Descripción
Libro digital para leer en línea o en app móvil
Descripción:
La primera edición de Biología Molecular: fundamentos y
aplicaciones en las ciencias de la salud supuso un reto inspirador
por la oportunidad de incidir en la educación puntual
de los alumnos de dicha área del conocimiento. Esta
segunda edición es la continuación de ese primer esfuerzo,
el cual fue acogido de manera más que entusiasta por los
alumnos, profesores y público en general.
Esta edición sigue siendo un libro de texto, pero cuenta
con temas especializados que lo hacen atractivo a los
profesionales de diversas áreas de la salud. Las personas
que han participado esta vez, nos han ayudado a mejorar
el trabajo realizado y llegar exitosamente a su publicación,
actualizando y mejorando los contenidos.
Tabla de contenidos:
Front Matter
Editores
Adriana María Salazar Montes
Ana Soledad Sandoval Rodríguez
Juan Armendáriz Borunda
Colaboradores
Blanca Estela Alcántar Díaz
Bertha Adriana Álvarez Rodríguez
Juan Armendáriz Borunda
Blanca Estela Bastidas Ramírez
Óscar Gabriel Béjar Mejía
Miriam Ruth Bueno Topete
Paola B. Castro García
Adriana Díaz Rivera
Martha Escoto Delgadillo
Lucía Flores Contreras
Jorge Fernando Floresvillar Mosqueda
Jesús Javier García Bañuelos
Belinda Claudia Gómez Meda
Angélica Sofía González Garibay
Daniela Gordillo Bastidas
Elizabeth Gordillo Bastidas
Carmen Magdalena Gurrola Díaz
Zamira Helena Hernández Nazará
Luis Daniel Hernández Ortega
Selene G. Huerta Olvera
María Cristina Islas Carbajal
David Alejandro López de la Mora
Alfonso López Vázquez
José Macías Barragán
Ana Laura Márquez Aguirre
Abril Bernardette Martínez Rizo
Mayra Guadalupe Mena Enríquez
Alejandra Meza Ríos
Silvia Mora Lee
José Navarro Partida
Viviana Carolina Núñez Valdez
Ana Rosa Rincón Sánchez
Adriana María Salazar Montes
Laura Verónica Sánchez Orozco
María Guadalupe Sánchez Parada
Ana Soledad Sandoval Rodríguez
Eduardo Vázquez Valls
José María Vera Cruz
Ana Lourdes Zamora Pérez
Guillermo Moisés Zúñiga González
Martha Silvia Lucano Landeros
Jesús Fernando Guerrero Rodríguez
David Adrián Fernández Galindo
Marcela Parra Vargas
Roberto Rodríguez Echevarría
Edgar Mendivil Rangel
Juan José Rivera Valdés
Alejandra Natalí Vega Magaña
Carmen Carrillo Pérez
Edén Oceguera Contreras
Omar González
Javier Perea
Pedro Ernesto Urzúa Lozano
Joel Salazar Flores
Prólogo
PARTE I: Conceptos básicos de biología molecular
CAPÍTULO 1: Historia de la biología molecular
Introducción
Charles Darwin
Figura 1-1.
Gregor Mendel
Figura 1-2.
Friedrich Miescher
Figura 1-3.
Thomas Hunt Morgan
Figura 1-4.
DNA como material genético
Frederick Griffith
Figura 1-5.
Figura 1-6.
William Thomas Astbury
Figura 1-7.
George Wells Beadle y Edward Lawrie Tatum
Figura 1-8.
Oswald Theodore Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty
Figura 1-9.
Erwin Chargaff
Figura 1-10.
Figura 1-11.
Alfred Hershey y Martha Chase
Figura 1-12.
Rosalind Franklin
Figura 1-13.
James Dewey Watson y Francis Harry Compton Crick
Figura 1-14.
Figura 1-15.
Era moderna de la biología molecular
Figura 1-16.
Matthew Stanley Meselson y Franklin Stahl
Figura 1-17.
Figura 1-18.
Hamilton Smith, Daniel Nathans, Werner Arber
Figura 1-19.
Howard Martin Temin y David Baltimore
Figura 1-20.
Kary Mullis
Figura 1-21.
Figura 1-22.
Primer tratamiento de terapia génica con éxito en niños (1989)
Proyecto del Genoma Humano (1990)
Clonación del primer mamífero (1997)
Figura 1-23.
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 2: Proyecto del Genoma Humano: aportaciones a la medicina
Introducción
Figura 2-1.
Objetivos del Proyecto del Genoma Humano
Aportaciones del Proyecto del Genoma Humano
Figura 2-2.
Genoma humano: patrimonio de la humanidad
Figura 2-3.
Proyecto del Genoma Humano en la medicina
Figura 2-4.
Sondeo prenatal de enfermedades
Sondeo neonatal y posnatal
Individuos sanos portadores de enfermedades genéticas
Aspectos éticos del Proyecto del Genoma Humano
El Proyecto del Genoma Humano, parte de un proyecto genoma universal
Proyecto del Genoma Humano y la terapia génica
Producción de organismos transgénicos
Genoma humano y clonación humana
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 3: Ciclo celular
Introducción
El ciclo celular
Figura 3-1.
Figura 3-2.
Fase de descompactación (G1)
Fase de duplicación o síntesis (S)
Fase de preparación para la división de la cromatina (G2)
Fase de compactación y división (M)
Ciclo del centrosoma
Figura 3-3.
Profase
Prometafase
Metafase
Anafase
Telofase
Citocinesis o citodiéresis
Figura 3-4.
