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ADN y alta velocidad




Enviado por fabioroco



    Comparemos dos medios de
    transporte.
    Transmisión del mensaje genético.

    La información se transmite. El
    vehículo que se utilice para ello depende de la finalidad:
    ondas hertzianas
    para la
    televisión, ondas de radio, microondas en
    telefonía móvil, pulsos
    electromagnéticos en sensores de alta
    frecuencia… Para expresarse mediante el código
    morse sirven las señales
    luminosas dentro del espectro visible o las
    acústicas.

    Sin embargo, pensemos por un momento en nuestro material
    genético: los
    cromosomas
    y sus habitantes, las compactas
    comunidades de ADN, ese portador de unidades de
    información tan especiales: los genes. Un vehículo muy
    exclusivo de innegable eficacia en su
    misión
    de transportar el mensaje genético. Al igual que el AVE
    transporta pasajeros con rapidez como exponente de la tecnología
    ferroviaria.

    En la comparación que proponemos para simplificar
    su comprensión, el ADN sería
    asimilable a un larguísimo tren lleno de viajeros,
    desconocidos o no, pero siempre relacionados por algún
    criterio que los asociase de dos en dos: gruesos, delgados,
    listos, agresivos, pacíficos, paisanos, abogados, albañiles, ateos, amas de casa, fumadores,
    mujeres, hombres… Cada ciudadano sería lo que se
    denomina una Base o compuesto químico presente en
    la molécula de ADN. Las Bases se designan por una
    letra: A, C, G, T y U… Esas parejas de pasajeros o
    Bases siguen un orden determinado. Las personas que en ese
    momento no viajan, habitan las ciudades y se ocupan de otros
    asuntos. Cuando el organismo lo requiera se introducirán
    en ese tren con un fin importantísimo que veremos
    más adelante.

     El ADN se aloja en el cromosoma. Cada cromosoma es
    como una ciudad. El conjunto de cromosomas forma
    parte de la nación,
    o sea la célula.
    Hay ciudades grandes, pequeñas, pueblos, aldeas…, que
    constituyen junto con el paisaje la totalidad de la célula. Si
    concentráramos a 23 pares de cromosomas de distinto
    tamaño en una región, podríamos asimilar esa
    región al núcleo de la célula, o sea,
    un lugar donde residen ciudadanos. Cuando la célula
    necesita sintetizar
    una
    proteína, se ponen en marcha
    algunos ciudadanos. En el núcleo pues, hay habitantes que
    viajan, pero si bien en las ciudades algunos lo hacemos en
    avión o en coche, en la célula sólo utilizan
    el autobús y el AVE. Ahora veremos por
    qué.

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    Esquema de la estructura del
    ADN. Se representa como dos hélices con giro hacia la
    derecha (en verde) con sus respectivas medidas: ancho (2,3nm),
    número de nucleótidos por giro (10) y distancia
    entre las bases (0,34nm). (Reproducido de Solari A, 1999,
    Genética Humana, 2ª. ed., Editorial
    Médica Panamericana).

    Tras un proceso
    evolutivo, la tecnología ha permitido pasar de la
    locomotora de vapor a los trenes de alta velocidad. La
    evolución biológica ha hecho posible
    pasar de organismos inferiores a los más complejos
    mediante la actividad de sus genes. El material genético
    ha adquirido una cualidad que lo distingue de los seres
    primigenios.

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    Unidad UT-100 AVE saliendo de la estación de
    Atocha-Madrid, con
    destino en la estación de Santa Justa-Sevilla.

    Podríamos asimilar el ADN celular de los seres
    evolucionados con un gran tren AVE: Cada vagón es una zona
    del ADN que forma parte de una larguísima cadena; en la
    molécula de ADN hay ciertas zonas que se llaman
    genes, los responsables de transmitir factores
    hereditarios como la estatura o el color del pelo
    por ejemplo. Bien, pues imaginemos que sólo
    determinados vagones de nuestro AVE son genes. En cada uno
    de esos vagones los ciudadanos viajarían agrupados como
    unidades de información inteligentes: los pasajeros
    irían "emparejados" por un tipo de vínculo
    (matrimonio,
    profesión, parentesco…) del mismo modo que existe una
    unión entre las parejas de "Bases" (A, C, T, G Y U) en la cadena
    de ADN.

    Cuando la célula tiene necesidad de sintetizar
    una proteína, se copia un gen: el AVE
    desembarcará viajeros en cada parada. Entonces llega
    un autobús, el ARN mensajero, donde los pasajeros
    se alojan en el mismo orden que en el vagón.

