Las mutaciones puntuales o génicas: Las mutaciones génicas se pueden clasificar en mutaciones por sustitución de bases, y en mutaciones por cambios en la pauta de lectura. Las mutaciones por sustituciones de bases:
Implican el cambio de una base del ADN por otra. Dentro de este tipo distinguimos:
-Tansiciones. Cambio de una base púrica por otra púrica, o cambio de una pirimidínica por otra también pirimidínica.
-Transversiones. Cambio de una base púrica por una pirimidínica, o al contrario.
Las sustituciones de bases pueden no alterar la secuencia de la proteína, debido a la degeneración del código genético (varios tripletes o codones codifican un mismo aminoácido).
Se dice entonces que la mutación es silenciosa. Las mutaciones por cambios en la pauta de lectura
Se producen por inserción o adición y por eliminación o deleción de uno o dos pares de nucleótidos.
Son pequeñas moléculas de ADN bicatenario, casi siempre circulares, que se replican con independencia del cromosoma de la célula o que pueden integrarse en él. En este caso, su replicación depende del cromosoma de dicha célula. Se encuentran de forma natural en todas las especies de bacterias, en las levaduras y en algunas células eucariotas.
Se transmiten a las siguientes generaciones y, aunque no son imprescindibles para la vida de la célula, pueden aportar genes que les confieren propiedades beneficiosas. En una célula puede haber varios tipos o varias copias de plásmido. Cuando un plásmido se encuentra integrado en el cromosoma de la célula, recibe el nombre de episoma. En la actualidad, no solo tienen valor por las importantes características que confieren a las células que los portan, sino también por su utilidad creciente en la ingeniería genética.
Los tipos de plásmidos
Plasmidos conjugativos: son los que presentan genes que codifican pili sexuales para la conjugación entre bacterias. la transferencia: se lleva a cabo cuando dos células bacterianas se unen y se produce el intercambio de material genética a través de la membrana. El plásmido que lleva el factor de fertilidad F se replica y penetra en la célula receptora. Cuando las células implicadas se saparan, una lleva el material genética de la otra, y con él, el plásmido. Se ha producido una recombinación genética. en algunos casos, el factor F se une al cromosoma bacteriano y forma el episoma. Este mecanismo ha sido reproducido por los biotecnólogos, que usan los plásmidos como vectores o transportadores de ADN previamente modificado.
Plásmidos de resistencia (factores R): son los que confieren a las bacterias que los contienen resistencia a los antibióticos.
Plásmidos col: producen bacteriocinas, que destruyen otras bacterias de grupos filogenéticamente cercanos.
Plásmidos de virulencia: producen toxinas, con lo que incrementan la actividad patogénica de las bacterias.
Las vacunas son preparados antigénicos del germen carentes de patogenicidad, pero con capacidad inmunógena. Al administralas, desencadenan en el individuo una respuesta inmunitaria primaria sin producirle la enfermedad. El individuo queda protegido contra el germen, si se producen posteriores contactos, gracias a la formación de linfocitos de memoria.
Frecuentemente, se suelen producir revacunaciones con el fin de provocar respuestas secundarias, que incrementen considerablemente el número de linfocitos de memoria. La vacunación ha contribuido a controlar numerosas enfermedades infecciosas, y en algunos casos, como en la viruela, a erradicarlas. Actualmente, se trabaja en la obtención de nuevas vacunas, entre ellas la del sida.
Los tipos de vacunas
Según el origen, se diferencian distintos tipos de vacunas:
Vacunas vivas atenuadas: están formadas por gérmenes vivos atenuados (es decir, cuya virulencia se ha reducido) que conservan el poder inmunógeno. La disminución de la virulencia se puede conseguir con el cultivo repetido de la cepa normal en condiciones desfavorables, lo que hace que pierda los factores causantes de la virulencia; así se han obtenido mutantes virulentos. Las dosis de estas vacunas son pequeñas, ya que cuando se inoculan en el organismo los gérmenes se multiplican y desencadenan la enfermedad de forma muy débil. El organismo, entonces, da una respuesta óptima, tanto de tipo humoral como celular, que proporciona una inmunidad similar a la que se obtiene de la infección natural: intensa y de larga duración. Los patógenos de estas vacunas se pueden transmitir a otras personas, lo que favorece la dispersión de la infección por el germen atenuado en lugar de por el germen virulento. Esto puede ser una ventaja, a que supone una vacunación automática, pero también un inconveniente, puesto que el germen puede afectar a personas inmunodeficiencias. Son vacunas de este tipo las de la rubeola, el sarampión, la poliomielitis, la tuberculosis, etc.
