Psicobiología 1, Apuntes de Psicología

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Psic

obio

Pablo

Morales

Arellano

Índice

Tema 1: Concepto de

psicobiología 2-

Tema 2: Método y técnicas de

psicobiología 6-

Tema 3: Genética

molecular 8-

Tema 4: Expresión genética y

epigenética 20-

Tema 5: Genética del comportamiento

humano 22-

Tema 6: Concepto de evolución y teorías

evolutivas 25-

Tema 7: Mecanismos de la evolución y

especiación 28-

Tema 8: Evolución de los hominidos, filogenia

y 30-

evolución humana

Tema 9: Biología celular del sistema

nervioso 33-

Tema 10: Fundamentos de la excitabilidad

neuronal 38-

Tema 11: Transmisión

sináptica 42-

Bloque 1: concepto y método de la

psicobiología

Tema 1: concepto de psicobiología

1. Introducción

La psicobiología es la ciencia que estudia la conducta de los organismos desde una perspectiva biológica, es decir, estudia la intersección entre biología y psicología. Para la psicobiología la conducta es consecuencia de la actividad integrada del sistema nervioso y el sistema endocrino, que permite al organismo relacionarse de forma activa y adaptativa.

La psicobiología surge a lo largo de la segunda mitad del pasado s. XX como resultado de la integración de los conocimientos aportados desde la Psicología científica en el estudio del comportamiento y los procedentes de la Biología en el campo de la Evolución, la genética, la etología y la neurociencia. Estudia la conducta humana, entendida ésta como un proceso biológico que nos permite una interacción activa y adaptativa con el medio ambiente en el que vivimos. Para ello persigue poner de manifiesto qué estructuras del sistema nervioso son responsables de la conducta, qué procesos la ponen en marcha, cómo se regula, qué finalidad tiene y cómo se ha ido modelando a lo largo de la evolución.

En Psicobiología se estudia la relación de las conductas con la psicología. Ej: las reacciones del cuerpo como taquicardia, sudoración, nerviosismo… por algún problema psicológico como una fobia. Se estudia la conducta con diferentes aparatos (electro-oculograma, electro-cardiograma… ) El objetivo es entender la conducta y experiencia de los sujetos desde la base biológica. Relaciona la conducta con los órganos y sus movimientos, estudia la intersección entre psicología y biología.

2. Evolución de los estudios de la conducta.

Concepto dualista y monista

El concepto de dualismo defendía la existencia de doble naturaleza en el hombre (la mente no tenía materia, es como un alma; diferente al cuerpo, que está formada por materia). Mientras que el monismo defendía que todo el universo se componía de materia y energía. La mente venía a ser un fenómeno derivado del funcionamiento del S.N. del organismo. Los psicólogos fisiológicos adaptan una postura empírica y monista al estudiar al Ser Humano. Los principales pensadores de esta concepción dualista y monista fueron:

• Aristóteles: estudió y pensó que el corazón tiene todas las capacidades mentales. Pensaba que el corazón servía para disminuir la temperatura de la sangre, que era como un refrigerador.
• Hipócrates: en contra de Aristóteles y decía que la sede del pensamiento y las emociones estaba en el cerebro.
• Herófilo: padre de la anatomía, trabajaba diseccionando cadáveres.

• Galem: pensaba que la idea de Aristóteles era absurda puesto si fuera así la naturaleza no hubiera puesto tan lejos el corazón del cerebro.

S.XV

Leonardo Da Vinci: le gustaba sobretodo la anatomía (nos dejó muchos dibujos de anatomía) y estudió la misma.

S. XVII

Descartes: dualista, racionalista, filósofo y matemático. Modelo de funcionamiento del cuerpo humano. Pensaba que entre la mente humana y el lugar físico donde alojaba la mente (cerebro) había un nexo de unión.

Galvanni: fisiólogo. Descubrió que la estimulación eléctrica de un nervio, generaba una contracción. Hizo pruebas con animales muertos (ranas) y estimulándolo con electricidad se movía, aún si no estaba unido al cuerpo alguna parte del animal.

