Estructura y Características del ADN

El ADN (ácido desoxirribonucleico) presenta las siguientes características fundamentales:

1. Está formado por dos cadenas enrolladas entre sí, formando una doble hélice.
2. Cada cadena está compuesta por unidades llamadas nucleótidos. En el ADN existen cuatro tipos de nucleótidos: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T). Cada nucleótido está formado por un grupo fosfato, un azúcar (desoxirribosa) y una base nitrogenada.
3. Las dos cadenas se mantienen unidas a través de sus nucleótidos, siempre siguiendo el mismo patrón: la adenina se une a la timina (A-T) y la guanina a la citosina (G-C). El número de adeninas es igual al de timinas, y el número de guaninas es igual al de citosinas.

Funciones del ADN

El ADN desempeña las siguientes funciones cruciales:

1. Transportar la información genética: La información genética del organismo reside en el orden de las bases nitrogenadas del ADN. Con este «lenguaje» de cuatro letras en largas cadenas, se puede formar un número ingente de secuencias, que incluyen las de cada especie y cada organismo individual.
2. Transmitir la información genética: Transmite la información de una célula a sus células hijas durante la división celular. Antes de que una célula se divida, se produce la replicación del ADN, basada en la complementariedad de las dos cadenas.
3. Dirigir el funcionamiento de la célula: La expresión del ADN determina los caracteres del organismo.

Código Genético

El código genético es el lenguaje que permite convertir la secuencia de bases nitrogenadas del ADN en la secuencia de aminoácidos (AA) de una proteína. En el ADN están escritas, en un código especial, las instrucciones para formar un ser vivo; es decir, las características de la célula y, por tanto, del organismo. Esto se debe a que el ADN dirige la síntesis de las principales moléculas celulares: las proteínas, que tienen:

1. Función Estructural
2. Función Enzimática: Las enzimas son proteínas que intervienen en todas las reacciones bioquímicas de la célula.

El código del ADN consta de cuatro «letras», que son las bases nitrogenadas. Cada tres bases (triplete) representan la orden para que un aminoácido se una a otro y se forme una proteína. La ordenación o secuencia de las bases determina qué aminoácido se colocará.

Replicación del ADN

La replicación del ADN es el proceso mediante el cual se duplica el material genético. Se lleva a cabo en los siguientes pasos:

1. Separación de las dos cadenas de la doble hélice del ADN.
2. Síntesis de las nuevas cadenas: Cada una de las cadenas originales sirve de molde para una nueva cadena complementaria, siguiendo la regla de apareamiento de bases: A-T y G-C (y viceversa).
3. El proceso avanza hasta que se copian completamente las dos cadenas, resultando al final dos moléculas de ADN. Cada una está formada por una cadena de ADN original y otra nueva (replicación semiconservativa).

Síntesis de Proteínas: Transcripción (ADN -> ARN)

La transcripción es el proceso por el cual la información codificada en el ADN se transfiere al ARN, gracias a la enzima ARN polimerasa. Cuando un gen se va a transcribir, se separan las dos cadenas de ADN y una de ellas sirve de molde para la síntesis del ARN. Los nucleótidos de ARN se colocan de forma complementaria al ADN: G frente a C, C frente a G, A frente a T y U (Uracilo) frente a A (en el ARN no hay Timina, sino Uracilo). El ARN que se forma y lleva las instrucciones del ADN para la síntesis de una proteína es el ARN mensajero (ARNm).

Tipos de ARN

Existen tres tipos principales de ARN, formados por transcripción a partir de un fragmento de ADN:

1. ARNm (ARN mensajero): Lleva las instrucciones (el «mensaje») del ADN del núcleo hasta los ribosomas para la síntesis de una proteína.
2. ARNt (ARN de transferencia): Transporta los aminoácidos y los coloca en el orden indicado por el ARNm.
3. ARNr (ARN ribosómico): Constituye los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas.

