• Transformación
  • Proceso de interferencia de ARN.
  • El descubrimiento del ADN.

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    Teoría cromosómica de la herencia


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    Teoría cromosómica de la herencia: sostiene que los factores hereditarios (los genes) están situados sobre los cromosomas, que su ordenamiento es lineal y que, al fenómeno hereditario de la recombinación, le corresponde un fenómeno en el ámbito celular: el intercambio de segmentos cromosómicos por "sobrecruzamiento" (crossing over)



    Transformación : 1. Proceso de introducción de ADN exógeno en una bacteria por medios físicos o químicos. 2. Conversión de una célula animal fenotípicamente normal en una célula con crecimiento descontrolado, por acción de un virus oncogénico. Se manifiesta además en alteraciones de la forma celular y en la pérdida de inhibición por contacto.

    Elabora un documento que permita entender la estructura del ADN e incluye en él, a modo de resumen, una tabla con la diferencia estructural y funcional entre el ADN y el ARN.



    http://payala.mayo.uson.mx/qonline/logoadn.gif

    La molécula de ADN está constituida por dos largas cadenas de nucleótidos unidas entre sí formando una doble hélice. Las dos cadenas de nucleótidos que constituyen una molécula de ADN, se mantienen unidas entre sí porque se forman enlaces entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas que quedan enfrentadas.

    La unión de las bases se realiza mediante puentes de hidrógeno, y este apareamiento está condicionado químicamente de forma que la adenina (A) sólo se puede unir con la Timina (T) y la Guanina (G) con la Citosina (C).


    http://payala.mayo.uson.mx/qonline/adnbases.gif

    http://payala.mayo.uson.mx/qonline/adn2.gif

    La estructura de un determinado ADN está definida por la "secuencia" de las bases nitrogenadas en la cadena de nucleótidos, residiendo precisamente en esta secuencia de bases la información genética del ADN. El orden en el que aparecen las cuatro bases a lo largo de una cadena en el ADN es, por tanto, crítico para la célula, ya que este orden es el que constituye las instrucciones del programa genético de los organismos.

    Conocer esta secuencia de bases, es decir, secuenciar un ADN equivale a descifrar su mensaje genético.





    La estructura en doble hélice del ADN, con el apareamiento de bases limitado ( A-T; G-C ), implica que el orden o secuencia de bases de una de las cadenas delimita automaticamente el orden de la otra, por eso se dice que las cadenas son complementarias. Una vez conocida la secuencia de las bases de una cadena ,se deduce inmediatamente la secuencia de bases de la complementaria.

    El modelo de la doble hélicede Watson y Crick ha supuesto un hito en la historia de la Biología.
    Si haces click ,verás una buena molécula de ADN.

    REPLICACIóN DEL ADN

    Es la capacidad que tiene el ADN de hacer copias o riplicas de su molécula. Este proceso es fundamental para la transferencia de la información genética de generación en generación.


    http://payala.mayo.uson.mx/qonline/adnrepli.gif

    Las moléculas se replican de un modo semiconservativo. La doble hélice se separa y cada una de las cadenas sirve de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. El resultado final son dos moléculas identicas a la original.



    Diferencias entre ADN y ARN

    Hay tres tipos netamente diferenciados de ARN, tanto en su estructura como en su función:






    a) Diferencias estructurales









    La estructura del ADN es de doble cadena, lo que confiere una mayor protección a la información contenida en él.

    La estructura de los ARN es monocatenaria aunque, puede presentarse en forma lineal como el ARNm o en forma plegada cruciforme como ARNt y ARNr






     

    b) Diferencias en la composición











    El ADN y ARN se diferencian en su composición de pentosa (azucar)

    El ADN está compuesto por desoxirribosa y el ARN por ribosa.

    EL ADN está compuestto por Adenosina,TImina Guanina y Citosina
    El ARN sustituye la Timina por Uracilo.





     

    c) Diferencias en la función






     

    Respecto a la función de cada tipo de ácido nucleíco, también hay diferencias.

    El ADN tiene como función el almacenar, conservar y transmitir la información genética de celulas padres a hijas.

    El ARNm y ARNt tiene como función básica el articular los procesos de expresión de la información genética del ADN en la síntesis de  proteínas.





