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miércoles, 23 de septiembre de 2009

ADN. Su estructura CF Nº 133


CIENCIA FÁCIL N º 133
Camino al Genoma
El gran misterio del cual tenemos algo develado.
ADN, su estructura
Autora: María Cristina Chaler.


Hace más de 40 años James Dewey Watson y Francis Harry Compton Crack analizando información y casi en forma casual encontraron la estructura del ADN (ácido desoxirribonucleico), esto les valió el premio Nobel en 1962 que compartieron con Maurice Wilkins.
El ADN es una macromolécula (molécula grande) de unidades (monómeros) que se unen formando un polímero. Está formada por 2 grandes cadenas de nucleótidos.
Un nucleótido está constituido por 3 entidades químicas, un grupo fosfato (PO43-) unido a un azúcar de 5 carbonos (2 desoxi-D-ribosa) que a su vez se une a una base nitrogenada (molécula orgánica ciclada que posee nitrógeno n el anillo), estos nucleótidos se encadenan a través del fosfato que une azúcares contiguos. Las bases nitrogenadas unidas a cada ribosa son de 4 (cuatro) tipos diferentes la adenina (A) y la guanina (G)- son púricas, con estructura en doble anillo condensado, las otras 2 (dos) -la citosina(C) y la timina (T)- son pirimídicas, con estructura en anillo simple.
La característica especial del ADN es tal, que una de las cadenas puede tener las bases distribuidas en forma arbitraria pero la cadena que se complementa con ella necesariamente sigue un orden, es decir la citosina es complementaria de la guanina (C----G) y la adenina lo es de la timina (A----T), esta propiedad hace que una cadena de ADN sea estabilizada por la otra, ya que estas bases quedan enlazadas por uniones puente de hidrogeno (ver nota de ciencia fácil un puente muy especial), de modo que se preservan entre sí y una vez separadas, la duplicación de la misma requiere de un orden estricto de modo que la información genética contenida en la molécula no se pierde y se transmite de generación en generación.

¿Como se ubica en el espacio?
Watson y Crick describieron el modelo de las formas A y B del ADN mediante la interpretación de placas de difracción de rayos X obtenidas de fibras de ADN natural pero el análisis de todas las variantes del ADN se ha perfeccionado en los últimos años con las nuevas tecnologías que permiten obtener ADN sintético de cortas cadenas que se pueden someter a un estudio más profundo físico químico ya que son capaces de cristalizar, además las computadoras han ayudado enormemente en el estudio de estas estructuras.
La posición más cómoda de la molécula, que requiere menor gasto de energía es la doble hélice, de modo que así está dispuesta en el espacio tridimensional, pero estas hélices se enfrentan según la secuencia de las bases como escaleras caracol sostenida por los puentes de hidrógeno y posee distribuciones con diferentes formatos, existen el ADN –A- B y Z, este último tiene forma de escalera zigzagueante y enrollamiento antihorario y es el más diferenciado de las tres formas. Las diferentes estructuras que adopta la molécula en el espacio se deben a las distintas posiciones que toma la molécula de azúcar que va moviéndose y así modifica las cadenas. Esto provoca a un grado de hetererogeneidad a lo largo de la estructura de un mismo ADN. Se ha descubierto que con una hidratación normal la forma más común es la B, con baja humedad predomina la forma A y la forma Z ocurre cuando hay altas concentraciones salinas, todos estos estudios se lograron desde que se puede sintetizar ADN artificialmente. En las células vivas se ha probado que estas formas están presentes y hacen que la molécula tenga diversidad genética pues sus distintas estructuras generan diferentes interacciones con las enzimas y por lo tanto diferentes reactividades.
En general se acepta que el ADN nuclear de las células eucariota (células de los seres superiores con núcleos bien definidos) se organiza en largas unidades de cadena abierta o lineal, pero datos experimentales cambiaron este concepto. En el núcleo en interfase (período entre dos divisiones celulares) gran parte de la fibrilla de cromatina se halla organizada en forma de múltiples bucles o asas. Los dos extremos de cada una de estas asas se unen y se comportan, como una unidad circular cerrada, está probado que en el núcleo hay muchas unidades de ADN circular en forma relajada o super enrollada, de modo que a pesar de que el ADN tiene sólo 4 bases nitrogenadas dispuestas de forma que generen el código de una proteína, su organización y estructura cambiante es capaz de contener todos los genes de las formas vivas de nuestro planeta, así puede auto duplicarse, transmitir información y mutar. Los pequeños cambios en la estructura son catalizados por enzimas llamadas topo isomerazas, apoyados por la liberación o absorción de energía química (ATP)(adenosina trifosfato), esta variación de la estructura de la molécula produce cambios en su comportamiento génico.

