Genética molecular: ADN, replicación y síntesis de proteínas

El ADN: Molécula de la Herencia

En la actualidad, 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.

Estructura del ADN: La Cadena Simple

• La molécula del 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 4 tipos de bases nitrogenadas:
  • Adenina (A)
  • Citosina (C)
  • Timina (T)
  • Guanina (G)
• 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.

La Doble Hélice

• El ADN está constituido por 2 cadenas de nucleótidos.
• La unión entre las bases de ambas cadenas no se produce al azar, sino que siempre se hace según este patrón de complementariedad:
  • Adenina (A) se une con Timina (T).
  • Citosina (C) se une con Guanina (G).
  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 micras de diámetro.

La Duplicación del ADN (Replicación)

La replicación del ADN es el proceso mediante el cual la molécula crea copias idénticas de sí misma, asegurando la transmisión de la información genética.

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 2 copias idénticas del ADN. Cada una de ellas tiene una hebra procedente del ADN inicial y otra nueva que se forma. Por esta razón, se dice que la replicación del ADN es semiconservativa.

Ejecución del Mensaje Genético: Síntesis de Proteínas

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

La expresión de la información genética culmina en la síntesis de una proteína específica. Las proteínas son moléculas grandes con funciones vitales (estructurales, fisiológicas, etc.). Entre ellas se encuentran las enzimas, que son proteínas que permiten que se realicen las reacciones bioquímicas en los seres vivos.

Tipos de ARN involucrados

• ARNm (ARN mensajero): Es una copia del mensaje genético del ADN, esencial para la síntesis de una proteína.
• ARNr (ARN ribosómico): Forma parte de los ribosomas, orgánulos donde se unen los aminoácidos para formar las cadenas proteicas.
• ARNt (ARN de transferencia): Transporta, hasta los ribosomas, los aminoácidos que van a unirse.

Fase 1: Transcripción

Proceso mediante el cual la información de un gen se copia del ADN al ARNm.

1. Se abre la doble hélice del ADN.
2. Los nucleótidos complementarios se sitúan enfrente de una de las dos cadenas.
3. Solamente se copia una de las dos cadenas de ADN (la cadena molde).
4. Se obtiene una cadena de ARN con una secuencia de bases complementaria a la del ADN.

Fase 2: Traducción

Proceso en el que el mensaje del ARNm se utiliza para construir la secuencia de aminoácidos de una proteína.

1. El mensaje copiado en forma de ARN es complementario al que se encuentra en el ADN.
2. Este ARN es una molécula de cadena sencilla y, al ser más pequeña que el ADN, puede salir del núcleo.
3. El ARNm se sitúa sobre los ribosomas, orgánulos citoplasmáticos que sintetizan las proteínas.
4. El ARNt transporta los aminoácidos libres del citoplasma hasta los ribosomas, siguiendo el orden que indica el mensaje del ARNm.
5. Cada molécula de ARNt es específica para cada aminoácido.
6. Los ribosomas recorren la cadena de ARNm y van uniendo aminoácidos en el orden adecuado, según la secuencia de bases nitrogenadas: el ARNm es leído por los ribosomas que lo traducen en una proteína.
7. Para cada proteína existe un ARNm distinto y, por lo tanto, un fragmento de ADN distinto con la información necesaria.

El Código Genético

El Código Genético es la relación que existe entre la secuencia de bases nitrogenadas del ADN (o ARNm) y la secuencia de los aminoácidos que constituyen una proteína.