontrndose al final cada una de las hebras con fragmentos cortos de hebra original y hebra recin sintetizada; para la hiptesis semiconservativa (posteriormente demostrada por Meselson Y Stahl en 1957), se propuso que las dos hebras de la molcula de ADN se podran separar y servir como moldes para la sntesis de nuevas hebras complementarias, cuya secuencia sera dictada por la especificidad en el apareamiento de bases , porque una hebra de ADN progenitor se conserva en cada una de las dos molculas hijas de ADN (fig 4).


Figura 4 Modelos de replicacin del ADN

(tomado de http://html.rincondelvago.com/duplicacion-de-adn.html)

Meselson Y Stahl demostraron la duplicacin semiconservativa gracias a una serie de experimentos llevados a cabo en los cuales el ADN fue marcado con istopos que alteraron su densidad. Se hizo crecer E. coli en medios de cultivo que contenan el istopo pesado del nitrgeno (N15) en lugar del istopo normal, ms ligero (N14). Consecuentemente el ADN de estas bacterias contena N15 y era mas pesadas que las bacterias crecidas en N14. Este ADN pesado se poda separar del ADN que contena N14 por centrifugacin de equilibrio en un gradiente de densidad de CsCl. Esta posibilidad de separar ADN pesado del ADN ligero permiti estudiar la sntesis de ADN. Se transfirieron clulas de E. coli que haban crecido en el medio con N15 a un medio que contena N14, y se les permiti replicarse una vez ms. Se extrajo su ADN y se analizo por centrifugacin en un gradiente de densidad de CsCl. Los resultados de este anlisis indicaron que todo el ADN pesado haba sido remplazado por ADN de nueva sntesis con una densidad intermedia entre el de las molculas de ADN pesada N15 y ligera N14. El significado es que durante la replicacin de las dos hebras de ADN parental pesado se separan y sirven de moldes para la sntesis de hebras hijas de ADN ligero, produciendo molculas de doble hebra de densidad intermedia. Este experimento proporcion evidencia directa de la replicacin semiconservativa del ADN, subrayando la importancia del apareamiento complementario de las bases entre las hebras de la doble hlice (Cooper, 2002) La capacidad del ADN para servir de molde para su propia replicacin fue establecida ms adelante con la demostracin de que una enzima purificada de E. coli (la ADN polimerasa) poda catalizar la replicacin del ADN in vitro. Con la presencia del ADN como molde, la ADN polimerasa era capaz de dirigir la incorporacin de nucletidos en una molcula del ADN complementaria (fig 5)


3.1.1 Mecanismos de replicacin Con la replicacin se realiza una transmisin fiel de la informacin gentica de padres a hijos, por lo tanto este proceso es esencial para la vida de todas las clulas y organismos. Cada vez que una clula se divide, su genoma completo debe duplicarse, necesitndose una compleja maquinaria para copiar las grandes molculas de ADN. Como se dijo anteriormente el proceso de replicacin del ADN es semiconservativo en la que cada hebra parental sirve como molde para la sntesis de una nueva hebra hija complementaria. La enzima principal implicada es la ADN polimerasa, que cataliza la unin de los desoxirribonuclesidos 5'-trifosfatos para formar la cadena de ADN en crecimiento. Sin embargo, la replicacin del ADN es mucho ms compleja que una reaccin enzimtica. Estn involucradas otras protenas, y son necesarios mecanismos de lectura para asegurar que la exactitud de la replicacin es compatible con la baja frecuencia de errores que se permiten en la reproduccin celular. Tambin son necesarias protenas adicionales y secuencias de ADN para iniciar la replicacin y para copiar los extremos de los cromosomas eucariotas (Cooper, 2002) En la figura 5 se observa la replicacin del ADN, este es un proceso es lineal, bidireccional y en clulas eucariotas hay varios orgenes. El avance es ms lento que en procariotas ya que hay ms protenas asociadas al ADN que hay que soltar. La replicacin del ADN, que ocurre una sola vez en cada generacin celular necesita de muchos "ladrillos", enzimas y una gran cantidad de energa en forma de ATP (recuerde que luego de la fase S del ciclo celular , las clulas pasan a una fase G a fin de, entre otras cosas, recuperar energa para la siguiente fase de la divisin celular). La replicacin del ADN en el ser humano se realiza a una velocidad de 50 nucletidos por segundo. Los nucletidos tienen que ser armados y estar disponibles en el ncleo conjuntamente con la energa para unirlos. Una vez que se abre la molcula, se forma una rea conocida como "burbuja de replicacin" en ella se encuentran las "horquillas de replicacin". Por accin de la ADN polimerasa los nuevos nucletidos entran en la horquilla y se enlazan con el nucletido correspondiente de la cadena de origen (A con T, C con G). Los procariotas abren una sola burbuja de replicacin, mientras que los eucariotas mltiples. El ADN se replica en toda su longitud por confluencia de las "burbujas". Dado que las cadenas del ADN son antiparalelas, y que la replicacin procede solo en la direccin 5' a 3' en ambas cadenas, numerosos experimentos han mostrado que, una cadena formar una copia continua, mientras que en la otra se formarn una serie de fragmentos cortos conocidos como fragmentos de Okazaki,


los cuales sern unidos por ADN ligasa. La cadena que se sintetiza de manera continua se conoce como cadena gua, delantera conductora y, la que se sintetiza en fragmentos, cadena atrasada tarda, la cual tiene una replicacin semidescontinua. Para que la ADN polimerasa trabaje, se necesaria la presencia, en el inicio de cada nuevo fragmento, de pequeas unidades de RNA conocidas como cebadores, cuando la polimerasa toca el extremo 5' de un cebador, se activan otras enzimas, que remueven los fragmentos de RNA, colocan nucletidos de ADN en su lugar y una ADN ligasa que los une a la cadena en crecimiento.

Figura 5. Replicacin de ADN

(Tomado de http://html.rincondelvago.com/duplicacion-de-adn.html) Las protenas de enganche descargan la ADN polimerasa en el ADN en la unin entre el cebador y el molde. El anillo formado por las protenas de enganche mantienen la asociacin de la polimerasa con su molde durante la replicacin, permitiendo la sntesis ininterrumpida de miles de nucletidos de ADN.


