lunes, 27 de febrero de 2012

transposones


 En 1956 Bárbara MacClinton señala que algunos genes del maíz pueden saltar de un cromosoma a otro. A pesar de estos datos, hasta hace pocos años, los genomas eran considerados como algo estático, que se modifica sólo por el pausado cambio de la evolución. Sin embargo, los genomas incorporan a lo largo del tiempo nuevas secuencias, reorganizando las preexistentes. De modo que estos procesos provocan una serie de cambios cuya importancia es notable en la evolución de la especies.

Las primeras observaciones que condujeron a los descubrimientos de McClintock fueron efectuadas por ésta en el maíz, donde comprobó que ciertas formas de inestabilidad en sus células daban como resultado que los granos presentaran trazos de colores diferentes en lugar de una pigmentación homogénea. Al mismo tiempo, las células presentaban otras modificaciones e sus cromosomas. McClintock descubrió que esas anomalías en los granos de maíz se debían a que ciertas estructuras eran desplaza das en un mismo cromosoma. Cuando la norteamericana comenzó los trabajos que desembró carían en el descubrimiento de las estructuras genéticas móviles se conocía ya una forma de inestabilidad genética entre las plantas y los insectos (la mosca del vinagre), que se manifestaba en que ciertas regiones de los cromosomas su frían más que otras las modificaciones hereditarias. En el maíz el fenómeno determinaba la presencia de colores divergentes en sus granos. Los trabajos de McClintock han sido comparados, por su semejanza e importancia, con las aportaciones del austriaco Mendel al conocimiento de las leyes de la herencia. Al haber obtenido el Premio Nobel de Medicina como única galardonada, McClintock ha roto lo que ya constituía una tradición en este premio, que desde 1961 se venía concediendo a más de un científico cada año.




 ¿Qué es un transposón? Los transposones son secuencias de ADN que pueden proceder de retrovirus ancestrales, y que se desplazan de un sitio a otro del genoma durante la recombinación genética que tiene lugar a lo largo de la división celular, donde se sitúan en determinadas zonas. Los transposones que se inserten en determinadas regiones, pueden ocasionar –entre otros efectos– deleciones, inversiones y que una secuencia del hospedador se traslade a otro lugar (translocaciones). En definitiva, constituyen una fuente de nuevas ordenaciones del genoma.


En eucariotas, los elementos transponibles se propagan con idéntica facilidad que en procariotas. Si bien, los mecanismos por los cuales los transposones se mueven de un sitio a otro pueden ser bastante diferente. En bacterias, la transposición implica la producción de una copia extra de ADN a partir de la copia existente para su posterior inversión, mientras que en eucariotas, el ADN que se transfiere primero se copia a ARN y después de nuevo a ADN. Una parte importante del ADN que no es codificante denominado como «basura» y que supone alrededor del 50% del ADN genómico corresponde a transposones.

¿El ADN salta?
Pero al comienzo de los años 70 se descubrieron fenómenos similares en muchos otros organismos, bacterias, levaduras e incluso en la mosca de la fruta. Tras más de treinta años de incomprensión se le reconoció que Bárbara McClintock había hecho un descubrimiento excepcional y que lo había interpretado de manera genial, solo tuvo un fallo: el nombre que les dió, “elementos controladores”, no es muy atractivo, ahora les conocemos como TRANSPOSONES.

Los transposones son como el caballo de Troya de los genes, los forman segmentos de ADN especializados en meterse dentro de otro ADN, y si cuando lo hacen caen dentro de un gen, lo estropean. Interrumpen la secuencia en la que se lee el gen y anulan su información. Es lo que pasa en algunas zonas de los granos de maíz que veía Bárbara McClintock, que dentro de algunas células un transposón se movía de un lugar a otro y arruinaba la información de un gen necesario para producir el pigmento que les da color. Este proceso puede intervenir en muchos sucesos biológicos, incluido el desarrollo del sistema inmunológico y en la generación del cáncer.

