jueves, 19 de junio de 2008

Cronología de la genética y la biología molecular

1.000 a.C.: los babilonios celebran con ritos religiosos la polinización de las palmeras.

323 a.C.: Aristóteles especula sobre la naturaleza de la reproducción y la herencia.

100-300: se escriben en la India textos metafóricos sobre la naturaleza de la reproducción humana.

1676: se confirma la reproducción sexual en las plantas.

1677: se contempla el esperma animal a través del microscopio.

1838: se descubre que todos los organismos vivos están compuestos por células.

1859: Darwin hace pública su teoría sobre la evolución de las especies.

1866: Mendel describe en los guisantes las unidades fundamentales de la herencia (que posteriormente recibirán el nombre de genes).

1871: se aísla el ADN en el núcleo de una célula.

1883: Francis Galton acuña el término eugenesia.

1887: se descubre que las células reproductivas consituyen un linaje continuo, diferente de las otras células del cuerpo.

1908: se establecen modelos matemáticos de las frecuencias génicas en poblaciones mendelianas.

1909: las unidades fundamentales de la herencia biológica reciben el nombre de genes.

1924: la Ley de Inmigración en EE.UU. limita la entrada al país sobre la base del origen racial o étnico.

1925: se descubre que la actividad del gen está relacionada con su posición en el cromosoma.

1927: se descubre que los rayos X causan mutaciones genéticas.

1931: treinta estados de los EE.UU. tienen leyes de esterilización obligatoria.

1933: la alemania nazi esteriliza a 56.244 "defectuosos hereditarios".

1933-45: el holocausto nazi extermina a seis millones de judíos por medio de su política eugenésica.

1943: el ADN es identificado como la molécula genética.

1940-50: se descubre que cada gen codifica una única proteína.

1953: se propone la estructura en doble hélice del ADN.

1956: son identificados 23 pares de cromosomas en las células del cuerpo humano.

1966: se descifra el código genético completo del ADN.

1972: se crea la primera molécula de ADN recombinante en el laboratorio.

1973: tienen lugar los primeros experimentos de ingeniería genética en los que genes de una especie se introducen en organismos de otra especie y funcionan correctamente.

1975: la conferencia de Asilomar evalúa los riesgos biológicos de las tecnologías de ADN recombinante, y aprueba una moratoria de los experimentos con estas tecnologías.

1975: se obtienen por primera vez los hibridomas que producen anticuerpos monoclonales.

1976: se funda en EE.UU. Genentech, la primera empresa de ingeniería genética.

1977: mediante técnicas de ingeniería genética se fabrica con éxito una hormona humana en una bacteria.

1977: los científicos desarrollan las primeras técnicas para secuenciar con rapidez los mensajes químicos de las moléculas del ADN.

1978: se clona el gen de la insulina humana.

1980: el Tribunal Supremo de los EE.UU. dictamina que se pueden patentar los microbios obtenidos mediante ingeniería genética.

1981: primer diagnóstico prenatal de una enfermedad humana por medio del análisis del ADN.

1982: se crea el primer ratón transgénico (el "superratón"), insertando el gen de la hormona del crecimiento de la rata en óvulos de ratona fecundados.

1982: se produce insulina utilizando técnicas de ADN recombinante.

1983: se inventa la técnica PCR, que permite replicar (copiar) genes específicos con gran rapidez.

1984: creación de las primeras plantas transgénicas.

1985: se inicia el empleo de interferones en el tratamiento de enfermedades víricas.

1985: se utiliza por primera vez la "huella genética" en una investigación judicial en Gran Bretaña.

1986: se autorizan las pruebas clínicas de la vacuna contra la hepatitis B obtenida mediante ingeniería genética.

1987: propuesta comercial para establecer la secuencia completa del genoma humano (proyecto Genoma), compuesto aproximadamente por 100.000 genes.

1987: comercialización del primer anticuerpo monoclonal de uso terapéutico.

