Fundamentos de la Biología Molecular y la División Celular

Conceptos Fundamentales de la Genética y la Biología Molecular

El Gen y el Genoma

• Un gen es una secuencia ordenada de nucleótidos en la molécula de ADN (o ARN, en el caso de algunos virus) que contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína.
• Los genes se disponen a lo largo de ambas cromátidas de los cromosomas en el núcleo celular.
• El conjunto de genes de una especie, y por tanto de los cromosomas que los componen, se denomina genoma.
• Las células eucariotas poseen una dotación diploide, es decir, tienen dos copias del genoma.

El Lenguaje Genético

• El alfabeto del idioma en el que se expresa el ADN solo tiene cuatro letras (A, G, C, T), pero se pueden construir infinidad de secuencias distintas.
• El idioma de las proteínas consta de 20 letras, que son los aminoácidos.
• Las proteínas son las moléculas responsables de la actividad biológica y desempeñan una diversidad de funciones biológicas: estructural, defensiva, hormonal, transportadora, enzimática, entre otras.
• La información genética debe descodificarse para poder ser utilizada por la célula. Este proceso se realiza en dos fases:
  1. Transcripción
  2. Traducción

Transcripción del Gen: Síntesis de ARN

• Tiene lugar en el núcleo y origina una cadena de ARN mensajero (ARNm).
• El ARNm sale del núcleo y se dirige al citoplasma, llevando el mensaje genético del gen para que se sintetice una proteína.
• Otros tipos de ARN:
  • ARNr (forma los ribosomas).
  • ARNt (o de transferencia).

Traducción del ARNm: Síntesis de Proteínas

• Tiene lugar en el citoplasma.
• El mensaje es captado por un ribosoma y convertido en la secuencia de aminoácidos de una proteína.
• En este proceso se usa un diccionario universal (el código genético), que asigna a cada grupo de tres bases del ARNm (triplete o codón) uno de los 20 aminoácidos.
• El ribosoma es un excelente traductor que recorre la molécula de ARNm y va incorporando los aminoácidos, con ayuda de las moléculas de ARNt que transportan los diferentes aminoácidos hasta el ribosoma y reconocen las secuencias de cada triplete del ARNm.

Replicación del ADN y Ciclo Celular

Replicación del ADN

• Consiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice. Cada cadena actúa como molde para que se forme otra cadena que posee una secuencia de nucleótidos complementaria.
• Se obtienen dos moléculas de ADN bicatenario idénticas a la doble hélice del ADN original, que se repartirán una a cada célula hija.
• Permite que la información génica almacenada en los genes se copie a sí misma.
• Tiene lugar en la fase S de la división celular, por lo que los cromosomas se vuelven dobles (cada uno consta de dos cromátidas unidas por el centrómero).
• Esta capacidad que tiene el ADN de originar réplicas idénticas es la base de la reproducción y de la herencia de la información génica.
• Tipos de reproducción:
  • Reproducción asexual (mediante la mitosis).
  • Reproducción sexual (mediante meiosis).

El Ciclo Celular

• Las células surgen por división de otras células y, hasta que vuelven a dividirse, atraviesan una serie de fases sucesivas (G₁, S, G₂ y M, que incluye Mitosis y Citocinesis).

Interfase

• Los cromosomas están desenrollados, en fibras de cromatina.
• A partir de la fase S, los cromosomas son dobles.

Mitosis

Permite el reparto equitativo del material cromosómico entre dos células hijas.

• Profase

  • Desaparece la envoltura nuclear y el nucléolo.
  • Se duplican los centriolos y cada par se dirige a un polo opuesto de la célula.
  • Los centriolos forman el huso mitótico.
  • Los cromosomas, con sus dos cromátidas, se hacen más cortos y gruesos y comienzan a individualizarse.

• Metafase

  • El huso mitótico está bien formado.
  • Los cromosomas son visibles en la placa ecuatorial del huso.

• Anafase

  • En cada cromosoma doble se rompe el centrómero.
  • Cada cromátida emigra a un polo opuesto.

• Telofase

  • Finaliza la migración de cromátidas.
  • Reaparece la envoltura nuclear y el nucléolo.
  • Desaparece el huso mitótico.

Citocinesis

Junto a la telofase, tiene lugar la división del citoplasma, con lo que se forman dos células hijas. Cada una posee un juego de cromátidas idénticas que se desenrollan y vuelven al estado de cromosomas interfásicos.