Genética por Luis Alonso Torres

La era de la Genética

Panati es uno de los primeros beneficiados de uno de los avances mas revolucionarios de la medicina en los últimos tiempos: los marcadores genéticos, pedazos de ADN capaces de rastrear el material genético en busca de genes destartalados.

Esta nueva tecnología - comenta el doctor Jon Beckwith, del Departamento de Microbiología y Genética Molecular de la Escuela Médica de Harvard, Massachusetts se está  permitiendo a los médicos la identificación de individuos que podrán padecer enfermedades genéticas a lo largo de su vida, o que, estando sanos, portan genes defectuosos.

No hace menos de 25 años los especialistas, a la hora de enfrentarse a una enfermedad de origen genético, no podían hacer casi nada. La medicina estaba desarmada.

Tan solo se conocía el número de cromosomas en humanos, su localización en el interior del núcleo y la situación de algunos genes dispersos.

Por ejemplo, el medico recibía a una pareja temerosa de volver a tener un hijo con el síndrome de Tay Sachs - una enfermedad cuyos síntomas son la ceguera y la parálisis seis meses después del nacimiento, que conducen a la muerte del niño antes de los cinco años - o afectado de miopatía de Duchenne, una atrofia muscular que deja a los enfermos postrados para siempre en una silla de ruedas.

Ante esta situación el medico podía únicamente hablar de probabilidades, de los riesgos de que se manifieste o no el gen fatal. Bien poco.

Sin embargo, hoy la ciencia está  empezando a intervenir en los cromosomas, a detectar los genes dañados mediante avisadores químicos, a darles caza con trampas moleculares y a reemplazarlos por otros en perfecto estado, valiéndose de pinzas enzimáticas. Antes estos espectaculares resultados, no es de extrañar que muchos científicos afirmen que estamos en la Era de la Genética.

La aventura de la ciencia daba comienzo en la primavera de 1953, cuando James Watson, que estaba de visita en la Universidad de Harvard, y Francis Crick, que trabajaba en Cambridge, descubrieron - sin realizar un solo experimento - la estructura del ADN, el  acidodesoxirribonucleico. Mientras Crick terminaba su tesis doctoral, Watson, encerrado en su laboratorio, construía modelos de hojalata y alambre, para representar de forma tridimensional las complejas uniones entre los  átomos.

Con los químicos norteamericanos Pauling y Corey pisándoles los talones, Watson y Crick partieron de unas fotografías del

ADN obtenidas por rayos x, y la utilizaron para descubrir que la molécula de ADN está  formada por una doble hélice, es decir, dos largos hilos perfectamente enrollados. Cada hilo se constituye a partir de una secuencia de bases nucleicas, cuatro en concreto - adenina ( A ), guanina ( G ),

citosina ( C ) y timina ( T ) -, que representan las letras moleculares del mensaje genético.

Por último, Crick comprobó que, combinando series de tres bases - AGC, AGT, ATA -, lo que se conoce con el nombre de tripletes, se podían obtener más de veinte alternativas distintas, las claves para sintetizar los veinte aminoácidos esenciales para la vida.

Treinta y siete años más tarde, los científicos están empezando a descubrir que en esta hélice se encuentran escritos los secretos de la vida, el envejecimiento, la muerte y enfermedades como el cáncer, los trastornos del corazón, la locura, la depresión, el mongolismo o las malformaciones genéticas.

Ahora sabemos, gracias al desarrollo de la biología molecular, que en los casi dos metros de ADN que se guarda en el núcleo de toda y cada una de las células del cuerpo están los 50.000 a 100.000 genes que dan las órdenes para edificar ladrillo a ladrillo, nuestro cuerpo.

Cada gen tiene una posición determinada y fija en el cromosoma. Lo mismo da que sea el cromosoma de un aborigen australiano, el de un indio del Amazonas o un yuppy de Manhattan. Y cuando los errores aparecen, lo hacen para todos igual. Así, por ejemplo, el mongolismo, también conocido con el nombre de trisomía del cromosoma 21 o síndrome de Down, tiene el mismo origen genético para todos los seres humanos: Un cromosoma de más.

Ya en 1909 el médico inglés Archibald Garrold se percató de que algunos rasgos hereditarios se correspondían con enfermedades metabólicas, que se caracterizaban por la ausencia de una reacción bioquímica conocida.

Garrold propuso que tales trastornos, a los que denomino errores innatos del metabolismo, se debían a la ausencia de la enzima que mediaba la reacción. Este es el caso de la enfermedad conocida como fenilcetonuria o idiotez fenilpiruvica, en la que el aminoácido fenilalanina no puede transformarse en otro aminoácido similar, la tirosína.

Este pequeño lapsus enzimático se traduce en la acumulación en sangre de una sustancia tóxica, la fenilpiruvato, que en los bebes causa un retraso mental.

Así, si nos detenemos a pensar que un gen sano dirige la síntesis de una proteína sana y juega un papel concreto en el buen funcionamiento del organismo, comprenderemos entonces que si el gen en cuestión presentara un grave defecto, este puede repercutir en la salud de la proteínaSi hemos dicho que existe entre 50.000 y 100.000 genes, esto quiere decir, en potencia, habrá el mismo número de trastornos genéticos.

Los médicos conocen en la actualidad alrededor de 3.500 enfermedades relacionadas con un patrimonio genético imperfecto, y han logrado aislar unos 1.800 genes implicados en la aparición de estos males. Pero, en estos momentos, más de 10.000 investigadores en todo

el mundo están rastreando el genoma humano, en busca de nuevos genes. Algunos frutos ya se han recogido. En marzo de este año, un grupo de científicos de la universidad de California en Los Angeles ( UCLA ), en colaboración con otro equipo del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en San Antonio, descubrieron una pieza de ADN que contribuye a la aparición del cáncer de colon.

