Flujo de la información genética: replicación, transcripción, traducción y mutaciones

Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por tres elementos:

• Un resto de ácido fosfórico (H₃PO₄).
• Una pentosa (azúcar de 5 carbonos):
  • Ribosa (presente en el ARN).
  • Desoxirribosa (presente en el ADN).
• Una Base Nitrogenada (BN). Las combinaciones de apareamiento son: Adenina (A) - Timina (T); Guanina (G) - Citosina (C); Adenina (A) - Uracilo (U). (La Timina (T) no está presente en el ARN).

Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ADN está compuesto por desoxirribonucleótidos.

• Estructura: Posee una doble hélice (bicatenario). Las cadenas son complementarias (por las bases nitrogenadas) y antiparalelas (orientación 5' a 3'). Este modelo fue propuesto por Watson y Crick, gracias a los trabajos de Rosalind Franklin.
• Localización: Se encuentra en el núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos.
• Tipos:
  • Nuclear: En la cromatina.
  • Mitocondrial: En las mitocondrias.
  • Plastidal: En los cloroplastos.
• Función: Es el portador de la información genética del organismo.

Ácido Ribonucleico (ARN)

El ARN está compuesto por ribonucleótidos (donde A se aparea con U).

• Estructura: Posee una sola hélice (monocatenario).
• Localización: Se encuentra en el citoplasma, libre o asociado a los ribosomas.
• Tipos:
  • ARN mensajero (ARNm)
  • ARN de transferencia (ARNt)
  • ARN ribosómico (ARNr)
• Función: Realiza la síntesis de proteínas según la información genética contenida en el ADN.

El Flujo de la Información Genética

Replicación del ADN

La replicación es el proceso por el cual se duplica una molécula de ADN. Es una capacidad única del ADN.

• Definición: Obtener dos moléculas hijas tomando como molde la molécula inicial. Debe ser un proceso preciso.
• Mecanismo: Es un proceso semiconservativo.
• Enzima clave: Se logra gracias a la ADN polimerasa, una enzima (proteína encargada de actividades muy importantes).
• Lugar: Ocurre en el núcleo.

Expresión Génica y el Dogma Central

La expresión génica es el proceso por el cual los organismos transforman en proteínas la información contenida en los ácidos nucleicos.

El DOGMA CENTRAL de la Biología Molecular describe el flujo de la información:

1. Replicación (ADN se copia a ADN)
2. Transcripción (ADN se copia a ARN)
3. Traducción (ARN se usa para crear Proteínas)

Transcripción

Es el proceso en el que el mensaje genético se copia del ADN a una molécula de ARNm.

• Lugar: Ocurre en el núcleo de la célula.
• Necesidades: Se necesita ARN polimerasa y ribonucleótidos.
• Mecanismo: La doble hélice de ADN se abre, y la ARN polimerasa crea una hebra de ARNm complementaria a una de las dos hebras de ADN.

Traducción (Síntesis de Proteínas)

Es el proceso de síntesis de proteínas a partir de la información contenida en el ARNm formado durante la transcripción.

• Lugar: Tiene lugar en el interior de los ribosomas.
• Componentes necesarios:
  • Una molécula de ARNm.
  • Ribosomas.
  • ARNt (ARN de transferencia).
  • Aminoácidos libres.

El Código Genético

El código genético establece la correspondencia entre la secuencia de bases nitrogenadas (BN) del ARNm y la secuencia de los aminoácidos que constituyen una proteína.

• Organización: Las bases se organizan en tripletes.
• Nomenclatura:
  • Tripletes en el ADN: Codógenos.
  • Tripletes en el ARN: Codones.
• Descubrimiento: Fue descubierto por Severo Ochoa.
• Propiedades clave:
  • Es degenerado (varios codones codifican para el mismo aminoácido).
  • Cada nucleótido pertenece a un solo triplete (no hay solapamiento).
  • En la lectura no hay espacios en blanco.
  • Es universal (compartido por casi todos los organismos).

Mutaciones Genéticas

Definición y Causas

Una mutación es cualquier cambio o alteración en el material genético.

Las mutaciones pueden deberse a:

• Causas Espontáneas: Fallos en la replicación del ADN o fallos durante la anafase de la división celular.
• Causas Inducidas (Artificiales): Exposición a agentes externos como radiaciones (ejemplo: cáncer de piel por rayos UVA).

Clasificación de las Mutaciones

Según las Células Afectadas

• Somáticas: Afectan al cuerpo en general. No se transmiten a la descendencia.
• Germinales: Afectan a óvulos y espermatozoides. Se transmiten a la descendencia.

Según la Causa

• Espontáneas: Fallos inherentes en la replicación o división celular.
• Inducidas: Provocadas por agentes mutagénicos externos (ejemplo: cáncer de piel por radiación).

Según los Efectos

• Beneficiosas: Contribuyen a la evolución.
• Neutras: No tienen un efecto significativo (ejemplo: cambio en el color de pelo).
• Perjudiciales: Causan enfermedades o síndromes (ejemplo: síndrome de Down).

Según el Tipo de Alteración Genética

• Mutaciones Génicas (Puntuales): Solo afectan a un gen, cambiando la secuencia de bases correspondiente (ejemplo: anemia falciforme).
• Mutaciones Cromosómicas: Afectan a una zona del cromosoma (se duplica, se pierde, se invierte, etc.).
• Mutaciones Genómicas: Afectan a cromosomas enteros (cambio en el número total de cromosomas).

Agentes Mutagénicos (Según la Causa)

Son los agentes externos que inducen mutaciones:

• Físicos: Radiaciones que pueden alterar el ADN, como la ultravioleta (UV), la radiación X o la radiación beta.
• Químicos: Compuestos químicos que alteran la secuencia de nucleótidos del ADN, como la nicotina, ciertas drogas o colorantes.