ALGO DE MICROSCOPIA Y MODELOS DE MEMBRANA
El límite de resolución es la menor distancia entre 2 puntos que puede diferenciar un sistema ocular, siendo esta medida en el humano de 0.2mm.
Microscopio óptico: Están formados básicamente por estructuras de tipo mecánico, un sistema de lentes y una fuente luminosa. En el sistema óptico están integradas 3 tipos de lentes, el condensador, el objetivo y el ocular.
Microscopio de contraste de fases: Es útil para la observación de componentes de células vivas no coloreadas
Microscopio de interferencia: También se utiliza para estudiar células y tejidos vivos y se basa prácticamente en los mismos principios de fase, es decir en el desfasaje e interferencia de ondas luminosas, la diferencia es por la división de las ondas luminosas en 2.
Microscopio de campo oscuro: Se emplea en e estudio de partículas pequeñas y su principal aplicación en la clínica médica es en la determinación de la sífilis.
Microscopio de luz ultra violeta: posee un sistema óptico construido en cuarzo que permite el pase de rayos ultravioleta, la formación de la imagen se registra sobre una película fotográfica. Este es útil para localizar ácidos nucleicos debido a la propiedad que poseen estos para absorber los rayos UV.
Microscopio de luz polarizada: Ofrece info sobre la estructura a nivel molecular de las células y tejidos, tanto en preparados post-mortem como en células vivas.
Microscopia electrónica:
Microscopio electrónico de transmisión: La onda luminosa es reemplazada por un haz de electrones. Las partículas subatómicas no pueden atravesar una lente cristalina, entonces e reemplazadas por bobinas.
Microscopio de barrido: tiene un poder de resolución de 10nm (inferior al met) pero permite tener imágenes tridimensionales, tbm muestra muestras u objetos de poco o ninguna conductibilidad eléctrica y la imagen final es también formada por un ordenador.
Orden de preparación en microscopios ópticos: Obtención de la muestra, fijación, deshidratación, aclaración, inclusión, corte, rehidratación, coloración y montajeOrden de preparación en microscopios electrónicos: fijación, deshidratación, inclusión, corte, menaje y contrastado.
La membrana plasmática es la estructura que recubre todas las células. Además, en células eucariotas, hay una serie de membranas internas (endomembranas) que envuelven los compartimentos intercelulares (membrana de las mitocondrias, ribosomas, aparato de Golgi, etc.). Estas membranas internas están construidas siguiendo los mismos principios que la membrana plasmática.
Overton, en 1895, descubre que las sustancias liposolubles penetran en las células más fácilmente que las que no lo son. Además la membrana presenta gran resistencia al paso de la corriente eléctrica. Estos descubrimientos llevaron a que dedujera la existencia de una membrana formada por lípidos.
En 1897, Langmuir estudio el comportamiento de los fosfolípidos en agua y observó que los grupos polares se disponen perpendicularmente a ella.
En el 1925, Gorter y Grendel sacaron los lípidos de la membrana de los eritrocitos y al extendelos sobre agua vieron que ocupaban una superficie dos veces mayor a la superficie del eritrocito, deduciendo que la membrana estaba formada por una bicapa lipídica.
Cole, en 1932, estudio la tensión superficial de las membranas de óvulos de erizo de mar y vio que era más pequeña que la tensión superficial teórica de la capa lipídica. En realidad es mayor pero se confundieron al hacer los cálculos, aunque su interpretación fue correcta concluyeron que la membrana plasmática tenía que estar formada por otros componentes a parte de los lípidos.
Danielli y Dauson, 1935, propusieron una estructura de la membrana en forma de sandwich en la que los fosfolípidos estarían en el centro formando una bicapa y estarían rodeados por proteínas y para que había habido intercambio propusieron poros en la membrana plasmática.
Robertson, en 1959, formuló el concepto de unidad de membrana, que sugiere que todas las membranas son iguale, tanto las plasmáticas como las citoplasmáticas. Sin embargo hay componentes singulares en las diferentes membranas.
Singer & Nicolson en 1972 propusieron el modelo de mosaico fluido de membrana. Las proteínas, lípidos e hidratos de carbono se sitúan en una configuración estable.
