Fundamentos de Genética Molecular y Citogenética: Del ADN a las Mutaciones

1. ¿Qué es un ácido nucleico y qué diferencia hay entre ADN y ARN?

Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por la unión de nucleótidos. Las principales diferencias entre ellos son:

• ADN (Ácido Desoxirribonucleico): Contiene el azúcar desoxirribosa, la base nitrogenada timina y presenta una estructura bicatenaria (doble hélice).
• ARN (Ácido Ribonucleico): Contiene el azúcar ribosa, la base nitrogenada uracilo y es generalmente monocatenario (una sola cadena).

2. ¿Qué es un nucleótido y cómo se unen?

Un nucleótido es la unidad básica estructural de los ácidos nucleicos, compuesta por una base nitrogenada, una pentosa (azúcar) y un grupo fosfato. Se unen mediante enlaces fosfodiéster entre el carbono 5’ de un nucleótido y el carbono 3’ del siguiente, lo que otorga a la cadena una dirección específica 5’→3’.

3. Estructura del ADN (primaria, secundaria y propiedades)

• Estructura primaria: Es la secuencia lineal de nucleótidos en dirección 5’→3’.
• Estructura secundaria: Se refiere a la doble hélice antiparalela y complementaria.
• Propiedades: Destacan la desnaturalización (separación de hebras), la renaturalización (unión de hebras separadas) y la hibridación (unión de hebras de distinto origen).

4. Tipos de ARN y funciones (ARNm, ARNt, ARNr)

• ARNm (mensajero): Transporta la información genética desde el núcleo hasta los ribosomas.
• ARNt (transferente): Transporta los aminoácidos específicos hacia el ribosoma y posee un anticodón complementario al codón del ARNm.
• ARNr (ribosómico): Forma parte de la estructura de los ribosomas y cataliza la síntesis proteica.

5. Características básicas de la replicación

El proceso de replicación del ADN se define por ser:

• Semiconservativa: Cada molécula hija conserva una hebra original.
• Bidireccional: Progresa en ambas direcciones desde el punto de origen.
• Semicontinua: Una hebra se sintetiza de forma continua y la otra (hebra retardada) de forma discontinua.

6. Enzimas esenciales de la replicación

• Helicasa: Encargada de abrir las cadenas de ADN rompiendo los puentes de hidrógeno.
• Primasa: Sintetiza los cebadores (primers) de ARN necesarios para iniciar la síntesis.
• ADN polimerasa: Sintetiza la nueva cadena y realiza funciones de corrección de errores.
• Ligasa: Une los fragmentos de Okazaki en la hebra retardada.

7. ¿Qué es la transcripción y sus fases?

Es el proceso de síntesis de una molécula de ARN a partir de un molde de ADN. Sus fases son:

1. Iniciación: La ARN polimerasa se une a una región específica llamada promotor.
2. Elongación: Síntesis de la cadena de ARN en dirección 5’→3’.
3. Terminación: El proceso finaliza al reconocer una secuencia de terminación específica.

8. Maduración del ARNm en eucariotas

Tras la transcripción, el pre-ARNm sufre modificaciones:

• Adición de una caperuza en el extremo 5’.
• Splicing: Eliminación de intrones (secuencias no codificantes) y unión de exones.
• Adición de una cola poli-A en el extremo 3’.
• Splicing alternativo: Permite generar proteínas distintas a partir de un mismo gen.

9. ¿Qué es la traducción y cuáles son sus fases?

Es la síntesis de proteínas siguiendo las instrucciones del ARNm. Sus fases incluyen:

• Iniciación: Comienza en el codón de inicio AUG.
• Elongación: Entrada de nuevos ARNt, formación de enlaces peptídicos y crecimiento de la cadena de aminoácidos.
• Terminación: Finaliza al alcanzar un codón STOP (UAA, UAG, UGA).

10. ¿Qué es un cariotipo y para qué sirve?

El cariotipo es la ordenación sistematizada de los cromosomas de una célula durante la metafase. Sirve para detectar alteraciones tanto numéricas como estructurales en el genoma.

11. ¿Cómo se obtiene un cariotipo?

El procedimiento estándar incluye:

1. Cultivo: Se cultivan linfocitos estimulados con fitohemaglutinina.
2. Bloqueo: Se detiene la división celular en metafase usando colcemid.
3. Choque hipotónico: Se aplica una solución para que las células se hinchen y los cromosomas se separen.
4. Fijación y tinción: Se fijan las células y se tiñen para su observación.

