Fundamentos de Biología Molecular e Inmunología: ADN, Genética y Defensas del Organismo

Dogma Central de la Biología Molecular

El ADN copia una parte de su mensaje utilizando una molécula de ARNm (transcripción), la cual constituye la información genética utilizada por los ribosomas para la síntesis de las proteínas (traducción). Existe una excepción al dogma que se observó en virus e hizo modificar el esquema inicial. Se encontró en distintos virus de células animales cuyo material genético está compuesto por ARN que pueden producir una molécula de ADN utilizando como modelo el ARN viral. Esto lo lleva a cabo la enzima transcriptasa inversa.

Código Genético

Es la relación de correspondencia entre los nucleótidos (bases) de un polinucleótido y los aminoácidos. En un ácido nucleico existen cuatro nucleótidos distintos que se representan por sus bases. Son 3 bases las que constituyen los tripletes de codificación. Esto significa que un aminoácido puede estar determinado por varios tripletes. Por esta razón, se dice que el código genético es degenerado. Solo dos aminoácidos, la metionina y triptófano, tienen correspondencia con un solo triplete. Luego existen tripletes que codifican la terminación de la síntesis (tripletes ocre, ámbar y ópalo).

Transposón

Secuencia de ADN que puede moverse autosuficientemente a diferentes partes del genoma de una célula. En este proceso se pueden causar mutaciones y cambios en la cantidad de ADN.

Tipos de Transposomas

• Simples
• Compuestos

ADN Chatarra

Segmentos de ADN que no parecen tener función alguna.

Ingeniería Genética

Aplicación más reciente de la genética molecular, se define como el conjunto de técnicas desarrolladas para el aislamiento y manipulación de genes, cuyo principal objetivo es transferir estos genes de unos organismos a otros para la obtención de sustancias mediante multiplicación. El material biológico utilizado son bacterias, aunque se plantea la aplicación en seres superiores.

Clonación

Proceso mediante ingeniería genética de obtención de moléculas de ADN, células u organismos genéticamente idénticos a un precursor. La clonación molecular consiste en introducir el fragmento de ADN en el ADN de una bacteria para que se replique con este. De esta manera se pueden obtener millones de copias del fragmento de ADN para su posterior estudio.

Definición Ampliada de Clonación (ver abajo)

PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa)

Técnica empleada en ingeniería genética que permite duplicar repetidamente fragmentos de ADN para tener cantidades suficientes para su análisis y utilización.

Huella Genética

Conjunto de características genéticas que identifican a un individuo con más de un 99% de fiabilidad.

Reproducción Asistida

Conjunto de técnicas para ayudar a la reproducción, aplicables al hombre y a la mujer. Incluye la fertilización in-vitro, que implica una etapa de manipulación en el laboratorio.

Terapia Génica

Técnicas experimentales para sustituir genes defectuosos o ausentes por genes funcionales que produzcan las proteínas adecuadas. Normalmente se utiliza como vehículos a los virus.

Defensas Específicas (Respuesta Humoral y Respuesta Celular)

Linfocitos

Son leucocitos de la serie linfoide. A diferencia de otros, no pueden formar pseudópodos. Por tanto, no fagocitan ni son móviles, sin embargo, tienen capacidad para reconocer antígenos específicos. Por este motivo, producen una respuesta específica contra antígenos concretos.

Tipos de Linfocitos

• Linfocitos B: sintetizan proteínas específicas (anticuerpos) ante la presencia de antígenos. Dado que la mayoría de anticuerpos pueden difundirse por los líquidos orgánicos, están asociados a la respuesta humoral (humor = líquido).
• Linfocitos T: son los responsables de la llamada respuesta celular, pues no producen anticuerpos, sino que provocan la muerte de ciertas células alteradas, y por tanto, no deseadas. Algunos linfocitos T regulan la activación del sistema inmunitario.

Vacuna

Son preparados de antígenos atenuados. Esta respuesta genera memoria inmunológica frente al antígeno, que produce inmunidad permanente frente a la enfermedad, ya que el individuo queda protegido contra posteriores infecciones del mismo agente. Las vacunas requieren varios días para producir su efecto.

Autoinmunidad

El sistema inmunitario normalmente es capaz de diferenciar las moléculas extrañas de las propias del organismo. Pero hay ocasiones en las que se produce una activación de clones de linfocitos que son autorreactivos. Como consecuencia de esto, el sistema inmunitario ataca a las células propias en un proceso autodestructivo, que da lugar a las enfermedades autoinmunitarias.

Ejemplos de Enfermedades Autoinmunitarias

• Enfermedades graves, que afecta al tiroides.
• Lupus eritematoso, que afecta a todos los tejidos del organismo.
• Artritis reumatoide, afecta al tejido cartilaginoso.
• Diabetes mellitus (diabetes juvenil), que afecta al páncreas.
• Esclerosis múltiple (afecta al sistema nervioso central).
• Miastenia grave, afecta a la musculatura estriada.
• Enfermedad de Addison, que afecta a las glándulas suprarrenales.

Hipersensibilidad

Cuando el sistema inmunitario desencadena una respuesta inmunitaria excesiva, que provoca lesiones en el tejido del propio organismo, con lo que su efecto es perjudicial. La acción lesiva puede ser causada tanto por los anticuerpos como por los linfocitos T.

Tipos de Hipersensibilidad

• Anafiláctica (reacción alérgica)
• Hipersensibilidad citotóxica
• Hipersensibilidad hipo II
• Hipersensibilidad retardada

Clonación (Definición Ampliada)

Es la formación de copias idénticas de una molécula, un gen, una célula o un organismo. Las células que derivan de una clonación forman parte de una misma línea celular. Los vectores de clonación son pequeñas moléculas de ADN que tienen capacidad para autorreplicarse (dentro de la célula hospedadora).

Respuesta Humoral

El conjunto de mecanismos inmunitarios en los que intervienen proteínas específicas fabricadas contra antígenos extraños se denomina respuesta humoral. Estas proteínas son los anticuerpos, y su difusión se realiza por la sangre, la linfa, los líquidos intersticiales y las secreciones, donde llevan a cabo su acción. La síntesis de dichos anticuerpos se lleva a cabo por linfocitos B, estos a su vez se forman y diferencian en la médula ósea, y ahí adquieren capacidad para producir anticuerpos. La información para la síntesis de anticuerpos se localiza, en humanos, en los cromosomas 2, 4 y 22. Se pueden sintetizar unos 1000 millones de anticuerpos diferentes (especificidad proteica). Tras el reconocimiento del antígeno, los linfocitos B se activan, generando los anticuerpos específicos correspondientes. Aquellos linfocitos que no contactan con el antígeno no se activan. La mayor parte de los linfocitos B activados se convierten en las células plasmáticas, que son de gran tamaño y producen gran cantidad de anticuerpos. Sin embargo, algunos de ellos quedan como linfocitos B de memoria, teniendo una vida ilimitada y constituyendo una reserva para nuevas exposiciones futuras al mismo antígeno. Tanto las células plasmáticas como las de memoria se acumulan en la zona cortical de los ganglios linfáticos, de donde pasan a la linfa, y de esta, a la sangre. La activación de los linfocitos B se intensifica mucho por la acción de las interleucinas (sustancias segregadas por los macrófagos).