Biología-12

INGENIERÍA GENÉTICA

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Ingeniería Genética - Producción intencionada de nuevos genes y alteración de genomas, mediante la sustitución o adición de material genético nuevo. La ingeniería genética es un campo de la ciencia que se dedica a investigar la posibilidad de recombinar artificialmente genes o grupos de genes para producir nuevas combinaciones que no aparecen biológicamente. Por ejemplo, es posible aislar genes que especifican dos proteínas diferentes a partir de dos especies distintas de organismos, y unirlos entre sí para dar lugar a una nueva combinación. Los ADNs resultantes, llamados recombinantes, son instrumentos extraordinariamente útiles en la investigación genética. También pueden tener una utilidad práctica, con aplicaciones importantes en medicina y agricultura. La complejidad de los genomas eucarióticos hace que el estudio de un gen y de su expresión sea muy difícil. Las técnicas de recombinación permiten actualmente el estudio de un gen aislado y amplificado mediante su transplante a un sistema bacteriano. Las posibilidades de conseguir un beneficio práctico son numerosas. Por ejemplo, la inserción en bacterias de un gen sintético que codifica la hormona somatostatina induce a aquellas a la producción de la hormona, es decir, que el gen sintético se puede replicar, transcribir y traducir por el huésped. Además, las técnicas recombinantes pueden ser adaptadas para la síntesis de vacuna: (la vacuna de la hepatitis B está siendo obtenida por ingeniería genética, introduciendo en levaduras el fragmento de ADN que codifica para las proteínas de la superficie viral). De la misma manera, el gen que codifica la proinsulina humana se ha recombinado adecuadamente y se ha hecho reproducir en E. coli. El resultado es que la bacteria produce proinsulina.  Actualmente, se están consiguiendo muchos logros en ingeniería genética. La potencialidad de las tecnologías de ADN recombinante para obtener beneficios es enorme.

Aislamiento de genes y preparación de ADN complementario - El aislamiento de genes específicos de cromosomas eucarióticos es un proceso muy difícil y lento, para el cual se conocen dos métodos principales: Método forzado (shotgun) y obtención de ADN complementario (ADNc) a partir del ARNm del gen.

Método forzado (shotgun) - De aislamiento de genes y preparación de ADN complementario: el ADN celular se trata con una enzima de restricción de las que producen extremos escalonados. Después los fragmentos de ADN resultantes se unen en los plásmidos de E. coli abiertos con la misma endonucleasa de restricción.
El ADNc se inserta en un plásmido o en un vector viral.
Si el ADNc ha de incorporarse a un plásmido, se le debe proveer de "colas" o extremos cohesivos apropiados. Eso se consigue añadiendo a los extremos 3' opuestos de las dos hebras del ADN doble, una serie de residuos desoxirribonucleotídicos repetidos de la misma clase, por ejemplo residuos A, gracias a una transferasa terminal.
Seguidamente, el plásmido experimenta una apertura en un solo punto, dando lugar a su forma lineal, por acción de una endonucleasa de restricción que produce extremos nivelados. Luego, se añaden colas de poli T a los extremos 3' del plásmido lineal, complementarias de las colas del ADNc .
Se mezclan el plásmido lineal y el ADNc y se deja que se apareen. Entre los productos obtenidos se encuentra un plásmido circular agrandado que contiene el nuevo gen. A continuación se forman los enlaces covalentes por adición de ADN ligasa.

Transformación. - Esta etapa consiste en introducir la molécula de ADN recombinante (el inserto y el vector unidos) en una célula hospedadora, donde puede ser replicado; por ejemplo, la inserción de plásmidos en el cromóforo de E. coli. Los plásmidos recombinados se mezclan con las bacterias. La colonia o clon de bacterias de E. coli que adquiere el plásmido recombinado se deja crecer durante muchas generaciones a gran escala, lo que incrementa el número de plásmidos recombinados. De esta forma se ha realizado un clonado de un determinado gen, es decir, la formación de muchas copias idénticas que se replican a partir de un solo gen introducido en una célula huésped. El ADN recombinado, portador de genes procedentes de dos especies distintas, se denomina ADN quimérico. Las bacterias que poseen el nuevo gen son capaces de expresarlo en forma de proteínas que son vertidas al medio de cultivo, de donde se pueden recuperar sin dificultad para su uso.

Bibliotecas de ADN. - Los procesos de clonaje molecular y aislamiento de estos fragmentos se inician con la construcción de una biblioteca de ADN o un banco de ADN. Éstas están formadas por todas las moléculas de plásmidos o fagos recombinantes originados al unir un ADN a un vector. Las bibliotecas deben cumplir la característica de poder introducirse en células donde cada recombinante pueda replicarse in vivo.

Existen varios tipos de bibliotecas en función de la naturaleza de las moléculas utilizadas y del tipo de estudio científico que se quiera realizar. Así por ejemplo, las bibliotecas del ADN del genoma se construyen mediante el clonaje de todo el ADN del genoma de un organismo.
Las bibliotecas de ADNc son un tipo de bibliotecas de ADN, muy utilizadas para el estudio de genes eucarióticos que codifican proteínas. Además, son más sencillas y ventajosas que las bibliotecas genómicas, ya que se obtienen de ARNm maduros y, por tanto, no contienen intrones ni secuencias que flanquean a los genes. Éste es un dato importante, al tener en cuenta que los hospedadores procarióticos, como las bacterias, carecen de una maquinaria para el procesamiento del ARN. Los clones de ADNc permiten el estudio de las distintas poblaciones de moléculas de ARNm que se encuentran en diferentes tipos celulares. Las bibliotecas de ADN deben ser grandes para ser útiles, y la probabilidad de encontrar una secuencia determinada de un genoma depende de varios factores, entre ellos el tamaño de los insertos, el tamaño del genoma y la abundancia del ARNm que interese.

Aplicaciones de la ingeniería genética. - Actualmente, se presta mucha atención a los posibles usos prácticos del ADN recombinado. En general, existe entre la población un cierto "miedo" a los experimentos genéticos. Pero hay que decir que el clonado de genes y su expresión en forma de productos proteicos por células de E. coli o de levaduras hace posible la producción comercial de muchas proteínas de utilidad práctica que, de otro modo, son muy difíciles de obtener en abundancia. Los genes de algunas proteínas necesarias en medicina han sido clonados. La insulina, que se obtenía a partir de páncreas de cerdo, se puede hoy obtener de cultivos bacterianos que contienen el gen humano clonado, con lo cual proporcionan una insulina con la misma secuencia de aminoácidos que la humana, cosa que no ocurría con la insulina porcina. La insulina obtenida en E. Coli se utiliza actualmente en el tratamiento de la diabetes mellitus. Igualmente ocurre con la hormona de crecimiento (somatotropina) que se administra a pacientes que padecen enanismo.

Los interferones, agentes antivirales naturales y potenciales anticancerígenos, pueden aislarse a partir de leucocitos de la sangre, pero el rendimiento es de tan solo 1 microgramo por litro, y por ello son productos muy caros. Los genes de los interferones pueden ser clonados y expresados en bacterias, que crecen con facilidad y producen interferón en grandes cantidades. También podrían producirse en gran cantidad varias proteínas de utilidad en agricultura. La incorporación de los genes de las enzimas y de otras proteínas, que participan en la fijación de nitrógeno en los genomas de las plantas de cultivo que normalmente no fijan el elemento, podría tener un éxito mundial absoluto.

Modificación genética en bacterias. - Las bacterias son capaces de adaptarse a cambios de temperatura, presión o nutrientes del medio, gracias al desarrollo de nuevos procesos metabólicos y productos génicos que les confieren resistencia para vivir en esas condiciones. Estos cambios suelen producirse en los plásmidos bacterianos, los cuales se pueden aislar e introducir en otras bacterias que asimilarán estas nuevas propiedades.

Mediante la ingeniería genética y la utilización de plásmidos bacterianos, los científicos pueden construir nuevas bacterias para un determinado fin. Es el caso de los trabajos realizados por Ken Timmis y sus colaboradores, en los que mediante la utilización de técnicas de recombinación del ADN, han conseguido combinar las enzimas claves de cinco rutas distintas de degradación de compuestos contaminantes del medio ambiente, pertenecientes a tres bacterias diferentes (Pseudomonas putida, Pseudomonas sp. B13 y Alcaligenes eutrophus), para originar una nueva bacteria desarrollada sobre mezclas letales de ciertos compuestos (Clorobencenos, tolueno, clorofenoles y xileno). La ruta metabólica resultante es estable y regulada en respuesta a la presencia de ciertos compuestos aromáticos.

Modificación genética en plantas. - Las plantas han sido siempre objeto de estudio, con el fin de mejorar sus características y obtener cultivos que permitan una mejora en la alimentación y en la ornamentación.
Uno de los grandes avances en la biología molecular de las plantas se ha conseguido mediante la utilización de un plásmido bacteriano perteneciente a la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens. El plásmido Ti, así denominado, puede transformar una gran variedad de plantas.

El ADN transformante del plásmido Ti se llama T-ADN y puede subclonarse en un vector compatible con la bacteria E. coli, dando lugar a la formación de vectores transbordadores planta-E. coli. Los vectores transbordadores son plásmidos vectores que pueden transformarse tanto en células procarióticas como eucarióticas.

En este caso, el plásmido recombinante pueden transformar células de A. tumefaciens y, cuando la bacteria infecta a una planta, transfiere el T-DNA, que se inserta en el genoma de la célula y por tanto puede ser expresado por la maquinaria genética de dicha célula. Aunque la inserción solo haya tenido lugar en una célula, el gen puede heredarse gracias a que muchas plantas pueden regenerarse a partir de tejidos diferenciados, que pueden haber sido infectados. Estos organismos donde se produce la integración estable de genes extraños se denominan organismos transgénicos. La tecnología del clonaje del T-ADN es utilizada para conseguir cultivos con mayores ventajas nutritivas, así como para transmitir al genoma de muchas plantas genes implicados en la resistencia a herbicidas, con la ventaja de que no se producen daños en el medio ambiente. La investigación está principalmente dirigida a la posible introducción de genes extraños de plantas resistentes o de origen bacteriano, cuya expresión origine proteínas capaces de catabolizar dicho herbicida. Actualmente, también se investiga la posibilidad de que plantas no leguminosas, como el trigo y el maíz, realicen la fijación bacteriana del nitrógeno, fenómeno de gran importancia para la producción de alimentos.

