El ADN: estructura y función

El ADN es una gran molécula formada por la unión de otras moléculas más sencillas, los nucleótidos, que están compuestos por 3 tipos de componentes químicos:

• 1 molécula de ácido fosfórico
• desoxirribosa
• 1 base nitrogenada que puede ser adenina, timina, guanina o citosina

El orden en que se unen cada uno de los nucleótidos se llama secuencia, y tiene una gran importancia, ya que en ella reside la información necesaria para la síntesis de las proteínas.

El ADN está constituido por dos largas cadenas de nucleótidos enrolladas en una doble hélice. Las dos son complementarias químicamente. La unión específica de unas bases nitrogenadas con otras se denomina par de bases.

El ADN de los virus está formado por una molécula lineal o circular encerrada en una cápsida, mientras que el de las células procariotas, mitocondrias y cloroplastos es una doble hélice circular.

El ADN es la única molécula en los seres vivos que puede hacer una copia exacta de sí misma, es decir, replicarse. La replicación sucede antes de la división celular. Las células hijas heredan la misma dotación genética que la célula madre. En la replicación, cada una de las hebras de ADN sirve como molde para que se sintetice su cadena complementaria. A partir de un punto, las ADN polimerasas van uniendo uno a uno los nucleótidos. Cada base expuesta solo puede emparejarse con su complementaria. Así se forma una cadena complementaria. Las proteínas son moléculas de gran tamaño que se forman por la unión de otras más sencillas, los aminoácidos. Cada proteína se caracteriza por la estructura que adopta en el espacio y por su secuencia. Las proteínas son las moléculas responsables de la actividad biológica y las que confieren a cada individuo su especificidad.

Biotecnología y manipulación del ADN

La biotecnología moderna implica la manipulación deliberada de material genético de los organismos vivos para fabricar o modificar un producto, mejorar animales o plantas o desarrollar microorganismos con capacidades determinadas para usos específicos.

Herramientas y técnicas altamente precisas: Tecnología del ADN recombinante, técnicas de ingeniería genética, técnicas de clonación celular, técnicas de cultivo de células y tejidos.

La tecnología del ADN recombinante comprende una serie de técnicas que permiten manipular el ADN. Incluye técnicas necesarias con las que se puede insertar un fragmento de ADN de interés, que proviene de un organismo donante, en un vector. El ADN recombinante es cualquier molécula de ADN formada por la unión de segmentos de ADN de origen distinto.

Las enzimas son un tipo de proteínas que han sido identificadas y purificadas por los científicos para usarlas en los laboratorios. Las enzimas de restricción son sintetizadas por las bacterias para proteger su ADN de un invasor. Funcionan como unas tijeras químicas que cortan el ADN extraño en fragmentos.

Las ligasas son enzimas que unen distintos fragmentos de ADN pegando sus extremos.

La hibridación de ADN es el proceso en el que dos hebras de ADN de cadena sencilla se unen para originar una molécula de ADN de cadena doble correctamente apareada.

Una sonda de ADN es un fragmento artificial de ADN de cadena sencilla marcada con radiactividad o fluorescencia y cuya secuencia de nucleótidos es complementaria a la secuencia del gen que se quiere detectar.

Los biochips son láminas de vidrio donde se fija en cada una de sus microscópicas celdillas una cantidad ínfima de fragmentos de ADN de cadena simple cuya secuencia de nucleótidos actúa como sonda para un gen determinado.

La clonación de un fragmento de ADN consiste en la obtención de miles de millones de copias de ese fragmento.

Un vector de clonación es una molécula de ADN pequeña capaz de entrar en una bacteria y de autorreplicarse dentro de ella.

La PCR es una reacción en cadena que origina millones de copias de un segmento específico de ADN mediante la repetición de múltiples ciclos de replicación de ADN in vitro.

Aplicaciones de la biotecnología y terapia génica

Las técnicas de ingeniería genética son un conjunto de procedimientos que permiten la manipulación de ADN de un organismo para conseguir nuevas formas de vida con combinaciones únicas. Mediante la ingeniería genética se pueden transferir genes entre especies distintas.

Los organismos genéticamente modificados o transgénicos son aquellos que contienen un gen procedente de otro organismo o transgen.

Microorganismos genéticamente modificados: Mejorar el medio ambiente. Productos industriales farmacéuticos y médicos. Animales transgénicos (para aumentar la resistencia a enfermedades y mejorar la producción animal, animales knockout, fabricar órganos de animales para trasplantes, crear granjas farmacéuticas). Plantas transgénicas (Para la resistencia contra herbicidas o plagas, resistencia a las heladas, sequías o exceso de acidez y salinidad, retrasar la maduración, mejorar el valor nutritivo de las plantas empleadas en la agricultura, producir sustancias de interés farmacológico).

La terapia génica tiene como objetivo tratar, curar y prevenir enfermedades producidas por un solo gen defectuoso introduciendo en el paciente un gen terapéutico o funcional. Existen dos tipos: Terapia génica somática: se intenta corregir una enfermedad tratando algunas células del cuerpo de la persona enferma para disminuir los síntomas de la enfermedad. Terapia génica de la línea germinal: Introducir células transgénicas en un óvulo fecundado de modo que cualquier gen terapéutico formará parte del código genético de todas las células del cuerpo. (problemas éticos)

La clonación reproductiva consiste en eliminar el núcleo de un óvulo de un animal donante y reemplazarlo por el núcleo de una célula somática procedente del animal que se quiere clonar. Así se crea un embrión artificial que se implantará en el útero de una hembra de la misma especie.