infografía de la génetica

Infografía de la génetica

Replicación del ADN

by: Paola Meza

Ingenieria Géntica

Manipulación Génetica

LOS TRANSGÉNICOS Y LA INGENIERÍA GENÉTICA EN LA AGRICULTURA

Hay una planta llamada GM, es genéticamente modificada es aquella planta cuya información genética ha sido modificada por estrategias de ingeniería genética esto es a través de la introducción de uno o más genes nuevos. O através de la modificación de la expresión de un gen preexistente propio de la planta los genes introducidos pueden provenir de diversos organismos de virus, bacterias, hongos, animales, de otras especies de plantas y está introducción de esta modificación genética introducida, le otorga a la planta nuevas características que pueden ser beneficiosas. Ya sea, para caracteres agronómicos como resistencias a enfermedades, como resistencia a plagas, tolerancia decidas, tolerancia a estreses abióticos, como pueden ser sequías, las temperaturas. Así también pueden contribuir a modificar las características nutricionales de frutos o de semillas, por ejemplo, aumentando el contenido en vitaminas o aumentando la propia proporción de ácidos grasos o aceites saludables. También, una de las potencialidades de los cultivos de las plantas gm, es producir plantas que se adapten mejor a determinados procesos industriales, por ejemplo para la obtención de biocombustibles. Las plantas GM, han dado origen a cultivos GM. De las especies más cultivadas a nivel mundial, por ejemplo, en este momento maíz, soja, algodón y colza son los cultivos que tienen más proporción de cultivar genéticamente modificado respecto a cultivar tradicionales y hoy en día la superficie cultivada a nivel mundial llega a 180 millones de hectáreas.

El primer paso en la replicación del ADN es separar las dos hélices esto se hace gracias a la ruptura de los puentes de hidrógeno que unen a las bases, todo esto es posible gracias a la enzima helicasa que crea la horquilla de replicación. Cada cadena de la horquilla es una hebra molde a partir de la cual se creará una hebra complementaria y se obtendrán dos adn idénticos a partir de uno. Una enzima llamada primasa inicia el proceso, ésta crea una pequeña cadena de adn a la cual llamaremos prime este es el punto de inicio de la construcción de la obra complementaria. Una enzima llamada ADN polimerasa 3 se une al prime y comienza a incorporar desoxirribonucleótidos que crearán la nueva cadena esta enzima sólo puede incorporar desoxirribonucleótidos en sentido 5 prima 3 prima lo cual es bueno para la hebra continua porque sólo se necesita un prime. Ahora para la hebra discontinua no se puede hacer en este sentido porque su dirección es 3 prima 5 prima así que se replica en dirección contraria; la ARN primasa sintetiza varios primers en la hebra discontinua y luego la ADN polimerasa 3 sintetiza fragmentos de ADN entre un primer y otro a los cual les llamamos fragmentos de Okazaki en dirección 5 prima 3 prima. Luego la exonucleasa elimina todos los primers de ARN y la ADN polimerasa 1 ahora rellena los espacios en donde había primers de ARN. Finalmente, la ADN ligasa liga o une todos los fragmentos de ADN en ambas cadenas creando así dos ADN idénticos a partir de uno. La topoisomerasa colabora en aliviar la tensión de enrollamiento todo, esto fue posible gracias, a que a partir de una hebra molde se sintetizó una hebra complementaria siguiendo el principio de Watson y Crick de que una adenina siempre se une con una tiamina y una citosina con una guanina.