Otras protenas desenrollan la hebra molde de ADN y estabiliza regiones de una sola hebra. Las helicasas son enzimas que catalizan el desenrollamiento del ADN parental y lo mantienen de forma lisa. La enzimas implicadas en la replicacin del ADN de forma coordinada para sintetizar las hebras conductora y tarda de ADN simultneamente en la horquilla de replicacin. Esta caracterstica esta acompaada por la formacin de dimeros de las polimerasas ADN replicativas, cada una de ellas con sus protenas accesorias adecuadas. 3.1.2 Replicacin semidescontinua (tomado de (http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/duplicacion%20dna3.html) Para dar respuesta al interrogante, de cmo se replica la cadena tarda del ADN, en 1968, Reiji Okazaki realiz el siguiente experimento: Coloc clulas de Escherichia coli durante 30 segundos en un medio que contena [3H] Timina; posteriormente, centrifug las clulas en un medio bsico y obtuvo fragmentos de cidos nucleicos de 7 y 11S (Svedvergs, unidades de densidad), lo que significaba que contenan entre 1X103 y 2X103 nucletidos. Despus verifico el efecto del tiempo en la incubacin y encontr que el tamao de los fragmentos era proporcional al tiempo, a estos fragmentos se les denomina fragmentos de Okazaki. Okazaki interpret la presencia de estos fragmentos en trminos de la replicacin semidiscontinua, que finalmente se unen por la ADN ligasa. El estudio cuidadoso de los fragmentos de Okazaki, revela que su extremo 5 consiste de segmentos de ARN que constan de 1 a 60 nucletidos (lo cual depende de la especie) que son complementarios con la hebra de ADN. En Escherichia coli dos enzimas catalizan este proceso, la ARN polimerasa (es la enzima encargada de la transcripcin) y la primasa (monmero de 60 kD) que fabrica los fragmentos de Okazaki. La ARN polimerasa es inhibida por rifampicina (inhibe la sntesis de la hebra lder). In vivo las enzimas son sinergsticas. El proceso de la replicacin se puede resumir en los siguientes eventos (con sus respectivas enzimas, que en conjunto, se denominan replicosoma): 1.- ADN girasa 2.- separar el ADN en la horquilla 3.- no permitir la realineacin antes de la replicacin 4.- cebadores de ARN (ARN polimerasa) 5.- ADN polimerasa 6.- quitar cebadores de ARN 7.- unir covalentemente los fragmentos de Okazaki (ADN ligasa)


Las protenas Rep, la helicasa y las protenas de unin a hebra sencilla (SSB) desdoblan al ADN antes de que avance la horquilla, este proceso necesita de la hidrlisis de ATP. El monmero Rep (del gen rep) acta sobre la hebra lder (3 5), gasta 2 molculas de ATP por cada par de base separado. La helicasa, retarda la sntesis de la que crece en direccin 5- 3, esta enzima tambin es un monmero. Las protenas SSB, no permiten que se unan las hebras ya separadas, son un tetrmero. 3.2 Transcripcin del DNA La formacin de una cadena de RNA mensajero por una secuencia particular de ADN se denomina transcripcin. Antes de que termine la transcripcin, el RNAm comienza a desprenderse del ADN. Finalmente un extremo de la molcula nueva de RNAm, que ahora es una cadena larga y delgada, se inserta en una estructura pequea llamada ribosoma, de un modo parecido a la introduccin del hilo en una cuenta. Al tiempo que el ribosoma se desplaza a lo largo del filamento de RNAm, su extremo se puede insertar en un segundo ribosoma, y as sucesivamente. Utilizando un microscopio de alta definicin y tcnicas especiales de tincin, los cientficos pueden tomar fotografas de las molculas de RNAm con sus unidades de ribosomas asociados. Los ribosomas estn formados por una protena y RNA. El grupo de ribosomas unidos a un RNAm recibe el nombre de polirribosoma o polisoma. Como cada ribosoma pasa a lo largo de toda la molcula de RNAm, "lee" el cdigo, es decir, la secuencia de bases de nucletidos del RNAm. La lectura, que se denomina traduccin, tiene lugar gracias a un tercer tipo de molcula de RNA de transferencia (RNAt), que se origina sobre otro segmento del ADN. Sobre un lado de la molcula de RNAt hay un triplete de nucletidos y al otro lado una regin a la que puede unirse un aminocido especfico (con la ayuda de una enzima especfica). El triplete de cada RNAt es complementario de una secuencia determinada de tres nucletidos el codn en la cadena de RNAm. Debido a esta complementariedad, el triplete es capaz de "reconocer" y adherirse al codn. Por ejemplo, la secuencia uracilo-citosina-uracilo (UCU) sobre la cadena de RNAm atrae al triplete adenina-guanina-adenina (AGA) del RNAt. El triplete del RNAt recibe el nombre de anticodn. Como las molculas de RNAt se desplazan a lo largo de la cadena de RNAm en los ribosomas, cada uno soporta un aminocido. La secuencia de codones en el RNAm determina, por tanto, el orden en que los aminocidos son transportados por el RNAt al ribosoma. En asociacin con el ribosoma, se establecen enlaces qumicos entre los aminocidos en una cadena formando un polipptido. La nueva cadena de polipptidos se desprende del ribosoma y se repliega con una forma caracterstica determinada por la secuencia de aminocidos. La forma de un polipptido y sus propiedades elctricas, que estn tambin determinadas por la secuencia de aminocidos, dictarn si el polipptido permanece aislado o se une a otros polipptidos, as como qu tipo de funcin qumica desempear despus en el organismo. En las bacterias, los virus y las algas verdeazuladas, el cromosoma se encuentra libre en el citoplasma, y el proceso de la traduccin puede empezar incluso antes de que


el proceso de la transcripcin (formacin de RNAm) haya concluido. Sin embargo, en los organismos ms complejos los cromosomas estn aislados en el ncleo y los ribosomas slo se observan en el citoplasma. Por esta razn, la traduccin del RNAm en una protena slo puede producirse despus de que el RNAm se ha desprendido del ADN y se ha desplazado fuera del ncleo. (Tomado de http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/9232/ ) Todos los proceso de la transcripcin del ADN estn catalizados por diferentes enzimas; en la mayora de los procariotas, una sola polimerasa de RNA transcribe todos los tipos de RNA. Sin embargo, los eucariotes tienen tres polimerasas diferentes:

1. La polimerasa de RNA I (Pol I) transcribe los genes que determinan el RNAr

2. La polimerasa de RNA II (Pol II) transcribe los genes que determinan protenas.

3. La polimerasa de RNA III (PolIII) transcribe otros RNA funcionales (por ejemplo, los RNAt)

Existen tres fases dentro de la transcripcin, en las cuales estn involucrados los elementos anteriormente mencionados. 3.2.3 Iniciacin Proceso por el cual la informacin almacenada en el ADN se transfiere al RNA y se hace disponible para la sntesis de protenas. El primer paso en la transcripcin es localizar el inicio del gen, justamente junto al gen hay una secuencia de bases de ADN que es el sitio que reconoce la RNA polimerasa, esta secuencia es conocida como promotora; la polimerasa explora el ADN en busca de ella, donde se une, abre la doble hlice y comienza la sntesis de una molcula del RNA a partir del sitio de inicio de la transcripcin. 3.2.2 Elongacin El ADN se desenrolla y el RNA polimerasa empieza a viajar a lo largo de las cadenas de ADN catalizando la formacin de una cadena continua de RNA a partir de nucleotidos libres, la polimerasa compara ribonucletidos trifosfatados libres con la siguiente base expuesta del ADN molde y, si detecta complementariedad, aade el ribonucletido a la cadena. 3.2.3 Terminacin Cuando la polimerasa de RNA reconoce secuencias especficas en el ADN que actan como seales de terminacin de la transcripcin abandona el ADN, y este vuelve a enrollarse, as la molcula de RNA es liberada.


Aun cuando el proceso de la transcripcin esta ya terminado, el producto no es transportado todava al citosol, este sufre algunas modificaciones, el trascrito primario se conoce como pre-RNAm. Durante la transcripcin se aade una caperuza constituida por un residuo 7-metilguanosina al extremo 5 del transcrito, mediante el establecimiento de un enlace trifosfato. A continuacin, la enzima que reconoce la secuencia AAUAAA cerca del extremo 3 corta el RNA 20 bases aguas abajo. En ese momento se produce la adicin al extremo 3 cortado de una cola de 150-200 residuos adenina denominada poli A. Posteriormente, un paso de maduracin elimina cualquier intrn del transcrito, convirtiendo el pre-mRNA en RNA maduro (Griffiths et al. 2000). Los intrones son interrupciones de un gen, formadas por secuencias sin codificar a lo largo de una secuencia de nucletidos que codifican un polipptido; en particular, puede haber uno o ms intrones, en algunos genes pueden encontrarse 50 o ms de estas secuencias. Durante la transcripcin, los intrones son copiados en el RNA junto con las secuencias codificadas, originando una molcula de RNA extra larga. En el ncleo, las secuencias que corresponden a los intrones son eliminadas del RNA por unas enzimas especiales para formar el RNAm, que se exporta al citoplasma. Las funciones de los intrones (si existen) son desconocidas, aunque se ha sugerido que el procesamiento del RNA mediante la eliminacin de las secuencias interrumpidas tal vez est implicado en la regulacin de la cantidad de polipptidos producidos por los genes. Tambin se han encontrado intrones en genes que codifican RNAs especiales, como los que forman parte de los ribosomas. El descubrimiento de los intrones ha sido posible gracias a nuevos mtodos que determinan la secuencia exacta de nucletidos en las molculas de ADN y RNA, mtodos desarrollados por el bilogo molecular britnico Frederick Sanger, quien recibi en 1980 por este trabajo el segundo Premio Nobel de Qumica ( Tomado de http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/9232/) 3.3 Traduccin del RNAm A la transcripcin y al procesamiento del RNA les sigue la traduccin, es decir, la sntesis de protenas. Las protenas son los mediadores activos en la mayora de los procesos celulares, llevando a cabo las funciones determinadas por la informacin codificada en el ADN genmico. La sntesis de protenas es la etapa final de la expresin gnica. Sin embargo, la traduccin del RNAm es slo el primer paso en la constitucin de una protena funcional. La cadena polipeptdica se debe plegar en una conformacin tridimensional adecuada y, con frecuencia, sta es procesada antes de dar lugar a la forma activa. El procesamiento, especialmente en eucariotas, est muy relacionado con el transporte de las distintas protenas a su destino final dentro de la clula.


Las protenas se sintetizan a partir de un molde de RNA mediante un proceso altamente conservado a largo de la evolucin. Todos los RNAm se leen en direccin 5-3, y las cadenas polipeptdicas se sintetizan desde el extremo animo terminal al carboxilo terminal. Cada aminocido viene codificado por tres bases (un codon) en el RNAm, de acuerdo con el carcter casi universal del cdigo gentico. El mecanismo fundamental de la sntesis de protenas es bsicamente el mismo en todas las clulas: la traduccin tiene lugar en los ribosomas, siendo los RNA de transferencia los adaptadores entre el molde de RNAm y los aminocidos incorporados a la protena. La sntesis de protenas, por tanto, implica la interaccin entre tres tipos de molculas de RNA (el molde de RNA mensajero, RNA transferencia y RNA ribosomal) adems de varias protenas necesarias para la traduccin (Cooper, 2002) (fig 6)

Figura 6. Sntesis de protenas (http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001832/lecciones/traduccion.html)

Al igual que la transcripcin, la traduccin se divide en 3 etapas: iniciacin, elongacin y terminacin. 3.3.1 Iniciacin