En abril, Ernest P. Noble, de la UCLA, y Kenneth Blum, de la Universidad de Texas en San Antonio, conmocionaron al mundo de la medicina, al anunciar que habían dado caza a un gen en el cromosoma 11, que estaría implicado con algunas formas de alcoholismo.

En julio, un grupo de investigadores británicos del Fondo Imperial para la Investigación del Cáncer y del Consejo de Investigación Médica hacían público el hallazgo del gen que determina el sexo masculino, en una pequeña región del cromosoma sexual Y. Cuando se activa en el embrión, el gen pone en marcha los mecanismos para la formación de los testículos, marcando el sexo definitivo del futuro bebe.

También en ese mismo mes, un grupo de científicos norteamericanos de la Facultad de Medicina John Hopkins, de Baltimore, descubrieron cuatro mutaciones genéticas que parecen ser responsables del siete por ciento de los casos de fibrosis quística o mucoviscosidosis.

Este último avance científico viene a sumarse al descubrimiento de Francis S Collins, de la Universidad de Michigan, y Lap - Chee Tsui, del hospital para niños enfermos de Toronto, Canadá  del gen de la mucoviscosidosis en uno de los brazos del cromos

oma 7, en septiembre del año pasado. Y en el último número de la revista especializada Journal of National Cáncer Institute, un equipo de científicos norteamericanos ha manifestado la posibilidad de un origen gen‚tico para el cáncer de pulmón.

Parece ser que las sorpresas gen‚ticas no van a decrecer ni por un instante.

El año pasado, el Instituto Nacional de la Salud y el Departamento de Energía norteamericano, respaldado por los gobiernos de otros países, pusieron en marcha uno de los proyectos m sambiciosos en la historia de la biología, empresa que ha sido comparada con el proyecto espacial Apolo. Nos referimos al Proyecto Genoma de EE.UU. en el que se han invertido 3.000 millones de dólares para los próximos quince años. Su objetivo: secuenciar el mensaje gen‚tico del ser humano, es decir, determinar ordenadamente la cadena de 3.000 millones de bases que forman la molécula de ADN.

En el centro del asunto est  Watson " Ciertamente es un esfuerzo muy caro, pero las recompensas del mapa gen‚tico ser n inimaginables", vaticina Watson.

Enfermedades Genéticas

Con la ayuda de las sondas genéticas, los médicos ya pueden rastrear el ADN en busca de genes defectuosos, responsables de una infinidad de males.

Parte de estos genes han sido desenmascarados, aislados y clonados.

He aquí algunos junto a las enfermedades que desencadenan.

Hemofilia:

• Deficiencia del proceso normal de coagulación sanguínea.
• Est  causada por la ausencia de una proteína coagulante.
• El gen fue aislado y clonado en 1984.

Alcoholismo:

En marzo de 1990, investigadores de Utah, EE.UU., anunciaban que un gen localizado en el cromosoma 11 podría estar implicado en el desarrollo de este mal.

Corea de Huntington:

Trastornos neurológicos, como perdida de memoria y movimientos incontrolados.

El gen se halla en el cromosoma 4.

Anemia Falciforme:

Mal causado por la fabricación de hemoglobina defectuosa, incapaz de transportar el oxigeno en la sangre.

El gen mutante fue aislado en 1980.

Mucoviscosidosis:

• O fibrosis quística.
• Gen anómalo encontrado en el año 1990 en el cromosoma 7.
• Afecta a miles de niños, ocasionándoles trastornos respiratorios y digestivos.
• Hipotiroidismo Congénito
• Afecta aproximadamente a unos 80 niños en Chile, provocando retraso mental profundo si no es detectado antes de los seis meses.

Determinante del Sexo:

En julio de 1991, biólogos británicos  anunciaban que el sexo del embrión viene determinado por la activación de un gen hallado en el cromosoma masculino Y.

Retraso Mental del X - Frágil :

• Se trata de la causa hereditaria m s frecuente de retraso mental.
• Se caracteriza por una especie de ruptura de uno de los brazos del cromosoma X.
• Se esta buscando el gen correspondiente.

Miopatia de Duchenne:

Atrofia muscular que aparece hacia los dos años de edad y desemboca en una parálisis total.

Maníaco - Depresión:

También llamada enfermedad bipolar, afecta a un 2 por ciento de la población.

El gen responsable fue localizado en 1987, en el cromosoma 11.

Esquizofrenia:

• Afecta al 1 por ciento de la población.
• En 1989 psiquiatras de la Universidad de Londres encontraron el gen de la locura en una región del cromosoma 5.
• Síndrome de Lesch Nyhan
• Ceguera y parálisis.
• Aparece con una frecuencia de 1 en 3000 en las poblaciones judías originarias en Europa Central.
• El gen clonado en 1980.
• Deficiencia de ADA
• Existen 100 casos declarados en el mundo, la terapia gen‚tica a punto para corregir el gen.
• Malformaciones Congénitas
• El riesgo de una embarazada tenga un hijo con una malformación gen‚tica en el nacimiento es del cuatro por ciento.

Hidrocefalia:

Tamaño desmesurado de la cabeza debido a la acumulación excesiva de liquido en el interior del cráneo.

Microcefalia:

Cabeza pequeña y generalmente deforme, ocasionada por un subdesarrollo de la caja craneal.

Labio Leporino:

Presencia en el recién nacido de una gran hendidura en el labio.

Ano Imperfecto:

Deformidad conocida también como imperforación. El bebe nace sin ano.

