Antibióticos
Los antibióticos son sustancias que en pequeñas concentraciones inhiben el crecimiento de bacterias y hongos. Se le llama acción bacteriostática a las sustancias que solo influyen en la multiplicación de las bacterias y acción fungustática o micostática en los hongos.
Los antibióticos naturales son creados sobre la base de microorganismos Streptomyces y ciertos hongos. Los intercaladores como daunorubicina y actinomicina D se depositan en la doble hélice del ADN e interfieren en la replicación y transcripción. Los inhibidores sintéticos del ADN-topoisomerasa II bacteriana, llamada también inhibidores de la girasa, influyen en la replicación y multiplicación bacteriana. Los inhibidores de la traducción pertenecientes a tetraciclinas, son antibióticos de amplio espectro para combatir muchos microbios patógenos. El cloranfenicol es uno de los pocos nitroderivados naturales, inhibe la peptidiltransferasa ribosómica. La penicilina y cefalosporina son parte del grupo de antibióticos B-lactámicos, son sintetizados por hongos y portan un anillo reactivo B-lactámico.
La penicilina es un sustrato suicida. Se les denomina así porque se unen a las enzimas como sustratos antes de ser inactivadas de manera irreversible.
Mutaciones
Muchos mutágenos se dañan a sí mismos los controles de crecimiento celular, por eso son carcinógenos.
Las mutaciones genéticas son factores positivos decisivos de la evolución biológica.
Tipos de Mutágenos
- Mutágenos físicos: están las radiaciones ionizantes (rayos X) que producen en la célula radicales libres (moléculas con electrones no apareados) que son reactivos y pueden dañar el ADN. Los rayos ultravioleta de onda corta (UV) tienen acción mutagénica principalmente en la piel (quemaduras de sol).
- Mutágenos químicos: HNO2 e hidroxilamina (NH2OH) que tienen acción desaminante sobre las bases convirtiendo la citosina en uracilo y la adenina en inosina.
El ácido nitroso produce mutaciones puntuales. Ejemplo de efectos de la mutación: si C se convierte en U, en la siguiente replicación se pareará con A en lugar de hacerlo con G. A partir del desplazamiento de la base C, el mRNA resultante de la traducción es interpretado en forma diferente, de modo que se obtendrá una secuencia proteica totalmente distinta.
Reparación del ADN
La reparación por escisión es un mecanismo importante para eliminar los daños en el ADN. Una endonucleasa de escisión específica retira todo un segmento del ADN. Los fotorreactivación pueden remover a los dímeros de timina. Por acción de la luz una fotoliasa específica se une al sitio defectuoso. Otro mecanismo es la reparación por recombinación. El déficit de enzimas reparadoras pueden causar enfermedades graves.
Tecnología Genética
La tecnología genética aplica en muchos campos: nuevos métodos para el diagnóstico y tratamiento médico de enfermedades, la posibilidad de efectuar modificaciones deliberadas de ciertas propiedades de los organismos.
El procedimiento para la clonación del ADN es utilizar la capacidad de las bacterias de incorporar a la célula pequeños segmentos de ADN de forma circular denominados plásmidos y multiplicadores.
El plásmido de expresión contiene el gen y además un punto de origen de la replicación que posibilita su replicación por parte de la célula huésped.
En la tecnología genética es necesario aislar fragmentos de ADN que no se conocen en detalle, por eso se recurre a las bibliotecas de ADN que constan de un gran número de moléculas vectoras de ADN que contienen diferentes fragmentos de ADN extraño. Una biblioteca de ADN genómico se establece si se fragmenta todo el ADN de una célula con endonucleasas de restricción y se incorporan esos fragmentos en vectores de ADN. Los fagos son virus que solo atacan a las bacterias y pueden reproducirse en ellas.
La secuencia de nucleótidos del ADN se determina con el método del rompimiento de las cadenas. Por medio de la secuenciación de una cadena se clona el fragmento del ADN en un vector adecuado. Este se hibrida con un cebador que es un fragmento sintético corto de ADN que lleva en el extremo 3′ el segmento incorporado del ADN.
La electroforesis en gel es una técnica sencilla y eficiente para la separación de fragmentos del ADN. La movilidad de las moléculas en un campo eléctrico de cierta intensidad depende del tamaño y la forma de esas moléculas y de su carga.
Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es un procedimiento importante en la tecnología genética que permite que ciertos fragmentos del ADN se multipliquen (amplifiquen) sin necesidad de emplear enzimas de restricción. Es necesario conocer la secuencia de nucleótidos del segmento y para ello se requieren dos oligonucleótidos (cebadores) que formen un híbrido con cada una de las cadenas a ambos lados del segmento de ADN que se quiere amplificar.
La posibilidad de amplificar cantidades ínfimas de ADN por medio de la PCR es también la base de la denominada tipificación del ADN. Este procedimiento sirve para verificar que cantidades pequeñas de material biológico, por ejemplo, rastros obtenidos en el sitio donde se ha cometido un delito, que pertenecen a determinada persona.
Las mutaciones puntuales en el ADN pueden perturbar los puntos de corte para las endonucleasas de restricción.
Para identificar los virus RNA puede utilizarse la denominada RT-PCR. Con la ayuda de la enzima transcriptasa inversa se transcribe el virus RNA en ADN de doble cadena y luego se usa una PCR para amplificar un fragmento pequeño de este ADN con iniciadores específicos de cada virus.
Terapia Génica
Ejemplo de un uso posible a la terapia génica: si por una mutación la enzima E1 es defectuosa, su sustrato B dejará de transformarse en C y se acumulará. Los virus más usados en la terapia génica son adenovirus y retrovirus.
Los fragmentos de RNA de cadena única con 21-23 nucleótidos forman con proteínas el denominado complejo RISC y después se unen de manera específica con mRNA determinados. Los precursores del mRNA son codificados por el propio genoma.