Fase G0 o de quiescencia
Control del ciclo celular
Puntos de revisión (check points)
Figura 3-5.
Figura 3-6.
Meiosis
Fases de la meiosis
Meiosis I (o división reductora)
Profase I
Metafase I
Anafase I
Telofase I
Meiosis II (o división ecuatorial)
Profase II
Metafase II
Anafase II
Telofase II
Figura 3-7.
Ejercicios de integración
Preguntas de repaso
CAPÍTULO 4: Ácidos nucleicos
Introducción
Ácidos nucleicos
Composición de los ácidos nucleicos
Figura 4-1.
Figura 4-2.
Figura 4-3.
Nucleósidos
Figura 4-4.
Nucleótidos
CUADRO 4-1. Nomenclatura de nucleótidos.
Cadenas de ácidos nucleicos o polinucleótidos
Figura 4-5.
DNA
Estructura primaria del DNA
Figura 4-6.
Estructura secundaria del DNA
Figura 4-7.
Figura 4-8.
Variantes de la doble cadena de DNA
CUADRO 4-2. Características de los tipos de DNA según su estructura.
DNA circular
Figura 4-9.
Niveles de empaquetamiento del DNA
Nucleosoma
Figura 4-10.
Solenoide
Asas cromatínicas
Cromosoma condensado
Cromosomas mitóticos
Desnaturalización y renaturalización del DNA
RNA
Estructura primaria del RNA
Figura 4-11.
Estructura secundaria del RNA
Estructura terciaria del RNA
Tipos de RNA
RNA heterogéneo nuclear
RNA mensajero (mRNA)
Figura 4-12.
RNA ribosomal (rRNA)
Figura 4-13.
RNA de transferencia (tRNA)
Figura 4-14.
RNA pequeño nuclear (snRNA)
Enzimas de RNA (ribozimas)
siRNA
miRNA
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 5: Replicación
Introducción
Replicación
Características generales
Semiconservadora
Figura 5-1.
Bidireccional
Figura 5-2.
Figura 5-3.
Figura 5-4.
Discontinua
CUADRO 5-1. Diferencias en la replicación entre procariotas y eucariotas.
Proteínas que participan en la replicación
CUADRO 5-2. Propiedades de la DNA polimerasa de eucariotas.
CUADRO 5-3. Características de la polimerasa de procariotas.
Fases de la replicación
Inicio
Figura 5-5.
Elongación
Figura 5-6.
Terminación
Figura 5-7.
Replicación mitocondrial
Figura 5-8.
Preguntas de repaso
CAPÍTULO 6: Transcripción
Introducción
Figura 6-1.
Figura 6-2.
Estructura del gen
Figura 6-3.
Figura 6-4.
Tipos de RNA polimerasa
Figura 6-5.
Factores transcripcionales
Factores transcripcionales (TF) generales o basales
Factores transcripcionales inducibles
Proceso de transcripción
Figura 6-6.
Inicio
Elongación
Figura 6-7.
Terminación
Procesamiento del RNA
Figura 6-8.
Corte y empalme (splicing)
Edición del RNA
Regulación de la transcripción
Preguntas de repaso
CAPÍTULO 7: Traducción
Introducción
Traducción
Código genético
Figura 7-1.
Características del código genético
CUADRO 7-1. Degeneración del código genético.
CUADRO 7-2. El código genético es casi universal.
Componentes del complejo traduccional
Figura 7-2.
Interacción codón/anticodón
Fenómeno de bamboleo
Hipótesis de “bamboleo”
Figura 7-3.
Fases de la traducción
CUADRO 7-3. Estadios y componentes necesarios para la biosíntesis de proteínas.
Activación de los aminoácidos
Figura 7-4.
Inicio de la síntesis de proteínas
Figura 7-5.
CUADRO 7-4. Maquinaria necesaria para llevar a cabo la traducción de una proteína.
Elongación en la síntesis de proteínas
Figura 7-6.
Terminación de la síntesis de proteínas
Figura 7-7.
Tráfico o destino de las proteínas
Péptido señal o etiqueta señal
CUADRO 7-5. Secuencias típicas de péptido o etiquetas señal.
Mecanismo de acción
Modificaciones postraduccionales
Acetilación
Carboxilación
Metilación
Fosforilación
Sulfatación
Glicosilación o glucosilación
Hidroxilación
Modificación con lípidos
Acilación
Prenilación (terpenos)
Formación de puentes disulfuro
Procesamiento proteolítico
Inhibidores de la síntesis de proteínas
CUADRO 7-6. Efecto inhibidor en células eucariotas.
CUADRO 7-7. Efecto inhibidor en células procariotas.
Inhibición del reconocimiento de un aminoacil-tRNA al sitio A del ribosoma
Inductores de errores en la lectura del mRNA
Inhibición de la formación del enlace peptídico
Inhibición de la translocación del peptidil-tRNA desde el sitio A al sitio P
Bloqueo de los factores de elongación
CAPÍTULO 8: Regulación de la expresión génica
Introducción
Regulación de la expresión génica
Niveles de control de la expresión génica
Figura 8-1.
Nivel pretranscripcional
Figura 8-2.
Nivel transcripcional
Control transcripcional en procariotas
Figura 8-3.
Control transcripcional en eucariotes
Figura 8-4.
Factores generales de transcripción
Figura 8-5.
Factores transcripcionales inducibles
Estructura de los factores transcripcionales
Hélice-vuelta-hélice
Hélice-asa-hélice
Dedos de cinc
Zipper de leucinas
Figura 8-6.
