martes, 12 de mayo de 2015

LA HERENCIA GENÉTICA


El ADN es la fuente de información fundamental en nuestras células,su programa básico.
El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el material genético que se transmite de padres a hijos en los seres vivos . En 1953 Watson y Crick describieron su estructura por primera vez, lo que les valió el nobel de medicina en 1962


El propio ADN no es la última palabra, en el sentido de que no es él quien lleva a cabo los miles de actividades requeridas para mantenernos con vida.Este trabajo lo realizan principalmente las proteínas.
Son las proteínas las que transportan el oxígeno por nuestra sangre, las que nos defienden de los patógenos o las que nos permiten obtener energía de los alimentos. Pero es el ADN el que contiene los códigos de todas estas proteínas.


Si el ADN es un código, tiene que contener símbolos que podamos leer. Tiene que funcionar como un lenguaje.
El ADN es un lenguaje con solo cuatro letras.
Estas letras se conocen como bases, y sus nombres son adenina, citosina, guanina y timina (A,C,G y T)


Una de las formas más fáciles de visualizar el ADN mentalmente es imaginándolo como una cremallera. Las cuatro bases del ADN son los dientes de la cremallera.
Las bases de una de las tiras de la cremallera pueden unirse químicamente a las de la otra tira y mantener unida a la cremallera. Dos bases enfrentadas y unidas de este modo se conocen como un par de bases. Las dos tiras de la cremallera están básicamente enroscadas una en otra formando una espiral, la famosa doble hélice.

Vídeo: ¿Qué es el genoma?

PRÁCTICA: CONSTRUYENDO LA MOLÉCULA DE ADN



 Construimos la doble hélice de ADN con cartulinas de colores.
Medidas: 24cm por 5,8cm

    ¡ HA SIDO FÁCIL Y  
                         DIVERTIDO !

¿Quieres construir tú una?


No todos los dientes de la cremallera de ADN son equivamente. Si uno de los dientes es una base A, solo puede unirse con una base T en la hebra opuesta. Igualmente, si hay una base G en una de las hebras, solo podrá unirse con una base C en la otra hebra. Esto se conoce como el principio del emparejamiento de las bases.

Durante el desarrollo, e incluso durante buena parte de la vida adulta, las células de nuestro cuerpo se dividen. Cientos de científicos han pasado toda su carrera averiguando los detalles de cómo el ADN es fielmente copiado. En esencia, el proceso es este: las dos hebras de ADN se separan y luego el enorme número de proteínas implicadas en el proceso de copia (complejo de replicación) se pone a trabajar.

El complejo de replicación recorre cada una de las hebras del ADN y va construyendo una nueva hebra frente a ella. El complejo reconoce una base específica - la base C, por ejemplo- y siempre coloca una G en la posición opuesta sobre la hebra que está construyendo. Por eso el principio del emparejamiento es tan importante.

Las células dedican una cantidad enorme de energía en hacer que las copias de ADN sean completamente fieles a la plantilla original. Un cambio inapropiado (una mutación) puede tener efectos demoledores, especialmente si se presentan en un óvulo o en un espermatozoide, pues esto puede llevar al nacimiento de un individuo que tenga la mutación en todas sus células.
Algunas mutaciones tienen unos efectos clínicos devastadores, que van desde niños que envejecen de un modo tan prematuro que a los diez años tienen el cuerpo de una persona de 70, a mujeres predestinadas a desarrollar antes de los 40 años un cáncer de pecho agresivo y difícil de tratar.

Los 50 billones de células que tiene un cuerpo humano son el resultado de la perfecta replicación del ADN una y otra vez desde la formación del zigoto (1ªcélula del nuevo ser).
Cada célula contiene seis mil millones de pares de bases de ADN (la mitad procedente del padre y la otra mitad de la madre). Esta secuencia de seis mil millones de pares de bases es lo que llamamos genoma.Los tres mil millones de pares de bases que heredamos de cada progenitor no consisten en una única tira de ADN, sino que están dispuestas en pequeños paquetes llamados cromosomas.


Los humanos tenemos 23 pares de cromosomas en nuestras células, y heredamos uno de cada par de cada uno de nuestros progenitores.

