Biología molecular del gen

1. La visión mendeliana del mundo -- La teoría celular -- La mitosis conserva el numero de cromosomas del progenitor -- La meiosis reduce el numero de cromosomas del progenitor -- La teoría celular es universalmente aplicable -- Leyes mendelianas -- Principio de la segregación independiente -- Algunos genes no son dominantes ni recesivos -- Principio de la distribución independiente -- Teoría cromosómica de la herencia -- Determinación cromosómica del sexo -- La importancia de la Drosophila -- Ligamiento y entrecruzamiento homologo -- Muchos genes controlan el color rojo de los ojos -- Origen de la variabilidad genética mediante las mutaciones -- Primeras especulaciones acerca de lo que son los genes y como actúan -- Intentos preliminares para hallar una relación entre genes y proteínas -- Resumen -- Referencias -- 2. Las células obedecen las leyes de la química -- El concepto del metabolismo intermediario -- Generación de energía por reacciones de oxido-reducción -- La mayoría de las oxidaciones biológicas ocurren sin la participación directa del oxigeno -- La degradación de la glucosa -- Papel del fosforo y la generación del ATP -- La mayoría de las reacciones celulares especificas requiere una enzima especifica -- El papel clave del piruvato: su utilización por vía del ciclo de Krebs -- Oxidación de coenzimas reducidas mediante enzimas respiratorias -- Síntesis de ATP en presencia de oxigeno (fosforilación oxidativa) -- Generación de ATP durante la fotosíntesis -- Las vitaminas y los factores del crecimiento -- Resumen -- Referencias -- 3. La célula bacteriana vista por un químico -- Definición y algunas características de los enlaces químicos -- Los enlaces químicos son explicables en términos de la mecánica cuántica -- La formación de enlaces químicos implica un cambio de la forma de energía -- Equilibrio entre formación y ruptura de enlaces -- El concepto de energía libre -- K esta exponencialmente relacionada con G -- Los enlaces covalentes son muy fuertes -- Los enlaces débiles tienen energía entre 1 y 7 kcal/mol -- Los enlaces débiles se forman y rompen constantemente a temperaturas fisiológicas -- Las enzimas no están envueltas en la formación (rompimiento) de enlaces débiles -- Diferenciación entre moléculas polares y no polares -- Fuerzas de van der Waals -- Enlaces de hidrogeno -- 4. La importancia de las interacciones químicas débiles -- Las bacterias crecen bajo condiciones simples, bien definidas -- El E. coli es el organismo mejor comprendido a nivel molecular -- Aun las células pequeñas son complejas -- Macromoléculas constituidas por enlaces lineales de moléculas pequeñas -- Distinción entre polímeros regulares e irregulares -- Vías metabólicas -- Las vías de degradación son distintas de las vías biosintéticas -- El significado de una cantidad finita de DNA -- Se conocen de un quinto a un tercio de las reacciones químicas en E. coli -- Resumen -- Referencias -- 5. Reacciones acopladas y transferidas de grupo 131 -- Las moléculas nutritivas son termodinámicamente inestables -- Distinción entre dirección y velocidad de una reacción -- Las enzimas disminuyen las energías de activación -- Una vía metabólica se caracteriza por una disminución de la energía libre -- Los enlaces de alta energía se hidrolizan generando valores negativos altos de G -- Los enlaces de alta energía son necesarios para las reacciones biosintéticas -- Los enlaces peptídicos se hidrolizan espontáneamente -- Acoplamiento de G negativos y positivos -- Activación por transferencia de grupo -- Resumen -- Referencias -- 6. El concepto de las superficies moldeadoras -- Síntesis de moléculas pequeñas -- Síntesis de una gran "molécula pequeña" -- Síntesis de una molécula polimera regular muy grande -- Una mirada mas profunda a la estructura proteica -- La estructura primaria de las proteínas -- Las estructuras secundarias de las proteínas pueden ser laminas o hélices -- Las estructuras terciarias de las proteínas son excesivamente irregulares -- Los enlaces S-S se forman espontáneamente entre compañeros apropiados -- Las enzimas