TEMA 4 (parte III) - Transcripción, Ing. Genética y Genoma Humano.

3.2.- Transcripción

La información para fabricar la proteína está en el ADN pero se fabrican en el citoplasma. La transcripción es como pasa la información del núcleo a formar proteínas en el citoplasma. Esto se produce con ARNs. Siguiendo estos pasos:

1º Se forma un ARN mensajero por complementariedad de bases (copia de un gen) y sale del núcleo.

2º Se encuentra con los ribosomas, estos fabrican la proteína. El ribosoma “lee y traduce” el código genético. 

3º La proteína se forma cuando el ARN transferente coloca los aminoácidos (de 2 en 2) en el ribosoma y este los une colocándolos en su sitio. Una vez colocados todos ya está fabricada la proteína. El ribosoma lee (coloca los aminoácidos) y traduce (los une colocándolos en su posición). Estos dos pasos forman la Síntesis de la proteína.

El teorema central de la biología reúne los 3 pasos: Autoduplicación de ADN + transcripción + síntesis de proteína.

4.- Ingeniería genética

Consiste en llevar los genes de una especie hasta otra; Trasplantar genes.

Las bacterias son extraordinarias en muchos aspectos, para defenderse de los virus bacteriófagos poseen unas enzimas (aceleran reacciones)de restricción que corta el ADN vírico para neutralizar el virus. Se conocen 400 tipos de estas enzimas, reconocen ciertas secuencias de nucleótidos del ADN y los cortan, cada enzima es distinta. Nosotros las utilizamos para “cortar” los genes que nos interesan, el mejor sitio donde “pegar” un gen es una bacteria (más fácilmente se pega) porque son los más sencillos. 

Los plásmidos funcionan como cromosomas, son capaces de duplicarse, transcribirse y traducirse, y además son libres de estar fuera y dentro del cromosoma.

La ingeniería genética de bacterias se produce inyectando el gen a trasplantar en un plásmido y este se integra en el cromosoma. El plásmido es el vector (vehículo) que se utiliza. Plásmido + gen nuevo= ADN recombinante, el primero se consiguió en 1972. Al año siguiente se introdujo un gen de rana en una bacteria. Con esto se consiguen especies nuevas, se han conseguido bacterias con genes nuevos que metabolizan el petróleo o capaces de almacenar metales pesados consiguiendo descontaminación llamado Bioremediación. Las bacterias fueron el principio, ya se han conseguido plantas que fabrican insecticidas, gusanos con seda de colores y mucho más.

El principal uso que se le dio fue usar bacterias para fabricar medicamentos, por ejemplo la insulina. Se puede incluso fabricar artificialmente un cromosoma entero de bacteria, esto se mete en una bacteria al que se le quita el suyo y se obtiene una bacteria artificial. Vida de bote.

4.1.- Transgénicos

La aplicación práctica d ela ingeniería genética es introducir genes de unas especies en otras con fines económicos. Los organismos modificados son llamados transgénicos. Los primeros fueron plantas que se infectaban con un género de bacterias (agrobacterias). Estas posees plásmidos con capacidad de integrarse en los cromosomas de las plantas, añadiendo un gen al plásmido quedaba integrado en el cromosoma de la planta. De esta manera se consiguieron transgénicos de tabaco, algodón y petunias. La limitación de este sistema es que sólo vale para plantas que se infecten con agrobacterias.

Otro sistema es disparar a las plantas con perdigones microescopicos de oro, el oro es capaz de pegarse en los genes y así se introducían en el cromosoma de la planta. Así se consiguieron transgénicos de patatas y tomates.

4.1.2.- Animales transgénicos

Se han conseguido a partir del descubrimiento de que los embriones hasta 3 días tiene una alta capacidad de integrar genes. Los animales transgénicos producen sustancias útiles en medicina con valor económico. En otros animales se utilizan virus como vector, se le añade el gen y son capaces de integrarse en los cromosomas de sus “huéspedes”. Se llaman retrovirus y primero se desactivan.

4.1.3.- Terapia genética

Ingenieria genética terapéutica. Hay una serie de enfermedades que son debidas a genes defectuosos. La terapia genética consiste en introducir el gen correcto que sustituirá al defectuoso en el enfermo, mediante retrovirus. Primero se saca la célula luego se “cura” con retrovirus y se vuelve a implantar al enfermo, estas células sanas terminan sustituyendo a las enfermas.

