En biología (y, por
extensión, en computación evolutiva para identificar
posiciones de interés sobre determinadas secuencias), un locus (del latínlocus, lugar; el plural en español
es locus, pero por influencia anglosajona se suele usar
incorrectamente loci) es una posición fija en un cromosoma, como la posición
de un gen o de un marcador (marcador genético). Una variante
de la secuencia del ADN en un determinado
locus se llama alelo. La lista ordenada de locus conocidos para un genoma particular se denomina mapa
genético, mientras que se denomina cartografía
genética al proceso de determinación del locus de un
determinado caracter biológico.
Las células diploides y poliploides cuyos cromosomas
tienen el mismo alelo en algún locus se llaman homocigotos,
mientras que los que tienen diferentes alelos en un
locus, heterocigotos.
Un híbrido es el organismo
vivo animal o vegetal procedente del cruce de dos organismos de razas,
especies o subespecies distintas, o de alguna o mas cualidades
diferentes.
Según el Servicio de Consultas Lingüísticas de
la RAE (2012) son correctas en español las
formas hibridar, hibridación y sus derivados, pero no es
correcta la formahibridización ni tampoco
sus derivados.
Muchos de los híbridos generados entre especies
diferentes nacen estériles. La utilidad, al hombre, de este tipo de híbridos radica en que son mas
fuertes, productivos, etc (por la combinación de cualidades ofrecidas
por sus padres) y, por tanto, mas idóneos que éstos en su
explotaciónespecífica (alimenticia, de transporte, etc).
Genéticamente los híbridos son
organismos heterocigotos por poseer genes para rasgos distintos, que
pueden ser tanto recesivos como dominantes, heredados de sus
padres. Cuando hay falta de genes dominantes entre sus alelos, se
manifiestan en ellos los caracteres recesivos.
Muchos de los animales hipotéticos tratados como
supuestos críptidos resultaron ser —o se especula que en
realidad sean— individuos híbridos de especies simpatricas.
La transcripción del ADN es el primer
proceso de la expresión génica, mediante el cual se
transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la
secuencia deproteína utilizando diversos ARN como intermediarios.
Durante la transcripción genética, las secuencias
de ADN son copiadas a ARN mediante
una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la
información de la secuencia del ADN. De esta manera, la
transcripción del ADN también
podría llamarse síntesis del ARN mensajero.
En el caso de las eucariotas, el proceso se realiza en
el núcleo, y es similar al de las procariotas, pero de mayor
complejidad. Diferentes ARNp transcriben distintos
tipos de genes. La ARNpII transcribe los pre-ARNm, mientras que la ARNpI
y ARNpIII transcriben los ARN-ribosomales y ARNt, respectivamente. Los ARNs transcritos son modificados posteriormente. El
pre-ARNm,por ejemplo, sufre un proceso de
maduración que tras cortes y empalmes sucesivos elimina ciertos
segmentos del ADN llamados los intrones paraproducir el ARNm final.
Durante este proceso de maduración se puede dar
lugar a diferentes moléculas de ARN, en función de diversos
reguladores. Así pues, un mismo gen o secuencia
de ADN, puede dar lugar a diferentes moléculas de ARNm y por tanto,
producir diferentes proteínas. Otro factor de regulación propio
de las células eucariotas son los conocidos potenciadores (en
inglés: 'enhancers'), que incrementan mucho (100 veces) la
actividad de transcripción de un gen, y no
depende de la ubicación de éstos en el gen, ni la
dirección de la lectura.
Clasicamente se divide el proceso de la transcripción en 3 etapas
principales (iniciación, elongación y terminación), pero
realmente se pueden diferenciar 5 etapas
Preiniciación
Al contrario de la replicación de ADN, durante
el inicio de la transcripción no se requiere la presencia de un cebador
para sintetizar la nueva cadena, de ARN en este caso. Antes del inicio de la
transcripción se necesita toda una serie de factores de
transcripción que ejercen los factores de iniciación. Estos se unen a secuencias específicas de ADN para reconocer
el sitio donde la transcripción ha de comenzar y se sintetice el ARN
cebador. Esta secuencia de ADN en la que se ensamblan
los complejos de transcripción se llamapromotor. Los promotores
se localizan en los extremos 5'-terminales de los genes, antes del comienzo del gen, y a ellos se unen los factores
de transcripción mediante fuerzas de Van der
Waals y enlaces de hidrógeno. Los promotores
tienen secuenciasreguladoras definidas, muy conservadas en cada
especie, donde las mas conocidas son la caja TATA(situada
sobre la región -10), con la secuencia consenso TATA(A/T)A(A/T); y la
caja TTGACA (situada en el punto -35). La formación del complejo de transcripción se realiza
sobre el promotor TATA, allí se forma el núcleo del complejo de iniciación. Sobre la
caja TATA se fija una proteína de unión (TBP) junto con el factor
de transcripción TFII D (TF proviene del
inglés: transcription factor). Después, a ellos se unen otros
factores de transcripción específicos: TFII B se une a TBP,
TFII A (opcional), que estabiliza el complejo TFII B-TBP; luego se une el
complejo TFII F y ARN polimerasa, y al final TFII E y TFII H. Todo
ello forma un complejo que se llama complejo de preiniciación
cerrado o PIC. Cuando la estructura se abre por mediación del
factor de transcripción TFII H, da comienzo la iniciación y
al complejo abierto (por su
acción helicasa dependiente de ATP).