Los lípidos forman la bicapa lipídica y las proteínas adoptan una configuración en la membrana segun la interacción de sus partes con las moléculas que las rodea. Estas proteínas pueden ser de dos tipos:
Proteínas integrales: atraviesan por completo la membrana. También conocidas como transmembrana.
Proteínas periféricas: no atraviesan la membrana y sobresalen en una de las hemimembranas. También se consideran periféricas las proteínas que están unidas de manera indirecta a un lado u otro de la membrana mediante interacciones con otras proteínas o lípidos de la membrana. Las proteínas tienen propiedades hidrofílicas y hidrofóbicas, a cuyo objeto se consideran anfipáticas. Los grupos polares de la proteína quedan en la superficie de la membrana mientras que los residuos no polares permanecen en contacto con las cadenas hidrofóbicas de los fosfolípidos. Los hidratos de carbono quedan en el lado externo de la membrana formando el glucocálix. Que se diga que la membrana es fluida se debe la que va a haber cierto grado de movimiento. Los lípidos van a tener desplazamientos de difusión simple, rotación. Las proteínas también pueden realizar desplazamientos de rotación y traslación.
Componentes de la membrana plasmática.
Los eritrocitos de rata tienen un 60% de proteína y un 40% de lípidos en la membrana plasmática. La membrana plasmática de los hepatocitos de rata tienen un 58% de proteínas y un 42% de lípidos. Las membranas citoplasmáticas, además de ser más delgadas que la membrana plasmática, difieren en la proporción proteína-lípidos. Dentro de los lípidos de la membrana tenemos: Fosfolípidos: son los principales componentes lipídicos de las membranas. Contienen un extremo hidrofílico unido al resto de la molécula por un grupo fosfato y un extremo hidrófobo unido con dos ácidos grasos. Los principales fosfolípidos son los unidos a: colina (fosfatidilcolina); serina (fosfatidilserina); etanolamina (fosfatidiletanolamina); inositol (fosfatidilinositol ) o glicerol, unido la otra molécula de glicerol (fosfatidilglicerol ).
Esfingolípidos: son derivados de la esfingosina. Esta, unida a un ácido graso forma la ceramida. La ceramida con fosfato y colina forma la esfingomielina. La ceramida unida a los carbohidratos forma glucolípidos complejos que pueden ser cerebróxidos (si el carbohidrato es un monosacárido) o ganglióxidos (si el carbohidrato es un oligosacárido).
Esteroles: el más común es el colesterol que presenta una pequeña cabeza polar, una sortija esteroide y una cadena hidrocarbonada apolar. El colesterol es una estructura rígida por lo que las membranas que tenían mucho colesterol son menos fluidos.
La membrana plasmática es asimétrica. Los glucolípidos y glucoproteínas sí van a estar en el exterior de la membrana y los distintos tipos de fosfolípidos van a aparecer en la parte interna o externa de la membrana dependiendo del radical que se una al fosfato.
Proteínas de membrana. En la mayoría de las células las proteínas de la membrana realizan muchas funciones. Unas sirven de receptores que detectan señales químicas y los transmiten al interior de la célula. Otras son enzimas que catalizan reacciones específicas y otras son proteínas estructurales que conectan macromoléculas a la membrana plasmática. Las proteínas transmembrana pueden atravesar la bicapa lipídica una o varias veces. Las zonas que atraviesan la membrana tienen estructura en hélice y la zona inicial o terminal no tiene estructura de hélice ni tampoco los segmentos de unión entre los fragmentos que atraviesan la bicapa lipídica. La hélice es la forma más común por la que una cadena polipeptídica cruza la bicapa lipídica, pero algunas proteínas transmembrana pueden cruzarla en estructura de lámina, formando un cilindro en forma de barril que se abre o se cierra. Estas proteínas transmembrana que atraviesan varias veces la capa, mediante estructuras en hélice o lámina forman poros acuosos que permiten el paso a través de la membrana de moléculas solubles en agua. Las proteínas también se asocian a la bicapa lipídica uniéndose covalentemente a la molécula de lípidos o uniéndose por interacciones no covalentes con otras proteínas de membrana. Las proteínas de membrana mas estudiadas son las de los eritrocitos y comprenden las siguientes proteínas: glucoforina (es una glucoproteína transmembrana de paso único); proteína banda 3 (también es transmembrana y forma múltiples hélices transmembrana proporcionando un canal hidrófilo); anquirina (proteína que conecta la proteína banda 3 de la membrana plasmática con la proteína esquelética espectrina ). Proteínas esqueléticas: proteína banda 4.1; espectrina; actina y tropomiosina. Están situadas bajo la membrana plasmática. La espectrina forma una red bajo la membrana plasmática asociándose por sus colas. En estas colas se encuentran filamentos cortos de actina unidos a tropomiosina y a las tres moléculas de proteína banda 4.1.