Espina Bífida:

Defecto del tubo neural que consiste en una anomalía en el cierre de uno o más vértebras

Genética Molecular por Carlos Urquizo

Genética molecular.

La misma es una rama de la ciencia que llega a estudiar la estructura y una gran parte de la función de diversos genes a un cierto nivel molecular.

Además de esto como primer punto debemos saber que es un gen, está denominado como una unidad física y funcional de herencia, que se pasa de padre a hijos. En general todos los genes están compuestos por ADN y los mismos tienen la función para elaborar una proteína en específico.

 También debemos saber que es un cromosoma. El mismo vendría a ser un orgánulo en forma de filamento que se halla en el interior del núcleo de una célula eucariota. Además de esto cada gen tiene una localización específica en un determinado cromosoma, los mismo incluyen un determinado genoma.

En general el ADN es constituido por la asociación de nucleótidos. Por otra parte hay cuatro fases distintas, adenina, guanina, timina y citosina, los mismos participan en la formación de nucleótidos. Con esto se forman pares de bases, que pueden determinar parte de hebras apareadas, con ello pueden dar lugar a que se enrollen para poder dar lugar a una estructura de doble hélice.

La especificidad de las uniones entre bases solo puede ocurrir con la conservación y la transmisión de la información hereditaria.

El mensaje de la herencia o código genético está contenido en el orden o secuencia con que las bases aparecen en la larga hebra del ADN.

El mensaje genético principalmente consiste en información que determina la secuencia de aminoácidos de los distintos tipos de proteínas de un organismo.

Genética Evolutiva por Carlos Urquizo

Genética evolutiva

Se debe tener en cuenta la fuente de variabilidad genética, ya como soporte gran parte de las bases de la evolución. Pero como principal fundamente se debe tener en cuenta que los seres vivos evolucionan ya que son capaces de sobrevivir a cambios por el medio.

En general los seres vivos poseen alelos que pueden posibilitar el desarrollo de diveros caracteres, estos mismo harán que uno mismo pueda vivir bien, ya sea que se reproduzca, pero también puede vivir de una mala manera y peor aún no llegue a dejar descendientes. Esto quiere decir que si el individuo deja descendientes está perpetuando a sus alelos, si no los deja los mismos alelos se terminarán extinguiendo.

 Esta es la base de la selección natural: se seleccionan aquellos individuos cuyos caracteres les permiten estar mejor adaptados a su medio, pero lo que en realidad se está seleccionando son las combinaciones genéticas más favorables que se transmitirán a la siguiente generación a través de sus descendientes.

La genética evolutiva también es conocida como genética de poblaciones, la misma se puede decir que es la ciencia que estudia cómo se pueden  distribuir los alelos en las poblaciones de generación en generación.

Los siguientes científicos Godfrey H. Hardy y del obstetra alemán Wilhelm Weinberg, quienes en 1908 formularon por separado lo que ahora se conoce como la ley de Hardy-Weinberg:

“En una población de elevado número de individuos, con reproducción aleatoria entre ellos y sin que actúe ninguna fuerza evolutiva, las proporciones de los alelos de un gen se mantienen estables, generación tras generación.

Este equilibrio es teórico, no existe en la naturaleza porque nunca se cumplen las condiciones ideales. Siempre actúan lo que llamamos las fuerzas evolutivas.

Estas fuerzas evolutivas son:

Las mutaciones:

Crean alelos nuevos a partir de alelos preexistentes.

Las migraciones:

Alteran las frecuencias de los alelos de una población al mezclarse sus individuos con los de otra población diferente.

La deriva genética:

Es un proceso aleatorio que permite el aumento de un alelo sobre otro en poblaciones pequeñas por un proceso puramente de azar al ser un muestreo pequeño.

La selección natural: Es un  proceso  por el  que un  individuo que  está mejor  adaptado  a un medio determinado se reproduce más y mejor, dejando más descendientes.

Falta de panmixia: Sucede cuando  no todos los individuos  reproductores de  una población  tienen las mismas posibilidades para reproducirse, por la razón que sea. 

Genética por Franco Pastor Núñez

Subdivisiones de la genética

La genética se subdivide en varias ramas, como:

Citogenética: El eje central de esta disciplina es el estudio del cromosoma y su dinámica, así como el estudio del ciclo celular y su repercusión en la herencia. Está muy vinculada a la biología de la reproducción y a la biología celular.

Mendeliana: Se basa en las leyes de Mendel para predecir la herencia de ciertos caracteres o enfermedades. La genética clásica también analiza como el fenómeno de la recombinación o el ligamiento alteran los resultados esperados según las leyes de Mendel.

Cuantitativa: Analiza el impacto de múltiples genes sobre el fenotipo, muy especialmente cuando estos tienen efectos de pequeña escala.

Evolutiva y de poblaciones: Se preocupa del comportamiento de los genes en una población y de cómo esto determina la evolución de los organismos.

Genética del desarrollo: Estudia cómo los genes son regulados para formar un organismo completo a partir de una célula inicial.

Molecular: Estudia el ADN, su composición y la manera en que se duplica. Así mismo, estudia la función de los genes desde el punto de vista molecular: Como transmiten su información hasta llegar a sintetizar proteínas.

Mutagénesis: Estudia el origen y las repercusiones de las mutaciones en los diferentes niveles del material genético.

N° Cromosomas Anormales

Cuando hay un error durante la división celular, puede generarse un error en el número de cromosomas que esa persona tiene. El embrión en desarrollo crece a partir de células que tienen demasiados cromosomas o no los suficientes.

