Erase una vez los ácidos nucleicos (II)

Las cadenas de DNA y RNA adoptan estructuras en el espacio. Ambas pueden formar dobles hélices pero las de RNA suelen ser intracatenarias.

La hélice B es la estructura normal del DNA y es la que tiene los parámetros que se observan cuando el DNA está en condiciones del 92% de humedad y el sodio como catión.

Esta estructura está formada por dos polinucleótidos unidos entre sí en una hélice dextrógira, es decir, que gira en el sentido de las agujas del reloj cuando desciende por la hélice. Los grupos fosfato quedan hacia fuera formando un esqueleto mientras que las bases nitrogenadas quedan hacia dentro perpendiculares al eje de la hélice (tienen una inclinación muy pequeña). Además son cadenas antiparalelas y la hélice es compacta. 

Las bases nitrogenadas se relaciona por puentes de hidrogeno formados por un donador de hidrógenos y un aceptor. Los pares de bases C-G tienen más puentes de hidrogeno por lo que son más estables y más difíciles de desnaturalizar. La distancia entre pares de bases es tan pequeña que apenas hay espacio entre ellas, lo que estabiliza la hélice ya que se establecen fuerzas de Van der Waals.

 La unión de los pares de bases es cóncava y al apilarse las bases se forma el surco menor. Los fosfatos del exterior forman el surco mayor que es mucho más accesible que el menor.

 Las moléculas se asocian mediante cuatro tipos de interacciones: interacciones iónicas, hidrofobicas, fuerzas de Van der Waals y puentes de hidrogeno. Debido a esto una superficie es más accesible cuanto mayor sea la variabilidad de átomos para interacciones que posea. Los fosfatos tienen cargas negativas por lo que se repelen pero esto es compensado por los puentes de hidrogeno y el apilamiento de bases. Si los fosfatos estuvieran más cerca no se compensaría y la hélice seria inestable.

La hélice A es más común en RNA. Se caracteriza porque es más ancha y compacta que la B y porque la diferencia entre los surcos mayor y menor no están claras.

La hélice Z es levógira (gira en sentido contrario a las agujas del reloj), los fosfatos están en zigzag formando una línea quebrada, los  nucleótidos están más separados que en la B y es un poco más estrecha.

El enlace de la base y la pentosa puede girar. Como consecuencia de esto se forma esta estructura al producirse una alternancia en la orientación de las bases. No todos los nucleótidos tienen facilidad para adoptar la forma sin. Para que se produzca la hélice Z debe existir una alternancia de purinas y pirimidinas, la mejor es G-C.

Esta hélice es muy rara y esta desfavorecida desde el punto de vista energético ya que los fosfatos están más cerca, lo que produce  mayor repulsión e inestabilidad en la molécula. Para que se de esta estructura, además de la alternancia entre purinas y pirimidinas, la molécula debe estar sometida a una tensión. Además la hélice Z posee prácticamente un único surco ya que el surco menor no se nota.

Genética evolutiva (Tema 2) Apuntes

Constitución Genética de las poblaciones.

 Una población, desde el punto de vista genético, es un conjunto de individuos de la misma especie que conservan y mantienen un acervo genético común, unos genes que se pueden intercambiar entre ellos mediante la reprodución.

- Caracterísicas del acervo genético de una población para un único gen.

Si tenemos una población con varios individuos (G0) que genera otra (G1) y queremos saber si hay variación de las características poblacionales para un único gen nos fijamos en las frecuencias genéticas (Aa, AA, aa) o las frecuencias genotípicas (frecuencia relativa de cada genotipo de un mismo gen) o en la frecuencia génica (frecuencia del alelo "A" y del alelo "a"), todo esto se simplifica así:

Frecuencia de "A" = p      Frecuencia de "a" = q    => p + q = 1.

Si en la G0 tengo una "p" y una "q" determinadas habrá evolución si cambia "p" a "p´" y "q" a "q´" siempre que se siga manteniendo p + q = 1.

Genética evolutiva (Tema 1) Apuntes

Historia de los estudios de la evolución. La genética evolutiva en el contexto de la biología y la genética.

