ÍNDICE

DEDICATORIAINTRODUCCIÓN

CAPÍTULO I

ALTERACIONES METABOLICAS

1. DEFINICION DE ALTERACIONES METABOLICAS2. DEFINICION DE METABOLISMO3. DEFINICION DE RUTA METABÓLICA4. FUNCIONES DEL METABOLISMO5. FUENTES DE MATERIA Y ENERGÍA PARA EL METABOLISMO

A. CÉLULAS AUTÓTROFASB. CÉLULAS HETERÓTROFAS

CÉLULAS FOTÓTROFAS CÉLULAS QUIMIÓTROFAS

6. METABOLISMO CELULAR7. ENZIMAS8. CLASIFICACION DE ENZIMAS

ENZIMAS SIMPLES ENZIMAS CONJUGADAS

9. TIPOS DE PROCESOS METABOLICOS 1. EL CATABOLISMO O FASE DESTRUCTIVA 2. EL ANABOLISMO O FASE CONSTRUCTIVA

CAPITULO II1. UNIDADES BASICAS DEL METABOLISMO

AMINOASIDOS GLUCOSA ACIDO GRASO

CAPITULO III1. CARACTERISTICAS DEL METABOLISMO

CAPITULO IV

ENFERMEDADES METABOLICAS HEREDITARIAS-ERRORES METABOLICOS:

1. DEFINICION

2. LOS ENFERMEDADES INNATAS METABOLICAS (EIM) SE DIVIDEN EN DOS CATEGORÍAS Trastornos que producen acumulación de sustratos tóxicos Trastornos de la producción y utilización de la energía

3. ERRORES INNATOS DEL METABOLISMO

A. ERRORES DEL METABOLISMO DE LA GALACTOSA

B. ERRORES DEL METABOLISMO DE LA GALACTOSA

C. ERRORES DEL METABOLISMO DE LA FRUCTOSA

D. ERRORES DEL METABOLISMO GALACTOSEMIA

E. ERRORES DEL METABOLISMO DE LOS ÁCIDOS GRASOS

F. ERRORES DEL METABOLISMO FENILCETONURIA

CAPITULO V

DELECIONES Y DISGNOSTICO RFLP Y PCR1. DEFINICION DE DELECCION2. DEFINICION DE RFLP3. APLICACIONES

4. DEFINICION DE PCR5. TIPOS DE PCR

A. PCR anidadaB. PCR de extensión solapada (Mutagénesis)C. PCR in situD. PCR múltipleE. PCR con transcriptasa inversa (RT-PCR)F. PCR en tiempo real o PCR cuantitativo (qPCR)

6. RFLPS Y PCR EN EL Diagnóstico de distrofia muscular de Duchenne

CAPITULO VIENFERMEDADES METABOLICAS

1. DEFINICION2. CAUSAS DE LAS ENFERMEDADES METABOLICAS

3. CARACTERÍSTICAS DE LAS ENFERMEDADES METABÓLICAS4. PRINCIPALES ENFERMEDADES METABÓLICAS

CAPITULO VII

CONSEJERIA GENETICA EN ALTERACIONES DEL METABOLISMO

1. DEFINICION DE CONSEJERIA GENETICA

COMENTARIO

DEDICADO A MIS MAESTROS QUE DIA A DIA NOS

IMPARTEN SUS CONOCIMIENTOS PARA PODER

LOGRAR SER GRANDES PROFESIONALES.

INTRODUCCION

Este trabajo tiene como finalidad dar a conocer conceptos básicos de alteraciones metabólicas que

nos servirán como referencia en la práctica clínica.

Se denomina metabolismo (o también metabolismo intermediario) al conjunto de reacciones químicas

enzimáticamente catalizadas que tienen lugar en la célula y que le permite:

• Obtener energía de su entorno.

• Sintetizar los compuestos fundamentales de sus macromoléculas y, producir posteriormente, sus propias

macromoléculas.

La nutrición de las células supone una serie de complejos procesos químicos catalizados por enzimas

que tienen como finalidad la obtención de materiales y/o energía. Este conjunto de procesos recibe el nombre

de metabolismo.

Los ECM son enfermedades de base genética en las que se producen alteraciones en diferentes

rutas o ciclos del metabolismo. Las consecuencias del mal funcionamiento de las vías metabólicas son

variadas, y pueden manifestarse como cuadros agudos en los que muchas veces la alteración predominante

es la hiperamoniemia. Estos cuadros agudos requieren diagnóstico y tratamiento urgente. Las dos situaciones

más frecuentes en Urgencias son una descompensación aguda en un paciente previamente diagnosticado de

enfermedad metabólica y un cuadro agudo como forma de presentación inicial de la enfermedad

metabólica.Estas enfermedades pueden ser detectadas previamente mediante técnicas como:

AFLP (Amplified Fragment Lenght Polymorphism): estos polimorfismos se detectan con

iniciadores de PCR que son homólogos a ciertas secuencias de ADN doble hebra, las cuales a su vez se han

unido previamente a fragmentos de restricción genómicos usando la enzima ADN ligasa. Las secuencias

unidas se conocen como adaptadores. Los fragmentos de restricción ligados a sus adaptadores producen

muchos fragmentos que se amplifican simultáneamente con iniciadores de PCR específicos. Al igual que con

los RAPDs, los polimorfismos generados son dominantes; es decir, no se diferencian los individuos

homocigotos de los heterocigotos.

CAPITULO I

ALTERACIONES METABOLICAS

1. DEFINICION DE ALTERACIONES METABOLICAS:

Las células metabolizan la glucosa para convertirla en una forma de energía útil; por ello el organismo necesita recibir glucosa (a través de los alimentos), absorberla (durante la digestión) para que circule en la sangre y se distribuya por todo el cuerpo, y que finalmente, de la sangre entre al interior de las células para que pueda ser utilizada. Esto último sólo ocurre bajo los efectos de la insulina, una hormona secretada por el páncreas.En la DM (diabetes mellitus) el páncreas no produce o produce muy poca insulina (DM Tipo I) o las células del cuerpo no responden normalmente a la insulina que se produce (DM Tipo II).Esto evita o dificulta la entrada de glucosa en la célula, aumentando sus niveles en la sangre (hiperglucemia). La hiperglucemia crónica que se produce en la diabetes mellitus tiene un efecto tóxico que deteriora los diferentes órganos y sistemas y puede llevar al coma y la muerte.

