Antibióticos y Mecanismos de Acción

Los antibióticos son sustancias que inhiben el crecimiento o la multiplicación de las bacterias y los hongos en pequeñas cantidades. Las sustancias que influyen sobre la multiplicación de las bacterias se denominan bacteriostáticas, mientras que en el caso de los hongos se denominan fungistáticas o micostáticas.

Generalidades de los Agentes Antimicrobianos

Muchos de estos compuestos son producidos sobre la base de microorganismos. Entre ellos destacan:

• Intercaladores: La daunorubicina y la actinomicina D se depositan en la doble hélice del ADN e interfieren en la replicación y transcripción.
• Inhibidores de la girasa: Influyen sobre la replicación y multiplicación de las bacterias.
• Inhibidores de la traducción: A este grupo pertenecen las tetraciclinas, que se emplean contra un gran número de microbios patógenos.
• Cloranfenicol: Es uno de los pocos nitroderivados naturales e inhibe la peptidiltransferasa ribosómica.
• Antibióticos β-lactámicos: Los miembros de este grupo, como las penicilinas y las cefalosporinas, son sintetizados por hongos y portan un anillo reactivo β-lactámico.

La Penicilina como Sustrato Suicida

Las sustancias inhibidoras se denominan sustratos suicidas, ya que se unen a las enzimas como sustratos antes de ser inactivadas de manera irreversible.

Mutación, Radiación y Evolución

Muchos mutágenos dañan los controles del crecimiento celular y, por esa razón, son cancerígenos. No obstante, las mutaciones génicas son factores positivos decisivos de la evolución biológica. Todas las células poseen mecanismos de reparación que eliminan los cambios del ADN ocasionados por las mutaciones.

Agentes Mutagénicos

• Mutágenos físicos: Incluyen las radiaciones ionizantes (radiación γ, rayos X) que, al interactuar con la célula, producen radicales libres reactivos que pueden dañar al ADN.
• Mutágenos químicos: El ácido nitroso (HNO₂) y la hidroxilamina (NH₂OH) tienen una acción desaminante sobre las bases, convirtiendo la citosina en uracilo y la adenina en inosina.

Efectos de las Mutaciones

El ácido nitroso produce mutaciones puntuales. A partir del desplazamiento de la base C (citosina), el ARNm resultante de la traducción es interpretado de forma distinta, lo que dará lugar a una secuencia proteica diferente.

Mecanismos de Reparación del ADN

• Reparación por escisión: Elimina los daños producidos en el ADN. Una endonucleasa de escisión específica retira todo un segmento del ADN a ambos lados del sitio erróneo.
• Fotorreactivación: Una fotoliasa específica se une al sitio defectuoso para repararlo.
• Reparación por recombinación: Proceso que utiliza una cadena molde para corregir errores.

Es importante destacar que el déficit de enzimas reparadoras puede causar enfermedades graves.

Tecnología del ADN y Clonación

Dentro de la tecnología genética, figuran nuevos métodos para el diagnóstico y tratamiento médico de enfermedades, así como la posibilidad de efectuar modificaciones deliberadas de ciertas propiedades de los organismos.

Clonación del ADN

El procedimiento clásico utiliza la capacidad de las bacterias para incorporar a la célula pequeños segmentos de ADN de forma circular, llamados plásmidos, y multiplicarlos.

Sobreexpresión de Proteínas

Para el tratamiento de enfermedades se necesitan proteínas que en el organismo están presentes en pequeñas cantidades, por lo cual su aislamiento en gran escala sería antieconómico o imposible. Para ello se utiliza el plásmido de expresión, el cual contiene el gen de interés y un punto de origen de la replicación que posibilita su duplicación por parte de la célula huésped.

Bibliotecas de Genes

Se utilizan para aislar fragmentos de ADN que no se conocen a detalle. Constan de un gran número de moléculas vectoras de ADN que contienen diferentes fragmentos de ADN extraño. Una biblioteca de ADN genómico se establece si se fragmenta todo el ADN de una célula con endonucleasas de restricción y se incorporan en un vector de ADN. Los fagos son virus que solo atacan bacterias y pueden reproducirse en ellas.

Secuenciación del ADN

La secuencia de nucleótidos del ADN se determina con el método de rompimiento de cadenas (método de Sanger). Con la secuenciación de una cadena, se clona el fragmento del ADN en un vector adecuado. Esta se hibrida con un cebador (un fragmento sintético corto de ADN).

Electroforesis del ADN

Es una técnica sencilla para la separación de fragmentos de ADN. La movilidad de las moléculas en un campo eléctrico depende de su tamaño, su forma y su carga.

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)

Es un procedimiento que permite que se amplifiquen los fragmentos de ADN sin necesidad de utilizar enzimas de restricción para la clonación tradicional.

Tipificación del ADN

La PCR es la base de la tipificación del ADN. Este procedimiento sirve para verificar que cantidades pequeñas de material biológico pertenecen a determinada persona. El método actual se basa en que el genoma humano contiene secuencias de ADN repetitivas no codificadoras, cuya longitud es diferente para cada persona.

Diagnóstico de la Anemia de Células Falciformes

Las mutaciones puntuales del ADN pueden perturbar los puntos de corte para la endonucleasa de restricción, permitiendo identificar esta patología.

Identificación de Virus ARN mediante RT-PCR

Con ayuda de la enzima transcriptasa inversa, se transcribe el ARN viral en ADN de doble cadena utilizando iniciadores específicos de cada virus.

Terapia Génica e Interferencia del ARN

En la terapia génica, los virus más usados son los adenovirus y los retrovirus. Por otro lado, en la interferencia del ARN, los fragmentos de ARN de cadena única (de 21-23 nucleótidos) se asocian con proteínas del complejo RISC y después se unen con ARNm determinados para regular la expresión génica.

Etiquetas: Antibióticos, clonación de ADN, mutagénesis, PCR