S. XIX.

Müller: doctrina de las energías nerviosas específicas. Descubre la transducción de información a electricidad. Aunque los mensajes son electricidad siempre hay una vía para cada tipo de información. Ej: la visión. Recoge imágenes desde los ojos, se envían señales eléctricas entre neuronas y al final éstas lo transforman en la imagen que vemos. Igual con los sonidos, el tacto… en la corteza cerebral se archivan múltiples datos de lo que son las cosas, como huelen, los sonidos…para no tener que hacer investigación de los mismo cada vez que vemos un objeto, oímos un ruido…

Pol Broca: cirujano que comparaba los problemas de fallecidos en las autópsias. Un paciente importante fue “tan”. Descubrió un área en la corteza cerebral llamada área motora del lenguaje de broca. Cuando se lesiona esta área en el hemisferio izquierdo en 96% de la población se produce la afasia. Esa misma lesión en el hemisferio derecho no implica nada. Es cuando el paciente no encuentra la palabra que quiere. El área de broca es aquella encargada de decir las palabras que queremos decir. El área de Wernicke es el que se encarga de pensar las palabras. Son dos áreas relacionadas por lo que no hay sólo lesión de broca o sólo lesión de Wernicke en puro estado.

S.XX

Pavlov: descubrió que no solo un estímulo genera una respuesta sino que puede un mismo estímulo generar varias (perro que saliva cuando oye campanilla de la comida) EC-RC.

Santiago Ramón y Cajal: era dibujante. Descubrió que las neuronas pasan información de una a otra sin contacto físico. Recibió Premio Nobel por sus investigaciones.

Darwin: elaboro su famosa teoría de la evolución.

3. Paradigma estímulo-coducta

Se han ido formando nuevas disciplinas debido a que la conducta ha sido estudiada por varias disciplinas a lo largo de la historia y luego las mismas se han ido uniendo. La neurociencia es la

4.1. Wundt: finales del XIX y principios del XX. Médico alemán. Publicó “principios de psicología fisiológica” defiende la utilización de métodos fisiológicos para estudiar la conducta y problemas de psicología, y hacer con ello de la psicología una ciencia más, pero como utiliza el método de la introspección, y este método se aleja de la ciencia, no surge como tal hasta que surge el conductismo.

4.2. Conductismo: su objeto de estudio es la conducta objetivamente, que se puede percibir a través de los sentidos. Es un hecho positivo, objetivo, perceptible por los sentidos, verificable y susceptible de ser cuantificado.

4.3. Watson: introduce el conductismo. Mediados del s. XX. Propone paradigma “estímulo- respuesta”. Establecía un planteamiento en el cual definía la conducta como resultado del esfuerzo, cultura y educación, siendo los únicos determinantes del comportamiento humano. Este planteamiento reduce al mínimo la influencia biológica. Sin embargo, los hechos científicos ponen de manifiesto lo erróneo de su planteamiento

4.4. Woodworth: propone el paradigma “estímulo-organismo-respuesta” Es muy importante saber sobre qué organismo se aplica el estímulo, puesto dependerá la respuesta. Este paradigma es en el que se encuadra la psicobiología.

4.5. Skinner: determino que la respuesta emitida por un organismo es la unidad más simple de análisis.

Después de estos pensadores, se empieza a definir la conducta como la acción que podemos observar en un ser vivo ante un estímulo que le afecta para su mejor adaptación al entorno. La conducta es un conjunto de manifestaciones, públicamente observables, reguladas por nuestro sistema endocrino. Mediante este conjunto de manifestaciones, un organismo entendido como un todo, en respuesta a un estímulo externo o interno, se relaciona activamente con el medio en el que vive (adaptación). La mente está ineludiblemente ligada al organismo, es un producto de su actividad neural, consecuencia de la acción de la selección natural y, por tanto, dependiente enteramente del sustrato biológico que la genera (los procesos mentales son procesos neurales que regulan el comportamiento). En relación con la conducta, podemos decir que es una propiedad biológica que ha sido modificada por la selecciónnatural y es reflejo de la evolución (E-0-R forma el complejo adaptativo). Las características de este complejo adaptativo varían entre las especies, y en menor medida, de unos individuos a otros, por lo que hablamos de:

✳ Filogenético: hace referencia a la historia evolutiva de una especie. Representados por el conjunto de los datos genéticos de la especia que se estudia. Ese compendio genético que recoge, recoge también los logros adaptativos de la especie. Las especies van incorporando genes que ayudan a la mejor adaptación, es decir, recogen los logros adaptativos de sus predecesores que han resultado ventajosos para la supervivencia de la especie a lo largo de su devenir y que se plasman en las características de las estructuras y órganos receptores, de los sistemas que integran la señal estimular y del sistema motor encargado de emitir la respuesta.