El DNA, tiene una evolución con la cual luego se rompen los puentes de hidrógeno entre las dos cadenas, este proceso es ayudado por la enzima helicasa. Las proteínas enlazantes a cadena sencilla evitan que las cadenas se vuelvan a unir, lo que crea una burbuja de replicación, estas se forman en múltiples lugares a lo largo de la molécula de DNA, aumentando considerablemente la velocidad de replicación. Cuando las cadenas han sido desenrolladas y separadas, la DNA polimerasa puede comenzar a construir una nueva cadena, esta cadena se construye en dirección 5’ a 3’. Aunque la DNA polimerasa sólo puede prolongar una cadena preexistente. La RNA primasa coloca los primeros nucleótidos de la nueva cadena, el segmento resultante de RNA cebador proporciona un extremos 3’ libre al que enlazarse y la DNA polimerasa puede ahora ir colocando los nucleótidos complementarios a medida que se desplaza a lo largo de la cadena molde, posteriormente se lee la cadena molde en dirección 3’ a 5’ mientras que construye la nueva cadena en dirección opuesta. La hélice continua desarrollándose y abriéndose, permitiendo a la hebra conductora crecer de modo continuo en dirección de la horquilla de replicación. Más tarde, un tipo diferente de DNA polimerasa reemplaza al cebador de RNA por DNA. La DNA polimerasa 3 trae el siguiente nucleótido trifosfato, se produce una liberación de energía cuando este enlace se rompe, este energía se usa para polimerizar la nueva cadena de DNA (La polimerización, es el proceso por el que se forman las nuevas cadenas). Cuando la energía se libera, el fosfato se une al OH libre, formando puentes de hidrógeno y así es como se polimerizan las nuevas cadenas de DNA. La hebra rezagada se sintetiza en dirección opuesta a la del avance de la horquilla (La hebra rezagada, es la nueva cadena que crece de modo discontinuo alejándose de la horquilla de replicación). En primer lugar, la RNA primasa añade un fragmento de RNA cebador, entonces la DNA polimerasa comienza a sintetizar la nueva cadena de DNA, antes de que pueda continuar la síntesis de la hebra rezagada, la hélice debe de continuar desarrollándose, así la hebra rezagada se sintetiza de manera discontinua, una vez más la RNA primasa comienza la nueva cadena, los fragmentos discontinuos se denominan fragmentos de Okazaki. Al igual que en la hebra conductora, una DNA polimerasa diferente cambia el cebador de RNA por DNA, entonces una ligasa sella la unión de los fragmentos de DNA. La replicación continúa de este modo a los largo de la hebra rezagada, sintetizando fragmentos a medida que la hélice se desenrolla. La nueva cadena es una copia exacta de la otra cadena parental. En la burbuja de replicación, las hebras conductoras y rezagadas comienzan a replicarse en direcciones opuestas. Mientras tanto, otra hebra conductora se está replicando sobre la opuesta de la burbuja. Hay una segunda hebra rezagada en el extremo opuesto, ahora una segunda DNA polimerasa añade desoxirribonucleótidos cambiando los fragmentos de RNA por DNA. Finalmente, una ligasa sella la unión de los fragmentos de DNA. Este proceso continúa en ambas direcciones hasta que la molécula completa de DNA ha sido replicada, hay múltiples burbujas de replicación a lo largo de la molécula de DNA, las burbujas continúan creciendo hasta que llegan a unirse y ahora tenemos dos moléculas completas de DNA.