Vacunas muertas o inactivas: Están formadas por patógenos muertos. Se preparan inactivando suspensiones de gérmenes virulentos (bacterias, virus) por métodos físicos (calor) o químicos.Uno de los inconvenientes que tiene la obtención de este tipo de vacuna es que, al inactivas el patógeno, se pueden alterar los antígenos.Para provocar respuestas por parte del organismo, estas vacunas necesitan mayores dosis que las vacunas atenuadas, por lo que pueden tener más efectos secundarios. En general, se requieren dosis de recuerdo. Estas vacunas producen una respuesta inmunitaria de tipo humoral, que proporciona una inmunidad de menor intensidad y duración que las vacunas vivas. Para mejor su eficacia, se suelen utilizar adyuvantes, que son sustancias que potencian la respuesta inmune.
Vacunas anti-idiotípicas. Están formadas por anticuerpos producidos contra otros anticuerpos (anticuerpos anti-idiotípicas). Estas vacunas se basan en el hecho de que, al introducir un antígeno (patógeno) en un organismo, este produce anticuerpos contra él. Cuando estos anticuerpos se inoculan en otros organismos, son inmunógenos y forman anticuerpos contra dichos anticuerpos. Estos. Estos anticuerpos anti-idiotípicos se pueden utilizar como vacunas, pues tienen regiones con la misma estructura química que el antígeno (patógeno) y desencadenan una respuesta inmunitaria que proporciona inmunidad. Estas vacunas resultan inofensivas al no contener el antígeno (patógeno).
La inmunidad es la resistencia que opone el individuo al desarrollo intraorgánico de los agentes patógenos, y, como consecuencia, a padecer la enfermedad infecciosa que estos pueden originar. Al proceso que produce la inmunidad se le denomina inmunización.
La inmunidad puede ser de dos tipos:
Inmunidad innata o natural: La tiene el individuo desde su nacimiento. En ella no hay contacto previo con los gérmenes. Los responsables de esta inmunidad son las barreras físicas, químicas y microbiológicas, los neutrófilos, los macrófagos, las células NK, el sistema del complemento y las citoquinas.
Inmunidad adquirida o adpatativa: Se adquiere después del nacimiento tras el contacto con el patógeno. Los responsables de la inmunidad adquirida son los linfocitos y sus productos. según que el individuo sintetice o no los anticuerpos que le confieren esta resistencia, la inmunidad puede ser activa o pasiva. A su vez, pueden ser natural o artificial, según se desencadena por procesos naturales o mediante técnicas artificiales (vacunación).
La inmunidad adaptativa activa
La inmunidad adaptativa activa se adquiere cuando el individuo entra en contacto con un patógeno y se produce una respuesta inmunitaria. Con esta respuesta adquiere memoria inmunológica, que le permitirá, en caso de un segundo contacto con el antígeno, fabricar rápidamente anticuerpos específicos contra él. Se denomina activa porque es el propio individuo el que fabrica los anticuerpos que le proporcionan resistencia. Su duración es variables. Puede ser de dos tipos:
Natural: en este caso, la respuesta inmunitaria se produce en el organismo de forma natural, como consecuencia del padecimiento de la enfermedad infecciosa producida por el patógeno.
Artificial: en este caso, la respuesta inmunitaria se provoca en el organismo mediante el suministro de vacunas.
La inmunidad adaptativa pasiva
La inmunidad adaptativa pasiva se adquiere cuando el individuo recibe anticuerpos producidos por otro organismo otro organismo. Por tanto, el sistema inmunitario del organismo receptor no se activa. Esta inmunización puede ser de dos tipos:
Natural: los anticuerpos pasan de forma natural de un organismo a otro. Esto es lo que les ocurre al feto y al lactante, los cuales reciben de la madre, a través de la placenta y de la leche materna, anticuerpos que les proporcionan resistencia hasta que sus sistemas inmunitarios se desarrollan.
Artificial: en este caso, se inoculan a organismo preparados de anticuerpos purificados procedentes de otros individuos. Estos preparados se denominan sueros.
El sistema inmunitario comprende un complejo conjunto de mecanismos que tienen los seres vivos para defenderse y rechazar las sustancias ajenas (antígenos) que penetran en su interior. Está bien desarrollado en los vertebrados, especialmente, en las aves y en los mamíferos. Este sistema se pone en funcionamiento cuando el patógeno o sustancia extraña atraviesa la primera línea defensiva; por tanto, constituyo la defensa interna del organismo. La reacción del sistema inmunitario ante la entrada de un antígeno constituye la denominada respuesta inmunitaria, que puede ser de dos tipos: innata o inespecífica, y adaptativa o específica.
