¡Llegamos a 26.150.300 visitas gracias a ustedes! ☆

ADN

De WikicharliE
ADN
Bienvenido a Departamento de Biología de WikicharliE

Presentación

Animación de la estructura de una sección de ADN. Las bases se encuentran horizontalmente entre las dos hebras en espiral.

El ácido desoxirribonucleico, abreviado como ADN, es un ácido nucleico que contiene instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria.

WikicharliE Patrimonio de Chile

Contenido

El papel principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información. Muchas veces, el ADN es comparado con un plano o una receta, o un código, ya que contiene las instrucciones necesarias para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética.

Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido. Un polímero es un compuesto formado por muchas unidades simples conectadas entre sí, como si fuera un largo tren formado por vagones. En el ADN, cada vagón es un nucleótido, y cada nucleótido, a su vez, está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato que actúa como enganche de cada vagón con el siguiente. Lo que distingue a un vagón (nucleótido) de otro es, entonces, la base nitrogenada, y por ello la secuencia del ADN se especifica nombrando sólo la secuencia de sus bases. La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena (el ordenamiento de los cuatro tipos de vagones a lo largo de todo el tren) es la que codifica la información genética: por ejemplo, una secuencia de ADN puede ser ATGCTAGATCGC... En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadena de nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones denominadas puentes de hidrógeno.

Primera imagen de ADN

Imagen DNA Double Helix.jpg

Un equipo de investigadores ha logrado por primera vez capturar la imagen de ADN[1], el modelo de la doble hélice de ADN que James Watson y Francis Crick propusieron en 1953. Hilos de ADN bajo una técnica que permitirá en el futuro ver cómo las proteínas, el ARN y otras biomoléculas interactúan con el ADN.

Y es que la estructura de ADN fue descubierta originalmente usando cristalografía de rayos X. Esto supone rayos X de dispersión de los átomos en matrices cristalizadas de ADN para formar un complejo patrón de puntos sobre una película fotográfica. La interpretación de las imágenes requiere de matemáticas complejas para averiguar lo que la estructura cristalina podría dar lugar en los patrones observados.

Ahora estas nuevas imágenes son mucho más evidentes, ya que se trata de imágenes directas de las cadenas de ADN, aunque vistas con electrones en lugar de fotones de rayos X. ¿Cómo? El truco utilizado por Enzo di Fabricio, investigador principal de la Universidad de Génova, fue enganchar hilos de ADN de una solución diluida y ponerlas sobre silicio nanoscópico.

El equipo desarrolló un modelo de pilares que es extremadamente repelente al gua, lo que provocó que la humedad se evaporara rápidamente dejando atrás las hebras de ADN, las cuales se estiraron y podían observar claramente. Luego, para conseguir imágenes de alta resolución, perforaron agujeros diminutos sobre la base de los pilares de silicio.

Unos resultados que revelaron la rosca espiral de doble hélice del ADN visible. Una técnica que según los científicos, debería ser capaz de ver las moléculas individuales de ADN con más detalle y su interacción con proteínas, ARN y otras biomoléculas.[2]

Síntesis histórica

ADN modelo doble hélice

1869 Descubrimiento ácido nucleico

1928 Principio de Transformación

1944 Identificación de Principio de transformación

1952 Experimento Hershey - Chase

1953 Watson y Crick - Doble hélice

1957 Messelson y Stahl

2012 primera imagen directa del ADN

El ADN ha sido extraído de esta célula pulmonar humana durante un proceso natural de división celular. Esta imagen tiene sólo 84 micrómetros de diámetro.

El género masculino hereda genes “defectuosos” de la madre, que limitan su esperanza de vida

Madre e hija.jpg

Una investigación académica presentada en el encuentro anual de la Sociedad Europea de Reproducción Humana y Embriología realizada por un grupo de científicos de la Universidad de Otago, Nueva Zelanda, pudo haber encontrado una herencia genética que sólo afecta a los miembros del género masculino y provoca que tengan una menor esperanza de vida.