La etapa de iniciacin es un proceso complejo y requiere de al menos 10 protenas distintas, cada una de las cuales est formada por mltiples cadenas polipeptdicas, llamadas factores de iniciacin. Uno de estos factores se unen a la subunidad ribosmica 40S y otros al RNAt iniciador. El RNA es reconocido y dirigido hacia el ribosoma y cuando es reconocido el codon de inciacin la subunidad 60S se une a la subunidad 40S y se inicia la elongacin. 3.3.2 Elongacin El mecanismo de elongacin en clulas procariotas y ecucariotas es muy similar. Varias protenas, denominadas factores de elongacin,son las que guan la unin y el movimiento de los RNAt y el ribosoma. El ribosoma tiene tres sitios para la unin de RNAt denominados lugar P (peptidil), A (aminoacil) y E (liberacin) que colaboran en la lectura del RNAm. La elongacin continua hasta cuanto un codon de terminacin se coloca en el sito A del ribosoma. La energa que impulsa el proceso proviene de la hidrlisis del GTP. 3.3.3 Terminacin Un codon de terminacin en el sitio A es reconocido por un factor de liberacin en vez de por un RNAt. El resultado es la liberacin de la cadena polipeptdica completa, seguido de la disociacin del RNAt y RNAm del ribosoma. 3.4 Cdigo Gentico Las protenas de un individuo son especficas, por lo que lgicamente, la informacin para su sntesis que se encuentra cifrada en el cdigo gentico tambin debe serlo, en consecuencia el cdigo gentico es especfico. De acuerdo con ello se considera, que el ADN puede mandar sus rdenes utilizando un alfabeto de cuatro letras, representadas por cada una de las cuatro bases pricas y pirimidnicas, es decir, adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G). Estas bases nitrogenadas se agrupan de tres en tres formando tripletes, tambin llamados codgenos, como por ejemplo ATC, AGG, TAA, etc., y cada triplete es una palabra cifrada, o seal para un determinado aminocido; dos o ms tripletes pueden conducir al mismo aminocido. Con las cuatro bases nitrogenadas (A, T, C, G) se puede construir un nmero suficiente de tripletes o codgenos para sintetizar los veinte aminocidos que forman las protenas. Si la agrupacin de estas bases fuera de dos en dos en lugar de tres en tres el total posible de grupos diferentes fuese 4 x 4 = 16, de modo que si existen 20 aminocidos proteicos distintos faltaran grupos para designarlos. Pero siendo los grupos de tres (tripletes) las probabilidades de combinacin permiten un total de 64 tripletes o codgenos (4 x 4 x 4 = 64); as aparecen ms tripletes que aminocidos existentes, pero se ha llegado a demostrar que cada aminocido puede responder a la seal de ms de un triplete, por cuya razn se dice que el cdigo o lenguaje gentico est degenerado.Los codgenos o tripletes son universales, es decir, especifican al mismo aminocido en todos los seres vivos, por ello solamente con


tripletes sueltos el lenguaje del ADN no podra ser especfico. Lo que le da especificidad, es la forma como se suceden los tripletes en el ADN. Metafricamente el cdigo gentico, podra compararse con un cdigo de lenguaje escrito, de manera que las cuatro bases nitrogenadas, para entenderlo, podran equiparse con letras, los tripletes (agrupacin de estas bases en grupos de tres), podran llamarse palabras de tres letras, y el ordenamiento de tripletes que lleva la informacin, para el ordenamiento de aminocidos en la protena, podra comparase con una frase del lenguaje. Un ejemplo de ordenamiento o sucesin de tripletes sera: ATT _ GGC _ CGA _ AAC _ ACG _ AAA La informacin del cdigo gentico contenida en los tripletes del ADN se transcribe en una informacin complementaria en los tripletes de RNA-mensajero (RNAm), (llamados codones), y sta se traduce en el orden de aminocidos en la protena. (Tomado de http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/9232/)


CAPITULO 2

CONCEPTOS BSICOS DE CITOGENTICA

Introduccin

Los cromosomas son la maxima condensacin del ADN y son visibles unicamente en la metafase, estos son los portadores de la herencia en el momento de la divisin celular.

Cada especies esta caracterizada por un nmero especifico y forma de los cromosomas, los cuales pueden verse afectados en numero y/o forma en el momento de la divisin celular por alteraciones numericas o estructurales.

La citogenetica es la disciplina que estudia y establece los complementos cromosomicos para cada especie y determina en su momento las causas de las diferencias con respecto al cariotipo normal; en ocasiones la citogentica puede establecer relaciones entre caractersticas morfolgicas y/o funcionales con cambios cromosmicos.

Objetivo especfico

Relacionar que cada especie animal y/o vegetal tienen un complemento cromosmico nico en nmero y forma y que puede verse alterado por modificaciones estructurales y/o nmericas.

Conclusin: Las alteraciones cromosmicas permite que en un momento dado definir algn tipo de anomala en un individuo de una especie en particular, pues no es normal que se presenten diferencias en el complemento cromosmico en cuanto a numero y morfologa de los cromosomas.

DENTRO DE ESTA CAPITULO DEBEN DESARROLLAR PRACTICA SOBRE DIVISION CELULAR DE MITOSIS. Propsito Conceptualizar sobre ciclo celular __________________________________________________________________


Ciclo celular El ciclo de una clula es anlogo al de un ser vivo, nace, mediante la divisin de una clula progenitora, crece y se reproduce. El ciclo celular es la secuencia regular de los fenmenos para el crecimiento y la divisin de las clulas. Las clulas pasan por dos periodos o etapas en el curso de la vida; una es la interfase, que es la de no divisin celular y otra de divisin, en la cual se producen las clulas hijas. Estas fases que atraviesa una clula es entre una divisin y la siguiente. La divisin celular es un proceso complejo que requiere no solo de la replicacin del patrimonio gentico de la clula madre y su posterior distribucin a las clulas hijas, sino tambin la duplicacin de todos los componentes intracelulares que sern necesarios para la constitucin de una nueva clula. Entonces antes de que la clula se pueda dividir efectivamente, debe sintetizar protenas, duplicar ADN, duplicar organelos y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleve acabo la mitosis y/o meiosis y, estos procesos preparatorios ocurren durante la interfase del ciclo celular. 3.1 Fases del ciclo celular El ciclo celular consta de dos periodos, Interfase y Divisin celular conocido este ltimo como estado M. La interfase consta a su vez de tres fases que son G1, S, G2. El estado G1 quiere decir "GAP 1"(Intervalo 1). La clula duplica su tamao y aumenta la cantidad de organelos, enzimas y otras molculas. El estado S representa "Sntesis". El ADN y protenas asociadas se duplican. Y la Fase G2 representa "GAP 2 (Intervalo 2). Comienza la condensacin de los cromosomas y el ensamble de las estructuras especiales requeridas para la divisin celular y citocinesis. El estado M representa "mitosis", y es cuando ocurre la distribucin del material gentico (los cromosomas se separan) y citoplasmtica (citocinesis). (fig. 9). Las fases de la divisin celular se explicaran ms adelante. 3.2 Divisin celular Para perpetuar la vida se requiere de varios procesos biolgicos esenciales, la divisin celular es uno de ellos, pues es el principal proceso de crecimiento y multiplicacin celular, la divisin esta implcita dentro del ciclo celular.