Utilizando las técnicas adecuadas podemos ver realmente los cromosomas en un microscopio. Y podemos fotografiarlos. La imagen de todos los cromosomas de una célula se conoce como cariotipo.


PRÁCTICA:   CONSTRUYENDO EL  IDIOGRAMA HUMANO




Criterios para ordenar los cromosomas. VÍDEO


Cuando elaboramos un cariotipo humano a partir de la célula de una mujer, tenemos 23 pares de cromosomas idénticos. Pero si elaboramos el cariotipo a partir de la célula de un varón, la imagen es diferente, Hay 22 pares obvios - los autosomas-, pero hay también otros dos cromosomas que no se parecen en nada. Uno es muy grande y el otro muy pequeño. Estos son los llamados cromosomas sexuales. El más grande es el cromosoma X y el más pequeño el cromosoma Y. 
La notación para describir la constitución normal de cromosomas de un varón  es 46,XY. Las mujeres se describen como 46,XX porque no tienen ningún cromosoma Y y en cambio tienen dos cromosomas X.

Los genes  específicamente masculinos solo se dan en el cromosoma Y, por lo que las mujeres no tienen copia de estos.  Muchos de estos genes son necesarios para los aspectos específicamente masculinos de la reproducción.

¿qué es un gen?

 El cromosoma X es muy diferente; es extraordinariamente grande y contiene unos 1.300 genes. Esto plantea un problema interesante. Las mujeres tienen dos cromosomas X y los hombres solo tienen uno. Esto significa que de los 1.300 genes del cromosoma X, las mujeres tienen dos copias y los varones solo una. Podríamos, por tanto, especular que las células femeninas producirán el doble de proteínas de estos genes que los varones.

Pero nuestro conocimiento de trastornos como el síndrome de Down hace que esto parezca bastante improbable. Tener tres copias del cromosoma 21 (en vez de las dos copias normales) produce el síndrome de Down.
Las trisomías de casi todos los demás cromosomas son tan severas que los fetos con esta alteración nunca llegan a nacer porque los embriones no se pueden desarrollar adecuadamente. Por ejemplo, nunca ha nacido un niño que tenga tres copias del cromosoma 1 en todas sus células. 

Si el 50 por ciento de aumento en la expresión del gen de un autosoma puede causar estos problemas en los casos de trisomía, ¿cómo se explica el caso del cromosoma X? ¿Cómo es posible que las mujeres sobrevivan cuando tienen el doble de genes en el cromosoma X que los varones, o, dicho de otro modo, ¿Por qué los varones son viables si solo tienen la mitad de los genes del cromosoma X que las mujeres?



La respuesta es que la expresión de los genes vinculados al cromosoma X es la misma en hombres que en  mujeres, pese a la diferencia en el número de cromosomas,  fenómeno conocido como compensación de la dosis.

Una de las dos copias del cromosoma X es desactivada

La desactivación se da solo en el cromosoma X, y no en ninguno de los autosomas, de modo que la célula tiene que tener una forma de distinguir a los cromosmas X de los autosomas.

Las células de mamífero han de tener un mecanismo para contar cuántos cromosomas X contienen. Esto impide que el cromosoma X sea desactivado en las células masculinas. 

Es más, sea cual sea el número de cromosomas X presentes en un núcleo, la célula puede contarlos y luego desactivar a múltiples cromosomas X hasta que solo uno de ellos permanezca activo.
En los humanos es relativamente frecuente tener un número anormal de cromosomas X, a diferencia de la frecuencia de anomalías en el número de autosomas. Los ejemplos más comunes son el síndrome de Turner ( 45,X), La Trisomía X (47,XXX) y el síndrome de Klinefelter (47, XXY)

Todos esos fenotipos anteriores, dejando aparte la infertilidad, son relativamente leves comparados, por ejemplo, con la trisomía del cromosoma 21 (síndrome de Down). Esto sugiere que las células pueden tolerar el exceso o defecto de copias del cromosoma X mucho mejor que tener copias extra de un autosoma.

La desactivación de X es el fenómeno epigenético por excelencia.


El 26 de junio del año 2000, los investigadores anunciaron que el genoma humano había sido secuenciado.