✳ Ontogenético: hace referencia a la historia del desarrollo de un ser desde el momento de su concepción. Los miembros de una especie no son idénticos, tienen características que les permitan formar parte de esa especie (excepto gemelos homocigotos). Indica que si la filogenia marca un patrón general que identifica a los

individuos como pertenecientes a una especie o a otra, dentro de cada especie sus miembros no son idénticos. Las diferencias (por ejemplo, que no todo el mundo percibe el sabor del queso como placentero) son motivadas por la dotación génica particular de cada individuo y las interacciones que se producen entre ese genotipo y el ambiente a lo largo de la vida (ontogenia)

5. Epigenética

Conjunto de factores ambientales que actúan modulando la expresión de nuestro genotipo. Relación entre la conducta y la genética. Esto explica porque en personas con mismos genes, se expresan o no unos u otros genes, dependiendo de los factores ambientales. Las causas genéticas no son las únicas que actúan en el comportamiento de un individuo, sino que es muy importante también la influencia de factores ambientales.

Tema 2: método y técnicas de la psicobiología

1. Métodos de la psicobiología

La Psicobiología es una ciencia empírica y comparte la visión científica del mundo, el método científico y los objetivos generales de la ciencia. El objetivo de cualquier ciencia es explicar los fenómenos que estudia. El enfoque científico de la psicobiología proporciona una compresión de la conducta en términos fisicalistas, como resultado de la actividad del sistema nerviosos, dejando fuera de su estudio aquellos conocimientos psicológicos que no son sistemáticos, porque utilizan el método científico, el cual consta de unas etapas:

4.6. Observación: búsqueda de información, siguiendo un orden conceptual. Recoge la información suministrada por la experiencia. Ante todo se debe llevar a cabo la búsqueda de un problema e información sobre el mismo. Consiste en la búsqueda de juicio siguiendo un orden conceptual, esta información la puede proporcionar la propia experiencia.

1. Formulación de hipótesis: son conjeturas que el científico propone para dar cuenta de los hechos observados. Debe ser verosímil, guardar alguna relación con conocimientos previos alcanzados por la ciencia y ser susceptible de comprobación empírica
2. La contrastación empírica de las hipótesis: se realiza a través de los enunciados deducidos a partir de las hipótesis. La hipótesis no es sometida a contrastación empírica, lo que se contrasta son casos concretos deducidos a partir de la hipótesis. A medida que aumenta el número de casos favorables de la contrastación, mayor será el apoyo empírico con que cuenta la hipótesis y aumenta su grado de verosimilitud o de probabilidad. Las ciencias empíricas no proporcionan un conocimiento en términos absolutos como las formales como las matemáticas, sino en términos relativos de probabilidad. La comprobación de una hipótesis involucrar la experiencia, pero no son necesariamente experimentales. Para probar empíricamente las hipótesis, el investigador puede optar por la observación o experimentación. La psicobiología, para explicar la conducta humana a través del funcionamiento del sistema nervioso y del organismo en general, utiliza contrastaciones experimentales. Se utilizan para la modificación de contrastación derivada de la hipótesis para la comprobación de la misma:

• Estimulación cerebral: podemos hacerla mediante microelectrodos o electrodos implantados. Los microelectrodos quiere decir que estamos trabajando a nivel microscópico, pus estos aparatos se emplean para trabajar a nivel celular; suelen ser de vidrio. Pueden trabajar intracelularmente o extracelularmente. Los electrodos implantados se encuentran implantados a nivel cerebral en animales de laboratorio, nos permite medir respuestas espontaneas de la actividad cerebral en todo momento.
• Técnicas químicas: destacan los métodos inmunocitoquímicos, que se aprovechan de las reacciones inmunitarias del organismo, de su producción de anticuerpos y de la presencia de antígenos. Ambos son tipos de proteínas, los anticuerpos se encargan de marcar los antígenos para que los linfocitos los digieran.
• Técnicas de neuroimagen: nos permiten estudiar el cerebro vivo, aparecieron a mediados del siglo pasado, son de enorme utilidad para hacer diagnósticos. Incluyen técnicas tomográficas que nos dan representaciones de las imágenes del cerebro, destaca el T.A.C. ( tomografía axial computerizada). Hay una zona del tac q bombardea el cerebro con rayos x, estos son recibidos x receptores especiales en el otro extremo, a continuación un ordenador monitoriza y monta la imagen. La resonancia magnética aplica campos magnéticos que funcionan de manera parecida al T.A.C., solo que con ondas magnéticas en vez de rallos x. La tomografía por emisión de positrones, al igual que un T.A.C. utiliza rayos x.

