Concepto de Genética
La genética es el estudio de la herencia, el proceso en el cual un padre le transmite ciertos genes a sus hijos.
La Genética es la rama de la Biología que se ocupa de la herencia, proceso por el cual los rasgos se transmiten de los padres a los hijos. Desde hace más de tres mil millones de años los seres vivos vienen reproduciéndose, generación tras generación, y cada progenitor transmite a sus hijos todas las instrucciones biológicas necesarias para que éstos desarrollen el mismo tipo de organismo que el progenitor.
Genética Mendeliana: Leyes. Concepto de: genes, locus, alelos, genotipo, fenotipo, homocigoto, heterocigoto,híbridos.
Gregor Johann Mendel (1822-1884)
Fue un monje austriaco cuyos experimentos se convirtieron en el fundamento de la actual teoría de la herencia.
Nacido el 22 de julio de 1822, en el seno de una familia campesina de Heinzendorf (hoy Hynčice, República Checa), ingresó en el monasterio de agustinos de Brünn (hoy Brno, República Checa), reputado centro de estudio y trabajo científico. Más adelante trabajaría como profesor suplente en la Escuela Técnica de Brünn. Allí, Mendel se dedicó de forma activa a investigar la variedad, herencia y evolución de las plantas en un jardín del monasterio destinado a los experimentos. Entre 1856 y 1863 cultivó y estudió al menos 28.000 plantas de guisante o chícharo, analizando con detalle siete pares de características de la semilla y la planta. Sus exhaustivos experimentos tuvieron como resultado el enunciado de dos principios que más tarde serían conocidos como leyes de la herencia. Sus observaciones le llevaron también a acuñar dos términos que siguen empleándose en la genética de nuestros días: dominante y recesivo.
Mendel publicó su obra más importante sobre la herencia en 1866. A pesar de, o quizá debido a la descripción de gran número de cruzamientos experimentales, que le permitió expresar numéricamente los resultados obtenidos y someterlos a un análisis estadístico, su trabajo no tuvo trascendencia alguna en los siguientes treinta y cuatro años. Sólo obtuvo el debido reconocimiento en 1900, de manera más o menos independiente, por parte de tres investigadores, uno de los cuales fue el botánico holandés Hugo de Vries, y sólo a finales de la década de 1920 y comienzos de 1930 se comprendió su verdadero alcance, en especial en lo que se refiere a la teoría evolutiva. Como resultado de años de investigación en el campo de la genética de poblaciones, se pudo demostrar que la evolución darwiniana podía describirse en términos del cambio en la frecuencia de aparición de pares de genes mendelianos en una población a lo largo de sucesivas generaciones.
Los experimentos posteriores de Mendel con la vellosilla Hieracium, no fueron concluyentes, y debido a la presión de otras ocupaciones, en la década de 1870 había abandonado ya sus experimentos sobre la herencia. Murió el 6 de enero de 1884 en Brünn.
Leyes de Mendel, principios de la transmisión hereditaria de las características físicas. Se formularon en 1865 por el monje agustino Gregor Joham Mendel. Mendel descubrió al experimentar con siete características distintas de variedades puras de guisantes o chícharos de jardín, que al cruzar una variedad de tallo alto con otra de tallo enano, por ejemplo, se obtenían descendientes híbridos. Estos se parecían más a los ascendientes de tallo alto que a ejemplares de tamaño mediano. Para explicarlo, Mendel concibió la idea de unas unidades hereditarias, que en la actualidad llamamos genes, los cuales expresan, a menudo, caracteres dominantes o recesivos. Al formular su primer principio (la ley de la segregación), Mendel planteó que los genes se encuentran agrupados en parejas en las células somáticas y que se segregan durante la formación de las células sexuales (gametos femeninos o masculinos). Cada miembro del par pasa a formar parte de células sexuales distintas. Cuando un gameto femenino y otro masculino se unen, se forma de nuevo una pareja de genes en la que el gen dominante (tallos altos) oculta al gen recesivo (tallos enanos).
Para comprobar la existencia de tales unidades hereditarias, Mendel cruzó entre sí ejemplares de la primera generación de híbridos de tallo largo. Encontró que la segunda generación estaba formada por una proporción de tres descendientes de tallo largo por cada descendiente de tallo corto. Dedujo, con acierto, que los genes se agrupan en pares de los tipos AA, Aa, y aa ("A" representa dominante y "a" representa recesivo). Tras posteriores experimentos de cruzamiento, descubrió que cuando se polinizaban entre sí ejemplares AA, se producían solamente plantas de tallo alto, y que cuando los cruces se realizaban entre ejemplares aa, se obtenían sólo plantas de tallo enano. Así mismo, los cruces entre híbridos altos Aa generaban una descendencia de plantas de tallo alto y de tallo enano, en una proporción de tres a uno respectivamente. Desde entonces, Mendel pudo comprender que las unidades hereditarias no se mezclan entre sí, como creían sus predecesores; sino que permanecen inalterables en el transcurso de las sucesivas generaciones. Apoyándose en esto, Mendel formuló su segundo principio (la ley de la segregación independiente). En él se afirma que la expresión de un gen, para dar una característica física simple, no está influida, generalmente, por la expresión de otras características. Las leyes de Mendel proporcionaron las bases teóricas para la genética moderna y la herencia.