En una trisomía, por ejemplo, hay tres copias de un cromosoma en particular en vez de haber dos (uno proveniente de cada padre). La trisomía 21 (Síndrome de Down), la trisomía 18 (Síndrome de Edwards), y la trisomía 13 (Síndrome de Patau) son ejemplos de este tipo de problemas genéticos.

La trisomía 18 afecta a 1 de cada 7.500 nacimientos. Los niños con este síndrome tienen muy poco peso al nacer y una cabeza, boca y mandíbulas pequeñas. Sus manos, por lo general, forman un puño apretado y tienen los dedos superpuestos. También es posible que tengan malformaciones de las caderas y los pies, problemas de corazón y riñones, y una discapacidad intelectual (también llamada "retraso mental"). Solamente el 5% de estos niños logran pasar el año de vida.

La trisomía 13 afecta a 1 de cada 15.000 - 25.000 nacimientos. Los niños que nacen con esta afección por lo general tienen labio leporino y paladar hendido, dedos de las manos, o los pies, adicionales, anormalidades de los pies y muchas anormalidades estructurales del cráneo y el rostro. Esta afección también suele causar malformaciones de las costillas, el corazón, los órganos abdominales y los órganos sexuales. Las posibilidades de supervivencia a largo plazo no es común, pero posible.

En la monosomía, otra forma de error numérico, falta un miembro del par de cromosomas. Por lo tanto hay pocos cromosomas en vez de haber demasiados. Un bebé al que le falta un autosoma tiene muy pocas posibilidades de sobrevivir. Sin embargo, un bebé al que le falta un cromosoma sexual puede, en ciertos casos, sobrevivir. Por ejemplo, las niñas que tienen el síndrome de Turner (que han nacido con tan solo un cromosoma X), pueden vivir vidas normales y productivas siempre y cuando reciban la atención médica necesaria para tratar los problemas asociados con su afección.

Avances de la Genética

• Con motivo de la celebración en 2016 de los 50 años de la puesta en marcha del Servicio de Genética del Hospital Universitario La Paz de la Comunidad de Madrid, donde desde 1966 se han realizado más de un millón de pruebas genéticas, repasamos los principales hitos de la Genética en los últimos 150 años
• Con la ayuda de los doctores Pablo Lapunzina, coordinador del Instituto de Genética Médica y Molecular (INGEMM) del Hospital Universitario La Paz, Luis Pérez Jurado, Catedrático de Genética de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona y Ángel Campos, jefe de laboratorio de Endocrinología Molecular del INGEMM, participantes en un encuentro conmemorativo organizado por el hospital madrileño, destacamos algunos de los hitos más importantes de la Genética en los pasados 150 años: Las leyes de Mendel
• Las leyes de Mendel, publicadas en 1865 por el naturalista Gregor Mendel, aportan el conjunto de reglas básicas sobre la transmisión por herencia genética de las características de los organismos de padres a sus hijos, y constituyen el fundamento de la genética. Aunque sería hacia 1900 cuando se redescubre a Mendel, sus leyes se trasladan a los humanos y se realizan los primeros estudios en la mosca ('Drosophila').Los hallazgos sobre las células
• Durante la primera mitad del siglo XX crece el interés en los aspectos médicos y se realizan descubrimientos morfológicos sobre la célula, el núcleo y las partículas de colores de su interior, a las que se llamó cromosomas (cromo-color y soma-cuerpo). El descubrimiento del ácido nucleico en los cromosomas dio paso al conocimiento de que la información contenida en el núcleo era la responsable de los caracteres hereditarios. El modelo de doble hélice
• El modelo de la estructura de doble hélice del ADN en 1953 por Francis Crick y James Watson permitirá explicar cómo se reproducen las células entre sí y de este modo los sistemas genéticos de la reproducción humana. Se dio paso entonces al desarrollo de los servicios genéticos en diversos países entre los años 50 y los 60 con el objetivo primordial de descubrir la base de las enfermedades genéticas.El síndrome de Down
• Entre los años 59 y 61 un joven investigador francés, Jérôme Lejeune, describió la causa de la primera enfermedad genética, el síndrome de Down, al descubrir la copia extra del cromosoma 21.
• Con el conocimiento del código de instrucciones de cada célula, su estructura y propiedades, en los años 70 fue posible comenzar a manipular dicho código a través de estudios en el laboratorio, como copiar o clonar y secuenciar el material genético o ADN. En 1996 se conseguirá realizar la primera clonación de un mamífero a partir de una célula adulta, hablamos de la oveja Dolly.La reacción en cadena de polimerasa
• Entre 1985 y 1990 el genetista Kary Mullis y sus colegas desarrollan la técnica de la reacción en cadena de polimerasa (PCR) para ampliar y detectar una secuencia de ADN específica de manera muy rápida in vitro.Utilización de herramientas genéticas
• En 1986 se identifica el primer gen causante de una enfermedad humana mediante herramientas genéticas (clonación posicional), el de un trastorno inmunológico denominado enfermedad granulomatosis crónica.El Proyecto del Genoma Humano
• En el año 90 del pasado siglo comienza el Proyecto del Genoma Humano, cuya secuencia se ha completado en el año 2006. No hay un genoma de referencia sino que cada persona tenemos nuestro genoma único, y hay que tener en cuenta las variaciones estructurales y los cambios de secuencia que nos confieren la individualidad, además de las alteraciones que nos causan enfermedad. Los nacimientos in vitro
• En 2000 nació el primer bebé "a la carta" libre de la Anemia de Fanconi que padecía su hermana y cuyas células de cordón sirvieron para curarla. La técnica de análisis embrionario (diagnóstico preimplantación tras fecundación in vitro) nos permite evitar el nacimiento de niños con determinadas enfermedades hereditarias. El conocimiento genético de las enfermedades
• En la actualidad se conoce la base molecular de unas 5.000 enfermedades. Se espera que hacia 2020 se conozcan las causas genéticas de la mayoría de las enfermedades raras. Con ello se podrán diagnosticar de manera precoz dichas enfermedades y trabajar con las familias mediante asesoramiento genético para minimizar los riesgos de heredabilidad en la descendencia.