Empezaremos hablando de “Carl von Linneo”, naturalista que se dedicó a estudiar con curiosidad científica la diversidad de los seres vivos. Su gran obra fue ese estudio y el elaborar un sistema de clasificación y nomenclatura para poder afincar cada especie.  La pega es que pensó que todas las especies eran inmutables.

El primero que pensó en los parecidos y diferencias de las especies fue “Jean Baptiste Lamarck”, un zoologo. Llegó a plantear la hipótesis de la transmorfación de las especies con el tiempo. Él defendía el “transformismo”, no la evolución. En su gran obra “Philosophie Zoologique” no se usaba el método científico, eran ideas filosóficas sobre como se transformaban las especies. Su error fue pensar que los individuos eran modificados por el ambiente y que esa modificación se transmitía al ADN (él no lo conocía). Es la teoría del “uso y desuso” de los órganos que va en contra del dogma central de la biología molecular (DNA->RNA->proteínas).

Finalmente llegamos a Darwin. Charles Darwin era un joven inglés cuando se embarcó en una expedición cuya finalidad era elaborar cartas geográficas (duró 5 años), cada vez que el barco (Beagle) arribaba Darwin se adentraba en el territorio y tomaba muestras y notas sobre el medio y la fauna.

Él se fijó en el tiempo (las formas fósiles que recogía) y el espacio (la biodiversidad). Su gran logro fue pensar que en un nuevo medio se eliminaban los caracteres menos favorables y se “seleccionaban” los más favorables. Darwin defendía que el ambiente no modifica, la modificación ya existe y el ambiente selecciona.

 

La selección natural se basa en:

-          Se ha de tener en cuenta la capacidad de reproducción, el aumento de las poblaciones, su expansión.

-          Hay una selección a favor de los individuos con una mayor capacidad reproductiva.

-          La diferente capacidad reproductiva se debe a una variación genética.

-          Las variaciones genéticas, las mutaciones, son heredables.

La selección trabaja de la siguiente forma: primero se crea la variabilidad (mutación), se selecciona los individuos mejor adaptados que tendrán más posibilidades de reproducirse.
 

A pesar del gran aporte a la biología de Darwin su teoría tenía algunas pegas:

-          ¿Cómo se transmiten los caracteres? = Herencia.

-          ¿Cómo se produce la variación? = Mutación.

Estas lagunas no consiguieron explicarse hasta 1900 con el redescubrimiento de las “Leyes de Mendell” que explicaban los mecanismos de la herencia y la mutación.

Dárwin intentaba explicar, erróneamente, la herencia y la mutación con la “teoría de la pangénesis”. Decía que de todas las partes del cuerpo salían unas partículas, “gémulas”, que se fusionaban en los gametos. Esto era difícil introducirlo en la herencia pues el propio Darwin caía un poco en el lamarckismo.

 

La teoría de la pangénesis cayó en desuso con la aparición, en 1893, de la “teoría del plasma germinal”. En esa época ya se conocía la existencia del núcleo, los cromosomas y la meiosis entre otros avances.

Según esta teoría bastaba con que existiera un único tejido, un “tejido germinal”, que tuviera la potencialidad de generar al resto de tejidos del organismo así como a las células gaméticas.  En ese momento se intuía que esta información se encontraba en el núcleo.

Hoy en día ha surgido la “teoría sintética de la evolución” o “Neodarwinismo” que es básicamente una actualización de la teoría de Darwin gracias a los nuevos conocimientos científicos en campos como la biológía y la genética.

 

Se define de la siguiente manera:

 La evolución es una transformación de la composición génica de las poblaciones, basada principalmente en interacciones con el medio ambiente. Consta principalmente de radiaciones adaptativas, ajustes poblacionales a cambios ambientales en hábitats particulares y en la conquista de nuevas formas de explotación del ambiente.

“NO EVOLUCIONAN LOS INDIVIDUOS, SINO LAS POBLACIONES”.

  

La genética evolutiva y su importancia

GENÉTICA EVOLUTIVA

Importancia de la genética en la teoría de la evolución.