[editar]Iniciación
Primero, una Helicasa separa las hebras de ADN en estas denominadas cajas TATA,
ya que entre adenina y timina se establecen dos enlaces de hidrógeno,
mientras que entre citosina y guanina se forman tres. Posteriormente se unen
los factores y las proteinas de transcripción (TBP, TF2D, TF2B) permitiendo,
de esta manera, el acceso de la ARN polimerasa al molde de ADN de cadena
simple, siendo esta la ultima en posicionarse. Aunque la búsqueda del promotor por la ARN
polimerasa es muy rapida, la formación de laburbuja
detranscripción o apertura del ADN y la síntesis del cebador es muy
lenta. La burbuja de transcripción es una apertura de ADN
desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a sintetizarse el ARN
cebador a partir del
nucleótido número 10 del ADN molde de la burbuja de
transcripción. La burbuja de transcripción se llama complejo
abierto. La ARN polimerasa es una enzima formada por 5 subunidades: 2
subunidades α, 1 subunidad β, 1 subunidad β' y 1 subunidad
ω que tiene como
función la unión deribonucleótidos trifosfato. Cuando
se forma el complejo abierto, la ARN polimerasa comienza a unir
ribonucleótidos mediante enlaces fosfodiéster, y una vez que
se forma el primer enlace fosfodiéster, acaba la etapa de
iniciación.y comienza asi la siguiente etapa.
[editar]Disgregación
del promotor
Una vez sintetizado el primer enlace fosfodiéster, se debe
deshacer el complejo del
promotor para que quede limpio para volver a funcionar de nuevo. Durante esta
fase hay una tendencia a desprenderse el transcrito inicial de ARN y producir
transcritos truncados, dando lugar a una iniciación abortada,
común tanto en procariontes como eucariontes. Una vez que la cadena transcrita alcanza una longitud de unos 23
nucleótidos, el complejo ya no se desliza y da lugar a la siguiente
fase, la elongación.
La disgregación del promotor coincide con una fosforilación de la
serina 5 del dominio carboxilo terminal de la ARN polimerasa, que es
fosforilado por el TFII H (que es una
proteínaquinasa dependiente de ATP)
ElongaciónLa ARN polimerasa cataliza la elongación de
cadena del ARN. Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena
de ADN, y para que se formen correctamente los enlaces de hidrógeno que
determina el siguiente nucleótido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa
reconoce a los ribonucleótidos trifosfato entrantes. Cuando el
nucleótido entrante forma los enlaces de hidrógeno
idóneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formación del enlace
fosfodiéster que corresponde. A esto se le llama elongación,
la segunda etapa de la transcripción del ARN.
[editar]Terminación
Al finalizar la síntesis de ARNm, esta molécula ya se ha separado
completamente del ADN (que recupera su forma original)
y también de la ARN polimerasa, terminando la transcripción. La
terminación es otra etapa distinta de la transcripción, porque
justo cuando el complejo de transcripción se ha ensamblado activamente
debe desensamblarse una vez que la elongación se ha completado. La
terminación esta señalizada por la información
contenida en sitios de la secuencia del ADN que se
esta transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al
transcribir algunas secuencias especiales del ADN. Estas secuencias son ricas
en guanina y citosina, situadas en el extremo de los genes,
seguidas de secuencias ricas en timina, formando
secuencias palindrómicas, que cuando se transcriben el ARN
recién sintetizado adopta una estructura en horquilla que
desestabiliza el complejo ARN-ADN, obligando a separarse de la ARNpolimerasa,
renaturalizandose la burbuja de transcripción. Algunas secuencias
de ADN carecen de la secuencia de terminación, sino que poseen otra
secuencia a la que se unen una serie de proteínas reguladoras
específicas de la terminación de la transcripción
como rho.