Genoma Humano y Leyes

El genoma humano es la codificación genética en la que están contenida gran parte de informaciones hereditarias. La estructura genética de mayor complejidad es la del mundo animal, tiene la información necesaria para poder generar un mismo genoma, la misma mantendría los mismos rasgos.

Un estudio cromosómico ha develado la compleja composición de esta estructura, arrojando los siguientes datos: El mismo está formado por 23 pares de cromosomas, cada uno con una función diferente, aportan al ADN material hereditario fundamental, en total, 22 cromosomas son estructurales, y el último par, llevan la información sexual.


Dentro de los aspectos legales de la clonación, están la determinación jurídica de la persona y la protección al otorgar la materia. Frente a esto el derecho es llamado para conjurar amenazas de lo que vendrá y legitima nuevas adquisiciones de la genética.

Clonación y Dolly

En los animales superiores, la única forma de reproducción es la sexual, por la que dos células germinales o gametos (óvulo y espermatozoide) se unen, formando un zigoto (o huevo), que se desarrollará hasta dar el individuo adulto. La reproducción sexual fue un invento evolutivo (del que quedaron excluidas las bacterias y muchos organismos unicelulares), que garantiza que en cada generación de una especie van a aparecer nuevas combinaciones de genes en la descendencia, que posteriormente será sometida a la dura prueba de la selección y otros mecanismos evolutivos. Las células de un animal proceden en última instancia de la división repetida y diferenciación del zigoto.

Las células somáticas han perdido la capacidad de generar nuevos individuos y cada tipo se ha especializado en una función distinta (a pesar de que, salvo excepciones, contienen el mismo material genético).

Tipos de clonación

• ·         Partición (fisión) de embriones tempranos: analogía con la gemelación natural. Los individuos son muy semejantes entre sí, pero diferentes a sus padres. Es preferible emplear la expresión gemelación artificial, y no debe considerarse como clonación en sentido estricto.
• ·         Paraclonación: transferencia de núcleos procedentes de células fetales en cultivo a óvulos no fecundados enucleados y a veces, a zigotos enucleados. El "progenitor" de los clones es el embrión o feto.
• ·         Clonación verdadera: transferencia de núcleos de células de individuos ya nacidos a óvulos o zigotos enucleados. Se originan individuos casi idénticos entre sí (salvo mutaciones somáticas) y muy parecidos al donante (del que se diferencian en mutaciones somáticas y en el genoma mitocondrial, que procede del óvulo receptor).
• ·         Gemelación artificial
• ·         Partición de un embrión, o separación de en embriones preimplantatorios (de 2-32 células). Cada mitad o trozo del embrión se introduce en una zona de otro óvulo, o en una cubierta artificial (ZPA), y se implanta.

Oveja Dolly

• Se toma una célula de la ubre y de ella se extrae el núcleo que contiene todos los cromosomas.
• 
  
•  Se detiene el reloj biológico de la célula mamaria para que se olvide su función anterior.
• 
  
• De otra oveja se toma un óvulo no fecundado, del cual se elimina el núcleo porque contiene solo la mitad de los cromosomas. El citoplasma provee los nutrientes para el futuro embrión
• 
  
• Se combinan el citoplasma y el núcleo. Este último tiene toda la herencia (ADN) de la oveja madre, por eso el clon será igual a ella.
• 
  
• Mediante una descarga eléctrica, las membranas externas del óvulo y la célula mamaria se fusionaron.
• 
  
• El núcleo con el ADN de la célula donante se integró en el interior del óvulo vacío.
• 
  
• Esta fusión hizo que la célula comenzara a dividirse y a reproducirse hasta convertirse en un embrión.
• 
  
• El embrión se implantó en el útero de una tercera oveja, que hizo la función de "madre de alquiler".
• 
  
• El desarrollo del embrión dio lugar a Dolly, una oveja exactamente igual a aquella a la que se le extrajo una célula de las glándulas mamarias.

Codificación de ADN

Las moléculas encargadas de transportar los aminoácidos hasta el ribosoma y de reconocer los codones del ARN mensajero durante el proceso de traducción son los ARN transferentes (ARN-t). Los ARN-t tienen una estructura en forma de hoja de trébol  con varios sitios funcionales:

Extremo 3': lugar de unión al aminoácido (contiene siempre la secuencia ACC).

Lazo dihidrouracilo (DHU): lugar de unión a la aminoacil ARN-t sintetasa o enzimas encargadas de unir una aminoácido a su correspondiente ARN-t.

Lazo de T ψ C: lugar de enlace al ribosoma.

Lazo del anticodón: lugar de reconocimiento de los codones del mensajero.

Normalmente el ARN-t adopta una estructura de hoja de trébol plegada en forma de L o forma de boomerang.

Los ARN-t suelen presentar bases nitrogenadas poco frecuentes como son la pseudouridina (ψ), metilguanosina (mG), dimetilguanosina (m2G), metilinosina (mI) y dihidrouridina (DHU, UH2).

