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Genética
La continuidad de la vida
Ana Barahona EcheverrĂa, Daniel Piñero
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Genética
La continuidad de la vida
Ana Barahona EcheverrĂa, Daniel Piñero
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La genĂ©tica estudia los mecanismos y patrones de la herencia, aquellas caracterĂsticas que pasan de una generaciĂłn a otra. ÂżPor quĂ© los hijos se parecen a sus padres?, ÂżquĂ© son los genes y quĂ© sabemos de ellos?, Âżen quĂ© medida son importantes los factores ambientales en la determinaciĂłn de la apariencia de los organismos?, son algunas de las preguntas mĂĄs generales a las que la genĂ©tica responde.
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Sujet
Ciencias biolĂłgicasSous-sujet
Genética y genómicaIII. Mirando dentro del gen
LA MOLĂCULA DE LA HERENCIA
LOS organismos vivos estĂĄn caracterizados desde el punto de vista funcional por su capacidad para automantenerse y autorreproducirse. Existen tres tipos de molĂ©culas gigantes o macromolĂ©culas que normalmente son sintetizadas sĂłlo en los organismos vivos y que son bĂĄsicas para llevar a cabo estas funciones. Cada una de estas macromolĂ©culas consiste en una larga cadena compuesta de muchas unidades estructurales. Estas pequeñas unidades discretas o monĂłmeros van uniĂ©ndose unas a otras hasta formar un dĂmero (dos unidades), un trĂmero (tres unidades), etc., hasta formar un polĂmero. Las tres clases de macromolĂ©culas o polĂmeros son: polisacĂĄridos, polipĂ©ptidos y polinucleĂłtidos.
Los polisacĂĄridos tienen monĂłmeros o azĂșcares que contienen carbono (C), hidrĂłgeno (H) y oxĂgeno (O) como la glucosa, fructuosa o galactosa. Los polipĂ©ptidos estĂĄn formados de aminoĂĄcidos que contienen C, O, H, N (nitrĂłgeno) y algunas veces azufre (S). Existen 20 diferentes clases de aminoĂĄcidos en los organismos. La uniĂłn entre dos aminoĂĄcidos se hace por medio de un enlace peptĂdico para producir un dipĂ©ptido. Una proteĂna estĂĄ compuesta de una o varias cadenas de polipĂ©ptidos.
Por Ășltimo, los polinucleĂłtidos, tambiĂ©n llamados ĂĄcidos nucleicos, pueden ser de dos clases: polirribonucleĂłtidos o ĂĄcidos ribonucleicos (ARN) y los polidesoxirribonucleĂłtidos o ĂĄcidos desoxirribonucleicos (ADN). Los monĂłmeros que forman los ĂĄcidos nucleicos estĂĄn constituidos por una base, un azĂșcar y un fosfato, cuyos componentes quĂmicos son C, O, N, H y P (fĂłsforo). Este tipo de macromolĂ©culas, los ĂĄcidos nucleicos, contienen la informaciĂłn necesaria para la replicaciĂłn de los seres vivos, por lo que son el material genĂ©tico presente en todo tipo de organismos. Como ya mencionamos el material genĂ©tico de algunos virus puede ser ARN o ADN, y el material genĂ©tico de los organismos celulares es ADN.
QuĂmicamente el ADN consiste de un par de cadenas que semejan los ejes de una escalera; cada cadena tiene un esqueleto de fosfatos y azĂșcares alternantes. Estos azĂșcares son de una sola clase, desoxirribosa (recordemos que serĂĄ ribosa para el ARN), compuestos de C, H y O en donde cuatro de sus cinco ĂĄtomos de C estĂĄn formando un anillo con un ĂĄtomo de O (Figura 12).
A cada azĂșcar estĂĄ ligada una base orgĂĄnica. Esta base estĂĄ compuesta de C, H, O y N, y puede ser de cuatro tipos: adenina (A), timina (T) uracilo (U) para el ARN, citosina (C) o guanina (G). La citosina y la timina son pirimidinas, las cuales contienen dos N y cuatro C formando un anillo. La adenina y la guanina son purinas con cuatro N y cinco C arreglados en dos anillos (Figura 13).