Por: Aitor Sánchez Hernández.

Cuando se sugirió por primera vez la teoría de la evolución hubo una gran controversia puesto que contradecía las creencias religiosas de la gente en esa época. No estaban corroboradas muchas de las bases en las que se asentaba la teoría de la evolución por lo que al entendimiento de los científicos de la época sonaba como una invención fantasiosa.

Actualmente la evolución ya no es una simple teoría, sino todo un campo de estudio, una rama científica. Con el paso del tiempo el paradigma evolutivo ha crecido y ha adquirido solidez, hasta tal punto que hoy resulta irrebatible gracias a las aportaciones que hizo la genética.

Pese a lo que se pueda pensar la idea de “evolución” no es nueva ni mucho menos, viene de muy atrás. Sin embargo, empezó a tomar forma y a adquirir un carácter más científico que filosófico a partir de las ideas de Jean Baptiste Lamarck, naturalista francés de finales del s.XVIII principios del s.XIX.

Lamarck propugnó que las variaciones que surgían por el uso o desuso de los órganos podían heredarse, conduciendo a un perfeccionamiento de la adaptación y a la posterior evolución, a través de grandes periodos de tiempo. No obstante esta teoría, aunque errónea, se mantuvo vigente mucho tiempo pese a que no aclaraba el proceso del cambio evolutivo ni daba pruebas de ello.

Habría de ser Charles Darwin a quien se le reconoce, con justicia, como el responsable de nuestra comprensión básica del proceso evolutivo quien proporcionase las respuestas a las incógnitas y errores legados por Lamarck.

Darwin razonaba que en la naturaleza, los individuos con cualidades que les permitiesen ajustarse mejor a sus ambientes, ser más fecundos, o bien, ser superiores a otros individuos de su especie, tenderían a dejar más descendencia. Así, estas cualidades, que son frecuentemente heredables, se incrementarían proporcionalmente en las generaciones sucesivas. Darwin afirmaba, por tanto, que no hay adaptación de los caracteres del individuo, hay variabilidad y la selección natural desecha aquellas variaciones no adaptadas y pasando las adaptadas a la siguiente generación.

Por muy lógica que pareciera la teoría de la evolución de Darwin tendía dos grandes lagunas que gracias a la genética han quedado resueltas: el mecanismo que genera la variabilidad y la forma en la que esta se hereda.

 La genética (que nació con el redescubrimiento de las Leyes de Mendell) no encajó perfectamente en la teoría de Darwin. Al principio se propuso como un paradigma evolutivo diferente a la selección natural creando una nueva teoría conocida como “mutacionismo”.

El mutacionismo sostenía que la mutación, única fuente conocida de variación, era la que dirigía la evolución. La selección natural no era importante y solo operaría suprimiendo de la población las mutaciones no deseables. De acuerdo con el mutacionismo la evolución se producía cuando una mutación favorable aparecía, remplazando a su menos válido predecesor.

Posteriormente se desechó el mutacionismo ya que no es necesario que los genes surjan de nuevo por mutaciones, pero en la medida en que sus frecuencias aumentan o disminuyen, a menudo debido a cambios ambientales, podemos decir que se está evolucionando.

Hoy en día la teoría vigente es el llamado “Neodarwinismo” o “teoría sintética” que es fruto de la unión de muchas disciplinas científicas (entre ellas y en un lugar importante está la genética). En ella las nuevas especies normalmente se originan a través de la acumulación de diferentes genes debido a mutaciones y a sucesivas adaptaciones al medio hasta formar poblaciones reproductivamente aisladas de la población original.

En definitiva la genética ha enriquecido la teoría de la evolución mediante la selección natural propuesta por Charles Darwin aportando las bases de la variación y de la herencia de los caracteres que hoy denominamos genes que hacen que seamos lo que somos.

APUNTES

Hola a tod@s, este es un apartado que se me ha ocurrido crear con mis propios apuntes en un principio pero que, por supuesto, cualquiera puede contribuir. Evidentemente serán apuntes de asignaturas propias de Biología y más específicamente de Biología Molecular (Genética evolutiva, Biología Molecular, Microbiología..) pero también subiré apuntes de otras asignaturas "complicadas" por así decirlo como Fisiología Vegetal y Fisiología Animal entre otras.