El que realiza el reconocimiento del codón correspondiente del ARN-m es el anticodón del ARN-t y no el aminoácido. Mediante un experimento se demostró que era posible transformar el cisteinil-ARN-t mediante tratamiento con hidruro de níquel en alanil-ARN-t. Este tratamiento convierte la cisteína en alanina. De esta manera se consiguió un ARN-t específico de cisteina que en lugar de llevar unida cisteina llevaba unida alanina. Cuando se empleo este ARN-t híbrido para sintetizar proteínas se pudo comprobar que en el lugar en el que debía aparecer cisteina en la secuencia del polipéptido aparecía alanina. Por tanto, el que llevaba a cabo el reconocimiento del codón del ARN-m era el anticodón del ARN-t y no el aminoácido.

La degeneración de l código se explica teniendo en cuenta dos motivos:

Algunos aminoácidos pueden ser transportados por distintas especies moleculares (tipos) de ARN transferentes (ARN-t) que contienen distintos anticodones.

Algunas especies moleculares de ARN-t pueden incorporar su aminoácido específico en respuesta a varios codones, de manera que poseen un anticodón que es capaz de emparejarse con varios codones diferentes. Este emparejamiento permisivo se denomina Flexibilidad de la 3ª base del anticodón o tambaleo.

Flexibilidad de la 3º base del anticodón, tambaleo: La tercera base del anticodón, la que ocupa la posición 5' no está especialmente confinada de forma que en algunos casos puede emparejarse con distintas bases del codón. En la siguiente gráfica se observa que cuando en la posición 5' del anticodón hay una G, esta guanina puede emparejarse con un uracilo (U) de la posición 3' del codón o con una citosina (C).

Alimentos Trangénicos

Los alimentos genéticamente modificados (GM) tienen un ADN modificado usando genes de otras plantas o animales. Los científicos toman el gen de un rasgo deseado de una planta o animal e insertan ese gen dentro de una célula de otra planta o animal.

Funciones

La ingeniería genética se puede realizar con plantas o bacterias y otros microorganismos muy pequeños. La ingeniería genética permite a los científicos pasar el gen deseado de una planta o animal a otro. Los genes también pueden pasarse de un animal a una planta, y viceversa. Otro nombre para esto es organismos genéticamente modificados, o OGM.

El proceso para crear alimentos GM es diferente a la cría selectiva. Ésta involucra la selección de plantas o animales con los rasgos deseados y su crianza. Con el tiempo, esto resulta en la descendencia con los rasgos deseados.

Uno de los problemas con la crianza selectiva es que también puede resultar en rasgos que no son deseados. La ingeniería genética permite a los cientíticos seleccionar el gen específico para implantar. Esto evita introducir otros genes con rasgos no deseados.

Los posibles beneficios de los alimentos transgénicos incluyen:

• ·         Alimentos más nutritivos
• ·         Alimentos más apetitosos
• ·         Plantas resistentes a la sequía y a las enfermedades, que requieren menos recursos ambientales (como agua y fertilizante)
• ·         Menos uso de pesticidas
• ·         Aumento en el suministro de alimentos a un costo reducido y con una mayor vida útil
• ·         Crecimiento más rápido en plantas y animales
• ·         Alimentos con características más deseables, como papas (patatas) que produzcan menos sustancias cancerígenas al freírlas
• ·         Alimentos medicinales que se podrían utilizar como vacunas u otros medicamentos

Marcadores Génicos

Un marcador genético es una secuencia de ADN específica cuya localización exacta ha sido identificada en su correspondiente cromosoma y cuya herencia puede ser rastreada. La secuencia de ADN que forma un marcador genético puede ser un gen completo o sólo una secuencia sin función conocida o no codificante. Se utilizan principalmente en el mapeo genético como señaladores de regiones del genoma de un determinado organismo.

Es muy frecuente que se utilice el término marcador molecular como sinónimo, aunque este término se refiere específicamente a un tipo de marcador genético.

Tipos de marcadores genéticos

Los marcadores genéticos se suelen dividir en dos grupos, los marcadores bioquímicos, detectados como variaciones en la secuencia de aminoácidos para la que codifica el marcador, y marcadores moleculares basados en el ADN, detectados a nivel de la secuencia de nucleótidos del marcador con o sin cambios observables en el fenotipo. Los llamados marcadores morfológicos, identificados mediante rasgos en el fenotipo (color, tamaño, etc), son hoy en día mucho menos utilizados.

Marcadores bioquímicos

Los marcadores bioquímicos se basan en la observación del polimorfismo en la secuencia de aminoácidos de una proteina. Los marcadores bioquímicos más utilizados son los marcadores isoenzimáticos, esto es, enzimas con la misma función pero con distinto tamaño, carga o conformación.

Algunos de los primeros marcadores de este tipo fueron los grupos sanguíneos y las inmunoglobulinas. Este tipo de marcadores presentan bajo polimorfismo y baja sensibilidad y por ello tienen aplicaciones limitadas en comparación con los marcadores genéticos moleculares basados en el ADN.

Marcadores moleculares

Estos marcadores detectan variaciones en la secuencia de nucleótidos del ADN: inversión, inserción, duplicado o eliminación. Generalmente detectan polimorfismo en secuencias no codificantes. Se pueden dividir en:

Marcadores asociados a variaciones en el número de repeticiones de una secuencia: se dividen a su vez en microsatélites y minisatélites.

Marcadores asociados a variaciones puntuales en el genoma, detectables o no por enzimas de restricción.