¿Y si pudiéramos saber si tenemos mutaciones que nos causen enfermedades en algún momento de nuestra vida?

Un test identifica antes del embarazo el riesgo de heredar mutaciones recesivas. Año 2015


13 personas sanas que según la genética deberían estar muertas. El País. Abril 2016



ADN  ¿Realmente estas tres letras lo explican todo?

Hasta hace poco tiempo, la definición de gen era muy simple: un gen era un fragmento de ADN que codificaba una proteína. Ahora sabemos que esta definición es demasiado simplista. Sigue siendo cierto que todas las proteínas son codificadas por los genes, aunque no todos los genes codifican proteínas.

En nuestro ADN hay entre 20.000 y 24.000 genes que codifican proteínas, un número mucho menor que los 100.000 genes que los científicos consideraban más probable hace tan sólo diez años.

Así, aunque creamos que las proteínas son lo más importante que producen nuestras células, un 98 por ciento de nuestro genoma no codifica proteínas. Esto, hasta hace poco, era un completo misterio.
Durante los últimos diez años ha comenzado a desvelarse este misterio, viendo que está relacionado con la regulación de la expresión de los genes mediante mecanismos epigenéticos

Los estímulos medioambientales - ya sean los compuestos presentes en lo que comemos, las sustancias químicas que hay en el humo del tabaco, los rayos UV del Sol, los agentes contaminantes de los gases de los coches o cualquiera de los miles de moléculas y de las fuentes de radiación a las que estamos expuestos cada día- tienen un impacto en nuestros genes y causan un cambio en su expresión.

Incluso los individuos genéticamente idénticos (gemelos monozigóticos) son epigenéticamente distintos en el momento de nacer, y estas diferencias epigenéticas se vuelven más pronunciadas con la edad y con la exposición a diferentes entornos.





¿POR QUÉ EL PROYECTO GENOMA NO PROPORCIONÓ TODAS LAS RESPUESTAS?





La nutrición es uno de los campos en los que se puede predecir que la epigenética ocupará el primer plano en los próximos diez años.



VÍDEO: EPIGENÉTICA. Cómo la alimentación cambia nuestros genes 

Charla de Luis Franco sobre Epigenética. 31/03/217  
Para saber más:

  • ¿Pueden los hábitos de un hombre transmitirse a los genes de su hijo?  La Teoría genética clásica dice que no. Pero se ha visto que los espermatozoides de los hombres gordos y delgados salen con los genes implicados en el control del apetito, "marcados" de maneras diferentes.Esas marcas epigenéticas, que afectan a la regulación de los genes, no son permanentes en el hombre obeso, sino que responden al entorno, es decir, a la ingesta. Seguir leyendo



PRÁCTICA DE LABORATORIO:  

OBSERVACIÓN DE LOS CROMOSOMAS DE Allium cepa (cebolla)


Foto realizada por Diego.
 400 aumentos al microscopio
profases, metafases y una bonita anafase


Foto realizada por Marta.
Una evidente metafase




ANAFASE ampliada de foto realizada con el móvil
 a través del ocular del microscopio, con 400 aumentos
Puede observarse el reparto de  las cromátidas
 entre las dos células hijas














   

Los 16 cromosomas en el ecuador celular
formando la PLACA METAFÁSICA
(ampliación hecha con el móvil sobre  400 aumentos)
     

                    

¿QUÉ NOS DEPARA EL FUTURO?

La industria de la BIOTECNOLOGÍA nació en 1973 con la inserción de ADN ajeno, manipulado en el laboratorio, en bacterias. Pocos años después se empezó a usar  E.coli con un gen humano para fabricar insulina para diabéticos. 

En 1982 se creó el primer ratón transgénico usando un virus para añadir al genoma del animal un poco de ADN de otra especie.  



          
 En estos primeros pasos de ingeniería genética, los investigadores se veían limitados a usar técnicas que insertaban ADN ajeno en la célula al azar, y a esperar a que sucediera lo mejor.


Pasaron más de veinte años antes de que los biólogos moleculares tuvieran la pericia suficiente para cambiar genes específicos en los genomas de animales. Pero, a pesar de que la tecnología finalmente permite a los científicos la confianza de hacer cambios en el punto que quieren de un cromosoma, es difícil de usar.