Leyes de Mendel
De los trabajos realizados por Mendel, se han derivado las leyes mendelianas de la herencia, las cuales se conocen como Primera Ley de Mendel o Ley de Segregación de los Caracteres y la Segunda Ley de Mendel o de la Distribución Independiente.
Primera ley de Mendel: A esta ley se le llama también Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1), y dice que cuando se cruzan dos variedades individuos de raza pura, ambos homocigotos, para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales.
Los individuos de esta primera generación filial (F1) son heterocigóticos o híbridos, pues sus genes alelos llevan información de las dos razas puras u homocigóticas: la dominante, que se manifiesta, y la recesiva, que no lo hace..
Mendel llegó a esta conclusión trabajando con una variedad pura de plantas de guisantes que producían las semillas amarillas y con una variedad que producía las semillas verdes. Al hacer un cruzamiento entre estas plantas, obtenía siempre plantas con semillas amarillas.
Segunda ley de Mendel: A la segunda ley de Mendel también se le llama de la separación o disyunción de los alelos.
Experimento de Mendel. Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la primera generación (F1) del experimento anterior y las polinizó entre sí. Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes en la proporción que se indica en la figura. Así pues, aunque el alelo que determina la coloración verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a manifestarse en esta segunda generación.
Los dos alelos distintos para el color de la semilla presentes en los individuos de la primera generación filial, no se han mezclado ni han desaparecido , simplemente ocurría que se manifestaba sólo uno de los dos. Cuando el individuo de fenotipo amarillo y genotipo Aa, forme los gametos, se separan los alelos, de tal forma que en cada gameto sólo habrá uno de los alelos y así puede explicarse los resultados obtenidos.
Tercera ley de Mendel. Se conoce esta ley como la de la herencia independiente de caracteres, y hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres distintos. Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia de la presencia del otro carácter.
Experimento de Mendel. Mendel cruzó plantas de guisantes de semilla amarilla y lisa con plantas de semilla verde y rugosa ( Homocigóticas ambas para los dos caracteres).
Las semillas obtenidas en este cruzamiento eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose así la primera ley para cada uno de los caracteres considerados , y revelándonos también que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa.
Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas (AaBb). Estas plantas de la F1 se cruzan entre sí, teniendo en cuenta los gametos que formarán cada una de las plantas. 
Se puede apreciar que los alelos de los distintos genes se transmiten con independencia unos de otros, ya que en la segunda generación filial F2 aparecen guisantes amarillos y rugosos y otros que son verdes y lisos, combinaciones que no se habían dado ni en la generación parental (P), ni en la filial primera (F1).
Se puede apreciar que los alelos de los distintos genes se transmiten con independencia unos de otros, ya que en la segunda generación filial F2 aparecen guisantes amarillos y rugosos y otros que son verdes y lisos, combinaciones que no se habían dado ni en la generación parental (P), ni en la filial primera (F1). Asímismo, los resultados obtenidos para cada uno de los caracteres considerados por separado, responden a la segunda ley.
Genes, Locus, Alelos, Genotipo, Fenotipo, Homocigoto, Heterocigoto,Híbridos.
Genes: Cada una de las partículas dispuestas en un orden fijo a lo largo de los cromosomas y que determinan la aparición de los caracteres hereditarios, en los virus, en las bacterias, las plantas y los animales.
Locus: El locus se refiere a la posición o localización de un gen en el genoma.
Alelos: Una de las posibles formas de una gen. Una célula diploide tienen, habitualmente dos alelos de un único gen, que ocupan la misma posición relativa entre cromosomas homólogos. Un alelo es dominante sobre el otro y este alelo dominante condiciona las características físicas particulares de cada organismo.
Genotipo: Composición genética de un organismo, es decir, la combinación de alelos que posee.
Fenotipo: Características que pueden verse en un organismo. Están determinadas por sus genes, a través de relaciones de dominancia entre los alelos, así como la interacción de los genes con el medio ambiente en que se encuentra el organismo.
Homocigoto: Describe un organismo o célula en la que los alelos de un locus determinado son idénticos a los del cromosoma homólogo. Los organismos homocigóticos, a los que se denomina homocigóticos, tienen una descendencia idéntica a los padres cuando se relacionan entre ellos.
Heterocigoto: Describe un organismo o célula en el que los alelos de un determinado locus de cromosomas homólogos son distintos. El aspecto que presenta el organismo suele estar determinado por el alelo dominante. Los organismo heterocigótico, cuando se relacionan entre sí, tienen una descendencia que es diferente de los progenitores.