La respuesta inmunitaria innata o inespecífica
Es la segunda línea defensiva del organismo. Actúa contra cualquier sustancia o agente extraño que logra penetrar dentro del organismo; por tanto, es inespecífica. En ella intervienen células (como los fagocitos y las células NK), y moléculas (como los componentes del complemento, las citocinas, etc.).
La respuesta inmunitaria adpatativa o específica
Es la tercera línea defensiva del organismo y solo actúa contra el antígeno que la ha provocado. En ella intervienen células, como los linfocitos, y ciertas moléculas liberadas por ellos. Esta respuesta tiene las características siguientes:
La especificidad: cada antígeno estimula únicamente a aquel linfocito o grupo de linfocitos que han desarrollado en su membrana los receptores capaces de reconocerlo y unirse específicamente a él.
La clonalidad: cuando el linfocito es activado, prolifera y origina gran cantidad de linfocitos idénticos genéticamente, que llevarán, por tanto, los mismo receptores.
La autotolerancia: este sistema, durante las primeras fases del desarrollo del individuo, aprende a diferenciar lo propio de lo ajeno; de ese modo no ataca a los componente propios.
La memoria inmunológica: el sistema inmunitario genera linfocitos de memoria capaces de recordar cada antígeno, tras su primer contacto con él (respuesta primaria). Si se produce un posterior contacto con el antígeno, la respuesta (respuesta secundaria) es mucho más rápida e intensa. Por consiguiente, la memoria inmunológica es responsable de que la respuesta inmunitaria específica pueda ser primera y secundaria.
Es una inmunodeficiencia secundaria producida por la infección del VIH.
Se divide en tres etapas de infección por VIH:
Fase inicial o aguda: VIH penetra en el individuo, y progresivamente, se disemina desde el lugar de entrada hasta alcanzar los tejidos linfoides de todo el organismo. El individuo afectado presenta un cuadro gripal. Al poco tiempo, se detectan antígenos del VIH, van apareciendo anticuerpos anti-VIH, los cuales no destruyen el virus , pero con su presencia, hacen posible que se detecte la confección (viremia); cuando ocurre esto se dice que el individuo es seropositivo.
Fase Crónica: Tiene una duración variable estimada en varios años (de 2 a 10). En ella persiste la proliferación viral aunque a bajo nivel. Esta fase suele ser asintomática, pero en algunos casos aparecen ciertos síntomas menores.
Fase final: Esta se corresponde propiamente con el sida, Se caracteriza por un aumento de la replicación del VIH que deteriora considerablemente el sistema inmunitario . Aparecen graves infecciones oportunistas, ciertas neoplasias y alteraciones neurológicas que terminan por producir la muerte del individuo.
Los anticuerpos, también denominados inmunoglobulinas (Ig), son glucoproteínas presentes en el suero, los fluidos tisulares y la superficie de algunas células. Se producen en las células plasmáticas (linfocitos B activados), y reaccionan con los antígenos, que provocan su aparición, para neutralizarlos y destruirlos.
La estructura y la composición de los anticuerpos
Los anticuerpos tienen forma de Y, con dos zonas idénticas de unión con el antígeno, que se localizan en los brazos de la Y; por eso, se dice que son bivalentes. Como son glucoproteínas, en ellos se diferencian dos partes:
La parte proteica: está formada por cuatro cadenas polipeptídicas: dos cadenas ligeras (L) idénticas: estas cadenas tienen una región variable en el extremo amino-terminas y una región constante, del mismo tamaño, en el extremo carboxilo-terminal. Las cadenas ligeras pueden ser de dos tipos: Kappa y Lambda. Dos cadenas pesadas (H) idénticas entre sí: También tienen una región variable en el extremo amino-terminal, y una región constante en el extremo carboxilo terminal. Las cadenas pesadas pueden ser de cinco tipos: Alfa, Delta, Épsilon, Gamma y Mu.
La parte glucídica: son cadenas de polisacáridos unidos covalentemente a la región constante de las cadenas H.
La estructura es:
Cadenas: Los anticuerpos tiene dos cadenas pesadas (H), que se unen entre si mediante dos puentes de disulfuro, y dos cadenas ligeras (L), unidas a cada una de las cadenas pesadas mediante otro puente disulfuro.
Dominios: Son zonas con un plegamiento característico, que presentan tanto las cadenas L como las H. Estos dominios se estabilizan mediante un puente disulfuro intracatenario. Las cadenas L tienen un dominio variable en el extremo N-terminas y un dominio constante en el extremo C-terminal. Las cadenas H tienen un dominio variable en el extremo N-terminal y tres o cuatro dominios constantes.
