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VIRUS 
 

Características de un virus 
 

Tienen evolución propia y capacidad de traslado de célula a célula. Se distinguen de otros agentes infecciosos por su organización simple y su mecanismo de replicación particular (intracelular). 
 

¿Qué es un virus? 
 

Son sistemas macromoleculares complejos, constituidos por un solo tipo de ácido nucleico rodeado por proteínas que constituyen la cápside.

Los virus se multiplican cumpliendo un parasitismo intracelular obligado y estas células en las que pueden multiplicarse se denominan células huésped, teniendo cada virus, determinadas células en las que puede reproducirse. Carecen de homeostasis y de enzimas del metabolismo energético.

El virus puede considerarse vivo cuando este se duplica dentro de una célula, ya que fuera de ella es una partícula inerte. 
 

¿Dónde podemos encontrar un virus? 
 

Pueden encontrarse en todos los tipos celulares, salvo en algas y protozoos. Tanto los virus animales, bacterianos y vegetales son capaces de infectar ciertos tipos celulares. Esto está determinado por la especificidad de adhesión a las células, que depende de las propiedades del virus (virión) como de los receptores específicos ubicados en la célula. 
 

Enfermedades producidas por virus 
 

Poliomielitis, sarampión, rabia, fiebre hemorrágica, rubeola, aftosa, influenza, hepatitis A, SIDA, hepatitis B, papiloma. 
 

¿Cómo podemos encontrar un virus? 
 

• Extracelular o infectivo: se lo llama virión. Puede infectar a una célula huésped, pero se lo llama inactivo porque en este estado no puede replicarse.
• Intracelular: se lo llama virus. Ya se introdujo en la célula huésped y se puede producir la multiplicación viral.

¿Cómo defenderse de una infección viral? 
 

Se posee un sistema de defensa específico que protege al cuerpo de distintos invasores ajenos (antígenos), generando una respuesta de ataque inicial al invasor y una respuesta de memoria capaz de reconocer a ese antígeno en subsiguientes invasiones. Este es el sistema inmune.

El sistema inmune puede generar dos tipos de respuestas:

• Humoral: llevada a cabo por anticuerpos, también llamados inmunoglobinas, que son sustancias producidas por linfocitos B.
• Celular: inmunidad mediada por células. La protección brindada por este caso es función de los linfocitos T8, que son capaces de matar a otra célula infectada por virus. También actúan los macrófagos, que digieren el antígeno y se lo presentan a las células del sistema inmune para que lo reconozcan; y los linfocitos T helper, conocidos como T4, que activan a las otras células del sistema inmune a través de la liberación de interleuquinas y citoquinas.

La forma más importante de protección es la vacunación, en la que un

agente infeccioso se administra con el fin de establecer resistencia a una enfermedad infecciosa, esa resistencia se manifiesta por la formación de anticuerpos, de linfocitos B de memoria y linfocitos T también de memoria, capaces de reconocer en un nuevo contacto con el antígeno a aquel usado para la vacuna, y así desencadenar la respuesta inmune.  
 

Estructura de un virus 
 

La forma está determinada por la cápside. A su vez, la cápside está constituida por subunidades proteicas denominadas capsómeros, que se ensamblan entre sí. La cápside cumple dos funciones: proveer de una cubierta al virus para evitar su degradación, y la asociación de las proteínas de la cápside con los receptores de la membrana celular del huésped, permitiendo el inicio del ciclo infectivo.

Por fuera de la cápside, algunos virus pueden presentar envoltura, formada por una bicapa de lípidos en la que se insertan proteínas y glicoproteínas específicas de cada virus.

Dentro de la cápside se encuentra el material genético del virus. Este siempre va a ser o ADN o ARN, nunca ambos a la vez. Este ácido nucleico puede ser de cadena simple o doble, lineal o circular, en fragmentos o como una unidad. Raramente se encuentra desnudo. El ácido nucleico se asocia con proteínas estructurales y enzimáticas, y a eso se lo denomina Core.  
 

Ciclo de vida de los virus 
 

Luego de ser reconocido el virus por los receptores de la membrana celular, el proceso de replicación implica la puesta en marcha de todo el mecanismo metabólico celular, pero bajo las órdenes del material genético viral. Es decir que la síntesis de ADN o ARN, responde a la secuencia de nucleótidos contenida en el ácido nucleico viral, y la síntesis de proteínas responderá a la secuencia de tripletes también contenida en el ácido nucleico viral. 
 

Ciclo de vida lítico 
 

• Unión o adsorción: existe un reconocimiento entre el virus y la célula que va a infectar, mediante las proteínas de la cápside, los viriones se unen a los receptores de la célula huésped.
• Penetración: los virus fusionan su membrana con la membrana celular y descargan la cápside dentro de la célula. En el caso de los virus desnudos, pueden introducirse totalmente en la célula por fagocitación.
• Desnudamiento y eclipse: es un proceso anabólico, es decir que requiere gran cantidad de energía. En esta etapa, el virión libera el ácido nucleico contenido dentro de su cápside en la célula. Esto hace que el metabolismo normal se detenga, para seguir las órdenes del metabolismo viral. Se produce la síntesis de enzimas necesarias para la replicación del virus, también proteínas estructurales. La materia prima es promovida por el huésped.
• Maduración y liberación: en esta etapa se ensamblan los capsómeros para formar las cápsides uy dentro de ellas se introduce una copia del genoma viral. Producidas así las nuevas partículas virales, estas serán liberadas al medio. Los virus envueltos saldrán por gemación llevándose parte de la membrana plasmática como su propia envoltura. Los virus desnudos podrán burbujear a través de la ruptura de vacuolas cercanas a la membrana celular.

La liberación de viriones destruye la célula, la célula sintetiza enzimas capaces de destruir la membrana celular. Cada virión que se libera de una célula puede ir a infectar a otra célula, y así reiniciar el ciclo.  
 

