1. El ADN

1.1. Composición Química

El ADN es una molécula formada por la unión de moléculas más sencillas llamadas nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por:

• Una molécula de ácido fosfórico.
• Desoxirribosa (pentosa, un hidrato de carbono de 5 átomos de carbono).
• Una base nitrogenada: purínica (doble anillo: Adenina y Guanina) o pirimidínica (anillo simple: Citosina y Timina).

1.2. Estructura del ADN

El ADN consiste en dos cadenas complementarias de nucleótidos enrolladas en forma de doble hélice. Esta estructura se debe a la disposición de las bases nitrogenadas, unidas y enfrentadas en el interior de la doble hélice. La Adenina se une a la Timina (doble enlace) y la Citosina a la Guanina (triple enlace).

• Virus: ADN lineal o circular.
• Bacterias, mitocondrias y cloroplastos: ADN con doble hélice circular.
• Células Eucariotas: ADN asociado a proteínas (histonas) formando la cromatina. Esta se condensa durante la división celular formando los cromosomas lineales, que contienen los genes (fragmentos de ADN que codifican una proteína).

1.3. Replicación del ADN

El ADN es la única molécula capaz de copiarse a sí misma en los seres vivos (replicación). Este proceso ocurre justo antes de que la célula se divida, asegurando que las células hijas reciban la misma información genética que la célula madre.

Pasos de la replicación:

1. Liberación de las histonas.
2. Apertura de la doble hélice en forma de cremallera.
3. Cada hebra sirve de molde para crear una cadena complementaria.
4. Los nucleótidos se unen uno a uno, cada base con su complementaria (A-T y C-G).
5. Se obtienen dos moléculas de ADN idénticas a la original.

En ocasiones, ocurren fallos en la replicación que originan mutaciones. Muchas no tienen efectos, otras tienen efectos evolutivos y algunas pueden provocar enfermedades.

1.4. Transcripción y Traducción

Genes: Contienen la información necesaria para formar una proteína.
Proteínas: Formadas por una secuencia de aminoácidos.

¿Qué sucede en estos procesos?

1. El ADN se encuentra en el núcleo de la célula, pero las proteínas se sintetizan en el citoplasma, concretamente en los ribosomas.
2. El ARN (ácido ribonucleico) transporta la información del ADN desde el núcleo hasta el citoplasma. Presenta ribosa en lugar de desoxirribosa y Uracilo en lugar de Timina (que también se une a la Adenina).

Transcripción: Proceso de formación de ARN (ARN mensajero) a partir del ADN. El ARN mensajero puede salir del núcleo hacia el citoplasma.

Traducción: Unión del ARNm a un ribosoma, que lee el mensaje y lo traduce formando una proteína. Cada conjunto de 3 bases del ARNm (codón) se une a un aminoácido. El ARN de transferencia transporta los aminoácidos (anticodón) hasta el ribosoma, donde se unen al ARNm.

2. Biotecnología

2.1. Biotecnología Moderna

La biotecnología moderna se define como la manipulación del material genético (ADN) de los seres vivos con el fin de fabricar o modificar un producto, mejorar animales o plantas, o desarrollar microorganismos con características especiales para un uso concreto.

2.2. ADN Recombinante

ADN recombinante: Cualquier molécula de ADN formada por la unión de segmentos de ADN de distinto origen.

Tecnología del ADN recombinante: Conjunto de técnicas que permiten manipular el ADN: cortar, aislar, pegar, reproducir y secuenciar fragmentos específicos de ADN de cualquier organismo.

2.2.1. Técnicas

• Enzimas celulares: En células vivas, los fragmentos de ADN son cortados y unidos mediante enzimas específicas (proteínas).
  • Enzimas frecuentes: Endonucleasas o restrictasas (de origen bacteriano, para cortar) y ligasas (para unir).
  • Uso: Producción de insulina en cultivos bacterianos.
• Análisis de fragmentos de ADN: Una vez obtenido un fragmento de ADN, se puede separar y analizar su composición.
  • Técnica más empleada: Electroforesis en gel de agarosa. Produce un bandeado formado por fragmentos de ADN de distinto tamaño debido a su carga eléctrica negativa. Los fragmentos más pequeños se desplazan más rápidamente. Permite utilizar la huella génica, empleada en investigaciones policiales y pruebas de paternidad.
• Hibridación por sondas de ADN:
  • Hibridación de ADN: Dos hebras de ADN de cadena sencilla y secuencia complementaria se unen para originar una molécula de ADN de cadena doble.
  • Permite identificar la presencia de un gen que codifica una proteína de interés en un cromosoma.
  • Sonda de ADN: Fragmento artificial de ADN de cadena sencilla, marcado con radiactividad o fluorescencia, cuya secuencia de nucleótidos es complementaria a la del gen que se desea detectar. La sonda hibridada se detecta por impresión de una película radiográfica.
• Biochips de ADN: Láminas de vidrio donde se fija una pequeña cantidad de fragmentos de ADN que actúan como sonda para un gen determinado. Se emplean en la detección de mutaciones, control de genes relacionados con el cáncer, diagnóstico de enfermedades infecciosas y personalización de tratamientos.
• Clonación del ADN: Obtención de múltiples copias idénticas de un fragmento de ADN. El fragmento se introduce en un vector (los más empleados son los plásmidos bacterianos).
• Amplificación de ADN: PCR: (Reacción en Cadena de la Polimerasa). Produce millones de copias de un segmento específico de ADN mediante ciclos de replicación in vitro. Se emplea para amplificar muestras de la escena de un crimen o para realizar diagnóstico prenatal.
• Secuenciación del ADN: Determina la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADN. Las técnicas actuales están automatizadas e informatizadas.