Regiones: En un anticuerpo se diferencian tres regiones: una constante (igual para cada clase de anticuerpo y diferente de unas clases a otras), que se corresponde con el pie de la Y y la parte inferior de brazos de esta; y dos regiones variables (iguales en cada anticuerpo y diferentes de unos a otros), que se corresponden con los extremos de los brazos de la Y. En cada una de estas, tanto en el dominio variable ligero como en el dominio variable pesado, se diferencian unas regiones hipervariables que constituyen el parotopo, que es el lugar de unión con los determinantes.
Bibliografía
Libro de Biología, Santillana, 2 Bachillerato, pág 318.
Los antígenos son aquellas moléculas extrañas a un organismo que introducidas en él desencadenan una respuesta inmunitaria específica dirigida a su destrucción. fundamentalmente, son proteínas, polisacáridos complejos, etc. También pueden ser moléculas sintéticas.
Los antígenos pueden encontrarse libres o formando parte de determinadas estructuras biológicas. Existen algunas moléculas pequeñas que pueden unirse a anticuerpos específicos, pero por sí solas no tienen carácter antigénico; ahora bien, si se unen a moléculas transportadoras, generalmente proteínas, adquieren ese carácter y se denominan haptenos.
Los antígenos se unen a los anticuerpos y a los receptores de los linfocitos solo por una pequeña parte de su superficie, denominada epítopo o terminante antigénico. Los antígenos pueden ser monovalentes, divalentes o polivalentes, según tengan uno o varios epítopos. esto les permite unirse a uno o varios anticuerpos.
Los tipos de antígenos
Se clasifican según su estructura y según su origen. En el cuadro inferior se muestran cada una de las clasificaciones.
También denominados inmunoglobulinas (Ig), son glucoproteínas presentes en el suero, los fluidos tisulares y la superficie de algunas células. Se producen en las células plasmáticas (linfocitos B activados), y reaccionan con los antígenos, que provocan su aparición, para neutralizarlos y destruirlos.
Estructura y composición de los anticuerpos:
Como son glucoproteínas, en ellos se diferencian dos partes:
-La parte proteica. Está formada por cuatro cadenas polipeptídicas:
Dos cadenas ligeras (L) idénticas. Estas cadenas tienen una región variable en el extremo amino-terminal y una región constante, del mismo tamaño, en el extremo carboxilo-terminal. Las cadenas ligeras pueden ser de dos tipos: kappa y lambda.
Dos cadenas pesadas(H) idénticas entre sí. También tienen una región variable en el extremo amino-terminal, y una región constante en el extremo carboxilo-terminal. Las cadenas pesadas pueden ser de cinco tipos: (alfa), (delta), (épsilon), (gamma), (mu), que determinan las cinco clases de anticuerpos.
-La parte glucídica. Son cadenas de polisacáridos unidos covalentemente a la región constante de las cadenas H. No se sabe muy bien cuál es su función.
Los seres vivos tienen diferentes mecanismos para defenderse contra numerosos agentes patógenos que les rodean, bien impidiendo su entrada, o bien, en el caso de que esta se produzca, destruyéndolos. Estos mecanismos son las defensas externas y las defensas internas, que constituyen el sistema inmunitario.
Las defensas externas
Las defensas externas son la primera línea defensiva del organismo. Impiden la entrada de los gérmenes dentro del cuerpo. Esta primera barrera es inespecífica, es decir, actúa sobre cualquier tipo de germen. Los mecanismos defensivos externos pueden ser de tres tipos:
Los mecanismos físicos: Se encuentran la piel y las mucosas que recubren externamente el cuerpo y las cavidades de los aparatos que comunican con el exterior y forman una barrera que impide la entrada de los gérmenes.
Los mecanismos químicos: Incluyen diversas secreciones que destruyen o impiden el desarrollo de los gérmenes. Entre ellas, el sudor, las secreciones ácidas del estómago y de la vagina, la lisozima de las lágrimas y de la saliva, etc.
Los mecanismos microbiológicos: Son la flora bacteriana autóctona que se desarrolla como comensal o en simbiosis en distintas partes del organismo. Esta flora produce sustancias que impiden el desarrollo de organismos patógenos y compite con ellos por los nutrientes.
El sistema inmunitario
El sistema inmunitario comprende un complejo conjunto de mecanismos que tienen los seres vivos para defenderse y rechazar las sustancias ajenas (antígenos) que penetran en su interior. Está bien desarrollado en los vertebrados, especialmente, en las aves y en los mamíferos. Este sistema se pone en funcionamiento cuando el patógeno o sustancia extraña atraviesa la primera línea defensiva; por tanto, constituye la defensa interna del organismo. La reacción del sistema inmunitario ante la entrada de un antígeno constituye la denominada respuesta inmunitaria, que puede ser de dos tipos: innata, o inespecífica, y adaptativa, o específica.