La gran novedad  recibe el nombre de  técnica CRISPR/Cas. Esta es una nueva técnica para modificar los genomas de una manera simple, barata y eficaz que pone por primera vez a nuestro alcance la posibilidad de reescribir el código genético humano no solo en las células enfermas del cuerpo sino también en óvulos y espermatozoides que determinan el destino de nuestros hijos y de todo el linaje que emergerá de ellos. UN PASAPORTE AL FUTURO.


Si intentásemos describir CRISPR en una sola frase, sería: es el sistema inmune de las bacterias.

¡Las bacterias son seres unicelulares! ¿cómo puede una bacteria tener un "sistema inmune"?

Las bacterias pueden ser también infectadas, por ejemplo por virus. Los virus que infectan bacterias se llaman fagos. Los más simples están compuestos de un ácido nucleico que puede ser ADN o ARN como material genético, y de una envoltura proteica denominada cápside.
De una manera muy simple el ciclo biológico de un fago es el siguiente: GRÁFICO

1. El virus se une a la bacteria gracias a su cápside y le inyecta su ácido nucleico.
2. Una vez dentro el ácido nucleico viral toma el control de las funciones celulares, sobre todo del proceso de biosíntesis de proteínas. A partir de ese momento, la bacteria solo replica el material genético viral y sintetiza proteínas virales
3. En el interior de la célula se van ensamblando los nuevos virus, hasta que al final la bacteria se lisa y los nuevos virus se liberan.

La bacteria tiene una forma de neutralizar al virus que la infecta: el sistema CRISPR/Cas, ocurre lo siguiente:

Las bacterias tienen unas proteínas llamadas Cas capaces de unirse al ADN viral, inactivarlo y destruirlo. Pero además, las proteínas Cas son capaces de tomar una porción del ADN viral, modificarlo e integrarlo en su propio ADN bacteriano (dentro de unas secuencias repetitivas llamadas CRISPR). De esta forma, si esa bacteria o su descendencia, se encuentran con ese mismo virus, lo reconocerán rápidamente y neutralizarán.  Gráfico explicativo
  Este fenómeno tiene similitud con la vacunación para estimular nuestras defensas frente a un virus concreto, solo que en nuestro caso, la inmunidad adquirida no pasaría a nuestra descendencia.

¿Y ESTO PARA QUÉ NOS PUEDE SERVIR A NOSOTROS?

Las bacterias utilizan crispr/cas como un sistema de defensa contra virus, integran sus genes y los utilizan contra el propio agente invasor. Pero los genetistas han aprendido a usar crispr/cas como un vehículo para sustituir, corregir o modificar el genoma de cualquier animal.

Ahora, un investigador que quiera lograr un nuevo gen solo tiene que sintetizar la proteína Cas y un poco de ARN que encaje con la secuencia de la región objetivo. El ARN guía a Cas hasta el ADN que el investigador quiere cortar.Los sistemas de reparación la volverán a ligar. Pero si hay un ADN donador homólogo a la secuencia cortada, puede introducirse , pudiendo llevar  a cabo una inserción genética dirigida.


El método crispr ha sido probado con éxito en ratones y monos, y por tanto los científicos creen que es hora de estudiar si tiene utilidad médica para los humanos, en concreto, para curar enfermedades genéticas en la línea germinal, es decir, no ya en el propio enfermo, sino en sus hijos y el resto de su descendencia futura.



¿Habrá llegado nuestra especie al final de la evolución tal como hasta ahora la conocemos ? 

¿Será el momento de tomar las riendas de nuestro propio destino biológico? 


 Muchos científicos creen que ya hemos alcanzado ese punto, y que por tanto no tenemos más remedio que ponernos a pensar en el abismo conceptual que se abre ante nosotros.



  1. El exponencial desarrollo y abaratamiento de la secuenciación del ADN
  2. Los avances en el campo de la Epigenética
  3. Técnica de Ingeniería Genética CRISPR/Cas9


Tenemos los conocimientos y ahora también los medios...