¿Cómo es el lenguaje que utiliza el ADN?
Recordemos lo que dijimos en la nota de ciencia fácil de los aminoácidos hacia las proteínas
Las proteínas son los constituyentes primordiales del organismo vivo y se forman por la unión de varios aminoácidos, estos son alrededor de 20 (veinte) y se encadenan conformando diferentes proteínas La diferencia entre unas y otras se debe exclusivamente a la secuencia de estos bloques que las constituyen (estructura primaria), el cambio de alguno de ellos, modifica la disposición o geometría en el espacio(estructuras secundarias ,terciarias y hasta cuaternarias) y fundamentalmente la función de las mismas. La proteína formada por A1-A19-A2-A2 será diferente de la A1 A2 A19-A2, así los veinte aminoácidos con sus diferentes combinaciones forman la diversidad biológica de nuestro planeta, una real pero aparente diversidad ya que las moléculas varían sólo en la disposición de estos 20 bloques.
El mensaje
La molécula de ADN posee un intermediario El ARN celular que actúa como mensajero (ARNm) llevando la información desde el núcleo al citoplasma en donde se sintetizan las proteínas, es un polímero de nucleótidos de una sola cadena, unidos por el grupo fosfato a un azúcar llamada ribosa (posee un oxígeno más que la desoxirribosa), la ribosa a su vez está unida a bases nitrogenadas, Adenina (A), Citosina (C) guanina (G) u Uracilo (U), esta última base reemplaza a la timina del ADN.
El mensaje lo porta originalmente el ADN pero lo transmite por un mecanismo llamado trascripción formando al ARNm.
Como sabemos el ADN posee 2 (dos) cadenas, una llamada molde y otra que la complementa.
El ADN se abre por efecto de una enzima ARN polimerasa (ARNpol) y se libera el molde generándose a partir de él ARNm donde A se reemplaza por T, T por U, G por C y C por G de modo que el ARNm lleva como su nombre lo indica, el mensaje complementario del molde con una base cambiada.
El ADN posee secuencias que indican donde comienza y donde termina la lectura del GEN (trozo de información genética que se encuentra dentro del cromosoma) de modo que regulan la “construcción de la molécula de ARNm
El inicio es
TAC ------AUG de modo que el primer triplete del ARNm es
La terminación al final del gen es
ATT (en el gen) ------ UAA (en el ARNm)
ATC------------------ UAG
ACT-------------------UGA

La información madura
Se ha descubierto hace unos 10 años que el ARNm original en los organismos superiores sufre una maduración llamada "splicing" o empalme ya que hay zonas de información útil (exones) alternados con zonas de información no codificantes (intrones)
De modo que mediante este mecanismo, se eliminan los intrones y se unen los exones y se recombinan, esto puede dar posibilidad de más de una forma de empalme así que la proteína resultante puede ser más de una, a partir de una trascripción idéntica, esta versatilidad aumenta la diversidad proteica y simplifica la información para su producción.
La traducción
El ARNm sale del núcleo y se dirige al citoplasma donde se encuentran los ribosomas o fábricas de proteínas, pero estos trabajan junto con el ARN de transferencia (ARNt) que es una corta molécula que lleva consigo un aminoácido específico que corresponderá al código leído en el grupo de tres bases (codón), posee una forma (hoja de trébol o de numeran) que le facilitará la lectura espacial del ARNm.
La Fabricación
La lectura de 3 (tres) bases nitrogenadas determina la atracción de un aminoácido y como las bases son 4 y se pueden repetir tienen 64 posibilidades de combinarse que son más que suficientes para llamar a 20 aminoácidos, únicos componentes de las proteínas que conforman a la materia viva. Este alfabeto biológico es tal que cada triplete corresponde a un aminoácido, pero algunos de ellos sólo son signos de puntuaciones que indican el fin, hay casos en que varios tripletes corresponden al mismo aminoácido y en general la variante que se observa es la de la tercera base. No transcribiremos el código completo pero sí algunos ejemplos para ilustrar la explicación y facilitar su entendimiento.
AUG------Iniciación
UUU
UUC------ Fenil alanina

UUA
UUC------ Leucina

CUU
CUC-------Leucina

AGA
AGG-------Arginina

UGA-----Fin
UAA-----Fin
El hecho de que diferentes tripletes llamen al mismo aminoácido (codones sinónimos) clasifica al código genético como degenerado, esta multiplicidad evita que algunas mutaciones generen consecuencias graves.

