• Author / Uploaded
• Luis Romero

• Categories
• Histona
• Homeostasis
• Las bacterias
• Cromatina
• Gene

Citation preview

Control genético del desarrollo El desarrollo de un individuo multicelular ocurre a partir de un cigoto que prolifera mediante mitosis y mediante el proceso de determinación celular. En un principio todas y cada una de las células que constituyen el embrión pueden convertirse en cualquier tipo celular, son células totipotentes, pero en la mayoría de los individuos tras algunas divisiones del embrión cada célula determina a qué tipo celular corresponderá y ya no podrá volver a formar otro tipo de célula. La genética del desarrollo estudia cómo a partir de una célula aparece un organismo completo a nivel intracelular, a nivel de los genes y de su expresión o no expresión. Las etapas que engloba el desarrollo temprano en animales son: 





 

Fecundación: por fusión de dos gametos surge el cigoto que acabará constituyendo el organismo. En mamíferos el gameto no es un óvulo propiamente dicho, sino que es un ovocito ya que está detenido en metafase de segundo orden, y pasa a óvulo una vez fecundado. Dentro de la fecundación se distinguen varias fases: aproximación, activación del ovocito, penetración y anfimixis (en mamíferos) Segmentación:mediante divisiones por mitosis se forman primero blastómeros que a medida que se dividen van bajando por la trompa de Falopio hacia el útero. Divisiones sucesivas originan la mórula y finalmente la blástula. Después de la segmentación ocurre la compactación que consiste en los procesos que comunican los blastómeros entre sí e impedirían su separación si no hubiera zona pelúcida. Ya las células internas forman el embrioblasto que formará más adelante el embrión, y las células externas forman el trofoblasto que dará lugar a la placenta Gastrulación: menos divisiones mitóticas, comienzan los movimientos morfogenéticos al desplazarse conjuntos de células. Se forman las tres hojas embrionarias: ectodermo, mesodermo y endodermo. Organogénesis: el embrión experimenta la organización estructural, se delimitan los órganos. Histogénesis: diferenciación de tejidos: epitelial, glandular, conjuntivo, sanguíneo, muscular y nervioso.

La genética es muy importante a la hora de estudiar el desarrollo ya que la expresión de los genes regula eventos muy importantes en el mismo, es importante por tanto el estudio del control genético del desarrollo. Se manipula el ADN del embrión, básicamente se realiza para detectar posibles problemas hereditarios en los bebes antes de su formación en la barriga y se manipula su ADN para evitar que estas enfermedades se den, tal como exceso de cromosomas en uno de los pares o déficit de los mismos. Esto se realiza cuando las parejas tienen dificultades para procrear y desean hacerlo a través de la fertilización in vitro y el examen de control genético les asegura que el bebe podrá sobrevivir.

Genes Reguladores Los genes reguladores son los encargados de dirigir las sustancias represoras que se muestran en las actividades de los genes estructurales. Los científicos J. Monod y F. Jacob en 1961 propusieron un mecanismo de control que actúa en la síntesis enzimática en donde se manifiestan los genes reguladores. Ellos propusieron que el gen regulador producía una sustancia llamada represora, que se propaga por la célula y es capaz de desconectar a los genes encargados de la síntesis de ciertas enzimas, como la galactosidasa. Además propusieron la hipótesis de que la sustancia represora no actúa sobre los genes estructuralmente llamada gen operador. El gen operador junto con los genes estructurales forman un conjunto llamado Operón. El mecanismo para inactivar el operador se produce cuando el represor se fija al operador evitando que se inicie la transcripción, pero si en le medio existen enzimas efectoras o inductoras, éstas permiten la transcripción y por consiguiente la síntesis enzimática. El modelo hipotético propuesto por Monod y Jacob ha recientemente fue comprobado experimentalmente, a través de este experimente se pudo constatar que dentro de una célula solo existen normalmente 10 moléculas de sustancias represoras y que no todas son capaces de controlar la actividad de los genes. Estos procesos son actualmente estudiados. Regulación genética en las bacterias En las bacterias, a pesar de ser organismos unicelulares, también es necesario regular la expresión de los genes adaptándola a las necesidades ambientales. Es un principio de economía celular el que la expresión de los genes este regulada según las circunstancias celulares. Un buen ejemplo de esta situación en bacterias es la regulación de las enzimas implicadas en el metabolismo de los azúcares. Las bacterias pueden emplear para obtener energía distintas fuentes de carbono, como la glucosa, lactosa, galactosa, maltosa, ramnosa y xilosa. Existen enzimas capaces de introducir cada uno de estos azúcares en la bacteria y enzimas capaces de romperlos para obtener energía. Lógicamente, sería un despilfarro energético producir simultáneamente todos los enzimas necesarios para metabolizar los diferentes azúcares mencionados. Por consiguiente, sería mucho más económico para la célula producir solamente las enzimas necesarias en cada momento, es decir, si en el medio en el que vive la bacteria la principal fuente de carbono es la lactosa, solamente se expresarían los genes necesarios para metabolizar la lactosa, mientras que los otros genes no se expresarían. Por tanto, es esencial que exista un mecanismo de regulación de la expresión génica, de manera que los genes se expresen cuando sea necesario. La regulación de la producción de proteínas (síntesis de proteínas) considerando el proceso en su conjunto, puede llevarse a cabo en tres niveles:   