Biografía.
Bárbara McClintock nació 16 de junio de 1902 en Hartford. En su adolescencia la situación económica familiar era mala, Bárbara no pudo ir a la Universidad de Cornell, que era su favorita. Tuvo que aceptar un trabajo en una agencia de empleo, aunque seguía estudiando y leyendo en bibliotecas. Al final, pudo cumplir sus deseos y estudiar en Cornell, donde se doctoró en Ciencias. Nunca se jubiló, y murió a los noventa años, el 2 de septiembre de 1992 en el Hospital Huntington casi al lado de los laboratorios de Cold Spring Harbor donde seguía trabajando y viviendo sola en el mismo apartamento.
A Bárbara McClintock se le otorgó el Premio Nobel en 1983, era la primera mujer que recibía un Nobel en Fisiología y Medicina a título individual.


Transposones en bacterias.

Transposón Simple: Secuencia de Inserción o Elemento de Inserción (IS): los transposones simples contienen una secuencia central con información para la proteína transposasa
Transposón Compuesto (Tn): contienen un elemento de inserción (IS) en cada extremo en y una región central que además suele contener información de otro tipo. Por ejemplo, los Factores de transferencia de resistencia (RTF), poseen información en la zona central para resistencia a antibióticos (cloranfenicol, kanamicina, tetraciclina, etc.).


Transposones en eucariontes.

Retrovirus endógenos: semejantes a los retrovirus, no pueden infectar nuevas células y están restringidos a un genoma, pero pueden transponerse dentro de la célula. Poseen largas secuencias repetidas en los extremos (LTR), genes env (con información para la proteína de la cubierta) y genes que codifican para la trasnrciptasa inversa, como los presentes en retrovirus.
Retrotransposones o retroposones: sólo contienen genes para la transcriptasa inversa y pueden transponerse.
Retropseudogenes: carecen de genes para la transcriptasa inversa y por consiguiente son incapaces de transponerse de forma independiente, aunque si pueden cambiar de posición en presencia de otros elementos móviles que posean información para la trasncriptasa inversa.

Conclusión: hoy en día a los transposones se les considera como elementos ó fragmentos de  material genético que pueden moverse a otra parte del material genético pudiendo así cuásar alteraciones fenotípicas, como es el caso del Maíz.     

Bibliografía.






viernes, 24 de febrero de 2012

UNIDAD 3. ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO


SEP                      SNEST                      DGEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO

Unidad # 3
Organización del Material Genético
Que Presenta:
Rubén Santibáñez Alejandrez
09930057
Carrera:
Lic. En Biología

Ciudad Altamirano, Gro. México.  A 24 Febrero del 2012



Introducción.
En este tercer curso de biología celular se tratara de conocer las diferentes formas en que se guarda el material genético, dependiendo el organismo; ya que el material genético se empaqueta dependiendo si se trate de un organismo Procarionte o eucarionte.   El genoma de la mayoría de los procariontes esta formado por un único cromosoma. Normalmente es una molécula de DNA de doble cadena cerrada y circular. El término Procarionte se refiere a todos aquellos organismos que no poseen un verdadero núcleo,  pero su material genético se encuentra en el citoplasma de una forma compacta “no se encuentra de manera dispersa”. En cambio   los  Eucariontes poseen un verdadero núcleo que guarda el material genético. La mayoría de los genes se encuentra en los cromosomas del núcleo.   Las especies eucarióticas se clasifican como diploides (2n), o haploides (n).



Procariontes
Eucariontes
Nivel de complejidad
  Muy bajo solo existen organismos unicelulares
Muy alto la mayoria son pluricelulares
Nivel de expresión genética
Es muy alto ya que la mayor parte de su genoma es ADN codificable, y en cambio existe muy copo ADN intergenico
Muy bajo, ya que la mayor parte del genoma es ADN no codificable, pero la abundancia del ADN intergenico ayuda a que existan muchas combinaciones de genes   
Tamaño del material genético
En el mayor de los casos se trata un tamaño inferior a 5 Mb, que es igual a 5,000,000 de pares de bases





Objetivos del curso
Comprender la forma en que esta organizado el genoma de los organismos para entender su funcionamiento.

Relacionar los distintos grados de empaquetamiento con las distintas etapas del ciclo celular.

Discutir las distintas maneras en que el ADN se organiza en cromosomas, incluyendo virus, bacterias y eucariotas.