Los organismos unicelulares se dividen para reproducirse, y en organismos multicelulares la divisin celular da lugar a clulas especializadas (vulos y espermatozoides) que tambin son responsables del desarrollo del organismo multicelular. Hay dos tipos de divisin celular y pueden agruparse en: divisin asexual mitosis y divisin sexual meiosis. La citocinesis que es comn para los dos tipos de divisin celular.

Figura 9. Fases del ciclo celular

(tomado de http:// efn.uncor.edu/dep/biologia/introbiol/ciclo.htm) 3.2.1 Mitosis En esta divisin celular no esta implicada la unin sexual de diferentes individuos, en ella se produce dos clulas hijas diploides idnticas a partir de una clula progenitora: La mitosis consta de 4 fases. (fig. 10) Profase: La membrana nuclear comienza a romperse, y el nucleoplasma y el citoplasma se hacen uno solo. La cromatina en el ncleo comienza a condensarse


y se evidencia como finos hilos de algodn. El ncleolo (estructura esfrica intranuclear que contiene componentes ribosmicos) desaparece en esta fase. Los centriolos comienzan a moverse a polos opuestos de la clula y sus fibras se extienden desde los centrmeros. Algunas fibras cruzan la clula para formar el huso mittico. Metafase: En esta fase se hace visible el huso acromatico, las fibras de ste alinean los cromosomas a lo largo en el medio del rea del ncleo celular. Esta organizacin ayuda a asegurar que en la prxima fase, cuando los cromosomas se separan, cada nuevo ncleo recibir una copia de cada cromosoma. Anafase: Esta etapa comienza cuando los pares de cromatidas hermanas se separan movindose cada uno de los miembros de un par hacia uno de los polos. Las cromatides forman una serie de estructuras en forma de V. El movimiento es el resultado de una combinacin de: el movimiento del cinetocoro a lo largo de los microtubulos del huso y la interaccin fsica de los microtubulos polares. Telofase: Las cromatides llegan a los polos opuestos de la clula, y nuevas membranas se forman alrededor de los ncleos hijos. Los cromosomas se desenrollan y reaparecen los nucleolos. Las fibras del huso se dispersan, y la citocinesis o la particin de la clula puede comenzar tambin durante esta etapa. Citocinesis: La citocinesis, es la divisin del citoplasma, habitualmente, pero no siempre, acompaa a la mitosis. El proceso visible de citocinesis comienza generalmente durante la telofase de la mitosis y usualmente divide a la clula en dos partes casi iguales. En las clulas animales la citocinesis resulta de las constricciones de la membrana celular entre dos ncleos. En las clulas vegetales el citoplasma se divide por la confluencia de vesculas para formar la placa celular, dentro de la cual se forma posteriormente pared celular. En ambos casos, el resultado es la produccin de dos clulas nuevas, separadas. Como resultado de la mitosis, cada una ha recibido una copia exacta del material gentico de la clula materna y, despus de la citocinesis, Aproximadamente la mitad del citoplasma y de los orgnulos. 3.2.2 Meiosis En la mayora de los organismos complejos, como los animales y las plantas superiores, cuando ciertas clulas se dividen el resultado no es un par de nuevas clulas somticas con la dotacin cromosmica completa (diploide o 2n), sino que originan clulas con la mitad del nmero cromosmico (haploides n) y su produccin esta ntimamente ligada con el proceso de divisin sexual. Estas clulas reproductivas son los gametos, y la divisin que los origina es la meiosis. La clula en donde arranca la divisin celular sexual se conoce como meiocito, este sufre dos divisiones nucleares dando lugar a 4 clulas hijas haploides vulo o espermatozoide.


La meiosis esta dividida en meiosis I y meiosis II cada una de ellas se divide en profase, metafase, anafase y telofase.

Figura 10. Diagrama, mostrando los cambios ocurridos en el ncleo de las clulas durante el

proceso de mitosis. I Interfase, II Profase temprana. III Profase IV Metafase. V Anafase. VI Telofase. VII y VIII Citocinesis.

(Tomado de http://en.wikipedia.org/wiki/Mitosis)

Meiosis I ProfaseI: Los cromosomas se hacen visibles en esta etapa, se aparean cromosomas homlogos y se lleva a cabo el complejo sinaptonmico, el nmero de pares de cromosomas homlogos en el ncleo es igual al nmero n. Adems en un estado avanzado de la profase, el emparejamiento entre los homlogos se


hace menos compacto y se observan estructuras en forma de cruz, denominadas quiasmas, estas son manifestaciones visibles de los entrecruzamientos entre las cromatides. Metase I: La membrana nuclear y los nucleolos desaparecen durante esta fase, y cada uno de los homlogos ocupa un lugar en la placa ecuatorial y los centromeros no hermanos se unen a las fibras del huso de polos opuestos. Anafase I: Los cromosomas se mueven direccionalmente hacia los polos Los pares de cromtidas hermanas se mueven hacia los polos. Telofoase I: En muchos organismos no se vuelve a formar la membrana nuclear, y las clulas pasan directamente a la meiosis II. En otros organismos los cromosomas se alargan y se hacen difusos, y vuelve a formarse la membrana nuclear. En todo caso, nunca hay sntesis de ADN en este momento. Profase II: Se caracteriza por la presencia del nmero haploide de pares de cromtidas hermanas, en estado condensado. Metafase II: Los pares de cromatidas hermanas se disponen en la placa ecuatorial. Anafase II: Los cntromeros se separan y las cromatidas hermanas son arrastradas hacia los polos por las fibras del huso. Telofase II: Se forman los ncleos alrededor de los cromosomas situados en los polos, el producto de la meiosis son e clulas haploides. Citocinesis: ocurre de igual manera que en la mitosis.

Interfase Profase I Metafase I


Anafase I Telofase I Profase II

Metafase II Anafase II Telofase II

Figura 11. Diagrama, mostrando los cambios ocurridos en el ncleo de las clulas durante el proceso de mitosis.