no pueden ser utilizadas para ordenar los aminoácidos en las proteínas -- Resumen -- Referencias -- 7. Disposición de los genes en los cromosomas -- Todavía queda mucho por aprender acerca de los aspectos moleculares de la estructura cromosómica -- El cruzamiento genético -- Elaboración de mapas cromosómicos -- Importancia del trabajo con microorganismos -- El valor de los mutágenos -- Mutaciones bacterianas: utilización de los factores de crecimiento -- Los virus también también contienen cromosomas -- Los virus no crecen mediante el incremento gradual de su tamaño -- Los virus son parásitos a nivel genético -- Los virus bacterianos (fagos) son a menudo fáciles de estudiar -- Los fagos forman placas -- Algunas veces los cromosomas virales se insertan en los de sus células huéspedes -- Elaboración de mapas cromosómicos bacterianos mediante apareamientos -- Los cromosomas bacterianos son circulares -- Ocasionalmente los fagos portan genes bacterianos -- Transferencia de fragmentos cromosómicos purificados -- Los fagos también mutan -- Recombinación de fagos -- Los cruzamientos virales implican apareamientos múltiples --Resumen -- Referencias -- 8. Estructura y función dl gen -- La recombinación dentro de los genes permite la elaboración del mapa genético -- La prueba de complementación determina si dos mutaciones están en el mismo gen -- Control genético de la función proteica -- Un gen-una cadena polipeptídica -- Frecuentemente los genes recesivos no producen productos funcionales -- Los genes con funciones relacionadas se encuentran a menudo en regiones adyacentes -- Prueba de que los genes controlan las secuencias de aminoácidos en las proteínas -- Colinealidad del gen y su producto polipeptídico -- Un sitio mutable puede existir en varias formas alternativas -- Los aminoácidos se especifican individualmente mediante varios sitios mutables adyacentes -- No se requieren secuencias únicas de aminoácidos para la actividad enzimática -- Algunas veces las "retromutaciones" ocasionan un segundo reemplazo de aminoácidos -- Resumen -- Referencias -- 9. La organización genética del DNA -- El gen es (casi siempre) -- DNA -- La cantidad de DNA cromosómico es constante -- Los genes virales también son ácidos nucleicos -- El DNA es generalmente una doble hélice -- La forma complementaria sugiere de inmediato la autoduplicación -- El apareamiento de bases debe permitir una duplicación muy exacta -- El DNA porta toda la especificidad necesaria para su autoduplicación -- Evidencia indiscutible en favor de la separación de las hebras de DNA -- El DNA de hebra simple también se duplica mediante apareamiento de bases -- Los cromosomas de los virus y de E. coli son moléculas de DNA de hebra simple -- Algunas veces las moléculas de DNA tienen una forma circular -- Duplicación experimental in vitro de una molécula de DNA biológicamente activa -- La duplicación debe iniciarse mediante la accion de una endonucleasa -- Evidencia de sitios únicos de iniciación -- Visualización directa del DNA en duplicación -- Crecimiento de la cadena en las dos direcciones, 5 a 3 y 3 a 5 -- Significado de los pequeños fragmentos hallados cerca de los puntos de crecimiento -- Unión de material polinucleótido hija a las cadenas progenitoras -- El modelo del circulo rotatorio -- Modelos de círculos rotatorios opuestos -- Resumen -- Referencias -- 10. La duplicación del DNA -- Teóricamente puede existir un numero enorme de secuencias diferentes -- Las mutaciones son cambios en la secuencia de los pares de bases -- Conceptos precisos acerca de algunos mutágenos químicos -- Los espacios entre los genes son relativamente cortos -- Concordancia de un mapa genético con la distancia correspondiente a lo largo de una molécula de DNA -- El gen promedio contiene cerca de 900 a 1500 pares de nucleótidos -- El entrecruzamiento se debe a la ruptura y recombinación de moléculas intactas de DNA -- Participación de enzimas especificas en el proceso de recombinación -- Estabilización de las extremidades extendidas de hebra simple mediante una proteína que estimula la recombinación -- Heteroduplex -- La recombinación no siempre es reciproca en el sitio de entrecruzamiento -- Inserciones (supresiones) resultantes de errores en el entrecruzamiento -- Los lugares críticos son a menudo sitios de apareamiento erróneo -- El código genético se lee en grupos de tres -- Resumen -- Referencias -- 11. Transcripción del RNA sobre moldes del DNA -- El dogma fundamental -- Síntesis proteica en ausencia de DNA -- El RNA es químicamente mu parecido al DNA -- Generalmente el RNA es de hebra simple -- Síntesis enzimática del RNA sobre moldes de DNA -- Solamente una hebra de DNA actúa como molde a lo largo de cada gen -- Las cadenas de RNA no son circulares -- La síntesis de las cadenas de RNA ocurre en una dirección fija -- Construcción de la RNA polimerasa a partir de subunidades -- Reconocimiento de las señales de iniciación por o -- Las cadenas comienzan bien sea con pppA o con pppG -- Los factores de liberación producen cadenas de longitud finita -- Resumen -- Referencias -- 12. Participación del RNA en la síntesis proteica -- Los aminoácidos no tienen afinidad especifica por el RNA -- Los aminoácidos se unen a los RNA moldes por medio de adaptadores -- Enzimas especificas reconocen aminoácidos específicos -- Las moléculas adaptadoras son en si mismas moleuclas de RNA -- El tRNA de alanina de la levadura contiene 77 nucleótidos -- Plegamiento en hoja de trébol de las moléculas de tRNA -- tRNA cristalino -- La adición del adaptador activa también el aminoácido -- La formación de enlaces peptídicos ocurre en los ribosomas -- Reconstitución ribosómica -- El RNA asociado a los ribosomas no porta, generalmente, información genética -- El RNA molde (mRNA) se asocia irreversiblemente con los ribosomas -- Existe rRNA en dos clases principales de tamaño -- La función del rRNA no se conoce todavía -- Las tres clases de RNA se elaboran sobre moldes de de DNA -- Existe una gran variedad de tamaños en las moléculas de mRNA -- Los ribosomas se separan en en subunidades durante la síntesis proteica -- El crecimiento de la cadena polipeptídica se inicia por el extremo terminal amino -- Iniciación de todas las cadenas polipeptídicas bacterianas con la N-formil metionina -- Factores de iniciación -- 13. El código genético -- La adicción de mRNA estimula la síntesis proteica in vitro -- El RNA viral es mRNA -- En los extractos celulares pueden formarse proteínas especificas -- Estimulo de la incorporación de aminoácidos mediante el mRNA sintético -- Poli U codifica la polifenilalanina -- Los copolímeros mixtos permiten asignaciones adicionales de codones -- Ordenación de los codones mediante enlace con el tRNA -- Asignación de codón a partir de copolímeros regulares -- El código esta degenerado -- La ubicación vacilante del anticodón -- tNRA menores -- AUG y GUG como codones de iniciación -- Codones para terminación de cadena -- Terminación de un mensaje polipeptídico mediante dos codones de paro sucesivos -- Mutaciones sin sentido contra mutaciones equivocas -- Las mutaciones sin sentido producen cadenas polipeptídicas incompletas -- Pueden ocurrir errores de lectura en la síntesis no celular de proteínas -- Los genes supresores perturban la lectura del código genético -- Los codones específicos son interpretados erróneamente por genes supresores específicos -- La supresión sin sentido implica tRNA mutantes -- Supresiones equivocas mediadas por el tRNA -- Las mutaciones ribosómicas también afectan la precisión de la lectura -- La estreptomicina ocasiona lectura errónea -- Los genes supresores también leen erróneamente los genes normales -- El código es en gran parte, si no totalmente, universal -- Resumen -- Referencias -- 14. Regulaciones de la síntesis y la función proteica -- No todas las proteínas se producen en la misma cantidad -- Variaciones entre las cantidades de las diferentes proteínas de E. coli -- Relación entre la cantidad y la necesidad de proteínas especificas -- La variación en la cantidad de proteínas puede reflejar el numero de moléculas especificas de mRNA -- Los represores controlan la velocidad de gran parte de la síntesis de