2. DEFINICION DEL METABOLISMO:

El metabolismo es el conjunto de reacciones enzimáticas que se realizan en los seres vivos para mantener la vida (nacer, crecer, reproducirse, mantener las estructuras de nuestro cuerpo y relacionarse con el entorno). Estas reacciones pueden ser catabólicas cuando sirven para romper (lisar, hidrolizar, degradar) grandes moléculas o bien anabólicas, cuando sirven para formar moléculas que son componentes celulares.

El conjunto de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo Cientos de reacciones organizadas en “rutas metabólicas”

3. DEFINICION DE RUTA METABÓLICA:

Todas estas reacciones se realizan en cadena, formando vías metabólicas, de tal forma que cada compuesto tiene su propia ruta para formarse y para degradarse convirtiéndose en energía. Todas estas reacciones se realizan mediante la acción de unas proteínas, las enzimas, que las facilitan. Otras proteínas transportadoras sirven para transportar compuestos a través de las membranas celulares.

Una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente. En una ruta, un precursor se convierte en un producto a través de una serie de intermediarios: los metabolitos Las rutas metabólicas pueden ser convergentes, divergen o cíclicas.

4. FUNCIONES DEL METABOLISMO:

Obtener energía química (ATP) degradando nutrientes ricos en energía (o a partir de la energía solar)

Convertir moléculas nutrientes en moléculas celulares (fabricar los componentes celulares) Polimerizar precursores monoméricos a proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, etc. Sintetizar y degradar biomoléculas requeridas en funciones celulares especializadas (hormonas,

neurotransmisores, etc.)

5. FUENTES DE MATERIA Y ENERGÍA PARA EL METABOLISMO :

La maquinaria de transformación energética de las células está formada por biomoléculas orgánicas. Estas biomoléculas poseen características similares en todas las formas de vida. Sin embargo, existen grandes diferencias entre distintos tipos de células en lo que se refiere a la forma en que obtienen de su entorno el carbono que necesitan para construir los esqueletos de sus biomoléculas constituyentes, así como otros elementos, como el nitrógeno y el azufre, que necesitan incorporar a algunas de ellas. Atendiendo a este criterio podemos distinguir dos tipos de células:

A. CÉLULAS AUTÓTROFAS (también llamadas litótrofas).- Obtienen el carbono en forma de CO2 y otros elementos como el nitrógeno y el azufre en forma de sales minerales (nitratos y sulfatos), es decir, toman la materia de su entorno en forma de materia inorgánica y son capaces de transformarla

después en materia orgánica. La palabra "autótrofa" significa etimológicamente "que se alimenta por sí misma" aunque quizás sea más adecuada la denominación "litótrofa" ("que se alimenta de piedra") si nos tomamos la licencia poética de llamar "piedra" a la materia inorgánica que estas células toman de su entorno. Las células autótrofas son relativamente autosuficientes ya que no dependen de otras células para alimentarse.

B. CÉLULAS HETERÓTROFAS (también llamadas organótrofas).- No pueden utilizar el CO2 ni las sales minerales, es decir, la materia inorgánica, y por lo tanto deben obtener tanto el carbono como otros elementos en forma de sustancias orgánicas, tales como monosacáridos, aminoácidos, etc., que han sido elaboradas previamente por las células autótrofas, de las cuales dependen para su alimentación. La palabra "heterótrofa" significa etimológicamente "que se alimenta de otros".

Por otro lado, aunque todas las células transforman la energía que extraen de su entorno en energía química de los enlaces de sus biomoléculas constituyentes, existen grandes diferencias entre distintos tipos de células en lo que se refiere a la forma en la que obtienen dicha energía. Atendiendo a este segundo criterio también podemos dividir las células en dos grandes grupos:

CÉLULAS FOTÓTROFAS ("que se alimentan de la luz").- Obtienen la energía que precisan en forma de energía radiante asociada a las radiaciones electromagnéticas, fundamentalmente la luz visible.

CÉLULAS QUIMIÓTROFAS Obtienen la energía que precisan a partir de reacciones químicas exergónicas, concretamente reacciones redox, en las que determinadas sustancias ceden sus electrones (se oxidan) a otras que tienen tendencia a aceptarlos (reduciéndose así), lo cual conlleva un desprendimiento de energía. Estas células pueden a su vez subdividirse en aerobias, si utilizan el O2 como aceptor último de electrones en sus reacciones redox, y anaerobias, si utilizan alguna otra sustancia, generalmente de naturaleza orgánica. Muchas células pueden funcionar de modo aeróbico si hay oxígeno disponible y en modo anaeróbico en caso contrario; se dice que son facultativas. También hay células quimiótrofas que en ningún caso pueden utilizar el oxígeno e incluso resultan intoxicadas por él; se dice que son anaerobias estrictas.

6. METABOLISMO CELULAR

Es el conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células de un organismo, mediante las cuales los nutrientes que llegan a ellas desde el exterior se transforman. Estas reacciones están catalizadas por enzimas específicas.

El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:

•Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP.Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva.

•Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.

7. ENZIMAS:

Las enzimas son catalizadores biológicos. Actúan disminuyendo la energía de activación de las reacciones metabólicas.Propiedades:

Las mayoría de las enzimas son proteínas. Sus estructuras se ven afectadas por la temperatura y el pH. Son altamente específicas. Participan de una determinada reacción, reconociendo y actuando sobre un sustrato en particular. Son eficientes en pequeñas cantidades. Se recuperan luego de la reacción. No alteran el equilibrio de las reacciones que catalizan.

8. CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS:

Enzimas simples: La parte proteica por si sola posee actividad catalítica. Enzimas conjugadas: Requieren de otra sustancia de naturaleza no proteica (que generalmente

será termoestable) para alcanzar la capacidad catalítica. La parte proteica sola, recibe el nombre de apoenzima, mientras que la parte no proteica (que generalmente interacciona con la apoenzima de forma transitoria) se denomina cofactor enzimático, y pueden ser de distintos tipos: Iones inorgánicos: Mg2+, Cu2+, Zn2+, etc.

