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PRINCIPIOS BÁSICOS DE GENÉTICA

Proyecto editorialMANUALES DE GENÉTICA

Coordinador:

César Benito Jiménez

PRINCIPIOS BÁSICOS DE GENÉTICA

Luis F. Pascual Calaforra Francisco J. Silva Moreno

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© Luis F. Pascual Calaforra Francisco J. Silva Moreno

© EDITORIAL SÍNTESIS, S. A.Vallehermoso, 34 - 28015 Madrid

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ISBN: 978-84-9171-106-3Depósito Legal: M. 1.297-2018

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de Editorial Síntesis, S. A.

Índice

PRÓLOGO ................................................................................................................................................................. 17

1.. EL.GEN,.UNIDAD.BÁSICA.DE.LA.HERENCIA.BIOLÓGICA............................................ 19

Contenidos ............................................................................................................................................................ 19Objetivos ............................................................................................................................................................... 191.1.. La.genética.estudia.la.herencia.de.características.observables ......................................... 201.2.. Del.factor.hereditario.al.gen.como.secuencia.anotada.......................................................... 211.3.. Genotipo.y.ambiente.conforman.el.fenotipo ............................................................................. 231.4.. La.mutación.es.el.origen.de.la.variabilidad.genética ............................................................. 26

1.4.1. La mutación puede ser de distintos tipos ...................................................................... 271.5.. Genes.y.marcadores.moleculares .................................................................................................... 30

1.5.1. Hay distintas maneras de nombrar a los genes ......................................................... 311.6.. Introducción.al.análisis.de.la.función.génica ............................................................................ 34

1.6.1. El análisis genético puede ser directo o inverso ....................................................... 35Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 37Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 39Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 41

2.. VEHÍCULOS.DE.HERENCIA:.ADN.Y.CROMOSOMA ........................................................... 43

Contenidos ............................................................................................................................................................ 43Objetivos ............................................................................................................................................................... 432.1.. Naturaleza.del.material.hereditario ................................................................................................ 44

2.1.1. El ADN es el depositario habitual de la información genética .......................... 442.1.2. El ARN como material hereditario de algunos virus .............................................. 462.1.3.. El.flujo.de.la.información.hereditaria ............................................................................ 47

2.2.. Estructura.del.material.hereditario:.la.doble.hélice ................................................................ 482.2.1. Hay distintas formas de ADN ............................................................................................. 49

Principios básicos de genética6

2.2.2. Las proteínas pueden interaccionar con el ADN ...................................................... 512.3.. El.cromosoma.de.virus.y.bacterias ................................................................................................. 52

2.3.1. Los cromosomas víricos son relativamente sencillos ............................................. 522.3.2. En el cromosoma bacteriano, el ADN se asocia con proteínas ......................... 542.3.3. El superenrollamiento facilita la compactación del ADN circular .................. 54

2.4.. Cromatina.y.cromosoma.eucariota ................................................................................................. 552.4.1. El nucleosoma, unidad básica de empaquetamiento del ADN eucariota............ 552.4.2. Del nucleosoma al cromosoma metafásico.................................................................. 572.4.3. La heterocromatina permanece condensada

durante todo el ciclo celular ............................................................................................... 582.4.4. Centrómeros y telómeros ...................................................................................................... 592.4.5. Los cromosomas se presentan en tamaño y número variables

según especies ........................................................................................................................... 602.5.. El.ADN.de.los.orgánulos .................................................................................................................... 61

2.5.1. Organización genómica en el cloroplasto .................................................................... 612.5.2. Organización genómica de la mitocondria.................................................................. 62

Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 63Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 64Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 66

3.. PATRONES.DE.HERENCIA.MONOGÉNICA ................................................................................ 67

Contenidos ............................................................................................................................................................ 67Objetivos ............................................................................................................................................................... 673.1.. Mendel.y.el.estudio.de.los.patrones.de.herencia ..................................................................... 68

3.1.1. El cruzamiento monohíbrido analiza una sola característica fenotípica ............. 693.1.2. El cruzamiento dihíbrido genera nuevas combinaciones fenotípicas ............. 78

3.2.. Predicción.de.la.descendencia .......................................................................................................... 803.2.1. Uso de diagramas y tablas .................................................................................................. 803.2.2. Cálculo de probabilidades de descendencia ............................................................... 823.2.3.. La.prueba.de.ji.al.cuadrado.permite.validar.hipótesis .......................................... 83

3.3.. La.teoría.cromosómica.de.la.herencia .......................................................................................... 863.4.. Mitosis.y.meiosis.reparten.de.manera.distinta.el.material.hereditario .......................... 87

3.4.1. Consecuencias genéticas de la meiosis ......................................................................... 88Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 89Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 90Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 93

4.. SEXO.Y.HERENCIA ..................................................................................................................................... 95

Contenidos ............................................................................................................................................................ 95Objetivos ............................................................................................................................................................... 954.1.. Importancia.del.sexo.en.la.herencia.biológica .......................................................................... 96

7Índice

4.2.. Mecanismos.de.determinación.sexual .......................................................................................... 984.2.1. Determinación cromosómica .............................................................................................. 984.2.2. Determinación génica del sexo por acción de un único gen ............................... 1004.2.3. Determinación ambiental ..................................................................................................... 101

4.3.. Los.cromosomas.sexuales.humanos .............................................................................................. 1024.4.. Cromosomas.sexuales.y.compensación.de.dosis ..................................................................... 104

4.4.1. El mecanismo de la compensación de dosis ................................................................ 1054.5.. Herencia.ligada.a.los.cromosomas.sexuales .............................................................................. 107

4.5.1. Herencia ligada al cromosoma X en humanos .......................................................... 1074.5.2. Herencia ligada al cromosoma Y ..................................................................................... 1094.5.3. Herencia ligada a ambos cromosomas .......................................................................... 109

4.6.. El.estudio.de.la.herencia.en.humanos ........................................................................................... 1094.6.1. Análisis de genealogías ......................................................................................................... 1104.6.2. Estudio de gemelos y estudios de adopción ................................................................ 112


5.. INTERACCIÓN.ENTRE.GENES,.FONDO.GENÉTICO.Y.AMBIENTE .......................... 121

Contenidos ............................................................................................................................................................ 121Objetivos ............................................................................................................................................................... 1215.1.. Interacción.entre.genes:.nuevos.fenotipos.y.epistasias......................................................... 1225.2.. Fondo.genético.y.fenotipo:.efecto.de.posición.y.anticipación .......................................... 125