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La traducción es el segundo proceso de la síntesis
proteica (parte del proceso general de
la expresión génica). La traducción ocurre tanto en
el citoplasma, donde se encuentran los ribosomas, como también
en el retículo endoplasmatico rugoso (RER). Los ribosomas estan formados por una subunidad
pequeña y una grande que rodean al ARNm. En la traducción,
el ARN mensajero se decodifica para producir un polipéptido específico
de acuerdo con las reglas especificadas por el código
genético. Es el proceso que convierte una secuencia de
ARNm en una cadena de aminoacidos para formar una proteína.
Es necesario que la traducción venga precedida de un
proceso de transcripción. El proceso de traducción tiene
cuatro fases: activación, iniciación, elongación y
terminación (entre todos describen el crecimiento de la cadena de
aminoacidos, o polipéptido, que es el producto de la
traducción).
En la activación, el aminoacido (AA)
correcto se une al ARN de transferencia (ARNt) correcto.
Aunque técnicamente esto no es un paso de la
traducción, es necesario para que se produzca la traducción. El
AA se une por su grupocarboxilo con el OH 3' del ARNt
mediante un enlace de tipo éster. Cuando el ARNt esta enlazado
con un aminoacido, se dice que esta
'cargado'. La iniciación supone que la subunidad
pequeña del
ribosoma se enlaza con el extremo 5' del ARNm con la ayuda de factores de
iniciación (FI), otras proteínas que asisten el proceso. La
elongación ocurre cuando el siguiente aminoacil-ARNt (el ARNt cargado)
de la secuencia se enlaza con el ribosoma ademas de con un GTP y un factor de elongación. La
terminación del
polipéptido sucede cuando la zona A del ribosoma se encuentra con un
codón de parada (sin sentido), que son el UAA, UAG o UGA. Cuando esto sucede, ningún ARNt puede reconocerlo, pero el
factor de liberación puede reconocer los codones sin sentido y provoca
la liberación de la cadena polipeptídica. La capacidad de
desactivar o inhibir la traducción de la biosíntesis de
proteínas se utiliza en antibióticos como
la anisomicina, la cicloheximida, el cloranfenicol y
la tetraciclina.
La mutación en genética y biología,
es una alteración o cambio en la información genética
(genotipo) de un ser vivo (muchas veces por
contacto con mutagenos) y que, por lo tanto, va a producir un
cambio de características de éste, que se presenta súbita
y espontaneamente, y que se puede transmitir o heredar a la
descendencia. Este cambio va a estar presente en una
pequeña proporción de la población (variante) o del organismo
(mutación). La unidad genética capaz de mutar es
el gen que es la unidad de información hereditariaque forma
parte del ADN. En los seres
multicelulares, las mutaciones sólo pueden ser heredadas cuando afectan
a las células reproductivas. Una consecuencia
de las mutaciones puede ser una enfermedad genética, sin embargo,
aunque en el corto plazo puede parecer perjudiciales, a largo plazo las
mutaciones son esenciales para nuestra existencia. Sin mutación
no habría cambio y sin cambio la vida no podría evolucionar.
Mutación somatica: es la que afecta a las células
somaticas del
individuo. Como
consecuencia aparecen individuos mosaico que poseen dos líneas celulares
diferentes con distinto genotipo. Una vez que una célula sufre una
mutación, todas las células que derivan de ella
por divisiones mitóticas heredaran la mutación (herencia
celular). Un individuo mosaico originado por una
mutación somatica posee un grupo de células con un
genotipo diferente al resto, cuanto antes se haya dado la mutación en el
desarrollo del
individuo mayor sera la proporción de células con distinto
genotipo. En el supuesto de que la mutación se hubiera dado
después de la primera división del cigoto (en estado de dos células),
la mitad de las células del
individuo adulto tendrían un genotipo y la otra mitad otro distinto. Las
mutaciones que afectan solamente a las células de la línea
somatica no se transmiten a la siguiente generación.2 3
Mutaciones en la línea germinal: son las que afectan a las
células productoras de gametos apareciendo, de este modo,
gametos con mutaciones. Estas mutaciones se transmiten a
lasiguiente generación y tienen una mayor importancia desde el punto de
vista evolutivo.
