jueves, 8 de diciembre de 2016

Expreión de la información genética

Francis Crick (1970) alumbró la idea de un sistema fundamental de mantenimiento y flujo de la información genética en los organismos vivos que denominó Dogma Central de la Biología Molecular
De manera que la información genética contenida en el ADN se mantiene mediante su capacidad de replicación (ver la animación y esta otra). 
La información contenida en el ADN se expresa dando lugar a proteínas, mediante los procesos de transcripción (ver la animación), paso por el que la información se transfiere a una molécula de ARN mensajero (ARN-m) y, mediante el proceso de la traducción (ver la animación) el mensaje transportado por el ARN-m se traduce a proteína.


Este esquema central de flujo de la información pronto fue modificado, ya que en algunos virus cuyo material hereditario es ARN, la información se conserva o mantiene mediante replicación del ARN. Además, también se comprobó que la información no va siempre del ADN hacia el ARN (ADN→ARN), en algunos casos la información puede fluir del ARN hacia el ADN (ARN→ADN), es decir sintetizar ADN tomando como molde ARN, teniendo lugar el fenómeno de la transcripción inversa. H. Temin recibió el Premio Nobel en 1975 por sus descubrimientos en relación con la interacción entre los virus tumorales y el material genético en la célula, en particular por el descubrimiento de la transcripción inversa en virus ARN-ADN. 


Por tanto, la ciencia es un ente dinámico que no se asienta, salvo notables excepciones, en dogmas. De este modo, han surgido una serie de elementos que implican la ampliación de este dogma tan tajante. Estas excepciones atañen, entre otras situaciones o elementos, a los priones, ribozimas y la enzima transcriptasa inversa.
  • Transcriptasa inversa: Ciertos virus ARN (los retrovirus) tienen la facultad de sintetizar ADN mediante una polimerasa, la transcriptasa inversa, que tiene como molde ARN. Esto supone una evasión al dogma, que sólo permite la replicación del ADN empleando ADN, y que supedita el ARN al ADN.
  • Existen moléculas de ARN con propiedades autocatalíticas, los ribozimas, capaces de modificarse y replicarse a sí mismos, en ausencia de proteína y ADN.
  • Priones: Los priones son proteínas libres de ácido nucleico que, según los modelos genéticos actuales, se propagan en su naturaleza polipeptídica, sin que medie ningún tipo de replicación o transcripción directa; simplemente, afectan a proteínas de su misma secuencia, previamente existentes, alterando su conformación.

miércoles, 30 de noviembre de 2016

La larga y dura lucha contra el Sida

Aprovecho que mañana es el Día Mundial del SIDA para recordar la dura lucha contra esta pandemia que afecta a millones de personas en el mundo, y para recuperar una entrada anterior:

El día mundial de la lucha contra el SIDA, que se conmemora el 1 de diciembre de cada año, se dedica a dar a conocer la epidemia de SIDA global causada por la extensión de la infección del VIH. El día 1 de diciembre fue elegido debido a que el primer caso de SIDA fue diagnosticado en este día en 1981. Desde entonces, el SIDA ha matado a más de 35 millones de personas en todo el mundo (y cerca de 40 millones viven con el virus), haciéndola una de las epidemias más destructivas de la historia registrada.

Los docentes desempeñamos un papel clave en la sensibilización sobre el VIH y el SIDA. Esta jornada mundial representa la oportunidad perfecta para involucrarse.
¡Empecemos por dedicar una hora para hablar del VIH y del SIDA este día u otro cualquiera!

A pesar de los avances, el VIH y el SIDA siguen siendo una amenaza a la salud pública en muchos países, afectando a docentes y alumnos en todo el mundo. La IE (Internacional de la Enseñanza) anima a los sindicatos a que se unan a esta iniciativa y destaquen la importancia de la educación en la prevención del VIH.

En 2001, los gobiernos se comprometieron en la Asamblea General de la ONU a lograr que más del 90% de la población joven tuviera los conocimientos necesarios para reducir su vulnerabilidad a la infección por el VIH en 2010. Sin embargo, los resultados de sondeos nacionales realizados en 2007 demuestran que sólo el 40% de jóvenes tienen conocimiento adecuado sobre el VIH y el SIDA, lo cual es muy preocupante.

La educación para la prevención es una necesidad, no sólo en los países con una alta prevalencia de VIH sino también en aquellos con baja prevalencia (ver mapa), donde la trivialización de la enfermedad provoca el crecimiento de comportamientos irresponsables en la población joven, incrementando el riesgo de contraer el VIH.