Activación de los factores transcripcionales
Figura 8-7.
Regulación mediante potenciadores (enhancer)
Control postranscripcional
CUADRO 8-1. Mecanismos por los cuales puede ser regulada la expresión de un gen.
Atenuación de la transcripción
Nivel del procesamiento del transcrito primario de RNA
Edición del RNA
Nivel de transporte del mRNA al citoplasma
Nivel de la traducción
Nivel de modificaciones postraduccionales
Adición de grupos químicos a proteínas
Proteínas inhibidoras de la traducción
Nivel de degradación del mRNA
Cola de poli-A
Interrupción de la traducción
Regulación de la expresión de genes mediante RNA de cadena larga no codificantes
Figura 8-8.
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 9: Mutaciones
Introducción
Mutación
Origen de las mutaciones
Mutaciones naturales o espontáneas
Mutaciones inducidas
Clasificación de las mutaciones
Mutación de acuerdo al tipo de célula afectada
Mutación germinal
Mutación somática
Mutación de acuerdo a la magnitud del material genético afectado
Mutación puntual o génica
Mutación silenciosa
Figura 9-1.
Mutación sin sentido
Figura 9-2.
Mutación de sentido equivocado
Mutación por sustitución de bases
Figura 9-3.
Mutación neutra
Figura 9-4.
Mutación de desplazamiento de marco de lectura
Mutación por pérdida de nucleótidos o deleción
Figura 9-5.
Mutación por inserción de nucleótidos
Figura 9-6.
Mutación cromosómica
Mutación por inversión de un fragmento cromosómico
Figura 9-7.
Mutación por deleción o pérdida de un fragmento cromosómico
Figura 9-8.
Mutación por duplicación de un fragmento cromosómico
Figura 9-9.
Mutación por traslocación de un fragmento cromosómico
Figura 9-10.
Mutaciones genómicas
Poliploidía
Haploidía
Aneuploidía
Mutágeno
Cancerígenos
Teratógenos
Polimorfismos
Polimorfismos de un solo nucleótido (SNP)
Polimorfismos del número de repeticiones (VNTR)
Preguntas de repaso
CAPÍTULO 10: Mecanismos de reparación del DNA
Introducción
Tipos de daño en el DNA
Figura 10-1.
Factores que provocan mutaciones en el DNA
Agentes alquilantes.
Agentes intercalantes.
Análogos de bases.
Figura 10-2.
Energía ionizante.
Sistemas de reparación del DNA
Reparación directa
Figura 10-3.
Sistemas de reparación por escisión: reparación por escisión de bases y reparación por escisión de nucleótidos
Reparación por escisión de bases
Figura 10-4.
Reparación por escisión de nucleótidos
Figura 10-5.
Sistema 8-oxo guanina
Figura 10-6.
Sistema de reparación de los apareamientos erróneos
Figura 10-7.
Sistema SOS
Figura 10-8.
Reparación de roturas de doble cadena
Reparación por recombinación homóloga
Figura 10-9.
Unión de extremos no homólogos
Figura 10-10.
Enfermedades humanas asociadas al funcionamiento de los sistemas de reparación
Síndrome de Bloom
Anemia de Fanconi
Ataxia-telangiectasia
Xeroderma pigmentoso
Ejercicios de integración
PARTE II: Metodología del DNA recombinante
CAPÍTULO 11: Manejo de muestras para análisis molecular
Introducción
Manejo de muestras
Selección de la muestra: ¿qué muestra debo elegir?
Figura 11-1.
Estudio de ácidos nucleicos de un individuo
Análisis de la estructura genómica de un individuo
Estudio de la expresión génica de un individuo
Detección de ácidos nucleicos exógenos
DNA exógeno
RNA exógeno
Toma de la muestra
Uso de material libre de nucleasas
Uso de guantes y cubrebocas
Limpieza
Anticoagulantes
Muestras sanguíneas
DNA o RNA de leucocitos
DNA o RNA de suero
DNA o RNA de biopsias
Otros fluidos biológicos
Preservación: ¿qué variables afectan la estabilidad de los ácidos nucleicos?
Biopsias
Fluidos biológicos
DNA de leucocitos
RNA o DNA en suero
Uso de métodos comerciales
Contaminación de muestras y degradación
Figura 11-2.
Resultados falsos positivos
Resultados falsos negativos
Utilidad del análisis molecular
Áreas de aplicación de los estudios moleculares
Ejercicios de integración
Preguntas de repaso
CAPÍTULO 12: Extracción de ácidos nucleicos
Introducción
Consideraciones para la extracción de ácidos nucleicos
Elección del método de extracción
Fuente del ácido nucleico
CUADRO 12-1. Selección del ácido nucleico a extraer.
Extracción de DNA
CUADRO 12-2. Ventajas y desventajas de diversos métodos de extracción de ácidos nucleicos.
Extracción de DNA por la técnica fenol-cloroformo
Figura 12-1.
Lisis de las células y liberación del DNA
CUADRO 12-3. Procedimientos de lisis celular.
Extracción de proteínas y lípidos con solventes orgánicos
Figura 12-2.
Precipitación de DNA
Lavado del DNA
Disolución del DNA y adición de RNasa
Cuantificación de los ácidos nucleicos
Espectrofotometría
Figura 12-3.