Glucocálix. Los hidratos de carbono están presentes en la membrana plasmática unidos covalentemente a la proteínas o lípidos formando glucoproteínas y glucolípidos. Sólo se encuentran en el lado externo de la membrana y son oligosacáridos y en algunas membranas polisacáridos. De esta forma la célula queda envuelta de material hidrocarbonado denominado glucocálix. En esta capa, la parte de hidratos de carbono, se pueden encontrar algunas proteínas. Los oligosacáridos pueden estar unidos a lípidos o proteínas, mientras que los polisacáridos sólo se unen a las proteínas. El grado de desarrollo del glucocálix es muy variable, en la mayoría de las células forma una capa muy delicada. Sin embargo, en las células epiteliales suele estar muy desarrollado.
Funciones del glucocálix: 1- Selectividad en la incorporación de sustancias de bajo peso molecular a la célula. 2- Reconocimiento específico de células entre sí. 3- Uniones intercelulares y de las células con la matriz extracelular mediante glucoproteínas transmembrana cómo: integrinas y catherinas. 4- Propiedades inmunitarias. 5- Anclaxe de enzimas. 6 - Cambios en la carga eléctrica en medio extracelular.
VIRUS, VIROIDES Y PRIONES
El siguiente es un resumen de la clase correspondiente al curso impartido. La función no es suplantar al libro, sino servir como apoyo para su mayor entendimiento. Sin más preámbulos comencemos con el análisis de estas estructuras.
Virus
Como sabemos estas son estructuras pertenecientes al nivel complejo macromolecular. Por lo tanto, como podemos deducir, van a estar formados por la unión de diferentes macromoléculas entre si. Otra cosa que se cae de este razonamiento, es que los virus NO POSEEN VIDA, ya que se encuentran por debajo del nivel mínimo de exclusión para hablar de vida; hablamos por supuesto, del nivel celular. Lo que se puede objetar es lo siguiente ¿Cómo los virus no van a tener vida, si constantemente se escucha que provocan diversas enfermedades como el sida, o un simple resfrió? Esta propiedad de los virus es por la capacidad de REPRODUCCION que estos poseen. Pero cuidado, SOLO PUEDEN REPRODUCIRSE O MULTIPLICARSE (este es el termino mas adecuado), SI PARASITAN (ósea, invaden) A UNA CELULA HUESPED O VICTIMA. Solo de esta manera estos virus pueden llegar a multiplicarse. ¿La reproducción es una característica de los seres vivos?, ¿entonces los virus están vivos? Si bien la reproducción es una característica de los seres vivos, como bien sabemos; para poder considerar a cualquier cosa viva, dicha cosa debe cumplir con una y cada una de estas características. LOS VIRUS SOLO CUMPLEN CON UNA, QUE ES LA CAPACIDAD DE MULTIPLICACION.
El tema, como se darán cuenta es demasiado complejo. Inclusive entre las grandes organizaciones investigativas, aun se debate esta dicotomía entre vida y no vida. Pero, en base a esta plataforma de razonamiento que realizamos en el párrafo anterior, la balanza se inclina hacia la “no vida”, para los virus.