9. TIPOS DE PROCESOS METABÓLICOS

Dentro del metabolismo se diferencian dos tipos de procesos: catabolismo y anabolismo.1. EL CATABOLISMO O FASE DESTRUCTIVA.

Es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las moléculas orgánicas más o menos complejas (glúcidos, lípidos etc.), que proceden del medio externo o de reservas internas, se degradan total o parcialmente transformándose en otras moléculas más sencillas (CO2, H2O, ac.láctico, amoniaco etc.) y liberándose energía en mayor o menor cantidad que se almacena en forma de ATP. Esta energía será utilizada por la célula para realizar sus actividades vitales (transporte activo, contracción muscular, síntesis de moléculas, etc.).Las reacciones catabólicas se caracterizan por lo siguiente:

Son reacciones degradativas, mediante ellas compuestos complejos se transforman en otros más sencillos.

Son reacciones oxidativas, mediante las cuales se oxidan los compuestos orgánicos más o menos reducidos, liberándose electrones que son captados por coenzimas oxidados que se reducen.

Son reacciones exergónicas en las que se libera energía que se almacena en forma de ATP.

Son procesos convergentes mediante los cuales a partir de compuestos muy diferentes se obtienen siempre los mismos compuestos (CO2, pirúvico, etanol, etc.).

2. EL ANABOLISMO O FASE CONSTRUCTIVA. Es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de compuestos

sencillos (inorgánicos u orgánicos) se sintetizan moléculas más complejas. Mediante estas reacciones se crean nuevos enlaces por lo que se requiere un aporte de energía que provendrá del ATP.Las moléculas sintetizadas se utilizaran por las células para formar sus componentes celulares y así poder crecer y renovarse o serán almacenadas como reserva para su posterior utilización como fuente de energía.Las reacciones anabólicas se caracterizan por lo siguiente:

Son reacciones de síntesis, mediante ellas a partir de compuestos sencillos se sintetizan otros más complejos.

Son reacciones de reducción, mediante las cuales compuestos más oxidados se reducen, para ello se necesita electrones que se los ceden los coenzimas reducidos (NADH, FADH2, etc) que al cederlos se oxidan.

Son reacciones endergónicas que requieren un aporte de energía que procede de la hidrólisis del ATP.

Son procesos divergentes debido a que, a partir de unos pocos compuestos se pueden obtener una gran variedad de productos.

CAPITULO II

UNIDADES BASICAS DEL METABOLISMO:

A partir de los nutrientes se forman las unidades básicas del metabolismo que son:

Los aminoácidos, procedentes de las proteínas. La glucosa, procedente de los carbohidratos. Los ácidos grasos y el glicerol, procedentes de las grasas.

AMINOÁCIDO:

Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH). Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas. Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación entre el grupo amino de uno y el carboxilo del otro, liberándose una molécula de agua y formando un enlace amida que se denomina enlace peptídico; estos dos "residuos" de aminoácido forman un dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, hasta formar un polipéptido. Esta reacción tiene lugar de manera natural dentro de las células, en los ribosomas.

Todos los aminoácidos componentes de las proteínas son L-alfa-aminoácidos. Esto significa que el grupo amino está unido al carbono contiguo al grupo carboxilo (carbono alfa) o, dicho de otro modo, que tanto el carboxilo como el amino están unidos al mismo carbono; además, a este carbono alfa se unen un hidrógeno y una cadena (habitualmente denominada cadena lateral o radical R) de estructura variable, que determina la identidad y las propiedades de cada uno de los diferentes aminoácidos. Existen cientos de radicales por lo que se conocen cientos de aminoácidos diferentes, pero sólo 22 (los dos últimos fueron descubiertos en el año 2002) forman parte de las proteínas y tienen codones específicos en el código genético.

Estructura general de un aminoácido

La estructura general de un alfa-aminoácido se establece por la presencia de un carbono central (alfa) unido a un grupo carboxilo (rojo en la figura), un grupo amino (verde), un hidrógeno (en negro) y la cadena lateral (azul):

"R" representa la cadena lateral, específica para cada aminoácido. Tanto el carboxilo como el amino son grupos funcionales susceptibles de ionización dependiendo de los cambios de pH, por eso ningún aminoácido en disolución se encuentra realmente en la forma representada en la figura, sino que se encuentra ionizado.

GLUCOSA:

La glucosa es un monosacárido con fórmula molecular C6H12O6. Es una hexosa, es decir, contiene 6 átomos de carbono, y es una aldosa, esto es, el grupo carbonilo está en el extremo de la molécula (es un grupo aldehído). Es una forma de azúcar que se encuentra libre en las frutas y en la miel. Su rendimiento energético es de 3,75 kilocalorías por cada gramo en condiciones estándar. Es un isómero de la fructosa, con diferente posición relativa de los grupos -OH y =O.

La aldohexosa glucosa posee dos enantiómeros, si bien la D-glucosa es predominante en la naturaleza. En terminología de la industria alimentaria suele denominarse dextrosa (término procedente de «glucosa dextrorrotatoria») a este compuesto.

Glucosa

Moléculas de D- y L-glucosa

La glucosa es uno de los tres monosacáridos dietéticos, junto con fructosa y galactosa, que se absorben directamente al torrente sanguíneo durante la digestión. Las células lo utilizan como fuente primaria de energía y es un intermediario metabólico. La glucosa es uno de los principales productos de la fotosíntesis y combustible para la respiración celular.

ÁCIDO GRASO:

Un ácido graso es una biomolecular de naturaleza lipídica formada por una larga cadena hidrocarbonada lineal, de diferente longitud o número de átomos de carbono, en cuyo extremo hay un grupo carboxilo (son ácidos orgánicos de cadena larga). Cada átomo de carbono se une al siguiente y al precedente por medio de un enlace covalente sencillo o doble. Al átomo de su extremo le quedan libres tres enlaces que son ocupados por átomos de hidrógeno (H3C-). Los demás átomos tienen libres los dos enlaces, que son ocupados igualmente por átomos de hidrógeno ( ... -CH2-CH2-CH2- ...). En el otro extremo de la molécula se encuentra el grupo carboxilo (-COOH) que es el que se combina con uno de los grupos hidroxilos (-OH) de la glicerina o propanotriol, reaccionando con él. El grupo carboxilo tiene carácter ácido y el grupo hidroxilo tiene carácter básico (o alcalino).