Metodología
Para la realización de la unidad 3º organización del material genético se tomaran referencias sobre la bibliografía de: M. Devlin Thomas. 2000. Bioquímica, libro de texto con aplicaciones clínicas. Editorial Reverte, S.A.  Impreso en México.  Que se localiza en el centro de información del Tecnológico. Y entre diferentes sitios de internet como:  http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/index.htm.




miércoles, 22 de febrero de 2012

CONLUSIONES DE LA UNIDAD 2

Se logro entender las dos estructuras de los ácidos nucleicos, ya que el ADN posee características que lo difieren del ARN, como la doble cadena y otros componentes químicos. Ademas pude entender que cada estructura esta formada por nucleótidos.  Con los conocimientos adquiridos en esta unidad  podre descubrir más a fondo y entender todo acerca de los ácidos nucleicos.   

TIPOS DE ADN


Resumen.
Las cadenas de ADN pueden enrollarse una sobre otra de dos formas: en sentido horario o en sentido anti horario. Es decir que si las cadenas giran a favor del movimiento de las agujas del reloj diremos que lo hacen en sentido horario, de lo contrario el sentido que adquiere el giro será denominado anti horario. Esto determina que existan dos variantes de AND, el que se enrolla en sentido horario se denomina Right Handed ADN y el que lo hace en forma contraria se denomina Left Handed ADN o ADN Z.  Las variaciones conformacionales del  ADN, esta asociado principalmente por las variaciones en la conformación de los nucleótidos que constituyen el ADN.  Actualmente se reconoce que e.  El ADN forma estructuras poco usuales tales como cruciformes o disposiciones en cadena triple y codos cuando interacciona con ciertas proteinas.

Abstract.
DNA strands can be rolled over one another in two ways: clockwise or counter-clockwise. That is, if the spin chains in favor of the motion of the clock will say that they do clockwise, otherwise the meaning that the spin is called anti clockwise. This determines that there are two variants of DNA, which is wound clockwise is called Right Handed DNA and does so in a manner contrary is called Left Handed Z-DNA or DNA conformational changes, is associated mainly from changes in the conformation of the nucleotides that make up DNA. It is now recognized that DNA structure is not a straight, steady, monotonous and uniform. The DNA is unusual structures such as cruciform or triple string arrangements and elbows as he interacts with certain proteins.


Antecedentes.
Hasta casi la mitad del siglo XX una de las preguntas que mantenía ocupados a los investigadores en el campo de la Biología Molecular y Celular era ¿Qué molécula posee la información genética? La mirada apuntaba principalmente a dos macromoléculas: las Proteínas y el ADN. Fue hasta la década delos  50´s que gracias a las experiencias y trabajos de Alfred D. Hershey y su colega Martha Chase se pudo comprobar, a través de estudios realizados con virus Bacterianos, que la información genética era portada por la molécula de ADN.


El broche de oro lo constituye el trabajo realizado por el Bioquímico estadunidense   James D. Watson y el bioquímico Británico Francis Crick. Haya por el 25 de abril del  año de 1953 la revista, Nature publica el modelo atómico  de la estructura del ADN. Mucho de este trabajo solo fue recopilación de datos pues ya se sabía que: la molécula de ADN era muy grande, larga y delgada. Compuesta por nucleótidos que contenían las bases nitrogenadas Adenina, Timina, Citosina y Guanina. También Erwin Chargaff ya había analizado el ADN y confirmó que las cantidades de las Bases Púricas eran iguales a las de las Bases Pirimídicas. En síntesis, las cantidades de Adenina eran iguales a las de Timina y, las de Citosina se correspondían a las de Guanina.

El otro tipo de datos eran los procedentes  estudios propuestos por;  Maurice H. F. Wilkins y Rosalin Franklin sobre la difracción de rayos X sobre fibras de ADN. Mediante esta técnica descubrieron que: Las bases púricas y pirimidínicas se encuentran unas sobre otras, apiladas a lo largo del eje del polinucleótido a una distancia de 3,4Å. Las bases son estructuras planas orientadas de forma perpendicular al eje. El diámetro del polinucleótido es de 20 Å y está enrollado helicoidalmente alrededor de su eje. Cada 34 Å se produce una vuelta completa de la hélice.