Algunos de los marcadores moleculares más utilizados son:

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism o Polimorfismo en la longitud de fragmentos de restricción)

SSLP (Simple sequence length polymorphism o Polimorfismo en la longitud de secuencias simples)

AFLP (Amplified fragment length polymorphism o Polimorfismo en la longitud de fragmentos amplificados)

RAPD (Random amplification of polymorphic DNA o Amplificación aleatoria de ADN polimórfico)

VNTR (Variable number tandem repeat o Número variable de repeticiones en tándem. Minisatélite)

SSR (Simple sequence repeat o Repetición de secuencia simple. Microsatélite)

STR (Short tandem repeat o Repeticiones cortas en tándem. Microsatélite)

SNP (Single nucleotide polymorphism o Polimorfismo de nucleótido simple)

SFP (Single feature polymorphism o Polimorfismos de Característica Única)

TRAPs (Target Region Amplification Polymorphism, en español Polimorfismos para la amplificación de regiones blanco)

DArT (Diversity Arrays Technology, es espñaol Tecnología de Vectores, o Matrices, de Diversidad)

RAD (Restriction site associated DNA markers o marcadores de ADN asociados a sitios de restricción)

Aplicaciones

Los marcadores genéticos tienen incontables aplicaciones. Puede que una de las más evidentes sea la localización y estudio hereditario de rasgos genéticos, desde el color del pelo a enfermedades genéticas. Esta localización es muy importante, entre otros, en el ámbito médico. Comprender el área del genoma involucrada en la herencia de una determinada característica puede ayudar a entenderla y en algunas enfermedades puede suponer un avance importante en la prevención, diagnóstico y tratamiento. 

Manipulación del ADN

Los seres humanos, sin saberlo, han mezclado moléculas de ADN de distintos orígenes desde tiempos remotos. Las distintas variedades de animales domésticos, como las razas de perros o de ganado vacuno, o las variedades de cereales o de frutales, han sido mantenidas y multiplicadas en condiciones muy diferentes a las que se dan en la naturaleza, a veces como fruto del intercambio genético entre variedades que se encontraban originalmente tan alejadas que es imposible que se hubieran recombinado de una forma natural. Se trata de una primera forma de manipulación genética, aunque muy primitiva y azarosa.

Enzimas de restricción.

Hacia 1970 se descubrieron unas enzimas presentes en determinadas bacterias que eran capaces de romper el ADN extraño que podía infectarlas. Estas nucleasas de restricción rompenel ADN reconociendo secuencias específicas en él y generan, por tanto, los mismos fragmentos en un ADN determinado. Identificadas las enzimas y su secuencia de corte, se convierten en auténticas “tijeras moleculares” en las manos del ingeniero genético.

Se conocen más de 100 endonucleasas de restricción distintas, cada una de las cuales rompe en una secuencia diferente. Además se comercializan de forma industrial desde finales del siglo XX, facilitando mucho el trabajo a los investigadores y a los genetistas.

Al romper la molécula de ADN, algunas enzimas de restricción cortan las dos cadenas del ADN en el mismo nucleótido, pero, en cambio, hay muchas enzimas de restricción que cortan cada cadena por lugares separados.

Separación de fragmentos de ADN

Los fragmentos de ADN pueden separarse mediante electroforesis en un gel de agarosa, aprovechando la movilidad eléctrica que les da a las moléculas sus cargas negativas de fosfato. Las moléculas tienden a separarse según su tamaño; las más largas migran más despacio por los poros del gel y las más pequeñas lo hacen más rápidamente y pueden desplazarse a mayor distancia.

Una vez analizados los fragmentos que quedan de una digestión con una nucleasa de restricción, el siguiente paso es la ordenación de los fragmentos resultantes en el interior de la molécula de ADN hasta construir un mapa físico de la molécula. La rotura por varias nucleasas diferentes facilita mucho la labor de ordenar los fragmentos. Esta técnica nos sirve para hallar la secuencia (secuenciar)  un fragmento de ADN dado.

Aplicación de la Genética e Ingeniería Genética

Creación de nuevas especies

Las técnicas de reproducción tradicionales implican el apareamiento de un macho y una hembra de diferente variedad, con la esperanza de combinar las mejores características de ambas. Sin embargo, estos programas de reproducción requieren varias generaciones, y solo pueden usarse entre variedades de la misma especie. Con los recursos convencionales, no se puede crear una súper verdura cruzando una zanahoria con un repollo, por ejemplo. Pero la ciencia moderna ha elaborado técnicas revolucionarias de reproducción. Una de ellas es la llamada fusión celular con animales.

Durante la fusión celular, la resistente membrana exterior del espermatozoide y el óvulo se elimina por medio de sustancias llamadas enzimas. Con esto las células, llamadas protoplastos, quedan protegidas por una delicada membrana interior. Al mezclarlas, puede  combinar, por lo regular con ayuda de productos químicos o virus. El resultado puede ser la creación de una forma de vida con características de ambos progenitores.

Ingeniería genética

Otra técnica consiste en reprogramar el material genético que rige el comportamiento de las plantas y de los animales. La especie producirá entonces mejor fruta, leche más rica o algún producto ajeno a su naturaleza normal. Esto se logra con la ingeniería genética.

El carácter de cualquier especie se lleva en forma de un código en grandes moléculas espirales de ácido desoxirribonucleico (ADN), el cual se encuentra en el núcleo de toda célula viva. Las cadenas de ADN están integradas por solo cuatro elementos llamados nucleótidos, cuyo orden a lo largo de la cadena representa la información genética.

Con la división de los genes, se separan pequeñas secciones de la cadena responsable de un proceso particular y después se injertan en el ADN de otra especie: planta, animal o bacteria.

Uno de los primeros experimentos consistió en separar la sección de ADN responsable de producir insulina en el páncreas e injertarla en una bacteria. El gen se dividió por medio de una enzima, material biológico que descompone la cadena de ADN en determinados puntos. Después se utilizó la misma enzima para cortar el ADN de una bacteria, Escherichia coli, en los mismos lugares, y el fragmento de gene humano se implantó en la bacteria. Al crecer ésta elaboró insulina humana, así como sus productos normales. La insulina se extrajo y desde 1982 se ha administrado a los diabéticos.