En general, se puede formular un ácido graso genérico como R-COOH, en donde R es la cadena hidrocarbonada que identifica al ácido en particular.

Los ácidos grasos forman parte de los fosfolípidos y glucolípidos, moléculas que constituyen la bicapa lipídica de todas las membranas celulares. En los mamíferos, incluido el ser humano, la mayoría de los ácidos grasos se encuentran en forma de triglicéridos, moléculas donde los extremos carboxílico (-COOH) de tres ácidos

grasos se esterifican con cada uno de los grupos hidroxilos (-OH) del glicerol (glicerina, propanotriol); los triglicéridos se almacenan en el tejido adiposo (grasa).

CAPITULO III

CARACTERÍSTICAS DEL METABOLISMO:

Las reacciones bioquímicas son muchas, pero las reacciones importantes son relativamente pocas. Las rutas metabólicas centrales son pocas y son similares en todas las formas vivas. Las moléculas importantes del metabolismo no son más de 100 Todas las rutas se regulan de forma similar El metabolismo está constituido por muchas reacciones acopladas e interconectadas. Comienzan

con una molécula en particular y la transforman en otra ó en otras.Se divide en: Reacciones que convierten la energía en formas biológicamente útiles: CATABOLISMO Reacciones que necesitan energía para su funcionamiento: ANABOLISMO.

CAPITULO IV

ENFERMEDADES METABOLICAS HEREDITARIAS-ERRORES METABOLICOS:

1. DEFINICION:

Los errores innatos del metabolismo (EIM), también conocidos como enfermedades metabólicas hereditarias son un grupo heterogéneo de enfermedades congénitas. En la actualidad muchas de ellas se pueden detectar de manera temprana mediante el tamiz neonatal. Aunque son relativamente raros en la población pediátrica, estos trastornos han adquirido importancia creciente debido a que conducen a una elevada morbimortalidad y discapacidad. Se han descrito cerca de 500 EIM, y casi 25% de ellos afecta a los niños desde el periodo neonatal.

Son enfermedades monogeneticas, de herencia autosómica recesiva en su mayoría. La mutación en un gen produce un defecto en una proteína, generalmente una enzima que conduce a las alternativas bioquímicas características y a un fenotivo desadaptativo.

Son trastornos genéticos poco comunes por los cuales el cuerpo es incapaz de convertir los alimentos en energía de manera apropiada. Dichos trastornos generalmente son causados por defectos en proteínas específicas (enzimas) que ayudan a descomponer (metabolizar) partes del alimento.

La mayoría se hereda en forma autosómica recesiva o ligado a cromosoma X. Una mutación determina la falla de la enzima. La alteración genética puede causar:

A. La enzima no se produce, se produce truncada o en cantidades mínimas.B. La enzima se produce, pero tiene defectos estructurales que disminuye su afinidad por el

sustrato o modifica su actividad catalítica.

Las enfermedades metabólicas hereditarias tienen su origen en variaciones en los genes. De acuerdo con el flujo molecular de información, cuando se altera un gen (mutación), el patrón de su producto génico específico (proteína) puede ser dañado, en este caso, la pérdida de sus funciones altera la homeostasis fisiológica (patogénesis), induciendo las manifestaciones clínicas y el fenotipo (enfermedad) .En la expresión fenotípica juegan un papel eventos post-traducción y factores celulares, genes situados en otros locus y factores ambientales y estocásticos, por lo que las enfermedades metabólicas hereditarias se comportan a menudo como caracteres complejos.

Un producto alimenticio que no se descomponerse en energía se puede acumular en el cuerpo y ocasionar una amplia variedad de síntomas. Algunos de los errores innatos del metabolismo causan retraso en el desarrollo si no se controlan.

2. LAS ENFERMEDADES INNATAS METABOLICAS (EIM) SE DIVIDEN EN DOS CATEGORÍAS:

Trastornos que producen acumulación de sustratos tóxicos■ Trastornos del metabolismo de las proteínas(aminoacidopatías, acidopatías orgánicas, defectos del ciclo de la urea).■ Intolerancia a los carbohidratos.■ Enfermedades por depósito lisosomal.

Trastornos de la producción y utilización de la energía■ Defectos de la oxidación de ácidos grasos.■ Desórdenes de la utilización y producción de carbohidratos (trastornos por almacenamiento de glucógeno, trastornos de las gluconeogénesis y glucogenólisis).■ Enfermedades mitocondriales.■ Enfermedades peroxisomales.

3. ERRORES INNATOS DEL METABOLISMO:

Los errores innatos de metabolismo son algunos de estos que se menciona acontinuacion:

Galactosa Intolerancia a la fructosa Galactosemia Ácidos grasos Fenilcetonuria (FCU)

A. ERRORES DEL METABOLISMO DE LA GALACTOSA :

La Galactosemia es una enfermedad hereditaria rara del metabolismo de los carbohidratos que afecta la capacidad del organismo para degradar la galactosa y convertirla en glucosa.

Se debe a la deficiencia de la enzima galactosa-1-fosfato-uridil-transferasa. Se presenta en recién nacidos cuando son alimentados con leches que contiene lactosa.

Sus características clínicas son la mala alimentación, vómitos, ictericia, hipoglucemia y hepatosplenomegalia. Si no se trata producen insuficiencia hepática, cataratas y retraso mental grave.

B. ERRORES DEL METABOLISMO DE LA FRUCTOSA:

Son trastornos que se presentan por una deficiencia en una de las enzimas clave implicadas en el metabolismo de la fructosa.

Una enfermedad relacionada con el metabolismo de la fructosa es la Fructosuria esencial, es benigna, causada por la ausencia de fructocinasa. La otra enfermedad es la Intolerancia a la fructosa hereditaria, causada por la ausencia de la fructosa-1-1fosfatro-aldolasa. Su déficit da lugar que el fosfato quede atrapado en la fructosa-1-fosfato, disminuyendo el fosfato disponible. Como resultado tenemos la inhibición del glucógeno-fosforilasa y de la aldolasa A, debido a que va activarse por la fosforilización, impidiendo la reproducción de glucosa, que deriva en hipoglucemia (niveles bajos de azúcar o glucosa).

