Teoría Cromosómica de la Herencia

Las leyes cromosómicas de la herencia, la genética y la citología empiezan entonces a relacionarse. La citología, mediante el estudio microscópico de la célula, había acumulado suficientes observaciones para explicar la transmisión y comportamiento de los factores hereditarios descubiertos por Mendel. En 1903, ambas disciplinas se unen de forma definitiva a través de los trabajos de Walter Sutton y Theodor Boveri sobre la espermatogénesis en los saltamontes. Tras observar cómo ocurría la meiosis, sugirieron que los genes o factores hereditarios de Mendel estaban localizados en los cromosomas. Esto se basó en que:

• La existencia de dos alelos para un carácter determinado, cada uno de ellos heredado de un progenitor distinto, es compatible con la existencia de dos cromosomas homólogos, que igualmente se heredan de progenitores diferentes.
• La separación de alelos que determinan un carácter ocurre durante la formación de los gametos, al igual que cada uno de los cromosomas homólogos pasa a gametos diferentes durante la meiosis.
• La transmisión independiente de algunos genes que controlan caracteres distintos se produce porque se localizan en cromosomas no homólogos; estos cromosomas, a su vez, se distribuyen en los gametos independientemente del progenitor del que provengan.
• Durante la fecundación, los dos alelos, cada uno procedente de un progenitor distinto, se agrupan igual que lo hacen los dos cromosomas para formar la pareja de homólogos.

Sutton propuso que los genes se hallan localizados en los cromosomas, lo que se considera como el principio básico de la teoría cromosómica de la herencia.

Alelismo múltiple

Cuando un mismo carácter se encuentra regido por más de una pareja alélica, forman una serie alélica; aunque cualquier organismo diploide solo llevará dos alelos de ese gen. La existencia de alelos múltiples es consecuencia de diferentes mutaciones en un mismo gen.

Herencia del sexo

• Determinación cromosómica: XX/XY; XX/XO; ZW/ZZ.
• Determinación por haploidía.
• Determinación génica.
• Determinación ambiental.

El Código Genético

Las características del código genético fueron establecidas experimentalmente por Francis Crick, Sydney Brenner y colaboradores en 1961. Las principales características del código genético son las siguientes:

• El código está organizado en tripletes o codones: cada tres nucleótidos (triplete) determinan un aminoácido.
• El código genético es degenerado: existen más tripletes o codones que aminoácidos, de forma que un determinado aminoácido puede estar codificado por más de un triplete.
• El código genético es no solapado o sin superposiciones: un nucleótido solamente pertenece a un único triplete.
• La lectura es”sin coma”: el cuadro de lectura de los tripletes se realiza de forma continua”sin coma” o sin que existan espacios en blanco.
• El código genético nuclear es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido. La principal excepción a la universalidad es el código genético mitocondrial.

Si cada nucleótido determinara un aminoácido, solamente podríamos codificar cuatro aminoácidos diferentes, ya que en el ADN solamente hay cuatro nucleótidos distintos. Cifra muy inferior a los 20 aminoácidos distintos que existen. Si cada dos nucleótidos codificarán un aminoácido, el número total de dinucleótidos distintos que podríamos conseguir con los cuatro nucleótidos diferentes (A, G, T y C) serían variaciones con repetición de cuatro elementos tomados de dos en dos VR_4,2 = 4² = 16. Por tanto, tendríamos solamente 16 dinucleótidos diferentes, cifra inferior al número de aminoácidos distintos que existen (20). Si cada grupo de tres nucleótidos determina un aminoácido, teniendo en cuenta que existen cuatro nucleótidos diferentes (A, G, T y C), el número de grupos de tres nucleótidos distintos que se pueden obtener son variaciones con repetición de cuatro elementos (los cuatro nucleótidos) tomados de tres en tres: VR_4,3 = 4³ = 64. Por consiguiente, existe un total de 64 tripletes diferentes, cifra más que suficiente para codificar los 20 aminoácidos distintos.

El Operón

Jacob, Monod y colaboradores analizaron el sistema de la lactosa en E. coli, de manera que los resultados de sus estudios permitieron establecer el modelo genético del Operón, que permite comprender cómo tiene lugar la regulación de la expresión génica en bacterias. Jacob y Monod recibieron en 1965 el Premio Nobel por estas investigaciones.

Un Operón es un grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por los mismos elementos de control (promotor y operador) y genes reguladores. Los principales elementos que constituyen un operón son los siguientes:

• Los genes estructurales: llevan información para polipéptidos. Se trata de los genes cuya expresión está regulada. Los operones bacterianos suelen contener varios genes estructurales, son poligénicos o policistrónicos. Hay algunos operones bacterianos que tienen un solo gen estructural. Los operones eucarióticos suelen contener un sólo gen estructural, siendo monocistrónicos.
• El promotor (P): se trata de un elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es reconocida por la ARN polimerasa para comenzar la transcripción. Se encuentra inmediatamente antes de los genes estructurales. Abreviadamente se le designa por la letra P.
• El operador (O): se trata de otro elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es reconocida por la proteína reguladora. El operador se sitúa entre la región promotora y los genes estructurales. Abreviadamente se le designa por la letra O.
• El gen regulador (i): secuencia de ADN que codifica para la proteína reguladora que reconoce la secuencia de la región del operador. El gen regulador está cerca de los genes estructurales del operón, pero no está inmediatamente al lado. Abreviadamente se le denomina gen i.

Secuenciación del ADN

Uno de los métodos más utilizados es el método Didesoxi de Sanger o método de terminación de la cadena para la secuenciación del ADN. Es necesaria la utilización de los didesoxirribonucleótidos, que son nucleótidos modificados que han perdido el grupo OH situado en el C3′. Para la secuenciación es necesario el fragmento de ADN que se quiere secuenciar, un cebador o primer -formado por un corto número de nucleótidos complementarios a los situados en el extremo 3′ de la cadena de ADN-, una ADN polimerasa, los cuatro desoxirribonucleótidos y los cuatro didesoxirribonucleótidos. Se desnaturaliza el ADN, se mezclan todos los componentes de la reacción, se separan las cadenas marcadas y se obtiene un espectrograma.

Proteómica

El término proteoma se utiliza para designar el conjunto de proteínas de un genoma, una célula o un tejido. De proteoma surgió proteómica, disciplina que realiza un estudio sistemático y completo de proteínas codificadas por el genoma de un organismo. La cantidad de proteínas presentes en la especie humana supera con creces el número de genes.