12. ¿Para qué sirve el bandeo cromosómico?

Permite identificar cada cromosoma individualmente mediante un patrón de bandas característico, facilitando la detección de anomalías que no son visibles con tinciones uniformes.

13. Tipos principales de bandeo

• Bandeo G: Produce bandas oscuras ricas en bases A-T.
• Bandeo R: Es el patrón inverso al bandeo G.
• Bandeo Q: Utiliza fluorescencia para resaltar regiones ricas en A-T.
• Bandeo C: Tiñe específicamente la heterocromatina constitutiva.
• Bandeo NOR: Identifica las regiones de los organizadores nucleolares (genes ribosómicos).

14. ¿Qué es un idiograma y cómo se numeran las bandas?

Un idiograma es la representación esquemática idealizada de un cariotipo. Las bandas se numeran desde el centrómero hacia el telómero, dividiéndose en regiones, bandas y subbandas (por ejemplo, 2q24.2 indica el cromosoma 2, brazo largo q, región 2, banda 4, subbanda 2).

15. Mutaciones génicas: tipos

Afectan a un solo gen y pueden ser:

• Sustituciones: Pueden ser silenciosas (no cambian el aminoácido), erróneas (cambian un aminoácido por otro) o sin sentido (crean un codón de parada prematuro).
• Inserciones y deleciones: Adición o pérdida de nucleótidos que pueden alterar el marco de lectura.

16. Mutaciones cromosómicas numéricas

• Aneuploidías: Variación en el número de cromosomas de un par (ej. monosomías como el Síndrome de Turner o trisomías como el Síndrome de Down).
• Poliploidías: Aumento del número completo de juegos cromosómicos (ej. triploides 3n, tetraploides 4n).

17. Mutaciones estructurales (resumen completo)

Alteraciones en la estructura interna de los cromosomas, tales como: deleción, duplicación, inversión, translocación, isocromosoma y cromosoma en anillo.

18. Deleción vs. duplicación

• Deleción: Pérdida de un fragmento cromosómico, que puede ser terminal (en el extremo) o intersticial (en el interior del brazo).
• Duplicación: Repetición de un segmento, que puede ser en tándem (seguido), desplazada, directa o invertida.

19. Inversión pericéntrica y paracéntrica

• Inversión pericéntrica: El segmento invertido incluye al centrómero.
• Inversión paracéntrica: La inversión ocurre dentro de un solo brazo, sin incluir el centrómero.

20. Translocación recíproca vs. robertsoniana

• Translocación recíproca: Intercambio de segmentos entre dos cromosomas no homólogos.
• Translocación robertsoniana: Fusión de los brazos largos de dos cromosomas acrocéntricos, con pérdida de los brazos cortos.

21. ¿Cómo se escribe un cariotipo normal y una trisomía?

• Cariotipo normal: 46,XX (mujer) o 46,XY (hombre).
• Trisomía: 47,XY,+21 (ejemplo de varón con Síndrome de Down).

22. Ejemplos de alteraciones estructurales en nomenclatura ISCN

• del(5)(p15): Deleción en el brazo corto del cromosoma 5.
• dup(3)(q12q21): Duplicación en el brazo largo del cromosoma 3.
• t(9;22)(q34;q11): Translocación entre los cromosomas 9 y 22.
• inv(2)(p13q31): Inversión que abarca desde el brazo p al q del cromosoma 2.

23. ¿Qué es una enzima de restricción y qué tipos existen?

Son endonucleasas que cortan el ADN en secuencias diana específicas. Se clasifican en:

• Tipo I: Cortan el ADN en sitios aleatorios lejos de la secuencia de reconocimiento.
• Tipo II: Cortan exactamente dentro o muy cerca de la secuencia diana (las más usadas en biotecnología).
• Tipo III: Cortan a una distancia corta de la secuencia de reconocimiento.

24. Tipos de corte: cohesivo vs. romo

• Corte cohesivo: Deja extremos escalonados o "pegajosos" que facilitan la unión con otros fragmentos.
• Corte romo: El corte es recto, dejando extremos sin bases desapareadas.

25. Aplicaciones de las enzimas de restricción

Son fundamentales para la tecnología del ADN recombinante, la clonación de genes y la creación de patrones de restricción (RFLP) para el análisis y diagnóstico genético.