C. ERRORES DEL METABOLISMO GALACTOSEMIA:

Es una afección en la cual el cuerpo no puede utilizar (metabolizar) el azúcar simple galactosa. La galactosemia es un trastorno hereditario, lo cual quiere decir que se transmite de padres a hijos. Si ambos padres portan un gen anormal que cause esta enfermedad, cada uno de sus hijos tiene un 25% de probabilidades de resultar afectado.Existen 3 formas de la enfermedad:

Deficiencia de galactosa-1-fosfatouridil transferasa (galactosemia clásica, la forma más común y la más grave)

Deficiencia de galactosa cinasa Deficiencia de galactosa-6-fosfato epimerasa

Los síntomas pueden darse: Convulsiones Irritabilidad Letargo Alimentación deficiente (el bebé se niega a tomar fórmula que contenga leche) Poco aumento de peso Coloración amarillenta de la piel y de la esclerótica (ictericia) Vómitos

D. ERRORES DEL METABOLISMO DE LOS ÁCIDOS GRASOS:

Es el déficit de la acil graso COA-deshidratado de los ácidos grasos de cadena media. Se cree que por la deficiencia de este enzima ocasione oxidación de los ácidos grasos y con ello aumento y mayor dependencia en la oxidación de la glucosa. Cuando se consume las reservas de glucógeno, se produce hipoglucemia grave. Es posible que esta sea la causa de la muerte de algunos bebes que son afectados por el síndrome de la muerte repentina del lactante (muerte en la cuna).

E. ERRORES DEL METABOLISMO FENILCETONURIA:

Es una rara afección en la cual un bebé nace sin la capacidad para descomponer apropiadamente un aminoácido llamado fenilalanina.

La fenilcetonuria es una enfermedad hereditaria, lo cual significa que se transmite de padres a hijos. Ambos padres deben transmitir el gen defectuoso para que el bebé padezca la enfermedad, lo que se denomina un rasgo autosómico recesivo.

Sin la enzima, los niveles de fenilalanina y dos substancias estrechamente relacionadas se acumulan en el cuerpo. Estas sustancias son dañinas para el sistema nervioso central y ocasionan daño cerebral.

Otros síntomas pueden ser:

Retraso de las habilidades mentales y sociales Tamaño de la cabeza considerablemente por debajo de lo normal Hiperactividad Movimientos espasmódicos de brazos y piernas Discapacidad intelectual Convulsiones Erupción cutánea Temblores Postura inusual de las manos

CAPITULO V

DELECIONES Y DISGNOSTICO RFLP Y PCR:

1. DEFINICION DE DELECIÓN:

Un individuo es portador de una deleción cuando le falta un segmento cromosómico, si este segmento es un extremo del cromosoma, la alteración se denomina deficiencia. Si la deleción es muy grande es visible al microscopio óptico ya que el cromosoma presenta menor tamaño del normal.

La deleción en homocigosis suele ser letal para el individuo portador, si se presenta en heterocigosis, el efecto será más o menos deletéreo dependiendo de la importancia de los genes presentes en el segmento perdido. En individuos con determinación sexual XX-XY o XX-X0, las deleciones del cromosoma X son letales en los machos; En las hembras dependiendo del sistema de compensación de dosis génica, puede producir algunos efectos fenotípicos en el individuo heterocigótico. En la especie humana, en nacidos vivos, la deleción más frecuente y estudiada, es la conocida como síndrome de "Grito de gato", consiste en una deficiencia del brazo corto del cromosoma 5, que produce un retraso mental y finalmente la muerte del individuo.

2. DEFINICION DE RFLP:

RF corresponde a Restriction Fragments (fragmentos de restricción). Son los fragmentos de ADN resultantes del corte mediante enzimas de restricción.L corresponde a Length (longitud), y se refiere a la longitud de los fragmentos de restricción.P corresponde a Polymorphism (polimorfismo), palabra de origen griego que significa literalmente "muchas formas". La longitud de algunos de los fragmentos de restricción difiere en buena medida entre individuos, por lo cual son posibles muchas formas, o longitudes, de ADN.

El término RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) se refiere a secuencias específicas de nucleótidos en el ADN que son reconocidas y cortadas por las enzimas de restricción (también llamadas endonucleasas de restricción) y que varían entre individuos. En un cromosoma humano, una enzima

de restricción puede producir un gran número de cortes en los lugares donde reconozca la secuencia específica para hacerlo. Las secuencias de restricción presentan usualmente patrones de distancia, longitud y disposición diferentes en el ADN de diferentes individuos de una población, por lo que se dice que la población es polimórfica para estos fragmentos de restricción. Los RFLP son marcadores genéticos del ADN y se pueden encontrar en regiones que codifican proteínas o exones, en los intrones o en el ADN que separa un gen de otro. Lo único que se necesita para que puedan ser marcadores genéticos es que sean polimórficos teniendo más de un alelo. La técnica RFLP se usa como marcador para identificar grupos particulares de personas con riesgo a contraer ciertas enfermedades genéticas, en ciencia forense, en pruebas de paternidad y en otros campos, ya que puede mostrar la relación genética entre individuos.

AFLP (Amplified Fragment Lenght Polymorphism): estos polimorfismos se detectan con iniciadores de PCR que son homólogos a ciertas secuencias de ADN doble hebra, las cuales a su vez se han unido previamente a fragmentos de restricción genómicos usando la enzima ADN ligasa. Las secuencias unidas se conocen como adaptadores. Los fragmentos de restricción ligados a sus adaptadores producen muchos fragmentos que se amplifican simultáneamente con iniciadores de PCR específicos. Al igual que con los RAPDs, los polimorfismos generados son dominantes; es decir, no se diferencian los individuos homocigotos de los heterocigotos.