    1.3.1


    En 1990, el profesor Richard Jorgensen, de la Universidad de Arizona en Tucson, estaba dedicado a pruebas sobre los mecanismos moleculares de la coloración, modificar genéticamente las petunias para obtener flores de un color rojo mas intenso. A partir de técnicas genéticas, Jorgensen había logrado cambiar el color de sus petunias,  el color rojo estaba codificado en un gen concreto que el conocía y también como fabrica en cada flor los pigmentos que le dan el color.

     El mecanismo es el siguiente, el ADN es como un libro, donde están escritas todas las instrucciones de la planta, la escritura utiliza solo cuatro letras y se escribe a dos renglones, por duplicado, siguiendo un determinado código, si en el renglón de arriba hay una A en el de abajo pone una T y si hay una C en el de abajo pone una G, lo que se escribe en un renglón determina lo que se escribe en el otro.

    Cada una de esas letras, se reconocen de una manera especial, formando pares, cada una con su complementaria, esto es, la A solo se une a la T y la C solo con la G solamente y se dice que el ADN esta ensamblado con esos dos renglones que son complementarios.

     

    http://static.flickr.com/120/277506960_15db21c073_o.jpg

    Este libro necesita de un medio que sepa leer las instrucciones que allí están escritas, un trozo de código genético puede contener la formula de una proteína por ejemplo la que da el color rojo a las flores, a este trozo que contiene la información para fabricar una proteína lo denominamos gen.

    Pero hay que crear esa proteína para conseguir el color y eso es algo de lo que se encarga un sistema celular especializado fuera del núcleo, se debe transmitir la información, es decir la formula de la proteína desde el ADN hasta dicho sistema y el medio que lo hace, es un mensajero, existe una molécula llamada ARN mensajero, que es similar al ADN, excepto que tiene un solo renglón y saca una copia del gen y la lleva al sistema que crea la proteína.

    El siguiente dibujo es muy esquemático y nos muestra como se realiza el proceso, donde el creador de la proteína se denomina ribosoma,

     
     


    En el siguiente dibujo, se describe lo mismo con más detalle, la trascripción del ADN al ARN y a la proteína, este proceso es el fundamento de la biología molecular y es representado por cuatro etapas importantes.    1) El ADN replica su información en un proceso que implica muchas enzimas. 2) Síntesis del ARN mensajero (ARN m). 3) En las células eucariotas el ARN m es procesado y migra del núcleo al citoplasma. 4) El ARN mensajero lleva la información del código a los ribosomas, Los ribosomas son orgánulos sin membrana, sólo visibles al microscopio electrónico debido a su reducido tamaño ,29 nm en células procariotas y 32 nm en las eucariotas. Su función es ensamblar proteínas a partir de la información genética que le llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm).

     

    Proceso de interferencia de ARN.



    Richard Jorgensen pensó que para potenciar el color solo tenían que añadir más mensajeros del color rojo, modifico las semillas y espero a que se produjeran flores más rojas, dicho experimento fracasó, las flores no eran rojas, eran blancas.

    El profesor Jorgensen sentó las bases del proceso de interferencia de ARN. Fue, en efecto, una anomalía en sus manipulaciones la que resultó ser finalmente determinante. Acostumbrado a convertir a sus petunias color malva en petunias blancas, el biólogo quiso esta vez que sus flores fueran de un malva aún más intenso. Fue allí cuando surgió la sorpresa: lo que floreció fueron flores blancas.

    Hubo que aguardar al fin de los años 90 y a los primeros resultados obtenidos con un gusano y con una mosca para comprender las razones. Fueron luego los trabajos del profesor Andrew Fire (Carnegie Institute de Washington) y Craig Mello, publicados en 1998 en la revista "Nature", los que permitieron poner en evidencia la existencia del mismo fenómeno, la posibilidad de "silenciar" a un gen, en otras especies vivas.

    Comprobaron que los mensajeros pueden ser de dos tipos, unos copian uno de los renglones del ADN y otros el otro renglón, cuando se ponen juntos las dos copias , forman un mensajero de doble renglón, este tipo de mensajero llamado ARN de interferencia no lleva la información de la proteína a las ribosomas, ni deja que otras moléculas las lleven, se convierte en un destructor para los mensajeros que llevan su mismo código, los rompen e impiden que así que se fabrique la proteína, es decir silencian los genes.

