Genética molecular

Moléculas de ADN (Ácido Desoxirribonucleico). DNA (Deoxyribonucleic Acid). Genes. Enzimas. Síntesis de proteínas. Expresión génica

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Genética Molecular

Evidencia del ADN

En 1914 Feulgen dio a conocer una técnica de coloración especifica para el ADN que tenia la ventaja de teñir este material. Esta fue la prueba que permitió verificar que el ADN en el material esencial de los genes.

En 1928 se dio una evidencia mas directa de que el ADN es el material hereditario. Esta fue proporcionada por Griffith. Este investigador trabajaba con 2 cepas de pneumococus neumo nia , bacteria que causa la neumonía

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Una cepa lisa, extremadamente virulenta , producía la enfermedad y la muerte del individuo encontrándose recubierta por un capa musilagenosa.

- Una cepa rugosa, carecía de envoltura no siendo patógena. Griffith procedió a inyectar a ratones de laboratorio y obtuvo los siguientes resultados.

  • Ratones mas cepa rugosa = viven.

  • Ratones mas cepa lisa = mueren.

  • Posteriormente tomo la cepa lisa y la sometió a calor destruyendo las bacteria e inyectándolas para obtener los siguientes resultados

  • Ratón mas cepa lisa muerta = Viven.

  • Ratones mas mezcla de cepa liza muerta + cepa lisa muerta y cepa rugosa = Mueren

  • Griffith examino la sangre de los ratones muertos y encontró una gran cantidad de bacteria lisas vivas encapsuladas y altamente patógenas. Estos resultados experimentales mostraban que las bacterias muertas de las cepas lisas transmitían a las bacterias de la cepa rugosa algo que las transformaba.

    Este misterio fue aclarado 1944 por Avery y colaboradores quienes lograron aislar las sustancias que producían las sustancias bacterianas siendo esta el ADN.

    En 1952 Hersey y Chase, llevaron a cabo una serie de experimentos con virus aportando nuevas evidencias de que los genes estarían formados por ADN.

    Estos investigadores marcaron con fósforo radioactivo las moléculas de ADN viral y con azufre radioactivo la cápsula de virus. Comprobaron que al agregar los virus a un cultivo de bacterias en el exterior de la bacteria quedaba el azufre radioactivo y solo entraba en el interior el fósforo radioactivo que a partir de este material se reproducían los virus.

    DEFINICION DE GEN

    El gen es una secuencia de nucleotidos, un segmento de la molécula de ADN, responsable de la transmisión de algunos rasgos hereditarios. Un gen difiere de otros según el orden que presentan los nucleotidos.

    UN GEN UNA ENZIMA

    Esta idea fue verificada a principios de la década de 1940 por dos investigadores: Beadle y Tatum. Ellos encontraron la evidencia experimental que faltaba, trabajando con el hongo rojo del pan Neurosspora.

    Esta corresponde a una especie prototrófica, vale decir, es capaz de crecer en modo mínimo de cultivo que consiste en una pocas sales minerales, azúcar y biotina. Estos investigadores pensaban que las otras sustancias necesarias para el crecimiento del hongo debían ser sintetizadas por el mismo y que el control de esto era a través de los genes del hongo.

    Para verificar esta idea irradiaron las neorossporas con rayos ultravioletas la que es capaz de alterar los genes.

    Al cultivar las esporas irradiadas encontraron que algunas nuevas esporas no podrían ya sobrevivir en medio mínimo a menos de que les suministraran ciertas sustancias que anteriormente ellas mismas fabricaban.

    De los datos obtenidos concluyeron que los genes controlan las reacciones químicas de una célula a través de sus enzimas.

    El estudio del control genético de las enzima lleva a la idea actual de que los genes regulan no solo la producción de enzimas si no también la síntesis de todas las proteínas; por lo tanto la hipótesis a sido reformulada en términos de que un gen es a una proteína o mejor dicho un gen es a una cadena polipeptidica.