5.2.1. La posición cromosómica del gen puede afectar a su expresión ...................... 1265.2.2. Importancia del momento de la expresión génica y anticipación ..................... 1265.2.3. Impronta genómica: cuando el origen del gen condiciona su actividad ............... 127

5.3.. Influencia.del.sexo.en.la.expresión.génica ................................................................................. 1285.4.. Herencia.extranuclear ........................................................................................................................... 1285.5.. Efecto.materno ......................................................................................................................................... 1295.6.. Epigenética.y.plasticidad.fenotípica .............................................................................................. 130

5.6.1.. Efecto.epigenético.de.la.dieta.en.el.desarrollo.de.las.abejas ............................. 1325.6.2. Efecto epigenético sobre el comportamiento .............................................................. 1325.6.3. Efecto epigenético en gemelos monocigóticos ........................................................... 132


6.. FUNCIÓN.GÉNICA.Y.COMPLEMENTACIÓN ............................................................................. 139

Contenidos ............................................................................................................................................................ 139Objetivos ............................................................................................................................................................... 1396.1.. Los.genes.controlan.el.metabolismo.celular .............................................................................. 140


6.1.1. Los errores congénitos del metabolismo se deben a defectos bioquímicos hereditarios ............................................................ 140

6.2.. G..Beadle,.E..Tatum.y.la.genética.bioquímica .......................................................................... 1416.3.. Disección.genética.de.rutas.bioquímicas .................................................................................... 1446.4.. La.anemia.falciforme:.un.gen.codifica.un.polipéptido ......................................................... 1456.5.. Complementación.génica.................................................................................................................... 146

6.5.1. La.prueba.de.alelismo.permite.definir.unidades.genéticas.funcionales ........ 146Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 148Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 148Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 151

7.. HERENCIA.DE.CARACTERES.CUANTITATIVOS ................................................................... 153

Contenidos ............................................................................................................................................................ 153Objetivos ............................................................................................................................................................... 1537.1.. Caracteres.cualitativos.y.cuantitativos ......................................................................................... 1547.2.. Interpretación.mendeliana.de.la.herencia.multifactorial ...................................................... 155

7.2.1. G. Yule y la hipótesis de los factores múltiples .......................................................... 1557.2.2. Cálculo del número de genes implicados ..................................................................... 156

7.3.. Norma.de.reacción.en.caracteres.multifactoriales .................................................................. 1587.3.1. Las características umbrales .............................................................................................. 158

7.4.. La.varianza.fenotípica.y.sus.componentes ................................................................................. 1597.5.. Heredabilidad.y.selección.artificial ................................................................................................ 160

7.5.1. Tipos de heredabilidad .......................................................................................................... 1617.5.2. Cálculo de la heredabilidad ................................................................................................ 1617.5.3. El estudio de gemelos y el cálculo de la heredabilidad ......................................... 1637.5.4. La estima de la heredabilidad presenta limitaciones .............................................. 164

7.6.. Herencia.multifactorial.en.humanos .............................................................................................. 1647.7.. Identificación.de.los.genes.que.controlan.las.características.cuantitativas ................. 166

7.7.1. Localización mediante análisis de ligamiento ........................................................... 1677.7.2. Localización de genes mediante estudios

de asociación de genoma completo ................................................................................. 168Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 169Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 170Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 171

8.. PAPEL.Y.DESTINO.DEL.GEN.EN.LA.POBLACIÓN ................................................................. 173

Contenidos ............................................................................................................................................................ 173Objetivos ............................................................................................................................................................... 1738.1.. Población.mendeliana.y.patrimonio.genético ........................................................................... 1748.2.. La.variación.genética.en.las.poblaciones .................................................................................... 175

8.2.1.. La.heterocigosidad.cuantifica.la.variación.genética.en.la.población ........... 175

9Índice

8.2.2. Las frecuencias alélicas y genotípicas también describen la variación presente .................................................................... 175

8.3.. Poblaciones.en.equilibrio:.ley.de.Hardy-Weinberg ............................................................. 1788.3.1. Comprobación de la existencia de equilibrio en una población ..................... 1828.3.2. Estima de la frecuencia de heterocigotos con la ley de Hardy-Weinberg ..... 182

8.4.. Desequilibrio.gamético.o.de.ligamiento ................................................................................... 183 8.5.. El.apareamiento.no.aleatorio.altera.las.frecuencias.genotípicas,

pero.no.las.alélicas .............................................................................................................................. 1858.5.1.. Cálculo.del.coeficiente.de.endogamia ......................................................................... 1868.5.2.. La.endogamia.reduce.la.eficacia.biológica.de.los.individuos ......................... 188

8.6.. Las.fuerzas.del.cambio.evolutivo ................................................................................................. 1888.6.1. La mutación es la fuente última de variación genética en la población ..... 1888.6.2.. La.migración.permite.el.flujo.de.los.distintos.alelos.entre.poblaciones ..... 1898.6.3. La deriva genética provoca cambio aleatorio en las frecuencias alélicas ...... 1908.6.4. La selección natural provoca adaptación .................................................................. 193


9.. LIGAMIENTO.Y.MAPAS.EN.EUCARIOTAS ................................................................................. 201

Contenidos ............................................................................................................................................................ 201Objetivos ............................................................................................................................................................... 201 9.1.. Los.genes.ligados.se.transmiten.juntos ...................................................................................... 202

9.1.1. La recombinación meiótica puede ser inter- e intracromosómica ................. 205 9.2.. Detección.del.ligamiento .................................................................................................................. 206 9.3.. Recombinación,.distancia.genética.y.mapa.de.ligamiento ............................................... 207 9.4.. Cálculo.de.distancias.a.partir.del.dihíbrido ............................................................................. 208 9.5.. El.mapa.de.tres.puntos ....................................................................................................................... 209 9.6.. Condicionantes.del.cálculo.de.distancias.genéticas ............................................................. 213

9.6.1. Distancia genética y distancia física no son coincidentes ................................. 2149.6.2. La frecuencia de entrecruzamiento puede ser diferente según el sexo ........ 2149.6.3.. La.interferencia.cuantifica.la.reducción.del.número

de dobles recombinantes observado ............................................................................. 2149.6.4. La función de mapa estima los dobles entrecruzamientos no observados ........ 216