3. APLICACIONES:

El análisis de la variación de RFLP en genomas ha supuesto en el pasado una herramienta fundamental en el mapeo genómico y el análisis de enfermedades genéticas. Cuando los investigadores pretendían determinar la localización cromosómica de una determinada enfermedad, analizaban el ADN de los miembros de una familia afectada por la enfermedad, y buscaban los alelos para RFLP que mostraban patrones de herencia similares a los de la enfermedad. Una vez el gen era localizado, el análisis RFLP de otras familias podría predecir su riesgo de padecer esa enfermedad, o quiénes tenían posibilidades de portar el gen mutante. También se ha usado este análisis para determinar el origen parental de muchas trisomías en humanos, e incluso para determinar en qué fase meiótica ocurrió el fenómeno desencadenante de la trisomía.

El análisis RFLP fue también la base de las modernas técnicas de análisis de huellas genéticas (Genetic Fingerprinting analysis en inglés), útiles en la identificación de muestras recuperadas de la escena de un crimen, en pruebas de paternidad, y en el estudio de la biodiversidad en poblaciones animales.

El ADN de un individuo se extrae y se purifica. El ADN purificado puede ser amplificado usando la técnica molecular Reacción en cadena de la polimerasa o PCR (del inglés Polymerase Chain Reaction), luego tratado con enzimas de restricción específicas para producir fragmentos de ADN de diferentes longitudes. Estas enzimas de restricción hacen un proceso de digestión restrictiva en el cual reconocen cortas secuencias específicas en el ADN donde cortan formando fragmentos de distintas longitudes. Los fragmentos de restricción se separan mediante electroforesis en geles de agarosa a través del cual corren debido a un campo eléctrico y su disociación obedece a la masa o a la carga eléctrica de las muestras según la técnica utilizada. Esto proporciona un patrón de bandas que es único para un ADN en particular debido a la diferencia en las secuencias del ADN en los individuos donde los sitios de restricción varían. Las bandas pueden ser transferidas por Southern Blot a una membrana donde se hibridan con una sonda que permite determinar la longitud y la separación de los fragmentos. En este paso las cadenas de ADN tienen que ser desnaturalizadas y estar en cadena sencilla para permitir la hibridación con las sondas. Las endonucleasas de restricción cortan el ADN de cadena doble en secuencias específicas y cada enzima reconoce un sitio en particular. Un ejemplo es la EcoRI: corta solamente cuando encuentra la secuencia 5`…GAATTC…3` en la doble hélice.

El ADN al ser cortado con enzimas de restricción, estos fragmentos pueden ser unidos a otros fragmentos genómicos para poder clonar. Debido a que el ADN de los cromosomas dentro de una especie son generalmente homólogos, se espera que el tamaño del fragmento de restricción sea constante entre los

cromosomas y entre los individuos. Sin embargo, cuando se analizan los fragmentos de restricción se han encontrado diferentes tamaños en diferentes individuos.

La explicación es que los sitios de restricción no siempre se encuentran en los individuos, la ausencia de un sitio es generalmente causada por diferencias en un solo nucleótido con efectos neutrales. Esta presencia o ausencia de los sitios de restricción pueden ser analizada como dos alélos: presencia (+) y ausencia (-); la obtención de individuos (+) y otros individuos (-) genera lo que se conoce como Polimorfismos de Longitud de Fragmentos de Restricción – RFLP, estos marcadores pueden ser detectados con técnicas de hibridización.

La significancia de los RFLP es triple, primero, si un individuo es heterocigoto para los dos morfos (sitios de restricción en los cromosomas homólogos) de un RFLP, el “locus” heterocigoto puede ser utilizado como marcador para la cartografía cromosómica, aunque inicialmente no se conocía loci de RFLP, cada vez se han descubierto diferentes loci que tienen relación con genes o con otros loci de RFLP. Los RFLP al igual que los sitios de restricción no tienen significancia biológica, pero pueden ser utilizados para ubicar genes, actuando como posicionadores de estos genes para su “mapeo” o clonación.

Segundo,los alelos de RFLP pueden ser utilizados como herramientas de diagnóstico, por ejemplo, en especies donde hay registros de cierta enfermedad, si se puede establecer que los individuos que tienen la enfermedad también portan un alelo RFLP puede sugerir no solamente que el locus RFLP está ligado al alelo de la enfermedad, sino además que el alelo específico de RFLP tiene una relación en cis con el alelo de la enfermedad, es decir que la secuencia de restricción hace parte del alelo de la enfermedad.

Tercero, los RFLP pueden ser utilizados para medir la diversidad genética entre diferentes poblaciones o especies relacionadas, la diferencias en los sitios de restricción es efectivamente una diferencia en el ADN, por lo tanto la medida del número total de RFLP diferentes representa una medida de la diferencia genética, importante en los estudios evolutivos.

4. DEFINICION DE PCR:

La PCR es una técnica de gran sensibilidad, es decir, necesita una mínima cantidad de ADN para obtener un gran número de copias. Además, puede ser muy propensa a errores si se lleva a cabo en condiciones inadecuadas de esterilidad, que conduzcan a la amplificación de ADN no correspondiente a la muestra a analizar (y por tanto a conclusiones inciertas). Se han de tomar una serie de precauciones para evitar la contaminación con ADN extraño.

5. TIPOS DE PCR:

a) PCR anidadaTécnica muy sensible de PCR en la que el producto de una amplificación es utilizado como molde para realizar una segunda amplificación con cebadores que se ubican dentro de la primera secuencia amplificada, es decir, cuando tenemos el primer amplicón se pueden unir los cebadores y se hace de nuevo una amplificación dentro del amplicón inicial. Este tipo de PCR tiene la ventaja de brindar alta sensibilidad y especificidad. La especificidad aumenta porque como es amplificación de un amplicón obtenido previamente, los cebadores sólo van a hibridar en un sitio dentro de la molécula y el resultado será una única banda. Así, evitamos posibles hibridaciones inespecíficas de los cebadores. La desventaja de esta técnica es que no nos permite cuantificar la muestra.

b) PCR de extensión solapada (Mutagénesis)Se introducen cambios de secuencia dentro de fragmentos (clonados) de ADN. Se requieren 2 cebadores (primmers) mutagénicos y otros 2. Se amplifica un fragmento 5' y un fragmento 3' que se solapan portando ambos la mutación. Se usan los productos en otra reacción para producir el ADN mutado de longitud completa

c) PCR in situ PCR in situ consiste en una reacción de PCR en secciones histológicas o células, donde los productos generados pueden visualizarse en el sitio de amplificación. Es realizada sobre preparaciones fijas en un portaobjetos. En la técnica de PCR in situ se realiza una primera amplificación de ADN blanco y luego detección mediante hibridación in situ convencional con sondas de ADN/ARN. De esta manera pueden detectarse cantidades pequeñísimas de genoma. Esta tecnología es de gran alcance en la capacidad de amplificar específicamente una población de secuencias de menor representación.