La respuesta inmunitaria innata o inespecífica
La respuesta inmunitaria innata es la segunda línea defensiva del organismo. Actúa contra cualquier sustancia o agente extraño que logra penetrar dentro del organismo; por tanto, es inespecífica. En ella intervienen células y moléculas.
La respuesta inmunitaria adaptativa o específica
La respuesta inmunitaria adaptativa es la tercera línea defensiva del organismo y solo actúa contra el antígeno que la ha provocado. En ella intervienen células, como los linfocitos, y ciertas moléculas liberadas por ellos, cuya actuación se estudiará en profundidad en próximos apartados. Esta respuesta tiene las características siguientes:
La especificidad: Cada antígeno estimula únicamente a aquel linfocito o grupo de linfocitos que han desarrollado en su membrana los receptores capaces de reconocerlo y unirse específicamente a él.
La clonalidad: Cuando el linfocito es activado, prolifera y origina gran cantidad de linfocitos idénticos genéticamente, que llevarán, por tanto, los mismos receptores. Todos ellos forman un clon celular.
La autotolerancia: Este sistema, durante las primeras fases del desarrollo del individuo, aprende a diferenciar lo propio de lo ajeno; de ese modo no ataca a los componentes propios. A veces, se producen fallos en este sistema de discriminación, lo que origina enfermedades autoinmunes.
La memoria inmunológica: El sistema inmunitario genera linfocitos de memoria capaces de recordar cada antígeno, tras su primer contacto con él (respuesta primaria). Si se produce un posterior contacto con el antígeno, la respuesta (respuesta secundaria) es mucho más rápida e intensa. Por consiguiente, la memoria inmunológica es responsable de que la respuesta inmunitaria específica pueda ser primaria y secundaria.
Los virus son formas no celulares con material genético capaces de reproducirse en el interior de células vivas. Son parásitos intracelulares obligados, ya que no tienen metabolismo propio, por lo que utilizan el de la célula a la que parasitan.
La estructura y la composición:
Como material genético, los virus presentan ADN o ARN, que pueden ser monocatenarios o bicatenarios. Este ácido nucleico puede formar una sola molécula o encontrarse segmentado. La partícula vírica morfológicamente completa se llama virión. el material genético del viririón, está siempre rodeado de una estructura proteica que se llama cápsida. Debido al pequeño tamaño del genoma vírico (pocos genes), que forman las subunidades estructurales o protómeros. Varios protómeros pueden asociarse entre sí para formar estructuras mayores, llamadas unidades morfológicas o capsómeros. Aunque los virus no se pueden reproducir fuera de células vivas, los hay que tienen algunos enzimas necesarios para realizar esta función.
El origen y la evolución de los virus:
Aunque se desconoce el origen y evolución de los virus dad la ausencia de registros fósiles, se postulan fundamentalmente dos hipótesis:
Primera: postula que los virus complejos, como los poxvirus y los herpesvirus, originalmente, eran células procariotas parásitas de otras mayores que, con el tiempo, se fueron simplificando y haciendo más dependientes (evolución retrógada).
Segunda: Matiene que los virus son ácidos nucleicos que se han independizado, en pparte, de sus células. Debido a mutaciones sucesivas, la replicación de estos ácidos nucleicos dejó de ser controlada por la célula a la que pertenecían, y se convirtieron en infecciosos.
Los virus difieren tanto entre sí que es posible que su origen no sea único.
Las mutaciones son cambios en la secuencia del ADN de una célula transmitidos a otras células que se originan a partir de ella. Pueden tener lugar en todo el genoma; por ello, junto con la recombinación meiótica, son la principal fuente de variabilidad genética.
Clasificación de las mutaciones:
Las mutaciones se clasifican según el tipo de células afectadas y según la magnitud.
Según el tipo de células:
Germinales: son heredables y se originan en alguna de las divisiones meióticas o mitóticas durante la gametogénesis.
Somáticas: solo se transmiten a aquellas células que se originan a partir de ellas por mitosis. Son mutaciones mayoritarias, porque las células somáticas son las que más se dividen.
Según la magnitud:
Puntuales o génicas: son las más representativas. Suelen implicar un cambio en un solo par de nucleótidos.
Cromosómicas: provocan cambios en la estructura del cromosoma.
Genómicas: producen un cambio en el número de cromosomas.
Las dos últimas son alteraciones de baja frecuencia y no suelen perpetuar, ya que son incompatibles con la supervivencia y la reproducción.
Bibliografía:
Libro de biología y geología, Anaya, 2 bachillerato. Tema 14, pág 264.