Traducción (ARN -> Proteína)

La traducción es el proceso por el cual el fragmento de ARNm que ha salido del núcleo se «lee» o traduce en los ribosomas, y se sintetiza una proteína. Ocurre en los ribosomas. Cada tres bases de ARNm (triplete o codón) codifican para un aminoácido distinto. Con las cuatro bases nitrogenadas del ARN se forman 64 tripletes, de los cuales 61 codifican para los 20 aminoácidos, y 3 son codones de terminación (señales de «stop»).

Se necesita otra molécula de ARN, el ARNt (ARN de transferencia), que tiene las siguientes características:

1. Posee una estructura tridimensional en forma de hoja de trébol.
2. El anticodón es el conjunto de tres bases que constituyen el punto de contacto con el ARNm. Cada ARNt tiene un anticodón único, que es complementario al codón del ARNm.
3. Cada molécula de ARNt tiene entre 75 y 80 nucleótidos.
4. Para cada aminoácido existe al menos un ARNt.

Pasos de la traducción:

1. El ARNm se une al ribosoma, donde se encuentra el codón AUG, que es el codón de iniciación en el código genético.
2. Se une el primer ARNt, cuyo anticodón es complementario, y que lleva el aminoácido correspondiente. El aminoácido codificado por AUG es la Metionina.
3. El ribosoma se mueve a lo largo del ARNm. El segundo ARNt, con su aminoácido correspondiente (cuyo anticodón es complementario al segundo codón del ARNm), se sitúa en el ribosoma y suelta su aminoácido, que se une al primero mediante un enlace peptídico.
4. Los ARNt que han soltado sus aminoácidos vuelven al citoplasma a buscar otro aminoácido.
5. El ribosoma avanza por la cadena de ARNm hasta que encuentra un codón de terminación (UAA, UAG o UGA).

Mutaciones

Las mutaciones son cambios en el ADN. Las mutaciones génicas alteran la secuencia de nucleótidos de un solo gen. Este cambio de bases puede provocar cambios en la proteína codificada por ese gen. Existen dos tipos principales de mutaciones génicas:

1. Mutaciones por sustitución de un nucleótido por otro: Solo se afecta un triplete. Dado que cada aminoácido está codificado por más de un triplete, es posible que el nuevo triplete codifique para el mismo aminoácido y la proteína no cambie; en este caso, se trata de una mutación silenciosa. Si el aminoácido cambia, las consecuencias sobre la proteína pueden ser muy variables.
2. Mutaciones por corrimiento de lectura: Se producen por inserción o pérdida (deleción) de algún nucleótido. En este caso, cambian todos los tripletes a partir del punto de la mutación, por lo que se produce un corrimiento de lectura que se traducirá en un fragmento de proteína nueva, totalmente inactiva.

Según las células afectadas, las mutaciones pueden ser:

1. Germinales: Afectan a los gametos o células madre.
2. Somáticas: Afectan a cualquier otra célula del organismo.

Algunas mutaciones se producen de forma espontánea, y otras son causadas por agentes mutágenos, como radiaciones, rayos X, etc.

Definiciones

• ADN: Ácido desoxirribonucleico. Contiene la información genética de los seres vivos, determinando sus propiedades y transmitiéndose de padres a hijos.
• Nucleótido: Unidad básica que forma cada una de las cadenas de ADN.
• Cromátida: Unidades longitudinales de un cromosoma duplicado.
• Genoma: Información genética contenida en el ADN de un organismo.
• Gen: Fragmento de ADN que lleva información para la síntesis de una proteína o un carácter.
• Organismo transgénico: Aquel que ha sufrido la alteración de su genoma por la introducción de un gen exógeno (de otra especie).
• Clonación: Proceso por el que se consiguen copias idénticas de un organismo ya desarrollado, de forma asexual.
• ADNr (ADN recombinante): Moléculas de ADN manipuladas fuera de las células vivas mediante la modificación de segmentos de ADN.