Híbrido: como definición estricta se considera al descendiente del cruce entre especies, géneros o, en casos raros, familias, distintas. Como definición más imprecisa puede considerarse también un híbrido aquel que procede del cruce entre progenitores de subespecies distintas o variedades de una especie.
Los híbridos que se originan en la naturaleza desempeñan un papel evolutivo importante en el incremento de la variedad genética. También es posible crearlos de forma artificial si se asegura el encuentro de células sexuales de organismos diferentes. Cuanto más estrecha sea la relación entre los padres, el híbrido tiene más posibilidades de ser viable. Por ejemplo, si los padres difieren sólo en un carácter de pigmentación, como los que determinan el color de las flores o del pelaje, con frecuencia darán lugar a un híbrido normal. Sin embargo, los animales de dos especies diferentes suelen dar origen a híbridos estériles; por ejemplo, la mula macho es el descendiente estéril de una yegua y un burro macho. Los descendientes de dos especies de plantas distintas son también por lo general estériles, aunque pueden reproducirse por esquejes o injertos. Muchas plantas híbridas estériles se han transformado en fértiles mediante tratamientos químicos, cambios de temperatura e irradiación.
Los híbridos presentan con frecuencia lo que se denomina vigor híbrido; tienden a ser más grandes, crecen con más rapidez, y están más sanos que sus progenitores. Por ejemplo, las mulas se crían por su fuerza, que es superior a la de sus padres. Las plantas ornamentales se cultivan por sus flores grandes; casi todo el maíz y los tomates que se producen hoy en día son híbridos que originan frutos mucho más grandes que los de sus padres. Otras plantas híbridas de gran importancia en la producción de alimentos son el trigo, el arroz, la alfalfa, los plátanos y la remolacha azucarera.
En la naturaleza, las variaciones evolutivas están relacionadas con frecuencia con la hibridación. Las diferentes especies se protegen normalmente de la hibridación mediante mecanismos que los aíslan como montañas o épocas de reproducción o formas de cortejo distintos. Sin embargo, cuando estos mecanismos se debilitan permitiendo que se produzca el entrecruzamiento entre especies, el número de combinaciones genéticas diferentes se eleva, así como la posibilidad de que un híbrido fértil se instituya como una nueva especie.
La genética, ingeniería genética y los demás términos relacionados con la herencia son referentes de los grandes avances que se esta produciendo la ciencia y las grandes expectativas creadas han provocado una gran conmoción pública.
Los impactos más significativos han sido en la agricultura y ganadería. Al empezar a actuar sobre el hombre, sus genes y su descendencia es cuando empiezan a surgir las dudas éticas sobre estas técnicas, sobre si respetan o no la dignidad humana.
En 1.944 Avery, Mac Leod y Mac Carty mediante una investigación habían descartado cualquier otra posibilidad identificado a la sustancia formadora como ADN, al purificarse el ADN extraído de una línea de neomococos y permitir que penetrara a la célula de otra línea, los organismos receptores adquirieron ciertas características de la línea donadora, Dichas características se repitieron de una generación a otra, indicando ahí que había cambiado tanto el material genético como el fenotipo de los receptores.
Investigaciones sobre la naturaleza del material genético
Para comprender la herencia como un fenómeno de la vida, necesitamos saber como actúan los genes determinando las características que ellos regulan y como forman replicas de sí mismos para permitir la transmisión durante un número indefinido de generaciones celulares o de generaciones de organismos, este conocimiento debe basarse en primer lugar, en el conocimiento de sus bases químicas y físicas.
A priori, se puede deducir que los genes deben ser entidades químicas complejas; un compuesto sencillo no podría determinar de manera tan precisa las numerosas propiedades hereditarias de un organismo sabiendo que los cromosomas son los portadores de los genes ¿ se puede averiguar algo de la naturaleza química de los genes a través de la naturaleza química de los cromosomas?.
En los cromosomas de los organismos superiores se encuentra dos tipos de compuestos químicos que son los ácidos nucleicos y proteínas ( histonas y/o protominas) pero puesto que ambos estan presentes en el citoplasma lo mismo que en el núcleo, no podemos identificar la sustancia génica localizando simplemente el complejo material químico. Sin embargo datos experimentales establecen ya de manera definitiva la identidad del material hereditario como los ácidos nucleicos, los primeros años de la década de 1.950 se considera que las experiencias de transformación bacteriana de Avery, M. R. MacLeon y M. McCardy realizadas en 1.944 constituyen el nacimiento de la genética.
ÁCIDOS NUCLEICOS Y NUCLEOTIDOS
Antes del descubrimiento de la estructura de la doble hélice del ADN ya se habían realizado algunos experimentos que mostraban que los responsables de la transmisión de la información genética eran los ácidos nucleicos.
En 1952 Chasse demostró que los virus hijos llevaban el marcador que se le había inyectado al ADN de los padres y ninguno poseía el marcador asociado con la cubierta prostética de los virus padres.
Los ácidos nucleicos el ADN y el ARN son los responsables de la información genética.