Modificación genética en animales. - La manipulación genética y las técnicas de clonaje molecular constituyen procesos y herramientas muy utilizados en la investigación básica, como demuestran los siguientes estudios:
La introducción de un gen humano o de ratón en la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) permitiría demostrar que los procesos genéticos que controlan el desarrollo embrionario de las diferentes especies son muy similares; las formas corporales de todos los animales se definen por mecanismos casi idénticos, y estos mecanismos están dirigidos por un grupo de genes relacionados entre sí, genes HOM en invertebrados y genes Hox en vertebrados. Teóricamente, la sustitución de un gen HOM de una mosca por su homólogo Hox permitiría que éste se expresara cuando y donde lo hubiera hecho el gen HOM; sin embargo, la técnica actual no nos permite manipular genes enteros, por lo que solo se han utilizado secuencias de ADN de Hox unidas a elementos reguladores inducibles por calor. Con este experimento se ha conseguido que todas las células de una mosca en desarrollo expresaran una proteína Hox. Además, una de esas proteínas es la HOXD4 humana y se sabe que el gen que la codifica tiene un homeodominio semejante al de la proteína Deformded de la mosca. Cuando el gen Deformed de Drosophila se expresa fuera de sus límites normales provoca anomalías cefálicas, y sorprendentemente, la expresión de la proteína humana en las células de la mosca en desarrollo causa las mismas deformidades; aunque este resultado puede ser debido a que la proteína humana active la expresión del gen Deformed en la mosca, siendo éste uno de los efectos de la propia proteína Deformed.

Terapia génica. - Otra línea de investigación muy interesante en la biología de mamíferos es la llevada a cabo por una nueva técnica que permite crear ratones portadores de mutaciones controladas de cualquier gen conocido. El proceso mediante el cual se introducen cambios específicos en la secuencia de nucleótidos de un gen se denomina sustitución dirigida de genes (gene targeting), y con ella se pretende conseguir información sobre las etapas del desarrollo embrionario humano, la constitución de nuestro sistema inmunitario, el funcionamiento del cerebro y la forma en que ciertos defectos génicos se traducen en enfermedad.

Existen más de 5.000 enfermedades humanas, entre ellas el cáncer, atribuidas a defectos genéticos; la identificación de los genes y las mutaciones responsables de esas enfermedades permitiría conseguir las mismas mutaciones en ratones (por sustitución dirigida de genes). Esto permitiría estudiar con más claridad los procesos que ocurren entre el funcionamiento anómalo de un gen y la manifestación de la enfermedad. El mejor conocimiento de la patología molecular de la enfermedad ofrecerá la posibilidad de elaborar terapias más eficaces, sobre todo las dirigidas a corregir defectos. Actualmente, la terapia consiste en la inserción aleatoria de genes sanos en los cromosomas, pero éstos no funcionan con la misma eficacia que los que ocupan su lugar correcto en el cromosoma.

Diseño de fármacos por ingeniería genética. - Mediante la tecnología del ADN recombinante se producen actualmente grandes cantidades de productos génicos terapéuticos a partir de genes clonados, tales como insulina, interferones, interleuquinas y hormonas del crecimiento. Además, gracias a los procedimientos de clonaje, expresión y purificación, se trata de identificar la proteína clave en un proceso patológico, aislarla en grandes cantidades, determinar su estructura tridimensional mediante cristalografía de rayos X, y finalmente diseñar moléculas que inhiban su función. Actualmente, los fármacos que se utilizan son poco selectivos y actúan por igual en todas las especies, con lo cual resultan tóxicos para el agente patógeno pero también para el hospedador. Uno de los principales objetivos de la biotecnología es el desarrollo de fármacos, cuya acción sea más selectiva sobre determinadas especies. (Véase biotecnología). Uno de estos casos es la enfermedad del SIDA, en la que se investiga para desarrollar fármacos selectivos contra el virus que la produce. Actualmente, se han identificado dos proteínas claves propias del virus: una proteasa y una transcriptasa inversa; mediante ingeniería genética se consigue una elevada producción de estas proteínas en E. coli, y se está investigando profundamente estas proteínas para obtener fármacos más efectivos y específicos, con la ayuda de métodos cristalográficos y de diseños de fármacos que funcionen como potentes inhibidores.

Proyecto Genoma Humano. - Es un proyecto coordinado por numerosas instituciones, que se inició en 1990 con el fin de obtener el genoma humano completo. El genoma humano será, en un futuro, cartografiado y totalmente secuenciado, de forma que se clonará y se construirá un mapa de cada cromosoma humano. Mediante el empleo de endonucleasas de restricción se cortan los clones y se obtienen los mapas de clones contiguos. Los datos obtenidos acerca del tamaño de los fragmentos de restricción de cada clon se introducen en un ordenador, que compara esos tamaños en todos los clones analizados y determina qué clones presentan sitios de restricción comunes, por lo que dichos clones pueden ordenarse según este criterio. Los mapas que se obtengan serán de gran valor en investigaciones acerca de la organización génica y cromosómica, así como en la identificación de genes implicados en ciertas enfermedades genéticas. La correlación de estos mapas con datos de secuencias obtenidas por otros estudios permitiría la secuenciación de todo el genoma humano. Para que este enorme proyecto obtenga buenos resultados es necesario que se investigue en el desarrollo de nuevos vectores de clonaje y en la tecnología necesaria para analizar un gran número de clones. De hecho, ya se han obtenido mapas de los cromosomas que pertenecen a organismos más sencillos, como E. coli y el moho limoso Dictyostelium. Sin embargo, en los humanos las técnicas de secuenciación automática deben perfeccionarse, pues el número de pares de bases de que consta nuestro genoma es de 3.3 x 109.

Herencia biológica. - La ingeniería genética le permite a los científicos arrancar genes—segmentos de ADN—de un tipo de organismo y combinarlos con los genes de un segundo organismo. De esta manera, organismos relativamente simples tales como las bacterias o levaduras pueden ser inducidos a fabricar grandes cantidades de proteínas humanas, incluyendo los interferones y las interleuquinas. Ellos pueden fabricar también proteínas de agentes infecciosos tales como el virus de la hepatitis o el virus del SIDA, para su uso en vacunas. Todo organismo, aún el mas simple, contiene una enorme cantidad de información. Esa información se repite en cada una de sus células organizada en unidades llamadas genes, los cuales están formados por ADN. Los genes controlan todos los aspectos de la vida de cada organismo, incluyendo metabolismo, forma, desarrollo y reproducción. De ellos depende la continuidad de la vida, porque constituyen el enlace esencial entre generaciones. Esta transmición de información genética de los padres a los hijos se denomina herencia. Desde principios de siglo, la ciencia de la Ingeniería Genética ha experimentado notables avances.

La Ingeniería Genética es un térimino que abarca distintos caminos para cambiar el material genético. El ADN (codigo en el organismo vivo) es el cual contiene toda la información almacenada en una larga cadena de una molécula quimica que determina la naturaleza del organismo asi sea una amiba, un arbol de pino, una vaca o un hombre y el cuál caracteriza las particularidades individuales. A diferencia de los gemelos el mapa genético de cada uno de nosotros es único. Los genes individuales son secciones particulares de esta cadena, quienes determinan las caracteristicas y funciones de nuestro cuerpo. Los defectos de los genes individuales pueden causar malfunciones en el metabolismo del cuerpo, y es el origen de muchas enfermedades genéticas. En la ingeniería genética se busca el concimiento de lo que son los cada uno de los genes de un mapa genético. Esto no está tan lejos como parece, la capacidad de eliminar el factor azar de nuestro perfil, genético esta cada vez mas cerca. Según French Anderson (60 años), pionero de la terapia genética, "ya existe toda la base científica necesaria, pero no tendremos hasta dentro de 10 o 5 años la eficiencia y seguridad para llevar a cabo transferencias genéticas en forma ética". Otro factor limitante es que todavía el banco de genes no tiene "depocitados" a la espere de clientes todos los complejos conjuntos de genes que determinan la inteligencia, el buen comportamiento y la higiene mental perfecta. Aclaro que lo ideal de recurrir a la ingenieria genetica es que la utilicen para prevenir o corregir enfermedades serias y no para tener un hijo mas inteligente, o para que sea alto y de ojos celestes.

El problema es que la ciencia sigue progresando a velocidad de un tren bala, llegando a menudo a una estación determinada mucho antes de que hayan podido analizarce y comprenderse a fondo todas las concecuancias derivadas de los adelantos. Los descubrimientos en materia genética son asunto de todos los días, hay bancos de datos que poseen la codificación parcial de más de la mitad de los genes humanos. Millones de nuevas entradas del código genético ingresan al banco público de genes del Centro Nacional de Información Biotecnológica. La única terapia genética permitida hoy para su aplicación en seres humanos es la vinculada a las enfermedades. La ingeniería genética puede definirse como "La manipulación deliberada de la información genética, con miras al análisis genético o al mejoramiento de una especie". Con el descubrimiento de la estructura del material genético, en 1953, nace la biología molecular y con ello se inicia una nueva etapa en la historia de la biología. El año de 1970 marca otra etapa importante: el comienzo de la manipulación enzimática del material genético, y por consiguiente, la aparición de la ingeniería genética molecular, que constituye la más reciente evolución de la manipulación genética. Los procedimientos que se utilizan reciben el nombre de métodos del ADN recombinante o clonación molecular del ADN.

En el pasado se utilizaban en forma empírica los sistemas biológicos existentes, hoy ya no solamente se seleccionará uno de esos sistemas para llevar a cabo un proceso, sino que se diseñarán genéticamente atendiendo a la posibilidad real de manejar su información genética y la de incorporarles la de otros organismos. La ingeniería genética de plantas ofrece la posibilidad de modular la expresión de genes específicos, que son importantes para un cierto proceso metabólico. Es posible incrementar la expresión de un determinado gene al transformar plantas con una gen quimérico con un promotor fuerte; o disminuir la expresión usando la tecnología del RNA en sentido inverso (anti-RNA) y así, alterar cuantitativamente el control de flujo de un proceso específico. La ingeniería genética tiene un gran potencial. Por ejemplo, el gen para la insulina, que por lo general sólo se encuentra en los animales superiores, se puede ahora introducir en células bacterianas mediante un plásmido o vector. Después la bacteria puede reproducirse en grandes cantidades constituyendo una fuente abundante de la llamada insulina recombinante a un precio relativamente bajo. La producción de insulina recombinante no depende del, en ocasiones, variable suministro de tejido pancreático animal. Otros usos de la ingeniería genética son el aumento de la resistencia de los cultivos a enfermedades, la producción de compuestos farmacéuticos en la leche de los animales, la elaboración de vacunas, y la alteración de las características del ganado.


ABERRACIÓN CROMOSÓMICA - Anomalía en el número o en laestructura, que concierne a uno o varios cromosomas y que es causa de diversasenfermedades genéticas.

ADN - Molécula de la información genética que tiene 2 funciones fundamentales: 1) replicarse y transmitirse sin errores, sea desde el cigoto hasta las 1014 células de un individuo adulto, o para transmitirse a través de las generaciones; y 2) contener en su secuencia de bases la información de las decenas de miles de genes que codifican todas las proteínas de nuestro organismo. Los avances de la biología molecular han permitido determinar las mutaciones (errores) en genes que producen proteínas anómalas, o que son expresadas en cantidades anormales en diversas patologías genéticas. Los pinguinos no tienen ADN.

ALELO - Gen alelomorfo.

ALELOMORFO - Dícese de un carácter hereditario opuesto a otro.
Gen alelomorfo, una de entre dos o varias formas de un gen que ocupa el mismo lugar en un cromosoma particular. SIN.: alelo.