9.7.. Análisis.de.ligamiento.y.mapas.en.haploides ......................................................................... 2179.7.1. Recombinación de un gen con el centrómero .......................................................... 2189.7.2. Análisis de tétradas y recombinación entre dos loci ............................................ 219

9.8.. Análisis.de.ligamiento.en.genealogías:.LOD score ............................................................. 220 9.9.. Mapeo.con.marcadores.moleculares:.estudios.de.asociación.de.genoma.completo 223

9.9.1. Los estudios de asociación de genoma completo localizan genes analizando poblaciones .................................................................... 223

9.10.. El.mapeo.físico.de.genes .................................................................................................................. 224


9.10.1. La hibridación de células somáticas asigna genes a cromosomas concretos ...................................................................... 225

9.10.2. Mapeando genes gracias a deleciones ...................................................................... 2259.10.3. Mapeo físico molecular: hibridación in.situ ........................................................... 226


10.. ANÁLISIS.GENÉTICO.EN.BACTERIAS.Y.VIRUS .................................................................... 235

Contenidos ............................................................................................................................................................ 235Objetivos ............................................................................................................................................................... 23510.1.. El.análisis.genético.en.bacterias ................................................................................................... 236

10.1.1. Mecanismos de intercambio de material hereditario entre bacterias ........ 23610.1.2. La transferencia horizontal de información hereditaria

es común en bacterias ....................................................................................................... 23710.2.. Transformación.bacteriana .............................................................................................................. 237

10.2.1. Mapas genéticos por transformación ........................................................................ 23810.3.. Conjugación.bacteriana ..................................................................................................................... 240

10.3.1.. El.plásmido.F.transporta.ADN.entre.bacterias.conjugantes ......................... 24110.3.2.. Mapas.de.tiempo.por.conjugación.interrumpida ................................................ 24210.3.3. Hay recombinación entre marcadores tras la transferencia .......................... 245

10.4.. El.análisis.genético.en.virus ............................................................................................................ 24610.5.. La.transducción ..................................................................................................................................... 247

10.5.1. La transducción generalizada permite detectar ligamiento entre genes bacterianos .................................................................................................... 247

10.5.2.. La.transducción.especializada.transfiere.genes.próximos.al.profago ...... 24810.6.. La.recombinación.en.virus .............................................................................................................. 248Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 250Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 251Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 254

11.. REPLICACIÓN.Y.RECOMBINACIÓN.DEL.ADN ....................................................................... 255

Contenidos ............................................................................................................................................................ 255Objetivos ............................................................................................................................................................... 25511.1.. La.replicación.del.ADN.es.semiconservativa ......................................................................... 256

11.1.1. M. Meselson y F. Stahl validaron el modelo semiconservativo ..................... 25611.2.. El.ADN.se.replica.bidireccionalmente.en.el.replicón ......................................................... 25711.3.. Son.varias.las.ADN.polimerasas.implicadas.en.la.replicación....................................... 258

11.3.1. La ADN pol III es un dímero asimétrico .................................................................. 26011.4.. Un.modelo.para.la.replicación.del.ADN.en.E. coli .............................................................. 261

11.4.1. La replicación se inicia en sitios concretos ............................................................ 261

11Índice

11.4.2. Actividades helicasa y girasa desenrollan la doble hélice .............................. 26111.4.3. El inicio de la síntesis de ADN requiere la presencia

de un cebador de ARN ...................................................................................................... 26211.4.4. La elongación de las cadenas corre a cargo del holoenzima ADN pol III ... 26211.4.5.. La.terminación.requiere.la.presencia.de.secuencias.específicas ................. 264

11.5.. La.replicación.del.ADN.eucariota.es.más.compleja ............................................................ 26511.5.1. Se presentan múltiples orígenes que solo se replican

una vez por ciclo celular ................................................................................................. 26511.5.2. Se han descrito hasta catorce ADN polimerasas ................................................. 26511.5.3. La replicación altera la estructura de los nucleosomas ................................... 26611.5.4. Los extremos del ADN se replican con participación de la telomerasa ... 266

11.6.. La.recombinación.homóloga.requiere.rotura,.intercambio y.reparación.del.ADN ........................................................................................................................ 26811.6.1. El modelo de Holliday supone la rotura de dos cadenas

con la misma polaridad.................................................................................................... 26911.6.2. La recombinación en eucariotas parece asociada

a roturas de doble cadena ............................................................................................... 270Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 271Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 272Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 273

12.. BASE.MOLECULAR.DE.LA.MUTACIÓN.GÉNICA.Y.REPARACIÓN.DEL.ADN ........ 275

Contenidos ............................................................................................................................................................ 275Objetivos ............................................................................................................................................................... 27512.1.. La.mutación.altera.la.secuencia.del.ADN ................................................................................ 27612.2.. La.mutación.es.aleatoria ................................................................................................................... 278

12.2.1. Tasa y frecuencia de mutación ...................................................................................... 27912.3.. Base.molecular.de.la.mutación.espontánea ............................................................................. 280

12.3.1. Los errores en la replicación son causa de mutación espontánea .............. 28012.3.2. La lesión espontánea de las bases también es causa común

de mutación ............................................................................................................................ 28212.4.. Mutación.inducida.por.agentes.químicos.y.radiaciones .................................................... 282

12.4.1. Los mutágenos químicos actúan de distintas maneras sobre el ADN ........ 28212.4.2. La radiación electromagnética altera la estructura del ADN ....................... 284

12.5.. Sistemas.de.reparación.del.ADN .................................................................................................. 28512.5.1. La prevención disminuye la aparición de mutaciones ...................................... 28512.5.2. La reparación directa restablece las estructuras originales .......................... 28612.5.3. Reparación por escisión y reemplazamiento de bases o nucleótidos ......... 28612.5.4. La reparación de apareamientos erróneos

discrimina la cadena de nueva síntesis .................................................................... 28812.5.5. Las roturas bicatenarias también pueden ser reparadas ................................. 288

Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 291


Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 291Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 293

13.. CITOGENÉTICA ............................................................................................................................................. 295

Contenidos ............................................................................................................................................................ 295Objetivos ............................................................................................................................................................... 29513.1.. Cariotipo.y.bandeo.cromosómico ................................................................................................ 296