Los ácidos nucleicos están formados por cadenas de nucleótidos y un nucleótido está compuesto por una base nitrogenada, un grupo de fosfato y un azúcar. Y dependiendo del azúcar que lleve es un ADN o ARN. Las bases nitrogenadas pueden ser de dos tipos:
PIRIMIDINAS: citosina, tinina, y uracilo
PURINAS: guanina o adenina
En el ADN podemos encontrar apareamientos de tinina, citosina con guanina.
Y el en ARN, uracilos con adenina o citosina con guanina
Ácido Desoxirribonucleico (ADN)
Es la base química de la herencia y está organizada en genes, unidades fundamentales de la información genética.
Naturaleza química del ADN:
Corresponde a dos cadenas antiparalelas de nucleótidos unidos por grupos fosfato, con sus bases apareadas hacia adentro y enrolladas alrededor de un eje imaginario central constituyendo una doble hélice. Posee como pentosa la desoxirribosa, que se une por el grupo fosfato formando el esqueleto de la cadena. Hacia adentro se ubican las bases nitrogenadas que se aparean mediante la formación de puentes de hidrógeno. Siempre se aparea una base nitrogenada purina con una pirimídica => A = T; C = G, por lo tanto la secuencia de ambas cadenas es complementaria.
Función del ADN:
La información genética almacenada en la secuencia de nucleótidos de ADN sirve para dos propósitos:
- Es la fuente de información para la síntesis de todas las moléculas de proteínas de la célula y el organismo.
- Provee la información heredada por las células hijas de la progenie.
Ambas funciones requieren que las células del ADN sirva como molde, en el primero de los casos para la transcripción de información al ARN y en el segundo, para la replicación de la información en las moléculas hijas de ADN.
Duplicación del ADN:
Como el ADN es el material genético y está en todas las células, que tienen dentro de su núcleo ADN que debe ser traspasado en forma completa a las células hijas y un fenómeno previo a la división debe ser la duplicación o replicación del ADN.
Cuando se duplica en una parte se van a romper de hidrógeno y las cadenas se van a separar parcialmente (cadenas de nucleótidos) no necesariamente por sus extremos y frente a estas cadenas se van a ubicar una desoxirribosa, cadenas completamentarias a partir de desoxirribonucleótidos.
Al romperse los puentes de hidrógeno, las cadenas de nucleótidos se separan y los desoxirribonucleótidos que están libres en el núcleo se ubican frente a éstos alineándose, formándose cadenas complementarias que originan dos ADN; por ello su duplicación es semi conservadora porque los ADN tienen una cadena del ADN original o materna y una nueva. (En el carioplasma del núcleo están los nucleótidos: ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos).
Características principales del ADN:
- Polímero de desoxirribonucleótidos que se unen en cadena.
Dos cadenas se unen entre sí formando una doble hélice.
Ambas cadenas se unen por sus bases nitrogenadas.
Entre las bases nitrogenadas enfrentadas se forman uniones fácilmente rompibles llamadas puentes de hidrógeno.
Ácido Ribonucleico (ARN)
Naturaleza química:
El ARN es un polímero de ribonucleótidos púricos y pirimídicos enlazados por puentes de fosfato análogos a los del ADN. Aunque comparte muchas características con el ADN, el ARN posee varias diferencias específicas.
El azúcar en el ARN al cual se adhieren los fosfatos y las bases nitrogenadas es la Ribosa.
Los componentes pirímidicos del ARN difieren de aquellos del ADN. El ARN posee A, G y C. En lugar de timina, el ARN posee Uracilo (U).
El ARN existe como una cadena polinucleótida, no como la molécula helicoidal de doble hebra como el ADN. Sin embargo, dadas las secuencias de bases complementarias apropiadas con polaridad opuesta, la hebra sencilla de ARN, es capaz de doblarse sobre sí misma.
Función del ARN:
Casi todas las especies de ADN intervienen en algún aspecto de la síntesis de proteínas. Aquellas moléculas citoplasmáticas de ARN, que sirven como moldes para la síntesis de proteínas, se designan como ARN mensajero o ARNm, Muchas otras moléculas citoplasmáticas (ARN ribosómico o ARNr) tienen papeles estructurales donde contribuyen a la formación de los ribosomas (las estructuras que constituyen la maquinaria utilizada para la síntesis de proteínas) o sirven como moléculas adaptadoras, ARN transferencia o ARNt para la traducción de ARNm en secuencias específicas de aminoácidos polimerizados.
La mayor parte de ARN sintetizado de moldes de ADN en células eucariontes, incluyendo las de mamíferos, es degradada dentro del núcleo y nunca sirve como unidad estructural o informativa en el citoplasma celular.
Los ácidos nucleicos son macromoléculas de suma importancia biológica. Todos los organismos vivos contienen ácidos nucleicos bajo la forma de ácidos desoxirribonucleicos (ADN) y ribonucleico (ARN). Algunos virus sólo contienen ARN (retrovirus) mientras que otros sólo poseen ADN (adenovirus).