ARN (RNA): Molécula formada por un poli-ribonucleótido de longitud variable que contiene Uracilo en vez de Timina. Hay tres tipos: ARN mensajero (ARNm), ARN ribosomal (ARNr) y ARN transferente (ARNt).
ARN mensajero: Molécula de ARN que es el resultado de la transcripción de una secuencia de ADN. El ARN mensajero madura en el núcleo y es exportado al citoplasma para ser traducido en proteína.
ARN polimerasa: Complejo enzimático que cataliza la síntesis de ARN (transcripción) utilizando como molde la cadena antisentido de una molécula de ADN.

AUTOSOMA - Variedad de cromosoma que no interviene en la determinación del sexo. CONTR.: gonosoma.

BIOTECNOLOGÍA - Ciencia aplicada, formada por el conjunto de técnicas derivadas de la biología celular y la bioquímica, que se emplea con fines industriales y científicos. La biotecnología engloba las diferentes técnicas de utilización de las propiedades de los seres vivos en procesos productivos. Su uso, en un sentido amplio, es muy antiguo: procesos como la fabricación del vino, del queso, la cerveza o el pan utilizan las propiedades de microorganismos para su elaboración. Hoy en día el concepto de biotecnología se encuentra asociado al de ingeniería genética. El perfeccionamiento de las técnicas de biología molecular (manejo de enzimas de restricción, plásmidos, etc) unido a un extenso conocimiento del genoma de diferentes organismos biológicos ha hecho posible el "diseño" de los mismos para diferentes tipos de procesos. El campo de aplicación de la biotecnología es inmenso. Así, frente a los más tradicionales como es el sanitario (fabricación de medicametos, medios diagnósticos, etc.), la ganadería y la agricultura, aparecen nuevos campos como es la minería (concentración de gangas), la depuración de aguas residuales, etc. Actualmente, la biotecnología ha adquirido un potencial enorme como consecuencia del desarrollo de la ingeniería genética. Gracias a ésta se podrán "diseñar" los organismos más adecuados para cada tipo de proceso. La biotecnología, con la utilización técnicas de genética molecular, ha permitido la obtención de proteínas tan útiles en medicina como la insulina humana, la hormona somatotropina u hormona del crecimiento, utilizada para tratar cierta forma de enanismo en los niños. Otras veces el interés es económico, como en el caso de la enzima renina, que se encuentra en el estómago de los terneros, y que ahora se produce mediante la tecnología del ADN recombinante y es usada en la industria láctea para elaborar queso. También se ha logrado recientemente la síntesis bacteriana de la enzima celulasa, producida en la naturaleza por ciertos hongos, y con la capacidad de catalizar la reacción que convierte la celulosa en glucosa, una molécula alimenticia de gran importancia. Otro éxito interesante de la biotecnología es la producción de vacunas empleadas para combatir enfermedades virales. De esta manera, se pueden obtener vacunas a partir de cubiertas de proteínas sintéticas que son más seguras, al no contener material genético viral.

Biotecnología vegetal - Durante milenios se han empleado diferentes técnicas en plantas, a fin de mejorar determinadas características de los cultivos utilizados en la alimentación. En los últimos cien años los avances han sido muy significativos, gracias a las técnicas de reproducción, ya que los cruzamientos controlados de individuos de la misma especie proporcionan mayores rendimientos de las cosechas, así como los cruzamientos entre especies diferentes y de la misma familia. Hoy en día, gracias a la ingeniería genética, podemos obtener plantas de gran interés, por ejemplo plantas de algodón que toleran herbicidas, plantas de tabaco resistentes a insectos, plantas de tomate con frutos que resisten el reblandecimiento, plantas resistentes a virus, así como cereales más nutritivos y económicos; todo ello utilizando la tecnología del ADN recombinante. La aparición de cultivos transgénicos es bastante reciente debido, sobre todo, a la dificultad que presenta un genoma de gran tamaño como el de las plantas. Uno de los ejemplos más típicos respecto a la transferencia de genes es el caso de la planta de tabaco resplandeciente. La infección de esta planta por la bacteria Agrobacterium tumefaciens causa la enfermedad de agalla de corona, producida por el plásmido Ti bacteriano. Este plásmido es utilizado como vector para introducir genes en las células de las plantas. La incorporación del gen para la enzima luciferasa en el plásmido Ti, permite determinar visualmente si los genes llevados por el plásmido han sido transferidos con éxito a las células vegetales y si están siendo expresados. La presencia de los genes bacterianos Bt, manipulados genéticamente, en plantas de algodón permite controlar las principales plagas de orugas. Se trata de plantas obtenidas mediante ingeniría genética y se estima que este tipo de plantas pueden reducir el uso de insecticidas en el algodón en un 40 o 60 %. La bacteria B. thuringiensis ha sido muy estudiada con el objetivo de encontrar estirpes que puedan resistir ataques de insectos distintos de los desencadenados por las orugas. Una de esas estirpes ha permitido diseñar un gen que es eficaz contra el escarabajo de la patata (Leptinotarsa decemlineata). También se han descubierto genes Bt activos contra nemátodos parásitos de plantas y contra mosquitos. La inocuidad y especificidad de las proteínas Bt hace que éstas sean mucho más eficaces que los insecticidas de uso. Por otra parte, otro de los aspectos en los que la ingeniería genética esta investigando es en el control de las malas hierbas, que compiten con los cultivos en cuanto a humedad, nutrientes o luz solar, lo que provoca una reducción en el rendimiento potencial de una plantación. Para evitar esto, se estudia la posibilidad de crear plantas capacitadas para tolerar la exposición de un único herbicida de amplio espectro e inocuo desde el punto de vista ambiental; esto permitiría reducir la masa total de herbicidas en uso. Otras investigaciones están dirigidas a conseguir frenar el deterioro de los frutos y aumentar su tiempo de almacenamiento. En este sentido, ya se han identificado y aislado algunos genes que intervienen en la biosíntesis del etileno, la molécula que activa el proceso de maduración de los frutos.

BIVALENTE - También divalente. En genética par de cromosomas homólogos unidos entre sí por entrecruzamiento durante la primera profase de la meiosis de la gametogénesis.

CARÁCTER -
Carácter adquirido - Rasgo distintivo que aparece en un individuo bajo influencia de factores exteriores; el individuo está desprovisto cuando nace y la adaptación al medio le hace surgir.

CARIOTIPO - Conjunto de los cromosomas de una célula después de haber sido reunidos por pares idénticos y clasificados según ciertos criterios.

CENTRÓMERO - Granulación que existe en cada cromosoma y que participa en la formación del huso durante la mitosis.

CHAPERONAS - Nueva familia de fármacos que actúan corrigiendo defectos conformacionales (defectos de plegamiento o formación de agregados) de algunas proteínas producidas por alteraciones genéticas y que son la causa de enfermedades como la diabetes insípida nefrogénica, la enfermedad hepática crónica o el enfisema.

CISTRÓN - Fragmento de gen que forma una unidad funcional.

CITOGENÉTICA - Estudia las estructuras y los mecanismos celulares relacionados con la genética. Analiza profundamente los cromosomas, pues se encuentran en el núcleo de la célula y contienen los genes que son los portadores del material hereditario. Esta rama de la genética está teniendo un gran éxito, sobre todo por la utilización de nuevas técnicas, tales como cultivos in vitro de tejidos y de sangre, que permiten obtener células en división o mitosis, principalmente en la etapa de metafase, que es donde mejor se observan los cromosomas, y así observar los posibles desórdenes estructurales o numéricos de los cromosomas. Una de las alteraciones cromosómicas humanas más importante es el síndrome de Down, que consiste en la presencia de un cromosoma extra en el par 21. Otras enfermedades producidas por alteraciones cromosómicas son: el síndrome de Klinefelter, con la presencia de tres cromosomas sexuales (XXY); el síndrome de Turner, con un solo cromosoma sexual (X); o el síndrome de Edward, cuyos individuos poseen un cariotipo de 47 cromosomas.

CLONACIÓN - Proceso mediante el cual se obtiene un conjunto de genes, células o individuos genéticamente idénticos al de la muestra original. La palabra proviene del inglés cloning, que significa reproducción, y es muy utilizada en biología, no solo en el área de la biología molecular sino también en muchos otros campos, ya que de forma natural muchos organismos unicelulares, como por ejemplo los protozoos, provienen de un organismo único por reproducción asexual y son genéticamente idénticos a él; otros organismos inferiores, como bacterias, ciertas algas y plantas se reproducen también por clonación. En otros casos de organismos diferenciados sexualmente, la clonación se produce cuando hay reproducción sin fecundación, como ocurre con la división de las células somáticas de los organismos superiores, o en los procesos de reproducción partenogénica de algunos insectos y crustáceos. En todos estos casos, lo que obtenemos es un clon, es decir, una población de células todas ellas surgidas de una misma célula única, a través de repetidas divisiones, o bien una población de individuos producidos por reproducción asexual a partir de un solo antecesor. Sin embargo, estos clones también pueden conseguirse en el laboratorio, de forma artificial, con la utilización de las modernas técnicas de biología molecular (manejo de enzimas de restricción, plásmidos, etc.), unido a los avances actuales de la biología reproductiva. Las aplicaciones de este proceso pueden verse en el campo sanitario, con la obtención de productos génicos terapéuticos a partir de genes clonados, como por ejemplo la insulina, empleada para tratar las enfermedades diabéticas, y en la ganadería y agricultura, con la obtención de animales y plantas totalmente íntegros, como el conocido caso de la clonación de la oveja "Dolly", que se convirtió en la protagonista del mundo científico en 1997, y que fue la principal causa de los numerosos debates acerca de los beneficios y peligros que conllevaría la práctica de la clonación en los seres humanos.

Clonación de genes - La técnica que permite clonar el ADN (ácido desoxirribonucleico) que forma los genes se denomina tecnología del ADN recombinante, y permite producir segmentos idénticos de genes en grandes cantidades. Básicamente consiste en la obtención del inserto de ADN que interesa, mediante la utilización de las endonucleasas de restricción; después, se promueve la unión de éste a un ADN vector (que puede ser un plásmido o un ADN viral), el cual actúa como vehículo de clonaje, ya que transporta el inserto de ADN a una molécula hospedadora donde puede ser replicado; y finalmente, la transformación, que se produce en una célula procariótica o eucariótica.