    El autobús irá recogiendo a distintas
    parejas en cada estación. Ejemplo: en el AVE
    Madrid-Sevilla, algunos son recogidos en Ciudad-Real, otros en
    Córdoba y finalmente en Santa Justa..

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    A continuación, el autobús traslada el
    pasaje a unas factorías (ribosomas) donde
    algunos de los viajeros
    traducen la información que permitirá
    construir las proteínas,
    moléculas fundamentales para el desarrollo de
    la vida.

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    Es decir, se respeta el orden que llevaban las parejas
    en los vagones, pero solo una
    parte de ese ordenamiento
    es la que se
    utilizará para codificar los eslabones
    (aminoácidos) de una PROTEÍNA.
    Y es que gran parte del ADN es
    silencioso
    . No se usa para codificar
    aminoácidos. Ahí tenemos un gran misterio de la
    biología
    ¿Por qué poseemos tanto ADN "sobrante"?

    No sabemos qué contestar a esto, pero sí
    podemos empezar a comprender el mecanismo que conduce a construir
    el mapa genético de los seres humanos y por ende, el de
    los seres vivos que habitan nuestro planeta.

    En nuestro símil, las proteínas se
    podrían comparar con los resultados de la actividad
    productiva de los ciudadanos: estos construyen edificios, medios
    de transporte, utilizan la energía para procesos
    fabriles…

    CODIGO O CLAVE GENÉTICA

    Esta clave está formada por palabras (llamadas
    codones), cada una de ellas constituida por tres letras (tres de
    las cuatro bases nitrogenadas del ADN), las cuales son
    codificadas para los 20 aminoácidos principales que
    constituyen las proteínas. Cada aminoácido esta
    representado por tres codones diferentes.

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    Podríamos comparar las casillas de cada columna o
    fila con "vagones" donde los tripletes de letras serían
    viajeros alineados en sus asientos.

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    El producto de
    un secuenciador génico de alto volumen en las
    instalaciones del CIMMYT.  Presentación
    gráfica de ochocientos pares de bases de 27 genes (las
    pistas están indicadas por los rombos azules en la parte
    superior).  Las secuencias de DNA se distinguen por el
    color: el rojo indica "T"; el azul, "C"; el amarillo, "G"; el
    verde, "A".  Se usan complejos instrumentos de
    bioinformática para obtener información
    útil a partir de esos datos.

    Extraído de www.cimmyt.cgiar.org

    Por mapeo génico se pueden determinar
    todos los genes que están en el mismo cromosoma y
    secuenciar las bases: ver en qué orden se
    emparejan los pasajeros de los vagones. Hasta ahora se han
    secuenciado alrededor de 3000 millones de pares de bases
    (Revista de Divulgación Científica y
    Tecnológica de la Asociación Ciencia Hoy –
    Volumen 12 – Nº 67- Febrero/Marzo 2002
    ) tantas como el
    presupuesto del
    proyecto
    genoma: 3000 millones de dólares.

    También se trata de ver a qué
    proteína corresponde cada gen, así como conocer
    todas las proteínas de un organismo
    (Proteómica).

    Sería algo así como reunir toda la
    producción de las factorías-ribosoma
    para identificar las proteínas una a una.

    En nuestro símil, establecer el mapa
    genético es como identificar cuáles son los
    vagones-gen
    del entramado del larguísimo AVE que
    discurre de un punto a otro de la ciudad-cromosoma. Para ello se
    utilizan unas moléculas llamadas enzimas, que
    escogen zonas del AVE y las separan del resto. Esas zonas pueden
    formar un gen, que es copiado a un autobús
    ARN-mensajero.

    El primer cromosoma secuenciado totalmente fue el
    cromosoma 22, formado por 545 genes. Los cromosomas se presentan
    en pares. Un miembro de cada par proviene de la célula del
    esperma del padre y el otro miembro del par, proviene del ovocito
    de la madre. En otras palabras, el bebé recibe mitad de
    material genético de la madre y la otra mitad del padre.
    Cuando los cromosomas son examinados bajo el microscopio, se
    ven así:

    Conjunto de cromosomas de un
    varón.

    Alberto J. Solari: Doctor en Ciencias
    Médicas (UBA), 
    Profesor
    Emérito de la Facultad de Medicina de la
    UBA e Investigador Superior del CONICET.

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    Dispersos entre los 23 pares de cromosomas de cada
    célula humana se encuentran 30.000 genes.
    ()
    Se han secuenciado 3000 millones de pares de Bases, es decir, se
    ha visto cuál es el ordenamiento de todas las parejas de
    viajeros que ocupan los vagones-gen del AVE.