De acuerdo con Neil Gemmell,[3] director de la investigación, el género masculino es, contrario al lugar común, el auténtico sexo débil. La responsable de lo anterior es una condición a la que han llamado “la maldición de la madre”, debido a que se desprende del ADN mitocondrial heredado de la madre, el cual muta en los varones de forma diferente a como lo hace en las mujeres.

El ADN mitocondrial provoca daños en la fertilidad masculina, afecta su capacidad cognitiva y limita su esperanza de vida. La mutación también podría aumentar el riesgo de padecer ciertas enfermedades, principalmente cardiacas, nerviosas y musculares.

“Es un desafortunado accidente de la herencia genética de la madre que significa que la descendencia masculina está “maldita”. Creo que los varones se encuentran en un callejón sin salida a nivel evolutivo en lo que a ADN mitocondrial se refiere”, indicó Gemmell.

La investigación se llevo a cabo usando como sujetos de control a moscas de la fruta y varios tipos de peces. Neil Gemmell indicó que nombraron a la condición genética como “la maldición de la madre” por el sentido irónico de que las hembras, no solo no la padecen, sino que son las que la heredan a sus hijos varones.[4][5]


El disco duro de la eternidad: el ADN podría ser el futuro del almacenamiento de datos

¿Cuánto tiempo durará la información que tengas en tu disco duro o memoria USB? ¿Cinco años? ¿10 años? ¿Más tiempo?

Actualmente, una compañía de almacenamiento llamada Backblaze está operando 25.000 discos duros simultáneamente para llegar al fondo de la pregunta. A medida que cada disco duro deja de funcionar, la compañía lo reemplaza y registra su duración.

Aunque este censo solo ha estado funcionando durante cinco años, las estadísticas muestran una tasa de desgaste de un 22% a lo largo de cuatro años.

Algunos pueden durar más de una década, dice la compañía; otros pueden durar un poco más de un año, pero la respuesta concisa es que los dispositivos de almacenamiento no duran para siempre.

Una solución permanente

Sin embargo, la ciencia ahora ha recurrido a la naturaleza para encontrar la mejor manera de almacenar datos a fin de que duren millones de años.

Investigadores del Instituto Federal de Tecnología de Zurich, en Suiza, creen que la respuesta puede encontrarse en el sistema de almacenamiento de datos que existe en cada célula de los seres vivos: el ADN.

Sus filamentos son tan compactos y complejos que solo 1 gramo de ADN en teoría es capaz de contener toda la información de los gigantes de Internet como Google y Facebook, y aun así tendrían espacio de sobra.

En términos del almacenamiento de datos, ese gramo sería capaz de contener 455 exabytes, donde 1 exabyte equivale a mil millones de gigabytes.

Datos fosilizados

Se sabe que la fosilización preserva el ADN en filamentos durante el tiempo suficiente como para obtener el genoma completo de un animal: el conjunto entero de genes que está presente en una célula o en un organismo.

Hasta ahora, los científicos han extraído y ordenado el genoma de un oso polar de hace 110.000 años y más recientemente, de un caballo de hace 700.000 años.

Robert Grass, profesor del Departamento de Química y Biociencias aplicadas, dijo que el problema con el ADN es que se degrada rápidamente. El proyecto, dijo, quería encontrar formas de combinar la posibilidad de la gran densidad de almacenamiento en el ADN con la estabilidad del ADN que se encuentra en fósiles.

"Hemos encontrado formas elegantes de hacer que el ADN sea bastante estable", le dijo a CNN. "Así que quisimos combinar estas dos historias: obtener la alta densidad de almacenamiento del ADN y combinarla con los aspectos arqueológicos del ADN".

La memoria de un ser vivo

El proceso sintético de preservar el ADN en realidad imita los procesos que se encuentran en la naturaleza. Como ocurre con los fósiles, mantener el ADN fresco, seco y almacenado —en este caso, con esferas microscópicas de vidrio— podría hacer que la información contenida en sus filamentos se mantenga intacta durante miles de años.