Bloque 2: genética y comportamiento

Tema 3: genética molecular

1. Genética básica

La genética es una ciencia que se ocupa de la transmisión de los caracteres hereditarios y de las leyes que rigen la transmisión y naturaleza química de todo material hereditario (estudia los caracteres morfológicos y fisiológicos que se transmiten). La genética estudia las células en las cuales está el material genético.

A cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillos en que se organiza la cromatina del núcleo celular durante las divisiones celulares (mitosis y meiosis) se le llama cromosoma. En las células eucariotas y en las arqueobacterias (a diferencia que en las células procariotas), el ADN siempre se encontrará en forma de cromatina, es decir asociado fuertemente a unas proteínas denominadas histonas. Este material se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y se visualiza como una maraña de hilos delgados. Cuando el núcleo celular comienza el proceso de división (cariocinesis), esa maraña de hilos inicia un fenómeno de condensación progresivo que finaliza en la formación de entidades discretas e independientes: los cromosomas. Por lo tanto, cromatina y cromosoma son dos aspectos morfológicamente distintos de una misma entidad celular.

Diagrama de un cromosoma eucarióticoduplicado y condensado (en metafasemitótica). (1) Cromátida, cada una de las partes idénticas de un cromosoma luego de la duplicación del ADN. (2)Centrómero, el lugar del cromosoma en el cual ambas cromátidas se tocan. (3) Brazo corto. (4) Brazo largo.

2. Niveles de organización

Vamos a hablar de los niveles de organización de los seres vivos, desde los más inferiores hasta los superiores.

1. Nivel atómico y subatómico: son los constituyentes mas pequeños de la materia, la mantienen unida y le dan sus propiedades. Los enlaces atómicos son los que los mantienen unidos los átomos, es importante el enlace peptídico que es el que mantiene unidas las proteínas. La materia está formada por elementos químicos (H, C, S, Fe…) que no se pueden descomponer en otros. Para la vida aproximadamente unos 30 elementos químicos son esenciales para la vida, los mas importantes son el C, H, N y O. Además de estos hay otros que aparecen en menor proporción pero que también son esenciales para determinados procesos. Por ultimo hay un tercer grupo de elementos químicos indispensables denominados oligoelementos como el Fe o el I.
2. Nivel molecular: incluye las moléculas que resultan del enlace de distintos átomos. Las moléculas que forman los seres vivos se dividen en dos grupos: las inorgánicas, son las que están presentes en la materia viva y en la inerte como por ejemplo el agua o las sales minerales y las moléculas orgánicas son las que constituyen la materia viva, destacan los principios activos inmediatos: los glúcidos, lípidos, proteínas y los ácidos nucleicos. Las proteínas son las moléculas orgánicas mas importantes que podemos encontrar en el interior celular, so importantísimas para la estructura celular y funcionalmente son los instrumentos moleculares mediante los cuales se expresa la información genética. Teniendo cada especie sus propias proteínas características, las proteínas están formadas por cadenas de otros elementos mas pequeños denominados aminoácidos, aunque solo existen 20 tipos distintos de aminoácidos, aunque estudios recientes incluyen 3 más. Las proteínas de acuerdo a su composición se pueden dividir en proteínas simples, aquellas que al desdoblarse por hidrolisis se obtienen aminoácidos mientras que las proteínas conjugadas al desdoblarse dan lugar a aminoácidos y un grupo postretico, por ejemplo las lipoproteínas, las glucoproteinas o las nucleoproteínas. Las cadenas de aminoácidos reciben el nombre de polipeptidos, el enlace peptídico da como resultado una molécula de agua. Una segunda clasificación que atiende a su función las divide en fibrosas: insolubles en agua y que están ordenadas en paralelo, hay distintos tipos perolas mas importantes son las proteínas colágenas, que forman parte del tejido conectivo así como de los cartílagos y huesos, otro tipo serian las elastinas que forman parte constituyente de las proteínas elásticas que constituyen los tendones o los vasos sanguíneos, por ultimo también destacan las queratinas que forman parte de las uñas o el pelo, las actinas-miosinas es un grupo proteico responsable de la contracción de los músculos. Por otra parte las proteínas globulares son cadenas largas de polipeptidos que están plegados sobre si mismos de