Ciclo lisogénico  
 

• Unión o adsorción: existe un reconocimiento entre el virus y la célula que va a infectar, mediante las proteínas de la cápside, los viriones se unen a los receptores de la célula huésped.
• Penetración: los virus fusionan su membrana con la membrana celular y descargan la cápside dentro de la célula. En el caso de los virus desnudos, pueden introducirse totalmente en la célula por fagocitación.
• Integración: el ADN del virus se integra al cromosómico. Esto hace que cada vez que la célula huésped se divida, también esté replicando el genoma viral, por lo tanto, no se producen partículas virales pero sí copias del ácido nucleico viral. Se rompe la cadena de ADN del huésped con encimas que formar parte del core.
• Latencia: el virus está latente, uno no percibe la infección. Hace mitosis y se duplican células infectadas.

El genoma viral integrado al genoma celular se lo denomina provirus. El provirus puede continuar en este estado de latencia por largo tiempo. En determinado momento el provirus abandona el núcleo celular y comienza su ciclo replicativo.

Es imposible eliminarlos del cuerpo porque cuando está integrado no se sabe qué porción del virus hay integrado. 
 
 
 
 

HIV – Estructura y características 
 

Son virus envueltos por una bicapa lipídica con glicoproteínas. Su ácido nucleico es ARN y está acompañado por varias enzimas, la más relevante es la transcriptasa inversa. Esta enzima le permite al virus transcribir su ARN a ADN y así insertarse en el núcleo celular. Por la capacidad que tiene el virus de sintetizar ADN a partir de ARN decimos que es un retrovirus (generalmente se sintetiza ARN a partir de ADN).  
 

¿Quiénes son los huéspedes del HIV? 
 

Sólo infecta al hombre en aquellas células que en su membrana posean un receptor específico denominado CD4. este receptor se asocia con una proteína de la membrana viral (gp120), y así ocurre la primera etapa del ciclo. Los CD4 se encuentran en células del sistema inmune, como los linfocitos helper, macrófagos, entre otros. 
 

Replicación 
 

Una vez producido el reconocimiento antígeno-receptor, las membranas viral y celular se fusionan y el virus invade la célula huésped. La transcriptasa inversa permite que se sintetice una hebra de ADN a partir de ARN viral; luego se degrada el ARN y se sintetiza la hebra complementaria de ADN. Este ADN puede ahora integrarse al genoma celular. El HIV es un virus muy variable, lo que dificulta la producción de una vacuna efectiva y genera resistencia a drogas utilizadas para el tratamiento del SIDA.  
 

¿Por qué la infección por HIV altera el sistema inmune? 
 

La mayor disminución de linfocitos helper sea por la formación de sincitios: células infectadas y células sin infectar se fusionan formando una masa celular multinucleada que no resulta funcional.

Otro motivo, es que cuando el HIV abandona la célula infectada, se desprenden unidades de gp120, que por sí solas no resultan infectivas, pero tienen la capacidad de unirse al CD4 de una célula sana. Esta señal es reconocida por los linfocitos T8 y actúan matando la célula como si estuviera infectada. 
 

¿Cómo se transmite el virus? 
 

Por contacto sexual a través del semen y secreciones vaginales, por transfusiones de sangre o productos sanguíneos infectados, por compartir jeringas, agujas u objetos cortantes, por contacto de piel o membranas mucosas con sangre contaminada, de madre a hijo durante el parto o período de lactancia. 
 
 
 
 

¿Cómo se detecta la infección por HIV? 
 

• Test de Elisa: mediante este test se detectan anticuerpos en la sangre del paciente. Se mezcla suero del paciente con trozos de proteínas del HIV: si en el suero existen anticuerpos, estos se asociarán a dichas proteínas. Esta mezcla se coloca en presencia de reactivos químicos y una enzima que dará una reacción coloreada en caso de que el anticuerpo anti HIV esté presente. Cabe aclarar, que la cantidad de anticuerpos anti HIV en sangre necesarios para poder ser detectados mediante este test, pueden tardar tiempo en producirse. Esto se llama período de ventana o ventana de infección, que aumenta los casos de falsos negativos.
• Western blot: es más específico que el Elisa. Se detectan proteínas virales. Consiste en la unión de estas proteínas con anticuerpos presentes en la sangre del paciente pero es más específica en el sentido de que las proteínas del HIV pueden separarse por sus distintos pesos moleculares y, una vez separadas, sobre un papel se hace reaccionar el suero con reactivos químicos y encimas que darán una reacción coloreada si se produce la unión antígeno-anticuerpo.
• PCR (reacción en cadena de la polimerasa): mediante esta técnica, puede detectarse muy baja cantidad de genoma viral, aun cuando este se halle integrado en el genoma del huésped. Se extrae ADN del paciente y se le agrega primers que reconocen el virus, simulando una autoduplicación. La polimerasa se engancha al virus y duplica el ADN viral. Ocurre la autoduplicación y se tiñe el resultado. Si está coloreado, está infectado.

Manifestaciones clínicas del SIDA 
 

Mononucleosis, fatiga, fiebre, aumento de tamaño de los ganglios, dolores de cabeza, herpes. En los niños se puede ver en la piel, en el sistema linfático, aparato respiratorio, digestivo y nervioso. 
 

Vacunas 
 

Para que el agente patógeno sea derrotado, el sistema inmune debe ser capaz de atacarlo cuando se encuentra libre en sangre como cuando se asocia a células. Para eso es necesaria tanto la respuesta de tipo “humoral” como la “mediadas por células”. Ensamblando los dos tipos, se encuentran los linfocitos helper. Estas células liberan interleuquinas que hacen que proliferen tanto los linfocitos T como los B y se que generen células con memoria específica del antígeno. La vacuna deberá evitar que el virus se atrinchere en las poblaciones celulares de linfocitos T y macrófagos.  
 

Terapias 
 

El AZT es un fármaco utilizado, que consiste en ser semejante al nucleótido de timidina. Este inhibe ka síntesis del ADN viral porque inhibe la transcriptasa inversa, y corta la cadena cuando se incorpora. El AZT inhibe la replicación viral, pero resulta tóxico a mediano y largo plazo. 
 

Variabilidad 
 

En los retrovirus, la alta variabilidad es una característica: la transcriptasa inversa, enzima responsable de la transcripción de ARN en ADN, carece de la capacidad de corregir sus errores de lectura, lo que generaría una acumulación de mutaciones muy elevada. Además, los genomas virales pueden recombinarse entre sí, lo que da lugar a que se generen distintos grados de virulencia.  
 

