Materia Inerte y Materia Viva

La materia inerte no es capaz de hacer copias de sí misma, mientras que la materia viva (los seres vivos) sí pueden hacerlo. Estas copias son sus descendientes. Los seres vivos almacenan y transmiten información sobre su estructura y funcionamiento.

Diversidad y Evolución

Las copias son casi idénticas. Esta similitud es clave para la diversidad, permitiendo la adaptación a diferentes ambientes, y es la base de la evolución de las especies.

Darwin y la Herencia Mezclada

Darwin propuso el mecanismo de la herencia mezclada para explicar la selección natural. Sin embargo, este mecanismo es erróneo, ya que suponía que los caracteres se mezclaban en los hijos. Esto implicaba la homogeneización de las poblaciones y la no existencia de la selección natural.

Mendel y los Genes

Mendel demostró que las unidades básicas de la herencia (factores hereditarios) que determinan los caracteres no se mezclan ni pierden su individualidad. Se transmiten de forma independiente. A este factor hereditario se le denomina gen.

Para cada carácter, cada individuo recibe un gen del padre y otro de la madre. El que se manifiesta de manera visible es el gen dominante.

Genes y Cromosomas

Los genes se encuentran en los cromosomas; de hecho, los genes son trozos de cromosomas. En los cromosomas (en el núcleo celular) se almacena la información genética que se transmite de padres a hijos. Cada persona tiene 23 pares de cromosomas: 22 pares son iguales en ambos sexos y 1 par son los cromosomas sexuales. Los genes están hechos de ADN y en ellos se encuentran las claves de la herencia.

¿Cómo se Copian los Seres Vivos?

La molécula de ADN está formada por dos cadenas enrolladas en forma de doble hélice, con un elevado número de nucleótidos. Cada nucleótido está formado por:

  • Una base nitrogenada (hay 4 bases diferentes: adenina A, timina T, guanina G, citosina C)
  • Un azúcar (desoxirribosa)
  • Ácido fosfórico

Las bases se aparean de la siguiente manera: A-T, C-G. Este apareamiento selectivo sugiere un posible mecanismo para la replicación del material genético. La replicación es la duplicación del ADN antes de la división celular para que, después de esta, cada célula tenga la misma información genética.

Duplicación del ADN

Los genes se copian duplicando la molécula de ADN. La doble hélice del ADN se divide en dos cadenas. Cada una de esas cadenas sirve de molde para formar una cadena complementaria, dando como resultado la formación de dos moléculas de ADN hijas, idénticas a la molécula madre de ADN. La duplicación se logra gracias al apareamiento selectivo de las bases A-T y C-G, que funcionan como un molde para replicar el material genético.

¿Para Qué Sirven los Genes?

Para hacer copias de sí mismos y poder transmitir la información hereditaria a la descendencia.

Los genes:

  • Almacenan la información hereditaria
  • Dictan qué proteínas se fabrican (estas proteínas llevan a cabo la inmensa mayoría de las funciones de los seres vivos).

Síntesis de Proteínas

  • Las proteínas se sintetizan en los ribosomas (orgánulos que se encuentran en el citoplasma de las células).
  • La información hereditaria que se almacena en el ADN, se encuentra en el núcleo de las células, y se utiliza para sintetizar proteínas.

La síntesis de proteínas se realiza de la siguiente forma:

  • El ADN del núcleo transcribe o pasa la información del ADN al ARNmensajero.
  • El ARNmensajero sale del núcleo por los poros de la membrana nuclear y llega al citoplasma, donde se une a los ribosomas. En los ribosomas se lee y se traduce (síntesis de la cadena de la proteína) el mensaje codificado que trae desde el ADN del núcleo.
  • El ARNtransferencia selecciona un aminoácido específico para cada grupo de tres nucleótidos del ARNmensajero y lo lleva al ribosoma. Luego, se van encadenando otros aminoácidos hasta formar una proteína.

Código Genético

Es la relación entre la secuencia de nucleótidos en el ARNmensajero y la secuencia de aminoácidos en la proteína. Según este código, cada tres nucleótidos le corresponde un aminoácido.

Genoma Humano

  • El genoma es el conjunto de toda la información genética de un organismo.
  • Cada persona tiene 23000 genes, pero los genes que codifican proteínas son sólo un 2 % del ADN.
  • La secuenciación de genes demuestra que muchos de ellos están interrumpidos por secuencias extra de ADN que no se emplean para generar proteínas, y que se denominan intrones.
  • El 98 % del ADN restante no codifica proteínas y está formado por intrones, genes de ARN y ADN basura.
  • La genómica es la parte de la Biología que estudia los genomas.
  • La proteómica estudia las proteínas codificadas por el genoma. Algunos genes codifican más de una proteína, dependiendo de cómo se combinen los exones de ese gen.

Elementos del ADN

Resumiendo, en el ADN se pueden distinguir los siguientes elementos:

  • Genes que codifican proteínas con exones e intrones. (Exon: es la porción de ADN en un gen que codifica proteínas. Intrón: es la porción de ADN en un gen que no sintetiza proteínas).
  • Genes de ARN: son fragmentos de ADN cuya transcripción da lugar a ARN que no codifica proteínas.
  • ADN basura: no pertenece a ningún gen. No se conoce su función.

Genética del Desarrollo

  • Se ocupa de descifrar las reglas que rigen el desarrollo de los organismos, desde el óvulo fecundado hasta el organismo adulto.
  • Científicos españoles descubrieron que los organismos se construyen de forma modular, descubrieron que hay territorios (compartimentos) en los que se expresan determinados genes de forma exclusiva durante el desarrollo.
  • El desarrollo de un organismo supone que una célula inicial se multiplica (proliferación) y luego las células hijas se especializan para formar los distintos tejidos (diferenciación).
  • En la fase de proliferación ocurre la división de células y la replicación del genoma.
  • En la fase de diferenciación ocurre la regulación de la expresión del genoma para que se expresen unos genes (los propios de cada tejido) y no otros.

Epigenética

Es la rama de la genética que estudia las características de un individuo que no están determinadas por la secuencia de nucleótidos del ADN. Algunas de las causas son las siguientes:

  • Si un trozo de ADN está muy enrollado, puede ser que se inhiba la síntesis de algunas proteínas.
  • Algunos genes inhiben su expresión porque algunas moléculas se combinan con las bases del ADN, influyendo en la formación de ciertas proteínas.
  • Proteínas y otras moléculas en el citoplasma también influyen en la síntesis de proteínas en los ribosomas.

Ciertos tipos de cánceres se relacionan con este código epigenético. Existen fármacos epigenéticos que invierten los cambios del epigenoma que se producen en el desarrollo de ciertas formas de cáncer.