13.1.1. El bandeo cromosómico permite distinguir regiones en los cromosomas ...... 29613.2.. Tipos.de.mutaciones.cromosómicas ............................................................................................ 29713.3.. La.mutación.estructural.altera.el.número.u.orden.de.los.genes.en.el.cromosoma ..... 299

13.3.1. La deleción consiste en la pérdida de una región cromosómica .................. 29913.3.2. La duplicación aumenta la cantidad de material

genético del cromosoma .................................................................................................. 30113.3.3. Las inversiones reordenan los genes ......................................................................... 30213.3.4. Las translocaciones alteran los grupos de ligamiento ...................................... 304

13.4.. La.variación.numérica.en.el.genoma .......................................................................................... 30613.4.1. La aneuploidía conlleva ganancia o pérdida de uno o más cromosomas ...... 30613.4.2. Alteraciones de la euploidía .......................................................................................... 309


14.. EXPRESIÓN.GÉNICA.Y.CÓDIGO.GENÉTICO ............................................................................ 315

Contenidos ............................................................................................................................................................ 315Objetivos ............................................................................................................................................................... 31514.1.. Expresión.génica:.genes.y.productos.génicos ........................................................................ 316

14.1.1.. Genes.codificantes.y.genes.de.ARN.no.codificantes ........................................... 31614.1.2. Los productos génicos a nivel de función ................................................................ 31614.1.3. Los procesos que componen la expresión génica ................................................ 317

14.2.. La.unidad.de.transcripción .............................................................................................................. 31714.3.. La.transcripción.y.el.procesamiento.del.ARN ....................................................................... 318

14.3.1. Transcripción y procesamiento del ARN en bacterias ...................................... 31914.3.2. Transcripción y procesamiento del ARN en eucariotas .................................... 322

14.4.. El.código.genético.y.la.traducción ............................................................................................... 32714.4.1. El desciframiento del código genético ...................................................................... 32714.4.2. El código genético es casi universal .......................................................................... 32914.4.3. Los ARN de transferencia: intermediarios entre los codones

y los aminoácidos ................................................................................................................ 33014.4.4. La traducción ........................................................................................................................ 332

13Índice


15.. CONTROL.DE.LA.EXPRESIÓN.GÉNICA.EN.BACTERIAS ................................................. 337

Contenidos ............................................................................................................................................................ 337Objetivos ............................................................................................................................................................... 33715.1.. Aspectos.básicos.de.la.regulación.génica.en.bacterias ...................................................... 338

15.1.1. Niveles de regulación en bacterias ............................................................................. 33815.1.2.. Clasificación.de.los.genes ............................................................................................... 33815.1.3. Los tres componentes de un sistema regulador .................................................... 339

15.2.. El.modelo.del.operón.lac.de.Jacob.y.Monod.......................................................................... 33915.3.. El.análisis.genético.de.mutaciones.fue.clave.para.proponer

el.modelo.del.operón.lac .................................................................................................................. 34115.4.. El.operón.lac.también.es.un.sistema.inducible.de.control.positivo ............................. 34315.5.. Sistemas.reprimibles ........................................................................................................................... 34415.6.. Regulación.por.atenuación .............................................................................................................. 34515.7.. La.regulación.génica.por.ARN ...................................................................................................... 348

15.7.1. Interruptores de ARN ........................................................................................................ 34815.7.2. Regulación por ARN pequeños reguladores .......................................................... 349


16.. CONTROL.DE.LA.EXPRESIÓN.GÉNICA.EN.EUCARIOTAS ............................................. 355

Contenidos ............................................................................................................................................................ 355Objetivos ............................................................................................................................................................... 35516.1.. Niveles.de.regulación ......................................................................................................................... 35616.2.. Estructura.de.la.cromatina.y.regulación.de.la.transcripción ............................................ 35716.3.. Regulación.de.la.transcripción:.factores.de.transcripción

y.secuencias.reguladoras.en.el.ADN ........................................................................................... 35816.4.. Regulación.del.procesamiento.alternativo.de.exones ......................................................... 36116.5.. Estabilidad.de.los.ARNm.y.regulación.de.la.expresión.génica...................................... 36216.6.. Regulación.de.la.expresión.génica.por.ARN.pequeños ..................................................... 36416.7.. Otros.niveles.de.control.de.la.expresión.génica .................................................................... 366

16.7.1. Edición del ARN .................................................................................................................. 36616.7.2. Regulación de la traducción y regulación postraduccional ........................... 368

16.8.. Epigenética.e.impronta ...................................................................................................................... 369Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 372Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 372Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 373


17.. GENÉTICA.DE.LA.DIFERENCIACIÓN.Y.EL.DESARROLLO ............................................ 375

Contenidos ............................................................................................................................................................ 375Objetivos ............................................................................................................................................................... 37517.1.. Bases.genéticas.de.la.diferenciación.y.el.desarrollo ........................................................... 37617.2.. Especificación,.determinación.y.diferenciación.celulares ................................................ 37617.3.. Desarrollo.en.Drosophila ................................................................................................................. 378

17.3.1. El desarrollo y el ciclo biológico en Drosophila .................................................. 37817.3.2.. El.eje.anteroposterior ....................................................................................................... 38017.3.3.. El.eje.dorsoventral ............................................................................................................. 38017.3.4. Expresión de los genes de segmentación ................................................................. 38117.3.5. Expresión de los genes homeóticos ............................................................................ 384

17.4.. Los.genes.homeóticos.en.mamíferos .......................................................................................... 38617.5.. Desarrollo.floral.en.Arabidopsis thaliana ................................................................................ 387Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 388Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 389Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 390

18.. GENÉTICA.DEL.CÁNCER ........................................................................................................................ 391

Contenidos ............................................................................................................................................................ 391Objetivos ............................................................................................................................................................... 39118.1.. El.cáncer.es.una.enfermedad.genética.no.hereditaria ......................................................... 39218.2.. Genes.implicados.en.el.desarrollo.del.cáncer ......................................................................... 393

18.2.1. Protooncogenes y oncogenes......................................................................................... 39318.2.2. Genes supresores de tumores ........................................................................................ 39518.2.3. Otros genes implicados en el desarrollo del cáncer .......................................... 397

18.3.. Alteraciones.cromosómicas.y.el.cáncer .................................................................................... 39818.4.. Algunos.cánceres.tienen.una.predisposición.hereditaria ................................................... 39918.5.. Virus.oncogénicos ................................................................................................................................ 400Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 403Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 403Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 404