"El límite de tiempo con el ADN en fósiles es más o menos de 700.000 años, pero las personas especulan acerca de encontrar un almacenamiento de un millón de años de material genético en huesos fosilizados", dijo. "Pudimos demostrar que el deterioro de nuestro ADN y el almacenamiento de información sigue la misma tasa de deterioro que el ADN en fósiles, así que obtenemos marcos de tiempo similares de casi un millón de años". Queríamos preservar estos documentos para demostrar no solo que el método funciona, sino que también es importante.

Robert Grass

Recientes descubrimientos de fósiles están arrojando nuevas sorpresas acerca de la preservación del ADN.

Huesos humanos descubiertos en la red de cuevas de la Sima de los Huesos en España muestran un ADN "mitocondrial" heredado de la madre de 400.000 años de edad, un nuevo record para los restos humanos.

El hecho de que el ADN sobreviviera en el clima relativamente fresco de una cueva —en lugar de en un ambiente congelado como el lugar de donde se extrajo el ADN de restos de mamut en Siberia— ha ampliado el misterio acerca de la longevidad del ADN.

"Gran parte de esto realmente se desconoce", dice Grass. "Lo que estamos tratando de entender es cómo se degrada el ADN y cuáles son los mecanismos para obtener mayor información al respecto".

Mantener en un lugar fresco y seco

Lo que se sabe es que el agua y el oxígeno son el enemigo de la sobrevivencia del ADN. El ADN que se encuentre en un tubo de ensayo y quede expuesto al aire durará un poco mas de dos a tres años. Almacenarlo en un recipiente de vidrio —un agente inerte y neutral—y enfriarlo aumenta sus probabilidades de sobrevivencia.

Grass dice que la tecnologia sol-gel, la cual produce materiales sólidos a partir de pequeñas moléculas, ha hecho que poner el vidrio alrededor de las moléculas de ADN sea un proceso relativamente sencillo.

Si bien el trabajo del equipo genera comparaciones inmediatas con el Parque Jurásico, donde el ADN se extraía de fósiles de ámbar, Grass dice que los insectos prehistóricos almacenados en ámbar no son una buena fuente de ADN prehistórico.

El mejor ADN proviene de fuentes que son de cerámica y secas, así que hablamos de dientes, huesos e incluso cáscaras de huevo", dijo.

Los primeros 83

Hasta ahora, el equipo ha probado su método de almacenamiento al preservar solo 83 kilobytes de información.

El primero es el Pacto Federal Suizo de 1291 —es como la Magna Carta suiza— y el otro fue el Palimpsesto de Arquimides, una copia de un antiguo tratado matemático griego hecho por un monje en el siglo X, el cual había sido sobre escrito por otros monjes en el siglo XV.

"Nosotros queríamos preservar esos documentos para demostrar no solo que el método funciona, sino que también es importante", dijo.

Él calcula que la información será legible dentro de 10.000 años, y si se congelara, duraría un millón de años.

El costo de codificar solo 83Kb de información es alrededor de 2.000 dólares, lo que lo convierte en un proceso relativamente caro, pero Grass se muestra optimista respecto a que el precio bajará con el tiempo. Los avances en la tecnología de análisis médico, dijo, probablemente ayudarán con esto.

"Desde ya los precios para las secuencias del genoma humano han bajado de varios millones de dólares hace algunos años a solo cientos de dólares ahora", dijo Grass. "Tiene sentido integrar estos avances en los análisis médicos y del genoma al mundo de la TI".[6]

El ADN que actúa como el velcro podría ser la clave para la fabricar órganos en el laboratorio

Antes de que los científicos puedan construir órganos humanos en el laboratorio, necesitan averiguar cómo construir tejidos que funcionan como los del cuerpo. Un nuevo método, en el cual el ADN se comporta como el velcro al hacer que las células se peguen entre sí, podría ayudar a abrir paso hacia la construcción de tejidos funcionales que algún día podrían emplearse para formar órganos.

ADN: Las células de esta imagen de microscopio fueron dispuestas en tres dimensiones gracias a una nueva técnica basada en el ADN. Las células teñidas de verde tenían por objetivo imitar células que causan malformaciones durante el crecimiento natural de los órganos.

