ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL CUERPO HUMANO (69)

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la agricultura y la ganadería, habiendo aumentado de forma
extraordinaria sus posibilidades. En lo que respecta al ser
humano, nos está permitiendo conocer y controlar mejor
algunas enfermedades hereditarias, y nos ofrece la posibili-
dad de obtener una gran cantidad de productos de uso
terapéutico (hormonas, inmunorreguladores, vacunas, etc.)
con características idénticas a las que produce el organismo,
o conocer la constitución genética de bacterias y virus,
proporcionándonos técnicas de diagnóstico rápidas y muy
fiables. Estas manipulaciones en el genoma humano (con-
junto de todos los genes que constituyen una célula) supo-
nen una serie de decisiones y posteriores modificaciones
que pueden entrar en el terreno de la bioética y que en
ningún momento se deben olvidar.
En este capítulo, nos ceñiremos a los conceptos y conoci-
mientos actuales sobre genética humana, y nos interesare-
mos especialmente por aquellas alteraciones que son res-
ponsables de algún error congénito en el metabolismo o que
pueden acabar produciendo una enfermedad hereditaria.
4.2. GENÉTICA MOLECULAR
La genética molecular estudia las bases físicas en las que
se sustenta la información genética y el proceso de transmi-
sión de dicha información. Su verdadero desarrollo coinci-
dió con la observación del interior del núcleo con el micros-
copio electrónico. Así se pudo comprobar la existencia de
una sustancia, el ácido nucleico, compuesta de largas cade-
nas de nucleótidos. Cada nucleótido se compone de una
base nitrogenada, una molécula de azúcar y una molécula
de fosfato (véanse los Capítulos 2 y 3). Existen dos tipos
diferentes de ácido nucleico, según el azúcar de su molécu-
la: el ADN y el ARN. El primero se encuentra predominan-
temente en los cromosomas y el segundo se localiza en los
nucléolos y en el citoplasma, aunque hay una pequeña can-
tidad en los cromosomas. La molécula de ADN está forma-
da por dos cadenas de nucleótidos colocadas en doble hélice
(véase la Fig. 2-33).
4.2.1. Disposición del ADN
El ADN no se encuentra libre en el núcleo, sino que está
unido a una serie de proteínas. Observado con el microsco-
pio, aparece muy compacto, ya que está muy enrollado
sobre sí mismo. El conjunto así formado se denomina cro-
matina (si se desplegara en su totalidad mediría varios
metros). Las proteínas que sirven de soporte al ADN se
conocen con el nombre de histonas y son de cinco clases
(H1, H2A, H2B, H3 y H4). Al preparar la cromatina para
visualizarla con el microscopio electrónico aparece como un
collar de cuentas (Fig. 4-1A); los elementos que se repiten
en la estructura reciben el nombre de nucleosomas (Figu-
ra 4-1B), tienen un diámetro de 10 nm y poseen 8 histonas
asociadas de dos en dos, que forman un octámero que está
rodeado por dos vueltas de ADN (con 167 pares de nucleó-
tidos). A su vez, estos nucleosomas se enrollan sobre sí
mismos para formar la fibra de cromatina siguiendo el
«modelo del solenoide». Según este modelo la fibra de
10 nm se dispondría helicoidalmente, a modo de muelle,
alcanzaría un diámetro de 30 nm y contendría en cada
vuelta de 6 a 7 nucleosomas (Fig. 4-1C). Con posterioridad
esta cromatina aún se tiene que condensar 100 veces más
para formar los bucles o lazadas (Fig. 4-1D). Finalmente,
durante la mitosis de la célula es cuando mejor se observa la
forma de un cromosoma (en el momento de la metafase)
(Fig. 4-1E).
4.2.2. Replicación del ADN
Es el proceso por el cual el ADN se copia a sí mismo.
Cuando se conoció la base física que constituye el ADN, los
genetistas se pusieron a investigar cómo se transmite la
información genética de una célula madre a otra y de una
generación a la siguiente. Así se estableció que, durante la
división del núcleo en la mitosis, las dos cadenas que for-
man la molécula de ADN se separan y cada cadena constru-
ye su complementaria mediante el apareamiento específico
de las bases que se corresponden. De esta manera, se preser-
varía la información genética durante la división y se trans-
mitiría sin cambios a cada célula hija. Este proceso, denomi-
nado replicación del ADN, es un proceso semiconservativo,
ya que sólo una de las nuevas bandas formadas en las
células hijas es de nueva síntesis (la otra proviene de la
célula madre). Experimentalmente se ha podido demostrar
que la replicación del ADN no comienza en un único punto
para seguir de forma lineal, sino que puede comenzar en
varios puntos de la molécula a la vez. Estos puntos se
denominan horquillas de replicación (en los cromosomas
humanos se han observado hasta 100 horquillas) y se acti-
van casi al mismo tiempo (Fig. 4-2). Se trata de zonas del
ADN ricas en A y T. Éstas se mueven en ambas direcciones
hasta que una horquilla se encuentra con la adyacente, que
se mueve en dirección opuesta. Cuando se han unido todas,
se originan dos moléculas hijas de ADN completas. El
proceso de replicación comprende tres fases: inicio, elonga-
ción y terminación.
a) El inicio requiere la intervención de unas fuerzas
capaces de abrir la cadena de ADN. Para ello disponemos
de dos proteínas (enzimas) (Fig. 4-3), que son las ADN
helicasas y las proteínas desestabilizadoras de la hélice o
SSB (single strand ADN-binding proteins). Las ADN heli-
casas abren la cadena y la SSB colabora con las anteriores,
estabilizando la conformación desenrollada de las cadenas.
Al conjunto de proteínas presentes en una fuerza de replica-
ción se le denomina replisoma y está compuesto por: dos
moléculas de ADN polimerasa III (una situada en la cadena
conductora y otra en la cadena retardada), una primasa (es
una ADN polimerasa) que se coloca como cebador, varias
moléculas de helicasas (que abren el ADN) y una SSB. La
replicación se inicia por el primosoma (constituido por una
helicasa y una primasa) (Fig. 4-3), que tiene actividad de
polimerasa y es capaz de colocar un cebador (que inicia el
proceso) formado por 8 ó 12 nucléotidos de ARN en la
cadena retardada.
b) En la elongación intervienen las ADN polimerasas
III (enzimas con capacidad de sintetizar ADN) que van
añadiendo nucleótidos en el extremo 3ñ de las cadenas nue-
vas. La cadena de replicación siempre crece en sentido 5ñ n
3ñ y la enzima va colocando nucleótidos hasta conseguir la
complementariedad con la cadena madre. En caso de que
aparezcan errores, las ADN polimerasas tienen actividad
correctora, por ello estas enzimas tienen dos centros activos.
Una vez abierta la cadena, los nucleótidos se encuentran en
sentido opuesto y la síntesis se hace de dos formas diferen-
tes, una cadena es la conductora y sintetiza nucleótidos de
50 Estructura y función del cuerpo humano