Aplicaciones de la clonación de genes - Las primeras aplicaciones prácticas de la clonación molecular tuvieron lugar en plantas, por ser más fácil su manipulación. Numerosos árboles frutales y plantas ornamentales han sido modificados mediante la introducción de genes obtenidos por clonación, con el fin de mejorar sus características y obtener una mejora en la alimentación y en la ornamentación.
En otros casos, se han conseguido cultivos de cereales con mayores ventajas nutritivas y económicas; plantas con genes implicados en la resistencia a herbicidas, sin producir daños en el medio ambiente; y actualmente se investiga la posibilidad de que plantas no leguminosas, como el trigo y el maíz, realicen la fijación bacteriana del nitrógeno, fenómeno de gran importancia para la producción de alimentos. Y todo ello, utilizando las técnicas de recombinación del ADN. También mediante esta tecnología se producen actualmente grandes cantidades de productos génicos terapéuticos, a partir de genes clonados y expresados en bacterias que crecen con facilidad y producen el producto deseado en grandes cantidades. Entre esos productos se encuentran insulina, interferones, interleuquinas y hormona del crecimiento, ésta última utilizada para tratar cierta forma de enanismo en los niños. Además, gracias a los procedimientos de clonaje, expresión y purificación, se trata de identificar la proteína clave en un proceso patológico, aislarla en grandes cantidades, determinar su estructura tridimensional mediante cristalografía de rayos X, y finalmente diseñar moléculas que inhiban su función. La clonación molecular permite también construir nuevas bacterias para un determinado fin, y así por ejemplo, se han combinado las enzimas claves de varias rutas distintas de degradación de compuestos contaminantes del medio ambiente, pertenecientes a tres bacterias diferentes, para originar una nueva bacteria que las tiene todas, y se desarrolla sobre mezclas letales de numerosos compuestos.

Clonación de mamíferos - El primer mamífero superior desarrollado por clonación de una célula adulta es una oveja, a la que bautizaron con el nombre de "Dolly", obtenida en febrero de 1997 por los investigadores del Instituto Roslin de Edimburgo, Escocia. Este equipo de investigación ya era conocido por conseguir ovejas clónicas a partir de células obtenidas de embriones y cultivadas en el laboratorio, antes de ser implantadas nuevamente en otros animales. Sin embargo, el caso de la oveja Dolly es novedoso, por cuanto han utilizado células de seres vivos adultos, mucho más complejas que las células embrionarias para producir seres vivos genéticamente iguales. Aunque esto ya se había practicado con éxito en anfibios y ratones, el caso de las ovejas produjo una gran conmoción en la población, por tratarse de organismos superiores, de muchas más similitudes con los seres humanos. El evento tuvo lugar gracias a la aplicación de una novedosa técnica de transferencia nuclear de ADN. La oveja fue desarrollada a partir del núcleo (con su dotación completa de cromosomas) de una célula de la glándula mamaria, el cual fue extraído e implantado en otra célula (óvulo) a la que se le había eliminado su propio núcleo, la cual sería después implantada en una madre adoptiva, desarrollándose el embarazo. Las células de la glándula mamaria fueron previamente sometidas a una escasez prolongada de nutrientes, con el objetivo de que sus genes entraran en una fase de inactivación; de esta manera, se intentaba reproducir la misma fase del ciclo de división celular que tenían las células de los óvulos receptores. Una vez se produjo la transferencia nuclear, el ADN inactivado se reprogramó y recuperó así su capacidad para crear todos los órganos y tejidos diferenciados de un organismo vivo. No obstante, el experimento se llevó a cabo con éxito en tan sólo uno de los 277 óvulos utilizados para su realización, y que culminó con el nacimiento de la oveja Dolly. Por lo tanto, aún queda mucho por conocer sobre la totalidad de los factores implicados en el proceso. Los científicos opinan que los ganaderos podrían beneficiarse de esta técnica al conseguir clones a partir de animales adultos de sus ganaderías que han demostrado ser más productivos y resistentes a enfermedades que otros. La ventaja para los ganaderos de poder emplear células adultas en lugar de embriones es que permite conocer, con antelación, la capacidad productiva y de resistencia a enfermedades de los animales resultantes. El empleo de esta tecnología abre las puertas para investigar el cáncer, la biología del desarrollo y los mecanismos moleculares del envejecimiento, entre otros muchos aspectos de la ciencia. Por otra parte, unos científicos de Oregón (EE.UU.) han conseguido clonar dos monos, uno macho y otro hembra, con una técnica diferente a la utilizada con la oveja Dolly, ya que los monos fueron clonados a partir de células embrionarias obtenidas por procedimientos de fecundación "in vitro", y no a partir de células adultas. Uno de los objetivos de esta investigación era conseguir animales exactos, eliminándose así el factor de la variabilidad genética, y poder estudiar la elaboración de nuevos medicamentos y vacunas efectivas contra el SIDA.
Clonación y terapia génica - La clonación, combinada con otros medios utilizados en biotecnología, podría realizar importantes aportaciones a la terapia génica, y principalmente a la terapia génica de la línea germinal. Ello permitiría convertir a un embrión con fallos genéticos en un gemelo completamente sano con los defectos genéticos corregidos, y así prevenirle de enfermedades mortales o debilitantes, como por ejemplo de la fibrosis quística o la anemia falciforme. Se trata de una línea de investigación muy interesante en el campo de la biología de mamíferos, pero que todavía no es objeto de investigación en humanos. El procedimiento consiste básicamente en cultivar las células del embrión inicial, que se encuentran en un estadío temprano, e introducirlas un vector que porte el gen funcional que se desea corregir. Luego, el ADN de una de esas células modificadas se implantaría dentro de un óvulo al que se le ha extraído su propio núcleo, comenzando el embarazo de nuevo. De esta manera, se ha reemplazado el embrión original por un clon más sano de sí mismo. No obstante, a este respecto hay que tener en cuenta los problemas éticos que el proceso pueda conllevar, pues también podría realizarse con fines eugenésicos, racistas, etc. Además, algunos científicos piensan que crear embriones con la sola finalidad de realizar diagnósticos genéticos y destruir gemelos idénticos en beneficio de los demás puede ser moralmente sospechoso. Una aplicación de la terapia génica con perspectivas de futuro más cercanas, es su utilización para combatir la hepatitis, que afecta a una gran parte de la población. En los últimos años, se están realizando importantes investigaciones sobre la posibilidad de utilizar terapia génica contra el virus de la hepatitis C, ya que no todos los pacientes responden correctamente al tratamiento con interferón. La terapia génica consiste en usar fragmentos de virus con capacidad para inhibir y que puedan multiplicarse. Los experimentos realizados en tubos de ensayo han logrado frenar al 98 % de los virus, y se espera su aplicación en humanos en pocos años. Otra línea de investigación futura consiste en la utilización de virus modificados por ingeniería genética, para ser utilizados como vectores que transporten genes específicos en el interior de las neuronas, de forma que puedan aportar genes terapéuticos al cerebro humano, y así poder tratar numerosas enfermedades neurológicas, como el Parkinson o la enfermedad de Alzheimer. Algunas técnicas de este tipo ya se han puesto de manifiesto con éxito en animales de experimentación. Por otra parte, el empleo de animales de experimentación permite introducir, controladamente, genes humanos en sus células, y así conseguir información sobre la forma en que ciertos defectos génicos se traducen en enfermedad. Existen más de 5.000 enfermedades humanas, entre ellas el cáncer, atribuidas a defectos genéticos. Actualmente, la terapia consiste en la inserción aleatoria de genes sanos en los cromosomas, pero éstos no funcionan con la misma eficacia que los que ocupan su lugar correcto en el cromosoma. Un caso particular, en esta línea de investigación, es el de oveja "Polly"; una oveja clonada que, antes de la clonación, fue tratada por ingeniería genética para que portara en su genoma el gen humano que codifica la proteína factor IX, un componente de la sangre que constituye el principal tratamiento para la hemofilia. Ahora se espera que estos animales secreten la proteína terapéutica en su leche. Las clonaciones de las ovejas y de los monos han levantado intensos debates entre los científicos y en la sociedad en general, debido a que nunca se habían clonado especies de animales, sobre todo en el caso de los monos, tan estrechamente relacionadas con el género humano, y se temen las repercusiones éticas de una supuesta futura investigación en el hombre. Actualmente, existe una legislación establecida por 19 países, entre ellos España, que prohíbe la creación de seres humanos mediante técnicas de clonación. Las aplicaciones potenciales de la clonación humana se centrarían básicamente en el diagnóstico y curación de defectos genéticos, y ayudarían a solucionar ciertos problemas a las personas que se someten a una fecundación in vitro, pues aumentaría las probabilidades de conseguir un embarazo. Muchos científicos sólo consideran lícita esta manipulación genética si es utilizada exclusivamente para fines terapéuticos.

CÓDIGO GENÉTICO - (ACTG) - Instrucciones contenidas en un gen que le dicen a la célula cómo hacer una proteína específica. A, T, G, y C son las "letras" del código genético y representan las bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina, respectivamente. Estas bases junto con un azúcar y un enlace fosfato constituyen los nucleótidos que son la unidad fundamental del ADN. En cada gen se combinan las cuatro bases en diversas formas, para crear palabras de 3 letras que especifican cuál aminoácido es necesario en cada paso de la elaboración de la proteína.

CODON - Tres bases en una secuencia de ADN o ARN, las cuales especifican un solo aminoácido.

CROSSING-OVER - Cruzamiento de dos cromosomas, en el transcurso de la formación de las células reproductoras, que permite nuevas combinaciones de caracteres hereditarios. SIN.: entrecruzamiento.

Deleción - Es una mutación estructural en la que se produce pérdida de material génico. Su efecto depende de si el individuo es heterocigoto u homocigoto respecto a la variación estructural. En general, cuanto mayor es la deficiencia o deleción, mayor es el desequilibrio génico producido, pudiendo llegar a ser inviable el gaineto o cigoto portador del cambio. Si sobreviven, la deleción se transmite a la descendencia como un factor mendeliano.

DERIVA -
Deriva genética
- En una población limitada, evolución debida al azar.

DISEÑO DE FARMACOS - Mediante la tecnología del ADN recombinante se producen actualmente grandes cantidades de productos génicos terapeuticos a partir de genes clonados, tales como insulina, interferones, interleuquinas y hormonas del crecimiento. Además, gracias a los procedimientos de clonaje, expresión y purificación, se trata de identificar la proteína clave en un proceso patológico, aislarla en grandes cantidades, determinar su estructura tridimensional mediante cristalografía de rayos X y, finalmente, diseñar moléculas que inhiban su función. Actualmente, los fármacos que se utilizan son poco selectivos y actuan por igual en todas las especies, con lo cual resultan tóxicos para el agente patógeno pero también para el hospedador. Uno de los principales objetivos de la biotecnología es el desarrollo de fármacos cuya acción sea más selectiva sobre determinadas especies. Uno de estos casos es la enfermedad del SIDA, en la que se investiga para desarrollar fármacos selectivos contra el virus que la produce. Actualmente, se han identificado dos proteínas claves propias del virus: una proteasa y una transcriptasa inversa, que mediante ingeniería genética se consiguen en una elevada producción en E. coli, y que se están investigando profundamente para obtener fármacos más efectivos y específicos con la ayuda de métodos cristalográficos y de diseños de fármacos que funcionen como potentes inhibidores.

DOMINANTE - Dícese de un carácter hereditario que, cuando se posee, siempre se manifiesta en el fenotipo.

