La replicación del ADN

El ADN tiene la capacidad de replicarse, es decir, puede realizar copias idénticas de sí mismo.

La replicación permite que las células hijas resultantes de la mitosis celular reciban la misma información genética que la célula madre.
La replicación del ADN tiene lugar al final de la interfase. Para que ocurra, la célula necesita las moléculas que forman los diferentes nucleótidos y una serie de enzimas, que controlan y dirigen el proceso en todo momento.

1. La replicación comienza con la rotura de los enlaces de hidrógeno que unen las bases nitrogenadas complementarias de ambas cadenas. De esta forma las dos hebras empiezan a desenrollarse
2. Cada cadena parental constituye el molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. Cuando ambas se separan, enzimas especificas van leyendo la información y uniendo los nucleótidos complementarios.
3. Conforme se van formando las nuevas cadenas se establecen enlaces de hidrógeno entre las bases, y las hebras se van enrollando. El resultado son dos moléculas de ADN iguales entre sí y a la molécula original.

La replicación del ADN es de tipo semiconservativo, ya que cada nueva hélice conserva la cadena original que sirvió de molde y una cadena nueva.
Aunque el mecanismo de copia es muy eficaz, durante la replicación pueden ocurrir errores de lectura y colocación de bases, lo que origina copias imperfectas de la molécula de ADN. En la célula existen enzimas de reparación que detectan los nucleótidos incorrectamente apareados, los retiran y los reemplazan por los correctos. Esto minimiza la posibilidad de errores en la copia.
Las dos cadenas de ADN sintetizadas constituyen cada una de las dos cromátidas que formarán un cromosoma.

El ADN portador de la información genética

Los primeros análisis químicos que se realizaron de los cromosomas revelaron que estaban constituidos por ácido desoxirribonucleico (ADN) y proteínas, en unas cantidades más o menos parecidas.
En un principio se creyó que eran las proteínas las moléculas que contenían la información genética, basándose en que el ADN presentaba una composición química demasiado sencilla. Frederick Griffith y Oswald Avery aportaron la prueba definitiva de que era el ADN, y no las proteínas, la molécula portadora de la información genética.

En 1944 Avery y sus colaboradores encontraron la explicación a este fenómeno, al descubrir que la sustancia encargada de transformar las bacterias inofensivas en virulentas era el ADN, que determinaba la producción o no de la cápsula bacteriana.
Posteriores experimentos demostraron que el ADN es el material genético
en todos los seres vivos.

El concepto de Gen

Cada ser vivo presenta unos rasgos característicos (anatómicos, fisiológicos y de comportamiento) que diferencian un individuo de otro. Cada uno de esos rasgos distintivos se denomina carácter.
Muchos de los caracteres que van apareciendo a lo largo del desarrollo y crecimiento de un individuo son heredados de los progenitores. Algunos de ellos, además, tienen una clara influencia ambiental. Así, por ejemplo, la estatura, es un carácter heredado, ya que los padres altos suelen tener hijos altos, pero la alimentación influye de forma decisiva en este carácter.

Desde el punto de vista estructural, un gen es un fragmento de ADN que contiene la información genética para un determinado carácter. No todo el ADN contenido en los cromosomas codifica para proteínas. La mayoría del ADN contienen genes que se encargan de regular la actividad de otros y fragmentos cuya función es aún desconocida. Se denomina genoma al conjunto completo de genes de un organismo.

La expresión de la información genética

El ADN contiene información para que los aminoácidos se unan y formen las proteínas. Sin embargo, dado que la síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas (situados en el citoplasma) y que el ADN se halla en el núcleo, del que no sale, se hace necesaria la existencia de alguna molécula que actúe como intermediario entre el ADN y los ribosomas. Este papel de intermediario lo realiza un tipo de ARN, el ARN mensajero (ARNm). El proceso de formación de los ARN se denomina transcripción. 

Con la información contenida en la molécula de ARNm se puede sintetizar una cadena polipeptídica en un proceso denominado traducción que ocurre en los ribosomas. En este proceso intervienen otros tipos de ARN, el ARN ribosómico (ARNr), componente fundamental de los ribosomas, y el ARN de transferencia (ARNt), que transporta los aminoácidos hasta los ribosomas.

TRANSCRIPCIÓN

La síntesis del ARN o transcripción ocurre en el interior del núcleo. Como requisitos previos necesita:

a) Una cadena de ADN que actúe como molde. De las dos cadenas de nucleótidos que forman el gen, solo una, la denominada molde, se transcribe realmente, mientras que la otra, llamada informativa, no lo hace.

b) Enzimas. El proceso está catalizado por las ARN-polimerasas. En los procariontes solo existe una, mientras que en los eucariontes existen tres, llamadas ARN-polimerasas I, II y III: la I interviene en la formación del ARNr, la II lo hace en la síntesis de todos los ARNm y la III en la del ARNt y de un ARNr de pequeño tamaño.

c) Ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U. Se unen mediante un enlace éster entre el ácido fosfórico situado en la posición 5′ de un ribonucleótido trifosfato y el grupo -OH situado en posición 3′ del último ribonucleótido de la cadena de ARN en formación.

En la adición de sucesivos ribonucleótidos para formar el ARN, la ARN-polimerasa avanza a lo largo de la cadena de ADN «leyéndola» en sentido 3′–5′, mientras que el sentido de síntesis del ARN es 5′–3′.

LA TRADUCCIÓN A PROTEÍNAS

El código genético es, en definitiva, la clave que permite la traducción del mensaje genético a su forma funcional, las proteínas. Cada señal que codifica para un aminoácido está constituida por tres bases nitrogenadas consecutivas (un triplete), es decir, 4³ = 64 tripletes de bases distintas.

Los tripletes de bases del ARNm reciben el nombre de codones. Existen 61 codones codificadores de aminoácidos y 3 (UAA, UAG y UGA, llamados sin sentido) que señalan el final del mensaje y no especifican ningún aminoácido. Hay también un codón (AUG) que, además de codificar para el aminoácido metionina, es la señal de comienzo.

Este código genético presenta unas características que ayudan al cumplimiento de su función:

Es universal. El código es compartido por todos los organismos conocidos, incluyendo los virus; así, por ejemplo, el codón UUG codifica para el aminoácido Leucina tanto en los procariontes como en los eucariontes, lo mismo que ocurre con todos los codones. Este hecho indica que el código ha tenido un solo origen evolutivo.

La mayor parte de los aminoácidos, a excepción de la metionina y el triptófano, están codificados por más de un codón. Los distintos codones que codifican para un mismo aminoácido se denominan codones sinónimos; esto supone una ventaja, ya que en el caso de que se produzcan cambios en algún nucleótido, es decir, que haya mutaciones, no se tiene por qué alterar el orden de los aminoácidos que forman una proteína.

Durante la traducción, el ribosoma “interpreta” el mensaje del ARNm, de tal manera que la secuencia de codones determina el orden de aminoácidos de la cadena polipeptídica.

Cada molécula de ARNt porta en uno de sus extremos un aminoácido concreto, además tiene un triplete de nucleótidos, llamado anticodón, complementario de un codón determinado del ARNm. De esta manera, si el codón del ARNm es UGG, el anticodón complementario del ARNt será ACC, y el aminoácido que portará será el triptófano (Trp).
Así, los ARNt van añadiendo aminoácidos a la cadena polipeptídica en formación, según el orden de los codones del ARNm.

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