No nos olvidemos que somos agua en primer lugar y proteínas en segundo lugar y el mundo que nos rodea también esta constituido por ellas, de modo que el secreto de la existencia está basado sobre todo en la síntesis de estas moléculas, y estas se forman según los mensajes genéticos de cada especie.
Evidentemente la naturaleza en sus diferentes manifestaciones sigue siendo maravillosa y el estudio de ella nos hace sentir cada vez más pequeños y asombrados.


miércoles, 2 de septiembre de 2009

Camino al Genoma CF Nº 132


CIENCIA FÁCIL N º 132

Camino al Genoma

El gran misterio del cual tenemos algo develado.

La Célula como continente.

Autora: María Cristina Chaler.

Esta pequeña unidad que posee vida propia llamada célula tiene tamaños del orden de 1µ (1/1000 mm) (1 micrón) que varía según los diferentes tipos. Posee todas las funciones de un ser vivo, crece, se alimenta, se adapta al medio ya que intercambian energía con el mismo se reproduce y muere, sus formas y aspectos son variados según las funciones que cumplan y el lugar donde se encuentren, pueden ser alargadas en los músculos, prismáticas en la capa más externa de la piel, con formas de bastón en la retina ocular y de diversas formas más. Pueden llegar a ser un individuo aislado como la ameba o formar parte de grupos como en los organismos pluricelulares.

En esta nota no profundizaremos demasiado en ella, haremos un pequeño recorrido para ubicarnos y comprenderla misma como el continente del genoma humano.

Sus partes son

· La membrana celular o plasmática que separa la célula del ambiente que la rodea, tiene la composición perfecta para mantener protegido el interior, dejar entrar y salir lo que conviene y no permitir el pasaje de ciertas sustancias dañinas, aunque algunos patógenos, como por ejemplo los virus, se las ingenian para penetrarla.

Formada por

1. Bicapa lipídica (fosfolípidos) que se encuentra atravesada y tapizada en algunas partes del exterior o del interior, por proteínas adosadas con azúcares, estas proteínas se pueden desplazar en la bicapa y ayudar al transporte se sustancias a través de ella. También se observó la presencia de poros que comunican el interior con el exterior. La permeabilidad de la membrana es selectiva a determinadas sustancias (semipermeabilidad) y regula el pasaje de agua e iones para mantener en forma equilibrada las concentraciones del citoplasma y del exterior celular.

Todo el contenido celular, es decir núcleo y citoplasma recibe el nombre de protoplasma.

· El citoplasma: Sustancia del interior celular en donde se encuentran los órganos u organelas que permiten la vida celular, protegidos por una sustancia gelatinosa, incolora que se denomina hialoplasma y organizado mediante una red que se denomina cito esqueleto formada por microtúbulos, microfilamentos, filamentos intermedios y proteínas solubles.

Las órganelas son:

1. El retículo endoplasmático (RE): se extiende por todo el citoplasma y es el encargado de la elaboración y transporte de diversas sustancias químicas necesarias para la vida. Se divide en liso que es el que se encarga de la síntesis y el transporte de lípidos además de otras funciones como el transporte de Calcio (REL) y rugoso que interviene especialmente en la síntesis de proteínas (RER).

2. Los ribosomas: tienen forma esférica y se encuentran dispersos o unidos al retículo endoplasmático (RER), tiene la función de intervenir en la síntesis de proteínas uniendo a los diferentes aminoácidos que las componen.

3. Las mitocondrias: son de forma alargada y presentan una doble membrana que se repliega hacia el interior. En ellas se produce la respiración celular y se obtiene la energía química en forma de ATP (adenosina trifosfato) a partir de la combustión de la glucosa (Ver notas de vías metabólicas).

4. El aparato de Golgi: conjunto de vesículas o pequeño laboratorio donde se modifican determinadas moléculas que las células necesitan para vivir, también se almacenan las sustancias que serán expulsadas al exterior celular y se fabrican otras que irán a reparar o hacer crecer a la membrana celular.

5. Los lisosomas: son órganos encargados de la digestión celular ya que degradan moléculas haciéndolas más asimilables, a través de enzimas que contiene en su interior, también destruyen a los invasores y a los restos celulares.