    Fue un descubrimiento con distintos alcances, los proceso biológicos que hacen posible el funcionamiento celular son muy complejos y esta complejidad tienen mucho que ver el descifrar las funciones de los diferentes genes que están activos en la célula, para estudiar las funciones de estos genes lo que muchos investigadores trataron de hacer es silenciar o inhibir esa función y esto se consigue con técnicas y procedimientos, los investigadores descubrimiento que las células tienen mecanismos muy eficientes para silenciar la actividad de genes muy concretos y de  esto se encarga el ARN interferente.

    Dos equipos norteamericanos que trabajaron de forma independiente revelaron recientemente en Nature que un mecanismo como éste podría ser usado con fines terapéuticos. Uno de ellos estuvo encabezado por el argentino Raúl Andino, quien trabaja desde hace varios años en la Universidad de California. El otro equipo es de la Universidad de Massachusetts.


    Otra cosa importantísima es que estos dos equipos acaban además de demostrar "in vitro" que pueden, mediante la utilización de este mecanismo, prevenir la infección de cultivos de células humanas con los virus responsables por un lado de la poliomielitis y, por otro, del sida.

     

    El descubrimiento del ADN.



     

    Hasta mediados del siglo 20 no se sospechaba que el ácido disoxirribonucleico, ADN, fuera la molécula capaz de asegurar la transmisión de los caracteres hereditarios de célula a célula, generación tras generación. Su limitada variedad química no permitía suponer que poseyera la versatilidad y ductilidad necesarias para almacenar la información genética de los seres vivos.

    En 1869 un biólogo suizo Johann Friedrich Miesscher, utilizo primero alcohol caliente y luego una pepsina enzimatica, que separa la membrana celular y el citoplasma de la célula, el científico quería aislar el núcleo celular, concretamente en los núcleos de las células del pus obtenidas de los vendajes quirúrgicos desechados y en la esperma del salmón, sometió a este material a una fuerza centrifuga para aislar a los núcleos del resto y luego sometió solo a los núcleos a un análisis químico.

    De esta manera Miescher identifico a un nuevo grupo de substancias celulares a las que denomino nucleínas, observo la presencia de fósforo, luego Richard Altmann las identifico como ácidos y les dio el nombre de ácidos nucleicos.

    Robert Feulgen, en 1914, describió un método para revelar por tinción el ADN, basado en el colorante fucsina. Se encontró, utilizando este método, la presencia de ADN en el núcleo de todas las células eucariotas, específicamente en los cromosomas.

    Durante los años 20, el bioquímico P.A. Levene analizo los componentes del ADN, los ácidos nucleicos y encontró que contenía cuatro bases nitrogenadas: citosina y timina (pirimidinas), adenina y guanina (purinas); el azúcar desoxirribosa; y un grupo fosfato. También demostró que se encontraban unidas en el orden fosfato-azúcar-base, formando lo que denomino un nucleótido. Levene también sugirió que los nucleótidos se encontraban unidos por los fosfatos formando el ADN. Sin embargo, Levene pensó que se trataban de cadenas cortas y que las bases se repetían en un orden determinado.

    En el año 1928 Frederick Griffith investigando una enfermedad infecciosa mortal, la neumonía, estudió las diferencias entre una cepa de la bacteria Streptococcus peumoniae que producía la enfermedad y otra que no la causaba. La cepa que causaba la enfermedad estaba rodeada de una cápsula (también se la conoce como cepa S, del ingles smooth, o sea lisa, que es el aspecto de la colonia en las placas de Petri). La otra cepa (la R, de rugosa, que es el aspecto de la colonia en la placa de Petri) no tiene cápsula y no causa neumonía.

    Griffith inyectó las diferentes cepas de la bacteria en ratones. La cepa S mataba a los ratones mientras que la cepa R no lo hacía. Luego comprobó que la cepa S, muerta por calentamiento, no causaba neumonía cuando se la inyectaba. Sin embargo cuando combinaba la cepa S muerta por calentamiento, con la cepa R viva, es decir con componentes individuales que no mata a los ratones e inyectaba la mezcla a los ratones, los ratones contraían la neumonía y morían.


    Las bacterias que se aislaban de los ratones muertos poseían cápsula y, cuando se las inyectaba, mataban otros ratones. Frederick Griffith fue capaz de inducir la transformación de una cepa no patogénica Streptococcus pneumoniae en patogénica. Griffith postuló la existencia de un factor de transformación como responsable de este fenómeno.

    El experimento de Hershey-Chase  ,el ADN es el material genético.