EVOLUCIÓN 
 

Lamarck 
 

La teoría del transformismo, dice que las diversas especies derivan de uno o de varios tipos primitivos debido a sucesivas transformaciones. El mecanismo evolutivo que postula Lamarck era la necesidad o deseo interno de adaptación, es decir, que el origen de un nuevo órgano o transformación está motivado por una nueva necesidad, la cual provoca un sentimiento que induce a la formación del órgano. Luego postula que el uso y desuso de las partes del organismo conducen a su mayor o menos desarrollo e incluso a su degeneración. Y por último, sostiene que las modificaciones que se acumulan en un individuo a lo largo de su vida, se transmiten a su descendencia, esto lo llama herencia de caracteres adquiridos. 
 

Darwin 
 

Darwin postuló  que todos los organismos provienen de otros semejantes, que los organismos producen mayor descendencia que la que puede sobrevivir, por lo tanto existe la “lucha por la supervivencia”. Las poblaciones no son homogéneas, sino que entre los individuos de una misma especie se observan variaciones. Toma de Lamarck la herencia de caracteres adquiridos para explicar estas diferencias. Para Darwin el ambiente es la causa principal de la selección natural, ésta gradualmente irá eliminando a los organismos con variaciones desfavorables e irá manteniendo a los de variaciones favorables. Un grupo de organismos acumula tantas variaciones nuevas y favorables que surge una nueva especie a partir del grupo original. 
 

Lo que Darwin no pudo explicar 
 

No pudo explicar el mecanismo de la herencia, es decir, cómo se transmiten las características hereditarias de generación en generación. No pudo explicar porqué los caracteres no se mezclan sino que se mantienen y pueden desaparecer en una generación y reaparecer en otra. Tampoco pudo explicar el origen de la variabilidad o de las modificaciones sobre la que actúa la selección natural. 
 

De los procariontes a los eucariontes  
 

Una de las hipótesis del origen de las primeras células sostiene que hubo una síntesis prebiótica de pequeñas moléculas, autorreplicación de ARN catalítico, traducción del ARN en aminoácidos, y ensamblaje de moléculas de lípidos que dieron lugar a la formación de membranas. La información hereditaria se encontraba en el ARN y no en el ADN.

Se propone que el ARN apareció antes en la historia de la vida, en ese momento, sus funciones serían contener la información genética y actuar como catalizador biológico.  
 

Evolución del metabolismo 
 

Teniendo en cuenta que en la atmósfera de la tierra primitiva no había oxígeno libre, se postula que las primeras vías metabólicas eran anaeróbicas. Si se estudian las enzimas que catalizan las reacciones metabólicas se observa que, sin dejar de desarrollar las mismas funciones esenciales, sufrieron modificaciones a medida que los organismos evolucionaron. La utilización del dióxido de carbono dio lugar al proceso de la fotosíntesis, que cambió el ambiente de la Tierra en relación a la composición de la atmósfera terrestre. 
 

La teoría endosimbiótica 
 

Ciertas partes de las células eucariontes, como las mitocondrias, cloroplastos y peroxisomas son descendientes de las bacterias y fueron incorporados por algún antecesor eucariota. Este antecesor, los habría adoptado como endosimbiontes.

Se conocen algunos eucariontes unicelulares, que datan de la era pre-endosimbiótica, estos fósiles vivientes, son un grupo de organismos llamados diplomonas.

La fagocitosis ya existía, y por este mecanismo los endosimbiontes entraron a la célula huésped.  
 

De los organismos unicelulares a los pluricelulares 
 

Es probable que uno de los primeros pasos en la evolución de los organismos pluricelulares fuera la asociación de organismos unicelulares formando colonias. Estas colonias se organizaron ya que después de cada división celular, las células hijas permanecieron asociadas. Las células de los organismos pluricelulares proceden de sucesivas divisiones de una única célula precursora, la cigota. 
 

La genética molecular como herramienta para el estudio de la evolución 
 

La fórmula tradicional para estudiar la evolución fue utilizar el registro fósil y la anatomía comparada. Pero después se propuso que el estudio de las proteínas y las moléculas de ADN también pueden proporcionar información que permita reconstruir el pasado.

Los biólogos evolutivos también quieren saber en qué momento de la historia evolutiva se separaron sus antepasados. Para ello usan el concepto de reloj molecular. Este concepto se basa en dos supuestos: el primero de ellos dice que las mutaciones puntiformes en las secuencias de ADN son al azar, y el segundo, que las mutaciones se producen a un ritmo casi constante a lo largo del tiempo evolutivo. El reloj molecular no transcurre siempre a la misma velocidad.  
 

Importancia evolutiva del ADN mitocondrial 
 

El ADN mitocondrial acumula cambios mucho más rápido que el ADN nuclear, muta mucho más rápido, por lo que permite rastrear cambios ocurridos a lo largo de los últimos miles de años. Este ADN se transmite vía materna, no sufre cambios por recombinación, por lo cual su variabilidad genética a través de las generaciones se debería solamente a mutaciones. 
 

Los elementos transponibles constituyen otra vía para incrementar la variabilidad genética 
 

De descubrieron fragmentos de ADN que son móviles, a los que se denominó transposones o elementos transponibles. Son capaces de replicarse y propagarse por el material genético saltando de una parte del genoma a otra. Pueden insertarse en secuencias reguladores y modificar la expresión de un gen, ya sea induciendo su activación o su inhibición. Tanto por un mecanismo o por otro, las alteraciones en la expresión genética pueden originar cambios sutiles en las formas de desarrollo. Se pueden clasificar en retrotransposones y transposones. Se considera que los retrotransposones están emparentados con los retrovirus.  
 

Variabilidad genética en la evolución de la especie humana 
 

• No existe homogeneidad genética interna dentro de las denominadas “razas”
• La evolución de la especie humana está caracterizada por múltiples y permanentes procesos migratorios.
• El 85% de las variantes alélicas se encuentra homogéneamente distribuidas en toda la población mundial

Teoría sintética de la evolución 
 

De la combinación de los principios mendelianos con la teoría darwiniana surge como ciencia la genética de poblaciones. El conjunto de genes o pool génico, es la suma de todos los alelos de todos los genes de todos los individuos de la población. Para esta teoría, la evolución es el resultado de los cambios acumulativos en el pool génico a lo largo del tiempo.  
 