Valoración de la pureza del ácido nucleico extraído
Contaminación con proteínas: índice 260/280
Contaminación con fenol: índice 260/270
Contaminación con fenol y sales: índice 260/230
Fluorometría
Preservación del DNA
Extracción de DNA por la técnica de salting OUT
Extracción de RNA
Consideraciones especiales al trabajar con RNA
CUADRO 12-4. Diferencias entre extracción de DNA y RNA.
Técnica de isotiocianato de guanidina/fenol-cloroformo para extracción de RNA total
Figura 12-4.
Extracción de RNA por columnas
Otros métodos de extracción de ácidos nucleicos
Gradiente con cloruro de cesio
Cromatografía por exclusión de tamaño
Cromatografía de intercambio iónico
Cromatografía de absorción
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 13: Electroforesis
Introducción
Elementos necesarios para una electroforesis
Figura 13-1.
Cámara de electroforesis
Figura 13-2.
Gel
Geles de agarosa
Figura 13-3.
Figura 13-4.
Figura 13-5.
Geles de acrilamida
CUADRO 13-1. Concentraciones de agarosa para geles de ácidos nucleicos.
CUADRO 13-2. Concentraciones de acrilamida para geles de ácidos nucleicos.
Figura 13-6.
Buffer de corrimiento
Marcador de peso molecular
Figura 13-7.
Buffer de carga
Transiluminador ultravioleta
Electroforesis horizontal
Figura 13-8.
Electroforesis vertical
Figura 13-9.
Procedimiento general de una electroforesis
Electroforesis de ácidos nucleicos
Figura 13-10.
Figura 13-11.
Visualización de las muestras
Figura 13-12.
Electroforesis de proteínas
Visualización de las muestras
Aplicaciones de la electroforesis
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 14: Enzimas de restricción
Introducción
Origen de las enzimas
Figura 14-1.
Nomenclatura
Clasificación de las enzimas de restricción
Enzimas tipo I
Enzimas tipo II
Enzimas tipo III
CUADRO 14-1. Características de las enzimas de restricción tipo III.
Tipos de cortes producidos por las enzimas de restricción
Figura 14-2.
Figura 14-3.
Isoesquizómeros
Figura 14-4.
Figura 14-5.
Factores que afectan la actividad de las enzimas de restricción
Condiciones de almacenamiento y conservación de las enzimas de restricción
Eficiencia en el uso de las enzimas de restricción
Cantidad de enzima adecuada para un ensayo
Selección de la enzima de restricción adecuada
Mapas de restricción
Aplicaciones de las enzimas de restricción
Nucleasas programables
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 15: Vectores de clonación y expresión
Introducción
Clonación
Vectores
Vectores de clonación
Vectores de expresión
Figura 15-1.
Componentes de los vectores de clonación
Figura 15-2.
CUADRO 15-1. Características de los vectores de clonación.
Figura 15-3.
Plásmidos
Bacteriófagos
Cósmidos
Fagémidos
Cromosomas artificiales
BAC
YAC
Componentes de los vectores de expresión
Clonación molecular
Figura 15-4.
Figura 15-5.
Figura 15-6.
CUADRO 15-2. Requerimientos para la clonación de insertos de DNA.
Figura 15-7.
Aplicaciones de la clonación molecular
Genotecas
Genotecas de cDNA
Figura 15-8.
Genotecas de gDNA
Producción de proteínas recombinantes
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 16: Técnicas de hibridación
Introducción
Electroforesis de ácidos nucleicos
Sondas
Southern blot
Fundamento
Procedimiento técnico
Figura 16-1.
Figura 16-2.
Marcaje de las sondas
Figura 16-3.
Aplicaciones
Figura 16-4.
Northern blot
Diferencias con Southern blot
Aplicaciones
Dot/slot blot
Figura 16-5.
Hibridación in situ
Figura 16-6.
Figura 16-7.
Aspectos técnicos
Figura 16-8.
Aplicaciones
CUADRO 16-1.
Hibridación en solución: captura de híbridos
Citometría de flujo acoplado a sondas
Aspectos técnicos
Aplicaciones
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 17: Reacción en cadena de la polimerasa
Introducción
Características de la amplificación in vitro y requerimientos necesarios para la PCR
Figura 17-1.
DNA polimerasa
DNA molde
Desoxinucleótidos
Amortiguador
Cloruro de magnesio
Iniciadores
Figura 17-2.
Figura 17-3.
Diseño de iniciadores y su función en la especificidad de la PCR
Figura 17-4.
Esquema de la PCR
Inicio de la desnaturalización
Ciclos de amplificación
Desnaturalización
Alineación
Extensión
Amplificación final
Almacenamiento temporal
Fases de la PCR
Figura 17-5.
Cantidad del producto de PCR: número de copias por cada ciclo según la expresión P = (2)nT
Figura 17-6.
Sensibilidad de la técnica de PCR
Modalidades de la técnica de PCR
PCR convencional o PCR en punto final
Figura 17-7.
Figura 17-8.
PCR semicuantitativa
PCR cualitativa
PCR cuantitativa
PCR múltiple (varias regiones o varios genes)
PCR selectiva (detecta genes silvestres o mutados)
PCR in situ
PCR anidada (nested-PCR)
Figura 17-9.
PCR en tiempo real
PCR en tiempo real empleando agente intercalante fluorescente
Figura 17-10.
PCR en tiempo real con sondas marcadas con fluorocromos (TaqMan)
Figura 17-11.
PCR en tiempo real con primers LUX
Figura 17-12.
Semicuantificación en tiempo real con el método −2−ΔΔCt
Figura 17-13.
Semicuantificación en tiempo real con el método 2ΔCt
PCR cuantitativa mediante tecnología en tiempo real
Retrotranscripción como paso previo a la PCR
Figura 17-14.