1988: primera patente de un organismo producido mediante ingeniería genética.

1989: comercialización de las primeras máquinas automáticas de secuenciación del ADN.

1990: primer tratamiento con éxito mediante terapia génica en niños con trastornos inmunológicos ("niños burbuja"). Se ponen en marcha numerosos protocolos experimentales de terapia génica para intentar curar enfermedades cancerosas y metabólicas.

1994: se comercializa en California el primer vegetal modificado genéticamente (un tomate) y se autoriza en Holanda la reproducción del primer toro transgénico.

1995: se completan las primeras secuencias completas de genomas de organismos: se trata de las bacterias Hemophilus influenzae y Mycoplasma genitalium.

1996: por primera vez se completa la secuencia del genoma de un organismo eucariótico, la levadura cervecera "Saccharomyces cerevisiae". Por otra parte, el catálogo de genes humanos que Victor McKusick y sus colaboradores de la Universidad John Hopkins actualizan cada semana contiene ya más de cinco mil genes conocidos. El proyecto Genoma, coordinado por HUGO (Human Genome Organization), avanza a buen ritmo.

1997: Clonación del primer mamífero, una oveja llamada "Dolly".

Cruce dihíbrido clásico

Cruzamientos más complejos pueden presentarse cuando se contemplan dos o más genes. El cuadro de Punnett solo funciona si los genes son independientes entre ellos.

El siguiente ejemplo ilustra un cruce dihíbrido entre dos plantas heterocigóticas de guisante. R representa el alelo dominante de la forma (redondeada) mientras que r muestra el alelo recesivo (rugoso). Y es el alelo dominante del color (amarillo) cuando y es el alelo recesivo (verde). Si cada planta tiene el genotipo Rr Yy y los genes son independientes, pueden producir cuatro tipos de gametos con todas las posibles combinaciones: RY, Ry, rY y ry.

Ya que los alelos dominantes eclipsan a los recesivos hay nueve combinaciones que tienen el fenotipo redondeado amarillo, tres que son redondeado verde, tres de combinación rugoso amarillo y una con el fenotipo rugoso verde. La proporción se muestra como 9:3:3:1 y es la más usual para el cruce dihíbrido.

Véase también:
  • Cruce monohíbrido clásico

  • Cuadro de PUNNET
  • Cruce monohíbrido clásico

    En este modelo, ambos organismos poseen el genotipo Bb, por lo que pueden producir gametos que contengan los alelos "B" y "b" (se acostumbra en los estudios de la genética usar mayúsculas para expresar los alelos dominantes y con minúscula a los recesivos). La probabilidad de que el producto tenga el genotipo BB es de 25%, con Bb es de 50% y con bb de 25%.

    BB: significa homocigotico dominante
    bb: significa homocigotico resecivo
    Bb: significa heterocigotico.

    Para nuestro ejemplo anterior, el esquema sería el siguiente:


    Véase también:
  • Cruce dihíbrido clásico

  • Cuadro de PUNNET
  • Cuadro de PUNNET

    El cuadro de Punnett es un diagrama diseñado por Reginald Punnett y es usado por los biólogos para determinar la probabilidad de que un producto tenga un genotipo particular. El cuadro de Punnett permite observar cada combinación posible de un alelo materno con otro alelo paterno por cada gen estudiado.

    Por ejemplo, en la F1 todas las plantas del cruzamiento monohíbrido entre plantas altas y bajas dieron altas. El cuadro de Punnett permite calcular el resultado de la F2:

    Términos básicos de Genética

  • Meiosis: división celular que origina 4 células con la mitad de la dotación cromosómica de la célula orginal (haploides). Los cromosomas homólogos se separan y cada célula (gameta) recibe uno de los homólogos del par.

  • Carácter: característica observable y transmitida por los genes, ejemplo: color de las flores.

  • Fenotipo : propiedades observables del genotipo y en el cual contribuye el medio ambiente.

