Duplicación del ADN

Las dos cadenas de la doble hélice de DNA se separan y sirven como moldes para la síntesis de nuevas cadenas complementarias. Las helicasas, enzimas que operan en las horquillas de replicación, separan las dos cadenas de la doble hélice original. Lasproteínas de unión a cadena simple estabilizan las cadenas abiertas. La DNA polimerasa III cataliza la adición de nucleótidos a ambas cadenas operando sólo en dirección 5 a 3. Para comenzar a añadir nucleótidos, esta enzima requiere la presenciade un cebador de RNA, unido por puentes de hidrógeno a la cadena molde que luegoes reemplazado por nucleótidos de DNA. El cebador de RNA es sintetizado por la RNAprimasa. La cadena adelantada se sintetiza en la dirección 5 a 3 en forma continua. Eneste caso, el único cebador de RNA está situado en el origen de replicación, que no esvisible en este esquema. La cadena rezagada también se sintetiza en la dirección 5 a 3, a pesar de que esta dirección es opuesta a la del movimiento de la horquilla dereplicación. El problema se resuelve mediante la síntesis discontinua de una serie defragmentos, los fragmentos de Okazaki. Cuando un fragmento de Okazaki ha crecido losuficiente como para encontrar un cebador de RNA por delante de él, la DNApolimerasa I reemplaza a los nucleótidos de RNA del cebador con nucleótidos de DNA.Luego, la DNA ligasa conecta cada fragmento con el fragmento contiguo recién sintetizado en la cadena.

Enfermedades geneticas

Enfermedades genéticas

Los genes son los ladrillos de la herencia. Se pasan de padres a hijos. Los genes contienen el ADN, las instrucciones para fabricar proteínas. Estas son las que realizan la mayor parte de las funciones dentro de las células. Las proteínas mueven moléculas de un lugar a otro, construyen estructuras, descomponen toxinas y realizan otros tipos de tareas de mantenimiento.

A veces, se produce una mutación, un cambio en un gen o en varios genes. Esta mutación cambia las instrucciones para fabricar las proteínas y esto hace que las proteínas no funcionen correctamente o falten. Esto puede causar una enfermedad genética.

Usted puede heredar una mutación genética de uno o de ambos padres. Pero también puede suceder durante su vida.

Hay tres tipos de enfermedades genéticas:

• Defectos monogenéticos, que afectan solo un gen
• Trastornos cromosómicos, donde los cromosomas (o parte de cromosomas) faltan o cambian. Los cromosomas son las estructuras que contienen nuestros genes. El síndrome de Down es un trastorno cromosómico.
• Multifactoriales, donde hay mutaciones en dos o más genes. En este tipo, nuestro estilo de vida y medio ambiente influyen. El cáncer de colon es un ejemplo

Ejemplos de enfermedades genéticas

• Enfermedad de Charcot-Marie-Tooth 
• Enfermedad de Canavan
• Síndrome de Angelman
• Daltonismo
• Síndrome de Down
• Espina bífida
• Fenilcetonuria
• Fibrosis quística
• Hemofilia
• Síndrome de Joubert
• Síndrome de Klinefelter 
• Neurofibromatosis
• Enfermedad de Pelizaeus-Merzbacher 
• Síndrome de Patau
• Síndrome de Prader-Willi
• Enfermedad de Tay-Sachs
• Síndrome de Turner 
• Síndrome de Down 
• Síndrome de Tourette  

Las pruebas genéticas de sangre u otros tejidos pueden identificar las enfermedades genéticas.

Medico genetista

"La genética médica es la rama de la medicina que se encarga de diagnóstico, prevención y tratamiento de los los defectos congénitos de cualquier causa, tanto a nivel familiar como poblacional." Esa sería una bonita definición académica, pero expliquemos un poco con nuestras palabras.

Cuando hablamos de defectos congénitos pensamos inmediatamente en malformaciones. Un defecto congénito no necesariamente es una malformación: puede ser una sordera o un retardo mental (defectos funcionales).

Un defecto congénito puede manifestarse al nacer o más adelante. Por ejemplo, en la enfermedad de Huntington o en la distrofia miotónica la alteración génica está presente en el nacimiento pero se manifiesta clinicamente más adelante.

Cuando hablamos de genética médica tendemos a pensar exclusivamente en alteraciones de los genes o de los cromosomas. Sin embargo, la genética médica estudia los defectos congénitos cualquiera sea su causa. Por lo tanto, el estudio de los efectos de teratógenos también se incluye en la genética médica.

Uno de los objetivos de la genética es la prevención de los defectos congénitos a través del asesoramiento genético. Este consiste en dar información al paciente y fliares en riesgo acerca de riesgos de ocurrencia y recurrencia de la enfermedad, respetando la autonomía del paciente.

