ADN, Genes y Herencia

El ADN es la molécula de la herencia. Los genes, segmentos de ADN, son los portadores de la información biológica y se encuentran en el interior de todas las células, organizados en cromosomas.

Ciclo Celular y Cantidad de ADN

La cantidad de ADN varía a lo largo del ciclo celular:

Interfase

• Fase G1: Síntesis de proteínas y crecimiento celular.
• Fase S: Replicación del ADN y síntesis de histonas (proteínas que estabilizan el ADN).
• Fase G2: Preparación para la división celular.

División Celular

• División nuclear: Profase, metafase, anafase y telofase.
• Citocinesis: División del citoplasma.

Diferencias Químicas entre ADN y ARN

Síntesis de Proteínas

Replicación

El ADN se duplica (forma copias de sí mismo) para que las células resultantes obtengan el mismo material genético.

1. La doble hélice se abre.
2. A cada hebra se acoplan nucleótidos libres complementarios.
3. La unión de los nucleótidos forma nuevas cadenas.
4. Resultado: 2 copias idénticas de ADN.

*Se dice que es semiconservativa porque posee una hebra del ADN inicial y otra nueva que se forma.

Transcripción

Es el paso de ADN a ARN.

1. Se abre la doble hélice del ADN.
2. Los nucleótidos complementarios se sitúan enfrente de una de las dos cadenas.
3. Solo se copia una de las dos cadenas de ADN.
4. Resultado: Cadena de ARN con secuencia de bases complementarias al ADN.

Traducción

Se lee el mensaje genético para formar proteínas.

1. El ARN mensajero (ARNm) lleva la información del ADN.
2. El ARNm sale del núcleo por ser una molécula sencilla y más pequeña que el ADN.
3. El ARNm se sitúa sobre ribosomas (orgánulos citoplasmáticos que sintetizan proteínas).
4. El ARN de transferencia (ARNt) transporta aminoácidos libres del citoplasma hasta los ribosomas, según el orden que indica el mensaje del ARNm.
5. Cada molécula de ARNt es específica para cada aminoácido.
6. En el orden adecuado, según la secuencia de bases nitrogenadas, el ARNm es leído por los ribosomas que lo traducen en una proteína.
7. Para cada proteína existe un ARN distinto y por tanto un fragmento de ADN distinto con la información necesaria.

Tipos de ARN

• ARNm: Copia del mensaje genético del ADN necesario para la síntesis de una proteína.
• ARNr: Forma parte de los ribosomas, orgánulos donde se unen los aminoácidos para formar las cadenas proteicas.
• ARNt: Transporta hasta los ribosomas los aminoácidos que van a unirse.

ADN – Transcripción – ARN – Traducción – Proteína

Gen

Segmento de ADN que contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína.

Código Genético

Es la relación entre la secuencia de bases nitrogenadas del ADN (o ARNm) y la secuencia de los aminoácidos que constituyen una proteína.

Características

• Es una secuencia lineal de bases nitrogenadas.
• No hay separaciones entre los sucesivos codones.
• Es universal, es decir, es el mismo para todos los seres vivos.

Triplete, Codón y Anticodón

• Triplete: Formado por 3 bases nitrogenadas consecutivas.
• Codógeno: Triplete de ADN.
• Codón: Triplete de ARNm.
• Anticodón: Triplete de ARNt.

Ingeniería Genética

Cualquier proceso por el cual se modifica artificialmente la información genética de cualquier ser vivo para obtener cualquier producto o situación utilizable para el hombre.

Etapas de Manipulación de Genes

1. Se localiza el gen que se quiere manipular.
2. Se aísla el gen (endonucleasas de restricción que cortan el ADN).
3. Se obtiene ADN recombinante (unión del gen con el vector).
4. Se introduce el ADN recombinante en una célula para que el gen se exprese y se sintetice la proteína correspondiente.

Etapas para Conseguir Copias de un Gen

1. Se separan las dos hebras de ADN que se quieren copiar.
2. A través de la enzima ADN polimerasa se sintetiza la hebra complementaria de cada una.
3. Se vuelven a separar las hebras formadas.
4. El proceso se repite tantas veces como se quiera.

Aplicaciones

• Investigaciones biológicas.
• Investigaciones policiales y medicina forense.
• Pruebas de paternidad.
• Estudios históricos y arqueológicos.

Implicaciones

Ha supuesto un cambio radical. Es posible modificar la información genética y adaptarla al interés humano. Las implicaciones son:

• Las expectativas sobre el tratamiento de enfermedades genéticas abren una vía de esperanza a muchas personas.
• La modificación genética de plantas y animales mejora la fuente de alimentación.

Genoma

Conjunto de genes de un organismo.

Conocer el Genoma Significa:

• Averiguar la secuencia completa de bases nitrogenadas de su ADN.
• Localizar y situar todos los genes en los cromosomas.
• Comprender la relación entre los genes.
• Descubrir e identificar genes antes desconocidos.

Proyecto Genoma Humano

Investigar acerca del ser humano. Se sabe que:

• Nuestro genoma haploide (23 cromosomas) tiene 30,000 genes y 3,000 millones de pares de bases nitrogenadas.
• El 99.9% de estos genes son iguales en todas las personas.
• El 90% del genoma no tiene función codificante conocida, pero puede tener funciones como regulación genética o diversos controles biológicos.

Aplicaciones

• Diagnóstico y prevención de enfermedades genéticas.
• Terapia génica.
• Diseño de fármacos más eficaces.
• Nuevas investigaciones en genética humana.

Biotecnología

Utilizar un organismo vivo o su proceso para obtener algo.

Biotecnología Tradicional

Se basa en el empleo de microorganismos para la obtención de productos útiles. Las industrias alimentarias son las más conocidas: pan, productos lácteos, vacunas, antibióticos, bebidas alcohólicas…

Bioplásticos

Bacterias que almacenan moléculas muy parecidas a los plásticos como sustancias de reserva. Su coste es mayor que los plásticos tradicionales pero tienen la ventaja de ser biodegradables.

Biotecnología Actual

• Aplicaciones agrícolas y ganaderas.
• Clonación: Se obtienen copias de genes o de organismos.

Clonación de una Oveja

1. Se extrae un óvulo inmaduro de una oveja y se elimina su núcleo.
2. Se sustituye el núcleo del óvulo por el de una célula somática de otra oveja mediante fusión nuclear.
3. Se implanta el embrión obtenido en una tercera oveja que lleva el embarazo.
4. La oveja que nace es genéticamente idéntica a la que donó el núcleo.

Obtención de Plantas y Animales Transgénicos

Poseen características que no poseen la especie original.

1. Se corta ADN. Selección del fragmento que aporta el gen para la síntesis de una sustancia insecticida.
2. Se introduce el ADN de la bacteria en la célula vegetal.
3. Se inserta el material genético de la bacteria en el ADN de la planta.
4. Se cultivan las plantas en el laboratorio.
5. Se obtienen plantas resistentes al insecto.