Mapa citogenético o cariograma de una niña antes de nacer, resultado de una amniocentesis.

En la figura de arriba se presentan todos los cromosomas mitóticos de una niña, ordenados por parejas de homólogos y por su longitud, lo que se denomina cariotipo. Puede observarse que en ese cariotipo hay 46 cromosomas (o sea, 2n=46) que es el número cromosómico de la especie humana. Se puede advertir que cada cromosoma tiene una estructura doble, con dos cromátidas hermanas que están paralelas entre sí y unidas por un único centrómero. Durante la mitosis las cromátidas hermanas, que son idénticas, se separan una de otra hacia dos nuevas células.

Las parejas de cromosomas homólogos que se observan en la imagen tienen, además, una semejanza genética fundamental: presentan los mismos genes situados en los mismos lugares a lo largo del cromosoma (tales lugares se denominan locus o loci en plural). Esto indica que cada miembro del par de homólogos lleva información genética para las mismas características del organismo. En organismos con reproducción sexual, uno de los miembros del par de cromosomas homólogos proviene de la madre (a través del óvulo) y el otro del padre (a través del espermatozoide). Por ello, y como consecuencia de la herencia biparental, cada organismo diploide tiene dos copias de cada uno de los genes, cada una ubicada en uno de los cromosomas homólogos.

Una excepción importante en el concepto de parejas de cromosomas homólogos es que en muchas especies los miembros de una pareja, los cromosomas que determinan el sexo o cromosomas sexuales, no tienen usualmente el mismo tamaño, igual situación del centrómero, la misma proporción entre los brazos o, incluso, los mismos loci. En la imagen puede observarse, por ejemplo, que el cromosoma Y (que determina el sexo masculino en humanos) es de menor tamaño y carece de la mayoría de los loci que se encuentran en el cromosoma X. El material genético se almacena en el núcleo y de acuerdo a esto las células pueden ser:

✳ Eucarióticas. Aquéllas células que tienen perfectamente delimitado el núcleo a través de una membrana y en él se encuentran el material genético (cromosomas) el citoplasma. Casi todas las células eucarióticas son diploides.

✳ Procarióticas. Aquellas células que no tienen un núcleo delimitado por una membrana.

Los cromosomas se definen como las unidades complejas de la herencia. Están constituidos por los genes que son las unidades de material hereditario capaz y suficiente por sí mismo de

producir un carácter somático o bioquímico. Es la unidad hereditaria la que se transmite de una generación a la siguiente determinando un carácter. Están ordenados de forma lineal sobre los cromosomas ocupando un determinado lugar. Al conjunto de todos los cromosomas de una célula se le llama cariotipo. Las principales partes de un cromosoma son:

✳ Locus. Lugar físico o geométrico que ocupa un gen en un cromosoma.

✳ Alelo. Diversas formas alternativas en las que se puede presentar un gen y difieren unas de otras en estructuras bioquímicas mínimas. Los cormosomas en el S.H. se asocian por pares (son 23 pares, el último determian el sexo)

Cuando hablamos de genética también hemos de tener en cuenta dos términos de suma importancia relacionados con la expresión genética:

✳ Genotipo: conjunto de genes de un ser vivo. Está vinculado con la constitución genética en relación a un carácter, pero externamente no se manifiesta. Los genotipos pueden ser de dos tipos:

✳ Homocigotico o raza pura: un rasgo es homocigótico cuando los alelos que ocupan un determinado locus son iguales.

✳ Heterocigótico: un rasgo es heterocigótico cuando los alelos que ocupan un determinado locus son distintos.

✳ Fenotipo: expresión física del genotipo (dotación genética) es decir, conjunto de rasgos físicos, psíquicos, somáticos…o expresión física de los genes.