Factores que pueden aportar cambios en las frecuencias génicas de una población 
 

• Mutación
• Cambios en la estructura y número de cromosomas
• Recombinación génica
• Selección natural
• Aislamiento reproductivo

Hay también procesos accesorios que determinan un aumento de variabilidad: el flujo génico y la deriva génica. 
 

Mutación 
 

Las mutaciones son cambios heredables en el genotipo y no sólo afectan a los genes estructurales sino que también afectan a  los genes reguladores. Se las considera la materia prima del cambio evolutivo porque proporcionan la variabilidad sobre las que otros factores evolutivos pueden actuar. 
 

Cambios en la estructura y el número de cromosomas 
 

Por deleción, duplicaciones de un segmento cromosómico, inversiones y translocaciones de segmentos cromosómicos.  
 

Recombinación génica 
 

La reproducción selectiva se produce cuando los individuos no se aparean aleatoriamente. La reproducción sexual produce nuevas combinaciones genéticas de 2 maneras: por la segregación independiente en la meiosis, por el entrecruzamiento con recombinación genética y por la combinación de dos genomas de individuos diferentes en la fecundación.

Otro factor que conserva la variabilidad en los eucariotas es la diploidía. En los organismos haploides todas las variaciones genéticas se expresas en el fenotipo y por lo tanto esas variantes se exponen todas al proceso de selección. En los organismos diploides estas variaciones pueden conservarse como recesivas en los heterocigotas. 
 

Flujo génico 
 

Se refiere al desplazamiento de alelos hacia adentro y fuera de una población y puede producirse por inmigración o emigración de individuos en edades reproductoras. 
 

Deriva génica 
 

Se denomina deriva génica al cambio de frecuencias génicas que se produce al azar. Hay dos situaciones en que se muestra su importancia. La primera es el efecto fundador, y la segunda el cuello de botella (cuando una población queda muy reducida, por causas ajenas a la propia población y que no tiene que ver con la selección natural). 
 

La selección natural 
 

La selección natural se define como un cambio diferencial de la tasa de reproducción de los distintos genotipos en la población n. según la teoría sintética, la selección natural es el principal motor de la evolución.  
 

El aislamiento reproductivo 
 

Retomando la definición de especie como un grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden reproducirse entre sí pero no pueden reproducirse con los miembros de otras poblaciones, lo esencial de este concepto de especie es el aislamiento geográfico. Si los miembros de una especie intercambiaran libremente genes con los de otra, no podrían retener las características únicas que los identifican. Grupos que se separan del resto de la población pueden alcanzar una diferenciación suficiente como para convertirse en una nueva especie. Este proceso se llama especiación. 
 

Especiación simpátrida: poliploidía  
 

Es un aumento en el número de cromosomas superior al número diploide típico. Puede surgir por la falta de disyunción durante la mitosis o la meiosis o cuando no se produce la citocinesis. Se producen gametas 2n y la unión de 2 gametas diploides producidas por el mismo individuo, o por otro de la misma especie, dará origen a un individuo tetraploide.  
 

Teoría neutralista de la evolución 
 

Se basaron en el estudio de los polimorfismos que presentan ciertos genes en el seno de las poblaciones, en la secuenciación de nucleótidos de los distintos alelos que existen para un mismo gen en una población, y en la secuenciación de los aminoácidos que conforman la estructura primaria de las proteínas, correspondientes a distintos alelos.

Ellos observaron que dentro de una misma población existía un elevado número de genes que presentaban polimorfismos, o dicho en otros términos, un gran número de distintos alelos. Muchos de estos alelos, más allá de que fuesen distintos en su secuencia de nucleótidos, no siempre originaban distintas proteínas. Hasta ese entonces, la teoría sintética había sostenido que sólo aquellas nutaciones que implicasen un valor adaptativo favorable serían fijadas o retenidas. Los neutralistas defienden la idea de que algunos mutantes pueden difundirse en una población sin tener ninguna ventaja selectiva. En consecuencia, los cambios por deriva génica serían más importantes que los debidos a la selección natural.  
 
 
 

Teoría saltacional o de los equilibrios puntuados 
 

Uno de sus grandes aportes consiste en mostrar que los procesos evolutivos no pueden explicarse por la simple acumulación de procesos a pequeña escala, como por ejemplo los cambios en las frecuencias génicas de una población, sino que responden a otras leyes y patrones.

La teoría sintética considera que la variabilidad genética, se debe a mutaciones de un gen preexistente, o sea, considera al cambio evolutivo como un proceso de sustitución alélicas gradual. El enigma de la teoría sintética es que el registro fósil no evidencia en muchos casos la existencia de formas entre especie y especie. El registro es incompleto. La teoría saltacional dice que no es un proceso gradual, sino que ocurre de a saltos.

Postula que los procesos macroevolutivos son independientes de los microevolutivos y no su consecuencia directa. Postulan que hay mayor incidencia del azar, macromutaciones y alteraciones de genes maestros como fuentes de variabilidad genética principales, las especies y taxones de rango superior surgen esporádicamente y se mantienen relativamente estables durante largos períodos de tiempo, y que el ritmo de la evolución no es gradual 
 

Azar versus selección natural 
 

Con respecto a la incidencia del azar en la evolución, se han acumulado evidencias que indicarían que es mayor que la inicialmente supuesta por la teoría sintética. No sólo la deriva génica actuando sobre el reservorio genético de las poblaciones compite con la selección como causa del cambio, sino que podemos considerar dos niveles más sobre los que actúa el azar: el surgimiento y extinción de especies individuales, y las tendencias evolutivas a gran escala. Probablemente la selección natural sólo puede preservar aquellas variantes con valor adaptativo inmediato.  
 

TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA  
 

Estructura del ADN 
 

Es un polímero de nucleótidos, y cada nucleótido está formado por una base nitrogenada, que pueden ser pirimídicas (citosina y timina) o púricas (adenina y guanina). También por un azúcar de 5 carbonos (pentosa), que en el caso del ADN es desoxirribosa, y un grupo fosfato.