    Ejemplo: en la especie humana se da una enfermedad genética llamada fenilcetonuria. Normalmente la fenilalamina en nuestro organismo es convertida en tirosina en cambio en las personas que sufren la enfermedad se acumula pudiendo causar deficiencia mental junto con otras enfermedades.

    Síntesis de proteínas

    La información genética almacenada en ADN se expresa a trabes de la síntesis de proteínas. Las moléculas de ADN contienen la información necesaria para la síntesis de todas las proteínas que una célula requiere, información que se encuentra c0ontenida en el código genético. El código esta formado por las basa nitrogenadas de cada nucleotido las que actúan como verdaderas letras para este lenguaje las bases nitrogenadas se combinan de a tres formando una unidad que se denomina triplete, y cada triplete codifica para un solo aminoácido especifico, es decir, cada triplete significa una aminoácido. Las características generales que el código presenta son:

  • Tener unidades de codificación como los son los tripletes

  • Poseer tripletes de puntuación y tripletes sinónimos.

  • Ser consistente, es decir un triplete determinado codifica es decir un triplete determinado codifica siempre para el mismo aminoácido.

  • Ser universal, pues el significado de los tripletes es el mismo en la gran diversidad de seres vivos.

  • Ambiguo , porque un amino ácido es determinado por mas de un codon.

  • Regulación de la expresión genica

    Un gen puede ser concebido como una unidad particulada de material hereditario que especifica una función y que puede ser transmitido a la desensendencia. La regulación de la actividad de un gen corresponde a la regulación de su función especifica o bien en la modificación de sus niveles de actividad.

    Todas la variaciones están enceradas en lo que llamaremos:

    Regulación de la expresión genica. Estos corresponden a los niveles o bien etapas en las cuales pueden realizarse controles de la actividad de un gen. La inmensa mayoría de los genes están relacionados con la determinación de una secuencia polipeptidica es decir con la síntesis de proteínas por esta razón el proceso de regulación de la actividad genica ha sido estudiado en relación a la síntesis de proteínas. De esta manera la regulación genetica se ha dividido en

  • Regulación pretranscripcional

  • Regulación transcripcional

  • Regulación traduccional

  • Regulación postraduccional

  • Operon lactosa

    Como una forma de ilistrarlos mecanismos de regulación genica se describe a continuación el modelo de operación lactosas planteado Jacov y Monod en Escherichia coli.

    En general en los organismos existen dos tipos de enzimas:

    - Las constitutivas y las inducibles, las primeras son aquellas que son sintetizadas en forma continua, mientras que las segundas se fabrican solo ante la presencia del sustrato. La lactosa es un disacarido que la bacteria desdobla en los monosacaridos constituyentes, glucosa y galactosa a trabes de la enzima ð galactosidasa.

    El operon lactosa normal de E. Cole consiste de la siguiente secuencia lineal de genes.

    P+ : gen promotor

    O+ : gen operados

    Z+ : gen estructural para ð Galactosa

    Y+ : gen estructural para permeasa

    A+ : gen estructural para transacetilasa

    I+ : gen regulador que esta fuera del operon

    El gen i+ codifica para un represor activo que se une a o+ y evitala transcripción para los genes z+ , y+ y a+. Esto ocurre cuando la bacteriano tiene lactosa que degradar.

    En presencia de lactosa por el contrario el represor activo no se une a o+ , el operon es transcrito y las enzimas necesarias para la penetración y degradación de la lactosa son fabricadas. La lactosa o un metabólico de ella funciona como un inductor.

    La conformación del gen operador es tal que la transcripción es permitida hasta que una sustancia represora activa se combine para cambiar la conformación del gen operador hasta una forma que no permita la transcripción.

    Este no es el único tipo de operon, en otros casos el gen regulador produce un represor inactivo y el operol es transcrito continuamente. Si un metabólico se combina con el represor inactivo puede combertirlo en activo el que se combina con el gen operador y apaga el operon. (por ejemplo el operon histidina).