La especie humana consta de 46 cromosomas (23 pares) se presentan por parejas de homólogos y todas tienen estos 23 pares excepto las células sexuales (gametos) que son óvulos en las mujeres y espermatozoides en hombres. Ambos codifican la misma información relacionado con el sexo.

denomina bivalente. El apareamiento de los homólogos se produce el fenómeno citológico del entrecruzamiento, mediante el cual se lleva a cabo la recombinación génica, el intercambio de genes de un cromosoma homólogo a otro. En la metafase I los bivalentes se ordenan, en la anafase se separan los cromosomas de la bivalente, emigrando n cromosomas (cada uno con sus dos cromátidas) a cada polo. Las células hijas obtenidas en la meiosis I pueden entrar inmediatamente en la meiosis II o pasar por un período de interfase previamente. En la meiosis II la célula que entra en división es haploide, ya no hay cromosomas homólogos y, por tanto, tras ella se obtienen dos células hijas con n cromátidas. El emparejamiento de los cromosomas homólogos dos a dos con intercambio de alelos entre dichos cromosomas homólogos, es el llamado sobrecruzamiento o entrecruzamiento y se pone de manifiesto por la aparición, entre las cromátidas de los bivalentes, de puntos de cruce, en forma de X, denominada quiasmas. Cuando lo genes tienen nula o muy baja tasa de recombinación entre ellos, se dice que existe ligamiento entre esos dos genes o que están ligados. No existe combinación independiente de caracteres y la ley de la combinación independiente de Mendel queda enmascarada, como ocurría conel fenómenos de la epistasia, pero en este caso sucede tanto fenotípica como genotípicamente.

5. Moléculas que componen los seres vivos

Las moléculas que componen los seres vivos se pueden clasificar en moléculas inorgánicas y moléculas orgánicas:

✳ Inorgánicas. Aparecen en la materia viva y materia inerte (agua, sales minerales,, gases…)

✳ Orgánicas. Moléculas características de los seres vivos. Se organizan a partir de un elemento (carbono). Los principales tipos de moléculas orgánicas son:

■ Glúcidos. Son los azúcares. El principal es la glucosa (80% de los productos finales de la digestión de los carbohidratos son glucosa). La combustión completa de una molécula gramo de oxígeno va a generar energía.

■ Lípidos. Forman las membranas de las células (grasas)

■ Proteínas. Encinas, hormonas…

■ Ácidos nucleicos. Existen dos tipos:

✳ Ácido Desoxirribonucleico. Es la molécula que guarda la información hereditaria que se transmite de generación en generación. Su estructura permite copiar fielmente dicha información y posibilita cierta capacidad de cambio. Está formado por dos cadena sde nucleótidos, cada una de las cuales está dispuesta en espiral, enroscad una sobre otra formando una doble hélice. Esta conformación se consigue gracias a una disposición conreta de moléculas que forman cada nucleótido del ADN. La unión entre las dos cadenas de

nucleótidos que foran el ADN se lleva a cabo a través de puentes de hidrógeno que se establecen entre las bases púricas de una cadena y las pirimidínicfas de la otra. Estas uniones siguen un principio de complementriedad que hace que la adenina se aparee únicamente con la timina y que la citosina lo haga solo con la guanina. La consecuencia de ello es que las dos hebras de ADN son complementarias entre sí.

✳ ARN: El arn es un ácido nucleico parecido al adn, se caracteriza por estar formado por una sola cadena, es decir, no forma una doble hélice, además tiene la capacidad de salir del nucleo y cabe destacar que en su composición molecular la base Timina es sustituida por el uracilo. Existen varios tipos de arn que dependen de la funcionque vaya a desempeñar el arn.

