I. Genética Molecular: Hitos Históricos

• Miescher descubrió la nucleína, que luego sería llamada ADN.
• Walter Flemming tiñó el núcleo y observó la cromatina.
• Bateson y Punnett descubrieron el ligamiento cromosómico.
• Archibald Garrod estableció la relación entre material genético y metabolismo.
• Sturtevant mapeó un cromosoma y descubrió los ligamientos del cromosoma mutante de la Drosophila.
• Griffith dedujo la existencia de un principio transformador.
• André N.B. aisló el ADN puro.
• George Beadle y Edward Tatum hallaron la relación «un gen, una enzima«.
• Avery, MacLeod y McCarty comprobaron que el ADN era el principio transformador.
• Erwin Chargaff encontró que las proporciones adenina-timina eran iguales en el segmento de ADN.
• Hershey y Chase comprobaron que el ADN es el material genético.
• Rosalind Franklin realizó la cristalografía por difracción de rayos X del ADN.
• Watson y Crick propusieron la estructura de doble hélice.

Sustancias Clave en el Metabolismo

• Fenilalanina: Es un aminoácido esencial que se transforma en tirosina por acción de la fenilalanina hidroxilasa. Su carencia altera el ritmo cardíaco y produce fenilcetonuria y alcaptonuria.
• Tirosina: Precursor de la dopamina y adrenalina. Se produce a partir de la fenilalanina y es fundamental para el metabolismo y el funcionamiento del sistema nervioso central.
• Melanina: Es un pigmento presente en la mayoría de los seres vivos y deriva de la oxidación de la tirosina.
• Ácido p-hidroxifenil pirúvico: Derivado de la fenilalanina que continúa el metabolismo.

Código Genético y Aminoácidos

El Código Genético: Cada 3 bases nitrogenadas forman un codón o triplete que indica el aminoácido necesario para fabricar la proteína. El código genético lo forman 64 combinaciones y sus aminoácidos.

Los aminoácidos son sustancias que componen las proteínas, formadas por Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y, en algunos casos, Azufre, Fósforo y Hierro.

Clasificación de Aminoácidos

Aminoácidos Esenciales:

• Fenilalanina
• Histidina
• Isoleucina
• Leucina
• Lisina
• Metionina
• Triptófano
• Valina
• Treonina

Aminoácidos No Esenciales:

• Ácido Glutámico
• Ácido Aspártico
• Alanina
• Arginina
• Asparagina
• Cisteína
• Glicina
• Glutamina
• Prolina
• Serina
• Tirosina

Síntesis de Proteínas

Para que se produzca la síntesis de proteínas es necesario el ARN mensajero (ARNm), que se produce a partir de un proceso llamado transcripción de ADN. La síntesis de proteínas consta de tres fases:

1. Activación

   La síntesis ocurre en los ribosomas del retículo endoplasmático rugoso. Una vez que el ARNm madura, sale del núcleo y se posiciona entre las dos subunidades del ribosoma. La subunidad mayor del ribosoma posee el ARNt (de transferencia), al cual se unen los aminoácidos gracias a la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa. En este proceso se libera AMP y fosfato. Los aminoácidos unidos al ARNm constituyen los codones, mientras que los unidos al ARNt constituyen los anticodones.

2. Traducción

   1. Inicio de la Síntesis

      Al unirse las dos subunidades del ribosoma se forma el complejo activo o ribosomal. Los dos codones que se van a leer se hallan en dos centros diferentes: uno está en la posición peptidil y el otro en la posición aminoacil.

   2. Elongación de la Cadena Peptídica

      Ocurre al unirse un codón presente en la posición peptidil con su anticodón correspondiente, realizándose la unión mediante puentes de Hidrógeno, gracias a la enzima peptidil transferasa. Aquí se establecen enlaces peptídicos. Luego de esto, el ARNt en la posición peptidil queda vacío, por lo que el ribosoma se desplaza una posición para poder repetir el proceso.

   3. Finalización de la Síntesis

      Los codones finales de la cadena van a ser siempre UGA o UAG, pues corresponden a un factor de liberación. Esto se debe a que no existe un anticodón que le sea complementario.

3. Asociación

   Las cadenas polipeptídicas se asocian y forman proteínas.

II. Mutaciones

Cambios bruscos en el material genético que ocurren de manera espontánea o inducida. Pueden ocurrir en las células somáticas (no heredables) o sexuales o germinales (heredables). Son causadas por agentes mutagénicos químicos y físicos que pueden afectar la estructura del ADN.

