Fundamentos de Biología Molecular: Del ADN a la Biotecnología Moderna

1. Ácidos nucleicos

• ADN y ARN: estructura y diferencias fundamentales.
• Nucleótidos: compuestos por bases nitrogenadas, una pentosa y un grupo fosfato.
• Enlaces fosfodiéster e interacciones entre bases mediante puentes de hidrógeno.

2. Replicación del ADN

• Características principales: proceso semiconservativo, bidireccional y antiparalelo.
• Enzimas clave del proceso:
  • Helicasa: encargada de separar las cadenas de ADN.
  • Primasa: sintetiza los cebadores o primers.
  • ADN polimerasa: añade nucleótidos en dirección 5’→3’.
  • Ligasa: une los fragmentos de Okazaki en la hebra retrasada.
  • Topoisomerasa: evita el sobreenrollamiento de la hélice.

3. Expresión génica

Transcripción (ADN → ARN)

• La ARN polimerasa sintetiza el ARN mensajero (ARNm).
• Fases del proceso:
  1. Iniciación: reconocimiento de la región del promotor.
  2. Elongación: síntesis propiamente dicha del ARNm.
  3. Terminación: finalización de la síntesis y liberación del transcrito.
• Procesamiento en eucariotas (maduración):
  • Corte de intrones (secuencias no codificantes) y empalme de exones.
  • Adición de la caperuza 5’ y la cola de poli-A.

Traducción (ARNm → Proteína)

• El proceso ocurre en los ribosomas.
• Código genético: se define como universal, degenerado y sin solapamiento.

Tipos de ARN implicados

• ARNm (mensajero): transporta la información genética desde el núcleo.
• ARNt (transferencia): transporta los aminoácidos específicos según su anticodón.
• ARNr (ribosómico): forma parte esencial de la estructura ribosomal.

Fases de la traducción

1. Iniciación: formación del complejo de unión entre el ribosoma y el ARNm.
2. Elongación: crecimiento de la cadena polipeptídica mediante enlaces peptídicos.
3. Terminación: reconocimiento del codón STOP y liberación de la proteína.

4. Regulación de la expresión génica

• Procariotas: se organiza frecuentemente en operones, como el Operón Lac (modelo inducible).
• Eucariotas: la regulación es más compleja y ocurre a niveles transcripcional, postranscripcional, traduccional y postraduccional.

5. Mutaciones

• Tipos: se clasifican en génicas, cromosómicas y genómicas.
• Causas: pueden ser espontáneas o inducidas por agentes mutagénicos (radiación, químicos).
• Consecuencias: pueden resultar beneficiosas, neutras o perjudiciales para el organismo.

6. Biotecnología y manipulación genética

• Técnicas principales:
  • PCR (Reacción en cadena de la polimerasa): técnica para la amplificación de ADN.
  • Electroforesis en gel: método de separación de fragmentos de ADN por tamaño.
  • Enzimas de restricción: proteínas que cortan el ADN en secuencias específicas.
  • ADN recombinante: tecnología para la introducción de genes foráneos en organismos.
• Aplicaciones:
  • Medicina: desarrollo de terapia génica y vacunas de ARNm.
  • Agricultura: creación de organismos transgénicos.
  • Diagnóstico genético: identificación mediante la huella genética.