Estructura de los virus
Los virus poseen material genético, que puede ser ADN o ARN. Ambos, tanto ADN como ARN, pueden encontrarse en forma cíclica o lineal, según el tipo o caso particular de virus. A si mismo, ciertos virus pueden hasta presentar ARN de doble cadena. Cosa rara, pero puede pasar. Pero cuidado, un virus puede tener o una molécula de ADN o una molécula de ARN. NUNCA LAS DOS COSAS AL MISMO TIEMPO. Aquellos virus que presenten ADN como material genético, se llamaran ADENOVIRUS. Y aquellos virus que presenten ARN como material genético, se denominaran RETROVIRUS. El adenovirus mas conocido es el virus de la gripe, y el retrovirus mas conocido es el virus de la inmunodeficiencia adquirida, así es; el HIV.
Como dijimos los virus están formados por una molécula de ADN o ARN. Nunca ambas. Este seria el material genético del virus. Aquellos que poseen ADN como material genético, serán llamados adenovirus. Y aquellos que posean ARN como material genético, serán llamados retrovirus.
Este material genético se encuentra recubierto por una “membrana protectora” a la que llamaremos NUCLEOCAPSIDE. Esta, está formada por la unión de estructuras proteicas denominadas capsomeros. A su vez esta nucleocapside, esta recubierta por otra “membrana protectora” denominada CAPSIDE, que también esta formada por estas proteínas denominadas capsomeros. Por ultimo, ciertos virus pueden presentar una tercer “capa protectora”, denominada envoltura. Esta ultima esta formada por proteínas que aun no están del todo esclarecidas. Aquellos virus que presenten envoltura, serán denominados virus ENVUELTOS. Y aquellos virus que no presenten esta envoltura, serán llamados virus DESNUDOS.
Es importante recalcar que todos los virus, sea cual fuese su función, poseen la nucleocapside y la capside. Lo único que puede variar de virus en virus, es la presencia de envoltura.
Si recordamos un poco lo que veníamos diciendo, entenderemos algo crucial. Clasificamos a los virus, dentro del nivel complejo macromolecular. Y es muy cierto. Por que las estructuras de este nivel eran aquellas formadas por unión de macromoléculas. Y si observan e inducen bien, los virus están formados por la unión de dos macromoléculas; proteínas y acido nucleicos.
Vamos a intentar dar un esbozo del mecanismo por el cual un virus logra multiplicarse cuando parasita una célula. Para esto debemos entender el llamado dogma central de la biología molecular. Básicamente consiste en lo siguiente:
A partir del ADN que posee una célula o un virus, en nuestro caso, se puede obtener una molécula de ARN mediante un proceso denominado transcripción. Este ARN puede ser transformado en una proteína, mediante un proceso que se denomina traducción. Todo muy lindo, pero ¿para que? El objetivo de toda célula es tener muchas proteínas, ya que estas forman y se encargan de todas las estructuras y funciones de un organismo. Ya sea, por ejemplo, actuando como enzimas en las reacciones bioquímicas o formando parte de la membrana plasmática u organelas de una célula. La información para la estructura primaria de una proteína, ósea para la fabricación de una proteína, se encuentra contenida en el ADN de un organismo. Entonces lo que debería hacer la célula es simplemente traducir el mensaje que posee el ADN y “escribir” una proteína. En criollo; agarro el ADN, lo leo y en base a lo que leí, fabrico una proteína. Pero esto no es tan sencillo; la célula (específicamente los ribosomas), no puede leer la codificación que presenta una secuencia del ADN. Dicho en criollo; los ribosomas no pueden leer o traducir lo que dice el ADN, para de esa manera, fabricar una proteína. Pero interesantemente, los ribosomas si pueden leer o traducir a las moléculas de ARN. En criollo: los ribosomas SI PUEDEN agarrar al ARN, leerlo y en base a la información que se lea, fabricar una determinada proteína. De lo dicho anteriormente, se podría decir que seria conveniente pasar la información que esta contenida en el ADN a una molécula de ARN. Luego tomar esa molécula de ARN, leerla y con esa información fabricar la proteína, que tanto queremos fabricar.