     

    En 1952 Alfred Hershey y Martha Chase realizaron una serie de experimentos destinados a dilucidar si el ADN o las proteínas era el material hereditario. Marcando el ADN y las proteínas con isótopos radiactivos en un cultivo de un virus, se podía seguir el camino de las proteínas y del ADN en un experimento, demostrando cual de ellos entraba en la bacteria.



    Ese seria el material hereditario (factor transformador de Griffith). Dado que el ADN contiene fósforo (P) pero no azufre (S), ellos marcaron el ADN con fósforo-32 radioactivo. Por otra parte, las proteínas no contienen P pero si S, y por lo tanto se marcaron con azufre-35. Hershey y Chase encontraron que el S-35 queda fuera de la célula mientras que el P-32 se lo encontraba en el interior, indicando que el ADN era el soporte físico de la herencia.
    1.3.3

    El producto filamentoso obtenido de la extracción no es ADN puro ya que, entremezclado con él, hay fragmentos de ARN. Una extracción "profesional" se realiza añadiendo enzimas que fragmentan las moléculas de ARN e impiden que se unan al ADN.

    Para realizar una extracción pura ocurrirá que el detergente contiene lauril sulfato de sodio, el cual limpia los trastes removiendo grasas y proteínas. Éste actúa de la misma manera en el protocolo de extracción de ADN, separando las grasas (lípidos) y las proteínas que constituyen las membranas que rodean la célula y el núcleo. Una vez que estas membranas se han roto, el ADN es liberado de la célula

    El calor suaviza los fosfolípidos (grasas) en las membranas que rodean la célula y el núcleo. También desactiva (desnaturaliza) a las enzimas desoxirribonucleicas (ADNasas) las cuales, si están presentes, pueden cortar el ADN en pedazos tan pequeños que lo haría imposible de ver. Si las enzimas se desnaturalizan y el ADN se desenrolla, éste pierde su forma y se vuelve inactivo. Las enzimas se desnaturalizan a 60° Celsius y el ADN se desnaturaliza a 80° Celsius.

    Los zumos de piña y papaya contienen un enzima, la papaína, la solución ablandadora de carne también actúa como una enzima, que contribuye a eliminar las proteínas que puedan contaminar el ADN. La solución ablandadora de carne actúa como una enzima.

    El ADN se precipita en el alcohol fuera de la solución, donde puede ser visto. Además de permitirnos ver el ADN, el alcohol separa el ADN de otros componentes celulares, los cuales son dejados en la solución acuosa.

    El proceso de extracción de ADN desde una célula es el primer paso para muchos procedimientos (protocolos) de los laboratorios de biotecnología.

    Los científicos deben ser capaces de separar suavemente el ADN de sustancias no deseadas que se encuentran en las células, evitando que el ADN se desnature (que se rompa).

    El material que se necesita para ello es fácil de encontrar y el procedimiento es sencillo .Cada uno de los ingredientes tiene su propia función. La solución de sal y jabón sirve para romper la membrana plasmática y nuclear e incluso la pared celular. El líquido de lentillas elimina las proteínas que degradan el ADN. El alcohol etílico sirve para precipitar el ADN

    -EL ADN


    El ADN constituye el material hereditario de un individuo. En él están escritas las instrucciones que deben seguir las células para construir un organismo y mantenerlo vivo. Todas las células que forman un individuo contienen una copia idéntica de ADN. Cada una de ellas, sin embargo, lee una parte de estas instrucciones y por eso hay células con diferentes formas y funciones.

    Está formado por desoxirribonucleotidos (A, G, C, T). Que a su vez están formados -D desoxirribosa y un ion fosfato.

    La proporción y secuencia de las bases nitrogenadas diferencia a los poli nucleótidos.

    El ADN presenta dos niveles de plegamiento que dan lugar a:

    Estructura primaria:

    Los polinucleótidos se forman entre las bases nitrogenadas de adenia, guanina, citosina y timina por enlaces covalentes de tipo fosfodiester. Así se forma un esqueleto de polidesoxiribosa-fosfato, de forma que queda un extremo con -OH 3´ libre y un extremo 5´ con un grupo fosfato libre.

    Estructura secundaria:

    Tiene un empaquetamiento espacial pero no se altera.

    Dentro de la estructura secundaria hay 3 modelos:

    El modelo de la estructura secundaria del ADN en forma de doble hélice dextrógira (forma B). Las dos hebras son anti paralelas es decir si una presenta la dirección 5´->3´, la otra posee la dirección 3´->5´.

