El ADN, la Molécula de la Herencia

Un gen está constituido por una molécula conocida como ADN (ácido desoxirribonucleico) y es la portadora de la información que dota a una célula y un organismo de sus características biológicas. El ADN es la molécula biológica fundamental.

La molécula de ADN está formada por la unión de muchas moléculas llamadas nucleótidos. Cada nucleótido está constituido por tres moléculas menores: desoxirribosa, base nitrogenada y ácido fosfórico. Los nucleótidos del ADN se diferencian en el tipo de base nitrogenada. Existen cuatro tipos de bases nitrogenadas: adenina (A), citosina (C), timina (T) y guanina (G). La unión de nucleótidos da lugar a una larga cadena en la que se alternan las desoxirribosas y los ácidos fosfóricos. Las bases nitrogenadas quedan colgando de las desoxirribosas.

Bases Nitrogenadas:

• Púricas: A (ADN o ARN) y G (ADN o ARN)
• Pirimídinicas: T (Solo ADN), C (ADN o ARN) y U (solo ARN) – U → Uracilo.

A es complementario de T

G es complementario de C

Postulado de Chargaff → nºA = nºT y nº G = nºC.

Estructura del ADN

El ADN está constituido por dos cadenas de nucleótidos. La unión entre las bases de ambas cadenas no se produce al azar, sino que siempre se hace según este patrón: adenina-timina y citosina-guanina; se dice que una base es complementaria de la otra. La doble cadena formada se dispone en forma de una doble hélice. La unión de las dos cadenas de nucleótidos es posible debido a que las bases nitrogenadas enfrentadas están unidas mediante puentes de hidrógeno. El empaquetamiento del ADN dentro del núcleo celular es enorme: en una célula humana, existen 4 metros de ADN que se acoplan en el espacio nuclear de apenas 5 micras de diámetro.

Cantidad de ADN en el Ciclo Celular

La información genética es la misma en todas las células de un organismo. Sin embargo, a lo largo del ciclo celular, la cantidad de ADN varía:

• Citocinesis
• Fase G1: Síntesis de proteínas y crecimiento celular.
• Fase S: Replicación de ADN y síntesis de histonas (proteínas que estabilizan el ADN).
• Fase G2: Preparación para la división celular.
• Fase de mitosis: División nuclear.

La Duplicación de la Información Genética

Cada vez que una célula se divide, las dos células resultantes deben recibir el mismo material genético. Para que esto sea posible, es imprescindible que, previamente, el ADN forme copias de sí mismo, es decir, que se replique o se duplique.

Pasos de la Replicación del ADN:

1. La doble hélice del ADN se abre y las dos cadenas que la forman se separan.
2. A cada hebra separada de ADN se acoplan nucleótidos libres cuyas bases son complementarias a las bases existentes en esa hebra.
3. Los nucleótidos que se van uniendo forman las nuevas cadenas.
4. Como resultado final, se obtienen dos copias idénticas del ADN. Cada una de ellas tiene una hebra procedente del ADN inicial y otra nueva que se forma. Esta es la razón por la que se dice que la replicación del ADN es semiconservativa.

La Expresión de la Información Genética

Un gen es un segmento de ADN que contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína.

La consecuencia de la expresión de la información genética es la síntesis de una proteína específica. Las proteínas son moléculas grandes, con funciones muy importantes, como estructurales y fisiológicas, entre ellas encontramos las enzimas.

Las enzimas son proteínas que permiten que se realicen las reacciones bioquímicas que se producen en los seres vivos.

Las proteínas están formadas por la unión de otras moléculas menores denominadas aminoácidos. Existen 20 aminoácidos distintos que forman todas las proteínas y estas se diferencian en el número y en el orden en que se unen los aminoácidos que las constituyen.

ARN: El Intermediario

Los ribosomas se encuentran en el citoplasma y se encargan de la síntesis de proteínas, pero el ADN no puede salir del núcleo. Por lo tanto, el ADN copia su mensaje genético en otra molécula llamada ARN (ácido ribonucleico) que sale del núcleo y lleva la información al citoplasma.

El ARN se diferencia del ADN en que es una cadena sencilla, en que tiene ribosa en lugar de desoxirribosa y que no tiene la base nitrogenada timina sino uracilo (U).

Tipos de ARN:

• ARN mensajero (ARNm): Copia el mensaje genético del ADN necesario para realizar la síntesis de una proteína.
• ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de los ribosomas, orgánulos donde se unen los aminoácidos para formar cadenas proteicas.
• ARN transferente (ARNt): Transporta, hasta los ribosomas, los aminoácidos que van a unirse.

Con la información proporcionada por el ADN, la síntesis de proteínas se produce en dos etapas: transcripción y traducción.

Transcripción

Pasos de la Transcripción:

1. Se abre la doble hélice del ADN.
2. Los nucleótidos complementarios se sitúan enfrente de una de las dos cadenas (cadena molde).
3. Solamente se copia una de las dos cadenas de ADN.
4. Se obtiene una cadena de ARN con una secuencia de bases complementaria a la del ADN.

Traducción

Pasos de la Traducción:

1. El mensaje copiado en forma de ARN es idéntico al que se encuentra en el ADN.
2. Este ARN es una molécula de cadena sencilla y, al ser más pequeña que el ADN, puede salir del núcleo.
3. El ARNm se sitúa sobre los ribosomas, orgánulos citoplasmáticos que sintetizan proteínas (Retículo endoplasmático rugoso).
4. El ARNt transporta los aminoácidos libres del citoplasma hasta los ribosomas, según el orden que indica el mensaje del ARNm.
5. Cada molécula de ARNt es específica para cada aminoácido.
6. Los ribosomas recorren la cadena de ARNm y van uniendo aminoácidos en el orden adecuado, según la secuencia de bases nitrogenadas: el ARNm es leído por los ribosomas que lo traducen en una proteína.
7. Para cada proteína existe un ARNm distinto y, por lo tanto, un fragmento de ADN distinto con la información necesaria.

El Código Genético

Se denomina código genético a la relación entre la secuencia de bases nitrogenadas del ADN (o ARNm) y la secuencia de los aminoácidos que constituyen una proteína.

Necesariamente, tres bases nitrogenadas consecutivas (triplete) forman cada señal que codifica para un aminoácido. Los tripletes del ADN se denominan codones y los tripletes del ARNm reciben el nombre de codones.

Características del Código Genético

• El código genético es la clave que permite la traducción del mensaje genético, expresado en una secuencia de bases nitrogenadas, a una proteína.
• En una secuencia lineal de bases nitrogenadas no hay separaciones entre los sucesivos codones.
• Es universal, es decir, es el mismo para todos los seres vivos.