El principal objetivo es curar el cáncer, el problema es que el cáncer son mutaciones en varios genes. Esta técnica está bien vista porque es capaz de curar enfermedades hasta entonces incurables (una vez superado los problemas técnicos). La polémica se crea en utilizarla en células reproductivas para crear “personas a la carta”, estas variaciones genéticas serían hereditarias. Pasaría de ser terapia genética a reproducción genética, esto no estaría bien visto, no sería ético.

5.- Proyecto Genoma Humano

El descubrimiento del genoma humano es una de los mejores logros de la ciencia moderna. Empezó en 1990, se formó con consorcio internacional para secuenciar todo el ADN del ser humano,  formado por 1100 investigadores. Al mismo tiempo una empresa privada estaba investigándolo con motivo de privatización y sacar beneficios. Al final compartieron información y en el 2000 ya se conocía el genoma entero. Se descubrieron técnicas de secuenciación automáticas, unos programas de ordenador que lo hacen a gran velocidad (pasó de costar 100.000€ una parte a 1000€ todo el genoma). Con este sistema secuenciaron las células, se cogían los cromosomas, lo dividían en fragmentos y se secuenciaba, luego secuenciaban los genes y al final con todos los cromosomas. Secuenciaron 3000 millones de pares de nucleótidos y así los 30.000 genes humanos. Se descubrió que el 99,5% del genoma era “chatarra genética” la cual protegía a los genes buenos, protección antimutación. Tambien que ese 99,5% eran comunes en todos los seres humanos, la diferencia entre unos y otros es del 0,01%.  Este es el que interesa a las farmacéuticas para conseguir medicina personalizada y así grandes beneficios. Una vez conocida la secuencia genética ahora quieren identificar las funciones de cada uno.

TEMA 4 (parte II) - ADN Y CÓDIGO GENÉTICO

3.- ADN

Los cromosomas están formados por ADN (+ proteínas). Es visible, está condensado, empaquetado, duplicado e inactivo (no forma proteínas). Preparado para ser repartido equitativamente entre las 2 células “hijas”, esta es la finalidad de los cromosomas.

El ciclo celular se divide en 2 fases: 1º Interfase el 99,5% y 2º fase división 0,5%.

El ADN en interfase es todo lo contrario a en división: (descondensado, no visible, desempaquetado, sin duplicar y activo (formando proteínas)).

El ADN es una sustancia blanquecina, una molécula de ADN está formada por 2 cadenas antiparalelas y en doble hélice. Estas son polímeros de nucleótidos (un cromosoma tiene entre 120 y 150 millones de nucleótidos). Los nucleótidos están formados por pentosa (azúcar) que puede ser ribosa en el caso de ARN y desoxirribosa en el ADN, ácido fosfórico y una base nitrogenada.                                                         

ADN= Pentosa Desoxirribosa + Á. Fosfórico + Base nitrogenada

Lo que diferencia un nucleótido de otro de la misma pentosa es la base nitrogenada. 

Estructura ADN:

Su estructura es de doble hélice: Una molécula de ADN se forma por dos cadenas de nucleótidos complementarias unidas formando una doble hélice. Se complementa siempre T-A y G-C porque es la forma en la que se forman más enlaces, lo que hace más resistente al ADN. (Complementariedad de base).

La doble hélice es igual que una escalera de caracol con pasamanos de pentosa y fósforo y peldaños de bases complementarias.

Una molécula de ADN es capaz de duplicarse a sí misma, esto se denomina autoduplicación o autoreplicación. La duplicación se realiza separando las cadenas y creando otras nuevas complementarias, la autoduplicación es necesaria para la división celular.

3.1.- Código Genético

Los ácido nucleicos son macromoléculas formadas por monómeros, estos son los nucleótidos. El orden en el que están colocados es la información genética. Esto es a lo que se llama secuencia de nucleótidos. En el código genético (Información genética) las “letras” son las bases nitrogenadas (A,T,G,C), hay 20 posibles combinaciones 1 por cada aminoácido. Las proteínas se forman con 20 aminoácidos, cada aminoácido está formado por 3 “letras” formando los tripletes. Ejemplo de secuencia de nucleótidos:

ATG-AGC-ACT-TCA-TGC-GCT-TAC……-TGA. Los 20 aminoácidos son distintos y se repiten para formar una proteína.