  • Cromosomas Homólogos: cromosomas que se aparean durante la meiosis. Poseen igual longitud, posición del centrómero y comparten los mismos genes.

  • Excepción : cromosomas X e Y que no comparten las características anteriores pero sí se consideran homólogos por aparearse en la meiosis.

  • Gen: (del griego genos= nacimiento) son segmentos específicos de ADN (cromosoma) responsable de un determinado carácter; son la unidad funcional de la herencia.

  • El botánico danés Wilhelm Johannsen (1857 - 1927) acuño este nombre, en 1909, para nombrar a los elemente de Mendel (también acuñó "fenotipo", "genotipo" y "selección").
  • Alelo: Formas alternativas de un gen en un mismo locus. Por ejemplo 2 posibles alelos en el locus v de la cebada son v y V. El término de alelo ó alelomorfo fue acuñado por William Bateson; literalmente significa "forma alternativa".

  • Locus: es el lugar específico de un gen en un cromosoma.

  • Homocigoto: organismo que tiene dos copias o alelos iguales de un gen en los dos homólogos, también llamado raza pura.

  • Heterocigoto: cuando los dos alelos son diferentes, en este caso el alelo dominante es el que se expresa.
  • Primeras moléculas de ADN y ARN en la tierra son de origen extraterrestre

    Según informa el sitio Universal, Científicos han confirmado por primera vez, que un importante componente del primer material genético que evoluciono en la Tierra es de origen extraterrestre, tras estudiar el material de un meteorito y cuyos resultados fueron publicados en la revista Earth and Planetary Science Letters.

    Los materiales que se han encontrado son moléculas uracilo y la xantina, precursores de las moléculas que componen el ADN y ARN, y que se conocen como nucleobases o bases nitrogenadas.

    El equipo descubrió las moléculas en fragmentos de roca del meteorito Murchison, que se estrelló en Australia en 1969.

    Se analizo el material del meteorito para determinar si las moléculas provinieron del sistema solar o fueron consecuencia de la contaminación cuando el meteorito aterrizó en la Tierra.

    El análisis muestra que el nucleobases contienen una forma de carbono pesado que sólo se forma en el espacio. El material formado en la Tierra consiste en una variedad más liviana de carbono.

    La Autora principal del estudio la Dra Zita Martins, del Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería en el Imperial College de Londres, dice que la investigación puede proporcionar otro elemento de prueba para explicar la evolución de las primeras etapas de la vida y señala.

    "Creemos que las primeras etapas de la vida pudieron haber adoptado las nucleobases de fragmentos meteoriticos para su uso en la codificación genética, que les permitiría transmitir las mejores características a las generaciones siguientes".

    Sin duda, este es un paso importante para comprender cómo las primeras etapas de la vida podrían haber evolucionado en nuestro planeta.

    Descubren proteína capaz de reparar daños en el ADN

    Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han descubierto en un microorganismo primitivo una proteína capaz de sobrevivir en ácido sulfúrico, que protege a las células frente a los factores que causan daños en el ADN y logra prevenir la muerte celular.

    Los autores del estudio sugieren que la proteína ADN ligasa de Ferroplasma acidiphilum podría convertirse en un modelo para el estudio y tratamiento de las patologías donde los daños en el genoma cumplen un papel fundamental, entre ellos el cáncer. La reparación del ADN de las células es esencial para evitar que se acumulen roturas en el material genético, hecho que puede derivar en una mayor predisposición a la aparición de mutaciones, de tumores y al envejecimiento prematuro. [Fuente|LaRioja]

    Prueba ADN para detectar VPH descubre lesiones vinculadas con cáncer cuello útero

    Según un informe publicado hoy en la revista científica británica "The Lancet", esa prueba no sólo permite la detección temprana de la presencia de cualquiera de los 13 tipos de VPH relacionados con el cáncer cervical, sino que posibilita la extensión del intervalo de las pruebas de detección, actualmente de cinco años.