19.. TECNOLOGÍA.DEL.ADN.RECOMBINANTE ............................................................................... 405

Contenidos ............................................................................................................................................................ 405Objetivos ............................................................................................................................................................... 40519.1.. Tecnología.del.ADN.recombinante ............................................................................................. 406

19.1.1. Las enzimas de restricción cortan secuencias concretas de ADN ............... 40619.1.2. Los vectores de clonación aceptan y replican fragmentos de ADN ............ 40819.1.3. Los vectores se guardan en células receptoras ..................................................... 412

19.2.. Las.genotecas.son.colecciones.de.secuencias.de.ADN ...................................................... 41319.2.1. Obtención de genotecas genómicas y de ADN complementario .................. 413

15Índice

19.2.2. La hibridación permite la detección de secuencias de interés ...................... 41419.3.. La.reacción.en.cadena.de.la.polimerasa.multiplica.secuencias.concretas ................. 417

19.3.1. La PCR en tiempo real permite estimar el número de copias ....................... 41919.4.. La.secuenciación.del.ADN .............................................................................................................. 419

19.4.1. La secuenciación automatizada ................................................................................... 42019.4.2. Tecnologías de secuenciación de nueva generación .......................................... 420

19.5.. Edición.del.genoma.mediante.nucleasas ................................................................................... 42319.5.1. El sistema CRISPR/Cas9 ................................................................................................. 425

19.6.. Aplicaciones.de.la.tecnología.del.ADN.recombinante ....................................................... 42519.6.1. Los métodos de transferencia génica son la base de la biotecnología ...... 42719.6.2. La biotecnología verde se aplica al sector agrícola y ganadero ................. 42819.6.3. Los organismos transgénicos no son clones .......................................................... 42919.6.4.. La.biotecnología.roja.trabaja.para.mejorar.nuestra.salud ............................ 43119.6.5. La biología sintética diseña nuevos sistemas biológicos ................................. 433


20.. GENÓMICA,.BIOINFORMÁTICA,.TRANSCRIPTÓMICA.Y.PROTEÓMICA ........... 439

Contenidos ............................................................................................................................................................ 439Objetivos ............................................................................................................................................................... 43920.1.. El.paradójico.tamaño.de.los.genomas ........................................................................................ 44120.2.. La.secuenciación.y.anotación.de.genomas.completos ....................................................... 44420.3.. El.proyecto.genoma.humano .......................................................................................................... 44720.4.. Transcriptómica.y.proteómica ....................................................................................................... 44820.5.. Los.genomas.de.los.seres.vivos .................................................................................................... 451

20.5.1. Genomas de bacterias ....................................................................................................... 45120.5.2. Genomas de eucariotas .................................................................................................... 45320.5.3. Genomas de orgánulos ..................................................................................................... 453

20.6.. Los.elementos.transponibles.afectan.al.tamaño.y.estructura.de.los.genomas ......... 45420.6.1. Los elementos transponibles en bacterias ............................................................... 45420.6.2. Los elementos transponibles en eucariotas ............................................................ 457

20.7.. Metagenómica ....................................................................................................................................... 45920.8.. Análisis.molecular.de.la.variación.humana ............................................................................. 460Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 462Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 463Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 464

21.. EVOLUCIÓN.DE.GENES.Y.GENOMAS .......................................................................................... 467

Contenidos ............................................................................................................................................................ 467Objetivos ............................................................................................................................................................... 467


21.1.. Evolución.de.genomas ....................................................................................................................... 46821.2.. Origen.de.nuevos.genes .................................................................................................................... 469

21.2.1. La duplicación del ADN, de los genes o de los genomas ................................. 47021.2.2.. Barajeo.de.dominios.o.exones ...................................................................................... 47321.2.3. Transferencia genética horizontal ............................................................................... 47321.2.4. Formación de genes de.novo ......................................................................................... 474

21.3.. Efecto.de.los.elementos.transponibles.sobre.el.genoma.................................................... 47521.4.. ADN.antiguo.y.la.evolución.humana ......................................................................................... 477Resumen.conceptual ........................................................................................................................................ 479Problemas.propuestos ..................................................................................................................................... 479Preguntas.de.evaluación................................................................................................................................. 480

BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................................................................ 483

SOLUCIONARIO ..................................................................................................................................................... 489

ÍNDICE.ANALÍTICO ............................................................................................................................................. 515

2Vehículos de herencia:

ADN y cromosoma

Contenidos

• Naturaleza del material hereditario.• Estructura del material hereditario.• El cromosoma de virus y bacterias: la doble hélice.• Cromatina y cromosoma eucariota.• El ADN de los orgánulos.

Objetivos

• Conocer la naturaleza del material hereditario.• Familiarizarse con la estructura y los tipos de ADN.• Estudiar la estructura de los genomas víricos y bacterianos.• Comprender la dinámica del empaquetamiento del ADN en la célula eucariota.• Aprender las características principales de los genomas de orgánulos.


2.1. Naturaleza del material hereditario

Desde el primer momento en que se abordó científicamente el fenómeno de la herencia se fue cons-ciente de la necesidad, y se propuso la existencia, de un material hereditario. El mismo G. Mendel ya responsabilizaba de esta a lo que denominó factores hereditarios y, en 1890, H. de Vries propuso como responsable a un material particulado intracelular al que denominó pangenes. Se necesitó que las técnicas de observación citológica avanzasen lo suficiente para permitir, a principios del siglo xx, que Theodor Boveri y Walter Sutton presentaran a los cromosomas como los responsables físicos de la transmisión hereditaria con el enunciado de la teoría cromosómica de la herencia, posteriormente confirmada por el grupo liderado por T. H. Morgan. En lo referente a la naturaleza química de este material, los primeros datos se remontan al año 1871, cuando Johann Friedrich Miescher, médico interesado en la química del pus, publicó un método para separar núcleos y citoplasma a partir de los leucocitos presentes en este y describió la existencia, en la fracción nuclear, de un material ácido, rico en fósforo y con poco azufre al que nombró nucleína. Comprobó que estaba constituido por áci-do nucleico y proteína, y, unos años más tarde, se confirmó que ambos componentes constituyen la cromatina y los cromosomas. Aunque se desconocía cuál de los dos era el responsable de la herencia biológica, se reconocía que el responsable debía cumplir con cuatro características fundamentales: 1) estar capacitado para llevar la información biológica necesaria para el organismo; 2) posibilitar la expresión de dicha información; 3) ser capaz de transmitirla, tanto de una célula a sus descendientes dentro del propio organismo como entre organismos, entre generaciones, por lo que requiere de un mecanismo de replicación fiable, capacitado para elaborar copias con exactitud, y 4) debe ser lo su-ficientemente estable para que los cambios heredables (las mutaciones) ocurran en baja frecuencia a la vez que debe permitir un cierto grado de variación.