Con todos estos datos, Watson y Crick intentaron construir el modelo de ADN. Para llevar la gran cantidad de información genética el modelo debía considerar dos aspectos fundamentales: ser heterogéneo y variado. Armaron así el modelo en hojalata y alambre y, como quien arma un rompecabezas, encajaron cada pieza en su lugar.

A medida que armaban el modelo, se dieron cuenta que los nucleótidos que conformaban la molécula de ADN podían encajarse en cualquier orden. Dado que la molécula de ADN posee miles de nucleótidos de largo, la variabilidad y la heterogeneidad estaban aseguradas, puesto que la combinación de las bases se volvía incalculable. Otra de las conclusiones a las que arribaron fue que la cadena poseía una dirección, ya que cada grupo fosfato está unido a un azúcar en la posición 5´ (el quinto carbono en el anillo de azúcar) y al otro azúcar en la posición 3´ (el tercer carbono en el anillo del azúcar). Así la cadena tiene un extremo 5´ y otro 3´. Lo interesante del trabajo fue el armado de la cadena complementaria. Las Adeninas únicamente podían aparearse con las Timinas y las Guaninas con las Citosinas. Pero, para que esto ocurra, la dirección de las cadenas debía ser inversa. Es así como extremo 5´ se aparea con el 3´, cabe decir que ambas cadenas son Antiparalelas.


La doble hélice exige que cada una de las Bases Nitrogenadas de una cadena se aparee en forma complementaria con la base de la otra cadena. Este apareamiento tiene lugar mediante las uniones Puente de Hidrógeno que se forman entre las mismas. Entre las Bases Adenina y Timina se forman dos uniones Puente de Hidrógeno, mientras que entre la Guanina y la Citosina se establecen tres uniones de la misma naturaleza. No esta demás aclarar que la unión entre las Bases Citosina y Guanina será, en consecuencia, más fuerte que la que se establece entre la Adenina y la Timina.


Definición del problema
ADN no es una estructura recta, estable, monótona ni uniforme, por ello se pretende estudiar las diferentes formas que presenta esta biomolécula, encargada de llevar a cavo el metabolismo celular, la duplicación de el mismo y, además  se encarga de guardar toda la información genética.


Objetivo general.
El objetivo Principal de este primer trabajo es que el estudiante adquiera familiaridad con la biología molecular, que descubra que además de la forma A, B y Z, existen muchas formas biológicas en las que podemos encontrar el DNA y las implicancias de esto para la expresión y la vida, también se busca que se usen los recursos web y las TIC´s.


Justificación.
Ya que el ADN no es una estructura recta, estable, monótona y ni uniforme el presente trabajo se realizara con la finalidad de estudiar y comprender las estructuras en las que se encuentra el ADN, ya que en la  mayor parte de la naturaleza esta biomolécula se encuentra en el mayor de los casos en la forma B, que fue propuesta en el año de 1953.


Fundamento teórico
El modelo de la Doble Hélice propuesto por Watson y Crick está basado en estudios del ADN en disolución (hidratado). La denominada forma B ó ADN-B tiene un mayor interés biológico ya que es la que presenta el ADN en interacción con las proteínas nucleares. Además de la forma B, existen otras estructuras posibles que puede presentar el ADN. Algunas de estas alternativas son las siguientes:

ADN-B: ADN en disolución, 92% de humedad relativa, se encuentra en soluciones con baja fuerza iónica se corresponde con el  modelo de la Doble Hélice. 

ADN-A: ADN con 75% de humedad, requiere Na, K  o Cs como contraiones, presenta 11 pares de bases por giro completo y 23 Å de diámetro. Es interesante por presentar una estructura parecida a la de los híbridos ADN-ARN y a las regiones de autoapareamiento ARN-ARN.

