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19.06.2013 Views

proteínas, fueron empleados como fuente de datos moleculares en la década de los 70. No obstante su estudio fue limitado y decayó rápidamente debido al auge que alcanzó el estudio posterior del ADN. La escasa información proporcionada por el ARN, en comparación con el ADN, y las dificultades técnicas de su aislamiento y secuenciación, por la menor estabilidad y más rápida degradación de esta hebra sencilla, la convirtieron en una molécula inadecuada para los estudios moleculares exhaustivos de las plantas. Debido a la práctica inexistencia de trabajos sistemáticos actuales basados en el ARN, no trataremos sobre ella. El tercer tipo de molécula en ser estudiado con fines sistemáticos en plantas, y cuyo estudio ha sobrepasado en amplitud al de los otros dos metabolitos primarios ya comentados, es el ADN o ácido desoxirribonucleico. Los estudios taxonómicos y evolutivos basados en los análisis del ADN de vegetales despuntaron en la década de los 80, aunque el mayor incremento tuvo lugar en la década de los 90, y prosigue en el presente siglo. El ADN presenta varias ventajas tanto funcionales como técnicas sobre las otras moléculas primarias (ARN y proteínas), lo que explica la preeminencia que su estudio ha tenido en los análisis moleculares de las plantas. En primer lugar, el ADN es la fuente de informació n genética primigenia, puesto que esa información se halla codificada en los genes, dispuestos a lo largo de su molécula, por ello resulta más apropiado examinar la fuente de información hereditaria original que no sus derivados (ARNs o proteínas). En segundo lugar, el ADN contiene, además de las regiones génicas, otras regiones no codificadoras que también proporcionan marcadores moleculares útiles en taxonomía, por lo que las probabilidades de obtener datos informativos son mayores en esta molécula que en los otros metabolitos primarios. En tercer lugar, la molécula de ADN no se ve afectada por fenómenos de activación o represión relacionados con cambios ontogénicos del individuo o por cambios ambientales, a diferencia de lo que puede ocurrir con el ARN y las proteínas, lo que permite su estudio en cualquier individuo de cualquier edad. En cuarto lugar, el ADN, por ser una doble hélice y por no necesitar hallarse biológicamente activo para su estudio, es más estable y más fácilmente manipulable que los ARNs, hebras sencillas inestables, o que las proteínas enzimáticas, alterables por desnaturalización, lo que ha favorecido el desarrollo de un elevado número de técnicas moleculares encaminadas al análisis de esta molécula. Este conjunto de factores ha determinado el enorme auge de los estudios moleculares del ADN y lo ha convertido en la molécula óptima para la búsqueda de marcadores moleculares aplicados a la sistemática vegetal. Análisis del genoma Los genomas de todos los seres vivos, procariotas y eucariotas, están formados por ADN. La estructura del ácido desoxirribonucleico consiste en una doble hélice formada por dos hebras complementarias y antiparalelas, cada una de las cuales está formada por una sucesión de nucleótidos unidos entre sí por enlaces fosfoester; el apareamiento de las dos hebras tiene lugar mediante enlaces por puentes de hidrógeno entre nucleótidos de las hebras opuestas que tienen bases nitrogenadas complementarias. Así, el nucleótido de una cadena con base purínica Adenina (A) forma 2 enlaces de puentes de hidrógeno con el 8

nucleótido opuesto de la otra cadena que posee la base pirimidínica Timina (T), y el nucleótido de una cadena con base purínica Guanina (G) forma 3 enlaces de puentes de hidrógeno con el nucleótido opuesto de la otra cadena que posee la base pirimidínica Citosina (C). Los genomas de los seres vivos están formados por una sucesión de desoxinucleótidos complementarios, en un número determinado, en una y otra hebra de la doble hélice. Los genomas de los organismos consisten en largas moléculas de ADN, de tamaño variable, que contienen a lo largo de su secuencia los genes, regiones concretas de la molécula que poseen información genética codificada para la síntesis de otras moléculas (ARNs, proteínas). Esa codificación consiste en un orden secuencial específico de sus nucleótidos. Los genomas también contienen regiones no génicas, desprovistas de información genética, en las cuales la secuencia de los nucleótidos no codifica ninguna otra molécula. Tanto las regiones génicas como las no génicas son fuentes potenciales de marcadores moleculares. Los genomas de los procariotas son más sencillos que los de los eucariotas. Las bacterias carecen de núcleo; su ADN se dispone en un cromosoma circular, que forma el genoma principal, pudiendo presentar también otras estructuras circulares menores llamadas plásmidos. Estos genomas son genomas haploides (sólo hay un tipo de ellos) aunque puedan existir varias copias repetidas de los mismos tipos, y se hallan en el compartimento único, citosólico, de las bacterias. Tanto el genoma cromosómico bacteriano como los plásmidos están constituídos mayoritariamente por ADN copia simple o baja copia, llamado así porque cada región genómica está presente una sóla vez, o unas pocas veces, en toda la molécula. Los eucariotas, a diferencia de los procariotas, presentan más de un genoma. Estos organismos poseen un genoma nuclear, voluminoso y complejo, que ocupa el interior del núcleo, y una serie de genomas organulares, más simples, que son de tipo bacteriano. Los 9