La ingeniería genética revolucionó completamente ya que ahora es más barato, rápido, fácil y accesible porque facilita experimentar con los organismos gracias a las instrucciones del adn y modificar de una medida precisa el genoma del individuo. El único de los problemas es que nadie está de acuerdo de que se debe modificar o alterar su ADN permanentemente y eso podría afectar a la especie humana gracias a los seres modificados . Según Laurie Garret: ha revolucionado completamente la investigación biológica nada se hace cómo se hacía hace 5 años todo es más barato más rápido ahora se puede realizar cualquier experimento genético a cualquier organismo desde una bacteria hasta un gorila o hasta los seres humanos. Las repeticiones palin dromi cas cortas agrupadas irregularmente interespaciales clippers por sus siglas en inglés el nombre es complicado pero el concepto es bastante sencillo el ad es una larga cadena que contiene las instrucciones que le indican a cada célula que debe hacer chris pero es una molécula que funciona como unas tijeras muy precisas que pueden cortar parte de esas instrucciones y reemplazarlas por otras es decir les da a los científicos las herramientas para editar de manera muy precisa el genoma de un organismo. Un biólogo de la nasa por ejemplo recientemente creó un kit de 130 dólares que se puede usar en una cocina también hay laboratorios como el de yenes peste nueva york donde cualquier persona sin importar su entrenamiento puede transformar el de varios organismos. Incluso chicos de colegios compiten por crear nuevos organismos estos entusiastas de la ciencia de garaje se llaman a sí mismos bio hackers o hackers biológicos, En pocos años ya los avances son impresionantes, se han creado desde bacterias que consumen basura y producción etanol hasta mosquitos que no pueden contagiar la malaria así que con el tiempo podrían erradicar totalmente esta enfermedad muchos ven la cura de enfermedades desde el SIDA hasta el mal de alzheimer más cerca que nunca. Pero con gran potencial llegan grandes peligros especialmente porque nadie tiene el poder para regular la manipulación genética y el problema es que nadie está de acuerdo en que se debe permitir y no existe ninguna organización gubernamental que pueda hacer cumplir las reglas entonces por ahora dependemos de la buena voluntad de los individuos a no hacer cambios irreversibles como por ejemplo alterar permanentemente el ADN de una especie. Un accidente podría cambiar especies enteras, si por ejemplo un experimento hiciera una variedad de trigo menos nutritiva ésta podría reproducirse por el mundo y afectar la seguridad alimentaria de millones de personas y para algunos los cambios permanentes a la especie humana son los más preocupantes incluso, Jennifer Doudna, parte del equipo de la universidad de Berklee, que descubrió esta herramienta ha advertido que los experimentos en seres humanos por ahora deberían limitarse a tratar adultos ya que los cambios no afectarían a las próximas generaciones, “Entendemos suficiente sobre el genoma humano para predecir las consecuencias de los experimentos a un embrión, me gustaría que nuestra sociedad decida cuál es el límite y que no realicemos estos experimentos hasta que realmente entendamos las consecuencias el único riesgo no son los accidentes existe también la posibilidad que agentes con intenciones malvadas manipulen organismos.”

La ingeniería genética es la manipulación de la información genética la cual determina cómo somos todos los seres vivos, permite modificar la esencia misma de la vida, usando proteínas de origen bacteriano se pueden copiar, cortar y pegar genes, por ejemplo humanos en una bacteria una levadura una célula animal o incluso en una planta esto se llama clonación molecular. Las aplicaciones son prácticamente infinitas, uno de los ejemplos más conocidos es la insulina antes de que existiera la ingeniería genética los diabéticos tenían que inyectarse insulina obtenida de cerdos o vacas lo cual podía provocar alergias, pero hace unas décadas se consiguió introducir el gen humano de la insulina en bacterias y más tarde en levaduras, cultivando estos microorganismos se puede obtener una insulina idéntica a la nuestra más segura para los pacientes, por otro lado, existe la terapia génica que consiste en introducir genes funcionales en pacientes con enfermedades genéticas, normalmente esto se hace utilizando virus modificados para que no provoquen enfermedades se mete el gen correcto en el virus y éste se encarga de introducirlo en las células del paciente También es aplicada en otros ámbitos como en la investigación biomédica o en la agricultura, en este caso en la fabricación de cultivos y animales transgénicos hasta se ha utilizado para hacer peces fluorescentes y bacterias que hacen fotos. Muchas de nuestra dolencia tienen un origen genético, como la hemofilia o algunas enfermedades minoritarias se deben a la ausencia o el mal funcionamiento de un único gen. Un claro ejemplo es la diabetes ya que las causas son complejas porque combinan la acción de varios genes con nuestro entorno y nuestros hábitos de vida en cualquier caso si lográramos sustituir alguno de esos genes anómalos por uno funcional podríamos paliar los síntomas o incluso llegar a revertir ciertas enfermedades. Alguien con hemofilia, por ejemplo, carece de una proteína implicada en la coagulación de la sangre. A estas personas les falta el gen que contiene las instrucciones para fabricar esa proteína o bien poseen una variante defectuosa de dicho gen. Si consiguiéramos reemplazar el gen erróneo por el correcto en células de un órgano, como el hígado, éstas podrían fabricar la proteína y verterla en la sangre, con lo que se solventarían los problemas de coagulación. En terapia génica el material genético de los virus se reemplaza por el gen funcional, el vector equipado con el gen curativo se administra al paciente para que alcance las células de un tejido en particular. En la jerga científica a esto se lo conoce como terapia génica en vivo, aunque en otras condiciones se aplica la técnica x vivo, es decir el gen se inserta en célula sin cultivo que una vez reparadas se trasplantan al cuerpo del paciente. En cualquier caso, al alcanzar las células de destino los virus les introducen el gen beneficioso y las incitan a fabricar la proteína deseada. Cada célula tiene un núcleo dentro del cual se encuentra el genoma, el libro de instrucciones para el desarrollo y el funcionamiento de cada organismo. El genoma está formado por el ADN, los genes son una pequeña parte del adn y contienen la información necesaria para desarrollar ciertas funciones específicas de los organismos de todas maneras de la mayor parte del adn se conoce muy poco.