Porcentaje por países de adultos infectados por el sida. Fuente: wikipedia


Por ello, en la próxima clase hablaremos de esta grave enfermedad a escala prácticamente mundial y trataremos de resolver vuestras dudas al respecto, aunque primero debemos informarnos, por ejemplo consultando las siguientes webs:
Y después os recomiendo que hagáis la siguiente encuesta para comprobar lo aprendido.

jueves, 24 de noviembre de 2016

Anímate con el ADN

Fuente: http://www.canalgif.net
Aquí tenéis varias animaciones para ayudaros a entender la estructura del ADN y la relación que tiene la misma con la importantísima función de esta macromolécula:

martes, 22 de noviembre de 2016

Los ácidos nucleicos son los portadores de la información genética

A lo largo del siglo XX se descubrió la inmensa importancia biológica de los ácidos nucleicos como moléculas portadoras de la información biológica, mediante varias experiencias científicas:

Experimento de Griffith (1928) con ratones y Streptococcus (Diplococcus) pneumoniae (Bacterias causantes de la neumonía o neumococos):
A un ratón se le inoculaban bacterias S (capsuladas y virulentas), entonces el ratón moría y se recuperaban bacterias S vivas.
A otro ratón se le inoculaban bacterias R (sin cápsula y no virulentas), entonces el ratón sobrevivía y no se recuperaban bacterias.
Si a otro ratón se le inoculaban bacterias S muertas por el calor, el ratón también sobrevivía y no se recuperaban bacterias.
A otro ratón se le inoculaban bacterias R y bacterias S muertas por el calor, entonces el ratón moría y se recuperaban bacterias S vivas.
Griffith supuso que existía un “principio transformante” que pasaba de las bacterias S muertas a las bacterias R, siendo éstas transformadas en bacterias S que mataban al ratón. Por tanto, dicho "principio" llevaba la información biológica de las bacterias S.

Experiencias de Avery, Mc. Leod y Mac Carthy (1944) que completaron los trabajos anteriores con bacterias de la neumonía y demostraron que el "principio transformante" es el ADN bacteriano.


Experiencias de Hershey y Chase (1952) que trabajaron con fagos T2 marcados radiactivamente con P32, que marca el ácido nucleico, y con S35 que marca la proteína. Cuando se infectaba bacterias con fagos marcados con fósforo y azufre radiactivos se obtenían nuevos fagos sólo marcados con fósforo, lo que demostraba que la molécula infectante era el ácido nucleico y no la proteína.



Experiencias de Gierer y Scharamm (1956) con el virus del mosaico del tabaco (TMV) que no contiene ADN sino ARN.
Cuando se inoculaban hojas de tabaco con el TMV se producía la enfermedad (mosaico). Si se inoculaba sólo con la proteína o cápside del virus no había infección, pero ésta se producía al inocular con el ARN vírico.
Si se utilizaban virus mixtos (ARN del TMVA y proteína del TMVB) se producía una infección típica del TMVA. Y si se usaba ARN del TMVB
y proteína del TMVse producía una infección típica del TMV

Por tanto, todas estas experiencias demostraron que los ácidos nucleicos, tanto el ADN como el ARN (este último sólo en ciertos virus), son las moléculas que llevan la información hereditaria (genes) de los individuos, y son capaces de transmitirla a la siguiente generación.

jueves, 17 de noviembre de 2016

Historia de un descubrimiento fundamental en Biología

Para comenzar el tema de genética molecular nos viene estupendamente hacer un poco de historia sobre el descubrimiento de los ácidos nucleicos y de su importantísima función en los seres vivos. El texto está copiado de nuestra web colaborativa de Ampliación de Biología y geología de 4º de ESO:

Entre 1868 y 1869, el suizo Friedrich Miescher (1844-1895), siendo estudiante postdoctoral en el laboratorio de Frierich Hoppe-Seyler en Tübingen, aisló núcleos a partir de leucocitos del pus de los vendajes usados de hospital. Tras un tratamiento simple, comprobó que estaban formados por una única sustancia química muy homogénea y no proteica que denominó nucleína —el término «ácido nucleico» fue acuñado posteriormente por R. Altman en 1889—. Según sus palabras, la nucleína son «sustancias ricas en fósforo localizadas exclusivamente en el núcleo celular».

Este descubrimiento, que se publicó por primera vez en 1871, al principio no pareció relevante, hasta que Albrecht Kossel hizo las primeras investigaciones de su estructura química. Establece las bases de la estructura del ADN, al estudiar las nucleínas (nucleoproteínas) mostrando que consistían en una porción proteica y otra no proteica (ácidos nucleicos).