Y esto es justamente lo que hace la célula. Agarra una molécula de ADN y genera una molécula de ARN, proceso que se llama transcripción. Luego traduce el mensaje de ese ARN, para poder sintetizar una proteína. Este último proceso se denomina traducción.
Para hacerlo aun más sencillo, pongamos un ejemplo práctico:
Supongamos que tenemos un manual de instrucciones para armar un cohete Williston 560(el ejemplo funciona con otras marcas también), pero estas están en ingles. Nosotros no sabemos hablar y mucho menos leer ingles. A lo máximo que podemos aspirar, supongamos, es a leer francés. Entonces necesitamos que alguien venga y nos TRANSCRIBA el mensaje del ingles al francés. Una vez que tenemos el manual en francés. Lo leemos y TRADUCIMOS la información al español, y con eso podemos fabricar nuestro cohete Williston 560.
Además, existe otra pequeña cuestión; si solo disponemos de una molécula de ARN como material genético, tal es el caso de los retrovirus, podríamos pensar que solo necesitaríamos realizar una traducción para obtener las proteínas que tanto anhelamos. Pero esto conllevaría a que tarde o temprano, nos quedemos sin moléculas de ARN disponibles. Es por esta ultima razón, que los retrovirus tienen que llevar a cabo un proceso denominado RETROTRANSCRIPCION, por medio del cual, fabrican ADN a partir de un molde de ARN. Por eso es que los retrovirus tardan muchísimo mas tiempo en multiplicarse. ¿Para que el virus, necesita fabricar proteínas?, las proteínas serán aquellas que formaran otra capside, otra nucleocapside y otra envoltura. Por esto, deducimos que el virus fabrica proteínas mediante estos procesos, para poder fabricar copias nuevas de si mismos, ósea para multiplicarse…
Ahora bien, el virus tiene un gravísimo problema; no posee las enzimas necesarias para llevar a cabo los procesos descriptos. Es por esa razón que necesita parasitar a una célula, a la que llamaremos huésped. De esta manera, podrá utilizar las enzimas que posee la célula para realizar los procesos mencionados, y así; hacer copias de si mismo.
Ciclo de infección viral
Este tema puede diferir según el autor que presente el tema. Pero a los fines de este curso, solo daremos los fundamentos de este proceso, ya que los detalles escapan al mismo. Lo definiremos por etapas:
Reconocimiento y adsorción: las proteínas que se encuentran en la envoltura o en la capside del virus, pueden reconocer proteínas de la membrana plasmática de alguna célula en específico. Esto quiere decir, que un virus no puede reconocer cualquier tipo celular. La interacción es muy específica y requiere de proteínas, que como ustedes saben, son muy específicas. Es así, por ejemplo, que el virus del sida, solo puede reconocer a proteínas de la membrana plasmática de células del sistema inmune y no por ejemplo de células hepáticas.
Penetración: el virus penetra en el interior de la célula, bajo diferentes mecanismos que escapan al programa.
Denudación: el virus pierde todas sus envolturas, quedando solo expuesto el material genético.
Síntesis: el virus, gracias a las enzimas de la célula huésped, logra fabricar todos los componentes necesarios para la fabricación de nuevos virus.
Los pasos a seguir varían según la infección sea LITICA o PERSISTENTE:
INFECCION LITICA: la célula huésped muere al estallar, liberando todos los virus generados. De esta manera la infección puede diseminarse hacia otras células.
INFECCION PERSISTENTE: los virus no logran matar a la célula, sino que esta y las copias virosicas se mantienen en un perfecto estado de armonía, hasta que alguna señal desencadene la infección lítica antes mencionada.
Viroides
Los viroides son estructuras pertenecientes al nivel macromolecular. De hecho solo están formados por una molécula de ARN. Por eso no esta mal afirmar lo siguiente: “los viroides son una molécula de ARN”.
Se ha visto que provocan enfermedades en organismos vegetales. Pero no poseen propiedades infecciosas en el ser humano.
Priones
El prion también es una estructura perteneciente al nivel macromoléculas. De hecho el prion es una proteína, que se denomina proteína prionica anómala. Tratare de explicarlo brevemente.