    Dirigido por Chris Meijer, del Centro Médico Universitario VU, en los Países Bajos, el equipo de científicos estudió a 17.155 mujeres con edades comprendidas entre los 29 y los 56 años, todas ellas participantes en un programa holandés de detección del cáncer cervicouterino.

    A 8.575 de ellas, los investigadores les asignaron la prueba de ADN del HPV, mientras que a las 8.580 restantes se les aplicaron las citologías vaginales convencionales.

    El estudio recoge cómo se detectaron antes muchas más infecciones potencialmente inductoras del cáncer en las mujeres que fueron sometidas a las pruebas de ADN del VPH (68/8.575) que en las que recibieron los procedimientos tradicionales (40/8.580).

    "Nuestros resultados demuestran que la implementación de las pruebas de ADN de HPV lleva a detectar antes las lesiones clínicamente relevantes relacionadas con el cáncer de cuello de útero, por lo que sugerimos que el actual intervalo de cinco años para la prueba de detección se prolongue al menos un año más", señalan los autores del informe.

    En un comentario que acompaña el artículo, los doctores Guglielmo Ronco y Nereo Segnan, de la Unidad de Unidad de Cáncer Epidemiológico, en Turín (Italia), subrayan que el alargamiento de los intervalos entre pruebas no sólo reduciría su coste sino que aumentaría la participación de las mujeres en estos análisis.

    Aunque el cáncer cervical puede prevenirse a través de la detección temprana de los cambios precancerosos, actualmente la no participación en estas pruebas es la razón más importante para un posterior desarrollo del cáncer de cuello de útero en mujeres de países desarrollados.

    miércoles, 18 de junio de 2008

    Ácido desoxirribonucleico (ADN)

    Concepto .-
    El ácido desoxirribonucleico, frecuentemente abreviado ADN (y también DNA, del inglés Deoxyribonucleic Acid), constituye el principal componente del material genético de la inmensa mayoría de los organismos, junto con el ARN, siendo el componente químico primario de los cromosomas y el material con el que los genes están codificados.

    La función principal del ADN es mantener a través del código genético la información necesaria para crear un ser vivo idéntico a aquel del que proviene (o casi similar, en el caso de mezclarse con otra cadena como es el caso de la reproducción sexual o de sufrir mutaciones).

    El ADN contiene las instrucciones necesarias para generar moléculas de ARN, en el proceso denominado transcripción. Una gran parte del ARN que se transcribe en la célula (el ARN mensajero o ARNm) contiene la información necesaria para generar cadenas polipeptídicas o proteínas, en el proceso denominado traducción. Los segmentos de ADN que contienen la información que codifica una proteína se denomina gen, aunque este concepto está en proceso de revisión, debido a que a través de mecanismos como el splicing, un único gen puede dar lugar a múltiples proteínas diferentes. Otras secuencias de ADN que no codifican proteínas pueden tener una función estructural o estar implicadas en la regulación del uso de la información genética.

    A su vez, las cadenas polipeptídicas codificadas por el ADN pueden ser estructurales como las proteínas de los músculos, cartílagos, pelo, etc., bien funcionales como las de la hemoglobina o las innumerables enzimas del organismo. La función principal de la herencia es la especificación de las proteínas, siendo el ADN una especie de plano o receta generar para nuestras proteínas.

    Para hacerse una idea, una diminuta cantidad de ADN en un huevo fertilizado, determina casi todas las características físicas del animal en su desarrollo completo; por ejemplo: la diferencia entre un ser humano y una rana está codificada en una parte relativamente pequeña de este ADN.

    Químicamente, el ADN es un largo polímero de unidades simples denominadas nucleótidos, con una estructura de soporte construida por azúcares y grupos fosfato unidos por enlaces éster. Unida a cada molécula de azúcar se encuentra una de cuatro tipos de moléculas denominadas bases. La secuencia de esas cuatro bases a lo largo de la estructura de soporte es lo que constituye la información. Esta información se transcribe primero de ADN a ARN, y se "lee" en los ribosomas a partir del ARN (durante la traducción) a través del código genético, que asigna a cada triplete de bases (un codón) la utilización de un aminoácido específico para generar una proteína.