6. El ADN

El ADN es la molécula orgánica responsable de la información genética, esta compuesta por fosforo, oxigeno,

nitrógeno, hidrogeno y carbono. Se compone de un azúcar denominado desoxirribosa, una base nitrogenada y

un grupo fosfato. Las cadenas de ADN se encuentran formando una doble hélice, donde las partes se mantienen

unidas gracias a los enlaces que se establecen entre las bases nitrogenadas, la guanina se une a la citosina

mediante un doble enlace y la adenina se una a la timina mediante un doble enlace. El ADN esta compuesto por

tanto por unidades básicas llamadas nucleótidos, que están formados a su vez por un grupo fosfato, una

desoxirribosa y una base nitrogenada. Esta secuencias de bases nitrogenadas determinan el código genético,

pues dependiendo de la disposición de las bases en la secuencia el gen codificara una proteína u otra. Las

células de un mismo organismo tienen todas el mismo ADN. El P se une al C 5 de la desoxirribosa, cada

nucleótido se une al siguiente de esa cadena de ADN mediante el grupo fosfato que se une al C5 y el grupo

hidroxilo está unido al carbono 3 de la desoxirribosa del siguiente nucleótido.

El ADN es una molécula fundamental para el crecimiento de los organismos, por tanto es necesario que las

células dupliquen su información genética. El proceso por el cual duplicamos el ADN se denomina replicación.

Se dice que la replicación del ADN es semiconservativa, ya que las nuevas cadenas de ADN conservan una

hebra original y una copia. El proceso hace que la cadena de ADN se valla abriendo, formando la denominada

horquilla de replicación. El punto de inicio depende de una enzima especifica llamada helicasa, y otra enzima,

el ADN polimerasa, se encarga de replicar el ADN, aunque solo puede leer la cadena en sentido 3´-5´. Por tanto

no se replican de la misma forma las dos cadenas. Una cadena se lee de forma lineal, y la otra a trozos,

dejando segmentos de okazaki que necesitan de la enzima primasa para la introducción de un cebador que

permita la unión de nucleótidos. El ADN se encuentra unido a unas proteínas denominadas histonas, que le dan

un aspecto de collar de perlas y les permite formar los cromosomas. Durante la interfase mitótica el ADN reciba

otro nombre, la cromatina ya que este es el punto de máxima condensación del ADN. El conjunto formado

entre el bucle de ADN y el rosetón de histonas recibe el nombre de nucleosoma. El ADN de copia simple esta

constituido por secuencias de ADN que se encuentran una vez o muy pocas veces. Las principales

funciones del ADN son:

✳ Duplicación: es el proceso mediante el cual se forman dos copias idénticas a la molécula original. La replicación del ADN es semiconservativa, con ello se quiere indicar que cada una de las moléulas obtenidas tras el porceso porta una hebra del ADN que se ha duplicado. El proceso es catalizaro por la acción de un cojunot de enzimas que forman el complejo enzimático de duplicación.

✳ Traducción: es el proceso mediante el cual la información contenida en el ARNm, en un alfabeto de 4 letras, es convertida, siguiendo las reglas del código genético al alfabeto de 20 letras de los polipéptidos. En este proceso participan los ribosomas, el ARNm, los ARNt y el aparato enzimático que cataliza la formación del correspondiente polipéptido. En el ARNt, en uno de sus bulces, se encuetra el anticodón, secuenia de tres nucleótidos completaría del codón del ARNm. En el extremo 3 se une el aminoácido. Una enzima se encarga de que cada ARNt lleve el amionacido que se corresonde con su antidodón.

7. Expresión genética, hipótesis gen-enzima

Algunas enfermedades hereditarias son causadas por el efecto que la herencia ejerce sobre el metabolismo de determinadas sustancias. Garrod propone un nexo de unión entre genes y fenotipo: el metabolismo. La acertada, pero imprecisa relación entre genes y metabolismo propuesta por Garrod, fue concretada por Beadle y Taun en la hipótesis de un gen una enzima. Plantean que los genes regulan las características de los organismos a través de las enzimas que intervienen en todos y cada uno de los procesos metabólicos que acontecen en el organismo. Esta hipótesis fue confirmada con posterioridad, estableciéndose que un gen es la secuencia de nucleótiods del ADN en el que se halla codificada la naturaleza y el orden en el que se ensamblan los aminoácidos de una enzima. No obstante, esta definición tuvo que ser ampliada al comprobarse que el gen no sólo guarda la información referente a la secuencia de nucleótidos de los distintos ácidos ribonucleicos.