DUPLICACIÓN - Mecanismo por el cual a partir de una sola molécula de ADN es posible obtener dos moléculas idénticas de ADN. Las dos hebras de ADN son separadas por una enzima(helicasa); entonces, la célula suministra los nucleótidos que se alinean y son enlazados por otra enzima (DNA-plimerasa), esto ocurre a lo largo de cada hebra separada de DNA, que sirve de molde para una nueva. Es por tanto, la presencia repetida de un segmento cromosómico. Puede ser directa o inversa según el segmento cromosómatico se repita en el mismo orden o invertido. Los segmentos repetidos pueden estar más o menos distantes dentro del cromosoma, o bien seguidos. En este último caso, la duplicación se llama en tándem. La duplicación puede producirse por una serie de roturas y reuniones. El efecto de una duplicación depende de los genes a los que afecte. Los genes duplicados producirán generalmente las mismas consecuencias en el fenotipo que si estuvieran en su posición normal, y la transmisión de las duplicaciones es mendeliana.

ECUATORIAL
Placa ecuatorial
- Pllano mediano de una célula en el que los cromosomas fisurados se agrupan durante la mitosis, antes de separarse en dos grupos iguales.

ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN - El descubrimiento de estas enzimas capaces de reconocer y cortar el ADN en puntos determinados, fue la pista que orientó hacia el modo en que se podían recombinar los genes en el laboratorio. Si se quieren unir dos ADNs, cada uno de los cuales procede de una especie diferente, podemos utilizar dichas enzimas como herramientas. Cada ADN se trata con una endonucleasa de restricción que origina en este caso un corte escalonado en las dos hebras dobles de ADN. Los extremos escalonados del ADN1 y el ADN2 son complementarios, con lo cual, una condición que tienen que tener los dos ADNs que se quiere unir es que tengan un pequeño fragmento igual en sus secuencias. Los dos DNAs así cortados se mezclan, se calientan y enfrían suavemente. Sus extremos cohesivos se aparearán dando lugar a un nuevo ADN recombinado, con uniones no covalentes. Las uniones covalentes se consiguen añadiendo ADN ligasa y una fuente energética para formar los enlaces. (Corresponde a la forma A del esquema). Otra enzima clave para unir ADNs es la transferasa terminal, que puede adicionar muchos residuos de desoxirribonucleótidos sucesivos al extremo 3' de las hebras del ADN. De este modo pueden construirse colas de poli G (nucleótidos de guanina) en los extremos 3' de las dos hebras de ADN dúplex y colas de poli C (nucleótidos de citosina) en los extremos 3' del otro ADN. Como estas colas son complementarias, permitirán que los dos ADNs se unan por complementareidad. Posteriormente, se forman los enlaces covalentes por la ADN ligasa.

ENFERMEDADES HEREDITARIAS - Son causadas por falta, deficiencia o distorsión de proteínas que a su vez han sido provocadas por errores en la información genética contenida en la secuencia de ADN. La genética molecular nacida de la conjunción de la genética y las técnicas de biología molecular ha permitido analizar directamente los genes y proteínas que están involucradas en enfermedades hereditarias. La mayoría de las enfermedades hereditarias carecen de causa primaria conocida, es decir no se ha caracterizado el gen/la proteína deficiente que las produce, aunque a la fecha decenas de genes y proteínas han sido identificados como causa o predisposición de algunas de ellas. Ejemplos como los genes cuyas mutaciones provocan la mucoviscidosis (CFTR), la enfermedad de Huntington (HD) u otros genes que predisponen a la diabetes (INS, DQB, GCK). La comparación entre los genes normales y mutados dan una explicación del mecanismo causal en estas enfermedades.

EPISOMA - Partícula celular del citoplasma, portadora de información genética.

EPISTASIS - Carácter dominante de un gen sobre otro no alelo.

FACTOR - Agente causal hereditario que determina cierto carácter en la descendencia.

GEN o GENE - Unidad básica de material hereditario, que ocupa un locus en un cromosoma, y determina la aparición de los caracteres hereditarios en plantas y animales. Germen transmitido de un carácter o rudimento del mismo, invisible hasta que, en 1932, fue fotografiado por el biólogo norteamericano John Belling. Se han localizado en los cromosomas. Por ello transmiten los padres a los hijos sus cualidades propias a través del núcleo de las células germinativas, en las cuales previamente se ha realizado la segregación de caracteres, ya que es imposible acumular en un individuo todas las cualidades de dos. Los genes son subdivisiones funcionales del ADN. En biología clásica se definían como una parte del cromosoma que determinaba o especificaba un carácter, por ejemplo, el color de los ojos. Hoy sabemos que un gen codifica para una proteína determinada o para un ARN determinado. Los genes que codifican para cadenas polipeptídicas o para RNAs se denominan genes estructurales, ya que determinan la estructura de algún producto final del gen, tal como una enzima o una molécula de RNA estable. El ADN contiene además otros segmentos o secuencias, cuya función es exclusivamente reguladora: segmentos que delimitan el comienzo y el final de los genes estructurales y segmentos que participan en la puesta en marcha de la transcripción de genes estructurales. Por lo tanto, los cromosomas contienen genes estructurales y secuencias reguladores. Mediante diversos procedimientos genéricos se han podido realizar mapas que muestran la disposición secuencial de muchos genes en los cromosomas. El sitio del cromosoma en que se localiza un gen determinado se llama locus genético y cuando un gen que ocupa un locus determinado puede existir en dos o más formas diferentes, éstas se llaman alelos. Algunos genes están repetidos muchas veces en los cromosomas. Así, por ejemplo, los genes que codifican para las histonas tienen múltiples copias, ya que los embriones tempranos deben fabrican histonas muy rápidamente durante este período de rápido crecimiento. La mayor parte de los genes eucarióticos que han sido estudiados tienen una característica estructural distintiva, que no se da en los procariontes, y consiste en que sus secuencias de ADN contienen uno o más segmentos de ADN que no codifican para la secuencia de aminoácidos del polipéptido. Estos segmentos que no se traducen se denominan intrones, mientras que los segmentos codificadores del gen se llaman exones.