Poco a poco, se acumuló toda una serie de pruebas indirectas a favor de los ácidos nucleicos. Su localización nuclear como parte de la cromatina y de los cromosomas, frente a la localización tanto nuclear como citoplasmática de las proteínas; su presencia en cantidad constante en casi todos los tipos celulares del organismo, excepción hecha de las células germinales que presentan justamente la mitad o su vida media, muy superior al ciclo celular, como puede comprobarse me-diante su marcaje radiactivo y posterior seguimiento entre otras. Sin embargo, quizá la más intere-sante sea el efecto mutagénico de la luz ultravioleta, máximo al irradiar con una longitud de onda de 260 nm, justo la longitud de onda a la que es máxima la absorción por parte del ADN, mientras que las proteínas absorben con mayor eficiencia a longitudes de onda de 280 nm.

2.1.1. El ADN es el depositario habitual de la información genética

En 1928, Frederick Griffith llevó a cabo una serie de experimentos con la bacteria Diplococcus pneumoniae (actualmente Streptococcus pneumoniae), causante de la neumonía. Estas bacterias pueden presentar diferentes tipos de cubiertas (tipo II y III) según la composición química de los polisacáridos que la forman y, en consecuencia, cada una de estas cepas provoca la formación de un anticuerpo específico al ser inoculada en conejos. El tipo de cubierta es hereditario y, por tanto, bacterias de un tipo no aparecen en cultivos puros del otro. Además, las propias cubiertas pueden existir o no. Así, pueden encontrarse cepas de neumococos no encapsulados que dan lugar a co-lonias de aspecto rugoso (R) y son no virulentas y bacterias con cubierta que forman colonias de

45Vehículos de herencia: ADN y cromosoma

aspecto liso (S) y se muestran virulentas. Esta característica también está regida genéticamente, lo cual hace que puedan encontrarse cuatro tipos diferentes de cepas: 1) IIS, con cubierta de tipo II y virulenta; 2) IIIS, con cubierta de tipo III y virulenta; 3) IIR, con capacidad para producir cubierta de tipo II, pero no la presenta y, por tanto, no virulenta, y 4) IIIR, con capacidad para producir cubierta de tipo III, pero no la presenta y, por tanto, no virulenta.

En sus experimentos, en primer lugar, inyectó ratones con bacterias tipo IIR y observó que los ratones sobrevivían, por lo que no pudieron recuperarse bacterias de su sangre. Seguidamente, in-yectó ratones con bacterias tipo IIIS, y, como era de esperar por tratarse de bacterias virulentas, los ratones desarrollaron la enfermedad y se recuperaron bacterias tipo IIIS de su sangre. En un tercer paso, inyectó bacterias IIIS muertas por calentamiento (esterilización) antes de la inoculación y observó que los ratones tampoco morían ni podían recuperarse bacterias a partir de la sangre. Re-sumiendo estos experimentos, se concluye que la bacteria necesita estar viva y poseer una cubierta de polisacáridos para ser infectiva. A continuación, F. Griffith infectó ratones con una mezcla de bacterias IIR vivas (no virulentas por no presentar cubierta) y bacterias tipo IIIS muertas por calor (no virulentas al estar muertas). Sorprendentemente, el resultado fue la muerte de los ratones debido a la enfermedad, pues se recuperaron bacterias tipo IIIS vivas a partir de la sangre (figura 2.1A). F. Griffith concluyó que alguna bacteria tipo IIR había sido transformada en bacteria de tipo IIIS por interacción con los restos de bacterias tipo IIIS inoculadas. Pensó que el agente responsable de este cambio podría ser de tipo proteico y se refirió a él como principio transformante.

FIGURA 2.1. A) Experimento de transformación llevado a cabo por F. Griffith con Streptococcus pneumoniae. B) Experimento de O. T. Avery, C. M. McLeod y M. McCarty.

Hubo que esperar hasta el año 1944 para que Oswald T. Avery, Colin M. McLeod y Maclyn McCarty demostraran que el principio transformante no era una proteína, sino el ADN. Estos auto-res rehicieron el experimento de transformación de F. Griffith, pero utilizando un sistema in vitro para la transformación de bacterias R en S. Partieron de una gran cantidad de bacterias tipo IIIS que


homogeneizaron y trataron con detergente, con lo que obtuvieron un filtrado soluble del que elimi-naron proteínas, polisacáridos y glúcidos. Seguidamente, lo precipitaron con etanol y obtuvieron un extracto que retenía la capacidad para transformar células no virulentas. Cuando sometieron este ex-tracto a la acción de enzimas proteolíticas como la tripsina y la quimiotripsina, el producto resultante mantuvo la capacidad transformante. Lo mismo sucedió al someterlo a la acción de ribonucleasa, enzima que digiere el ARN. Sin embargo, cuando sometieron muestras del extracto a la acción de una desoxirribonucleasa, el producto resultante perdió la capacidad para transformar bacterias vivas tipo IIR en IIIS (figura 2.1B). Así pues, únicamente las fracciones que contenían ácidos nucleicos, y concretamente ADN, presentaban capacidad para transformar las bacterias IIR en bacterias IIIS.