Es la relación de correspondencia entre las bases nitrogenadas del ARN y los aminoácidos que codifica.
En condiciones normales, solo hay veinte aminoácidos en las proteínas; por tanto, debe haber al menos veinte palabras codificadas en una cadena lineal simple de ADN. El número mínimo de nucleótidos necesario para codificar al menos esas veinte palabras es tres, ya que si la unidad de información fuera un nucleótido, el número de combinaciones posibles seria 4, si fueran dos nucleótidos, las combinaciones serían 16; y solo a partir de tres, el número de combinaciones posibles es superior a veinte.
Está comprobado que la codificación de los veinte aminoácidos viene especificada por secuencias de tres nucleótidos, que reciben el nombre de tripletes o codones.
Características del código genético:
La degeneración:
Es la característica más llamativa del código genético. Se entiende por degeneración el hecho de que un aminoácido esté codificado por más de un codón; hay hasta seis codones diferentes para un determinado aminoácido; a los codones que codifican el mismo aminoácido se les llama codones sinónimos.
La universalidad:
El código genético es universal, debido a que la correspondencia entre codones y aminoácidos es la misma, independientemente del organismo estudiado. Actualmente, se sabe que esto no es del todo cierto, ya que se han encontrado excepciones en las mitocondrias de los seres humanos y de otros mamíferos, y en ciertas bacterias. Por tanto, lo correcto sería decir que el código genético es casi universal.
Los codones de inicio, con sentido y de terminación:
El codón de inicio: El codón AUG es el único que codifica metionina. Además de incorporar este aminoácido a la cadena polipeptídica, actúa como codón de inicio en la mayoría de los casos.
El codón con sentido: Solo 61 codones, los llamados codones con sentido, dirigen la incorporación de aminoácidos a las proteínas.
Los codones de terminación: Son los codones UGA, AUG y UAA, que participan en la terminación.
La transcripción es el proceso por el cual se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas de un gen (ADN) a una secuencia de bases nitrogenadas complementarias pertenecientes al ARNm. Con la información que se obtiene del ARNm se puede sintetizar una cadena polipeptídica durante el proceso de la traducción.
la transcripción se lleva a cabo en el interior del núcleo y para que se produzca son necesarios los siguientes requisitos:
Una cadena de ADN que actúe como molde: Se ha comprobado que las cadenas de ARN que se forman son complementarias de solo una de las dos que forman el ADN; es decir, esta actúa como molde.
Los enzimas: El proceso de la transcripción es un proceso controlado por los enzimas ARN-polimerasas. En el caso de los procariotas se trata de una ARN-polimerasa, mientras que en los eucariotas hay tras: las ARN-polimerasas I, II, y III.
Los ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U: El enzima ARN-polimerasa une nucleótidos trifostado en sentido 5'-3' mediante enlaces fosfodiéster. La cadena de ARN es complementaria a la de ADN que le sirve como molde. En ella no aparece la base timina, que se ha sustituido por uracilo.
Fases de la Transcripción:
INICIACIÓN:
Fase más compleja. Antes de que comience, el enzima ARN-polimerasa tiene que reconocer una región del ADN , centro promotor, es decir, señales con determinadas secuencias cortas de bases nitrogenadas.
La enzima ARN-polimerasa cambia su configuración y desenrolla una vuelta de hélice del ADN, esto crea una burbuja de transcripción, Esto permite que la secuencia de bases del ADN quede expuesta y se puedan incorporar los ribonucleótidos que se van a unir.
Esta burbuja se forma en el inicio y durante la elongación, se desplaza a lo largo del ADN, junto con la ARN-polimerasa.
- Procariotas: 2 centros promotores. Las secuencias de estos centros promotores, de consenso,
reúnen las bases más comunes y son: TTGACA y TATAAT.
- Eucariotas: Centro promotor más frecuente es compartimento TATA.
ELONGACIÓN:
La enzima ARN-polimerasa lee el ADN en la dirección 3' a 5'. Pero el crecimiento del ARN (adición de ribonucleótidos) se realiza en sentido 5'a 3'.
- Eucariotas: Se transcriben exones (regiones codificadas) e intrones (regiones no codificadas). Una vez que los 30 primeros nucleótidos se han unido, en el extremo 5´del ARN sintetizado se une una “caperuza” de metilguanosina trifosfato. Servirá como señal de inicio en el proceso de traducción.
TERMINACIÓN:
LA ARN-polimerasa continúa la transcripción hasta que se encuentra una señal de parada o secuencia terminadora en el ADN. El ARNm se separa.