GENÉTICA - Ciencia que se ocupa del estudio de la herencia biológica, y estudia la forma en que los genes actúan y se transmiten de ascendientes a descendientes. Los seres vivos se encuentran en un continuo estado de adaptación a los cambios que se producen constantemente en su ambiente. Las múltiples combinaciones que se pueden establecer entre las cuatro bases nitrogenadas del ADN (adenina, timina, guanina, y citosina) son la causa de los cambios producidos en la composición genética de las poblaciones y de la diversidad de los seres vivos. Estos cambios dan como resultado final el proceso de evolución de las especies, y como consecuencia de ésta los descendientes pueden ser muy distintos de sus antepasados. De creciente importancia son los estudios genéticos encaminados a prevenir la aparición de defectos físicos de tipo hereditario en los descendientes antes de su nacimiento.
Historia de la genética - La historia de la genética es casi tan antigua como la Humanidad. Desde bien temprano, el hombre ha podido observar que un organismo vivo solo engendra otro semejante, y que tanto el macho como la hembra eran necesarios para producir hijos, a los que trasmitían una serie de características, tales como el color de los ojos, el color del pelo, una nariz grande, etc; además, en la organización social de la humanidad, la herencia biológica ha sido siempre un factor muy importante, determinando la posesión de tierras, de riquezas y de poder. Los antiguos egipcios ya sabían cómo producir frutos por fecundación artificial, mediante el cruzamiento de las flores masculinas de una palmera datilera con las femeninas de otras. Desde épocas muy remotas, el hombre ha manipulado animales domésticos y plantas, mediante la reproducción selectiva, para mejorar ciertas características en beneficio de una mejor alimentación. La observación de ciertos animales o plantas daba lugar a la fabulación de leyendas que intentaban dar una explicación sobre la existencia de ciertos individuos. Así por ejemplo, los primeros naturalistas explicaban que el camello y el leopardo se apareaban de vez en cuando, para dar lugar a un animal tan extraordinario y tan poco común como la jirafa; y de hecho, la jirafa común aún lleva el nombre científico de Giraffa camelopardalis. Las primeras teorías sobre la herencia fueron expuestas por Hipócrates (460-377 a.C.), para el cual existían una especie de semillas repartidas por todo el cuerpo y que se transmitían a los hijos en el momento de la concepción, por lo que éstos se parecían a sus padres. Un siglo después, Aristóteles rechazó estas teorías y propuso otras que permanecieron durante mucho tiempo vigentes. Según él, el semen de los machos podía contener partículas heredadas de generaciones pasadas; en la fecundación se producía una mezcla del flujo masculino con lo que él llamó el semen femenino (flujo menstrual), y a partir de esa mezcla se formaba la carne y la sangre de los individuos. Hasta el siglo XVII no aparece la teoría de la generación espontánea, según la cual algunas formas de vida, como moscas o gusanos, pueden surgir espontáneamente en el polvo o en el cieno. Así, los ratones se desarrollan a partir de los granos húmedos y los piojos de las plantas se condensaban a partir de una gota de rocío. Esta teoría permaneció vigente hasta que Pasteur, en 1864, demostró que los microorganismos aparecían por causa del aire contaminado y no espontáneamente, como sostenían sus opositores. En 1672, el holandés Reiner Graaf describió los folículos producidos por los ovarios, que hoy en día llevan su nombre, pero fue en 1827 cuando Karl Ernst von Baer descubrió el huevo (óvulo) en el interior de los folículos de De Graaff. Por aquella época había dos tendencias: por una parte, los espermistas, que afirmaban que en el líquido seminal del macho visto en el microscopio existían unas criaturas diminutas denominadas humúnculos u hombrecitos, y por otra parte, los ovistas, que afirmaban que era el huevo femenino el que contenía el futuro ser humano en miniatura, y los animáculos del macho sólo servían para estimular el crecimiento del huevo. Los posteriores estudios realizados están muy ligados a la explicación de la evolución de las especies. Así por ejemplo, Lamarck en 1809, admite la influencia del medio sobre el desarrollo de los órganos de los animales y sostiene que esos caracteres adquiridos se hacen hereditarios, como ocurre con el cuello largo de la jirafa. La evolución, según Darwin, se produce cuando la selección natural actúa sobre los caracteres que pueden ser heredados, por tanto las mutaciones son para él responsables de la evolución de las especies. La hipótesis más aceptada en el siglo XIX fue la de herencia por mezcla, de tal forma que al unirse los óvulos y espermatozoides se produce una combinación, cuyo resultado es una mezcla equitativa de ambos. Por ejemplo, la descendencia de un animal de pelo blanco con otro de pelo negro sólo podría ser gris, y su progenie también lo sería pues, al mezclar el material hereditario blanco y gris, éste ya no podría volver a separarse. Evidentemente, esta teoría era incompatible con los estudios sostenidos por Darwin sobre la selección natural y las variaciones hereditarias. Sin embargo, fue también durante la primera mitad del siglo XIX, cuando se realizaron los primeros estudios de la transmisión de los caracteres biológicos en plantas. Gregor Mendel es el verdadero fundador de la genética y sus experimentos de hibridación, realizados en el jardín de un monasterio del que llegó a ser abad, llevaron a una nueva comprensión del mecanismo de la herencia biológica y al nacimiento de la genética como ciencia. Así, el concepto de mezcla fue reemplazado por el concepto de unidad. Mendel realizó sus experimentos con el guisante común (Pisum sativum), una planta fácil de cultivar y de rápido crecimiento. Mendel demostró que la herencia de los caracteres, por él estudiados, era debida a la trasmisión, efectuada según unas leyes establecidas por él mismo, llamadas leyes de Mendel, de unas unidades que se redistribuyen en cada generación, a las cuales denominó Elemente y que hoy son conocidas como genes. (Véase Genética mendeliana). Mendel publicó sus resultados en 1866, pero éstos pasaron desapercibidos durante 35 años, hasta que en 1900 su trabajo fue redescubierto independientemente por tres científicos a la vez (De Vries, Correns y Tschermak). A partir de entonces, fue también comprobada por otros investigadores mediante experimentos realizados tanto en plantas como en animales. Gracias a los avances en microscopía, en algunas disciplinas como la citología, se realizaron grandes progresos; de tal forma que durante este período, se descubrieron los cromosomas y también se observaron sus primeros movimientos durante la mitosis celular, así como el proceso por el cual se forman los gametos, que son los portadores de la información genética que se trasmite a la siguiente generación (ver Gametogénesis). Los experimentos realizados en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) realizados por Thomas Hunt Morgan y sus colaboradores, ayudó a establecer la teoría cromosómica de la herencia. Estos investigadores propusieron que los factores hereditarios se disponían de forma lineal en los cromosomas. Posteriores investigadores contribuyeron a la afirmación de que los genes están en los cromosomas y, por tanto, los genes que están en el mismo cromosoma tienden a heredarse juntos, por lo que se denominan genes ligados. Posteriormente, se aceptó que los genes son los responsables de la síntesis de proteínas, sosteniendo la teoría un gen-una enzima, y por tanto, al alterar la secuencia de nucleótidos de un gen faltaría una enzima determinada (véase Biosíntesis de proteínas en la voz Biosíntesis). En 1954, Watson y Crick descubren la estructura del ADN, que representa el soporte del material hereditario. A partir de este momento se realizan numerosos estudios sobre replicación, biosíntesis de proteínas, biosíntesis de ARN, etc. Posteriormente, Francis Jacob y Jaques Monod demostraron la existencia de un sistema de regulación genética, en el que intervienen los denominados genes estructurales, genes reguladores y genes operadores (véase La hipótesis del operón en la voz Genética molecular). La aportación de los conocimientos genéticos combinados con los de otras ciencias, como bioquímica, fisiología, etc., han supuesto decisivos avances para la comprensión del fenómeno de la vida y la evolución de los seres vivos. La genética molecular y la ingeniería genética permiten modificar a voluntad el material genético de un organismo vivo.
Genética cuantitativa - Estudia los caracteres continuamente variables, tanto en cantidad como en extensión. Estos caracteres pueden estar bajo la influencia de numerosos genes (herencia poligénica), así como de las influencias del medio. Cuando se combinan ambos casos se tiene una herencia multifactorial. El efecto de esos genes sobre un determinado carácter puede ser diferente, además, los genes pueden interactuar entre sí. Ejemplos de caracteres estudiados por la genética cuantitativa son el peso, la altura o el grado de pigmentación.
Genética humana - Estudia la herencia biológica del hombre. Básicamente, se trata de un estudio entre las semejanzas y diferencias hereditarias de los humanos, las causas que lo producen y la forma de transmisión. Es bien sabido que muchas enfermedades tienen un componente genético muy importante, entre ellas el cáncer; por ello, existe un gran interés en el estudio e identificación de genes implicados en enfermedades específicas. Sin embargo, las limitaciones que existen en el estudio de la genética humana son grandes, en relación con otras especies. Los experimentos de cruce, llevados a cabo tan fácilmente con guisantes, no son posibles con seres humanos. Por ello, numerosas interpretaciones admitidas en el estudio de la genética humana proceden de experimentos realizados en animales y plantas. Uno de los grandes booms de la genética se está produciendo actualmente con el denominado Proyecto Genoma Humano, proyecto coordinado por numerosas instituciones que se inició en 1990 con el fin de obtener el genoma humano completo (construir un mapa de cada cromosoma), y en abril del año 2000 ya se había conseguido secuenciar todo el genoma completo, el cual está formado por 50 millones de fragmentos de ADN; ahora queda la tarea más difícil que es la de ensamblar esos 50 millones de fragmentos. La genética humana consta básicamente de tres bloques muy importantes: genética de poblaciones, genética bioquímica y citogenética.
Genética de poblaciones - Estudia los caracteres hereditarios y su frecuencia en grandes muestras de poblaciones de una especie. Incluye los estudios de frecuencias génicas, genotipos, fenotipos y sistemas de cruces. Mediante el cálculo estadístico, se han establecido importantes conclusiones respecto a la heredabilidad o la frecuencia de ciertos caracteres en una determinada población. En 1908, un matemático inglés y un médico alemán establecieron la ley de Hardy-Weinberg, según la cual en una población ideal, con un apareamiento al azar, sin mutaciones, selección ni migración diferencial, la frecuencia de alelos para un locus determinado se mantendría igual en sucesivas generaciones; la frecuencia de los genotipos alcanza el equilibrio. Por lo tanto, si dos alelos de un gen autosómico (A y a) se presentan en una población con una frecuencia p y q respectivamente y p + q = 1, en la próxima generación la frecuencia de los genotipos AA, Aa y aa será p2, 2pq y q2 respectivamente, y permanecería constante de generación en generación. Son muy numerosas las consecuencias que se derivan de este equilibrio genético. Una nueva dimensión de la genética de poblaciones comprende el estudio de los factores que intervienen en la evolución biológica y concretamente en la humana (véase Evolución humana).
Genética bioquímica - Estudia la variación hereditaria con respecto a las características bioquímicas. De los caracteres más estudiados han sido los grupos sanguíneos y los antígenos implicados en rechazo de transplantes, puesto que ambos están determinados por componentes genéticos. La inmunogenética es precisamente la rama de la genética que estudia las relaciones entre la inmunidad y los factores genéticos en la enfermedad. Los grupos sanguíneos constituyen un estudio muy importante en la genética humana, por su contribución al establecimiento de los principios genéticos y por su importancia clínica en las transfusiones sanguíneas y en los casos de incompatibilidad entre la madre y el feto. Adquiere también gran importancia el estudio de las proteínas plasmáticas, que permiten establecer diferencias hereditarias entre los individuos. Existen, en el organismo, muchos trastornos bioquímicos, debidos a la ausencia de una determinada enzima o a algún defecto en su elaboración. Estos procesos metabólicos están genéticamente regulados y actualmente son objetos de importantes estudios. Entre las enzimopatías más destacadas se encuentran la galactosemia y la alcaptonuria.
Genética fisiológica - También llamada fenogenética, estudia los efectos fenotípicos del material genético, es decir, los efectos que produce sobre los caracteres y la morfología de los seres vivos.
Genética mendeliana - Realiza un estudio científico de la herencia, en relación y concordancia con las leyes de Mendel. Los descubrimientos de Mendel dieron lugar al nacimiento de la Genética y hoy siguen vigentes muchas de sus afirmaciones, si bien se han encontrado excepciones y variantes. Mendel formuló dos grandes principios: el principio de la segregación, según el cual las características hereditarias son determinadas por los genes, que se presentan en pares, un miembro de cada par heredado de cada padre; y el principio de la distribución independiente, según el cual los alelos de un gen segregan independientemente de los alelos de otro gen. Mendel no conoció las estructuras biológicas responsables de la herencia; se conocieron años después, cuando la teoría cromosómica de la herencia vino a afirmar la responsabilidad de los genes en la transmisión de los caracteres hereditarios, y la localización de dichos genes en el interior de los cromosomas del núcleo celular.
Genética molecular - Estudia los aspectos moleculares que subyacen a los mecanismos de la herencia, su expresión, regulación, variación y evolución. Su método experimental consiste en aislar fragmentos de ADN, localizar en ellos los genes a estudiar, establecer en ellos la secuencia de sus bases, y estudiar las secuencias codificantes, las no codificantes, y las reguladoras, así como las proteínas que controlan la expresión de dichos genes. Contrariamente a la genética mendeliana y a la genética clásica, la genética molecular parte del genotipo y deduce el fenotipo.
Información genética - Información contenida en una secuencia de nucleótidos de ácidos nucleicos, ADN. o ARN.

GENOMA - Conjunto de genes que especifican todos los caracteres de un organismo. O sea, es todo el material genético de un ser vivo. Es el juego completo de instrucciones hereditarias para la construcción y mantenimiento de un organismo, que pasa a la siguiente generación. En la mayoría de los seres vivos, está hecho por un químico llamado ADN. El genoma contiene genes que son parte del ADN y están empacados en cromosomas que afectan características específicas del organismo; por ejemplo, el color de los ojos o la forma de la nariz. Imagine esta relación como un juego de cajas chinas, una dentro de otra. La más grande representa al genoma. En su interior, una más pequeña contiene los cromosomas y en el interior de ésta se encuentra la caja que representa a los genes. Dentro de ésta, finalmente, está la más pequeña, el ADN. En resumen, el genoma se divide en cromosomas que contienen genes y los genes son pedazos de ADN. En total, el humano tiene tres mil millones de pares de bases del genoma. Los científicos creen que su descripción completa abre las puertas a una nueva percepción del hombre como sujeto de experimentación en sí mismo, para alcanzar la vida eterna, libre de enfermedades. Los gobiernos implicados en su desciframiento aseguran que el estudio y la aplicación de sus potencialidades tiene implicancias sociales, políticas, económicas y culturales.
Genoma Humano - Está formado por 23 pares de cromosomas, que se encuentran dentro del núcleo de cada una de las células, y está formado por el DNA (3000000000 pares de bases, cada hebra) y proteínas.

GENOTIPO - Conjunto de factores hereditarios constitucionales de un individuo o de una especie.

HERENCIA - Transmisión de caracteres genéticos de una generación a las siguientes.
Herencia mendeliana - Forma en que se transmiten los genes y por ende los rasgos de padres a hijos. Entre los ejemplos de herencia mendeliana están la autosómica dominante, la autosómica recesiva y los genes ligados al sexo.

HETEROCIGOTO o HETEROCIGÓTICO - Dícese de un sujeto o de uno de sus caracteres cuyos alelos son diferentes.

HETEROCROMOSOMA - Cromosoma del cual depende el sexo del cigoto.

HETEROSIS - En un cruzamiento de razas, valor medio de los descendientes, superior al valor medio de las razas que se cruzan.