Cada base orgĂĄnica de cada cadena se une a la otra base de la otra cadena mediante un enlace o puente de hidrĂłgeno: G y C se unen mediante tres enlaces de hidrĂłgeno y A y T mediante dos (Figura 14).
Como ya hemos mencionado, el ADN es una doble hĂ©lice y sus caracterĂsticas principales estĂĄn determinadas por los azĂșcares que se orientan en una direcciĂłn en una cadena y en otra direcciĂłn en la otra cadena (Figura 15). Debido a este arreglo inverso de los azĂșcares en cada cadena el ADN gira una vuelta completa (es decir, 360 grados) cada 10 pares de bases (Figura 16).
Otra caracterĂstica importante es que al esqueleto de azĂșcar-fosfato puede unirse cualquier base, pĂșrica o pirimĂdica, teniĂ©ndose teĂłricamente, cualquier arreglo o secuencia de ellas. Pero, las bases de una cadena deben complementarse con las bases de la otra cadena; ya hemos mencionado que G sĂłlo se une con C y A sĂłlo lo hace con T. En otras palabras, A se complementa con T, y G se complementa con C, de tal suerte que si nosotros sabemos la secuencia de bases en una cadena podremos deducir la secuencia de la cadena opuesta. De esta forma, en una cadena doble de ADN el nĂșmero de As es igual al nĂșmero de Ts, y el nĂșmero de Gs es igual al nĂșmero de Cs. Por ejemplo, si sabemos que una secuencia de una determinada regiĂłn de una cadena de ADN es ATTGC podremos deducir que la cadena opuesta tendrĂĄ la secuencia TAACG para esa misma regiĂłn. Y es asĂ como estĂĄn constituidos los genes: trozos de ADN cuya secuencia es determinada y distinta de otros genes.
El descubrimiento de que el ADN es la molĂ©cula de la herencia es relativamente joven pues pertenece al siglo XX, y sin lugar a dudas ha sido uno de los hallazgos mĂĄs sobresalientes de la biologĂa.
¿Cuål es el material hereditario? Fueron muchos los experimentos diseñados y las hipótesis propuestas para contestar esta pregunta. Mencionaremos las aportaciones mås importantes que marcaron el camino para dilucidar la estructura del ADN.
En 1928, el bacteriĂłlogo Fred Griffith estaba interesado en la virulencia (capacidad de infectar y producir enfermedad) de las bacterias causantes de la neumonĂa, llamadas Pneumonococcus. Primero obtuvo dos cepas, una infecciosa y otra no infecciosa o inofensiva. La diferencia principal entre estas dos cepas era que la cepa virulenta o mortal sintetizaba una cubierta lisa de polisacĂĄrido que protegĂa a la bacteria de ser digerida por el hospedero (el organismo al cual infectan), mientras que la cepa inofensiva no podĂa sintetizar la capa protectora (y por eso era atacada por las defensas del hospedero, haciĂ©ndola efectivamente inofensiva); al ponerlas a crecer en una caja de Petri bajo cultivo, Griffith notĂł que la cepa virulenta formaba placas lisas, mientras que la inofensiva producĂa placas rugosas.
Como primer paso, Griffith inyectĂł a ratones normales estas dos cepas para ver quĂ© sucedĂa. El resultado fue poco sorprendente. Los ratones inyectados con la cepa lisa o virulenta murieron, mientras que los que recibieron la cepa rugosa, sobrevivieron. El segundo paso fue aplicar calor a las bacterias de la cepa lisa o virulenta para matarlas (como sabemos, la mayorĂa de las bacterias mueren con el calor, de ahĂ que, por ejemplo, debamos hervir el agua antes de tomarla para garantizar la muerte de estos microorganismos), e inyectarlas posteriormente a los ratones. Los ratones no murieron. Recordemos que la diferencia entre las dos cepas es la presencia de una capa de polisacĂĄrido protectora. Fue asĂ como Griffith demostrĂł que el polisacĂĄrido por sĂ ...