mRNA --Los represores son proteínas -- Los represores actúan uniéndose al DNA -- Los correpresores y los inductores determinan el estado funcional de los represores -- Los represores pueden controlar mas de una proteína -- La ausencia de un operador determina la síntesis constitutiva -- La síntesis del mRNA comienza cerca del promotor -- Producción desigual de proteínas codificadas por una sola molécula de mRNA -- El mRNA bacteriano es a menudo metabólicamente inestable -- Proteínas que no están bajo control externo directo -- La síntesis del represor esta generalmente bajo control del promotor, no del operador -- El interrogante del control positivo -- Pueden utilizarse factores específicos o para "encender" bloques de genes no relacionados -- Existencia de operones sensibles a la glucosa -- El catabolismo de la glucosa afecta el nivel de AMP cíclico -- Regulación de la función proteica mediante la inhibición por retroalimentación -- Resumen -- Referencias -- 15. La duplicación de los virus -- El núcleo y la cubierta de los virus -- Acido nucleico: el componente genético de todos los virus -- El acido nucleico viral puede ser de hebra simple o doble -- La síntesis del acido nucleico y de las proteínas virales ocurre independientemente -- Los ácidos nucleicos virales codifican tanto las enzimas como las proteínas de la cubierta -- Vías morfogenéticas -- La infección viral cambia a menudo radicalmente el metabolismo de la célula huésped -- Síntesis de las proteínas especificas virales -- La distinción entre proteínas tempranas y tardías -- Control del tiempo de expresión de los genes a través del orden genético -- La búsqueda de los represores del T4 ausentes -- Factores sigma específicos para el mRNA tardío -- El represor conserva el estado de profago -- Control positivo dirigido por el factor de antiterminación del gen "N" -- Un solo promotor para todos los genes tardíos -- Un solo operón para los pequeñísimos fagos del DNA -- Autoduplicación del RNA viral: requisitos para una nueva enzima viral especifica -- Los fagos de RNA son en extremo simples -- Unión inicial de los ribosomas en dos sitios independientes -- Gradiente de polaridad -- Producción desigual de las tres proteínas del R17 -- Síntesis del QB del RNA biológico activo en tubos de ensayo -- Resumen -- Referencias -- 16. La embriología a nivel molecular -- La cantidad de DNA por célula aumenta unas ochocientas veces del E. coli a los mamíferos -- La transcripción como medida del tiempo biológico -- El cromosoma eucariótico -- La duplicación del DNA empieza en varios sitios diferentes a lo largo de un cromosoma dado -- Regiones cromosómicas activas (eucromatinas) contra inactivas (heterocromatinas) -- Aun las bandas (asas) mas pequeñas deben contener muchos genes -- Secuencias de DNA altamente repetitivas -- Variaciones de las cantidades de DNA entre especies estrechamente relacionadas -- Localización nucleolar de la síntesis del RNA -- Formas muy grandes de muchos RNA recién elaborados en células superiores -- La mayor parte del RNA nunca abandona el núcleo -- Lapsos de vida de los polirribosomas en células en rápido proceso de división -- Existen moléculas estables de mRNA que no se dividen en las células diferenciadas -- Multiplicación selectiva de los genes de rRNA dentro de los oocitos -- Células somáticas diferenciadas con genes extracromosómicos -- Generalmente la diferenciación no es irreversible a nivel nuclear -- Diferenciación citoplásmica irreversible concomitante con la perdida de la capacidad para dividirse -- Concentración en los organismos con divisiones de clivaje fácilmente observables -- El meollo de la embriología es el problema de la diferenciación celular -- La diferenciación es a menudo irreversible -- La diferenciación no se debe generalmente a perdida o ganancia de cromosomas -- Los organismos multicelulares deben tener dispositivos para controlar la accion de los genes -- Necesidad de hallar sistemas modelo sencillos para estudiar la diferenciación -- La esporulación bacteriana como el mas simple de todos los sistemas modelo -- La diferencia entre