ESTRUCTURA Y TIPOS DE CROMOSOMAS Se denomina cromosoma a cada uno de los corpsculos, generalmente en forma de filamentos, que existen en el ncleo de las clulas y controlan el desarrollo gentico de los seres vivos. Los cromosomas eucariticos son filamentos de cromatina que aparecen contrados durante la metafase de la mitosis y la meiosis; sin embargo, cuando la clula est en reposo, aparecen contenidos en un ncleo y no se pueden distinguir mediante tinciones con determinados colorantes, debido a


un proceso de hidratacin e imbibicin que sufren, de manera que se muestran poco condensados. Nombre que recibe una diminuta estructura filiforme formada por cidos nucleicos y protenas presente en todas las clulas vegetales y animales. El cromosoma contiene el cido nucleico, ADN, que se divide en pequeas unidades llamadas genes. stos determinan las caractersticas hereditarias de la clula u organismo. Las clulas de los individuos de una especie determinada suelen tener un nmero fijo de cromosomas, que en las plantas y animales superiores se presentan por pares. En la mayora de los organismos, las clulas reproductoras tienen por lo general slo la mitad de los cromosomas presentes en las corporales o somticas. Durante la fecundacin, el espermatozoide y el vulo se unen y reconstruyen en el nuevo organismo la disposicin por pares de los cromosomas; la mitad de estos cromosomas procede de un parental, y la otra mitad del otro. El cromosoma es cada uno de los pequeos cuerpos en forma de bastoncillo en que se divide la cromatina del ncleo celular en la mitosis, los cuales contienen el cdigo gentico de la herencia. Los cromosomas estn presentes en todas las clulas de un organismo (excepto en algunos tipos muy particulares, de vida corta, como los glbulos rojos, que carecen de ncleo). De ordinario miden entre 5 y 15 micrmetros. Por otra parte, los cromosomas estn constituidos por cadenas lineales de cido desoxirribonucleico (ADN) y por protenas, denominadas histonas, las protenas histnicas son conocidas como H1, H2A, H2B, H3 y H4, que empaquetan el ADN en unidades de repeticin denominadas nucleosomas. Las cadenas de ADN estn estructuradas en unidades llamadas genes, sintetizadores de protenas especficas, cada uno de los cuales posee por trmino medio del orden de 1.000 a 2.000 pares de nucletidos. Las tcnicas de estudio de los cromosomas han permitido obtener con gran precisin y detectar alteraciones genticas responsables de sndromes cromosmicos que se traducen en malformaciones. El nmero de cromosomas es distinto para cada especie, aunque es constante para todas las clulas de la misma (ley de la constancia numrica de los cromosomas), excepto para las clulas reproductoras, que tienen una constitucin cromosmica mitad (haploide) con respecto a las clulas somticas (diploide). Durante la fecundacin, el espermatozoide y el vulo se unen y reconstruyen en el nuevo organismo la disposicin por pares de los cromosomas; la mitad de estos cromosomas procede de un parental, y la otra mitad del otro. En la especie humana este nmero es de 46, de los cuales 44


son autosmicos y 2 sexuales (un par XY en el caso del hombre y un par XX en la mujer).

Existen dos clases de cromatina, la heterocromatina que tiene la propiedad de mantenerse condensada durante todo el ciclo celular y la eucromatina que es funcionalmente activa y corresponde a porciones menos condensadas, la cantidad y localizacin de la cromatina es particular para cada especie (Cortes, 1984).

Desde el punto de vista funcional, la heterocromatina, esta altamente contrada y posee secuencias repetidas, contiene la mayora de los genes que sufren mutacin detectable; la presencia de secuencias repetitivas no quiere decir que la estructura sea inerte. Pues es el material que se encuentra junto a los centrmeros, telmeros y en muchos organismos corresponde a una parte o a la totalidad de los cromosomas sexuales X y Y. Por su parte la eucromatina es la que es genticamente activa, en ella se encuentra los genes estables; es menos contrada que la heterocromatina, y durante el ciclo celular en interfase, generalmente se encuentra difusa y es difcil de observar. Las tcnicas de estudio de los cromosomas, llamado Citogentica ha permitido obtener con gran precisin la estructura de los cromosomas y con esto detectar alteraciones genticas responsables de sndromes cromosmicos que se traducen en malformaciones genticas funcionales y/o estructurales

Caractersticas de los cromosomas En resumen, el cromosoma cumple con las siguientes caractersticas:

- Es la agrupacin de las unidades de la herencia

- Los genes siempre estn en unidades, nunca aislados

- Es una estructura funcional, que conserva su individualidad

- Presentan segregacin, no aleatoria

- Su difusin es una forma econmica del uso de la informacin

- Estn presentes en todos los organismos eucariotas


En todo cromosoma es posible distinguir dos mitades longitudinales o cromtidas que se dividen durante la divisin celular, las principal parte distinguible de un cromosoma es el centrmero o constriccin primaria, a la que se fijan las fibras del huso acromtico en la mitosis y la meiosis; Existen tambin los brazos cromosmicos, brazos largos (q) y cortos (p) que son cada una de las partes de mayor o menor longitud en un mismo cromosoma al dividirlo horizontalmente sobre el centrmero y dependiendo de la posicin del centrmero estos brazos son iguales, aproximadamente iguales o muy desiguales en longitud, lo que determina tipos morfolgicos de cromosomas, conocidos respectivamente como metacntricos, submetacntricos y telocntricos (acrocntricos), de gran importancia para la caracterizacin del cariotipo. En la fotografa puede observarse las estructuras antes mencionadas. El tema de cariotipos ser visto ms adelante.

Fotografa Metafase de crocodilus intermedius (Cortesa de Janet Camacho Garzn)

Subestructura de los cromosomas


El cromosoma esta organizado en subestructuras a saber:

Crommero: expresin constante del sistema de enrolado del ADN, los crommeros aumentan progresivamente de tamao y disminuye en nmero hasta que se convierte en las espiras claramente visibles del final de la profase.

Centrmero: se conoce como constriccin primaria del cromosoma, ste ese caracteriza por la presencia de secuencia repetitivas de ADN; el centrmeros divide el cromosoma en brazos cortos (p) y brazos largos (q), adems de participar junto con el kinetocoro en la migracin de los cromosomas en la divisin celular.

Kinetocoro:se puede definir como el lugar fsico de unin de los cromosomas (centrmero) a las protenas de los microtubulos del huso mittico, el kinetocoro orienta correctamente a los cromosomas en el ecuador durante la divisin celular.

Regin Oranizadora Nucleolar (NORs): los NOR usualmente estn relacionados con las constricciones secundarias de cromosomas especficos, corresponden a los sitios en donde se encuentran el complejo de genes para sintetizar RNA-ribosomal. Adems estn asociados con la heterocromatina constitutiva o DNA satlite.

Telomero: Son secuencias repetitivas que delinean el final del cromosoma, y son los responsables de mantener la integridad de los mismos.