La segunda evidencia de que el ADN es el material hereditario, en este caso de bacteriófagos, llegó en 1952 con el trabajo de Alfred D. Hershey y Martha Chase sobre la replicación del bacte-riófago T2. En ese momento, ya se conocía que T2 infecta E. coli mediante su unión a la pared de la bacteria seguida de la inyección del material genético, el cual, una vez en el interior, controla la producción de la progenie de fagos. Al final, la bacteria lisa y se liberan al medio entre 100 y 200 fagos que pueden infectar nuevas bacterias (figura 2.2A). Sin embargo, se desconocía la naturaleza del material hereditario del fago. En su experimento, A. D. Hershey y M. Chase cultivaron bacte-rias en un medio con isótopos radiactivos de fósforo (32P, el cual se incorpora selectivamente a los ácidos nucleicos) o de azufre (35S, el cual se incorpora selectivamente a las proteínas). Después, infectaron estas bacterias radiactivas con fagos T2 y obtuvieron así fagos marcados en sus ácidos nu-cleicos (con 32P) o en sus proteínas (con 35S). A continuación, infectaron bacterias no radiactivas con estos fagos marcados y, después de permitir la introducción del material hereditario, eliminaron los restos fágicos que quedaban pegados a las cápsulas bacterianas mediante agitación mecánica. Obser-varon que, cuando utilizaban como fagos infectivos los marcados con 32P, podía localizarse la mayor parte de la radiactividad en el interior de las bacterias y muy poca en las partículas fágicas eliminadas de la superficie. Además, tras la lisis, podía detectarse parte del 32P en los fagos de la progenie. Por el contrario, después de infectar E. coli con fagos T2 marcados con 35S, no detectaban radiactividad en el interior de las bacterias y en absoluto en la progenie de fagos. En este caso, la mayor parte de la radiactividad se localizaba en los restos de fagos eliminados mecánicamente. Este resultado les permitió concluir que es el ADN y no las proteínas el material que entra en la célula bacteriana y, por tanto, el responsable del funcionamiento y reproducción del fago T2 (figura 2.2B).

2.1.2. El ARN como material hereditario de algunos virus

Un poco más tarde, se determinó que, en algunos virus, el ácido nucleico que actúa como soporte físi-co de la herencia es el ARN y no el ADN. Las primeras observaciones se realizaron con el virus TMV (virus del mosaico del tabaco), el cual está constituido únicamente por un ARN helicoidal y proteínas que lo rodean y protegen. Este componente proteico es específico para cada cepa y él solo no es infec-tivo. En 1956, Alfred Gierer y G. Schramm inocularon plantas de tabaco con ARN puro del virus TMV y observaron que se desarrollaban las lesiones características de la infección, con lo que demostraron que el ARN es infectivo por sí mismo y el material hereditario de este virus. El año siguiente, 1957, Heinz L. Fraenkel-Conrat y Beatrice B. Singer confirmaron las conclusiones de los anteriores al obser-var que, en infecciones con virus híbridos reconstituidos a partir de ARN y proteínas procedentes de cepas diferentes, siempre se recuperaba una progenie vírica del tipo especificado por el ARN.


FIGURA 2.2. A) Ciclo vital de un bacteriófago de la serie T2. B) El experimento de A. D. Hershey y M. Chase demuestra que el ADN es el material hereditario de los fagos.

2.1.3. El flujo de la información hereditaria

Para ser de utilidad, la información hereditaria almacenada en la secuencia del ácido nucleico no debe permanecer recluida en la molécula que la porta, debe circular. Se han descrito tres vías principales de flujo, de transmisión, de la información por la célula: replicación, transcripción y traducción. El proceso de replicación del ADN permite que se obtengan copias idénticas de la molécula original, lo que posibilita que la información se transmita de una molécula de ADN a otras. Por otra parte, la información debe ser expresada, debe transmitirse del ADN a la proteína de manera unidireccional mediante los procesos de transcripción y traducción. Gracias al primero, la transcripción, la información codificada en el ADN pasa a una molécula de ARN que puede ser funcional en sí misma o actuar como intermediario en la síntesis de proteínas. Mediante la tra-ducción, se consigue que la información depositada en la secuencia del ARN dirija la síntesis de una cadena polipeptídica que, tras las modificaciones químicas y plegamientos correspondientes, se convertirá en proteína funcional. Francis Crick denominó dogma central de la biología mole-cular este concepto de flujo de la información. En la actualidad, su enunciado inicial se ha visto matizado, dado que, a las tres vías clásicas de flujo de la información –replicación, transcripción y traducción–, debe añadirse la posibilidad de flujo de información desde el ARN al ADN mediante el proceso de transcripción inversa que presentan retrovirus y algunos elementos transponibles. También el ARN se replica en virus que poseen este material hereditario.


2.2. Estructura del material hereditario: la doble hélice

La primera propuesta se remonta a 1919, cuando aún se desconocía por completo la importancia biológica de esta molécula. En dicho año, Phoebus Levene propuso que la estructura del ADN se basaría en la repetición de un tetranucleótido en el que cada componente estaría compuesto por una base nitrogenada, una desoxirribosa y un fosfato. A principios de los años cincuenta, Erwin Chargaff y sus colaboradores observaron que, al hidrolizar el ADN de diferentes organismos y cuantificar sus bases, estas no se presentan en la misma proporción y que, además, estas propor-ciones varían según los organismos. Comprobaron que la proporción de adenina es igual a la de timina y la de guanina a la de citosina, y, por tanto, la existencia de una correspondencia 1:1 entre las bases púricas y pirimidínicas, relaciones que hoy día se conocen como la regla o norma de Chargaff. Según esta, la comparación de ADN de diferentes organismos dará unas proporciones A/T, G/C y, por tanto, A+G/T+C (purinas/pirimidinas) alrededor de la unidad, aunque la propor-ción (A+T/G+C) variará. Todo esto sugería que el ADN no es una molécula sencilla formada por un tetranucleótido repetido, sino más bien un polímero de gran tamaño integrado por centenares o miles de los cuatro nucleótidos en secuencias variables, pero que, por alguna razón desconocida para E. Chargaff, mantenían ciertas proporciones entre ellos.

Estos datos, junto con el conocimiento que ya se tenía sobre las características fisicoquímicas de este polinucleótido y los resultados obtenidos por Rosalind Franklin mediante difracción de rayos X en cristales del ADN que mostraban una estructura helicoidal altamente ordenada, y que Maurice Wilkins –director de R. Franklin– les mostró sin conocimiento de la autora, permitieron a James D. Watson y Francis H. C. Crick elaborar en 1953 –siguiendo las técnicas desarrolladas por Linus Pauling– un modelo tridimensional de la estructura física y composición química del ADN que lo presenta como una hélice de dos cadenas polinucleotídicas. Cada cadena está formada por nucleótidos unidos mediante enlaces fosfodiéster entre las moléculas de desoxirribosa, donde se presenta el fósforo del grupo fosfato unido a los carbonos 3’ y 5’ de dos azucares sucesivos. Así pues, la cadena polinucleotídica presenta en uno de sus extremos una molécula de fosfato unida al carbono 5’ del azúcar y, por el otro, un azúcar y, por tanto, un carbono 3’ libre. Esta disposición química permite nombrar estos extremos de la molécula como extremos 5’ y 3’ respectivamente y así reflejar la orientación de la molécula.