En nuestro encéfalo, existe una proteína aun no caracterizada, con función desconocida, que se denomina proteína prionica. Repito; no se sabe donde ni que función cumple en nuestro sistema nervioso, pero ahí esta. Es normal y no altera el funcionamiento normal del organismo.
Ante ciertos agentes esa proteína prionica normal, puede mutar (cambiar), y transformarse en una proteína prionica anómala. Este es el prion. Este prion se empieza a depositar en el cerebro, generando las llamadas placas prionicas, que serian algo así como cálculos en nuestro cerebro. Lo cual obviamente, produce alteraciones que pueden llevar a la muerte. Esta enfermedad se conoce como síndrome de JACKOB, o encefalopatía espongiforme bovina, por que fue en este tipo de ganado donde primariamente se identifico.
Lo que es un enigma aun para las ciencias biológicas, es como logra una proteína adquirir capacidad infectiva. Ya que no posee material genético en su interior.
ALTERACIONES GENETICAS
Las alteraciones genéticas, son modificaciones en las secuencias de nucleótidos que conforman al ADN. Estas pueden afectar a uno o unos pocos nucleótidos o, por el contrario pueden afectar a todo o parte de un cromosoma. En el primer caso hablamos de mutaciones genéticas, que como se darán cuenta, a lo sumo podría llegar a afectar la estructura y función de un gen. En cambio en el segundo caso, hablamos de aberraciones cromosómicas, que como se darán cuenta pueden afectar la estructura y función de muchísimos genes. A continuación analizaremos los conceptos básicos de ambas alteraciones.
Mutaciones genéticas
Como dijimos antes, estas alteraciones pueden afectar a uno o unos pocos nucleótidos. Se producen por factores ambientales a los que llamaremos factores muta génicos. O también pueden producirse espontáneamente por errores producidos durante la replicación del ADN. Cuando hablamos de factores ambientales, nos estamos refiriendo a nicotina, rayos UV, rayos x, entre tantos ejemplos. Cuando decimos errores en la replicación, nos estamos refiriendo a errores cometidos por la principal enzima de este proceso, ósea la ADN polimerasa.
Mecanismos moleculares de las mutaciones
a) Inserción: es cuando justamente se coloca una base en un lugar de la secuencia donde no debería estar.
b) Deleción: es cuando justamente, se elimina un base (todo esto por error, obviamente), en la secuencia de ADN.
c) Sustitución: es cuando se sustituye una base por otra. Dentro de este mecanismo, podemos encontrar otros dos;
1. Inversión: se sustituye una base purica por una primidinica. Por ejemplo; adenina por timina.
2. Transversión: se sustituye una base purica por otra purica, y una base pirimidinica por otra pirimidinica. Por ejemplo; adenina por guanina.
d) Expansión por repetición de tripletes: este es un tipo especial de mutaciones. Para entenderlo correctamente, vamos a analizar una enfermedad bastante conocida que se produce por este mecanismo de mutación. Hablamos de la enfermedad o corea de HUNGTINTON.
Existe una proteína que participa en las funciones normales cerebrales, denominada hungtintina. El gen para esta proteína, se encuentra en el cromosoma 4 autosómico. Este gen posee una secuencia genética que termina en varias repeticiones del triplete CAG, triplete que me codifica para glutamina. Entonces, imaginemos que este gen termina en 29 repeticiones de este triplete. Cuando esta así, se me fabrica la proteína hungtintina normal. Pero a veces, por diferentes mutaciones, específicamente por el último mecanismo enunciado. Esta repetición de tripletes puede acentuarse. Cuando esta repetición supera el umbral de la enfermedad, que son de 35 a 40 repeticiones de estos tripletes, se produce una proteína hungtintina anormal. Entonces, estamos ante la presencia de la enfermedad de HUNTINGTON.
Esta huntingtina anormal, resulta toxico para el organismo, específicamente para el sistema nervioso central. Por eso los pacientes que padecen este mal, presentan alteraciones motrices, que terminan en parálisis. Padecen demencia, que finalmente en la mayoría de los casos terminan en suicidio.