Mutaciones morfológicas
Afectan a la morfología del individuo, a su
distribución corporal. Modifican el color o la forma de cualquier
órgano de un animal o de una planta. Suelen producir malformaciones. Un
ejemplo de una mutación que produce malformaciones en humanos es aquella
que determina la neurofibromatosis. Esta es una enfermedad hereditaria,
relativamente frecuente (1 en 3.000 individuos), producida por una
mutación en el cromosoma 17 y que tiene
una penetrancia del 100% y expresividad variable. Sus manifestaciones
principales son la presencia de neurofibromas, glioma del nervio óptico,
manchas cutaneas de color café con leche, hamartomas del iris, alteraciones óseas (displasia del esfenoide,
adelgazamiento de la cortical de huesos largos). Con frecuencia hay retardo
mental y macrocefalia.4
Mutaciones letales y deletéreas
Son las que afectan la supervivencia de los individuos, ocasionandoles
la muerte antes de alcanzar la madurez sexual. Cuando la mutación no
produce la muerte, sino una disminución de la capacidad del
individuo para sobrevivir y/o reproducirse, se dice que la mutación
es deletérea. Este tipo de mutaciones suelen producirse por cambios
inesperados en genes que son esenciales o imprescindibles para la supervivencia
del
individuo. En general las mutaciones letales son recesivas, es decir, se
manifiestan solamente en homocigosis o bien, en hemicigosis para aquellos
genesligados al cromosoma X en humanos, por ejemplo.2 5
Mutaciones condicionales
Las mutaciones condicionales (incluidas las condicionalmente letales) son muy
útiles para estudiar aquellos genes esenciales para la bacteria. En
estos mutantes hay que distinguir dos tipos de condiciones
condiciones restrictivas (también llamadas no-permisivas): son
aquellas condiciones ambientales bajo las cuales el mutante pierde la
viabilidad, o su fenotipo se ve alterado, debido a que el producto afectado por
la mutación pierde su actividad biológica.
condiciones permisivas: son aquellas bajo las cuales
el producto del
gen mutado es aún funcional.
[editar]Mutaciones bioquímicas o nutritivas
Son los cambios que generan una pérdida o un
cambio de alguna función bioquímica como, por ejemplo, la actividad de una
determinada enzima. Se detectan ya que el organismo que presenta esta
mutación no puede crecer o proliferar en un
medio de cultivo por ejemplo, a no ser que se le suministre un compuesto
determinado. Los microorganismos constituyen un
material de elección para estudiar este tipo de mutaciones ya que las
cepas silvestres solo necesitan para crecer un medio compuesto por sales
inorganicas y una fuente de energía como la glucosa. Ese
tipo de medio se denomina mínimo y las cepas que crecen en
él se dicen prototróficas. Cualquier cepa mutante para un gen que produce una enzima perteneciente a
una vía metabólica determinada, requerira que se
suplemente el medio de cultivo mínimo con el producto final de
lavía o ruta metabólica que se encuentra alterada. Esa cepa se
llama auxotrófica y presenta una mutación
bioquímica o nutritiva.6
Mutaciones de pérdida de función
Las mutaciones suelen determinar que la función del
gen en cuestión no se pueda llevar a cabo correctamente, por lo que
desaparece alguna función del
organismo que la presenta. Este tipo de mutaciones, las que
suelen ser recesivas, se denominan mutaciones de pérdida de
función. Un ejemplo es la
mutación del
gen hTPH2 que produce laenzima triptófano
hidroxilasa en humanos. Esta enzima esta
involucrada en la producción de serotonina en el cerebro.
Una mutación (G1463A) de hTPH2 determina aproximadamente un
80% de pérdida de función de la enzima, lo que se traduce en una
disminución en la producción de serotonina y se manifiesta en un
tipo de depresión llamada depresión unipolar.7
Mutaciones de ganancia de función
Cuando ocurre un cambio en el ADN, lo mas normal es que corrompa
algún proceso normal del ser vivo. Sin embargo, existen raras ocasiones
donde una mutación puede producir una nueva función al gen,
generando un fenotipo nuevo. Si ese
gen mantiene la función original, o si se trata de un gen duplicado, puede
dar lugar a un primer paso en la evolución. Un
caso es la resistencia
a antibióticos desarrollada por algunas bacterias (por eso no es
recomendable hacer un uso abusivo de algunos antibióticos ya que
finalmente el organismo patógeno ira evolucionando y el
antibiótico no le hara ningún efecto).