d) PCR múltiple PCR en la cual se amplifica simultáneamente más de una secuencia. Para ello, se combinan dos o más pares de cebadores en un mismo tubo, junto con el resto de los reactivos de la reacción en cantidades suficientes, para amplificar simultáneamente varios segmentos de ADN. Ventajas: información sobre varios locus en una sola reacción, menor cantidad de molde para el análisis, menor cantidad de reactivos, rápida construcción de bases de datos. Desventajas: para llevarla a cabo adecuadamente y sin errores, se requiere de una cuidadosa optimización del proceso.

e) PCR con transcriptasa inversa (RT-PCR)Es una variante de la PCR en la que usamos ARN como molde inicial en vez de ADN, y emplea una transcriptasa inversa (como Tth) para realizar la síntesis de un ADN complementario al ARN (ADNc). De esta forma, el desarrollo inicial de una RT-PCR sería:1. er paso: retrotranscripción a partir del ARN.2º paso: amplificación a partir de la primera hebra de ADNc.3.er paso: PCR estándar.

f) PCR en tiempo real o PCR cuantitativo (qPCR)Reacción de PCR cuya principal característica es que permite cuantificar la cantidad de ADN o ARN presente en la muestra original, o para identificar con una muy alta probabilidad, muestras de ADN específicas a partir de su temperatura de fusión (también denominado valor Tm, del inglés melting temperature).Se puede dividir en las técnicas basadas en fluorocromos no específicos y en las técnicas basadas en sondas específicas.En las técnicas basadas en fluorocromos el ADN, que ve multiplicada su cantidad con cada ciclo, se une al fluorocromo (generalmente SYBR Green) produciendo fluorescencia que es medida por el termociclador apto para PCR en tiempo real. Permite cuantificar sólo una secuencia por reacción pero tiene la ventaja de utilizar cebadores normales para su realización. Es mucho más económica que la que usa sondas específicas.

6. RFLP Y PCR EN EL DIAGNÓSTICO DE DISTROFIA MUSCULAR DE DUCHENNE

Se define una estrategia para la prevención de la distrofia muscular de Duchenne (DMD), una de las enfermedades hereditarias letales más frecuentes, y se evalúan la factibilidad de su aplicación y los problemas que pudieran dificultar su implantación al nivel nacional. La estrategia se basa fundamentalmente en la necesidad de detectar las familias afectadas, la definición de las mujeres portadoras o en riesgo de serlo

y el estudio molecular de los miembros de interés con anterioridad al ofrecimiento de los servicios de diagnóstico prenatal mediante análisis directo -detección de deleciones en el gen DMD mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) o análisis indirecto- empleo de los marcadores denominados polimorfismos en la longitud de los fragmentos de restricción (RFLPs) en análisis de ligamento. La aplicación de esta estrategia es factible y conveniente, pues permite ofrecer el diagnóstico prenatal al 75 % de las mujeres portadoras. Su eficiencia en la prevención del nacimiento de nuevos enfermos DMD.

CAPITULO VI

ENFERMEDADES METABOLICAS

1. DEFINICION:

son trastornos producidos por una variación en la secuencia codificadora del ADN, manifestándose en un daño que tiene consecuencias desadaptativas para el individuo; son, por consiguiente, enfermedades monogénicas debidas a deficiencias o ausencia de una proteína, generalmente una enzima, produciéndose bloqueos metabólicos que se manifiestan clínicamente por efecto tóxico del metabolito acumulado, o por deficiencia del producto esperado, o por bloqueo secundario de otras vías metabólicas o a la combinación de todos ellos.

La gran mayoría de estas enfermedades tienen una herencia mendeliana autosómica recesiva (AR), con riesgo alto de recurrencia familiar, siendo no infrecuente encontrar afectados dos o más hijos, u otros miembros, pero también hay defectos de tipo autosómico dominante, ligados a X y otros de herencia mitocondrial (defectos del ADN mitocondrial).

2. CAUSAS DE LAS ENFERMEDADES METABOLICAS:

¿Por qué se producen?

Las enzimas y las hormonas son los componentes responsables de las reacciones químicas del metabolismo .Los trastornos metabólicos se deben fundamentalmente a la escases o demasiada abundancia de enzimas u hormonas o mal funcionamiento de las mismas.

En estos casos se produce una imposibilidad de metabolización inadecuada a las sustancias químicas .Ellos pueden conllevar a la falta de una sustancia que son necesarios para el buen funcionamiento del organismo o a la aparición de toxinas como consecuencia de una mala metabolización .En ambos casos pueden producirse trastornos orgánicos.

3. CARACTERÍSTICAS DE LAS ENFERMEDADES METABÓLICAS:

Pueden ser hereditarias o adquiridas, ser debidas a la interrupción de una cadena de síntesis por ausencia de una enzima, a una anomalía endocrina o alimentaria; pueden afectar el equilibrio de los glúcidos (por ejemplo, diabetes, glucogénesis, galactosemia congénita), de los nucleótidos (por ejemplo gota), de los prótidos (por ejemplo las aminoacidopatías), de los lípidos (por ejemplo, obesidad, dislipidosis), los equilibrios acidobásico, iónico, osmótico, hídrico, mineral, fosfocálcico, vitamínico, etc.

En pacientes con patología médica grave es frecuente el trastorno global de la función cerebral. Estas encefalopatías metabólicas con frecuencia comienzan por alteraciones en el estado de alerta (somnolencia), seguidas de agitación, confusión, delirium o psicosis, progresando a estupor y coma.

4. PRINCIPALES ENFERMEDADES METABÓLICAS:

Las principales enfermedades metabólicas que afectan a la población actual son:

Obesidad: Aunque esta enfermedad puede responder a muchas causas, algunas tienen su origen en problemas metabólicos. Ciertas enfermedades endocrinas como las alteraciones en la tiroides pueden desencadenar o favorecer la obesidad.