Francis Crick, con toda la información disponible acerca las bases moleculares de la herencia, propone el denominado dogma central de la Biología, en el que establece el flujo que sigue la información genética. Este flujo se inicia en el ADN, molécula desde la que la información puede ser duplicada para su transmisión a otra célula, a través del proceso de replicación, o bien ser transferida a una molécula de ARN, mediante el denominado proceso de transcripción. Desde el ARN, a través del proceso de traducción, la información se expresa en una secuencia polipeptídica. Con posterioridad se comprobó que el flujo de la información génica podía seguir otros caminos además de los señalados. Es lo que ocurre en los virus que transportan su información genética en forma de ARN2 (como el virus del SIDA) En un tipo de ellos, el primer paso de la transmisión de la información es su copia a una molécula de ADN. Desde éste, el flujo de información es similar al descrito anteriormente. Otros tipos de virus, sin embargo, no necesitan efectuar ese paso y la información se expresa directamente desde el ARN.

“Los genes regulan las características de los organismos y las controlan a través de las enzimas. Intervienen en todos los procesos metabólicos del organismo, a través del catalizado = permite que una relación tenga lugar sin formar parte de ella (todos los catalizadores son enzimas y éstas son proteínas).

Un gen es una secuencia de nucleótidos de ADN y ahí está codificada la naturaleza y ORDEN en el que se unen los aminoácidos para sintetizar la enzima o proteínas, mas tarde se pudo comprobar que el gen guarda en su estructura la información de los polipéptidos que se van a formar en la célula. (como se deben formar los aminoácidos para formar las cadena polipeptídica = unión de proteínas). A estos genes se les llama genes estructurales. Difieren unos de otros en el tipo de información de la que son portadores. En el año 70, Crik propuso el Dogma Central de Biología. Se establecen las funciones del ADN. Dice que el ADN tiene 2 funciones:

✳ Generar copias de ADN

✳ Generar síntesis de proteínas, transcribiéndose en copias de ARN.

A partir de una determinada enzima hay virus que duplicarían su ARN y se expresarían en una molécula de ADN.”. El ADN que forma cromosomas de una célula puede tener 2 metros, pero no está lineal sino que forma empaquetamientos o condensación, dependiendo del ciclo de la vida. Cromosoma y cromatina son estructuras que representan distintos aspectos del mismo material hereditario, la diferencia es la condensación o empaquetamiento. El ADN y la unión de histonas da lugar a el nucleosoma.

✳ Eurocromatina. Menor grado de condensación de la cromatina

✳ Heterocromatina. Mas grado de condensación de la cromatina.

Tema 4: expresión genética y epigenética

1. El código genético

Es el conjunto de reglas mediante las cuales se establece la relación entre la ordenación lineal de nucleótidos de la molécula de ADN y la ordenación lineal de aminoácidos de los polipéptidos. Son 20 los distintos aminoácidos que pueden formar parte de la secuencia de un polipéptido y que unos polipéptidos se diferencian de otros por el orden en que estén unidos los aminoácidos que los constituyen. El ADN contiene la información acerca de las secuencias de aminoácidos de todos los polipéptidos del organismos. Dado que la naturaleza del ADN y la de los polipéptidos es distinta, esa información debe se guardad de forma cifrada de acuerdo con un código. El ADN tiene cuatro tipos de nucleótidos, es decir, la información que porta utiliza un alfabeto de 4 letras. Y los polipéptidos utilizan 20. El ADN codifica la información de 3 en 3 (triplete o codón). Formada por una secuencia de los tres nucleotidos de los 4 posibles. las distintas ordenaciones en que pueden aparecer los nucleótidos en el triplete sirven par especificarlos diferentes aminoacidos de un polipéptido. Por lo tanto , un triplete especifica un aminoácido. En resumen, las principales características del código genético son:

• Es un código de tripletes o codones que codifican aminoácidos, es decir, cada triplete codifica un

tipo determinado de aminoácido

• Varios tripletes pueden codificar el mismo aminoácido
• No existen superposiciones, es decir, cada base forma parte de un único triplete
• Los codones sedisponen en la cadena todos seguidos sin dejar ningún espacio entre medias, por

tanto no existen espacios entre tripletes

• El código genético es universal, es decir, se aplica a todos los seres vivos del planeta. Por tanto un

triplete codifica el mismo aminoácido en todos los seres vivos.

• Hay un triplete de inicio, el AUG, que codifica la metionina
• Existen tres tripletes terminales o finalizadores, UAA, UAG y UGA