Los científicos lograron crear un conejo que brille en la oscuridad es algo positivo el que mejor en el medio ambiente mezclando los genes de especies diferentes entraría dentro de lo correcto y el ser capaces de concebir un pollo que crezca sin plumas no es ir demasiado lejos. Desde el inicio de los tiempos, la evolución ha producido criaturas atípicas y maravillosas, ahora el hombre puede hacer lo mismo la ciencia nos ha permitido desvelar los secretos de la vida misma y estamos, como algunos creen, a punto de entrar en una horrible pesadilla en un mundo que se ha vuelto loco no puedes dar a la ingeniería genética al servicio del bien que contribuye a crear un mundo donde nadie pase hambre o donde nuestros cuerpos se regenere este no es el mundo del mañana. El periodista experto en nutrición Gill Scoren es un firme partidario de la agricultura orgánica a él le parece que lo que se hace en nombre de la ciencia, entraña cierta preocupación: “Como columnista de salud y nutrición pasó gran parte de mi tiempo buscando los mejores alimentos naturales frutas y verduras producidas de manera orgánica carne y huevos de granja etcétera a la hora de alimentar al planeta la naturaleza juega un papel muy importante por eso cuando me mencionan las inusitadas novedades que aporta la ingeniería genética y los alimentos transgénicos es algo que me deja absolutamente anonadado y siendo sincero hasta me produce pavor.” Esta raza es conocida como la blanco azul-belga y es el resultado de una cría selectiva. La cría selectiva es la primera etapa en nuestro recorrido por saber cómo el hombre echa mano de la ciencia para controlar la naturaleza los ganaderos recurren a ello para potenciar las características deseables en sus animales, de hecho la cría selectiva tiene un componente reproductivo para conseguir estás blanco azul-belga a lo largo de los siglos los criadores de ganado han permitido cruzar únicamente a los toros y vacas con mayor masa muscular el resultado final han sido todos que sobrepasan la tonelada de peso. Por tanto se trata de producir la carne más tecnológica posible pero no tomando el término tecnológico al pie de la letra estamos hablando de selección de selección natural con el fin de conseguir esto. El papel que juega la ciencia en las blanco azul belgas? Uno de los genes del ganado se encarga de regular su crecimiento muscular estas vacas son el resultado de una cría selectiva a partir de animales poseedores de una copia de este gen pero inhibido, resultado de ello sus músculos crecen bastante más de lo normal. Para asegurar la transmisión de este gen defectuoso la cópula ha sido sustituida en las blanco azul belgas por la tecnología en forma de inseminación artificial. El toro es una máquina de esperma ya veo que está hecho un semental sería debiendo mónica ya no están la muestra la hemos recogido en esta especie de vagina artificial a partir de la cual procesaremos el semen para así facilitar su análisis en el laboratorio la tecnología aplicada es tan precisa que pueden analizar el semen espermatozoide tras espermatozoide para así elegir los que ellos crean más convenientes así que básicamente analiza la muestra de semen es una máquina destinada a ello está comprobando la calidad del semen que hemos extraído esta mañana los que trazan la línea verde son óptimos porque se muestran muy activos no paran de moverse en busca del óvulo y estos son portadores del gen de la musculatura acaso no lo notas a mí me parecen todo frenesí pero el que nunca antes había visto los espermatozoides de toro a simple vista no se percibe ninguna diferencia ni siquiera entre un bóvido un équido u otra especie en absoluto claro bien Para Gill, le ha parecido una experiencia realmente inquietante, ellos lo llaman selección natural pero es algo diseñado por los hombres para explotar a los animales en pro de su beneficio.