El ADN constituye el depósito fundamental de la información genética, la cual se transmite por transcripción a las moléculas de ARN utilizadas en la síntesis de proteínas (traducción)
Formación del ARN:
Se forman en el núcleo y funcionan en el citoplasma. Todos se producen igual. Cuando la celula necesita formar ARN, parte del ADN se abre y frente a una de las dos cadenas se empiezan a ubicar ribonucleótidos complementarios, entonces frente a la citosina una guanina, a la timina un uracilo y frente a la adenina un uracilo.
Luego los ribonucleótidos que se ubican frente a la cadena, se unen y forman una cadena de nucleótidos de ARN, el cual sale y el ADN vuelve a cerrarse.
Ingeniería genética.
Técnicas que modifican las características hereditarias de un organismo en un sentido predeterminado mediante la alteración de su material genético
Método que modifica las características hereditarias de un organismo en un sentido predeterminado mediante la alteración de su material genético. Suele utilizarse para conseguir que determinados microorganismos como bacterias o virus, aumenten la síntesis de compuestos, formen compuestos nuevos, o se adapten a medios diferentes. Otras aplicaciones de esta técnica, también denominada técnica de ADN recombinante, incluye la terapia génica, la aportación de un gen funcionante a una persona que sufre una anomalía genética o que padece enfermedades como síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) o cáncer.
La ingeniería genética consiste en la manipulación del ácido desoxirribonucleico, o ADN. En este proceso son muy importantes las llamadas enzimas de restricción producidas por varias especies bacterianas. Las enzimas de restricción son capaces de reconocer una secuencia determinada de la cadena de unidades químicas (bases de nucleótidos) que forman la molécula de ADN, y romperla en dicha localización. Los fragmentos de ADN así obtenidos se pueden unir utilizando otras enzimas llamadas ligasas. Por lo tanto, las enzimas de restricción y las ligasas permiten romper y reunir de nuevo los fragmentos de ADN. También son importantes en la manipulación del ADN los llamados vectores, partes de ADN que se pueden auto replicar (generar copias de ellos mismos) con independencia del ADN de la célula huésped donde crecen. Estos vectores permiten obtener múltiples copias de un fragmento específico de ADN, lo que hace de ellos un recurso útil para producir cantidades suficientes de material con el que trabajar. El proceso de transformación de un fragmento de ADN en un vector se denomina clonación, ya que se producen copias múltiples de un fragmento específico de ADN. Otra forma de obtener muchas copias idénticas de una parte determinada de ADN es la reacción en cadena de la polimerasa, de reciente descubrimiento. Este método es rápido y evita la clonación de ADN en un vector.
En febrero de 1997, se hizo pública la noticia de que había sido clonado el primer mamífero adulto: una oveja, a la que bautizaron con el nombre de Dolly. Los genetistas del Instituto Roslin y los de PPL Therapeutics de Edimburgo (Escocia), para llevar a cabo esta clonación, emplearon una técnica de ingeniería genética conocida como transferencia nuclear. Esta técnica consiste en fundir mediante un pulso eléctrico dos células, una de ellas un huevo no fecundado u ovocito al que previamente se ha extraído el núcleo, con otra que contiene un núcleo con el código genético deseado. El pulso eléctrico hace que el huevo comience a dividirse y se convierta en un embrión viable. Después este embrión se implanta en una gestante provisional, la cual ha sido preparada para llevar a cabo el embarazo. Al final se obtiene un clon o un ser idéntico, en este caso una oveja gemela.
Este descubrimiento es una auténtica revolución biotecnológica debido a las importantes aplicaciones en áreas como la investigación médica y la reproducción animal, pero referido al ser humano plantea una serie de cuestiones morales, legales y éticos.
Ingeniería genética
1. En ingeniería genética, los científicos utilizan enzimas de restricción para aislar un segmento de ADN que contiene un gen de interés, por ejemplo, el gen que regula la producción de insulina.
2. Un plásmido extraído de su bacteria y tratado con la misma enzima de restricción puede formar un híbrido con estos extremos `pegajosos' de ADN complementario.
3. El plásmido híbrido se reincorpora a la célula bacteriana, donde se replica como parte del ADN celular.
4. Se puede cultivar un gran número de células hijas y obtener sus productos genéticos para uso humano.
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. De esta forma, la producción de insulina no depende del variable suministro de tejido pancreático animal. Otra aplicación importante de la ingeniería genética es la fabricación de factor VIII recombinante, el factor de la coagulación ausente en pacientes con hemofilia. Casi todos los hemofílicos que recibieron factor VIII antes de la mitad de la década de 1980 han contraído el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) o hepatitis por la contaminación viral de la sangre utilizada para fabricar el producto. Desde entonces se realiza la detección selectiva de la presencia de VIH (virus de la inmunodeficiencia humana) y virus de la hepatitis C en los donantes de sangre, y el proceso de fabricación incluye pasos que inactivan estos virus si estuviesen presentes. La posibilidad de la contaminación viral se elimina por completo con el uso de factor VIII recombinante. 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 Corrección de enfermedades genéticas
El tratamiento genético podría llegar a curar enfermedades hereditarias, como la hemofilia o la fibrosis quística, causadas por genes ausentes o defectuosos. Una técnica de este tipo consiste en utilizar virus modificados genéticamente para insertar genes nuevos funcionales en las células de pacientes incapaces de segregar hormonas o proteínas necesarias para el normal funcionamiento del organismo.