COMIENZA LA CUENTA ATRÁS   








PREMIO "PRINCESA DE ASTURIAS" DE INVESTIGACIÓN 2015 (28 de Mayo del 2015)
CHARPENTIER  Y  DOUDNA

POR HABER DESARROLLADO LA TÉCNICA DENOMINADA CRISPR/CAS
24/10/2015 
 ceremonia de entrega de premios Princesa de Asturias




EL "BORRADO" GENÉTICO, PRIMER PASO PARA TRASPLANTES DE CERDO A HUMANO 

   El cerdo se considera una de las fuentes más prometedoras de órganos, pero las investigaciones están paradas por un grave problema: Su genoma contiene docenas de retrovirus  que pueden activarse e infectar al receptor del trasplante. En un importante paso para resolverlo, un grupo de investigadores de Harvard han utilizado la edición genómica para inactivarlos a todos. Y han comprobado en células humanas que la infectividad se pierde. 

Utilizar a los cerdos como incubadoras biológicas para desarrollar órganos humanos podría ser utilizado potencialmente para hacer crecer órganos humanos
Junio 2016 EL Pais

La técnica Crispr de edición genómica está revolucionando los laboratorios. Permite manipular el genoma humano, y por tanto, es la gran esperanza actual para corregir las 5000 enfermedades hereditarias descritas, entre ellas las enfermedades raras.







   



                     Fuente original Revista NATURE 



Investigadores en Oregón consiguen eliminar defectos congénitos gracias a la técnica CRISPR .      27/07/2017




ACTIVIDAD:     LA GENÉTICA QUE FULMINÓ UNA DINASTÍA


Los Habsburgo fueron una de las familias reales más importantes en Europa en los siglos XVI y XVII. Pero se casaban entre parientes para mantener la herencia. El entrecruzamiento genético derivó en incapacidades físicas y mentales, y puso fin a los herederos. 
   Genetistas de la Universidad de Santiago demuestran que doscientos años de consanguinidad provocaron la degeneración y extinción de la dinastía real española. Felipe I el Hermoso inició la dinastía y Carlos II el Hechizado la enterró.
La época de los Austrias españoles es la historia de una decadencia genética fruto de la suma de relaciones entre monarcas de la misma familia arrastradas durante casi 200 años. De repetidas uniones entre primos segundos y primeros, de entre tíos y sobrinas que fueron acumulando repeticiones en el genoma hasta alcanzar el culmen de la degeneración con el último de la estirpe: el Hechizado. Padecía raquitismo, tenía la cabeza grande, el corazón pequeño, escasa musculatura, era infértil y a los 30 años parecía un auténtico anciano.
A Carlos II lo conocían como el Hechizado, pero en realidad su hechizo fue el de la consanguinidad. Un equipo de genetistas ha confirmado mediante un estudio genético en el que se rastreó la genealogía de la rama española de los Habsburgo, con el análisis de más de 3000 personas, lo que los historiadores ya intuían:
LA ENDOGAMIA MATÓ A LOS AUSTRIAS.

La investigación ha revelado que Carlos II tenía un coeficiente de consanguinidad (tanto por ciento de genes idénticos del padre y de la madre) del 25%. Esto supone que en la cuarta parte de su genoma se repetía la misma secuencia en un cromosoma que en su homólogo. O dicho de otra forma, genéticamente es el fruto de una relación incestuosa, como la de un padre con su hija o entre hermanos.



A continuación tienes el GUIÓN DE LA ACTIVIDAD en la que tendrás que identificar a los reyes  y pegar sus fotos en el árbol genealógico de la Familia Habsburgo. Así como representar en los círculos que aparecen en el Árbol, el grado de consanguinidad de cada rey en forma de diagrama de sectores a partir del porcentaje de consanguinidad de cada uno (frecuencia relativa por 360º). 


MEJOR TRABAJO


En el guión también encontrarás referencia al conocido "labio Habsburgo", una característica genética que consiste en que el labio inferior es más grueso y cuelga (heredado de los Habsburgo) acompañado en muchos casos de un MENTÓN SALIDO  (heredado de la Casa de Borgoña). Los Borbones también heredaron este famoso labio  (en Leandro de Borbón ,tío de Juan Carlos I)

CON UN POCO DE HUMOR


No hay comentarios:

Publicar un comentario