Este trabajo dio acceso a Kossel al Premio Nobel en 1910. El trabajo fue continuado por su discípulo, el químico ruso-americano Phoebus Levene (1869-1940), quien comprobó en 1900 que la nucleína se encontraba en todos los tipos de células animales analizadas. Más adelante, en 1909, comprobó las evidencias de Kossel, obteniendo que los ácidos nucleicos estaban compuestos de ácido fosfórico, una pentosa, y las bases nitrogenadas. La pentosa aislada de la nucleína de levadura comprobó que era ribosa. Tuvo que esperar hasta 1929 para identificar que la pentosa aislada del timo de los animales era desoxirribosa. Esta diferencia le hizo proponer que la nucleína de los animales era el nucleato de desoxirribosa (hoy en día llamado ácido desoxirribonucleico o ADN), mientras que los vegetales contenían el nucleato de ribosa (ácido ribonucleico o ARN).

E. Zacharias demuestra en 1881 que la naturaleza química de los cromosomas era nucleína. Entre 1879 y 1882 Walther Flemming (1843-1905) y Robert Feulgen, independientemente, desarrollan nuevas técnicas de tinción (se conoce como tinción de Feulgen) y logran visualizar los cromosomas en división, lo que les permitió describir la manera en que se replican los cromosomas (la mitosis).

En 1889 August Weismann (1834-1914) asocia de manera teórica, casi intuitiva, la herencia y los cromosomas, puesto que hubo que esperar hasta 1902 para que Walter S. Sutton (1877-1916) proponga, gracias a evidencias experimentales, que los genes de Mendel son unidades físicas que realmente se localizan en los cromosomas (la llamada teoría cromosómica de la herencia). Parte del trabajo que permitió a Sutton proponer ese modelo se debió al descubrimiento de la meiosis, junto a Theodor Boveri (1862-1915).


A su vez, Thomas Hunt Morgan (1866-1945) en la Universidad de Columbia (1909), realiza los experimentos con la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) que hoy se consideran clásicos sobre los rasgos genéticos ligados al sexo, lo que le valió el Premio Nobel en 1933.


Rosalind Franklin
El posterior y famosísimo descubrimiento de la estructura  en doble hélice del ADN (ver animación y vídeo), en 1953,  por James Watson y Francis Crick, gracias a las reglas de Chargaff y, sobre todo, a las imágenes de cristalografía de rayos X obtenidas por M. Wilkins (quien compartió el premio Nobel en 1962 con Watson y Crick) y Rosalind Franklin, daría para una montaña de libros, pero nos podemos conformar con ver el siguiente vídeo y este otro vídeo en V.O.S.

Imagen de rayos X del ADN ("fotografía 51")


Y merece la pena conocer más del trabajo de investigación y de la biografía de Rosalind Franklin (1920-1958) y este vídeo en galego.





viernes, 21 de octubre de 2016

La Genética mendeliana y problemas para practicar



Caracteres del guisante estudiados por Mendel




En una entrada anterior ya se hablaba de Gregor Mendel, considerado mayoritariamente como el precursor de la Genética moderna, al redescubrirse sus experiencias en 1900 por tres científicos (Carl Correns, Hugo De Vries y Erich von Tschermak) ¿de forma independiente?, aunque fueron publicadas 35 años antes.



 Mediante la primera presentación estudiaremos los conceptos básicos de Genética mendeliana, sus principios fundamentales, así como las excepciones, haciendo hincapié en caracteres mendelianos en la especie humana:



En la segunda presentación, elaborada por Manuel García-Viñó Sánchez, tenéis varios problemas para practicar:

martes, 18 de octubre de 2016

El enorme mérito de Mendel

Releyendo una pequeña historia de la Genética y de los genetistas en el delicioso libro de N. Lúchnik, de título "Por qué me parezco a mi padre", me vuelve a aparecer la meritoria figura de  J. Gregor Mendel, considerado por muchos como el "padre" de la Genética.

¿Por qué se le considera el precursor de la Genética moderna? Una posible explicación se puede deducir del siguiente texto, extraído del libro anteriormente mencionado:

"A diferencia de sus antecesores, quienes realizaban cruzamientos interespecíficos, es decir, trataban con las diferencias de un gran número de caracteres, Mendel se puso a investigar caracteres aislados y bien discernibles. En todos los experimentos cruzaba plantas que sólo se diferenciaban en uno de los caracteres y eran totalmente idénticos en todo lo demás.