proteínas, fueron empleados como fuente <strong>de</strong> datos moleculares en la década <strong>de</strong> los 70. No<br />

obstante su estudio fue limitado y <strong>de</strong>cayó rápidamente <strong>de</strong>bido al auge que alcanzó el<br />

estudio posterior <strong>de</strong>l ADN. La escasa información proporcionada por el ARN, en<br />

comparación con el ADN, y las dificulta<strong>de</strong>s técnicas <strong>de</strong> su aislamiento y secuenciación, por<br />

la menor estabilidad y más rápida <strong>de</strong>gradación <strong>de</strong> esta hebra sencilla, la convirtieron en una<br />

molécula ina<strong>de</strong>cuada para los estudios moleculares exhaustivos <strong>de</strong> las plantas. Debido a la<br />

práctica inexistencia <strong>de</strong> trabajos sistemáticos actuales basados en el ARN, no trataremos<br />

<strong>sobre</strong> ella.<br />

El tercer tipo <strong>de</strong> molécula en ser estudiado con fines sistemáticos en plantas, y cuyo estudio<br />

ha <strong>sobre</strong>pasado en amplitud al <strong>de</strong> los otros dos metabolitos primarios ya comentados, es el<br />

ADN o ácido <strong>de</strong>soxirribonucleico. Los estudios taxonómicos y evolutivos basados en los<br />

análisis <strong>de</strong>l ADN <strong>de</strong> vegetales <strong>de</strong>spuntaron en la década <strong>de</strong> los 80, aunque el mayor<br />

incremento tuvo lugar en la década <strong>de</strong> los 90, y prosigue en el presente siglo. El ADN<br />

presenta varias ventajas tanto funcionales como técnicas <strong>sobre</strong> las otras moléculas<br />

primarias (ARN y proteínas), lo que explica la preeminencia que su estudio ha tenido en los<br />

análisis moleculares <strong>de</strong> las plantas. En primer lugar, el ADN es la fuente <strong>de</strong> informació n<br />

genética primigenia, puesto que esa información se halla codificada en los genes,<br />

dispuestos a lo largo <strong>de</strong> su molécula, por ello resulta más apropiado examinar la fuente <strong>de</strong><br />

información hereditaria original que no sus <strong>de</strong>rivados (ARNs o proteínas). En segundo<br />

lugar, el ADN contiene, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> las regiones génicas, otras regiones no codificadoras<br />

que también proporcionan marcadores moleculares útiles en taxonomía, por lo que las<br />

probabilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> obtener datos informativos son mayores en esta molécula que en los otros<br />

metabolitos primarios. En tercer lugar, la molécula <strong>de</strong> ADN no se ve afectada por<br />

fenómenos <strong>de</strong> activación o represión relacionados con cambios ontogénicos <strong>de</strong>l individuo o<br />

por cambios ambientales, a diferencia <strong>de</strong> lo que pue<strong>de</strong> ocurrir con el ARN y las proteínas,<br />

lo que permite su estudio en cualquier individuo <strong>de</strong> cualquier edad. En cuarto lugar, el<br />

ADN, por ser una doble hélice y por no necesitar hallarse biológicamente activo para su<br />

estudio, es más estable y más fácilmente manipulable que los ARNs, hebras sencillas<br />

inestables, o que las proteínas enzimáticas, alterables por <strong>de</strong>snaturalización, lo que ha<br />

favorecido el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> un elevado número <strong>de</strong> técnicas moleculares encaminadas al<br />

análisis <strong>de</strong> esta molécula. Este conjunto <strong>de</strong> factores ha <strong>de</strong>terminado el enorme auge <strong>de</strong> los<br />

estudios moleculares <strong>de</strong>l ADN y lo ha convertido en la molécula óptima para la búsqueda<br />

<strong>de</strong> marcadores moleculares aplicados a la sistemática vegetal.<br />

Análisis <strong>de</strong>l genoma<br />

Los genomas <strong>de</strong> todos los seres vivos, procariotas y eucariotas, están formados por ADN.<br />

La estructura <strong>de</strong>l ácido <strong>de</strong>soxirribonucleico consiste en una doble hélice formada por dos<br />

hebras complementarias y antiparalelas, cada una <strong>de</strong> las cuales está formada por una<br />

sucesión <strong>de</strong> nucleótidos unidos entre sí por enlaces fosfoester; el apareamiento <strong>de</strong> las dos<br />

hebras tiene lugar mediante enlaces por puentes <strong>de</strong> hidrógeno entre nucleótidos <strong>de</strong> las<br />

hebras opuestas que tienen bases nitrogenadas complementarias. Así, el nucleótido <strong>de</strong> una<br />

ca<strong>de</strong>na con base purínica A<strong>de</strong>nina (A) forma 2 enlaces <strong>de</strong> puentes <strong>de</strong> hidrógeno con el<br />

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