Aplicaciones de la PCR
PCR diagnóstica
Ejercicio de integración 1
Ejercicio de integración 2
Ejercicio de integración 3
CAPÍTULO 18: Secuenciación del DNA y microarreglos
Introducción
Figura 18-1.
Secuenciación
Método químico o de degradación de Maxam y Gilbert
Figura 18-2.
Método “didesoxi” de Sanger
Figura 18-3.
Método automatizado
Figura 18-4.
Secuenciación de alto rendimiento
Microarreglos
Figura 18-5.
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 19: Polimorfismos de DNA y huella genética
Introducción
Polimorfismos
Tipos de polimorfismos
Figura 19-1.
Polimorfismos de un solo nucleótido o nucleótido único
Polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción
Figura 19-2.
Figura 19-3.
Polimorfismos con número variable de repeticiones continuas o en tándem, y con repeticiones cortas y continuas
Figura 19-4.
Figura 19-5.
Satélites, microsatélites y minisatélites
Figura 19-6.
Polimorfismos del cromosoma Y
Marcadores polimórficos mitocondriales
Inserción-deleción
Polimorfismos de secuencias aleatorias
Polimorfismos de proteínas
Utilidad del análisis de patrones polimórficos o huella genética de DNA
Métodos de detección de patrones polimórficos o huella de DNA
Controversias en el análisis de la huella genética
Ejercicios de repaso
PARTE III: Bases moleculares de las enfermedades
CAPÍTULO 20: Bases moleculares de las patologías humanas
Introducción
Clasificación molecular de las enfermedades en seres humanos
Enfermedades monogénicas
Enfermedades nucleares
CUADRO 20-1. Enfermedades monogénicas asociadas al brazo largo del cromosoma 21 humano
Figura 20-1.
Figura 20-2.
CUADRO 20-2. Diagnóstico de enfermedades monogénicas
Enfermedades mitocondriales
Enfermedades exógenas, adquiridas o ambientales
Enfermedades multifactoriales o de origen complejo
Rastreo y diagnóstico de las enfermedades genéticas
Tratamiento y prevención de enfermedades genéticas
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 21: Enfermedades monogénicas
Introducción
CUADRO 21-1. Varón normal emparejado con mujer portadora: XH/Y x XH/Xh
CUADRO 21-2. Varón afectado emparejado con mujer normal: Xh/Y x XH/XH
CUADRO 21-3. Varón afectado emparejado con mujer portadora: Xh/Y x XH/Xh
Hemofilia
Antecedentes históricos de la hemofilia
Tipos de hemofilia
CUADRO 21-4. Clasificación de la hemofilia, según la actividad del factor deficiente
Hemofilia grave
Hemofilia moderada
Hemofilia leve
Hemofilia A
Figura 21-1.
Figura 21-2.
Figura 21-3.
Hemofilia B
Figura 21-4.
Figura 21-5.
Síntomas
Figura 21-6.
Tratamiento
Distrofia muscular de Duchenne
Figura 21-7.
Figura 21-8.
Figura 21-9.
Diagnóstico
Tratamiento
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 22: Bases moleculares de las hemoglobinopatías
Introducción
Estructura y función de la hemoglobina
Estructura de la hemoglobina
Figura 22-1.
Figura 22-2.
Función de la hemoglobina
Figura 22-3.
Figura 22-4.
Equilibrio en la síntesis de α-globinas y β-globinas
Figura 22-5.
Estructura y regulación de los genes globínicos
Familia de genes globínicos y localización cromosómica
Figura 22-6.
Estructura de los genes globínicos
Figura 22-7.
Regulación de los genes α-globínicos
Figura 22-8.
Regulación de los genes β-globínicos
Figura 22-9.
Figura 22-10.
Figura 22-11.
Replicación del locus β-globina
Figura 22-12.
Variantes de hemoglobinas y enfermedades humanas
Selección natural de mutaciones de los genes globínicos
Figura 22-13.
Figura 22-14.
Epidemiología
Hemoglobinopatías estructurales
Variantes estructurales
Figura 22-15.
Variantes en la producción
Síndromes talasémicos
CUADRO 22-1. Variantes patológicas de hemoglobinas.
Talasemias causadas por variación en la secuencia de nucleótidos
CUADRO 22-2. Número de variantes estructurales por gen.
Talasemias causadas por deleciones cromosómicas y duplicaciones de segmentos
Figura 22-16.
Avances en el tratamiento de hemoglobinopatías
Conclusiones
CAPÍTULO 23: Bases moleculares del cáncer
Introducción
Figura 23-1.
Figura 23-2.
Protooncogenes, oncogenes y genes supresores de tumores
Protooncogenes y oncogenes
Genes supresores de tumores
Protooncogenes y genes supresores de tumor de interés biomédico
Figura 23-3.
Factores de crecimiento
Receptor con actividad de tirosina cinasa
Proteínas G asociadas a membrana
Cinasas citoplasmáticas
Factores transcripcionales
Genes supresores de tumores
Retinoblastoma
Figura 23-4.
p53
Cáncer cervicouterino
Virus y cáncer
Predisposición genética al cáncer
Teoría de las mutaciones múltiples
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 24: Bases moleculares de la diabetes mellitus tipo 2
Introducción
Epidemiología
Clasificación de la diabetes
Diabetes tipo 1
Diabetes tipo 2
CUADRO 24-1. Comparación de las principales características clínicas entre la diabetes tipos 1 y 2
CUADRO 24-2. Criterios diagnósticos de la American Diabetes Association (ADA), 1997
Pruebas y criterios diagnósticos para la diabetes mellitus tipo 2
Prueba aleatoria de glucosa
Prueba de glucosa de ayuno durante por lo menos 8 h
Prueba de tolerancia de glucosa
Estadios de la diabetes tipo 2
Tratamiento de la diabetes mellitus tipo 2
Fisiopatología de la diabetes mellitus tipo 2
Tipos específicos de diabetes debido a otras causas
MODY
Clasificación
Tipos más comunes de MODY
Insulina
Función de la insulina
Figura 24-1.