Vacuna española contra la Tuberculosis

Un tercio de la población mundial está infectada de tuberculosis, pero la mayoría no desarrolla la enfermedad. Anualmente mueren más de dos millones de personas por culpa del bacilo que causa esta enfermedad, Mycobacterium tuberculosis.

Hasta el momento la única vacuna existente contra éste organismo es la conocida como BCG (Bacilo de Calmette-Gérin), dicha vacuna existe desde 1920 pero su eficacia es muy variable, especialmente en la forma respiratoria de la enfermedad.

La BCG se obtuvo de una cepa de origen bovino a la que se le eliminaron un centenar de genes. Sin embargo, la vacuna diseñada por el "grupo de genética de micobacterias" de la Universidad de Zaragoza parte de una bacteria de origen humano que ha sido modificada genéticamente para rebajar su agresividad sin perder capacidad inmunológica.

El jefe del grupo de investigación, Carlos Martín, espera comenzar este año el ensayo clínico de la vacuna con 36 pacientes sanos para evaluar su seguridad. De la primera fase, con un coste algo menor de un millón de euros, se ocupará la empresa Biofabri. Si todo va bien y se alcanzan las siguientes etapas, los precios se dispararán. Es entonces cuando quizás entre en juego la Fundación de Bill y Melinda Gates.

Enlace a la noticia en ElPaís

Érase una vez los ácidos nucleicos (I)

Para hablar de biología hay que tener siempre presentes a los ácidos nucleicos (el DNA y el RNA). Todos hemos oído hablar de estas moléculas y es importante saber su composición y sus características para entender la biología molecular.

Los ácidos nucleicos están formados por nucleótidos. Los nucleótidos están formados por nucleosidos más fosfatos. Los nucleosidos están formados por una pentosa (azúcar) unida a una base nitrogenada.

Para entender su composición es mejor verla. Abajo podéis ver la estructura de un nucleótido de DNA.

Los nucleótidos son diferentes dependiendo de su base nitrogenada. Esta puede ser de dos tipos: purina o pirimidina. Las bases púricas están compuestas por dos anillos mientras que las pirimidínicas están compuestas por uno, podéis acordaros pensando que las más largas tienen el nombre más corto y viceversa.

Una vez claro lo que es un nucleótido (o al menos eso espero) os voy a contar las diferencias entre DNA y RNA. La principal diferencia está contenida en sus nombres ácido ribonucleico (RNA) y ácido desoxirribonucleico (DNA). ¿Qué quiere decir esto? Pues que al DNA le falta un oxígeno. ¿Qué oxígeno? Pues el del grupo hidroxilo (-OH) del carbono en posición 2’. ¿Hablas sola? Sip.

Por si acaso así no lo veis claro os pongo otra imagen :D.

               

La otra diferencia importante es debida a las bases nitrogenadas ya que, ambos pueden tener  como base nitrogenada guanina, citosina y adenina, pero solo el DNA puede tener timina y solo el RNA tendrá uracilo.

Esas serian las diferencias principales entre DNA y RNA.

Ahora que sabemos cómo son las unidades que forman los ac. nucleicos vamos a ver como se unen estas unidades para dar lugar a la molécula de ac. nucleico.

Los nucleótidos se unen entre sí mediante un enlace fosfodiester  entre el hidroxilo de uno de los nucleótidos y el grupo fosfato del otro.

De esta manera se unen varios nucleótidos formando una cadena de nucleótidos, un polinucleótido que será la estructura primaria de los ácidos nucleicos.

La secuencia de nucleótidos formada será la que contendrá la información genética y se escribe de 5' fosfato a 3' OH.

Una vez explicada la estructura básica de los ácidos nucleicos termino.

Ha sido un placer y espero que os haya quedado claro. Si tenéis alguna duda preguntar,  buscar en internet o en un libro pero nos os quedéis con ella.

Bye~~