    El conjunto se pliega sobre sí mismo obligado por los puentes de hidrógeno entre diferentes regiones de la molécula, hasta adoptar la conformación más estable, que es la de doble hélice. Este enrollamiento entre las 2 hebras de la doble hélice es dextrógiro es decir gira a derechas y de tipo plectonémico, como si estuvieran trenzadas.

    Las secuencias de bases son complementarias, pues hay una correspondencia entre las bases de ambas cadenas .La adenina sólo puede estar frente a la timina y la guanina frente a la citosina. Así las bases púricas están enfrentadas a las bases pirimidínicas y la unión se realiza por puentes de hidrógeno en los pares A=T y tres en los pares G-C

    La correspondencia entre las bases es la causa de que las dos cadenas de la doble hélice de ADN posean secuencias complementarias.

    Además los pares de bases están horizontales y el eje los atraviesa por el centro.

    Modelo hélice A: En este modelo los pares de bases nitrogenadas están inclinados hacia el exterior pero la hélice al igual que la del ADN B es dextrógiro

    Modelo hélice z: En este modelo las cadenas de ADN no se enrollan en forma de doble hélice sino en forma de zig-zag.

    ADN es la abreviatura del ácido desoxirribonucleico (en inglés, DNA). Constituye el material genético de los organismos. El ADN es una molécula que se encuentra en todas las células de los seres vivos y se encarga de codificar todo lo que nosotros formamos o somos, desde nuestro color del pelo hasta las proteínas que tenemos en nuestra sangre. El ADN es una molécula cargada que está asociada a proteínas y en el caso de los organismos eucariontes está encerrado dentro de un núcleo.

    El ADN está presente en los indicios biológicos como sangre, semen, saliva, hueso, pelo, etc.

    Es muy importante conocer las condiciones para remisión adecuada de la muestras.

    El Salting- out es uno de los métodos de extracción de ADN mas utilizados por su fácil implementación, baja toxicidad de los reactivos y permite la visualización del ADN.

    -Factores que afectan el rendimiento, calidad y pureza del ADN:


    • Cantidad de material de partida

    • Número de copias de las moléculas de AN

    • Cantidad de tejido.

    • Condiciones en las que se encuentra el material de inicio(fresco, congelado, fijado)

    • Contaminantes e interferentes en el material biológico

    1.4.1
    http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/ccmc/la_revolucion_genetica/adnlibrof.jpg

    1.4.3

    Los alimentos transgénicos son aquellos que han sido producidos a partir de un organismo modificado mediante ingeniería genética y se le han incorporado genes de otro organismo para producir las características deseadas. En la actualidad tienen mayor presencia de alimentos procedentes de plantas transgénicas como el maíz o la soja.



    La ingeniería genética o tecnología del ADN recombinante es la ciencia que manipula secuencias deADN (que normalmente codifican genes) de forma directa, posibilitando su extracción de un taxónbiológico dado y su inclusión en otro, así como la modificación o eliminación de estos genes. En esto se diferencia de la mejora clásica, que es la ciencia que introduce fragmentos de ADN (conteniendo como en el caso anterior genes) de forma indirecta, mediante cruces dirigidos.1 La primera estrategia, de la ingeniería genética, se circunscribe en la disciplina denominada biotecnología vegetal. Cabe destacar que la inserción de grupos de genes y otros procesos pueden realizarse mediante técnicas de biotecnología vegetal que no son consideradas ingeniería genética, como puede ser la fusión de protoplastos.

    1.4.4


    La obtención de un organismo transgénico se divide en dos etapas:• Etapa de la transformación: hay que introducir el gen deseado en el genoma de una célula del organismo que se desea modificar. Esto se desarrolla con una serie de sub-etapas 1º- Se extrae todo el ADN de la célula que contiene el gen que interesa transferir. 2º- Se localiza el gen y se extrae. 3º- Se clona el gen. 4º- Se modifica el gen exógeno añadiendo otros fragmentos para facilitar su posterior lectura. 5º- Se introduce el trasgen en el núcleo de la célula que se desea modificar. 6º- Se comprueba que ha incorporado el trasgen y es capaz de expresarla información transferida. 2. Etapa de la regeneración: en esta etapa se obtiene el organismo de la célula cuyo genoma se ha modificado. Esta segunda etapa requiere, en la práctica, la utilización de técnicas de

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