células eucarióticas y protocarioticas -- Actualmente existen muchas razones para intensificar el estudio de los organismos como la levadura -- Las mitocondrias como simbiontes protocarioticos defectuosos -- Estados reversibles de la célula del moho del cieno -- Resumen -- Referencias -- 17. El problema de la síntesis de los anticuerpos -- Los antígenos son agentes que estimulan la formación de anticuerpos -- Los anticuerpos siempre son proteínas -- Formación de la molécula del anticuerpo G a partir de dos cadenas livianas y dos pesadas -- La especificidad del anticuerpo reside en las secuencias de aminoácidos -- Las proteínas del mieloma como modelos para anticuerpos exclusivos -- Las proteínas de Bence-Jones son cadenas livianas especificas -- Tanto las cadenas livianas como las pesadas tienen porciones constantes y porciones variables -- La cadena pesada pesada se origina a través de la duplicación repetitiva de un gen primitivo de un anticuerpo -- Tanto las cadenas pesadas como las livianas influyen sobre la especificad de los anticuerpos -- La célula plasmática, sitio de síntesis de anticuerpos -- Una célula plasmática determinada produce por lo general un tipo de molécula de anticuerpo -- Una segunda inyección de antígeno incrementa el numero de células productoras de anticuerpos -- Las células productoras de anticuerpos no necesitan contener antígenos -- Teoría de la selección clonal -- Tolerancia inmunológica -- Inducción de anticuerpos -- Resumen -- Referencias -- 18. El cáncer visto por un genetista -- El cáncer puede surgir casi en cualquier célula diferenciada -- Las células cancerosas crecen cuando no deberían hacerlo -- Inhibición por contacto -- La malignidad como perdida de afinidades celulares -- Búsqueda de diferencias químicas entre la célula normal y la cancerosa -- Warburg y el significado de la glucolisis incrementada -- Antígenos tumorales específicos -- Precipitación selectiva de células cancerosas mediante una glucoproteína vegetal -- Inducción cancerígena mediante radiación y compuestos químicos -- El cáncer como cambio hereditario -- Las mutaciones somáticas como posible causa del cáncer -- Virus como causa del cáncer -- La estructura simple de una partícula de polioma -- Lisogenia contra transformación -- Células permisivas contra células no permisivas -- Mensajeros tempranos y tardíos del polioma -- La genética del polioma se encuentra todavía en su infancia -- Inducción de enzimas del huésped implicadas en las síntesis de DNA -- Las infecciosas abortivas preceden a la transformación -- Una partícula puede transformar una célula -- Ausencia de partículas infecciosas de polioma en las células transformadas -- La transformación implica la integración del DNA del polioma (SV 40) dentro de los cromosomas huéspedes -- Liberación de partículas infecciosas después de la fusión de una célula permisiva no transformada con otra no permisiva transformada -- mRNA viral especifico en las células transformadas -- ¿Proporcionan las células permisivas los factores necesarios para leer los genes tardíos? -- Las células infectadas por virus tienden a sintetizar acido nucleico -- Cambios inducidos viralmente en la superficie celular -- El sarcoma de Rous es causado por un virus semejante al virus del mixoma -- Los mixovirus maduran sobre las superficies celulares -- Los genomas de los virus tumorogenicos con RNA son relativamente extensos; codifican de unas 30 a 50 proteínas diferentes -- La infección por una sola partícula de VSR produce una célula cancerosa -- Las células transformadas por el VSR producen a menudo otros virus semejantes -- Los virus auxiliadores también pueden originar cáncer por si mismos -- El DNA como forma provirus de los virus tumorogénicos del RNA -- El linfoma de Burkitt y su relación con la mononucleosis -- Virus Herpes II y cáncer cervical -- Búsqueda de virus tumorogenicos de RNA en humanos -- Teoría del oncogen de RNA -- Lo mas probable es que los virus tumorogénicos con DNA actúen directamente -- Estudio del cáncer a nivel molecular -- Resumen -- Referencias -- Glosario -- Índice de materias