El ADN y ARN: Estructura, Función y Aplicaciones en Ingeniería Genética

1. Desoxirribosa (ADN)

El ADN, o ácido desoxirribonucleico, constituye la cromatina y los cromosomas nucleares. Su estructura es una doble hélice que gira hacia la derecha, formada por cadenas complementarias de nucleótidos. Estas cadenas son antiparalelas. Los nucleótidos son las unidades que constituyen las largas cadenas de ácidos nucleicos, y están constituidos por una base nitrogenada, un azúcar (desoxirribosa) y uno o más grupos fosfato. En el ADN existen cuatro nucleótidos: adenina (A) que se empareja con timina (T), y guanina (G) que se empareja con citosina (C). La unión entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas se realiza mediante puentes de hidrógeno.

2. Ácido Ribonucleico (ARN)

El ARN, o ácido ribonucleico, está presente en el núcleo y el citoplasma. Se compone de una sola cadena de nucleótidos con los mismos componentes que el ADN, salvo el azúcar, que es ribosa, y la timina, que es reemplazada por uracilo (U). Existen tres tipos principales de ARN:

• ARN mensajero (ARNm): Copia la información del ADN.
• ARN de transferencia (ARNt): Traslada y añade el aminoácido correspondiente durante la síntesis de proteínas.
• ARN ribosómico (ARNr): Forma la estructura del ribosoma.

3. Funciones de los Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos desempeñan tres funciones principales:

• Replicación: La molécula de ADN se copia a sí misma para conservar la información genética.
• Transcripción: La información genética del ADN se transmite al ARNm.
• Traducción: La información del ARNm se utiliza para fabricar proteínas.

3.1 Replicación

1. Enzimas especializadas separan las dos cadenas del ADN, que sirven como molde.
2. Las replicasas añaden nucleótidos complementarios a las cadenas molde.
3. Se obtienen dos moléculas nuevas de ADN, cada una con una cadena original y una nueva.

3.2 Transcripción

1. Las dos cadenas de ADN se separan. La cadena que se copia se llama cadena molde, y su complementaria, cadena codificadora.
2. Las polimerasas de ARN añaden nucleótidos a la nueva cadena, usando U en lugar de T.
3. El ARNm se transcribe, se separa, y las cadenas de ADN se vuelven a unir.

3.3 Traducción

1. El ARNm se une a los ribosomas. El ARNt coloca el aminoácido correspondiente a cada codón.
2. Se produce un enlace entre el nuevo aminoácido y la proteína en crecimiento. El ribosoma se desplaza sobre el ARNm y los ARNt se emparejan con los aminoácidos.
3. El ribosoma se desplaza hasta llegar a un codón de terminación (UAA, UAG, UGA), finalizando la síntesis de la proteína.

El código genético es universal, lo que evidencia el origen único de la vida. Un gen es un segmento de ADN formado por una secuencia de nucleótidos.

4. Mutaciones

Las mutaciones son alteraciones en el material genético. Pueden ser positivas, negativas o inocuas, y se producen por errores en la replicación del ADN o repartos anómalos en las divisiones celulares. Hay dos tipos principales:

• Mutaciones cromosómicas: Afectan a fragmentos de cromosomas o cromosomas enteros. Pueden ser estructurales o numéricas.
• Mutaciones génicas: Son alteraciones puntuales en los nucleótidos del ADN de un gen, generalmente por sustituciones de bases. Provocan cambios en el ARNm y la proteína codificada.

Existen enfermedades genéticas no hereditarias (causadas por mutaciones en células somáticas) y hereditarias (originadas en células reproductoras).

5. Ingeniería Genética

La ingeniería genética estudia y manipula los genes, transfiriéndolos entre organismos. Los organismos transgénicos son aquellos modificados genéticamente, útiles en investigación médica, biología celular y agricultura. La clonación de ADN introduce un fragmento de ADN en una célula mediante un vector de clonación (plásmidos, bacteriófagos).