Ácidos Nucleicos: Estrutura, Funcións e Biotecnoloxía

Ácidos Nucleicos

Os ácidos nucleicos son polímeros, macromoléculas orgánicas implicadas no almacenamento e expresión da información xenética. Están presentes nas células e nos virus. Estas macromoléculas están formadas pola unión de unidades máis pequenas, os monómeros, chamadas nucleótidos. Cada nucleótido contén: glícidos (ribosa en ARN ou desoxirribosa en ADN), ácido fosfórico e base nitrogenada (adenina A, citosina C, guanina G, timina T (no ADN), uracilo U (no ARN)). Hai dous tipos de ácidos nucleicos: ADN (portador da información xenética) e ARN (interveñen distintos tipos para que o ADN se poida expresar).

Estrutura do ADN

A estrutura do ADN foi establecida en 1953 e baseouse no modelo da dobre hélice: cada molécula de ADN está formada por dúas cadeas enroladas ao redor dun eixo imaxinario, formando unha dobre hélice. Cada cadea está unida por nucleótidos mediante un enlace covalente que se chama enlace fosfodiéster, e establécese entre o ácido fosfórico dun nucleótido e a pentosa do seguinte. As bases nitrogenadas son A con T e C con G, por iso son cadeas complementarias. As bases están no interior da molécula, mentres que a desoxirribosa e o ácido fosfórico forman un esqueleto.

Funcións do ADN

• Contén a información hereditaria.
• Controla as funcións celulares.
• Transmite a información xenética dunha célula aos seus arredores.

A información xenética exprésase mediante a síntese de proteínas, macromoléculas que resultan da unión de moléculas máis pequenas chamadas aminoácidos. As proteínas facilitan o proceso de empaquetado do ADN, forman estruturas e controlan o funcionamento das células.

Tipos de ARN

Hai tres tipos de ARN: o mensaxeiro (copia a información do ADN e lévao ao citoplasma), o ribosómico (os ribosomas encárganse da síntese de proteínas) e o transferente (transporta os aminoácidos e colócaos no lugar indicado).

Funcións do ARN

• Formado por unha soa cadea de nucleótidos.
• Ten como pentosa a ribosa.
• As bases nitrogenadas son A con U e C con G.
• Está presente no núcleo ou no citoplasma.

Información Xenética

A información xenética está contida nos ácidos nucleicos e reside na secuencia dos nucleótidos, concretamente nas bases nitrogenadas. Cada cromosoma é unha molécula de ADN e ten moitos xenes. Un xene é un segmento de ADN que leva a información necesaria para a síntese dunha proteína. Cada xene localízase nunha rexión concreta, o locus. En 1970 publícase o dogma central da bioloxía molecular, o cal se foi modificando a medida que aumentou o coñecemento científico. Ese dogma di: de ADN a ARN cando se replica, de ADN a ARN e con el a proteína, mediante a tradución.

Replicación do ADN

O proceso de replicación do ADN prodúcese na fase S do ciclo celular, co fin de poder transmitir unha copia exacta do ADN ás células fillas. Este proceso é semiconservativo, xa que cada cadea do ADN orixina unha nova cadea complementaria. Poden producirse erros, os cales corrixe unha encima; en caso de non ser corrixidos, poden orixinar mutacións.

Proceso de Replicación

1. Comeza coa rotura dos enlaces de hidróxeno que unen as bases nitrogenadas complementarias de ambas cadeas.
2. As dúas comezan a desenrolarse formando a "burbulla de replicación".
3. Cada unha das cadeas serve de molde para a síntese dunha nova cadea complementaria, producindo a incorporación de nucleótidos complementarios aos da cadea preexistente.
4. Ao final do proceso obteñen dúas moléculas de ADN idénticas, cada unha con unha nova cadea e unha cadea antiga.

Síntese de Proteínas

Transcrición = no núcleo se a célula é eucariota, e no citoplasma se é procariota. Cópiase a información xenética contida no ADN a unha molécula de ARN. Primeiro ábrese o ADN e unha das dúas cadeas serve de molde para sintetizar o ARNm. Cando o proceso termina, a nova molécula de ARNm sepárase do ADN, que sae ao citoplasma, trasladando así a información desde o núcleo ao citoplasma.