HIBRIDACIÓN - Fecundación entre dos individuos de razas o, más raramente, de especies diferentes; proceso de generación de una molécula, célula u organismo combinado con material genético procedente de organismos diferentes. En las técnicas tradicionales, los híbridos se producían mediante el cruzamiento de variedades distintas de animales y plantas por alineación o apareamiento de bases de dos moléculas de ADN de cadena sencilla que son homólogas o complementarias. La tecnología de fusión celular y la manipulación transgénica son las nuevas modalidades de hibridación introducidas por la manipulación genética.

HOMOCIGOTO u HOMOCIGÓTICO - Dícese del organismo cuyos genes alelomorfos, para un mismo carácter, son iguales.

INGENIERÍA -
Ingeniería genética, conjunto de técnicas que permiten la recombinación fuera de un organismo de cromosomas pertenecientes a organismos diferentes.

Inversión - Se produce por un mínimo de dos roturas y dos reuniones. En las inversiones no hay ganancia ni pérdida de material genético y por lo tanto no hay alteración del equilibrio, pero existen inversiones con efecto fenotípico que en un principio se achacaron a pequeñas deleciones en los puntos de rotura. Luego, al conseguirse reproducir la inversión experimentalmente y su reversión a la estructura primitiva, se ha visto que se recupera el efecto fenotípico primitivo, por lo tanto no se había perdido material genético. Por eso se achacan los cambios fenotípicos a un efecto de posición.

ISOGAMIA - Fusión entre dos gametos semejantes, que se efectúa en diversas especies de algas y de hongos inferiores.

LETAL - Dícese de un gen que, en estado homocigoto, produce la muerte más o menos precoz de quien lo lleva.

LIGADO - Dícese de cualquiera de los caracteres adscritos a un determinado cromosoma, especialmente los sexuales, que se distinguen por peculiaridades de la herencia.

LINKAJE - Asociación constante, en una especie animal o vegetal, de dos características individuales que no tienen ningún vínculo lógico.

LOCUS - Posición que ocupa un determinado gen en un cromosoma. El ADN se organiza en cromosomas, por lo que se puede asignar un lugar (o locus) a cada gen en el conjunto de cromosomas de un individuo. Para un gen dado, un individuo diploide tiene dos loci (plural de locus) en los dos cromosomas homólogos, punto de un cromosoma ocupado por un gen.

MANIPULACIÓN GENÉTICA - formación de nuevas combinaciones de material hereditario por inserción de moléculas de ácido nucleico, generadas fuera de la célula, en el interior de cualquier virus, plásmido bacteriano u otro sistema vector fuera de la célula. De esta forma se permite su incorporación a un organismo huésped en el que no aparecen de forma natural pero en el que dichas moléculas son capaces de reproducirse de forma continuada. Al referirse al proceso en sí, puede hablarse de manipulación genética, ingeniería genética o tecnología de ADN recombinante. También admite la denominación de clonación molecular o clonación de genes, dado que la formación de material heredable puede propagarse o crecer mediante el cultivo de una línea de organismos genéticamente idénticos.

MATERIAL -
Material hereditario, conjunto de estructuras que en los organismos vivos constituyen el soporte de la herencia. (Está formado por ADN. o ARN.)

MENDELISMO - Teoría derivada de los trabajos de Mendel, relativa a la transmisión de ciertos caracteres hereditarios y resumida en las leyes de Mendel. (El mendelismo condujo a la teoría cromosómica de la herencia y a la noción de gen.)

MENSAJERO - [a.r.n. mensajero]   Mongolismo

MONOSOMÍA - Condición de un organismo diploide que ha perdido un cromosoma de su dotación cromática.

MUTACIÓN - Cualquiera de los cambios que aparecen bruscamente en el genotipo de un ser vivo, que se transmiten por herencia a los descendientes. El material genético puede sufrir alteración cualitativa o cuantitativa, o redistribución.

MUTACIONES - Cambios bruscos en el genotipo de un organismo, no debido a recombinación. La alteración puede ser cuantitativa, cualitativa, o de redistribución. La aparición de estos cambios había sido observada por los biólogos desde hacía muchos años, pero su interpretación correcta se debe al botánico De Vries, que en 1901 les dio el nombre de mutaciones. De Vries, que estudió las mutaciones en la planta Oenothera lamarkiana, consideró que consistían siempre en cambios bruscos del genotipo, pero posteriormente las detalladas investigaciones de Morgan y su escuela en Drosophilla melanogaster demostraron que existen mutaciones de muy diversos grados, ya que los cambios provocados por ellas pueden incluso ser tan pequeños que no resulta fácil descubrirlos. El estudio de las mutaciones es de gran importancia porque constituyen una de las bases fundamentales del proceso evolutivo. La estabilidad de las moléculas hereditarias es muy relativa. La variabilidad de formas de vida que existen, ha sido posible gracias a la aparición de errores en el material hereditario, lo que ha permitido la diversificación de los organismos. Además, las mutaciones son para muchos seres la manera de defenderse de las agresiones del medio en que viven o de adaptarse mejor a las condiciones ambientales. La parte negativa de las mutaciones es que muchas veces son responsables de determinadas enfermedades que no sólo van a afectar al organismo que sufre la mutación, sino que pueden afectar también a su descendencia. Si la mutación se da en una célula de un individuo en desarrollo, todas las células a las que dé origen la mutada serán de diferente constitución genética, formándose un mosaico (individuo en el que coexisten varios tipos de células genéticamente distintas, que derivaron de un mismo cigoto). Aunque las causas de las mutaciones en el hombre son en gran parte desconocidas, entre los factores que se han señalado se encuentran factores ambientales como radiaciones, virus y productos químicos. Clásicamente se han venido distinguiendo varios tipos de mutaciones de acuerdo con la forma de sufrir cambios el material genético.
Mutaciones ancuploides o desequilibradas - El número cromosómico resultante no es múltiplo de números haploides. Para designar este fenómeno, se nombra primero su constitución cromosómica básica y luego un calificativo compuesto por un prefijo que indica la ploidía del cromosoma que no está en cantidad euploide, seguido del sufijo sómico. Para el ejemplo anterior, el individuo AABCCC sería un diploidemonosómico para B y trisómico para C. Como ejemplo clásico de mutación aneuploide tenemos la trisomía del cromosoma 21 humano, que da lugar al síndrome de Down o mongolismo. La monosomía del cromosoma sexual X da lugar al síndrome de Turner, caracterizado por estatura corta, resistente al tratamiento, infantilismo genital, gónadas sin células germinales, anormalidades renales, esqueléticas y cardiacas.
Mutaciones cariotípicas o genómicas - También denominadas mutaciones numéricas, afectan al cariotipo o dotación cromosómica en su conjunto y se deben a la aparición de un número de series haploides distinto del normal (triploide, tetraploide, heteroploide, etc.) o aumento o disminución de algún cromosoma. Supongamos un individuo cuya dotación cromosómica haploide es de tres cromosomas A B C. Un individuo diploide normal tendrá dos juegos cromosómicos completos y su dotación será AA BB CC. Por una mutación numérica se pueden producir células, tejidos u organismos enteros con tres o más juegos completos. Esos individuos se denominan autoploides o autopoliploides. Según su grado de ploidía, éstos podrán ser triploides, tetraploides, pentaploides, etc., según tengan tres, cuatro, cinco, etc., juegos de cromosomas. Las mutaciones autoploides son mucho más frecuentes en plantas. Éste sería un cambio euploide, porque cada juego de cromosomas está completo y es equilibrado en sus genes.
Mutaciones cromosómicas - Caracterizadas por cambios en la estructura de los cromosomas, las cuales lógicamente son observables microscópicamente. Tales cambios pueden consistir en la pérdida de un trozo (delección), o en su adición, con lo cual existe un segmento repetido (duplicación) o bien en el traslado de una porción de un cromosoma a otro no homólogo (translocación), e incluso que un trozo de cromosoma invierta su posición (inversión).
Mutaciones espontáneas - Son mutaciones que tienen lugar por errores en el manejo interno del material genético en las células, es decir, que ocurren de un modo natural. Tienen lugar en la naturaleza con frecuencia relativamente baja, ya que, a pesar de las continuas mutaciones espontáneas que sufren los seres vivos, la identidad de los organismos se transfiere de generación en generación con una fidelidad extraordinaria. Esto se consigue gracias a la notable capacidad de ciertas enzimas para proteger y reparar la secuencia de bases específica de los cromosomas de cada organismo. El papel de las enzimas reparadoras es muy importante, ya que la mayor parte de las mutaciones que se producen son automáticamente reparadas por ellas.
Mutaciones estructurales - Cuando el cambio estructural se verifica en un solo cromosoma, se llama intracromosómico. Si afecta a dos o más cromosomas, es intercromosómico.
Mutaciones génicas - En las cuales el cambio afecta a la constitución química de los genes. Lógicamente, por tratarse de cambios moleculares, este tipo de mutaciones a diferencia de las anteriores no son observables ni siquiera con el microscopio electrónico. Actualmente sólo se consideran verdaderas mutaciones las génicas.
Mutaciones inducidas - Son aquéllas que se producen por influencia de factores externos. Los principales son radiación ultravioleta, radiaciones ionizantes y mutágenos químicos.
Mutaciones puntuales - Son cambios que afectan a un gen o, como mucho, a varios genes vecinos al mismo tiempo. También se llaman mutaciones génicas. El gen primitivo se llama alelo salvaje y el mutado alelo. En el hombre existen numerosas enfermedades cuya base genética es una mutación de este tipo. Ejemplos de ello los tenemos en la hemofilia, la talasemia y el albinismo. Las mutaciones que se originan cuando una base es reemplazada por otra incorrecta se llaman mutaciones por sustitución. Cuando no producen cambios en las propiedades biológicas de la proteína para la que codifica el gen, la mutación se llama silenciosa. Las mutaciones por inserción y por supresión son mucho más numerosas y letales. En el punto en que se produce la ganancia o la pérdida de una base tendrá lugar un desplazamiento de la pauta de lectura de ADN, en consecuencia, el producto polipeptídico tendrá la secuencia aminoácida correcta hasta llegar al lugar de la mutación, pero a partir de este punto, poseerá una secuencia aminoácida falseada. Este fenómeno se conoce como corrimiento de armazón.

MUTAGÉNESIS - Mutación.
Mutagénesis y carcinogénesis
- El cáncer consiste en una alteración del ciclo vital de las células, que pasan a dividirse de forma incontrolada y adquieren ciertas transformaciones que pueden conducir a poblaciones celulares que invaden y alteran regiones y órganos del cuerpo. El cáncer se produce como consecuencia de una perturbación en el funcionamiento de ciertos genes. La destrucción de genes reguladores del crecimiento celular es una de las causas del cáncer; otra es la intrusión del genoma o de parte del genoma de ciertos virus llamados oncogénicos en el genoma humano. La exposición continua de los seres humanos a ciertos agentes químicos, en especial en el lugar de trabajo, da lugar a un aumento de la incidencia de determinados tipos de cáncer. Se está dedicando actualmente un gran esfuerzo a la evaluación de la posible implicación en la génesis del cáncer de gran cantidad de sustancias: productos químicos industriales, aditivos de alimentos, cosméticos, colorantes, gases liberados por los tubos de escape, etc.

