Estructura y función del ADN

Nucleótidos

Los nucleótidos son las unidades básicas que componen el ADN y el ARN. Cada nucleótido está formado por tres subunidades:

• Un grupo fosfato compuesto por fósforo y oxígeno.
• Una pentosa, que puede ser ribosa (en el ARN) o desoxirribosa (en el ADN).
• Una base nitrogenada: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) o uracilo (U). La timina solo se encuentra en el ADN, mientras que el uracilo solo se encuentra en el ARN.

Los nucleótidos se unen entre sí formando largas cadenas llamadas polinucleótidos. En cada polinucleótido, el grupo fosfato y la pentosa son siempre iguales, pero la secuencia de bases nitrogenadas varía. Esta secuencia de bases es la que contiene la información genética.

ADN

El ADN (ácido desoxirribonucleico) contiene toda la información genética necesaria para el funcionamiento y desarrollo de un ser vivo. Se encuentra en el núcleo de las células, organizado en cromatina y cromosomas. Las características del ADN son:

• Está formado por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas en espiral alrededor de un eje imaginario, formando una doble hélice.
• Las dos cadenas son antiparalelas, es decir, se disponen de forma paralela pero en direcciones opuestas.
• Las cadenas se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno que se establecen entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas. Además, las bases son complementarias: A siempre se une con T, y C siempre se une con G.

ARN

El ARN (ácido ribonucleico) participa en la expresión de la información contenida en el ADN mediante la síntesis de proteínas. Se localiza en el núcleo y el citoplasma de las células. Está formado por una sola cadena de nucleótidos. Existen tres tipos principales de ARN:

• ARN mensajero (ARNm): copia la información del ADN nuclear y la transporta hasta los ribosomas.
• ARN ribosómico (ARNr): se asocia a proteínas y forma los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas.
• ARN transferente (ARNt): se une a aminoácidos y los transporta hasta el ribosoma para formar las proteínas.

Replicación del ADN

El ADN tiene la capacidad de replicarse, es decir, puede realizar copias idénticas de sí mismo. El proceso de replicación del ADN es semiconservativo, lo que significa que cada nueva molécula de ADN conserva una de las cadenas originales y sintetiza una nueva cadena complementaria. La replicación del ADN ocurre en tres pasos principales:

1. Las dos cadenas de ADN se separan rompiendo los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.
2. Cada cadena parental sirve como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. Enzimas específicas van leyendo la información de la cadena molde y uniendo los nucleótidos complementarios.
3. Las nuevas cadenas se enrollan formando dos moléculas de ADN idénticas entre sí y a la molécula original.

El gen

Un gen es un fragmento de ADN que contiene la información genética para codificar una proteína y determinar un carácter específico. El conjunto completo de genes de un organismo se denomina genoma.

• En organismos procariotas, el genoma está formado por un solo cromosoma circular. Algunas bacterias también poseen plásmidos, que son pequeñas moléculas de ADN circular extracromosómico.
• En organismos eucariotas, la mayor parte del genoma constituye la cromatina localizada en el núcleo de la célula.

Mutaciones

Las mutaciones son cambios aleatorios que se producen en el ADN de un organismo. Constituyen una fuente de variabilidad genética y un motor para la evolución de las especies.

Transcripción y traducción del mensaje genético

La expresión de la información genética contenida en el ADN implica dos procesos principales: la transcripción y la traducción.

• Transcripción: consiste en copiar la información genética del ADN a una molécula de ARNm. En los eucariotas, la transcripción tiene lugar en el núcleo.
• Traducción: consiste en traducir el mensaje contenido en el ARNm al lenguaje de las proteínas. El ARNm se traslada al citoplasma, donde los ribosomas leen la información en forma de tripletes de bases llamados codones. Cada codón especifica un aminoácido concreto. El código genético es universal, lo que significa que todos los seres vivos utilizan el mismo código para traducir el ARNm a proteínas.

Biotecnología e ingeniería genética

La biotecnología es la utilización de seres vivos o parte de ellos con el fin de obtener productos de interés para las personas. La ingeniería genética es una rama de la biotecnología que permite manipular el ADN de los organismos para modificar sus características. Un proyecto de ingeniería genética generalmente implica los siguientes pasos:

1. Localización y aislamiento del gen que se desea transferir.
2. Selección del vector, que es una molécula de ADN que se utiliza para transportar el gen de interés a la célula hospedadora.
3. Unión del ADN elegido al ADN del vector.
4. Inserción del vector con el gen transferido en la célula hospedadora.
5. Multiplicación del organismo transgénico.

Los alimentos transgénicos son aquellos que han sido modificados mediante ingeniería genética para introducir un gen (transgen) procedente de otro organismo. El objetivo es que el alimento transgénico exprese alguna característica de interés, como resistencia a plagas o mayor valor nutricional.