Resumen de la lectura La información que se requiere para dirigir todos los procesos vitales está almacenada en la secuencia de nucleótidos del DNA. Éste está formado por dos cadenas antiparalelas de polinucleótidos enrolladas una sobre la otra para formar una doble hélice dextrógira. Los enlaces desoxirribosa-fosfodiéster forman los esqueletos de la doble hélice y las bases de los nucleótidos se proyectan hacia su interior. Los apareamientos de bases de los nucleótidos se forman debido a los enlaces de hidrógeno que se forman entre determinadas bases: adenina con timina y citosina con guanina. Varios tipos de interacciones no covalentes contribuyen a la estabilidad de la estructura del DNA: interacciones hidrófobas y de van der Waals entre bases heterocíclicas apiladas, enlaces de hidrógeno entre pares de bases GC y AT, e hidratación con moléculas de agua. La decodificación de la información genética contenida en el DNA requiere una maquinaria molecular constituida principalmente por proteínas. Las mutaciones son cambios de la estructura del DNA, que pueden producirse por colisiones con las moléculas de un solvente, fluctuaciones térmicas, ROS, radiación o xenobióticos. En una mutación por transición, una base pirimídica es sustituida por otra pirimidina o una base púrica es sustituida por otra purina. En una mutación por transversión, una base púrica es sustituida por una pirimídica, o a la inversa. El DNA puede tener varias conformaciones dependiendo de la secuencia de nucleótidos y del grado de hidratación de la doble hélice. Además de la estructura clásica determinada por Watson y Crick (DNA B), se han observado también las conformaciones DNA A Y DNA Z. El superenrollamiento del DNA es una característica esencial de diversos procesos biológicos, como el empaquetamiento, la replicación y la transcripción del DNA. Cada cromosoma eucariota está formado por núcleo histonas, un complejo que se forma por el enrollamiento de una única molécula de DNA alrededor de un octámero de histonas para formar un nucleosoma. Varios tipos de modificación covalente de las histonas (p. ej., acetilación y metilación) cambian la estructura y la función de las histonas de los nucleosomas. Los DNA de las mitocondrias y de los cloroplastos son semejantes al de los cromosomas que se encuentran en las procariotas. Un genoma es el conjunto completo de instrucciones heredadas que se requieren para sustentar los procesos vitales de un organismo. Aunque existen algunas semejanzas, los genomas de las procariotas y de las eucariotas difieren sustancialmente Lecturas recomendadas 67 1 en cuanto a tamaño, capacidad de codificación, mecanismos de expresión génica y continuidad de codificación. La mayoría de las secuencias de DNA del ser humano no codifican proteínas ni RNA funcionales. Existen dos clases generales de secuencias intergénicas: repeticiones en tándem y repeticiones entremezcladas ampliamente en el genoma. Los elementos genéticos móviles pueden duplicarse y desplazarse en el genoma. Los retroposones pueden causar enfermedades al insertarse en genes o en secuencias reguladoras. Las modificaciones covalentes del DNA y de las histonas pueden causar cambios en la expresión génica. El RNA se diferencia del DNA en que contiene ribosa (en lugar de desoxirribosa), tiene una composición de bases algo distinta yen general es de cadena individual. Las formas de RNA que participan en la síntesis de proteínas son el RNA de transferencia, el ribosomal y el mensajero. Las moléculas de RNA de transferencia tienen aminoácidos específicos unidos a ellas por enzimas específicas y los transportan a los ribosomas para su incorporación en las proteínas que se sintetizan, donde se alinean de manera correcta durante la síntesis de proteínas. Los RNA ribosomales son componentes de los ribosomas, donde constituyen sitios de actividad catalítica. El RNA mensajero contiene dentro de su secuencia de nucleótidos las instrucciones de codificación para sintetizar un polipéptido específico. Existen varias clases de RNA no codificadores, con diversas funciones en la regulación y en la protección del genoma. Algunos ejemplos son el miRNA, el siRNA, el snoRNA y el nsnRNA.

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