Nuevas insulinas
Figura 24-2.
Mecanismos de la insulina
Resistencia a la insulina
Figura 24-3.
Señalización de la insulina
Receptor de insulina
Figura 24-4.
Figura 24-5.
Sustratos del receptor de insulina
Inhibición de la señalización del receptor de insulina
Cascadas de fosforilación estimuladas por la insulina
Figura 24-6.
Transportadores de difusión facilitada por hexosas
Glut 1 (SLC2A1): transportador con alta afinidad
Glut 2 (SLC2A2): función glucosensora
Glut 3 (SLC2A3): glut de más alta afinidad por la glucosa
Glut 4 (SLC2A4): glut con gran movilidad
Figura 24-7.
Glut 5 (SLC2A5): transportador específico para fructosa
Glut 6 (SLC2A6): glut 6 de baja afinidad, como en el caso del glut 23
Glut 7 (SLC2A7): un número fallido
Glut 8 (SLC2A8): se inicia la carrera por descubrir nuevos glut
Glut 9 (SLC2A9): el verdadero glut 9
Glut 10 (SLC2A10): hace pareja con glut 2
Glut 11 (SLC2A11): un transportador más de fructosa
Glut 12 (SLC2A12): hermano menor del glut 4
Glut 13 (SLC2A13): transportador de mioinositol dentro de la clasificación de los glut
Glut 14 (SLC2A14): una codificación lejana
Genes de susceptibilidad a diabetes mellitus tipos 1 y 2
CUADRO 24-3. Genes candidatos asociados a diabetes tipo 2
Genes polimórficos asociados a la diabetes mellitus 2
CUADRO 24-4. Se muestran algunos genes y sus polimorfismos implicados en la susceptibilidad para desarrollar DM2 como factores predisponentes o protectores
Diabetes y actividad física: efecto en glut 4, glucogenólisis y resistencia a la insulina
Figura 24-8.
AMPK y el consumo de glucosa del músculo
Señales hacia el transporte de glucosa durante el ejercicio
Aspectos ligados al entrenamiento físico
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 25: Bases moleculares de la obesidad
Introducción
Obesidad
Definición
Diagnóstico
CUADRO 25-1. Clasificación de la Organización Mundial de la Salud de los valores del IMC para el diagnóstico de la obesidad.
Comorbilidades
Tejido adiposo
Fisiopatología de la obesidad
Adipocinas involucradas en la obesidad
Adiponectina
Leptina
Resistina
Factor de necrosis tumoral alfa
Regulación del hambre y la saciedad
Regulación central
Figura 25-1.
Regulación periférica
Péptidos y hormonas del tracto gastrointestinal
Figura 25-2.
Preproglucagón y sus péptidos derivados
Péptido YY (PYY3-36)
Péptido similar al glucagón (GLP-1)
Oxintomodulina
Colecistocinina
Bombesina
Polipéptido insulinotrópico dependiente de glucosa
Ghrelina (hormona orexigénica)
Hormonas pancreáticas
Polipéptido pancreático
Amilina
Insulina
Factores asociados a la obesidad
Figura 25-3.
Genética de la obesidad
Obesidad monogénica
Obesidad sindrómica
Obesidad poligénica
Genes asociados a la obesidad
CUADRO 25-2. Genes asociados a obesidad y a variación en el IMC.
CAPÍTULO 26: Bases moleculares de la hepatitis B
Introducción
Epidemiología mundial
Vías de transmisión
Virus de la hepatitis B
Genómica y proteómica
Figura 26-1.
CUADRO 26-1. Genoma y proteoma del VHB y características principales de sus moléculas.
Replicación
Figura 26-2.
Historia natural de la hepatitis B
CUADRO 26-2. Interpretación de las pruebas serológicas.
Factores que influyen en la gravedad de la hepatitis B
Carga viral
Genotipo del virus de la hepatitis B
Mutaciones del virus de la hepatitis B y su importancia clínica
Mutaciones presentes en la región precentral y central
Mutaciones en la región PreS/S
Valoración del paciente con hepatitis B
Diagnóstico
CUADRO 26-3. Estudios de imagen y de laboratorio en la visita inicial del paciente con hepatitis B.
Estudios serológicos
Pruebas moleculares
Detección de la carga viral
CUADRO 26-4. Pruebas comerciales cuantitativas para determinar el DNA-VHB.
Determinación de los genotipos
Pruebas de resistencia antiviral
Pruebas de detección de mutaciones en el promotor central y la región precentral
Consideraciones finales
Preguntas de repaso
CAPÍTULO 27: Bases moleculares de la hepatitis C
Introducción
Epidemiología mundial de la hepatitis C
Vías de transmisión
Consumo de drogas por vía intravenosa (DIV).
Inyecciones y transfusiones de productos sanguíneos no seguras.
Contacto sexual.
Transmisión perinatal.
Transmisión a personal de la salud y en prácticas de salud.