6. El centriolo: son dos estructuras en forma de cilindro que tienen una función importante en la reproducción celular y se encuentran en el centrosoma. El par de centriolos se denomina diplosoma y se disponen perpendicularmente entre sí.

· El núcleo, hábitat del genoma.

En las células procariontas (bacterias) el núcleo no posee membrana diferenciada y todo su material se encuentra libre en el citoplasma celular, mientras que en las eucariontes el material nuclear se encuentra rodeado por una membrana bicapa.

En el interior nuclear se encuentra el núcleo plasma y el famosísimo ADN (ácido desoxiribonucleico) que es el encargado de codificar todas las instrucciones para que la célula funcione con corrección, en su interior contiene toda la información hereditaria.

El ADN se asocia a proteínas, principalmente histonas y forma un conjunto llamado cromatina, ésta se condensa formando cromosomas y se encuentran sumamente enmarañados dentro del núcleo porque son de gran longitud, cada especie tiene un número determinado de cromosomas este número no tiene nada que ver con ser más o menos evolucionado, hay especies con el mismo número de cromosomas que el hombre y otras con un número mucho mayor. El ser humano posee 23 pares de cromosomas, 10 pares el conejo, 22 la mosca del vinagre, centeno 7 pares, simio 24, 0veja 27, etc, cuando estos se disponen en parejas se los denomina diploides y si así no lo hacen se los denomina haploides.

El camino al genoma ha comenzado, poco a poco lo iremos recorriendo.

Dengue, la precaución CF Nº 131

Autor: María Cristina Chaler).

CIENCIA FÁCIL N º 131

Enfermedades virales

Dengue (parte III). La precaución

La mejor manera de combatir esta enfermedad es la prevención de modo que es necesario que el estado genere acciones para combatir al vector. El problema que mayormente se presenta es que se lo empieza a combatir cuando ya es demasiado tarde, en decir en el momento que aparecen los primeros enfermos.

Se debe eliminar todo aquello que genere las condiciones para que el mosquito se reproduzca, evitar aquel medio que sea capaz de brindarle la forma de sobrevivir, es decir, la acumulación de agua.

Ya dijimos en la nota anterior que los huevos del Aedes Aegipti no son resistentes a la sequedad, de modo que los lugares de acumulación de agua son el mejor lugar para que el desarrollo el mosquito.

Para ello se necesita una intensiva limpieza de los basurales, ya que en ellos hay cubierta viejas y cacharros que facilitan la acumulación. Los ríos y lagos son las zonas de menor peligro porque la larva es el alimento preferido de los peces y de otros depredadores.

La educacion de la población también resulta de extrema importancia porque como ya dijimos el mosquito es predominantemente urbano y vive en donde se le brinden las condiciones para se reproducirse como floreros, recipientes, fuentes, macetas, botellas, a cualquier otro sitio de acumulación de agua.

Qué dicen los expertos


El Doctor Nicolás Schweigmann, director del Grupo de Mosquitos de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN) de la Universidad de Buenos Aires (UBA) advierte:


“Siempre estamos en una situación de vértigo. Hay que tomar la decisión política de generar programas continuos de prevención, no tanto campañas. En invierno, no hay mosquitos adultos, pero están los huevos repartidos entre las viviendas. Si limpiamos los recipientes en invierno, se le daría un golpe contundente a la población de mosquitos. Ésta es una decisión política que tiene que tomar Buenos Aires y todos los partidos del conurbano. Esto se logra tomando conciencia de que esto no es broma”.


Continúa que diciendo que: “Cuando el sistema de salud advierte la enfermedad, ya es tarde, porque el virus ya está en plena transmisión. Por ello, las epidemias se desarrollan en forma explosiva. Además, las personas se mueven de un lugar a otro, lo que va multiplicando los focos. De hecho, las epidemias generalmente siguen rutas principales.

Explica Schweigmann que cuando se detecta un caso importado “Se trata de destruir los criaderos en el domicilio o en los alrededores, y hacer un control químico (fumigación) en cuatrocientos metros a la redonda. De ese modo, se destruye a los mosquitos que pueden estar infectados”.



La educación de la población es una forma de prevenir esta enfermedad, es necesario que no se minimice el riesgo de contraerla, si bien no es bueno desatar el pánico tampoco es cuestión de negar una realidad existente porque las consecuencias de hacerlo pueden ser gravísimas.


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Licenciada Profesora María Cristina Chaler



























































































































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