MUTÁGENO -
Mutágenos químicos - Pueden actuar de varias maneras, por ejemplo reaccionando y alterando las bases del ADN (ácido nitroso, hidroxilamina, gas mostaza, epóxidos, dietilsulfonato), sustituyendo las bases durante la replicación (5-bromouracilo y 2-aminopurina) o distorsionando las moléculas de ADN por introducirse en ellas, causando pérdida o adición de bases (acridina).

MUTANTE - Dícese del individuo que presenta en su genotipo caracteres producidos por medio de una mutación y que, por consiguiente, se diferencia genéticamente de sus progenitores. Dícese del nuevo gen, cromosoma o genoma que ha surgido por mutación de otro preexistente.

NUCLEICO - Se dice de los ácidos fosforados, que son uno de los constituyentes fundamentales del núcleo de la célula. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico (A.D.N.) y el ácido ribonucleico (A.R.N.). El primero, vector de la herencia, y, como tal, presente en los cromosomas, está formado por una doble hélice de azúcares y grupos fosforados, a la cual están fijados pares de bases, una púrica y otra pirimídica, unidas entre sí por un puente de hidrógeno. La secuencia de estas bases (en número de cuatro) constituye la información genética propiamente dicha. El A.R.N. es análogo al A.D.N., pero consta de una sola hélice y en él el azúcar y las bases son distintos. Hay tres variedades de A.R.N.: el A.R.N. mensajero, que transmite la información genética al citoplasma, el A.R.N. ribosómico, que descifra el código genético del A.R.N. mensajero, y el A.R.N. de transferencia, que transfiere los aminoácidos del medio celular hasta la cadena de montaje de las proteínas.
Obtención de "ADN complementario" (ADNc) a partir del ARNm del Gen - De aislamiento de genes y preparación de ADN complementario: se aísla de las células el ARNm que codifica para la proteína que nos interesa, buscando las células que puedan contener mayor cantidad de ARNm del que necesitamos. Por ejemplo, los ARNm que codifican para las cadenas de la hemoglobina pueden aislarse de reticulocitos y eritrocitos en gran cantidad. Los ARNm que codifican para la proinsulina se aíslan de células pancreáticas humanas. El ARNm así obtenido se utiliza ahora como patrón para la síntesis de un ADNc, utilizando la transcriptasa inversa. Sin embargo, es necesario construir primero el ADN cebador sin el cual la transcriptasa inversa no puede actuar. Todos los ARNm contienen una cola de poli A (nucleótidos de adenina) en el extremo terminal 3'. Al ARNm se le añade una molécula de poli T (nucleótidos de timina), que aparea sus bases con la cola de poli A del ARNm. El pequeño trozo de ADN así obtenido actúa como cebador de la transcriptasa inversa y así se puede transcribir el ARNm en una cadena complementaria de ADN. Para que el proceso se pueda dar, hay que proporcionar al sistema los nucleótidos correspondientes: dATP, dTTP, DGTP y dCTP. A continuación se elimina del híbrido el ARNm, y el ADNc monohebra se replica por acción de la ADN polimerasa l dando lugar a un ADNc doble, específico par la proteína que queremos obtener. Este ADN así obtenido no contiene intrones ni señales de iniciación y terminación.
Obtención de "ADN recombinante - (molécula de ácido desoxiribonucleíco, generalmente de origen bacteriano, al que se le ha insertado un gen procedente de otra especie). Comprende las siguientes etapas: obtención del inserto de ADN que interese, mediante la utilización de las enzimas de restricción; unión de éste a un ADN vector; y la transformación en una célula procariótica o eucariótica.
Obtención de plantas transgénicas - Se utilizan principalmente dos procedimientos para obtenerlas: la técnica mediada por la bacteria Agrobacterium y el método del cañón.
Agrobacterium posee un plásmido inductor de tumores, en el cual se inserta el ADN portador del caracter deseado. Cuando la bacteria infecta a las células de la planta transfiere el ADN. En el método del cañón se disparan partículas metálicas bañadas en ADN sobre las células vegetales. En ambos casos, las células incorporan el ADN en sus cromosomas y regeneran una planta completa. Uno de los aspectos más interesantes de la tranferencia genética se refiere a la resistencia a enfermedades y, en este sentido, se investiga en la línea de conseguir plantas resistentes a virus, ya que actualmente no hay manera de tratar directamente los cultivos infectados con virus. También existen importantes limitaciones en el campo de la ingeniería genética, ya que los ingenieros genéticos no consiguen modificar características expresadas por más de tres a cinco genes, por lo que la dificultad para aislar genes deseados es muy elevada en algunos casos, y además, algunos cultivos no responden a los métodos actuales de transferencia de genes. No obstante, las investigaciones siguen progresando y cada vez se consiguen mejores resultados.
Por otra parte, la biotecnología puede ser una solución de futuro para el problema de la alimentación humana, puesto que la producción anual de alimentos deberá aumentar considerablemente para satisfacer las necesidades de una población que va en aumento, se necesitarán productos alimenticios económicos y de gran calidad.

ONCOGÉN - Gen celular desencadenante del tumor canceroso.

OPERÓN - Conjunto de genes vecinos de un cromosoma, que concurren en el cumplimiento de una misma función celular en el momento en que ésta es útil.

PLÁSMIDO - Acúmulo de A.D.N. que se replica en el citoplasma bacteriano independiente de la replicación del cromosoma e interfiriendo en el código genético de éste. Son pequeños ADNs de cadena doble y circular, que se encuentran en el citoplasma de la mayoría de las bacterias. Cada plásmido contiene entre 2.000 y 100.000 pares de bases. En una sola bacteria puede haber 20 o más copias de plásmidos pequeños y uno o dos plásmidos grandes. Cada plásmido contiene varios genes que se replican, transcriben y traducen independientemente de los genes del cromóforo bacteriano, pero simultáneamente en el tiempo. Los plásmidos pasan de una célula a otra, y también de una especie bacteriana a otra. Por ejemplo, las resistencias de las bacterias a determinados antibióticos se adquieren gracias a ciertos genes que muchas veces se transfieren de unas a otras bacterias incluidas en plásmidos. Se pueden unir genes extraños a los plásmidos con mucha facilidad, y después ser transportados como pasajeros al interior de las células de E. coli.

POLIMERÍA - Forma particular de herencia en que diversos genes alelos pueden sumar sus efectos para dar una gama de variantes en el grado de intensidad de un carácter hereditario determinado.

POLIPLOIDE - Dícese del núcleo de una célula que posee un número de cromosomas que es múltiplo de la dotación cromosómica normal.

RADIACIÓN -
Radiación ionizante - Se destaca las radiaciones cósmicas, las de isótopos radiactivos y los rayos X. Pueden inducir cambios en la complementación de las bases y roturas en las moléculas y en los cromosomas. La frecuencia de mutaciones provocadas es proporcional a la dosis de radiación recibida por el organismo y existen diferencias de sensibilidad entre unos y otros tejidos.
Radiación ultravioleta - El efecto de la luz ultravioleta (longitud de onda entre 200 y 400), que constituye una parte importante del espectro solar, es de los más conocidos y consiste en una excitación de los electrones en las bases del ADN que puede dar lugar a dos tipos de consecuencias: 1. Cambio de una base por su forma tautomérica. 2. Formación de dímeros de timina, por reacción de dos timinas adyacentes. Este hecho distorsiona la doble hélice del ADN, pudiendo producir roturas en la cadena complementaria. Puede causar mutaciones groseras y afectar, no a pequeñas zonas de unos pocos pares de bases, sino a regiones más largas de ADN e incluso llegar a producir cambios estructurales cormosómicos.

RECESIVO - Se dice del gen o carácter hereditario que no se manifiesta en el fenotipo del individuo que lo posee, pero que puede aparecer en la descendencia de éste.

RECOMBINACIÓN GÉNICA - Proceso por el que se produce una nueva asociación de caracteres en un individuo descendiente de padres que los portaban por separado.

REDUCCIÓN CROMÁTICA o cromosómica - Disminución de la mitad del número de cromosomas de una célula que tiene lugar durante una de las divisiones previas a la formación de las células reproductoras.

REORDENACIÓN CROMOSÓMICA - Cambio de estructura de uno o más cromosomas, que lleva aparejado la adquisición, la pérdida o el desplazamiento de segmentos cromosómicos.

SECUENCIA -
Secuencia de ADN - orden de encadenamiento de las bases nitrogenadas de los nucleótidos que constituyen el ADN y que cifra toda la información genética. Cuando es codificante (exón), define el orden de los aminoácidos que forman la proteína correspondiente.

SIMPORTADOR -
Simportador o proteína simportadora. Aquella proteína transportadora que lleva a cabo el transporte de dos sustancias a la vez o secuencialmente en la misma dirección.

SIMPORTE. Tipo de transporte a través de membrana en el que se transportan dos solutos a la vez o secuencialmente y en la misma dirección. A la proteína que lleva a cabo este tipo de transporte se le conoce como simportadora.

SISTEMA -
Sistema inmune - Conjunto de defensas que funcionan para repeler los gérmenes patógenos y destruir los agresores que hayan conseguido entrar en el organismo.

SOMACIÓN - Variación que afecta sólo al soma de un organismo, por consiguiente, no transmisible por herencia.

TERAPIA -
Terapia somática celular - Uno o más tejidos son sometidos a la adición de uno o más genes terapéuticos, mediante tratamiento directo o previa extirpación del tejido. Esta técnica se ha utilizado para el tratamiento de cánceres o enfermedades sanguíneas, hepáticas o pulmonares.

TETRAPLOIDE - Dícese de los individuos mutantes cuya dotación cromosómica es doble de la de sus progenitores.

TIMINA - Una de las cuatro bases nitrogenadas contenidas en los ácidos nucleicos y que intervienen en el código genético.

TRANSDUCCIÓN - Tipo particular de intercambio genético, que se realiza por mediación de un bacteriófago.

TRANSLOCACIÓN - Aberración cromosómica por la cual un segmento de cromosoma se separa y se fija sobre un cromosoma no homólogo. Son transposiciones de un segmento cromosómico que se coloca en otra posición dentro del mismo cromosoma. Se necesita un mínimo de tres roturas. La translocación puede producirse también entre dos cromosomas distintos. Este es el caso de la mutación que da lugar a la leucemia nucleoide crónica, en la que se ha producido una translocación del brazo largo de los cromosomas 9 y 22. Las translocaciones, en el caso de que no sean letales, se heredan de forma mendeliana.

TRIPLOIDE - Dícese del organismo cuyas células poseen tres dotaciones cromosómicas en lugar de dos.

TRISOMÍA - Anomalía caracterizada por la aparición de un cromosoma superfluo en un par. (El mongolismo se debe a una trisomía.)

X - Cromosoma sexual (gonosoma), que se presenta en número de un ejemplar en el hombre y en número de dos en la mujer.

Y - Cromosoma sexual (gonosoma) presente únicamente en el hombre, que posee un par celular.

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