En su modelo de doble hélice, situaron el esqueleto de azúcares y fosfatos en la parte exte-rior de la molécula y las bases nitrogenadas dirigidas hacia el interior de tal manera que las dos cadenas polinucleotídicas permanecen unidas mediante puentes de hidrógeno entre las parejas de bases. Situando las dos cadenas en fase, como sugería el patrón regular de difracción de rayos X, observaron que la estructura solo podía ser estable si la disposición de estas es antiparalela, entendiendo como tal que presentan orientaciones opuestas (3’ a 5’ y 5’ a 3’ respectivamente). En esta disposición, las adeninas pueden establecer dos puentes de hidrógeno con las timinas, mientras que las guaninas pueden establecer tres enlaces con las citosinas. Estos enlaces no covalentes ayudan a estabilizar la molécula y explican las propiedades físicas del ADN. Ade-más, las dos cadenas no pueden separarse si no se rompen previamente, lo que se conoce como enrollamiento plectonémico. Presentan dos surcos en su superficie, denominados mayor y me-nor, de 22 y 12 Å, respectivamente, que permiten cierta accesibilidad, especialmente el mayor, a la secuencia de nucleótidos del interior por parte de otras moléculas como ARN o proteínas. Cuando estas moléculas se sitúan en los surcos, pueden reconocer secuencias internas concretas


interaccionando con ellas mediante puentes de hidrógeno y otras fuerzas de unión débiles. Para acabar, es preciso señalar que el sentido de enrollamiento de la doble hélice es dextrógiro, es decir, el que se realiza en el mismo sentido que el que se observa cuando se gira la mano de-recha desplazando el dedo gordo hacia el exterior; su diámetro es de 20 Å y la distancia entre los pares de bases de 3,4 Å, presentándose 10 pares de bases por vuelta completa de hélice (figura 2.3). Con todo, más importante que las cifras es el concepto de que la doble hélice del ADN es una macromolécula extremadamente ordenada formada por moléculas orgánicas esta-bles que se emparejan de manera muy precisa.

FIGURA 2.3. Estructura de la doble hélice del ADN. A) Esquema de sus componentes. B) Representación de la doble hélice de ADN postulada por Watson y Crick.

2.2.1. Hay distintas formas de ADN

El modelo de Watson y Crick descrito hace referencia a una doble hélice de ADN enrollada hacia la derecha con 10 pares de bases por vuelta dispuestos de forma perpendicular al eje de esta y con las bases nitrogenadas en el centro de la molécula, dejando uno de los surcos de mayor tamaño. La profundidad de este surco y la proximidad de las bases a la superficie de este facilitan la in-teracción con otras moléculas. Es la configuración que presenta habitualmente el ADN in vivo, conocida como forma B, ADN-B. Pero han sido descritas otras formas alternativas que difieren de esta respecto, fundamentalmente, a la dirección del enrollamiento de la hélice, la distancia entre los pares de bases, la disposición relativa de los planos que forman las bases (ángulo de alabeo) y la inclinación de estos respecto al eje de la hélice (ángulo de balanceo). La forma B se presenta


in vitro en condiciones de humedad relativamente alta, pero, si este parámetro disminuye, el ADN muestra otro tipo de estructura que recibe el nombre de forma A. Esta, si bien también es una doble hélice enrollada hacia la derecha, presenta 11 pares de bases por vuelta, situadas más hacia el exterior de la molécula y ligeramente inclinadas (unos 20º) respecto al eje de la hélice de tal manera que los dos surcos presentan una anchura similar. Se han descrito otras formas del ADN que se enrollan hacia la derecha conocidas como C, D y E. La forma C, con 9,3 pb por vuelta y un diámetro de 19 Å, se presenta bajo condiciones de deshidratación todavía más severas que las que conducen al aislamiento de las formas A y B. Las formas D y E, con 8,0 y 7,2 pb por vuelta respectivamente, solo se presentan si no hay guanina en la hélice.

Un último tipo de ADN, también descrito in vivo como la forma B, pero que, en este caso, se presenta enrollado hacia la izquierda, recibe el nombre de ADN-Z por la apariencia en zigzag de su esqueleto de azúcar y fosfato. Este ADN presenta 12 pb por vuelta completa de hélice dispuestos periféricamente al eje central e inclinados 8,8º respecto a él. El ADN-Z presenta una hélice más fina y alargada que las formas A y B, con un surco menor mucho más estrecho y un surco mayor difícilmente apreciable (cuadro 2.1).

CUADRO 2.1 Propiedades de los principales tipos de ADN

Propiedad ADN-A ADN-B ADN-Z

Giro de la hélice Dextrógiro Dextrógiro Levógiro

Pares de bases por vuelta 10,9 10,4 12,0

Rotación por par de bases +32,7 +34,6 –30,0

Diámetro de la hélice 23 Å 20 Å 18 Å

Balanceo 19º –1,2º –9º

Alabeo 15,4º 11,7º 4,4º

El ADN también puede presentarse en ocasiones como una triple hélice, aunque de manera mucho menos habitual. Ocurre, por ejemplo, cuando se desenrolla un segmento de la doble cadena de ADN y una de las hebras se aparea con otra región de la molécula aprovechando la accesibi-lidad a las bases que proporciona el surco mayor y, dado que, bajo ciertas condiciones, las bases pueden aparearse simultáneamente con otras dos, originando el conocido como ADN-H. En otras ocasiones, una cadena simple de ADN o ARN puede aparearse con las bases de la doble cadena gracias a la accesibilidad que tiene a ellas a través del surco mayor, cuya importancia radica en que imposibilita el acceso de terceras moléculas a estas zonas, lo que implica un fuerte papel en el control de la expresión génica. También se han descrito estructuras de triple hélice en los extremos de los cromosomas gracias al plegamiento de una cadena simple sobre sí misma, lo que confiere estabilidad a los extremos.

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