ADN, Molécula de la Herencia

Los genes se localizan en el interior de todas las células. Están constituidos por una molécula conocida como ADN (ácido desoxirribonucleico), portadora de la información que dota a una célula y a un organismo de sus características biológicas.

La Molécula de 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 (adenina, timina, guanina, citosina). La unión de los nucleótidos da lugar a una larga cadena en la que se alternan las desoxirribosas y los ácidos fosfóricos. Las bases quedan colgando de las desoxirribosas.

ADN

  • Está constituido por dos cadenas de nucleótidos.
  • En la unión entre las bases existe un patrón: adenina-timina, guanina-citosina.
  • Tiene forma de doble hélice.
  • La unión se produce porque las bases están unidas.

Empaquetamiento del ADN

En una célula humana existen 4 metros de ADN. La información genética es la misma en las células de un organismo, pero varía la cantidad en el ciclo celular:

  • Citocinesis.
  • Fase G1: síntesis de proteínas y crecimiento celular.
  • Fase S: replicación de ADN y síntesis de histonas.
  • Fase G2: preparación para división celular.
  • Fase de mitosis: división nuclear.

Duplicación de la Información Genética

El ADN puede formar copias de sí mismo.

  • La doble hélice se abre, y las cadenas se separan.
  • A cada hebra de ADN se acoplan nucleótidos libres cuyas bases son complementarias.
  • Los nucleótidos forman las nuevas cadenas.
  • Se obtienen dos copias del ADN. Cada una de ellas tiene una hebra procedente del ADN inicial, por eso se llama semiconservativa.

La Expresión de la Información Genética

Gen es un segmento de ADN que contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína. La consecuencia de la expresión de la información genética es la síntesis de una proteína específica. Las enzimas son proteínas que permiten que se realicen las reacciones bioquímicas que se producen en los seres vivos. Las proteínas están formadas por aminoácidos.

Transcripción de ARN

El ADN copia su mensaje genético en otra molécula, el ARN, que sale del núcleo y lleva la información al citoplasma. Se diferencia del ADN en que tiene ribosa y que tiene uracilo.

Clases:

  • ARNm: necesario para la síntesis de una proteína.
  • ARNr: forma parte de los ribosomas, orgánulos donde se unen los aminoácidos.
  • ARNt: transporta, hasta los ribosomas, los aminoácidos.

Traducción del ARN

  • El ARN sale del núcleo.
  • El ARNm se sitúa sobre los ribosomas, orgánulos que sintetizan las proteínas.
  • El ARNt transporta los aminoácidos libres del citoplasma hasta los ribosomas.
  • Cada ARNt se especializa en un aminoácido.
  • Los ribosomas recorren la cadena de ARNm y se van uniendo a los aminoácidos en el orden adecuado, según la secuencia de bases.
  • Para cada proteína existe un ARNm distinto.

Código Genético

Relación entre la secuencia de las bases nitrogenadas del ADN y la secuencia de los aminoácidos que constituyen una proteína. Tres bases nitrogenadas consecutivas (triplete) forman cada señal que codifica para un aminoácido. Los tripletes del ADN se denominan codógenos y los tripletes de ARNm codones. Código genético es la clave que permite la traducción del mensaje genético, expresado en una secuencia de bases nitrogenadas a una proteína.

  • Un mismo aminoácido puede ser codificado por más de un codón.
  • Es una secuencia lineal de bases.
  • No hay separación entre los codones.
  • Es el mismo para todos los seres vivos.

Ingeniería Genética

Conjunto de técnicas que permiten manipular el material genético.

  • Se localiza el gen, se debe conocer su secuencia de nucleótidos.
  • Se aísla el gen, se utilizan las enzimas endonucleasas de restricción, cortan el ADN por lugares específicos.
  • Se une el gen a una molécula de ADN transportador de una bacteria o virus, gen + el vector se llama ADN recombinante.

Copias de un Gen Determinado

  • Se calienta el ADN y se separan las 2 hebras.
  • Se sintetiza la hebra complementaria de cada una, se utiliza una enzima ADN polimerasa.
  • Se vuelven a separar las hebras.
  • El ciclo se repite.

Implicaciones de la Ingeniería Genética

  • Las expectativas sobre el tratamiento de las enfermedades genéticas abren una vía de esperanza para muchas personas.
  • La modificación genética de plantas y animales podrá mejorar las fuentes de alimentación.

Genoma

Conjunto de genes de un organismo. Significa:

  • Averiguar la secuencia completa de bases del ADN.
  • Localizar y situar todos los genes en los cromosomas.
  • Comprender las relaciones entre los genes.
  • Descubrir e identificar genes antes desconocidos.

Nuestro genoma haploide, contiene 3000 millones de pares de bases = 30000 genes. El 99.9 % de los genes es igual. El 90% del genoma no tiene una función conocida.

Biotecnología Tradicional

Se basa en el empleo de microorganismos para la obtención de productos útiles.

  • El pan: participa la levadura.
  • Los lácteos: a la acción de bacterias se fabrican productos lácteos.
  • Bebidas alcohólicas: se producen por la fermentación de la levadura.

Biotecnología Actual

Basada en logros de la ingeniería genética. La modificación de plantas y de los animales con la finalidad de obtener una mejora en la producción de alimentos: clonación y transgénicos.

Clonación

Obtener varias copias de un gen.

  • Se fragmenta el ADN con las enzimas de restricción y se aísla el gen.
  • Se obtiene un vector bacteriano.
  • Se forma un ADN recombinante con la participación de una enzima ligasa.
  • Se introduce en la célula hospedadora.
  • Se selecciona el clon deseado.

Transgénicos

Animales o plantas con genes de otro organismo, y adquieren cualidades.

Plantas:

  • Se corta, selecciona el fragmento de ADN, de una sustancia insecticida.
  • Se introduce en el ADN de la célula vegetal.
  • Se inserta el material genético de la bacteria en el ADN planta.
  • Se cultivan las plantas.
  • Se obtienen plantas resistentes a bichos.

Animales:

  • Los peces liberan las células sexuales al agua.
  • Los embriones reciben el ADN con la información deseada.
  • Nacen peces transgénicos.
  • Crecen más rápido y sobreviven a ambientes más fríos.

Aplicaciones Biosanitarias

Insulina Humana:

  • Se extrae el plasmado de una bacteria.
  • Se aísla el gen que codifica la insulina humana.
  • Se introduce el gen en el plasmado.
  • Se introduce el plasmado en una bacteria.
  • Las bacterias se reproducen con facilidad.
  • Producen la insulina humana.
  • Se emplea para tratar la diabetes.

Prevención de Enfermedades:

  • Se realiza un cultivo celular con el óvulo fecundado.
  • Se pone un vector con el gen sano.
  • Se obtiene un cultivo transformado.
  • Se extrae el núcleo de la célula corregida y se introduce en un óvulo sin núcleo.