Cromtides: corresponden a cada una de los partes separadas longitudinalmente (excepto en el centrmero) en un cromosoma duplicado.

Brazos cromosmicos: los brazos largos (q) y cortos (p) son cada una de las partes de mayor o menor longitud en un mismo cromosoma al dividirlo horizontalmente sobre el centrmero

Tipos de cromosomas Algunos tipos particulares de cromosomas son los siguientes: Cromosoma en anillo. Deleccin de la porcin final de un cromosoma y reunin de las dos porciones distales nuevas, que forman un anillo. Cromosoma gigante. Cromosoma atpicamente grande formado por la no-disyuncin de las cromtidas en sucesivas mitosis. Son tpicos de las glndulas salivales de los dpteros y tienen especial valor para la confeccin de mapas cromosmicos. Cromosoma sexual o heterocromosoma. Cromosoma, de tipo X o Y, determinante del sexo. Cromosoma bacteriano. ADN de doble filamento de la clula procariota que forma una gran molcula nica y circular (de algunos millones de pares de bases). No tiene histonas y, por tanto, tampoco la estructura tridimensional tpica de los cromosomas eucariotas.


CARIOTIPOS Y ALTERACIONES CROMOSMICAS Cariotipo

El complemento cromosmico normal haploide o diploide con respecto a la talla, forma y nmero, caracterstico de un individuo, especie, gnero u otro grupo, constituyen el cariotipo; en la mayora de organismos todas las clulas que los forman tienen el mismo cariotipo. Este manifiesta un nmero cromosmico constante conocido como nmero modal, adems del nmero fundamental que se refiere al nmero total de brazos cromosmicos dentro del complemento (camacho, 1999) como se muestra en la siguiente fotografa.


Cuando el cariotipo es presentado grficamente, con los cromosomas ordenados por talla, numerados, con el brazo corto hacia arriba y los centrmeros alineados en cada una de las categoras segn relacin de brazos e ndices centromricos, se denomina idiograma.

Recordemos que un cariotipo es la organizacin particular tanto en morfologa como tamao del complemento cromosmico de una especie; una alteracin cromosmica es la que mofica el nmero total o la estructura de un cariotipo normal. Una alteracin cromosmica puede clasificarse en dos grandes grupos: numricas que estn representadas fundamentalmente por aneuploidias, y estructurales que son translocaciones, inversiones, deleciones y duplicaciones.


Numricas: aumento o disminucin en nmero de cromososmas individuales, as puede haber nulosomias 2n-2, monosomia: 2n-1 trisomia 2n+1 tetrasomia 2n+2, etc. Las aleraciones numericas tienen como particularidad de presentar en animales anomalias fisicas y/o mentales e inlcusive la mortalidad, pero en plantas se conocen beneficios en cuanto a la resistencia a enfermedades. Estructurales: modificacin de la estructura y cantidad de material gentico, las traslocaciones e inversiones son modificaciones sin perdida de material.

- Traslocacin: intercambio de material gentico entre un cromosoma y otro. Las translocaciones estan relacionadas generalmente con malformaciones congenitas, que en el caso de los animales reducen los rendimientos en las diferentes areas de produccin (leche y derivados, carne reproduccin); un ejemplo de esto es la translocacin Robersoniana 1/29 en bovinos que afecta la fertilidad.

- Inversin: ruptura y reorganizacin de un segmento gentico dentro del mismo cromosoma.

- Delecin: cromosoma que a sufrido la perdida de un segmento cromosmico

- Duplicacin: Aumento de una porcin del material gentico.

Alteraciones cromosmicas Para entender que es una alteracin cromosmica debemos entender primero que es un cariotipo, este es la organizacin particular tanto en morfologa como tamao del complemento cromosmico de una especie; el cariotipo normal se pude ver modificado por las alteraciones cromosmicas. Una alteracin cromosmica puede clasificarse en dos grandes grupos: numricas y estructurales. Las primeras estn representadas fundamentalmente por aneuploidias, y las segundas principalmente por translocaciones, inversiones, deleciones y duplicaciones. Numricas: aumento o disminucin en nmero de cromososmas individuales, as puede haber nulosomias 2n-2, monosomia: 2n-1 trisomia 2n+1 tetrasomia 2n+2, etc. Estructurales: modificacin de la estructura y cantidad de material gentico, las traslocaciones e inversiones son modificaciones sin perdida de material.

- Traslocacin: intercambio de material gentico entre un cromosoma y otro. - Inversin: ruptura y reorganizacin de un segmento gentico dentro del

mismo cromosoma.


- Delecin: cromosoma que a sufrido la perdida de un segmento cromosmico

- Duplicaicin: Aumento de una porcin del material gentico. Bandas cromosmicas

Para establecer con certeza la morfologia y nmero de los cromosomas en los estudios citogenticos se utilizan tcnicas de coloracin como Giemsa. Pero para diferenciar cariolgicamente especies que se parecen en su morfologa o para establecer diferencias inter e intra poblacionales es necesario recurrir a otras tcnicas que permitan un mejor anlisis de los componentes cromosmicos. El bandeo cromosmico es la tcnica que no slo ayuda a entender mejor la estructura de los cromosomas sino que adems permite hacer una correlacin ms precisa entre pares de cromosomas homologos.

Las bandas cromosomicas son tratamientos qumicos y producen diferentes tipos de bandas al afectar diferencialmente tanto las protenas nucleares como la cromatina , se define como banda al cambio cualitativo y/o cuantitativo que se produce en la cromatina realzndose una caracterstica propia de sta.