Hipertiroidismo: Se caracteriza porque la tiroides produce demasiada hormona tiroidea. La tiroides está encargada de la producción de las hormonas tiroxina y triyodotironina que desempeñan un papel importante en el metabolismo de las grasas, producción de calor y estados emocionales. La producción excesiva de estas hormonas desencadena toda una serie de alteraciones metabólicas que pueden producir trastornos más o menos graves para la salud.

Hipotiroidismo: La tiroides produce poca hormona tiroidea. Un hipotiroidismo no tratado a tiempo puede ser la causa del cretinismo, una condición física caracterizada por una falta de desarrollo tanto físico como mental así como otros síntomas físicos característicos como la piel cerosa, problemas de habla, vientre prominente, etc.

Diabetes: Consiste en el exceso de glucosa en la sangre u orina. Existen dos tipos: Diabetes insípida que es producida por la falta de hormona vasopresina y diabetes mellitus producida por alteraciones en el metabolismo.

Dislipemia: Alteración del metabolismo de las grasas. Algunas de ellas tienen un origen genético e implican una producción muy elevada de triglicéridos y colesterol LDL (colesterol malo) y una baja producción de colesterol HDL (colesterol bueno). Otras veces está producida por causas secundarias como el sedentarismo, la diabetes, el hipotiroidismo, enfermedades renales, la ingestión excesiva de grasas saturadas, alimentos ricos en colesterol o la ingestión excesiva de drogas como el alcohol o ciertos medicamentos.

Esta enfermedad contribuye al desarrollo de la aterosclerosis y es una de las causas principales de enfermedades circulatorias, especialmente infartos.

Hipolipidemia: Alteración del metabolismo de las grasas consistente en la presencia de bajos hipertiroidismo, infecciones crónicas o estados inflamatorios, desnutrición, cáncer o abuso del alcohol. Niveles de grasas en la sangre. Las causas más frecuentes son: Una mala absorción de los lípidos.

Galactosemia: Enfermedad metabólica congénita caracterizada por la imposibilidad de digerir adecuadamente la leche. Se produce como consecuencia de la falta de la enzima galactosa-1 fosfato- uruditransferasa que impide digerir la galactosa ó azúcar de la leche lo cual produce una acumulación de la misma en el organismo.

Fenilcetonuria: Caracterizada por la imposibilidad de metabolización del aminoácido fenilanina. Se produce como consecuencia de la falta de la enzima fenilalanina hidroxilasa o de la enzima tirosina hidroxilasa.

Conlleva un crecimiento anómalo que puede manifestarse en forma de enanismo, retardo de la dentición, cambios en la textura y coloración de la piel y el cabello (cabello y piel claros y frágiles) y, en casos más graves, espina bífida, falta de crecimiento de los genitales, etc.

Sitosterolemia : Sitosterolemia es un defecto metabólico hereditario en el cual los productos químicos de las plantas, llamados esteroles, no se descomponen correctamente por el cuerpo. Esto provoca que los esteroles a acumularse en la sangre, que puede causar daño a los tejidos corporales. No se sabe con qué frecuencia se produce sitosterolemia. A partir de 2000, sólo alrededor de 40 personas con sitosterolemia habían sido identificados en todo el mundo. Se cree que sitosterolemia es más a menudo se diagnostica erróneamente como el colesterol alto, uno de los efectos de la enfermedad en el cuerpo. La enfermedad puede ser evidente a cualquier edad.

CAPITULO VII

CONSEJERIA GENETICA EN ALTERACIONES DEL METABOLISMO:

1. DEFINICION DE CONSEJERIA GENETICA Es el estudio que se realiza a través de la valoración clínica y estudios especializados

(citogenéticos, bioquímicos, radiológicos, moleculares) para saber si existe riesgo de que en su familia se pueda repetir, o bien presentarse por primera vez, alguna malformación congénita (alteración del desarrollo anatómico que se presenta durante la vida intrauterina y se manifiesta al nacimiento) o cualquier enfermedad, independientemente de que la causa sea o no genética (hereditaria).

El estudio deberá explicar cuál será la evolución del defecto de nacimiento o enfermedad por la que se consulta, sobre el manejo terapéutico, dietético o de rehabilitación y, sobre todo, informará sobre las medidas preventivas que pueden tomarse.

La consejería en genética es el proceso de discusión y exploración de la salud relacionada con la herencia y los trastornos genéticos. Este debate se produce entre un especialista (Consejero en Genética) y usted. Un Consejero en genética puede hacer lo siguiente:

Evaluar su historial familiar y los registros médicos Determinar su riesgo genético Explicar sus opciones con relación a las pruebas o exámenes Sugerir quien en una familia debería hacerse las pruebas genéticas Ayudarle a entender los riesgos, beneficios y limitaciones de las pruebas Evaluar los resultados de las pruebas Ayudarle a entender sus opciones Proporcionar apoyo.

COMENTARIO

Dentro del tema de alteraciones metabólicas, lo que me pareció más importante e

interesante fueron las enfermedades metabólicas. Cómo los trastornos producidos por una variación en la

secuencia codificadora del ADN, pueden manifestarse a modo de desadaptaciones del metabolismo de un

individuo, esto generalmente por deficiencia o ausencia de enzimas ya que son responsables de las

reacciones químicas del metabolismo. Por tanto si hay deficiencia de estas, el organismo es incapaz de

sintetizar las sustancias necesarias para su buen funcionamiento, esto a su vez se manifiesta a modo de

enfermedades de carácter genético. Las cuales se pueden ser detectadas mediante técnicas de evaluación

cromosómica de los padres y así poder verificar si tienen o no genes alterados, que más adelante podrían ser

transmitidos a sus descendientes. Y por consiguiente poder prevenir posibles nacimientos de niños con

enfermedades de este tipo.

ALUMNAS: PATRICIA

KELY SEGURA VILLENA

DOCENTE: Dr .FLOR MEDINA SANCHEZ

GENÉTICA

TEMA: ALTERACIONES GENÉTICAS

“UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRÓN”

ESCUELA DE FORMACION PROFECIONAL MEDICINA

HUMANA

FACULTAD DE MEDICINA