Riesgos:
Mientras que los beneficios potenciales de la ingeniería genética son considerables, también lo son sus riesgos. Por ejemplo, la introducción de genes que producen cáncer en un microorganismo infeccioso común, como el influenza virus, puede ser muy peligrosa. Por consiguiente, en la mayoría de las naciones, los experimentos con ADN recombinante están bajo control estricto, y los que implican el uso de agentes infecciosos sólo se permiten en condiciones muy restringidas. Otro problema es que, a pesar de los rigurosos controles, es posible que se produzca algún efecto imprevisto como resultado de la manipulación genética.
La formación de nuevas combinaciones de genes por el aislamiento de un fragmento de DNA, la creación en él de determinados cambios y la reintroducción de este fragmento en el mismo organismo o en otro. Cuando los genes nuevos son introducidos en las plantas o animales, los organismos resultantes pasan a llamarse transgénicos.
Los virus
Los virus son seres acelulares, extraordinariamente simples, cuyo nivel de organización los sitúa entre lo vivo y lo inerte; aunque son capaces de autoduplicarse en las células vivas, pierden por completo su funcionalidad cuando se los separa de las células que parasitan
A pesar de dedicar parte de su esfuerzo a investigar cuál era la causante de la rabia, Pasteur no logró determinarlo. Él pensaba que se trataba de un microorganismo demasiado pequeño, imposible de ser detectado usando las técnicas de que disponía. Es entonces, en la última década del siglo XX, cuando comenzaron las investigaciones que permitieron descubrir la existencia de los virus.
En el año 1892, el botánico ruso Dimitri Ivanowski (1864-1920) demostró que el jugo extraído de plantas de tabaco que padecían una enfermedad conocida como “mosaico de tabaco” podía infectar a otras después de atravesar filtros con poros que normalmente retenían a las bacterias.
Sin embargo, es en el año 1895, cuando el botánico holandés Martinus Beijerinck nombró “virus filtrante” al agente causante de esta enfermedad. La palabra virus significaba “veneno”. Este descubrimiento marcó el comienzo de la virología.
Estructura de los virus
Estos microorganismos de dimensiones muy pequeñas, presentan una estructura de gran simplicidad, en donde encontramos una envoltura externa similar a la membrana plasmática que contienen las células, una cubierta proteica propia y un ácido nucleico. Sin embargo, hay características relevantes que diferencian a los virus de los restantes grupos de seres vivos: el material genético es ADN o bien ARN, pero nunca ambos tipos a la vez.
En primer lugar, el virus VMT, el de la polio, los parvovirus son moléculas de ADN lineales y monocatenarias, es decir que contienen una sola hebra y por ejemplo el Reovirus, o el virus del herpes, sus moléculas también pueden ser lineales pero bicatenarias, con doble hebra.
Como se mencionaba más arriba, la estructura de los virus es de gran simplicidad, consistente en una cubierta de proteínas llamaba “cápside” (la cual rodea al material genético) y una molécula de ácido nucleico en su interior. Esta cápside consta de varias subunidades, la que llamaremos Capsómeros.
El perfil externo de los virus, pueden estar dados según la disposición que adoptan cada uno de estos capsómeros, resultando de ser: poliédricos, heliocoidales o complejos. Por ejemplo, normalmente los que tienen veinte caras como ser el virus de la polio, son los que conocemos como poliédricos; en el caso del virus de la rabia que se dispone en torno al ácido nucleico es el heliocoidal y por último aquellos que están formados por una cabeza, una cola y un posterior sistema de anclaje, son los denominados complejos, como por ejemplo los bacteriófagos (es decir aquellos virus que infectan otros organismos, pero en este caso son las bacterias). Estos virus presentan una cápside poliédrica, una cola y una estructura de anclaje que consta de espinas y filamentos caudales.
Los virus que infectan animales están provistos de una membrana que les rodea por completo (formada por lípidos y proteínas, estas últimas específicas de cada uno) mientras que los que parasitan plantas, los que invaden bacterias y algunos animales carecen de ella y se denominan virus desnudos.
El ataque de los Virus:
Cuando un virus ingresa al organismo y comienza a invadirlo, obliga a toda la maquinaria celular a que lo replique o reproduzca y genera así la enfermedad. Es por esto, que nosotros los humanos hemos desarrollado respuestas que destruyan a estos microorganismos extraños que nos invaden, es decir a todas aquellas células que no son propias de nuestro organismo. La respuesta a ello son los glóbulos blancos, aquí si típicas células de nuestro organismo, aquellas que descienden de la célula madre localizada en la médula ósea. Por lo general, este ataque a un invasor de características microscópicas es de carácter inflamatorio. ¿Por qué? Simplemente porque implica la utilización de nuestras células sanguíneas, para aislar y destruir el foco infeccioso detectado.