Las bandas ms comunes son las estructurales C, G, Q y la banda funcional NOR. Tanto la banda C como la banda G presentan patrones de bandas oscuras y claras a lo largo del cromosoma; la banda C por lo general esta relacionada con regiones heterocromticas que contienen DNA altamente repetitivo (no codificante), localizado principalmente en centrmeros y/o telmeros, esta banda representa la prdida de DNA, preferencialmente de eucromatina. La variabilidad en la banda C se establece como indicador gentico en los cromosomas y puede ser utilizada en la identificacin de diferentes poblaciones o grupo de peces (Hartley y Horne, 1984) La banda G realza una estructura ya propia de los cromosomas, los crommeros, que corresponden a heterocromatina intercalar posiblemente no codificante (Comings, 1978), los mecanismos de la banda C y G parecen estar muy relacionados, ambos producen un estado de relajacin en las regiones eucromticas (Jack et al, 1985) La banda Q colorea casi siempre regiones que son banda C positivas debido a que la quinacrina (fluorocromo) se une a regiones de DNA ricas en secuencias A-T, aunque la intensidad de la banda puede variar dependiendo de la heterogeneidad de la heterocromatina (Rocchi, 1982). La coloracin con plata de las Regiones Organizadoras Nucleolares (NOR) es uno de los mtodos empleados para localizar el complejo de los genes 18S y 28S del


RNA-ribosomal (Mayr, 1985; Rb, 1987; Oberdorff et al, 1990; Powers y Gold, 1992), sta coloracin est asociada exclusivamente con los NOR transcripcionalmente activos, es decir, la actividad del NOR se considera como una precondicin para la coloracin (Haaf, 1984), pues solo son visibles en una metafase los NOR que estuvieron activos en la interfase inmediatamente anterior. Los NOR usualmente estn relacionados con las constricciones secundarias de cromosomas especficos (Oberdoff et al, 1990) y/o asociados con la heterocromatina constitutiva o DNA satlite (Snchez et al., 1990; Delgado et al., 1994)


CAPITULO 3

VARIACION GENETICA

Introduccin

La variacin gentica se refiere a la variacin en el material gentico en una poblacin o una especie.

Una de las consecuencias ms importantes de la tansmisin independiente es la produccin por un individuo de gametos genticamente diferentes. Debido a que los dos miembros de cualquier pareja de cromosomas homlogos raramente son idnticos genticamente, si es que lo son alguna vez, se produce variacin gentica. Debido a que la transmisin independiente da lugar a todas las combinaciones cromosmicas posibles, se produce una gran diversidad gentica (Klug y Cummings, 2001).

Enlace de inters http://www.minag.gob.pe/rrnn/rrnn_g_var.shtml

Por su parte, la variabilidad gentica nueva puede generarse desde el cambio en un solo gen por procesos de mutuaciones puntuales o involucrar varios genes. Tambin la variacin puede presentarse por cambios estructurales o numricos del complemento cromosmico. La variacin gentica esta relacionada con los procesos de evolucin y deriva gentica.

Objetivo especfico

Relacionar que en los sistemas de produccin se pierde la variedad gentica. Lo que busca el aprovechamiento de un sistema es homogenizar las caractersticas genticas de los individuos, es decir produccin de homocigotos.

Conclusin: La variacin gentica es la responsable de que exista una especie perdure en el tiempo dado que al haber diferencia y recombinacin de sus genes es difcil que se algn factor externo las afecte por igual; por otra parte en las producciones animales lo que se pretende es homogenizar el material gentico de los individuos es decir que la variabilidad gentica se pierde y se obtengan individuos homocigotos, con propsitos comerciales.


______________________________________________________ 1. Teora de la Evolucin El concepto de evolucin fue propuesto desde antes de Darwin, la mayora de bilogos estaban de acuerdo conque las nuevas especies aparecan de otras ms antiguas. Charles Darwin naci en Sherewsbury, Inglaterra, en 1809. Era hijo y nieto de mdicos. Su abuelo, Erasmus Darwin fue un clebre mdico y poeta del siglo XVIII, precursor de sus teoras y al que no lleg a conocer. Darwin resumi la teora de la evolucin mediante tres principios: Principio de la Variacin: Entre individuos de una poblacin hay variacin en

cuanto a morfologa y comportamiento. Principio de herencia: Los descendientes se parecen a sus progenitores ms

de lo que se parecen a otros individuos no emparentados. Principio de seleccin: En un ambiente concreto, algunas formas tienen ms

xito que otros en cuanto a su supervivencia y reproduccin. Los individuos de una generacin son cualitativamente distintos entre s. La evolucin de una especie en su conjunto se produce por las diferentes tasas de supervivencia y reproduccin de los distintos tipos de individuos. Estas variantes no estn relacionadas con el medio ambiente pero s dependen de l.

Factores como las modificaciones del medio y los cambios en la alimentacin pueden provocar, en los individuos de una especie, variaciones que pueden dar lugar a modificaciones en la morfologa o incluso en sus elementos reproductores. Darwin distingui las variaciones definidas, idnticas siempre que aparecen, de las no definidas, que pueden presentar caractersticas muy diferentes al aparecer en diferentes individuos. El proceso selectivo puede provocar un cambio en la composicin de una poblacin pero solo si hay variantes entre los que hay que seleccionar. Si todas son idnticas no puede haber reproduccin diferencial. Si los animales grandes tienen mayor cantidad de descendientes que los animales pequeos, pero estos descendientes no son mayor que la media de los animales pequeos, no habr un cambio en la composicin de la poblacin de una generacin a otras. El seguimiento de las especies exige el desarrollo de los mecanismos genticos de aislamiento, que crean entre ellos barreras fisiolgicas; precisamente el surgimiento de estos mecanismos de aislamiento pone limite a que una raza dada que se separo se cruce con poblaciones de especies iniciales. Son varias las fuentes de la Variacin Gentica a saber:


Mutacin: Es la fuente primaria de cambio gentico; nuevos alelos aparecen

continuamente en todos los organismos, algunos de forma espontnea, otros como resultado de la exposicin a agentes mutagnicos ambientales; la tasa de cambio por mutacin es muy lenta, la tasa de mutacin se define como la probabilidad de que la copia de un alelo fuera completamente homocigoto A y que la mutacin hacia a ocurra en una tasa de 1/100.000.

En este caso la frecuencia del alelo a sera de 1X1/100.000 =0.00001 y la frecuencia del alelo A seria 0.99999. Tras otra generacin de mutaciones la frecuencia de a seria 099999X1/100.000 = 0.00009 de modo que la nueva frecuencia sera de 0.000019 mientras el alelo original habra disminuido a 0.999981. La variacin de A a a es muy lenta porque cada vez hay menos alelos originarios para mutar.

Recombinacin: Puede ser un proceso mucho ms rpido; es el proceso mediante el que los alelos de distintos genes se asocian en nuevas combinaciones. En los eucariotas , la mayor parte de la recombinacin se produce en al meioisis. La recombinacin meiotica es un proceso en el que barajan los genes que forman pares allicos heterocigticos y se reparten, en distintas combinaciones, a los productos de la meiosis (vulos y espermatozoides de plantas y animales).

Migracin: Cualquier

Modulo Genetica

Documents

Transcript of Modulo Genetica