¿Qué hace el genetista en la práctica médica? Recibe pacientes cuyos motivos de derivación son, por ejemplo, retardo mental, malformaciones, trastornos reproductivos, anomalías génicas, anomalías cromosómicas, embarazadas con antecedentes de descendia afectada, o con anomalías ecográficas, o con edad materna avanzada, etcétera.

Boris Groisman
Médico Genetista

Teoría de la evolución de Charles Darwin

Charles Darwin, naturalista de nacionalidad inglesa, vivió entre los años 1809 y 1882. Su obra “Sobre el origen de las especies por selección natural o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la existencia” publicada el 24 de noviembre de 1859, revolucionó los conceptos de la época y abrió un campo de discusión polémica.
Su pensamiento, influido por el texto de Malthus “Primer ensayo sobre la población” (1798) y el del escocés Charles Lyell “Principios de Geología” (1830) afloró tras observar la flora y la fauna del archipiélago de las islas Galápagos, en un viaje que realizó en el buque “Beagle”, recorrido que duró cinco años, entre el 27 de diciembre de 1831 y el 2 de octubre de 1836. Darwin observó en este viaje, aves, llamadas pinzones, de las cuales halló siete especies diferentes, pero con un tronco común, del que se fueron separando, al adaptarse a los distintos ambientes.
Charles Lyell, enrolado en el actualismo, había sostenido que no se debía recurrir en términos de evolución a fenómenos catastróficos, como por ejemplo, los diluvios, sino a las mismas causas que han actuado a lo largo de extensos períodos temporales.
Darwin, en su libro, aunque ya sus ideas habían sido expuestas un año antes en dos comunicaciones a la Linnean Society de Londres, nos dice que en cada generación se van presentando diferencias hereditarias sin explicación aparente, que hacen que los organismos evolucionen por selección natural. Las especies con mayor adaptación al medio son las que se multiplican, mientras que el resto, se encamina hacia su desaparición, lo que significaría una razón de supervivencia.

Está comprobado a través de los restos fósiles, que muchas especies de la antigüedad se han extinguido, y otras fueron adoptando nuevas formas.
Hace aproximadamente cuatro mil millones de años surgieron las primeras manifestaciones de vida a través de células rudimentarias. Hace alrededor de setecientos millones de años aparecieron los organismos pluricelulares. Los invertebrados surgieron hace casi seiscientos millones de años y los peces, primeros vertebrados, lo hicieron hace 450 millones de años. La flora tuvo origen hace ciento cincuenta millones de años.
Así, los peces se adaptaron a la vida acuática, los animales terrestres a la vida en ese medio, y lo mismo hicieron los que vuelan. Pero el ambiente cambia, y estos seres vivos deben adaptarse a esas mutaciones.

Los recursos limitados y la competencia permitieron la supervivencia de los más aptos.
No hay dos individuos idénticos. Las diferencias surgen entre grupos, en ocasiones, por razones geográficas, ya que las particularidades del medio hacen que adopten ciertas características peculiares, y a veces existen tantas diferencias entre unas y otras, que se hace imposible entre ellas, la reproducción. Llegado a este punto hablamos que ya constituyen especies diferentes.

Según esta teoría el grupo de los Homo Sapiens (el hombre) surgió del grupo de los homínidos, que a su vez derivó de los primates, que sufrieron esa magnífica transformación para tomar la posición erecta, los cambios dentales y sobre todo, el desarrollo encefálico.
El cromosoma 6 humano es idéntico al del gorila, el chimpancé y el orangután, por lo que se deduce que los cuatro tuvieron un antepasado común.
Así como una muy buena parte del mundo científico como Huxley, Lyell y Hooker, de origen británico y Haeckel de nacionalidad alemanas, le brindaron su apoyo, sobre todo desde las comunidades religiosas debió soportar una férrea oposición pues su tesis se oponía aparentemente a la concepción religiosa del mundo.
Modernamente, nuevos estudios científicos dieron nacimiento a la teoría sintética o neodarwiniana, que tuvo gran desarrollo entre los años 1930 y 1940. Entre los estudiosos más destacados podemos citar a Theodosius Dobzhansky (genetista), Ernst Mayr (zoólogo) Gregor Simpson (pasleontólogo) y Julien Huxley (biólogo).
Esta corriente afirma que la evolución se produce sobre una base genética, y los cambios se producen en la estructura de los genes, por obra de la adaptación que exige el medio al variar. No sólo actuaría sobre ellos la selección natural sino además otros factores, como la deriva genética, la migración o el flujo genético. Grupos de individuos ubicados en ambientes distintos, con diferentes requerimientos adaptativos, darán origen a evoluciones distintas.
La deriva genética, implica un cambio no direccional. Por error azaroso en la reproducción se produce un error en la transmisión del genotipo.
Paleontólogos norteamericanos han formulado la teoría del equilibro puntuado, donde sostienen que el ritmo evolutivo no es constante.
Las últimas aseveraciones de la ciencia ponen de relieve que para que aparezca un fenotipo, individuo que origine una nueva especie, son necesarias muchas y distintas mutaciones genéticas.