Características estructurales del VHC
Figura 27-1.
CUADRO 27-1. Proteínas del virus de la hepatitis C y su función.
Virus de la hepatitis C, sus proteínas y genes
Figura 27-2.
Proteínas estructurales
Proteína central
Glucoproteínas de la envoltura
P7
Proteínas no estructurales
NS2/3 autoproteasa
NS4A y NS4B
NS5A y NS5B
Replicación del virus de la hepatitis C
Figura 27-3.
Historia natural de la hepatitis
Hepatitis C aguda
Figura 27-4.
Hepatitis C crónica
Diagnóstico de la hepatitis C con estudios moleculares
CUADRO 27-2. Guías para el uso de pruebas de ácidos nucleicos para la detección del virus de la hepatitis C.
Determinación del genotipo viral
Tratamiento de la hepatitis C
Preguntas de repaso
CAPÍTULO 28: Bases molecualres del virus de la inmunodeficiencia humana
Introducción
Historia natural de la enfermedad
Figura 28-1.
Infección primaria
Fase asintomática
Etapa sintomática o sida
Clasificación del VIH
Figura 28-2.
VIH-1
Figura 28-3.
VIH-2
Genoma viral
Figura 28-4.
Estructura del virión
Figura 28-5.
Ciclo de replicación del VIH
Figura 28-6.
Diagnóstico serológico y molecular
Diagnóstico de la enfermedad
ELISA
Pruebas rápidas
Western blot
Ensayos de detección de RNA del VIH
Ensayos de seguimiento
Cuantificación de los linfocitos T CD4+
RNA-VIH
Pruebas de resistencia a los antirretrovirales
Terapia antiviral
CUADRO 28-1. Antirretrovirales aprobados para el tratamiento de la infección por VIH.
Inhibidores de entrada
Antagonistas del CCR5
Inhibidores de fusión
Inhibidores de la transcriptasa inversa
Inhibidores de la transcriptasa inversa análogos de los nucleósido/nucleótidos
CUADRO 28-2. Antirretrovirales en el tratamiento de la infección por VIH y sus mutaciones de resistencia.
Inhibidores de la transcriptasa inversa no análogos de los nucleósidos
Inhibidores de la integrasa
Inhibidores de la proteasa
PARTE IV: Tópicos selectos
CAPÍTULO 29: Terapia génica
Introducción
Figura 29-1.
Clasificación: tipos de terapia génica
Según el tipo celular
Terapia génica en células germinales
Terapia génica en células somáticas
Según la metodología
Figura 29-2.
Terapia génica ex vivo
Terapia génica in vivo
Terapia génica in situ
Métodos de envío de genes
CUADRO 29-1. Características principales de los métodos de envío de los genes. Se muestran las propiedades de los métodos físicos, químicos o biológicos susceptibles de ser empleados en protocolos experimentales o clínicos de terapia génica en la actualidad.
Vectores no virales
Físicos
Químicos
Vectores virales
Vectores integrativos
Retrovirus
Vectores no integrativos
Herpesvirus
Adenovirus
Adenoasociados
CUADRO 29-2. Ventajas y desventajas de los vectores virales más empleados. En este cuadro se resumen las principales ventajas y desventajas de cada vector; se aprecia que los vectores son los más eficientes para el envío de genes, especialmente a células de mamífero.
RNA de interferencia
Figura 29-3.
Aplicaciones clínicas de la terapia génica
Terapia génica contra el cáncer
Terapia génica contra agentes infecciosos
Terapia génica para enfermedades monogénicas
Figura 29-4.
Perspectivas de la terapia génica
Ejercicios de integración
CUADRO 29-3.
CAPÍTULO 30: Células madre y su aplicación en la terapia cellular
Introducción
Definición de células madre
Figura 30-1.
Clasificación de las células madre por su potencial de diferenciación
Figura 30-2.
Células totipotenciales
Células pluripotenciales
Células multipotenciales
Células oligopotentes
Células unipotentes o progenitoras
Nichos de células madre
Figura 30-3.
Fuentes de aislamiento de células madre adultas
Médula ósea
Figura 30-4.
Sangre de cordón umbilical
Placenta
Tejido adiposo
Pulpa dental
Mecanismos terapéuticos de las células madre
Células madre embrionarias
Figura 30-5.
Células madre adultas
Células madre hematopoyéticas
Células madre mesenquimales
Figura 30-6.
Células progenitoras endoteliales
Células madre cancerígenas
Células madre pluripotentes inducidas
Figura 30-7.
Figura 30-8.
CUADRO 30-1. Ensayos clínicos con células madre.
Aplicaciones clínicas
Figura 30-9.
Células madre para reparación cardiaca
Células madre en la enfermedad de injerto contra huésped
Conclusiones
Actividades de integración
CAPÍTULO 31: Organismos genéticamente modificados y clonados
Introducción
Animales transgénicos
Figura 31-1.
Figura 31-2.
Creación de un transgén
Figura 31-3.
Ratones transgénicos
CUADRO 31-1. Comparación del genoma humano y del ratón.
Generación de ratones transgénicos
Figura 31-4.
Figura 31-5.
Generación de ratones knock-out
Figura 31-6.
Figura 31-7.
Plantas transgénicas
Obtención de plantas transgénicas
Figura 31-8.
Técnicas para identificar a un organismo genéticamente modificado
CUADRO 31-2. Técnicas utilizadas para el análisis de animales transgénicos.