Clasificación de las Mutaciones

• Según células afectadas: Somáticas y Germinales.
• Por su efecto: Perjudicial, Neutral, Beneficiosa.
• Por su Origen: Azar, Agente mutagénico.
• Por Extensión del material: Cromosómica, Genómica (Número de cromosomas), Génica (nucleótidos).

Mutaciones Génicas

Cambios de bases (Púricas y Pirimídicas) de la misma clase (Transición) o diferente clase (Transversión), o cambios en los nucleótidos (Adición, Deleción y Sustitución).

Mutaciones Genómicas (Afectan el número de cromosomas)

• Euploidía

  Ganancia o pérdida de juegos completos de cromosomas.

  • Haploidía: Tiene un solo juego de cromosomas.
  • Poliploidía: Tiene más de dos juegos de cromosomas (Triploidía, Tetraploidía). Al ganar un juego de otra especie se genera una alopoliploidía.

• Aneuploidía

  Solo afecta a una parte del genoma.

  • Monosomía: Se elimina un cromosoma de uno de los pares.
  • Trisomía: Se añade un cromosoma a uno de los pares.

Mutaciones Cromosómicas (Afectan la estructura del cromosoma)

• Duplicación: Repetición de un segmento cromosómico.
• Deleción: Ruptura de un segmento cromosómico, con pérdida de un trozo de cromosoma.
• Reordenamiento o Inversión: Cambio de sentido de un segmento (180 grados).
• Translocación: Intercambio de un segmento con el de otro cromosoma no homólogo.

Agentes Mutagénicos

• Físicos

  Radiaciones ionizantes o no ionizantes.

• Químicos

  • Ácido nitroso: Transforma citosina en uracilo y adenina en hipoxantina.
  • Agentes Alquilantes: Modifican grupos de etilo y metilo en las bases.
  • Sustancias Análogas: Provocan transiciones del ADN.
  • Intercalantes: Se intercalan entre las bases de la cadena, dando origen a inserciones o deleciones de un solo par de bases.

III. Virus

Agente microscópico infeccioso acelular que solo se multiplica en las células de otro organismo.

Características de los Virus

• No poseen metabolismo.
• No se reproducen por sí mismos.
• Su composición es de cadena sencilla de ADN o ARN.
• Sin organelos citoplasmáticos.
• Carecen de estructura celular.

Composición y Estructura Viral

Se conforman por el material genético (Cromosoma viral) y una cápside proteica que los rodea. El material genético puede ser ADN (adenovirus) o ARN (retrovirus) y algunas veces está acompañado por una cubierta externa más compleja (azúcar, proteínas o lípidos). Algunas partículas virales se llaman virión. La mayoría son invisibles para microscopios ópticos, solo se pueden ver con microscopios electrónicos, pues tienen menos de 0.25 nm.

Clasificación de los Virus (Clasificación de Baltimore)

1. Clase I: ADN Bicatenario (dsDNA)

   Doble cadena que se replica con ADN polimerasa, dependiente del ADN. Ejemplos: Circoviridae, Parvoviridae.

2. Clase II: ADN Monocatenario (ssDNA)

   Cadena simple que se replica con ADN polimerasa. Ejemplos: Herpes, Varicela, VPH, Bacteriófago, Viruela y Virus de la Vacuna.

3. Clase III: ARN Bicatenario (dsRNA)

   Se replican en el citoplasma y no dependen de las polimerasas; pueden incluir enzimas de virión. Ejemplos: Birnaviridae, Pantitirinidae y Cystoviridae.

4. Clase IV: ARN Monocatenario Positivo (+ssRNA)

   No necesita ADN como intermediario. Ejemplos: Fiebre Amarilla, Virus del Nilo Occidental, Resfriado común, Hepatitis A y E, y Rubeola.

5. Clase V: ARN Monocatenario Negativo (-ssRNA)

   Es complementario del ARN mensajero. Ejemplos: Lassa, Marburgo, Ébola, Rabia, Sarampión y Parotiditis.

6. Clase VI: ARN Monocatenario Retrotranscrito (ssRNA-RT)

   Se replica en la célula huésped mediante transcripción inversa, formando ADN a partir del molde de ARN. Ejemplo: VIH, Linfotrópicos.

7. Clase VII: ADN Bicatenario Retrotranscrito (dsDNA-RT)

   El genoma se replica en la célula del huésped por transcripción inversa, formando ARN intermedio a partir del molde de ADN. Ejemplos: Hepadnaviridae, Hepatitis E, Caulinoviridae, Mosaico de la flor.

Definición Clave

ADN POLIMERASA: Enzima que interviene en el proceso de replicación del ADN.