Cuando se observa una hebra de polinucleótidos se ve que el primer nucleótido tiene libre el fósforo unido al carbono 5’ de la desoxirribosa, éste es el extremo 5’ de la hebra, y el último nucleótido tiene libre el oxhidrilo unido al carbono 3’ de la desoxirribosa, este es el extremo 3’ de la hebra.

Estructura primaria: corresponde a la secuencia de nucleótidos

Estructura secundaria: corresponde al apareamiento antiparalelo de los nucleótidos a nivel de las bases nitrogenadas

Estructura terciaria: corresponde a la conformación espacial

Las dos hebras de ADN son complementarias, y no idénticas. Cuando se abre la doble hélice cada una de las cadenas sirve como molde para la síntesis de una hebra complementaria dando como resultado la duplicación exacta del ADN primitivo.  
 

La cromatina está  conformada por una doble hélice de ADN unida a un conjunto de proteínas denominadas histonas. De acuerdo a cuan condensada está la cromatina se pueden encontrar dos tipos:

• Eucromatina, que es más laxa y es puede sintetizar ADN a partir de esta
• Heterocromatina, que al estar más condensada es transcripcionalmente inactiva, es decir que no se puede sintetizar ARN a partir de esta cromatina.

Autoduplicación del ADN 
 

Una de las propiedades de la molécula de ADN es que tiene la capacidad de poder hacer copias idénticas de sí mismo. Este es un proceso de síntesis, anabólico y endergónico, que ocurre durante el período S de la interfase. Al final del proceso se obtendrán dos moléculas de ADN iguales entre sí, siempre y cuando no ocurran mutaciones durante el mismo.

Cada vez que una célula se vaya a dividir, previamente debe duplicar su ADN ya que las células hijas deben recibir una dotación genética completa cada una.

Se dice que la autoduplicación del ADN es semiconservativa porque cada hebra de la molécula sirve de molde para sinterizar la hebra complementaria, quedando constituida las moléculas hijas por una hebra progenitora y una hebra hija.  
 

El ciclo celular de una célula eucarionte comprende el tiempo que media entre dos divisiones celulares y los acontecimientos que se llevan a cabo. Comprende dos fases:

• La interfase, en la cual el ADN está en estado de cromatina
• La división celular, que comprende la mitosis o meiosis y la citocinesis, en la cual el ADN está en estado de cromosoma.

A la interfase se la puede dividir en:

• G1: la célula aumenta de tamaño, sintetiza ribosomas, proteínas, se duplican los centríolos.
• S: se sintetiza ADN, histonas, y otras proteínas asociadas al ADN
• G2: precede a la fase de división celular, se terminan de duplicar los centríolos, y el ADN que estaba en estado de cromatina comienza a pasar al estado de cromosomas.

A la división se la puede subdividir en:

• Cariocinesis o división del núcleo (mitosis o meiosis)
• Citocinesis o división del citoplasma

La duración de cada período varía de un tipo celular a otro, el período más variable es el G1, que puede durar desde horas, hasta años. En las neuronas, por ejemplo que no se dividen, el ciclo se detiene en G1 por lo cual se dice que están en G0.  
 

En el proceso de autoduplicación intervienen aproximadamente 20 proteínas diferentes. La autoduplicación empieza con la separación de las dos hebras de la molécula de ADN en determinada región denominada origen de replicación, que reconoce la enzima helicasa. Esto permite que los nucleótidos trifosfatados no polimerizados presentes en el “pool” celular, puedan aparearse, por complementariedad, a los nucleótidos de las hebras de ADN, quedando así alineados según la secuencia del ADN molde. Intervienen en la primera fase:

• La enzima helicasa, que desenrolla y rompe los puentes de hidrógeno entre las bases. Estas enzimas separan las hebras a partir del origen de replicación hacia ambos extremos de la molécula, conformándose lo que se da en llamar burbuja de replicación. Esta posee dos horquillas de replicación.
• Proteínas enlazantes o desestabilizadoras de la hélice, que impiden la formación de cortas hélices sobre la misma hebra al aparearse sus bases
• Las enzimas topoisomerasas, que eliminan las tensiones producidas por el desenrollamiento.

En la segunda fase se sintetizan a partir de las hebras de ADN que van a servir de molde, dos hebras nuevas de ADN. En esta fase intervienen:

• La enzima ARN primasa, cuya función es sintetizar una corta hebra de ARN llamada cebador o primer
• La enzima ADN polimerasa, que sintetiza ADN utilizando un molde de ADN simple cadena. Posee una dirección de lectura y una dirección de síntesis: lee la hebra molde de ADN en la dirección 3’ 5’, y sintetiza la hebra complementaria en la dirección 5’ 3’
• Topoisomerasas I y II, evitan que el ADN se superenrolle durante la separación de las dos hebras, a medida que la horquilla de replicación avanza. La topoisomerasa I produce el corte de un enlace fosfodiéster sobre una de las hebras del ADN molde mientras que la II corta ambas hebras.
• La enzima ADN ligasa.

Mirando desde el origen de replicación hacia una de las horquillas se observa que una de las hebras molde tiene la dirección 3’ 5’ y la otra 5’ 3’. Ambas hebras se replican a la vez, esta es la razón porque se dice que el proceso de autoduplicación del ADN es bidireccional. 
 

La enzima ADN polimerasa no puede iniciar una cadena de nucleótidos uniendo entre sí dos nucleótidos trifosfatados, en cambio la ARN primasa sí. Esta última se une a la secuencia de origen de la hebra molde, y sintetiza un corto ARN complementario llamado cebador o primer, al que le queda libre el oxhidrilo del carbono 3’, para que el ADN polimerasa pueda comenzar a catalizar.

Lo que ocurre con la hebra molde de dirección 3’ 5’ hacia la horquilla de replicación: la enzima ARN primasa sintetiza el cebador dejando el oxhidrilo libre en 3’, la ADN polimerasa realiza la primer unión fosfodiéster entre el primer desoxirribonucleótido y el último ribonucleótido del cebador. Una vez comenzado el proceso, el ADN polimerasa sintetiza de manera continua hasta la horquilla de replicación a medida que esta se sigue abriendo. A esta se la llama “cadena adelantada”.

