Descubriendo el ADN: Estructura, Replicación y Expresión Génica

El ADN: La Molécula Fundamental de la Herencia

Los genes son los portadores de la información biológica y se localizan en el interior de todas las células. Sin embargo, su localización precisa no se conoció hasta que se descubrió que el número cromosómico en las células sexuales es la mitad del que existe en las demás células. Se sabe que un gen está constituido por una molécula conocida como ADN (ácido desoxirribonucleico). Esta molécula es la portadora de la información que dota a una célula y a un organismo de sus características biológicas. Todo lo que un organismo es depende de su ADN; por ello, el ADN es la molécula biológica fundamental.

Estructura del ADN: Los Nucleótidos

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, citosina, timina y guanina. 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.

Segundo Grado de Complejidad del ADN: La Doble Cadena

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. 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 µm de diámetro.

La Información Genética y el Ciclo Celular

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

• Fase G1: Síntesis de proteínas y crecimiento.
• Fase S: Replicación de ADN y síntesis de histonas.
• Fase G2: Preparación para la división celular.
• Fase M (Mitosis): División nuclear y citocinesis.

La Duplicación del ADN: Un Proceso Semiconservativo

La duplicación del ADN es un proceso fundamental para la herencia. Se lleva a cabo en varias etapas:

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

La Ejecución del Mensaje Genético

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

Los ribosomas que se encuentran en el citoplasma realizan la síntesis de proteínas. El ADN copia su mensaje genético en otra molécula: el 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 en que no tiene la base nitrogenada timina, sino uracilo. Existen tres clases:

• ARN mensajero (ARNm): Es una copia del mensaje genético del ADN, necesario para la síntesis de una proteína.
• ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de los ribosomas, orgánulos donde se unen los aminoácidos para formar las cadenas proteicas.