En la naturaleza, las células se autoorganizan en complejas arquitecturas en tres dimensiones que comprenden los tejidos. De estas estructuras nace la función biológica, que depende del arreglo específico de las células, a menudo de distintos tipos, y la relación entre ellas. El comportamiento de una célula individual depende de las señales de las células colindantes, y el comportamiento colectivo de las células y los tejidos de un órgano surge de estas relaciones en 3D.

El nuevo método emplea cadenas de ADN, fijadas a la parte exterior de células individuales, para conseguir que se peguen a las superficies – o a otras células – que incluyen cadenas complementarias, y se ensamblan en conjuntos prescritos. Los investigadores lo emplean para construir tejidos de forma programática, capa a capa.

Otros grupos están utilizando varios enfoques distintos para la construcción de tejidos funcionales (ver Una herramienta de manufactura construye tejido del corazón en 3D). Pero en comparación con los métodos existentes de cultivos en 3D, el nuevo método proporciona un mayor grado de control sobre "la arquitectura idónea de tejidos", según afirman sus creadores en un trabajo reciente que describe la investigación.

La impresión de células en 3D se ha convertido en un método popular para disponerlas para la ingeniería de tejidos. Pero este método está limitado por el hecho de que resulta difícil mantener a las células vivas y sanas durante el proceso de impresión, y porque no se pueden colocar las células con la precisión necesaria, dice Zev Gartner, un profesor de la Universidad de California en San Francisco (EEUU) que lideró la investigación. Conseguir "la resolución de células individuales" es importante, y el nuevo método es capaz de ello, dice. De hecho, "altos grados de control y versatilidad" le confieren ventajas a este método sobre técnicas anteriores de formación de tejidos, dice Lisa Freed, una científica superior de Draper Laboratory.

En estos momentos el nuevo método puede emplearse para formar estructuras – compuestas de tejido además de un gel que lo envuelve y estimula el entorno en el que vive el tejido dentro del cuerpo – que tienen varios cientos de micrómetros de grosor y varios centímetros de ancho. Fabricar tejidos con un mayor grosor requerirá salvar un enorme obstáculo de la ingeniería de tejidos: proporcionar oxígeno y nutrientes a las células, al igual que hacen los vasos sanguíneos del cuerpo. Gartner dice que quizás esto pueda conseguirse con la combinación de tejidos hechos por este método con dispositivos de microfluidos como los que se emplean en las llamadas tecnologías de órgano-en-un-chip. La meta a largo plazo, dice, es utilizar células y otros componentes de tejidos como "materiales de construcción" que podrían ser inducidos para formar órganos funcionales o estructuras similares.[7]

Enlaces de Interés

  1. Scitechdaily/First Electron Microscope Image of DNA Double Helix/Cons. 7 oct 2014
  2. Newscientist/DNA imaged with electron microscope for the first time/Cons.Dic 2012
  3. Profesor Neil Gemmell Department of Anatomy; The Gemmell Lab
  4. Zavodna, M., Grueber, C.E. and Gemmell, N.J. (2013) Parallel tagged next-generation sequencing on pooled samples - a new approach for population genetics in ecology and conservation. Plos one, 8 (4), e61471.
  5. Johnson, S.L. and Gemmell, N.J. (2012) Are old males still good males and can females tell the difference? Bioessays, 3, 609-619.
  6. CNN/El disco duro de la eternidad/Cons.26feb 2015
  7. nature/Programmed synthesis of three-dimensional tissues / Michael E Todhunter, Noel Y Jee, Alex J Hughes, Maxwell C Coyle, Alec Cerchiari, Justin Farlow, James C Garbe, Mark A LaBarge, Tejal A Desai & Zev J Gartner/17jul 2015

Visita otros de nuestros artículos

TODAS LAS PAGINAS.png
Haz click en el emoticón

Léase en WikicharliE

Herramientas personales
Espacios de nombres

Variantes
Vistas
Acciones
Navegación
Herramientas
Contacta a Orquesta Tabaco y Ron para Eventos y Matrimonios http://tabacoyron.cl/