Lo que ocurre al mismo tiempo con la hebra molde de dirección 5’3’ hacia la horquilla de replicación: una ARN primasa sintetiza un cebador, la ADN polimerasa sintetiza una hebra complementaria pero ambas alejándose de la horquilla de replicación, hasta llegar al punto de origen; así como en la otra hebra molde la ADN polimerasa podía continuar sintetizando sin interrupciones, no ocurre lo mismo con esta; en este caso cuando la horquilla de replicación avanza se debe sintetizar nuevamente un cebador, para que un ADN polimerasa comience a sintetizar un segmento de la hebra complementaria alejándose de la horquilla de replicación hasta el punto en que comienza el primer cenador, nuevamente cuando avanza la horquilla de replicación se sintetiza otro cebador, una ADN polimerasa sintetiza otro segmento de la hebra complementaria hasta donde comienza el segundo cebador y así sucesivamente. A esta se la llama “cadena retrasada” 
 

Errores durante el proceso 
 

Supongamos que un nucleótido está ubicado erróneamente: la ADN polimerasa es capaz de reconocer si el último nucleótido añadido es el correcto, de no ser así, la misma enzima actúa e hidroliza dicho nucleótido y recomienza la síntesis nuevamente.

También puede ocurrir que una secuencia de ADN ya sintetizado sea incorrecta. La ADN polimerasa exonucleasa elimina esta secuencia y la ADN polimerasa sintetiza nuevamente la secuencia y la ADN ligasa une los segmentos.

Otra posibilidad es que un ADN sintetizado posea bases erróneas o alteradas por mutaciones, estos errores se pueden corregir por la acción combinada de los ADN polimerasa exonucleasa, endonucleasa y ADN ligasa. De fallar alguno de estos mecanismos de corrección, los errores quedan y perpetuarán durante la autoduplicación del ADN y se transmitirán a la descendencia, como mutaciones. 
 

Diferencias en la autoduplicación entre procariontes y eucariontes 
 

El ADN eucarionte no se autoduplica en forma de ADN desnudo, sino que lo hace en forma de cromatina. La velocidad de replicación es de aproximadamente 500 nucleótidos por segundo en las procariontes y 50 por segundo, en las eucariontes. Los fragmentos de Okazaki son más largos en células procariontes que en las células eucariontes. 
 

Transcripción 
 

Se toma la información escrita en sistema de ADN y se la copia en sistema de ARN.

El idioma del ADN consiste en la secuencia de nucleótidos de las hebras del mismo, ye l idioma del ARN también consiste en eso, con la diferencia que el azúcar del ARN es ribosa y la del ADN es desoxirribosa. Entonces, en el ADN hay timina, y en el ARN uracilo.

Existen diferentes tipos de ARN

• ARNhn heterogéneo nuclear, que se localiza en el núcleo y se lo considera el precursor de los demás ARNs
• ARNr, que es parte de los ribosomas
• ARNt, cuya función es la de transportar los aminoácidos desde el citoplasma a los ribosomas durante la síntesis de proteínas.
• ARNm, su función durante la síntesis de proteínas es transportar el mensaje, desde el núcleo al ribosoma.

Retomando, la transcripción es el proceso mediante el cual a partir de una molécula de ADN se sintetiza una molécula de ARN complementaria de una de las hebras del ADN. El ARN recién sintetizado contiene toda la información de la secuencia de ADN de la que ha sido copiado. La cantidad de ARN sintetizado está controlada por proteínas que regulan la actividad génica, éstas se unen a lugares específicos del ADN cerca de las secuencias que codifican un gen. La transcripción tiene 3 propiedades fundamentales:

• Selectiva: porque únicamente se transcriben ciertas zonas del ADN, los genes.
• Monocatenaria: porque sólo se trascribe una de las dos cadenas del ADN.
• Reiterativa: ya que de una región del ADN puedo obtener varios ARNs

Etapas de la transcripción 
 

La primera etapa de la transcripción es la iniciación, en la que deben separarse las hebras del ADN, donde queda expuesta la cadena molde. La ARN polimerasa lee el ADN desde el extremo 3’ hasta 5’, y la cadena de ARN que sintetiza es 5’ 3’ (antiparalela). En los procariontes la etapa de iniciación comienza en una zona determinada del ADN llamada región promotora, que determina cuál de las dos cadenas va a ser copiada. El promotor se une a una subunidad de ARN polimerasa llamada sigma o factor de iniciación.

El primer nucleótido suele ser o un ATP o un GTP que va a conservar los tres grupos fosfatos en su extremo 5’. Entonces comienza la hebra de ARN siempre con el extremo 5’ trifosfatado.

A la iniciación le sigue la elongación, luego de que la ARN polimerasa sintetiza una pequeña cadena de ribonucleótidos, se libera la subunidad y en su lugar se unen a la polimerasa una serie de factores de elongación. Durante esta etapa los ribonucleótidos trifosfatados se unen por complementariedad a la cadena molde de ADN y son polimerizados por la ARNpol, este proceso continúa hasta que la ARNpol llega a una zona del ADN que contiene una secuencia especial de bases, a esta zona se la conoce como secuencia de terminación. 
 

La síntesis de ARN en eucariontes también posee estas tres etapas pero su mecanismo es diferente porque existen las ARNpol I, II, y III. Mientras que en los procariontes la ARNpol se une directamente al promotor, en los eucariontes deben estar presentes factores adicionales proteicos.

La ARNpol II transcribe genes cuyos ARN serán luego traducidos a polipéptidos (ARNm); la ARNpol I, transcribe genes que van a dar origen a los ARNr, y la ARNpol III, transcribe a los ARNt.

Al ARN recién sintetizado se lo conoce como transcripto primario que sufre una serie de procesos conocidos como maduración. En los procariontes los ARNm no maduran, así como se fabricó ya está listo para la traducción y fabricar proteínas.

En eucariontes el ARNm sufre 3 procesos de maduración

• Capping: agregado de un nucleótido raro en el extremo 5’ para protección contra alguna enzima que quiera degradar el ARN
• Poliadenilación: agregado de muchos nucleótidos con adenina en el extremo 3’.
• Splicing: eliminación de algunas secuencias (intrones), para unir las secuencias que quedan (exones). Aunque estaban codificadas, no contenían información. Los intrones sirven para protección contra mutaciones.