    Una vez que se conozcan todos los genes del ser humano,
    se podrían identificar y relacionar los cambios
    (mutaciones) existentes en las bases que los constituyen y
    así determinar la posible causa de alguna de las 5000
    enfermedades de
    origen genético que se han descrito. Así, la base C
    se empareja siempre a una G y la A con la T. Si en el gen
    estudiado se observa la sustitución de una C por una A, es
    una alteración que puede conducir a una enfermedad. Pero
    ¡cuidado! Los "defectos" en los genes pueden o no ser la
    causa de enfermedades congénitas. Hay que considerar el
    ambiente
    en que se desarrolla el individuo. Es
    la interacción entre el conjunto de genes y el
    ambiente lo
    que va conformando las cualidades de nuestro
    organismo.

    Imaginemos que todos los genes del ser humano, su
    genoma, están integrados dentro de comunidades
    distribuidas a lo largo de cada ciudad-cromosoma. Como los
    individuos en una población. Esto daría lugar a
    sistemas que
    podrían aportar mayor conocimiento
    sobre los genes, al ser estos susceptibles de organizarse,
    interaccionar y evolucionar siguiendo unas regulaciones entre
    ellos. Ello ha dado origen a una nueva disciplina: la
    Genómica funcional, con un gran potencial de
    desarrollo en un próximo futuro.

    Hasta ahora se han descifrado genomas completos como el
    de la levadura, el de la bacteria Escherichia coli, el del
    nematodo (gusano) C. elegans, el de la mosca Drosophila
    melanogaster, y el de varias plantas. De
    manera que ya disponemos de varios genomas para comparar su
    funcionalidad. Su "comportamiento".

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    No hace falta ser un visionario para afirmar que las
    implicaciones son enormes: un mundo en que muchas de las
    enfermedades puedan ser detectadas, atajadas y combatidas en los
    primeros años de vida; un conocimiento más amplio
    de cómo nuestros genes interactúan entre sí
    y con el medio ambiente
    y el ser más conscientes de la estrecha relación
    entre el ser humano y otros organismos que habitan el
    planeta. www.cimmyt.cgiar.org

     La genómica funcional permite describir a
    qué se dedica cada gen:

    • Los rasgos que determinan.
    • Las leyes a las que
      se ven sometidos.
    • Su relación con otros genes.
    • La identificación de un patrón de
      comportamiento en un gen, dependiendo de las condiciones que le
      circundan.
    • La actividad que desarrolla el gen cuando está
      alterado en relación a su actividad normal.

    Los procesos biotecnológicos han permitido
    determinar qué genes intervienen, la naturaleza de
    la interacción con su entorno y cuánto tarda
    en manifestarse esta en un rasgo característico. Cada
    célula del organismo tiene el mismo material
    genético durante toda su vida. Sin embargo,
    la expresión del
    gen (su actividad) varía de unas células a
    otras, de unos estadios de desarrollo a otros, según
    el estado de
    salud y las
    condiciones ambientales. Sólo "conociendo" bien al gen
    estaremos capacitados para entender los procesos
    biológicos moleculares en los que interviene.

    FIN DEL ARTÍCULO

    P.D. Una siguiente entrega podría tratar sobre
    la Farmacogenómica (Bailey et
    al., 1999) que se puede definir como el estudio de los efectos de
    los medicamentos sobre los genomas de los individuos. La
    Farmacogenómica constituye un poderosa estrategia en la
    comprensión de la enfermedad y en la
    caracterización de las respuestas biológicas a los
    medicamentos, tanto desde la perspectiva de su eficacia y
    toxicidad como de la identificación de las diferencias
    entre los tejidos normales
    y los patológicos (Furness y Pollock, 2001). La
    Farmacogenómica puede tener un gran impacto en el
    descubrimiento de nuevos medicamentos incidiendo en diferentes
    áreas del proceso ya sea en la identificación de
    los compuestos químicos que pueden llegar a ser
    fármacos potenciales ya sea en la modificación y
    adaptación de su estructura molecular asegurando la
    seguridad y
    eficacia clínica.
    Es bien sabido que, en ocasiones, el mismo tratamiento
    farmacológico aplicado a dos personas que padecen la misma
    enfermedad produce resultados diferentes: a una le cura y a la
    otra no. O bien los efectos secundarios de un mismo medicamento
    pueden ser totalmente distintos en cada paciente. ¿A
    qué puede ser debido este comportamiento
    diferente?

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    Marcos Sanchez

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