Esta técnica, aplicada a plantas y animales, ya produce resultados extraordinarios.

Los científicos aislaron el gen responsable de producir el factor IX en personas normales, lo extrajeron y lo injertaron en el lugar adecuado entre los genes de embriones de oveja. Las ovejas crecieron normalmente y producen leche que contiene el factor IX, el cual puede extraerse y usarse para tratar a enfermos de hemofilia

Rasgos Humanos

RUBORIZARSE. Es la nuestra una especie cuyos miembros tienen una sólida reputación para la hábil manipulación de sus semejantes. Por ende cuesta entender la evolución de una respuesta que nos coloca en notoria desventaja social al obligarnos a revelar que hemos mentido o hecho trampas de alguna manera. Se trata de una cuestión que el mismísimo Darwin intentó afrontar sin éxito. Ningún otro animal tiene la característica fisiológica de ruborizarse. 

VELLO PUBICO. Somos "monos desnudos", con la excepción de estas estratégicas áreas corporales, y ello no sucede en otras especies. No hay explicación evolutiva universalmente aceptada.

ADOLESCENCIA. Todos los mamíferos menos nosotros pasan del estadio juvenil al adulto sin esta etapa intermedia, que para nosotros se extiende durante una década de agonías y frustración. El profesor David Bainbridge, de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, afirma que existen dos pistas a seguir. 

Genotipo y Fenotipo

Fenotipo

La clase de la que se es miembro según las cualidades físicas observables en un organismo, incluyendo su morfología, fisiología y conducta a todos los niveles de descripción. Las propiedades observables de un organismo.

Genotipo

La clase de la que se es miembro según el estado de los factores hereditarios internos de un organismo, sus genes y por extensión su genoma. El contenido genético de un organismo. 

El fenotipo y el genotipo se identifican a un solo nivel: el del DNA. Por primera vez en la historia ahora el genotipo también es fenotipo, es un carácter observable, expresión de la realidad material del genotipo.

La relación entre el fenotipo y el genotipo es compleja, en donde entra en juego las relaciones entre alelos dentro de un gen y las interacciones entre genes. Éstas no vienen determinadas únicamente por el estado de los genes sino también por la secuencia de ambientes por lo que pasa cada genotipo durante su desarrollo: la norma de reacción. La descripción del fenotipo de un individuo tiene, pues, una dimensión temporal. Cuando el fenotipo se describe a un nivel próximo del genotipo el componente de interacción entre genes y el ruido asociado al desarrollo es menor y puede determinarse con más claridad las relaciones entre ambos niveles. El caso más obvio es el del nivel de descripción más bajo posible: el nivel del DNA. La secuencia de un gen determina completamente el genotipo de ese gen y puesto que puede leerse el genotipo, es posible inferir el fenotipo del genotipo obviando el desarrollo. 

Leyes de Mendel

Las leyes de Mendel fueron desarrolladas por un científico genetista, considerado como el padre de la genética: Gregor Mendel. De allí su nombre. Este científico realizo experimentos que permitieron dilucidar elementos fundamentales de la herencia genética, como con un ejemplo de ley de Mendel, donde se explican los rasgos descendientes que se pueden predecir a través de las características de los progenitores de una especie, desde animales, plantas y hasta seres humanos.

Fue decisivo el Ensayo Sobre Los Híbridos Vegetales que realizó en 1866, donde finalmente se formulaban las 3 Leyes De Mendel que fueron nombradas ante su apellido. Y que estaban compuestas por cruces inter-especies y experimentos que fueron llevados a un análisis estadístico. 

Ley De Mendel

La primera ley de Mendel, también llamada: Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación, o simplemente Ley de la Uniformidad. Esta ley dicta que, al cruzar dos variedades de una especie de raza pura, cada uno de los híbridos de la primera generación tendrá caracteres determinados similares en su fenotipo. Esto se debe a que las razas puras tienen un gen dominante o un gen recesivo. El genotipo dominante será entonces el que determine la característica o características principales de la primera generación del cruce, pero al mismo tiempo, también serán similares fenotípicamente entre sí, es decir, entre cada individuo de la primera generación.

Segunda Ley De Mendel

La segunda ley de Mendel, también conocida como la Ley de la Segregación, Ley de la Separación Equitativa, o hasta Ley de Disyunción de los Alelos. Esta dictamina que para que exista la reproducción de dos individuos de una especie, primero debe existir la separación del alelo de cada uno de los pares para que de esta manera se transfiera la información genética al hijo. Un alelo es, la variante genética que permite determinar un rasgo o carácter. Existen entonces, alelos dominantes y alelos recesivos.

Por esto, es que la segunda de las leyes de Mendel se la llama como de segregación o separación, ya que cada padre, aporta un alelo que se separa de cada uno, para formar un individuo en una nueva generación. Sigue leyendo aquí para aprender más sobre la Segunda Ley de Mendel. 

Tercera Ley De Mendel

La tercera ley de Mendel, también llamada Ley de la Herencia Independiente de Caracteres o Ley de la Asociación Independiente. Según Mendel, hay rasgos heredados que se obtienen de forma independiente, sin relación con el fenotipo, lo cual no afecta al patrón de herencia de otros rasgos. Esta ley se cumple en los genes que no están ligados, es decir que se encuentran en diferentes cromosomas o que están en zonas muy separadas del mismo cromosoma.

Mendel, para concluir la tercera de las leyes de Mendel, realizó un cruce de plantas de chícharos que producían semillas amarillas y llanas, con chícharos que producían semillas verdes y con textura irregular.