- Procariotas: La señal de parada o terminadora es una región palindrómica (secuencia de bases que tiene la misma lectura de izquierda a derecha y viceversa.).Como consecuencia, el ARN forma una horquilla que hace que se separe del ADN molde y se interrumpa la síntesis de ARNm.
- Eucariotas: Se forma una horquilla en el ARN. La señal de corte es la secuencia TTATTT, se transcribe como AAUAAA. Cuando se produce la separación del ARN, una enzima une en el extremo final 3´ una secuencia de 200 nucleótidos de adenina (poli-A).
MADURACIÓN:
Se llama transcrito primario o precursor del ARN a la molécula de ARN que resulta directamente del proceso de transcripción.
- Procariotas: Hay transcritos primarios para los ARN de transferencia y ribosómicos, pero el ARNm carece de precursor, lo que permite su empleo inmediato para la traducción.
- Eucariotas: Los precursores de los 3 tipos de ARN formado en el núcleo eucariotico no pueden desempeñar directamente su función, han de sufrir un proceso: Maduración del ARN o procesamiento postranscripcional, que tiene lugar en el núcleo.Solo cuando se ha completado este proceso, las moléculas de ARN maduro pueden ser transportadas al citoplasma a través de los poros, donde ejercen su función.
Cada gen consta de varios fragmentos (intrones y exones intercalados).
Intrones: Regiones no codificantes, situadas en el interior de un gen, se transcriben pero no se traducen.
Exones: Regiones que se encuentran entre los intrones y que se conservan en el ARN maduro. Son la parte codificante.
Los intrones se eliminan durante la maduración (corte y empalme), en el cual se juntan los exones para formar una secuencia continua que especifica un polipéptido funcional.
Los plastos son orgánulos citoplasmáticos exclusivos de las células vegetales. En función de su capacidad para sintetizar y almacenar sustancias, pueden ser de dos tipos:
Los cromoplastos: Almacenan pigmentos como la clorofila o los carotenos. Entre ellos destacan los cloroplastos, que sintetizan y almacenan clorofila.
Los leucoplastos: Son incoloros (carecen de pigmentos). Se localizan en los cotiledones, los esbozos foliares del tallo y ciertas zonas de la raíz. Almacenan sustancias que se utilizan, por ejemplo, como fuente de energía en los tejidos no fotosintéticos. Pueden ser amiloplasltos, oleoplastos o proteinoplastos.
Características de los cloroplastos:
Los plastos son un tipo de cromoplastos de color verde (debido a la presencia de clorofila) que se localizan en las células vegetales fotosintéticas. Son móviles, y buscan la cara de la célula donde incide la luz.
La forma: en vegetales superiores, son ovoides o lenticulares, pero en algunas algas tienen otras formas.
El número: en las plantas más evolucionadas hay de 20 a 40 cloroplastos por células.
Estructura de los cloroplastos:
Cada cloroplasto está delimitado por una doble membrana (una membrana interna y otra externa) que presenta un espacio intermembrana. La membrana interna no tiene crestas y delimita un amplio espacio central llamado estroma. En este se encuentra un tercer tipo de membrana, la membrana tilacoidal, que forma la pared de unos discos aplanados llamados tilacoides.
Los tilacoides suelen estar dispuestos en pilas o montones llamados grana. El espacio interno o luz de cada tilacoide (espacio tilaoidal) está conectado con los de los demás, definiendo así un tercer compartimento interno continuo.
Son orgánulos donde se producen reacciones químicas que suministran energía para realizar las actividades celulares.
Características generales:
La forma: Es variable; pueden ser desde casi esféricas hasta cilíndricas y muy alargadas.
El número: el número de mitocondrias que hay en una célula varía en función de sus necesidades, siendo más numerosas y mayores cuanto mayores son los requerimientos energéticos de la célula.
La estructura:
La mitocondria consta de una matriz (espacio interno), una doble membrana (la membrana mitocondrial y externa y la interna, que está replegada en numerosas crestas que incrementan notablemente su superficie) y un espacio intermembrana (situado entre las dos membranas).
Las funciones:
La principal función de las mitocondrias es conseguir energía.
Las células aerobias obtienen la mayor parte de su energía de la respiración celular, que se produce en diferentes áreas de la mitocondria.
La composición química:
La matriz mitocondrial contiene: moléculas de ADN mitocondrial, doble y circular, que incluye información para sintetizar un buen número de proteínas mitocondriales. Los llamados mitoribosomas, que son menores que los ribosomas citoplásmicos. Iones de calcio y fosfato, agua y gran cantidad de enzimas.
La membrana mitocondrial interna contiene: más proteínas que la membrana plasmática.
