Fundamentos de la Biología Molecular: ARN, ADN, Mutaciones y Genoma Humano
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El Ácido Ribonucleico (ARN): Estructura y Funciones Biológicas
El ARN (Ácido Ribonucleico) se define como el material genético de ciertos virus (virus ARN) y, en los organismos celulares, es la molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica.
Funciones del ARN en Sistemas Biológicos
- En virus ARN: Esta molécula dirige dos procesos esenciales: la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que forman la cápsula del virus) y la replicación (proceso mediante el cual el ARN forma una copia de sí mismo).
- En organismos celulares: El material genético principal es el ácido desoxirribonucleico (ADN), el cual lleva la información que determina la estructura de las proteínas. Sin embargo, el ADN no puede actuar solo y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo).
Composición Química y Diferencias con el ADN
Al igual que el ADN, el ARN está formado por una cadena de compuestos químicos llamados nucleótidos. Cada nucleótido de ARN se compone de:
- Una molécula de un azúcar llamado ribosa.
- Un grupo fosfato.
- Una de cuatro posibles bases nitrogenadas: adenina, guanina, uracilo y citosina.
Estos compuestos se unen de forma similar a como lo hacen en el ADN. El ARN se diferencia químicamente del ADN en dos aspectos clave:
- La molécula de azúcar del ARN (ribosa) contiene un átomo de oxígeno que falta en el ADN (desoxirribosa).
- El ARN contiene la base uracilo en lugar de la timina del ADN.
Síntesis y Procesamiento del ARN
El ARN es transcrito desde el ADN por enzimas llamadas ARN polimerasas y es procesado posteriormente por muchas otras proteínas.
El uracilo, aunque es diferente a la timina, puede formar puentes de hidrógeno con la adenina, de la misma manera que la timina lo hace en el ADN. La razón por la cual el ARN contiene uracilo en vez de timina es actualmente una pregunta sin respuesta definitiva en la biología.
El ARN Mensajero (ARNm) y la Traducción
Parte del ADN se transcribe en ARN. Este ARN actúa como un mensajero que viaja al citoplasma, donde el ribosoma es el lugar físico para la traducción de los genes a proteínas.
Conceptos Fundamentales en Genética
La Mutación Genética
En genética y biología, una mutación es una alteración o cambio en la información genética (el genotipo) de un ser vivo. Este cambio produce una modificación de características que se presenta súbita y espontáneamente, y que se puede transmitir o heredar a la descendencia.
La unidad genética capaz de mutar es el gen, que es la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN. En los seres multicelulares, las mutaciones solo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas.
El Proyecto Genoma Humano (PGH)
El Proyecto Genoma Humano intenta determinar en qué cromosoma, y dentro de estos en qué lugar, se encuentra ubicado cada gen (unidad principal en la transmisión de las características hereditarias).
Cada uno de estos genes se compone de una larga cadena de nucleótidos. La estructura del ADN, conocida como la doble hélice de Watson y Crick, está constituida por:
- Una estructura lateral y vertical (esqueleto) formada por un grupo fosfato y el azúcar desoxirribosa.
- Peldaños horizontales constituidos por cuatro bases que se unen entre sí siempre de igual forma: Adenina, Timina, Citosina y Guanina.
El Código Genético y los Aminoácidos
Cada triplete de bases nitrogenadas (codones), según se ordenen, codifican la formación de cada uno de los 20 aminoácidos que constituyen las proteínas. Este mismo proceso se da en todos los seres vivos, desde los unicelulares hasta los seres humanos.
Aplicaciones de la Biotecnología
Alimentos Transgénicos (OMG)
Los alimentos transgénicos son todos aquellos que contienen ingredientes o que fueron producidos a partir de un Organismo Modificado Genéticamente (OMG). Provienen en su mayor parte de plantas transgénicas como el maíz o la soya.
Los alimentos transgénicos no siempre contienen las proteínas codificadas por los genes transferidos, porque muchas de ellas se expresan en partes de las plantas distintas a los órganos de cosecha.