Ácidos Nucleicos

ADN

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es la molécula que compone la cromatina y los cromosomas, junto con otras proteínas. Químicamente, el ADN es un polinucleótido formado por:

• Una pentosa: desoxirribosa.
• Un grupo fosfato.
• Una base nitrogenada (adenina – A, timina – T, guanina – G, citosina – C).

Un fragmento de ADN se diferencia de otro en la secuencia de las bases nitrogenadas. El ADN contiene la información genética necesaria para el funcionamiento y desarrollo de un ser vivo. Su estructura, descubierta en 1953, consiste en dos cadenas antiparalelas de nucleótidos de ADN unidas por sus bases nitrogenadas. Estas cadenas son complementarias (A con T y G con C) y están unidas por enlaces de hidrógeno, formando una doble hélice girada a la derecha.

ARN

El ARN (ácido ribonucleico) participa en la expresión de la información genética mediante la síntesis de proteínas. Está formado por:

• Una pentosa: ribosa.
• Un grupo fosfato.
• Una base nitrogenada (adenina – A, uracilo – U, guanina – G, citosina – C).

El ARN no forma una doble hélice. Existen diferentes tipos de ARN:

• ARNr (ARN ribosómico): Forma los ribosomas.
• ARNm (ARN mensajero): Se forma cuando se transcribe un gen que codifica una proteína. Sale del núcleo y pasa al citoplasma.
• ARNt (ARN de transferencia): Interviene en la síntesis de proteínas.

Replicación del ADN

La replicación del ADN es un proceso semiconservativo que se lleva a cabo con la ayuda de enzimas llamadas polimerasas. Durante la replicación, pueden cometerse errores que son corregidos por las enzimas de reparación. El proceso se puede dividir en tres pasos:

1. Se rompen los enlaces de hidrógeno y las hebras de ADN comienzan a desenrollarse.
2. Se forma una nueva cadena complementaria a cada hebra original, mediante la unión de nucleótidos complementarios.
3. Se establecen los enlaces de hidrógeno entre las nuevas cadenas y las hebras originales, y las hebras se van enrollando, formando dos dobles hélices.

El Gen

Un carácter es un rasgo característico de un ser vivo. Un gen es:

• Estructuralmente: Un fragmento de ADN que contiene la información genética para un carácter determinado.
• Funcionalmente: Un fragmento de ADN con la información para sintetizar una proteína que expresa un carácter.

El genoma es el conjunto completo de genes de un organismo.

• Organismos procariotas: Tienen un solo cromosoma circular y algunas bacterias también tienen plásmidos, que se replican independientemente.
• Organismos eucariotas: La mayoría del genoma es cromatina, también hay ADN en los cloroplastos y mitocondrias.

Mutaciones

Las mutaciones son cambios aleatorios producidos en el ADN. Pueden ser:

• Espontáneas: Producidas por causas naturales.
• Inducidas: Provocadas artificialmente con agentes mutagénicos.
• Perjudiciales: Son una desventaja para la supervivencia del individuo, pueden causar la muerte.
• Beneficiosas: Aumentan la probabilidad de supervivencia.
• Neutras: No afectan a la supervivencia.
• Somáticas: Pueden originar lesiones o enfermedades graves.
• Germinales: Afectan a los gametos, no se manifiestan en el individuo, son heredables.
• Génicas: Provocan cambios en un gen determinado.
• Genómicas: Variación en el número total de cromosomas.
• Cromosómicas: Provocan cambios en la estructura interna de los cromosomas.

Expresión de la Información Genética

Los tripletes de ARNm se llaman codones y los del ARNt anticodones. La expresión de la información genética se lleva a cabo en dos pasos:

Transcripción

Consiste en copiar la información genética del ADN a una molécula de ARNm.

Traducción

Consiste en la síntesis de proteínas con la información que lleva el ARNm. Se necesita ARNm, ARNt, ribosomas y aminoácidos. El proceso se puede resumir en los siguientes pasos:

1. El ribosoma se coloca en el ARNm.
2. El ARNt se coloca dentro del ribosoma, cada uno con un aminoácido específico.
3. Se unen los aminoácidos y se establece un enlace peptídico entre ellos.
4. El ribosoma avanza un triplete y llega otro ARNt con otro aminoácido.
5. El nuevo aminoácido se une a la cadena peptídica.
6. El ribosoma vuelve a avanzar un triplete y el proceso se repite sucesivamente hasta completar la proteína.

Biotecnología

La biotecnología es la utilización de seres vivos o parte de ellos para obtener productos de interés para las personas. Algunas aplicaciones de la biotecnología son:

• Producción de sustancias terapéuticas como la insulina, obtenida de cultivos bacterianos.
• Producción de alimentos con mayor productividad, resistencia a adversidades o una mejora nutricional.
• Eliminación de metales pesados mediante bacterias o ciertas plantas.
• Biorremediación con hongos y bacterias para eliminar sustancias contaminantes.
• Producción de energía: Obtener gas metano con la fermentación de residuos orgánicos.

Ingeniería Genética

La ingeniería genética consiste en manipular el ADN de un organismo para conseguir un objetivo práctico. Se produce con la transferencia de uno o más genes de un organismo a otro. Un organismo transgénico es aquel cuyo genoma ha sido modificado. El ADN recombinante es la unión de dos fragmentos de ADN de diferente origen.

Para llevar a cabo la ingeniería genética se necesitan:

• Enzimas de restricción: Para cortar el ADN en puntos específicos.
• Vector de transferencia: Transfiere el segmento de ADN de un organismo a otro (plásmidos o virus).
• ADN ligasas: Unen los fragmentos de ADN.

Un proyecto de ingeniería genética suele seguir estos pasos:

1. Localización y aislamiento del gen que se quiere transferir.
2. Selección del vector de transferencia.
3. Unión del ADN elegido y el ADN del vector.
4. Inserción del vector con el gen transferido en la célula hospedadora.
5. Multiplicación del organismo transgénico.

Aplicaciones de la Ingeniería Genética

• Obtención de fármacos (como la insulina, proteínas de coagulación del suero sanguíneo, vacunas).
• Mejora de la producción agrícola y animal (animales resistentes a adversidades ambientales, con mayor crecimiento o que produzcan sustancias útiles).
• Terapia génica (tratamiento de enfermedades causadas por alteraciones genéticas, como la diabetes o el párkinson).

Alimentos Transgénicos

Un organismo transgénico (OMG) es aquel al que se le ha introducido un transgén, o se le ha modificado o suprimido un gen mediante ingeniería genética.

Clonación

La clonación consiste en hacer una o varias copias de un organismo, célula o tejido idénticas al original. Existen dos tipos principales de clonación:

• Clonación reproductiva: Su objetivo es conseguir individuos nuevos iguales entre ellos y al original. La primera clonación reproductiva se produjo en 1997 con el nacimiento de la oveja Dolly, mediante transferencia nuclear.
• Clonación terapéutica: Su objetivo es tratar enfermedades y regenerar tejidos. Se necesitan obtener células madre para llevarla a cabo.