Los ARNt sufren en el proceso de maduración: enzimas que modifican bases raras sufren un plegamiento tipo trébol. Tiene 3 bases expuestas (con anticodón), y un extremo aceptor de aminoácidos. Una vez plegado sale al citoplasma.

Los ARNr se fabrican en el nucleolo y ahí se juntan con proteínas ribosomales (subunidades ribosomales). Estas subunidades salen al citoplasma.  
 

Código genético 
 

La forma en que se traduce la secuencia de nucleótidos del ARN a secuencia de aminoácidos, es el código genético. La forma en que la célula lee al ARNm es esta: se toman tres bases (tripletes de bases) del ARNm como una unidad de lectura, y estas codifican para un aminoácido, a cada uno de estos tripletes de bases se los conoce como codón y cada uno de ellos codifica solamente para un aminoácido siendo la correspondencia: un codón, un aminoácido.

Entonces, el código genético es el conjunto de todas las combinaciones de bases tomadas de a tres posibles, y sus correlaciones, o también, el conjunto de los 64 codones posibles.

Los codones de terminación no codifican para ningún aminoácido.

Los codones son leídos mediante el apareamiento de bases, por una zona del ARNt llamada anticodón. 
 

Traducción 
 

Es el proceso por el cual se traduce del idioma de nucleótidos del ARNm al idioma aminoácidos de un polipéptido. Se cambia de un lenguaje de 4 signos (A, U, G, C) a un lenguaje de 20 signos (aminoácidos). La secuencia de bases del ARNm contiene la información que determina la secuencia de aminoácidos del polipéptido. La mayor parte del proceso ocurre en los ribosomas. Un ribosoma tiene un lugar específico para unirse a una molécula de ARNm y dos lugares (en la subunidad mayor) para unirse al ARNt, donde se produce la lectura del ARNm por el anticodón del ARNt. La traducción es:

• Unidireccional: el ARNm se traduce del extremo 5’ al 3’.
• Reiterativa: un ARNm se puede estar traduciendo casi consecutivamente en varios ribosomas.
• Selectiva: no todas las partes del ARNm se traducen
• Requiere de un traductor que actúe de intérprete, que es el ARNt.

El proceso consta de 5 etapas:

• Activación de los aminoácidos: consiste en unir un aminoácido a su ARNt específico y ocurre en el citoplasma.
• Iniciación: Se necesitan las unidades mayor y menor del ribosoma, un ARNm que contenga las secuencias de nucleótidos específicas para iniciación, un met-ARNtMet, factores de iniciación, GTP. El proceso comienza cuando la subunidad menor unida a los factores de iniciación y al Met se une al codón de iniciación del ARNm, se disocian los factores de iniciación, y por último se acopla la unidad mayor del ribosoma. El met queda ocupando el sitio P del ribosoma, dejando libre el sitio A. El codón de iniciación es diferente en procariontes que en eucariontes. En eucariontes, la subunidad menor del ribosoma primero se une al cap que está en el extremo 5’ del ARNm y se desplaza hacia el extremo 3’ hasta que encuentra el primer codón, logrando así identificar el factor de iniciación. En las procariontes, se presenta una secuencia de iniciación de alrededor seis nucleótidos de extensión.
• Elongación: Se necesitan el complejo de iniciación, los ARNt unidos a sus aminoácidos, factores de elongación y GTP. El segundo codón queda situado en el sitio A, entonces un aminoacil-ARNt cuyo anticodón sea complementario de este segundo codón se introduce en el sitio A. una vez ocupados, una enzima peptidil transferasa que forma parte de la subunidad mayor, hace algo que no sé qué será, pero por consecuencia de eso que hace queda el sitio A vacío, pudiendo de esta manera aceptar otro aminoacil ARNt y reiniciar el proceso.
• Finalización: se necesitan los codones de terminación y un factor de terminación o liberación. Cuando en el sitio A del ribosoma queda ubicado uno de los tres codones sin sentido no e puede continuar con la traducción. Entonces el sitio A es ocupado por el factor de terminación.
• Maduración de los polipéptidos: sufren desformilación del extremo amino (procariontes), pérdida de secuencias intermedias, modificación de las cadenas laterales de determinados aminoácidos, unión de grupos prostéticos como azúcares, lípidos, hemo, etc., asociación con otros polipéptidos para dar una proteína con estructura cuaternaria.

Mitosis 
 

La función de la mitosis es dirigir a los cromosomas duplicados de modo tal que cada nueva célula obtenga un complemento completo, es decir, un cromosoma de cada tipo. Los cromosomas empiezan a condensarse después de su síntesis en la fase  S del ciclo celular. Cada cromosoma cuando llega la hora de la mitosis presenta cromátidas que se encuentran unidas por un centrómero. Presenta 4 etapas:

• Profase: la envoltura nuclear desaparece. El ADN está disuelto en el citoplasma. Se sintetizan las fibras del huso mitótico que se originan en los centríolos. Las fibras del huso empiezan a viajar por el polo de la célula. Los cromosomas están perfectamente condensados.
• Metafase: ya no hay membrana nuclear. Las fibras del huso atraviesan la célula y generan polos, el plano ecuatorial. Los cromosomas se ubican ahí, acostados y por el centrómero se enganchan a la fibra del huso.
• Anafase: los centrómeros se separan, para luego separarse las cromátidas hermanas de cada par, y cada cromátida se transforma en un cromosoma separado. Cada cromátida se va a un polo opuesto.
• Telofase: se forman estructuras nucleares alrededor de los dos conjuntos de cromosomas. Se generan 2 células diploides que terminaron el ciclo celular. Las fibras del huso comienzan a desaparecer, y la célula pasa de cromosoma a cromatina

Meiosis 
 

Se generan 4 gametas diferentes para tener diferentes descendencias. Se genera variabilidad. Etapas:

• Profase I: A partir de una célula diploide, los cromosomas están duplicados. Ocurre el crossing over, que es el apareamiento de homólogos. Es el intercambio de material genético entre los dos cromosomas.
• Metafase I: Los cromosomas se ubican en el plano ecuatorial, con los homólogos enfrentados.
• Anafase I: se separan los cromosomas homólogos (esto hace que se generen células haploides). Migran a polos opuestos. La migración de cromosomas homólogos es otro mecanismo de variabilidad.
• Telofase I: tengo 2 células diferentes haploides. Cada una con cromosomas con dos cromátidas. Es reduccional porque se reduce el número de cromosomas.
• Profase II: se organiza y regenera el material genético
• Metafase II: se ubican los cromosomas en el plano ecuatorial
• Anafase II: se separan las cromátidas hermanas. Este es el tercer mecanismo de variabilidad, recombinación de cromátidas al azar.
• Telofase II: se empiezan a fraccionar las células. Sufren un estrangulamiento y se generan 4 células.

