Replicación
La capacidad de hacer copias de sí mismo permite que la información genética se transfiera de una célula a las células hijas y de generación en generación.
Codificación
La codificación de las proteínas adecuadas para cada célula se realiza gracias a la información que provee el ADN.
Metabolismo Celular
Interviene en el control del metabolismo celular mediante la ayuda del ARN y mediante la síntesis de proteínas y hormonas.
Mutación
Nuestra evolución como especie está determinada por la función de mutación del ADN. También la diversidad biológica responde a esta capacidad.
Modelos de ADN: Tres Tipos
ADN-B: ADN en disolución, 92% de humedad relativa. Se encuentra en soluciones con baja fuerza iónica y se corresponde con el modelo de la Doble Hélice. Es el más abundante y fue descubierto por Watson y Crick.
ADN-A: ADN con 75% de humedad, requiere Na, K o Cs como contraiones, presenta 11 pares de bases por giro completo y 23 Å de diámetro. Es interesante por presentar una estructura parecida a la de los híbridos ADN-ARN y a las regiones de autoapareamiento ARN-ARN.
ADN-Z: Doble hélice sinistrorsa (enrollamiento a izquierdas), 12 pares de bases por giro completo, 18 Å de diámetro. Se observa en segmentos de ADN con secuencia alternante de bases púricas y pirimidínicas (GCGCGC), debido a la conformación alternante de los residuos azúcar-fosfato sigue un curso en zig-zag.
Tipos de ARN
ARNm (ARN mensajero): Lee su secuencia de bases y utiliza el código genético para traducir cada triplete de tres bases o codón, en su aminoácido correspondiente.
ARNr (ARN ribosomal): Este tipo de ARN, una vez trascrito, pasa al nucleolo donde se une a proteínas. De esta manera se forman las subunidades de los ribosomas.
ARNt (ARN de transferencia): Se encarga de transportar los aminoácidos libres del citoplasma al lugar de síntesis proteica. En su estructura presenta un triplete de bases complementario de un codón determinado, lo que permitirá al ARNt reconocerlo con exactitud y dejar el aminoácido en el sitio correcto. A este triplete lo llamamos Anticodón.
PRINCIPIO DE COMPLEMENTARIEDAD:
La complementariedad describe una relación entre dos estructuras siguiendo el principio clave de cerradura y llave. En la naturaleza, la complementariedad es el principio base de la replicación del ADN y la transcripción, ya que es una propiedad compartida entre dos secuencias de ADN o ARN, de tal manera que cuando están alineados antiparalelo entre sí, los nucleótidos bases en cada posición en las secuencias serán complementarios.
Estructura Secundaria: Es el modelo postulado por Watson y Crick: las dos hebras de ADN se mantienen unidas por los puentes de hidrógeno entre las bases. Los pares de bases están formados siempre por una purina y una pirimidina, de forma que ambas cadenas están siempre equidistantes, a unos 11 Å una de la otra. Los pares de bases adoptan una disposición helicoidal en el núcleo central de la molécula, ya que presentan una rotación de 36º con respecto al par adyacente, de forma que hay 10 pares de bases por cada vuelta de la hélice. La A se empareja siempre con la T mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la C se empareja siempre con la G por medio de 3 puentes de hidrógeno.
Niveles de Organización Genética del ADN: Hacia los Cromosomas
La cromatina consiste en fibras que contienen proteínas, ADN y una pequeña porción de ARN.
Las proteínas que se asocian al ADN son básicas y se llaman histonas. Las histonas que participan son H1, H2A, H2B, H3 y H4.
Primer Nivel: Nucleosomas
Está formado por un octámero de histonas en el que hay dos subunidades de las histonas h2a, h2b, h3 y h4 de las que sobresale un extremo amino de aproximadamente 30 aminoácidos que permite la unión de otras proteínas para las funciones de transcripción, replicación y reparación. Alrededor de este octámero se arrolla el ADN con dos vueltas (166 pares de bases aprox.).
Se considera la unidad básica de empaquetamiento del ADN. Los nucleosomas se vuelven a organizar con la ayuda de la histona H1 habiendo una por cada nucleosoma.
Segundo Nivel: Fibra de 30 nm
El nucleosoma que contiene H1 se pliega en una conformación que se supone en zigzag (pero también se piensa que en hélice o con interacciones cruzadas) colocándose próximas a la salida y entrada del nucleosoma; y cuya apariencia sugiere que los nucleosomas interaccionan mediante contactos entre sus moléculas H1.
Las histonas H1 se disponen de manera que forman el eje central sobre el que se arrollan los nucleosomas. Por cada vuelta de la espiral que forma esta fibra hay seis nucleosomas. A este arrollamiento de los cromosomas sobre sí mismos se le llama solenoide.
Tercer Nivel: Fibra de 300 nm
El solenoide a su vez se enrolla en bucles de 300 nm, formando otras estructuras llamadas cronómeros.
Si eliminamos las histonas del cromosoma en metafase mitótica se puede ver que los cromosomas tienen un esqueleto central densamente teñido. Desde este esqueleto se proyectan lazos de ADN que comienzan y acaban en el esqueleto.
Este esqueleto central llamado andamio está compuesto por la enzima toposiomerasa II (también llamada condensina que enlazan o desenlazan nudos o lazos en una cadena) y por proteínas SMC (Structural Maintenance of Chromosomes o Mantenimiento de la estructura del cromosoma) en el que parece haber regiones especiales llamadas regiones de unión al andamio.
Cuarto Nivel: Cromosoma
Se produce por el arrollamiento de la fibra de 300 nm sobre sí misma formando una espiral y empaquetando el ADN hasta 10.000 veces formando una cromátide. La unión de dos cromátidas hermanas a través de las condensinas.
Replicación del ADN