ADN-Z: doble hélice sinistrorsa (enrollamiento a izquierdas), 12 pares de bases por giro completo, 18 Å de diámetro, se observa en segmentos de ADN con secuencia alternante de bases púricas y pirimidínicas (GCGCGC),  debido a la conformación alternante de los residuos azúcar-fosfato sigue un curso en zig-zag. Requiere una concentración de cationes superior a la del ADN-B, y teniendo en cuenta que las proteínas que interaccionan con el ADN tienen gran cantidad de residuos básicos sería posible que algunas convirtieran segmentos de ADN-B en ADN-Z. Las posiciones N7 y C8 de la Guanina son más accesibles.

Materiales y métodos
El presente trabajo se realizo en el centro de información  del instituto tecnológico de ciudad Altamirano. A través de consultas bibliográficas y de internet.  La bibliografía utilizada fue la de Bioquímica de  Thomas M. Devlin, 2000.

Resultados
ADN-C: ADN con 66% de humedad, se obtiene en presencia de iones Li, muestra 9+1/3 pares de bases por giro completo y 19 Å de diámetro.De cadena sencilla. Se sintetiza a partir de una hebra simple de ARNm maduro. Se suele utilizar para la clonación de genes propios de células eucariotas en células procariotas, debido a que, dada la naturaleza de su síntesis, carece de intrones.

ADN triple hélice o ADN-H: "In vitro" es posible obtener tramos de triple hélice intercalando oligonucleótidos cortos constituidos solamente por pirimidinas (timinas y citosinas) en el surco mayor de una doble hélice. Este oligonucleótido se une a pares de bases A-T y G-C mediante enlaces de hidrógeno tipo Hoogsteen que se establecen entre la T o la C del oligonucleótido y los pares A-T y G-C de la doble hélice. No se sabe la función biológica del ADN-H aunque se ha detectado en cromosomas eucarióticos.

ADN con enrollamiento paranémico: Las dos hélices se pueden separar por traslación, cada hélice tiene segmentos alternantes dextrorsos y sinistrorsos de unas cinco bases. Uno de los principales problemas del modelo de la doble hélice (ADN-B) es el enrollamiento plectonémico, para separar las dos hélices es necesario girarlas como un sacacorchos, siendo necesario un gran aporte energético.
ADN cuádruplex: "In vitro" se han obtenido cuartetos de Guanina (ADN cuádruplex) unidas mediante enlaces tipo Hoogsteen, empleando polinucleótidos que solamente contienen Guanina (G). Los extremos de los cromosomas eucarióticos (telómeros) tienen una estructura especial con un extremo 3' OH de cadena sencilla (monocatenario) en el que se repite muchas veces en tándem  una secuencia rica en Guaninas. Se piensa que el ADN cuádruplex telomérico serviría para proteger los extremos cromosómicos de la degradación enzimática.

ADN nódulo: consiste en dos pares de triples hélices  intermoleculares.

ADN dislocado: esta estructura se forma mediante el desenrroscamiento de la doble hélice y el posterior apareamiento de una copia de la repetición directa con la copia  adyacente en la otra cadena.

ADN curvado: las secuencias de ADN con segmentos de 4 a 6 Adeninas separados a intervalos regulares de 10 bases producen conformaciones curvadas  astas curvas son al parecer, un elemento fundamental para que esta molécula pueda interaccionar con proteinas que catalizan procesos  tan importantes como la replicación, transcripción y la recombinación.

ADN cruciforme: son estructuras cruciformes. Las repeticiones (palíndromos) invertidas (o especulares) de segmentos de polipurinas/polipirimidinas también pueden formas estructuras cruciformes o en horquilla mediante la formación de emparejamientos intracatenarios.


Conclusiones
Ya sea de manera natural o artificial   existen deferentes formas de  ADN que esta dado por factores como el porcentaje de hidratación y concentración salina.  Pero ya sea cualquier forma todas las cadenas son antiparalelas, ademas ciertas formas son mas largas y delgadas  y el numero de pares por vuelta difiere.

Recomendaciones
La especificidad de los triplex de ADN puede proporcionar estrategias para el potencial de expresión de ciertos genes.


Fuentes Consultadas
M. Devlin Thomas. 2000. Bioquímica, libro de texto con aplicaciones clínicas. Editorial Reverte, S.A.  Impreso en México.
 

www.korion.com.ar/archivos/biomoleculas.pdf Biología Molecular y Celular. Lic. Marcelo F. Goyanes.