REPRODUCCIÓN 
 

Espermatogénesis 
 

Cada testículo está  dividido en lóbulos y cada uno de ellos está lleno de túbulos seminíferos enrollados. Ahí se producen los espermatozoides. En los túbulos se encuentran las células intersticidas que son la fuente de testosterona. Una vez que comienza la producción de espermatozoides, esta continúa de manera ininterrumpida.

Primera estadía de espermatogénesis: espermatogonias. Son diploides y se dividen continuamente. Algunas de las células producidas por estas divisiones mitóticas permanecen indiferenciadas, mientras otras, en el transcurso de sus divisiones se separan de la membrana basal y comienzan a diferenciarse, originando los espermatocitos primarios. Estos experimentan la primera división meiótica para producir espermatocitos secundarios. Cada uno de los cuales contiene 22 autosomas y un cromosoma X o uno Y, cada uno formado por dos cromátidas. Los espermatocitos secundarios experimentan la segunda división meiótica para producir espermátidas, cada una de las cuales contiene el número haploide de cromosomas individuales. Las espermátidas se transforman en espermatozoides por un mecanismo de diferenciación. Aparece en el complejo de Golgi vesículas que contienen gránulos que aumentan de tamaño y forman el acrosoma. El acrosoma tiene enzimas que ayudan al espermatozoide a penetrar a través de la capa protectora que rodea al óvulo. Un centríolo forma parte de una pieza conectora dentro del cuello del espermatozoide. El centríolo que originó el flagelo se desintegra.

Las células de Sertoli son las que nutren a las células espermatogénicas. Obedecen a una hormona llamada SFH (hormona folículo estimulante), vinculada con la LH que es la que da la orden para fabricar testosterona.

La testosterona determina los caracteres secundarios masculinos.  
 

Trayecto del espermatozoide 
 

Desde el testículo, los espermatozoides son llevados al epidídimo, que es un tubo que se encuentra sobre el testículo. Los espermatozoides son inmóviles cuando llegan ahí, y luego ganan movilidad después de 18 horas. Del epidídimo los espermatozoides pasan al vaso deferente, donde la mayoría son almacenados. Un vaso deferente, una extensión de los túbulos fuertemente arrollados del epidídimo, conduce de cada testículo a la cavidad abdominal. Los vasos deferentes expulsan a los espermatozoides a partir de contracciones que tienen a causa de capas de músculo. Dentro de la pared posterior de la cavidad abdominal, los vasos deferentes se enrollan alrededor de la vejiga donde se fusionan con los conductos de las vesículas seminales. El vaso deferente de cada testículo entra luego en la glándula próstata y se fusiona con la uretra, que se extiende a lo largo del pene.  
 

Hormonas masculinas 
 

La producción de testosterona es regulada por la hormona LH. La LH es producida en la hipófisis bajo la influencia del hipotálamo. Es llevada por la sangre a los tejidos intersticiales de los testículos, donde estimula la salida de testosterona. Cuando el nivel de testosterona en sangre se incrementa, la liberación de LH desde la hipófisis se hace más lenta (inhibe para que no haya una gran producción de testosterona).

Los testículos también están bajo influencia de FSH. Actúa sobre las células de Sertoli de los testículos, y a través de ellas, sobre los espermatozoides en desarrollo.  
 

Ovogénesis  
 

En las hembras humanas, los ovocitos primarios comienzan a formarse al tercer mes de desarrollo fetal. En el momento del nacimiento, los dos ovarios contienen aproximadamente 2 millones de ovocitos primarios, que han alcanzado la profase de la primera división meiótica. Estos ovositos permanecen en profase hasta que la hembra madura sexualmente. Luego por influencia de las hormonas, se reanuda la primera división de un ovocito primario, dando como resultado un ovocito secundario y un cuerpo polar. La primera división meiótica se completa alrededor del momento de la ovulación. La primera división meiótica del ovocito secundario no ocurre hasta después de la fecundación. Esta división produce el óvulo y otro cuerpo polar. Los ovocitos se desarrollan cerca de la superficie del ovario.  
 

Trayecto del ovocito 
 

Cuando el ovocito es liberado del folículo durante la ovulación, es arrojado al oviducto contiguo por el movimiento de la abertura en forma de embudo del oviducto sobre la superficie del ovario. Luego el ovocito desciende por el oviducto. Un ovocito no fecundado vive 72hs luego de ser expulsado del folículo, pero puede ser fecundado a la mitad de ese lapso o menos. Así, la fecundación, en el casi que ocurra, ocurre en el oviducto.  
 

Hormonas femeninas 
 

Las hormonas que participan en el sistema de retroalimentación, incluyen a los estrógenos, al FSH y LH y al GnRH del hipotálamo. En concentraciones reducidas los estrógenos actúan por medio de retroalimentación negativa para inhibir la producción de FSH y GnRH; el resultado es un incremento en la síntesis de LH y FSH por la hipófisis. En concentraciones altas, la progesterona en presencia de estrógenos, inhibe la secreción de GnRH, y así la producción de LH y FSH. La LH actúa sobre el cuerpo del útero, y la FSH sobre el folículo de un ovario.

Cuando el ovosito primario empieza a desfrenarse par terminar la meiosis I, el folículo empieza a crecer y fabricar estrógenos. Los estrógenos actúan en el endometrio (pared del útero), dan orden de dividirse, y por eso la pared del útero empieza a engordar.

Cuando una mujer está embarazada, después de 20 días hay un embrión en el útero. Se forma la placenta, y se genera la HCG, que es la hormona del embarazo. La HCG actúa sobre el cuerpo del útero y lo estimula para que siga produciendo estrógeno y progesterona.