Replicación Transcripción Traducción.

De los tres niveles de regulación, uno de los mejor conocidos actualmente es la regulación durante la transcripción. Aunque la regulación de la transcripción en

eucariontes es más compleja que en bacterias, muchos de sus aspectos son similares. Por tanto, comenzaremos por el estudio de la regulación de la transcripción en bacterias. Histonas Las histonas son proteínas básicas, de bajo peso molecular, muy conservadas evolutivamente entre los eucariotas y algunos procariotas. Forman la cromatina junto con el ADN, en base a unas unidades conocidas como nucleosomas. Las cuatro histonas core, o nucleares, forman un octámero (paquetes de 8 moléculas) alrededor del cual se enrrolla el ADN, en una longitud variable en función del organismo. Este octámero se ensambla a partir de un tetrámero de las histonas llamadas H3 y H4, al que se agregan dos heterodímeros de las histonas denominadas H2A y H2B. Las histonas externas, o linker, H1 (y H5 en aves) interaccionan con el ADN internucleosomal. El conjunto del ADN enrrollado alrededor del octámero de histonas, junto con la histona H1 y una cierta longitud de ADN linker, o internucleosomal constituye lo que se conoce como nucleosoma. Las histonas core desarrollan un papel decisivo en el primer nivel de compactación del ADN dentro del núcleo, en la estructura conocida como nucleosoma. Las histonas linker, por otro lado, producen un empaquetamiento de orden superior de los nucleosomas. Las histonas contienen un motivo estructural muy importante para los contactos moleculares dentro del octámero de histonas core, denominado histone fold (se podría traducir como pliegue de histona). Este motivo consiste en 65 aminoácidos que se estructuran en una organización extendida tipo hélice-hoja-hélice. En concreto, contiene una corta hélice alfa, un giro/hoja beta, una hélice alfa larga, otro giro/hoja beta, y otra hélice alfa corta. Las histonas core pueden ser modificadas covalente y post-traduccionalmente, en general en sus extremos amino-terminales, mediante reacciones catalizadas por una serie de actividades enzimáticas. Éstas pueden ser citoplasmáticas, y actúan sobre las histonas previamente a su ensamblamiento en los nucleosomas, o bien, nucleares y afectan a histonas nucleosomales. Se ha postulado una teoría denominada histone code, o "código de histonas", según la que estas modificaciones pueden tener consecuencias en cuanto a: 1) La facilidad con la que proteínas asociadas a cromatina (factores transcripcionales, etc ...) podrían acceder al ADN. 2) La generación de combinaciones de modificaciones en un extremo de histona, o en varios dentro de un nucleosoma. 3) Las estructuras de eucromatina y heterocromatina serán en mayor medida dependientes de las concentraciones locales de histonas modificadas. En conclusión, estas modificaciones podrían extender la información potencial del material genético. Homeostasis es la característica de un sistema abierto o de un sistema cerrado o una conjugación entre ambos, especialmente en un organismo vivo, mediante la cual se regula el ambiente interno (metabolismo), para mantener una condición estable y constante. La homeostasis es posible gracias a los múltiples ajustes dinámicos del equilibrio y los mecanismos de autorregulación y osmorregulación. El concepto fue creado por Walter Cannon para referirse al concepto de medio interno (milieu intérieur) de Claude Bernard, considerado a menudo como el padre de la fisiología, y publicado en 1865. Tradicionalmente se ha aplicado en biología pero, dado el hecho de que no sólo lo biológico es capaz de cumplir con esta definición, otras ciencias y técnicas han adoptado también este término.