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El ADN y el Código Genético
Trabajo diseñado por: Salvador Hidalgo Fuentes y Carlos Terrero Guillamón
¿Qué es el ADN?
– El ADN o ácido desoxirribonucleico es uno de los 2 tipos de
ácidos nucleicos que existen ya que el otro se trata del ARN.
Son largas cadenas de unidades más simples llamadas
nucleótidos.
– Los nucleótidos son moléculas formadas por 3 subunidades: la
desoxirribosa o ribosa, en el caso de ARN, una molécula de
ácido fosfórico y una base nitrogenada.
– Existen dos clases de bases nitrogenadas:
Púricas: la Adenina y la Guanina
Pirimidínicas: la Citosina, la Timina y el Uracilo (en el ARN)
¿Cómo se forma un ácido nucleico?
Los nucleótidos se unen entre sí
mediante enlaces fosfodiéster. En
este tipo de enlaces el grupo
hidroxilo de la posición 3’ de un
nucleótido reacciona con un grupo
–OH del ácido fosfórico de otro,
liberándose una molécula de
agua, de forma que los dos
nucleótidos quedan enlazados por
un puente de oxígeno.
Es decir, el esqueleto estructural
de un polinucleótido tiene una
parte variable que son las bases
nitrogenadas y una ,invariable, el
esqueleto azúcar-fosfato.
En las cadenas de nucleótidos se
distinguen un extremo 3’ terminal
y un extremo 5’.
Estructura del ADN
La molécula de ADN está
formada por dos cadenas de
desoxirribonucleótidos de A,
G, C y T, enrolladas en forma
de doble hélice.
Las dos cadenas son
antiparalelas y se mantienen
unidas por puentes de
hidrógeno que se establecen
entre las bases por uniones
complementarias: A-T; G-C;
T-A; C-G
Estructura del ARN
El ARN es un ácido nucleico pero tiene unas diferencias respecto a
la estructura del ADN:
– Está formado por una única cadena de ribonucleótidos de A, G,
C y U, que sustituye a T, y en algunos casos puede plegarse
sobre sí misma y establecer estructuras de doble hélice.
– Existen tres tipos de ARN:
ARN mensajero (ARNm)
ARN transferente (ARNt)
ARN ribosómico (ARNr)
Funciones de los ácidos nucleicos
El ADN es la molécula portadora de la información
genética. Es, por eso, la molécula que almacena la
información que se transmite a las generaciones y que se
expresa en la propia célula para llevar el control de las
funciones vitales.
A continuación, vamos a explicar en que consisten las 2
principales funciones de los ácidos nucleicos.
De generación en generación: la información genética se
transmite por el proceso de replicación en el que la molécula de
ADN se duplica y tenemos 2 copias idénticas. Cada copia irá a una
célula hija durante la división celular, que explicaremos más
adelante.
Expresión en la propia célula, o síntesis de proteínas: la
información contenida en la secuencia de base del ADN produce
todas las proteínas de la célula. Éstas regulan los procesos
químicos celulares y controlan las funciones vitales. Para expresar
la información en la célula hay dos procesos que serán explicados
en el siguiente apartado.
Transcripción

Se basa en la síntesis de los distintos tipos de ARN:

ARN mensajero

ARN ribosómico

ARN transferente
El enzima ARN polimerasa lee la secuencia de bases de la hebra
molde del ADN, y sintetizando la cadena de ARN por la
colocación y unión de ribonucleótidos complementarios de
Adenina, Citosina, Guanina y Uracilo, (que sustituye a la Timina
en el ARN). Así, si en el ADN aparece una A, la ARN polimerasa
colocará una U; si lee una T, colocará una A, y si aparece una G,
se sitúa una C e viceversa.
Traducción
Consiste en la síntesis de una proteína y se realiza en los
ribosomas.
– La información del ARNm esta codificado en forma de triplete
(codones); cada tres bases indican un aminoácido (AA).
– Los aminoácidos son transportados al ribosoma por los ARNt.
– Los ARNt tienen un anticodón complementario de un codón del
ARNm lo que permite la colocación del aminoácido correcto.
– Los aminoácidos, mientras son situados, van estableciendo
entre ellos enlaces peptídicos que originan la proteína.
Ciclo Celular
Se define al ciclo celular como al conjunto de procesos
que sufre una célula desde que se forma a partir de otra
preexistente hasta que se reproduce.
En general, un ciclo celular tiene 2 periodos: la interfase,
en la que la célula crece y se prepara para dividirse, y la
división celular, en la que la célula lleva a cabo su
reproducción y genera 2 células hijas.
Interfase
Este periodo abarca desde que la célula se forma hasta que va a
iniciar su división. Durante la interfase se produce, entre otras
cosas, la duplicación del ADN. A su vez, presenta 3 fases: G1,S y
G2.
Fase G1.- la célula recién formada crece y aumenta el numero de
orgánulos celulares que contiene.
Fase S.- se produce la duplicación del ADN, de manera que, al final
de la etapa, la célula contiene 2 copias de su material genético.
Fase G2.- se sintetizan las estructuras necesarias para la división
celular.
División Celular
La células eucariotas se reproducen por un proceso conocido como
división celular que comprende la mitosis y la citocinesis.
Mitosis o Cariocinesis: Consiste en la división del núcleo. En ella a
partir del núcleo de una célula madre, se obtienen dos núcleos hijos
con el mismo numero de cromosomas que el núcleo materno.
La citocinesis: es la separación del citoplasma, que origina dos
células hijas independientes. Tiene lugar al final de la mitosis y
sucede de forma diferente en las células animales y en las
vegetales.
Fases de la mitosis
Profase: en la célula se duplican los centríolos. Cada par de
centríolos se dirige hacia un polo de la célula y origina el uso
mitótico gracias al desarrollo del haz de microtúbulos. La cromatina
se condensa y aparecen los cromosomas; al final se observa que
están formados por dos cromátidas hermanas unidas por un
centrómero. La membrana nuclear y el nucleolo desaparecen.
Metafase: los cromosomas alcanzan su máxima condensación y se
sitúan en el ecuador de la célula unidos a la fibras del uso mitótico.
Anafase: Las fibras del uso se acortan lo que provoca la separación
de las dos cromátidas hermanas de cada cromosoma. Cada
cromátida migra hacia un polo de la célula.
Telofase: Las cromátidas pierden su condensación y vuelven a su
estado de cromatina, se inicia la citocinesis, y reaparecen la
membrana nuclear y el nucleolo. Al final del proceso habrá dos
núcleos hijo con 2n cromosomas de una cromátida cada uno.
El Código Genético
El Código Genético es el conjunto de normas por las que la
información codificada en el material genético se traduce en
proteínas en las células vivas. El código define la relación entre
secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos.
Cada codón se corresponde con un aminoácido especifico.
La secuencia del material genético se compone de cuatro bases
nitrogenadas distintas, que tienen una función equivalente a letras
en el código genético: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina
(C) en el ADN y adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C)
en el ARN.
Debido a esto, el número de codones posibles es 64, de los cuales
61 codifican aminoácidos. La secuencia aminoacídica de una
proteína en concreto, que tendrá una estructura y una función
especificas.
Descubrimiento del Código Genético
Cuando James Watson,
Francis Crick, Maurice Wilkins
y Rosalind Franklin
descubrieron la estructura del
ADN, comenzó a estudiarse
en profundidad el proceso de
traducción de proteínas.
George Gamow postuló que
un código de tres bases debía
ser el empleado por las células
para codificar la secuencia
aminoacídica, ya que tres es el
número entero mínimo que
con cuatro bases nitrogenadas
distintas permiten más de 20
combinaciones.