    Ácido desoxirribonucleico (ADN)

    En los organismos procariotas (moneras), así como en las mitocondrias y cloroplastos eucariotas, el ADN se encuentra en el citoplasma y se presenta como una doble cadena (de cerca de 1 mm de longitud), circular y cerrada, que toma el nombre de cromosoma bacteriano, que es circular excepto en las micoplasmas, que es lineal.

    En los eucariotas el ADN se encuentra localizado en el núcleo, organizado en estructuras denominadas cromosomas. El ADN de cada cromosoma se encuentra asociado con proteínas histónicas y no histónicas. La hebra de ADN se enrolla (dos vueltas completas) alrededor de un octeto de histonas que forman un nucleosoma. Los nucleosomas quedan separados por una secuencia de ADN de hasta 80 pares de bases, formando un "collar de perlas" (la fibra de cromatina) que es la estructura propia del ADN en el núcleo interfásico, antes de entrar en división. Previamente a la división celular o mitosis, los cromosomas se duplican en un proceso denominado replicación de ADN. Cuando todos los cromosomas se han duplicado, la cromatina sufre un proceso de condensación cromosómica. En este proceso, el collar de nucleosomas vuelve a enrollarse por medio de la histona H1 y cada 6 nucleosomas constituyen un "paso de rosca", formando estructuras de tipo solenoide (la fibra de cromatina de 30 nm), que se enrollan para formar los cromosomas mitóticos.

    En los virus, el ADN puede presentarse como una doble hélice cerrada, como una doble hélice abierta o simplemente como una única hebra lineal.

    El ADN se conoce desde hace más de cien años. Fue aislado por primera vez en 1869 por un médico alemán llamado Friedrich Miescher, en la misma década notable en la cual Darwin publicó El Origen de las Especies y Mendel presentó sus resultados a la Sociedad de Historia Natural de Brünn. La sustancia que Miescher aisló era blanca, azucarada, ligeramente ácida y contenía fósforo, la encontró en el pus de las vendas y en el esperma de salmón; dado que la encontró en el núcleo de las células, la llamo nucleína, aunque no fue reconocida hasta 1943 gracias al experimento realizado por Oswald Avery. En 1953 Watson y Crick, en Inglaterra descubrieron en base a información de otros científicos la estructura molecular del ADN. Lo que permitió entender cómo la información genética es almacenada y procesada. [Fuente|Wikipedia].

    Ácido nucleico

    Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo).

    El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Miescher que en la década de 1860 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico.

    Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian en:
    • El azúcar (pentosa) que contienen: la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN.

    • Las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina, citosina y timina en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN.

    • En los eucariotas la estructura del ADN es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria, aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr.

    • La masa molecular del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

    Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido (una pentosa), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y uno o varios grupos fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa.

    La unión formada por la pentosa y la base nitrogenada se denomina nucleósido. Cuando lleva unido una unidad de fosfato, se le denomina mononucleótido, si lleva dos dinucleótido y si lleva tres trinucleótido. En el ADN y el ARN, llevan un fosfato unido al carbono 5' de la ribosa o desoxirribosa y dicho fosfato sirve de enlace entre nucleótidos, uniéndose al carbono 3' del siguiente nucleótido.

    El ADN es bicatenario, está constituido por 2 cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de las células procarióticas, así como de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN de simple cadena o ADNsc abreviadamente.

    El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes, es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que en lugar de las cuatro bases A, G, C, T aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de carácter biológico, ya que no existe limitación química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser el enlace fosfodiéster químicamente idéntico. El ARN está constituido casi siempre por una única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras complejas.

    Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína.

    martes, 17 de junio de 2008

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