ADN y Expresión Génica: Fundamentos de la Biología Molecular

1. El ADN: La Molécula de la Vida

El ADN (Ácido Desoxirribonucleico) funciona como el "manual de instrucciones" de todos los seres vivos, conteniendo la información necesaria para fabricar las proteínas que permiten nuestro funcionamiento.

¿Dónde se encuentra?

• Células procariotas (bacterias): El ADN se encuentra libre en el citoplasma. Es una cadena continua donde casi toda la secuencia codifica proteínas.
• Células eucariotas: Se localiza dentro del núcleo, enrollado con proteínas llamadas histonas. Solo una pequeña parte contiene instrucciones para proteínas.

Estructura especial en eucariotas: El ADN eucariota se divide en exones (fragmentos con instrucciones) e intrones (fragmentos sin instrucciones).

2. Copiando el Manual: La Replicación del ADN

Para que las células hijas hereden la misma información que la célula madre, el ADN se duplica mediante un proceso semiconservativo: cada nueva molécula conserva una cadena original y sintetiza una nueva.

Pasos de la Replicación:

1. Inicio: La enzima helicasa "desabrocha" la doble hélice, mientras que las topoisomerasas eliminan las tensiones estructurales.
2. Copia: La primasa coloca una etiqueta de ARN. La ADN-polimerasa III sintetiza la nueva cadena. Una cadena se copia de forma continua (conductora), mientras que la otra se sintetiza en fragmentos (fragmentos de Okazaki) debido a su sentido contrario (cadena retardada).
3. Reparación y Unión: La ADN-polimerasa I sustituye las etiquetas de ARN por ADN, y la ADN-ligasa une todos los fragmentos.

3. Usando las Instrucciones: La Expresión Génica

La información del ADN debe convertirse en ARN para sintetizar proteínas mediante dos procesos clave:

A. Transcripción: Del ADN al ARN

Es la copia de un fragmento de ADN a un "borrador" de ARN, ejecutada por la ARN-polimerasa:

• Inicio: La enzima se une al promotor del gen.
• Alargamiento: Se fabrica una cadena de ARN complementaria.
• Finalización: El proceso se detiene al alcanzar una señal de fin.

En eucariotas, el pre-ARNm debe procesarse: se eliminan los intrones y se añaden una "capucha" y una "cola" para permitir su salida del núcleo.

B. Traducción: Del ARN a la Proteína

El mensaje del ARN se traduce al lenguaje de aminoácidos en los ribosomas.

• El Código Genético: Utiliza codones (tripletes de nucleótidos). Es degenerado (varios codones para un mismo aminoácido) y universal.
• Funcionamiento: El ARNt transporta aminoácidos mediante anticodones. El ribosoma ensambla la cadena hasta alcanzar un codón de parada.

4. Cambios y Control: Mutaciones y Regulación Génica

• Mutaciones: Alteraciones en la secuencia del ADN, desde cambios en un solo nucleótido hasta modificaciones cromosómicas.
• Regulación Génica: Mecanismo para ahorrar energía, activando o desactivando genes según la necesidad. Ejemplo: el Operón Lac en bacterias, que regula la digestión de lactosa.

5. Manipulando el ADN: Ingeniería Genética y Biotecnología

• Ingeniería Genética: Modificación deliberada del ADN mediante enzimas de restricción (corte) y ADN ligasa (unión). Incluye técnicas como la PCR (amplificación) y la clonación.
• Biotecnología: Aplicación de organismos vivos para fines prácticos, como la creación de organismos transgénicos (con genes de otras especies) o la clonación de organismos completos.