La membrana mitocondrial externa contiene: proteínas con misión enzimática y una gran cantidad de proteínas que forman amplios canales acuosos.
El espacio intermembranosos: su composición es similar a la del citosol, debido a la permeabilidad de la membrana externa, aunque contiene numerosos enzimas.
La Replicación es el proceso por el cual el ADN se copia para ser transmitido a nuevos individuos.
Con el modelo de la doble hélice de Watson y Crick se desarrolló la idea de que las hebras originales debían servir de patrón para hacer la copia, aunque en principio había tres posibles modelos de replicación:
1.Conservativo
2.Semiconservativo
3.Dispersivo
Los elementos que intervienen
Para que se lleve a cabo la replicación del ADN se requieren los siguientes elementos:
DNA original que servirá de molde para ser copiado
Topoisomerasas, helicasas. enzimas responsables de separar las hebras de la doble hélice
DNA-Polimerasa III: responsable de la síntesis del ADN
RNA-Polimerasa: que fabrica los cebadores, pequeños fragmentos de RNA que sirven para iniciar la síntesis del ADN.
DNA-Ligasa: une fragmentos de ADN
Desoxirribonucleótidos trifosfato, que se utilizan como fuente de nucleótidos y además aportan energía.
Ribonucleótidos trifosfato para la fabricación de los cebadores.
La replicación del ADN es el proceso mediante el cual a partir de una molécula de ADN progenitora se sintetizan dos moléculas hijas con la misma secuencia que el ADN original. Tiene lugar en a fase S de la interfase y es necesario par que se lleve a cabo la división celular.
Hay tres hipótesis sobre como se produce la replicación:
Conservativa: la hélice doble original completa actúa como molde de una nueva, de forma que una molécula hija tiene el ADN paterno original y la otra lo tiene nuevo.
Dispersiva: Algunas partes de la doble hélice original se conservan, y otras, no. Las moléculas hija tendrán algunos fragmentos de la hebra molde y otros recién sintetizados.
Semiconservativa: Las cadenas de ADN se separa, y cada una sirve de molde para una nueva. Cada molécula hija tiene una cadena molde intacta y una cadena recién replicada.
Es la parte de la genética que sigue la metodología que ideó Mendel. Se basa en el estudio de las proporciones en las que se heredan las características de los individuos.
Los descubrimientos de Mendel pueden resumirse en tres leyes, que consitutyen los fundamentos básicos de transmisión genética. La terminología que empleó Mendel es de difícil comprensión.
Primera Ley de Mendel:
Llamada también ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación, dice que: cuando se realiza el cruzamiento entre dos individuos de la misma especie pertenecientes a dos variedades o razas puras (homocigóticos) todos los híbridos de la primera generación filial son iguales.
Segunda Ley de Mendel:
La segunda es llamada ley de la separación o disyunción de los genes que forman la pareja de alelomorfos,
es decir, que los dos genes que han formado pareja en los individuos de la F1, se separan nuevamente al formarse las células reproductoras de éstos, lo que demuestra que dicho emparejamiento no es definitivo. Esto conduce a que en los individuos de la F2 aparezcan parejas de alelos distintos de los de la F1, en consecuencia dicha generación, ya no es de genotipo uniforme.
Tercera Ley de Mendel:
Llama ley de la herencia independiente de los caracteres, porque expresa el hecho de que cada uno de los caracteres hereditarios se transmite a la descendencia con absoluta independencia.
Hoy se enuncia esta ley así: Los distintos caracteres no antagónicos se heredan independientemente unos de los otros, combinándose al azar en la descendencia.
La fotosíntesis es un proceso de nutrición autótrofa por el que se forma materia orgánica por reducción de materia inorgánica, utilizando la energía luminosa. La ecuación general es:
12 H2O + 6 CO2 → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
La fotosíntesis se realiza a través de un conjunto de reacciones complejas que suceden en dos fases: fase luminosa y la fase oscura.
La fase luminosa: Se produce solo en presencia de luz, en la membrana de los tilacoides, donde se localizan la cadena fotosintética transportadora de electrones, los fotosistemas y la ATPasa cloroplástica. Los pigmentos fotosintéticos captan la energía de la luz y la transforman en energía química, tanto en forma de poder reductor como en forma de energía libre. Se libera a la atmósfera oxígeno procedente de la rotura de moléculas de agua.
La fase oscura: se localiza en el estroma del cloroplasto, y no depende directamente de la luz. Consiste en la reducción de moléculas de CO2 para obtener glucosa y otras moléculas orgánicas, utilizando la energía producida en la fase luminosa.
Las mutaciones génicas se pueden clasificar en mutaciones por sustitución de bases, y en mutaciones por cambios en la pauta de lectura.
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