La sangre, puede definirse como un “órgano líquido que se desplaza de forma constante a través de un sistema de conductos que lo distribuyen por todo el cuerpo. Este órgano tan especial funciona como vehículo de trasporte de gases, como por ejemplo el oxígeno y de los nutrientes, entre otros que son de vital importancia para nuestro funcionamiento.
Pero, los vasos sanguíneos para poder llegar a todas las células del cuerpo, deben ramificarse y disminuir su tamaño. Los capilares, son justamente estos vasos más pequeños que poseen una capa de células que los recubren funcionando como una minipared. Estas células se hallan próximas al tejido infectado, la mayoría de los casos es la piel, lo cual producirán la libración de histamina, interferón y otras sustancias químicas, en respuesta inflamatoria ante el virus presentado. ¿Por qué?
Esto se debe que las sustancias químicas tienen la propiedad de lograr que en las paredes capilares se abran orificios, produciendo que los glóbulos blancos salgan del torrente sanguíneo acompañados de otros componentes y líquidos de la sangre. La cara visible de muchas veces de este proceso es lo que conocemos como “pus” (fluido producido), es decir la actividad expulsada de las células, ya que el paso de líquido a la zona afectada provoca la característica hinchazón del foco infeccioso.
La Defensa al Ataque: (ver Inmunidad Humana)
Si el predador microscópico pudo atravesar la primera barrera (la piel, por ejemplo) o si ocurre el contagio directo al interior del cuerpo a través de heridas, la única defensa que nos queda es lo que denominamos respuesta inmune. Esta respuesta inmune es altamente específica e implica fundamentalmente dos tipos de glóbulos blancos de la sangre: los linfocitos B y los linfocitos T. Cuando algún elemento extraño logra ingresar en nuestro cuerpo, los linfocitos B (que maduran en el bazo) comienzan a sintetizar una serie de moléculas que son capaces de inmovilizar al invasor. Estas moléculas se denominan anticuerpos, y tienen una forma característica que es complementaria a alguna estructura de la superficie externa de los invasores. De esta manera los anticuerpos encajan perfectamente en cada porción de la cobertura exterior de los microbios. Un microorganismo queda así en poco tiempo cubierto de anticuerpos.
El proceso lo inmoviliza y, así, es fácil presa de otras células de la sangre, que literalmente se lo comen y lo destruyen. Los linfocitos T son células que maduran en el timo, y son responsables de la destrucción de los agentes infecciosos y de las células que los contienen. Algunos linfocitos T actúan directamente contra el invasor (citotóxicos) y otros lo hacen indirectamente (cooperadores). Los linfocitos T citotóxicos reconocen células que están infectadas con algún parásito intracelular y las destruyen (junto con el agente infeccioso que llevan dentro, claro), mientras que los linfocitos cooperadores aumentan la respuesta inmune.Sin la acción de las células cooperadoras la respuesta inmune hacia cualquier infección es muy suave e insuficiente.
Así nuestra respuesta a la presencia de algún elemento extraño en la sangre es muy violenta. Tanto, que a nuestros depredadores no les queda otra salida que ser más veloces que nuestras defensas o cambiar.
Muchos virus eligen la estrategia del camuflaje para evitar la acción de la respuesta inmune del huésped. Por ejemplo, el virus de la gripe cambia su estructura externa y se disfraza para que el huésped no lo reconozca.33 Otros, como el virus responsable del sida (síndrome de inmunodeficiencia adquirida), denominado virus de la inmunodeflciencia humana o VIH, han desarrollado una estructura totalmente diferente que les asegura su mantenimiento y proliferación en nuestro cuerpo a pesar de todos los mecanismos de inmunidad que mencionamos.
El VIH invade (y destruye) principalmente las células T cooperadoras, y deja el sistema inmune de la víctima con una capacidad muy disminuida para responder contra las infecciones. En las etapas finales de la enfermedad, el virus invade otras células y tejidos del cuerpo, incluidos los del sistema nervioso. La deficiencia inmunológica termina afectando a los pacientes, ya que no pueden responder con eficacia contra otras infecciones y de esta manera quedan cada vez más expuestos a enfermarse.
El virus del sida está presente en altos niveles en la sangre y en el semen de los individuos infectados y, por lo mismo, se transmite por contacto sexual (heterosexual u homosexual, oral, vaginal o anal), y a través del intercambio de sangre o de productos de la sangre.
Clasificación de los virus En función de los distintos parámetros que presentan, los virus se pueden clasificar de la siguiente manera:
Virus ARN e ARN monocatenario:
Sin envoltura
— Familia Leviviridae, cuya célula huésped es una bacteria, como el 1P501.
— Familia Astroviridae: infectan a vertebrados, como el astrovirus humano 1.