Para comenzar, Mendel encargó a distintas casas especializadas en semillas 34 variedades de guisante (Pisum sativum). Pero los experimentos no los empezó de inmediato. Durante dos años estuvo comprobando la pureza de las variedades recibidas y una vez convencido de que daban una descendencia totalmente homogénea, comenzó los experimentos.

Los experimentos eran difíciles y minuciosos. El guisante se eligió, en particular, porque en él está excluida por completo la polinización cruzada fortuita (el estigma se cubre con su propio polen antes del florecimiento). Mendel depositaba polen ajeno en el estigma. Este procedimiento debía repetirlo con cada flor, y eran centenares y miles.

Uniformidad de los híbridos de la 1ª generación
En todos los experimentos se obtuvo un cuadro análogo. Mendel cruzaba, por ejemplo, plantas de semillas redondas (lisas) y semillas arrugadas, mientras que los descendientes de todas resultaron redondas. Además, ese resultado se obtenía independientemente de si semillas redondas las tenía o no la planta materna o paterna. Significaba que la forma redonda o lisa dominaba totalmente sobre la forma arrugada.

 Después  Mendel siembra las semillas híbridas y no hace nada más: que se autopolinicen. Y qué cosa tan asombrosa: si en la primera generación todas las plantas eran totalmente homogéneas y manifestaban sólo caracteres dominantes, en cambio, en la segunda se observaba mayor diversidad. Había muchas más plantas con caracteres dominantes, pero también eran bastantes las que tenían caracteres opuestos (llamados recesivos). Y lo más interesante era que entre los caracteres dominantes y recesivos se observaba una correlación muy determinada. La cantidad de semillas lisas fue 2,96 veces mayor, es decir, casi 3 veces.

Mendel no sólo repitió, sino que continuó lo empezado. Observó cómo sería, después de la autopolinización, la tercera generación y otra vez se presentó un cuadro nuevo. Después de la autopolinización de las plantas con caracteres recesivos no se producía ninguna segregación: toda la generación resultaba ser homogénea. En lo referente a las plantas con caracteres dominantes, éstas se portaban de manera distinta. Algunas, al igual que las plantas con caracteres recesivos, a continuación no presentaban segregación. Las demás, igual que antes, originaban la segregación de 1 : 3. Y aquí también se manifestaba una correlación cuantitativa determinada: una tercera parte de los dominantes no se segregaban; las dos terceras partes restantes se segregaban.

Mendel llegó a la conclusión de que sería más justo sustituir la segregación observada de 3 : 1 por la proporción de 2 : 1 : 1. Es decir, 1/2 daba semillas híbridas; 1/4, dominantes que no se segregaban y 1/4, recesivas. Esto era todo el cuadro. El fenómeno hereditario encajó en varias reglas sencillas. Para hacer una narración de ellas, nos hicieron falta bastantes palabras, pero representadas en un esquema, estas reglas tienen un aspecto muy simple. Estas son precisamente las famosas leyes de Mendel, como las llamara más tarde el botánico holandés Hugo De Vries".

lunes, 10 de octubre de 2016

Trabajo voluntario de la Unidad 1

Os planteo la realización de un trabajo voluntario, en formato de documento de texto o de presentación, sobre el ADN mitocondrial, la teoría de la Eva mitocondrial y, por tanto, sobre el origen de la humanidad y el llamado árbol genealógico humano.


 Un documental de National Geographic sobre este último apartado es el siguiente:


El genetista Spencer Wells y su equipo del Proyecto Genographic desgranan el viaje humano a través del tiempo, desde nuestros orígenes en el corazón de África hasta el último confín del mundo, y nos ayudan a componer una imagen fidedigna de la asombrosa travesía del ser humano.

Los trabajos pueden mandarse al correo electrónico que os comenté en clase hasta el 24 de octubre (inclusive).

viernes, 7 de octubre de 2016

Fisiología celular mediante vídeos

En primer lugar, un vídeo bastante completo sobre el metabolismo celular (eso sí con algún fallo clamoroso, como el de la niacina, que es la vitamina B3, y no la B1 como se dice en el vídeo). A nosotros nos vale con un resumen, especialmente de la primera parte:


Otro vídeo (en inglés, pero podéis activar los subtítulos) sobre los movimientos celulares mediante cilios y flagelos:


Y el movimiento ameboide:



 
Y ejemplos de movimientos (flagelar, ameboide y ciliar) en distintas células: 


 
Un vídeo bastante exhaustivo sobre la reproducción celular (mitosis y meiosis) y con cuestionario final:


Y, para rematar la faena de forma más original, dos vídeos musicales sobre las fases de la mitosis y de la meiosis realizados por escolares (me imagino que vosotros podéis afinar mejor):