Lo curioso de esta enfermedad es que solo se manifiesta en pacientes de edad avanzada. Hablamos de entre los cincuenta y sesenta años de edad. La razón por la cual la enfermedad solo se manifiesta en este rango de edades, es bastante sencilla. La proteína anormal comienza a acumularse en el cerebro desde los primeros años de vida. Recién en edad avanzada, la concentración es lo suficientemente elevada, como para provocar la enfermedad con toda la sintomatología mencionada.
Otro dato curioso sobre esta enfermedad es que se transmite en forma dominante. Es decir, que el alelo de la enfermedad es dominante. Como toda enfermedad dominante, esta tiene un cincuenta por ciento de probabilidad de transmitirse a la descendencia (recuerden que las enfermedades recesivas, tienen un veinticinco porciento de probabilidades de transmisión). Por esta razón, una persona hija de padres con la corea, tendrá un cincuenta por ciento de presentar la enfermedad. Es importante conocer que la misma no posee cura, ya que afecta al sistema nervioso. Por eso si una persona se realiza un examen para corroborar si presenta o no la enfermedad. Conocer el positivo, por lo menos en esta época, seria inútil, ya que repito, la enfermedad no tiene cura. Observen como una simple mutación en un gen, puede provocar tantos daños en el organismo.
Prosigamos…. Con respecto a las mutaciones, independientemente de su mecanismo de origen. Podemos dividirlas en dos categorías:
1. Silenciosas: cuando estas mutaciones generan en un gen, un codón sinónimo. Por lo tanto la proteína que se forme, será exactamente igual a la producida sin la mutación.
2. No silenciosas: todo lo contrario. Cuando la mutación afecta la secuencia del ARN mensajero y por lo tanto la proteína sintetizada será distinta a la que se fabricaría sin la mutación.
Corrimiento del marco abierto de lectura
Principalmente las inserciones, deleciones y sustituciones, pueden provocar corrimientos en esto, ya que si afectan la estructura o ubicación del codón AUG. Se correrá el MAL, hasta encontrar el próximo AUG, y por lo tanto, la proteína sintetizada ya no será la misma.
Aberraciones cromosómicas
A estas alteraciones las podemos dividir en dos grandes grupos; numéricas y estructurales. Las aberraciones numéricas son aquellas que afectan el número de cromosomas, ya sea el número de todos los cromosomas o de algunos cromosomas. Las aberraciones estructurales, afectan la estructura o forma de los cromosomas.
A su vez, a las aberraciones numéricas las podemos dividir en dos grandes grupos:
Poliploidía: Es la mutación que consiste en el aumento del número normal de “juegos de cromosomas”. Los seres poliploides pueden ser auto poliploides, si todos los juegos proceden de la misma especie, o alopoliploides, si proceden de la hibridación, es decir, del cruce de dos especies diferentes.
Aneuploidía: Son las mutaciones que afectan sólo a un número de ejemplares de un cromosoma o más, pero sin llegar a afectar al juego completo. Las aneuploidías pueden ser monosomías, trisomías, tetrasomías, etc, cuando en lugar de dos ejemplares de cada tipo de cromosomas, que es lo normal, hay o sólo uno, o tres, o cuatro, etc. Entre las aneuplodías podemos encontrar diferentes tipos de trastornos genéticos en humanos como pueden ser:
Trisomía 21 o Síndrome de Down que tienen 47 cromosomas.
Trisomía 18 o Síndrome de Edwards. También tienen 47 cromosomas.
Monosomía X o Síndrome de Turner.
Trisomía sexual XXX o Síndrome del triple X.
Trisomía sexual XXY o Síndrome de Klinefelter.
Trisomía sexual XYY o Síndrome del doble Y.
Debemos atender que estas alteraciones cromosómicas, se producen fundamentalmente por defectos en la mitosis y principalmente en la meiosis, durante la formación de gametos. Por esta razón, las aberraciones cromosómicas, no se transmiten en la descendencia. Por que dependen de la buena o mal realización de la gametogénesis, a la hora de fecundar. Una persona con síndrome de Down, si realiza un buen proceso de mitosis y meiosis en la gametogénesis, tendrá descendencia que no presentara esta trisomia.