La secuencia de nucleótidos determina la secuencia de aminoácidos y por tanto la proteína que se forma y con ello su función. Cada unión de tripletes forma un gen (gen= Frase con sentido completo, cuyo sentido es una proteína), que es el plano para construir una proteína, cada gen determina una proteína y esta a su vez determina un carácter biológico. El funcionamiento de la proteína está determinado por su forma.

-Mutación: Es un cambio en la secuencia de nucleótidos que origina un cambio en la secuencia de aminoácidos y con ello a la forma y función de una proteína. Puede pasar inadvertida o provocar una enfermedad, la mayoría son perjudiciales.  Si la mutación afecta a aminoácidos de relleno la proteína puede no verse afectada. En algunos casos una mutación provoca una ventaja al individuo que le permite adaptarse al medio y sobrevivir a la selección natural.

El Código genético tiene una serie de características. Una de ellas es que es universal (igual para todos los seres vivos) , otra es que es degenerado pero perfecto (existen varios tripletes para el mismo aminoácido).  El código genético  no tiene ni puntos ni comas y en su lugar existen tripletes de inciación (ATG) y de finalización (TGA).

TEMA 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA

1.- Cromosomas

Los cromosomas se descubrieron en 1978, gracias a los avances en la microscopía, tiene forma de bastones y se sitúan en el núcleo de la célula pero sólo cuando esta está en división. A principios del siglo XX se relacionaron con la herencia, cada especie tiene un número de cromosomas característico y constante.   Las especies pueden tener cromosomas diploides o haploides.  Una minoría tiene haploides, es decir una sola copia de cada cromosoma, los más primitivos como las bacterias. La mayoría tenemos diploides, es decir dos de cada uno,  a los dos cromosomas iguales se les llama Homólogos, y se refieren al mismo carácter biológico. Y alelos se les denomina a las distintas formas del mismo gen.

En la reproducción del ser se transfieren cromosomas, la forma en la que se transfieren depende del tipo de reproducción. 2 tipos:

-Reproducción por mitosis: La célula duplica los cromosomas y acto seguido se divide por lo que cada célula creada conserva los mismos cromosomas que al principio. (mayoría de las células)

-Reproducción por meiosis: Esta es exclusiva en las células para formar gametos. La célula duplica su ADN (cromosomas) y luego se divide dos veces quedando de una célula 4 células con la mitad de cromosomas que al principio.

Como los cromosomas solo se ven en la división celular es muy difícil su estudio, para ello se utiliza una sustancia como la colchicina que permite dejar a la célula parada en el momento de dividirse y así fotografiar y estudiar los cromosomas.  El conjunto ordenado de cromosomas se denomina cariotipo.

2.- Los Genes

Son fragmentos de cromosoma que contienen información para construir una determinada proteína, cada gen determina una proteína completa y cada una determina un carácter biológico. Los genes sencillos dan lugar a los caracteres biológicos cualitativos, determinan 1 conexión con dos alelos (genes) estos pueden dar lugar al color del pelo u ojos, color de una flor...etc. 

La mayoría de los caracteres biológicos son cuantitativos, contienen un carácter y más de dos alelos, tienen un efecto sumatorio. Por ejemplo la estatura, el peso, el color de piel... 

El carácter biológico depende de la relación entre los alelos, los genes pasan de una generación a otra realizando todas las combinaciones posibles.  El genotipo son los genes de un individuo y fenotipo son la combinación de estos genes con el medio ambiente.                           

Todas las células de un individuo contienen el mismo número de cromosomas ya que todos proceden de la misma célula. Todos poseen lo necesario para hacer todos los genes pero solo las embrionarias son as capaces de hacerlos. Estas se encuentran en los primeros 5 días después de fecundar una célula y luego se da lugar a la diferenciación celular, que consiste en la represión irreversible del 90% de los genes de la célula, con lo que sólo pueden expresar el 10% de ellos (expresar = formar proteínas). Las células de cada tejido tienen una función y estructura.