Tradución

Tradúcese a mensaxe do ARNm a proteínas. O ARNm únese aos ribosomas, que len a información en tripletes (de 3 en 3); cada un deles chámase codón. O ARNt é a molécula que transporta os aminoácidos ata o ribosoma e colócaos no lugar indicado polo ARNm. O codón AUG serve de sinal de inicio.

Mutacións

Características das mutacións: prodúcense polo azar, de forma natural ou pola acción de axentes mutaxentes. Pode ser hereditario se afecta as células reproductoras; se afectan ás células somáticas, non se transmiten. Algunhas non se manifestan e outras poden ter efectos negativos ou positivos, sendo unha das fontes de variabilidade xenética que fan posible a evolución dos seres vivos.

Tipos de Mutacións

• Xénicas: afectan a secuencia de nucleótidos illados por substitución, deleción ou adición.
• Cromosómicas: afectan a fragmentos de cromosomas por ganancia, perda ou intercambio de fragmentos entre cromosomas.
• Xenómicas: afectan ao número total de cromosomas porque ocorren erros na meiose; poden gañarse ou perderse xogos completos de cromosomas, poliploidía e haploidía, ou poden gañarse ou perderse cromosomas completos, aneuploidía.

Biotecnoloxía

Biotecnoloxía = manipulación deliberada do material xenético de organismos vivos co fin de fabricar ou modificar un produto.

Enxeñaría Xenética

Conxunto de técnicas que permiten a modificación do ADN dun organismo.

Organismos Xeneticamente Modificados (OMX)

Un OMX é aquel cuxo xenoma (conxunto de xenes) foi alterado empregando técnicas de enxeñaría.

Tecnoloxía do ADN Recombinante

Con esta técnica podense engadir ou quitar xenes dun organismo e modificalo para que teña algunha característica desexada. Necesítase:

• Enzimas de restrición (cortan o ADN en puntos específicos).
• ADN ligases (unen fragmentos de ADN híbrido ou recombinante).
• Vectores de transferencia (moléculas de ADN que serven para transportar xenes).

Etapas:

1. Localizar e illar o xene que se vai transferir.
2. Seleccionar un vector e unir o ADN escollido ao ADN do vector.
3. O ADN recombinante introdúcese nun hospedador.
4. Comprobar que o xene introducido no organismo transxénico se expresa.
5. Multiplicarse o organismo transxénico.

Tecnoloxía CRISPR

Mecanismo natural que usan as bacterias para defenderse dos virus. As bacterias lembran as substancias de ADN dos virus que as atacaron para que, se as volven atacar, unha encima corte ese cacho de ADN. CRISPR usa unha das guías de ARN e unha proteína (Cas9) para dirixirse ás zonas do ADN.

PCR

Xera moitas copias idénticas do ADN sen a intervención de células. Empregase a encima ADN polimerase, nucleótidos e unha fonte de calor. Aplícase para: estudos evolutivos, identificación de microorganismos, determinación de pegadas xenéticas e no diagnóstico de enfermidades xenéticas.

Secuenciación do ADN

Determina a orde das secuencias de bases.

Clonación e Células Nai

• Asexuais: idénticos.
• Sexuais: diferentes.

Tipos de clonacións:

• Reproductiva: obtén individuos idénticos, úsase na produción gandeira e para conservar especies en extinción.
• Terapéutica: clónanse tecidos ou órganos para usalos na cura de enfermidades ou transplantes; para esta clonación necesitanse células nai.

Aplicacións da Biotecnoloxía

Úsase en diferentes campos: na medicina (obter substancias para axudar nas enfermidades e obtención de vacinas, diagnosticar enfermidades grazas á localización dos xenes, terapia xénica que substitúe os xenes defectuosos por xenes normais), no medio ambiente, na agricultura e gandería, e na investigación de xenomas.