De su estudio nacieron varias teorías relacionadas:

• La evolución sí ocurrió
• El cambio evolucionario fue gradual, requiriendo de miles a millones de años
• El mecanismo principal para la evolución fue un proceso llamado Selección Natural
• Las millones de especies que viven ahora surgieron de una sola forma de vida original a través de un proceso llamado especialización

La oveja Dolly

Como realizaron el clon de Dolly, nacida en Escocia

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.

Pero la técnica fue mejorada, por los japoneses, donde la nueva técnica evita las incisiones en los animales a clonar.

La diferencia consiste en tomar las células presentes en el calostro líquido segregado por la glándula mamaria después del parto.

La clonación

¿Qué es la clonación?

Hay que diferenciar el uso de la palabra clonación en distintos contextos de la biología:

	Si nos referimos al ámbito de la Ingeniería Genética, clonar es aislar y multiplicar en tubo de ensayo un determinado gen o, en general, un trozo de ADN. Sin embargo, Dolly no es producto de Ingeniería Genética.
	En el contexto a que nos referimos, clonar significa obtener uno o varios individuos a partir de una célula somática o de un núcleo de otro individuo, de modo que los individuos clonados son idénticos o casi idénticos al original.

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

Tipos de clonación según el método

• 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.

Se viene aplicando desde hace años en ganadería. Según estudios realizados en 1979 y 1981 sobre ovejas, algunos blastómeros de embriones de 4-8 células pueden originar individuos completos. Recientemente se ha hecho en monos (macacos Rhesus)

En humanos hubo un experimento polémico (Hall y Stillman, 1993) con un zigoto inviable (no se pretendía implantarlo). Más estudios de la Universidad G. Washington con embriones anómalos: los embriones más tempranos son mejores para la separación de blastómeros, y la capacidad de división éstos disminuía con blastómeros más tardíos.

El resultado son individuos prácticamente idénticos entre sí (salvo mutaciones), pero diferentes a sus padres. Serían equivalentes a gemelos monozigóticos.

No se debe considerar como clonación en sentido estricto.

• Paraclonación: por transferencia de núcleos de células embrionarias o fetales

Los núcleos pueden proceder de:

Blastómeros de embrión preimplantatorio: las células de la masa celular interna.

Células embrionarias o fetales de un cultivo primario o de un cultivo celular.

Estos núcleos se transfieren a un óvulo enucleado o a un zigoto al que se le hayan eliminado los pronúcleos. Este óvulo receptor aporta mitocondrias, y en el caso del zigoto, algo del espermatozoide.

El resultado: individuos casi idénticos entre sí, pero diferentes de los progenitores del embrión que aportó el núcleo transferido. Se pierde una generación, ya que el embrión donante del núcleo se destruye. Los individuos nacidos así se parecerían (desde el punto de vista del genoma nuclear) al individuo que hubiera surgido del embrión destruido.

Clonación (en sentido estricto): por transferencia de núcleos de células de individuos nacidos.

El núcleo procede de individuo nacido. Se transfiere a óvulo o zigoto enucleados, y el embrión se implanta en útero. El resultado: individuos casi idénticos entre sí y casi idénticos a su progenitor (donante del núcleo).

Se ha logrado en varias especies:

Oveja (Dolly): Núcleo donante de célula sin identificar de la ubre de una oveja de 6 años de la raza Finn Dorset. Embrión implantado en hembra Scottish Blackface. Baja tasa de éxitos: 430 óvulos, de los que se obtuvieron 277 óvulos reconstituidos, que se cultivaron por separado durante 6 días. 29 se transfirieron a hembras receptoras. El único éxito fue Dolly. Algunos fueron fetos o neonatos muertos, o con alteraciones del desarrollo.

Ratones: el primer ratón clónico nació el 3 de octubre de 1997, y fue llamado Cumulina; ya ha tenido progenie aparentemente normal, que a su vez se ha reproducido. El haber obtenido clones en esta especie de laboratorio, con ciclo de vida corto y de la que se tienen amplios conocimientos de su genética, abre perspectivas insospechadas para los estudios básicos sobre la clonación: mecanismos de la reprogramación celular, impronta (imprinting) genómica, activación del genoma del embrión, diferenciación celular, etc. Poco después, este mismo equipo japonés informó de la clonación de ratones a partir de células del rabo de ratones adultos.

Ganado bovino: núcleos de células epiteliales y musculares.

Ganado caprino.

Ganado porcino: se ha conseguido con un nuevo método de doble transferencia nuclear, con el nacimiento de cinco lechones, con dos subgrupos de tres y dos que eran clones entre sí y con respecto al correspondiente donante. Sus nombres: Millie, Christa, Alexis, Carrel y Dotcom.

Clonacion del tigre de Tansmania