— Familia Barnaviridae: infectan a hongos, como el virus baciliforme de los hongos.
— Familia Picornaviridae: infectan a los animales invertebrados, como el virus de la parálisis del grillo, o a los vertebrados, como el virus de la polio en humanos y el virus de la hepatitis A.
Con envoltura
— Familia Rhabdoviridae: parasitan a las plantas, como el virus de la necrosis de la lechuga, o a los vertebrados, como el virus de la rabia.
— Familia Coronaviridae: parasitan a vertebrados, como el virus de la bronquitis infecciosa aviar.
— Familia Paramyxoviridae: parasitan a vertebrados, como el virus del sarampión.
— Familia Orthomyxoviridae: parasitan a vertebrados, como el virus de la gripe.
— Familia Retroviridae: parasitan a vertebrados, como el virus del cáncer y del sida.
— Familia Paramyxoviridae: parasitan a vertebrados, como el virus de la parotiditis.
— Familia Togaviridae: parasitan a vertebrados, como el virus de la rubéola y el de la fiebre amarilla.
ARN bicatenario
Sin envoltura
— Familia Reoviridae: infectan a las plantas, como el virus tumoral de las heridas; a los invertebrados, como el orvovirus de la lengua azul, o a los vertebrados, como el virus de la diarrea en niños.
— Familia Birnaviridae: infectan a vertebrados, como el virus infeccioso de la necrosis del páncreas.
Con envoltura
— Familia Cystoviridae: afectan a bacterias como el Phi 6.
Virus ADN ADN monocatenario
Sin envoltura
— Familia Inoviridae: infectan a las bacterias, como el MVL1 o el M13.
— Familia Microviridae: infectan a las bacterias, como el X174.
— Familia Geminiviridae: parasitan a las plantas, como el virus del estriado del maíz.
— Familia Parvoviridae: parasitan a los invertebradas, como el densovirus de Galleria que afecta a los artrópodos, o a los vertebrados, coma los virus de los perros y los cerdos.
ADN bicatenario
Sin envoltura
— Familia Myoviridae o bacteriófagos, como el virus P2 y el T2.
— Familia Corticoviridae o bacteriófagos, como el PM2.
— Familia Caulimoviridae: parasitan a las plantas, como el mosaico de la coliflor.
— Familia lridoviridae: infectan a los invertebrados, como el virus de iridiscente de típula, o a los vertebrados, como el virus 3 de la rana.
— Familia Adenoviridae: parasitan a los vertebrados, como el adenovirus humano.
— Familia Papovaviridae: parasitan a los vertebrados, como el que produce las verrugas.
Con envoltura
— Familia Plasmaviridae o bacteriofagos, como el MV-L2.
— Familia Poxviridae: parasitan a los invertebrados, como el virus de la Melolontha, o a los vertebrados, como el virus de la viruela.
Ciclo Vital de los virus
Una de las características más importantes de las virus es que no desarrollan un metabolismo propio. El virus usa material genético con la información suficiente para poder autoduplicarse gracias al metabolismo de la célula huésped que parasita. Los más estudiados son los de los bacteriófagos: el ciclo lítico y el ciclo lisogénico.
En el ciclo lítico a de infección de una bacteria se pueden diferenciar varias fases:
1. Fijación a la superficie de la célula hospedadora. Gracias a receptores específicos en la pared bacteriana los virus se fijan a la superficie de ésta. En la cola del virus se localizan enzimas que actúan de manera selectiva debilitando los enlaces de las moléculas de la pared.
2. Penetración, El virus que se ha fijado a la pared bacteriana, contrae a vaina helicoidal e inyecta el material genético en el interior de La célula huésped. En esta penetración, los bacteriófagos o fagos dejan fuera de la célula la cápsida, la cola y la placa de fijación. En el caso de los virus que afectan a las células animales, entran intactos en la célula.
3. Replicación. El ADN bacteriano es degradado y se detiene el metabolismo celular. El virus codifica en su material genético una serie de enzimas que van a dirigir todos los procesos celulares hacia la síntesis de nuevas proteínas virales ya la replicación, del material genético viral.
4. La siguiente fase es el ensamblaje del material genético y de las proteínas para dar lugar a nuevas partícula .
5. Finalmente se produce la liberación de los nuevos virus gracias a la degradación de la pared bacteriana, mediante la acción de la lisozima. De medía, se generan cien nuevos virus.
En cuanto al ciclo lisogénico, existen formas de virus llamados atenuados, que gran su material genético en el de la célula huésped. De este modo, los genes mantienen reprimida su expresión, hasta que se produce la replicación del material genético de la célula huésped. El tipo de bacteria en el que se da este fenómeno se denomina lisogénica, y el virus no lítico recibe el nombre de profago.
Cuando las condiciones ambientales sean las adecuadas, el virus puede entrar en un ciclo lítico y liberarse y destruir la célula huésped. La bacteria que contiene un profago quedará inmune de la infección por virus de esa misma especie.