Aplicaciones de los organismos genéticamente modificados
Modelos de enfermedad
Producción de proteínas recombinantes
Alimentos transgénicos
Clonación
Clonación humana
Clonación animal
Clonación de la oveja Dolly
Figura 31-9.
Preguntas de repaso
CAPÍTULO 32: Nutrición molecular
Introducción
Nutrigenómica y nutrigenética
Figura 32-1.
Fundamentos de la nutrición molecular, objetivos y avance científico
Interacciones nutrimento-gen
Figura 32-2.
Galato de epigalocatecina 3
Figura 32-3.
Recomendaciones nutricionales
Ácido docosahexaenoico (DHA) y eicosapentaenoico (EPA)
Recomendaciones nutricionales
Sulforafano
Figura 32-4.
Recomendaciones nutricionales
Otros nutrimentos
Carotenoides
Vitamina C
Ácido fólico
Cinc
Vitamina E
Interacciones gen-nutrimento
Fenilcetonuria y fenilalanina
Figura 32-5.
Recomendaciones nutricionales
Consumo de etanol y polimorfismos C-1019T de CYP2E1, Arg47His de ADH2, Glu487Lis de ALDH2
CUADRO 32-1. Polimorfismos asociados al desarrollo de daño hepático identificados en individuos que abusan del consumo de bebidas alcohólicas.
Recomendaciones nutricionales
Lípidos y polimorfismo G-308A de TNF α
Recomendaciones nutricionales
Dietas inteligentes
Figura 32-6.
CUADRO 32-2. Guía rápida de algunos nutrimentos específicos, útil en la elaboración de dietas inteligentes.
Conclusiones
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 33: Epigenética y sus implicaciones en la expresión de genes
Introducción
Epigenética
Metilación del DNA
Figura 33-1.
Figura 33-2.
Modificación de histonas
La función del nucleosoma en la modificación de histonas
Figura 33-3.
Código de histonas
Acetilación de histonas
Figura 33-4.
Metilación de histonas
Fosforilación de histonas
RNA pequeño
Metabolismo de un carbono
Ciclo del folato
Figura 33-5.
Figura 33-6.
Figura 33-7.
Ciclo de la metionina
Serina y glicina en el metabolismo de un carbono
Epigenética y desarrollo embrionario
Desregulación epigenética y obesidad: modelo de ratón agouti
Figura 33-8.
Figura 33-9.
Epigenética y cáncer
Tipos de HDAC y cáncer
Epigenética y comportamiento
Análisis de perfil epigenético
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 34: RNA de interferencia: una herramienta genómica funcional
Introducción
iRNA como mecanismo de regulación de la expresión génica
El descubrimiento de Fire y Mellow
Función natural de los RNA interferentes
Figura 34-1.
Vías entrelazadas: siRNA y miRNA
Figura 34-2.
Procesamiento del siRNA
Procesamiento de los miRNA
Figura 34-3.
Complementariedad del miRNA y silenciamiento postranscripcional
Figura 34-4.
Estructura y función de Dicer
Estructura de las proteínas Argonautas
Ensamble de RISC y la selección de la cadena de los siRNA
Amplificación de la vía de silenciamiento con siRNA
iRNA como estrategia de terapia génica
Protocolos clínicos que emplean el mecanismo del iRNA
CUADRO 34-1. Ensayos clínicos registrados en clinicalTrials.gov que emplean iRNA alrededor del mundo.
Conclusiones
Ejercicios de integración
CAPÍTULO 35: Biología molecular del deporte
Introducción
Vías energéticas durante la actividad física
Vía energética anaerobia
Vía anaerobia aláctica: fosfocreatina
Vía anaerobia láctica: glucólisis anaerobia
Vía energética aerobia
Vía aeróbica: glicólisis aeróbica
Vía aeróbica: lipólisis aeróbica
Figura 35-1
Tipos de fibras musculares y su influencia sobre el rendimiento deportivo
Fibras tipo I o de contracción lenta
Figura 35-2.
Fibras tipo II o de contracción rápida
Fibras intermedias
Cambios fisiológicos propiciados por el ejercicio constante
Figura 35-3.
Cambios en la expresión génica durante el ejercicio
CUADRO 35-1. Genes que modifican su expresión durante la actividad física.
Genes que regulan el tamaño muscular
Genes de la vía energética en músculo
Genes cardiovasculares
Genes del metabolismo
Genes antioxidantes
Determinantes génicos que favorecen la actividad física
VO2 máx y genética
Gen ACTN3
Gen AMPD1
Gen ACE
Gen BDKRB2
Miostatina
IGF-I
NRF2
Aplicación de la biología molecular al deporte
CUADRO 35-2. Variantes génicas que influyen el rendimiento deportivo.
Ejercicio de integración
CAPÍTULO 36: Dopaje génico
Introducción
CUADRO 36-1: Reseña cronológica de eventos trascendentes en el dopaje.
Clasificación del dopaje según la agencia mundial antidopaje
CUADRO 36-2. Sustancias y métodos prohibidos por la Agencia Mundial Antidopaje (AMA).
Dopaje génico
Genes candidatos para el dopaje génico
CUADRO 36-3. Genes que podrían ser empleados para el dopaje génico.
Hormona de crecimiento
Eritropoyetina
Factor de crecimiento similar a insulina tipo I
Receptor activado por proliferadores de peroxisomas delta
Factor de crecimiento de hepatocitos
Figura 36-1.
Bloqueadores de la miostatina
Factor nuclear respiratorio 2
Factor inducible por hipoxia 1
Conclusiones y perspectivas
Ejercicios de integración
Back Matter
Índice
Valoraciones
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