A continuación, adjunto el link de un video sobre la enfermedad de Huntington….
http://www.dailymotion.com/video/x739ee_corea-de-huntington-en-busca-del-ge_school
REPARACION DEL ADN
Las alteraciones que se producen en el material genético, ósea el ADN, son variadas. Y no solo son producidas por agentes ambientales, a los que llamaremos agentes muta génicos. También pueden producirse espontáneamente dentro de la célula, por ejemplo por errores en el proceso de replicación del ADN.
Cuando estas alteraciones involucran uno o unos pocos nucleótidos, hablamos de mutaciones genéticas. Mientras que si estas alteraciones afectan la estructura de los cromosomas, ósea modifica el cariotipo, hablamos de aberraciones cromosómicas.
Ante estos daños producidos en el ADN, La célula cuenta con diferentes mecanismos de reparación, que se dan fundamentalmente durante la replicación del ADN.
Mecanismo de reparación del ADN
El mecanismo mas común es el de corrección de pruebas, realizado por la ADN polimerasa. Esta posee una actividad exonucleasa 3’….5’. Esto le permite a la enzima corroborar que los nucleótidos colocados en la cadena nueva sean los correctos. En caso negativo remueve el nucleótido, coloca el nucleótido correcto, y finalmente una ligasa estabiliza las uniones. Este mecanismo se da durante la misma replicación pero no es el único mecanismo posible de reparación del material genético.
A continuación daremos las características principales de cada tipo de mecanismo:
1) Reparación de apareamientos incorrectos: participa una enzima dam metilasa, que agrega grupos metilos en ciertas regiones de las cadenas molde, durante la replicación. Esto lo hace con el objetivo de poder distinguir entre la cadena molde y la cadena nueva de ADN. Así, la cadena que posea grupos metilos, será la madre y la que no posea grupos metilo será la cadena hija. Cuando se reconoce algún apareamiento incorrecto, por ejemplo, una adenina se apareo con una citosina; una nucleasa corta el nucleótido incorrecto en la cadena nueva. La enzima ADN polimerasa beta, coloca el correcto, y finalmente la ligasa estabiliza todas las uniones.
2) Reparación por corte de base: en ciertos casos se dan espontáneamente cambios químicos en las bases de la cadena nueva del ADN. Por ejemplo la citosina por ciertas modificaciones químicas en su estructura, puede transformarse en uracilo. Ante estas situaciones las ADN glucosilasas remueven las bases que presenten estos defectos. De esta manera dejan un sitio en el ADN que no posee base nitrogenada. A estos sitios los llamamos apurinicos o apirimidinicos. Una endonucleasa especifica reconoce estos sitios AP, y corta el fragmento de ADN cercano a los mismos. La ADN polimerasa beta, colocará el ADN correspondiente y la ligasa estabilizara las uniones.
3) Reparación por corte de nucleótido: participan unas enzimas denominadas exinucleasas, que reconocen errores cortando directamente los nucleótidos del fragmento de ADN que presente el error. Luego la ADN polimerasa beta, colocara el ADN correcto, y la enzima ligasa estabilizara todas las uniones.
4) Reparación directa: hay ciertos casos en los que se producen cambios químicos en las bases nitrogenadas de los nucleótidos de la cadena nueva, como habíamos mencionado mas arriba. Por ejemplo, los rayos ultravioletas pueden favorecer que dos timinas que estén en la misma cadena, se unan conformando los llamados dímeros de timina. Para estas alteraciones, a veces no hace falta cortar todo el nucleótido afectado, solo basta con corregir el error producido directamente. Ósea una enzima especifica se tomara el trabajo de corregir paso por paso, la alteración química producida.
5) Reparación con tendencia al error: este mecanismo aun no esta del todo descifrado. Se ha visto que el propio mecanismo tiende a producir mutaciones en el ADN. Actúa cuando el daño es tan grave que no pudo repararse por ninguno de los mecanismos anteriores. Lo que sucede, es que ante estos cambios, se detiene la replicación para poder corregir el error. Esto es muy diferente a los otros procesos, donde todo se hacia al mismo tiempo que la replicación.