Download En el este tema se demostrará, cómo la información genética se

En el este tema se demostrará, cómo la información genética se almacenaba en el ADN y cómo se traduce en un producto
útil si es necesario.
1. ADN, la sustancia de la que están hechos los genes.
Un cromosoma es una molécula larga y retorcida en espiral en la que se almacena la información genética. Se ha tomado la
abreviación del inglés DNA (Deoxyribonucleic acid) en lugar de la alemana, Desoxyribonukleinsäure (DNS)
El ADN consta de una doble cadena, cuya estructura tiene la forma de escalera de caracol (doble hélice).
Una pieza base del ADN se llama nucleótido. Cada nucleótido consta de sacarosa, a la que se le adhieren residuos de fosfatos,
así como una de cuatro bases: Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) y Timina (T). Una multitud de estas bases unidas entre sí
forma la molécula, en forma de escalera de cuerda, de ADN: afuera se encuentran las moléculas de azúcar y fosfato. Las
cuatro bases apuntan hacia el interior y se depositan en los “peldaños”: La adenina se une siempre con la timina y la citosina
con la guanina. La información genética depende de la secuencia específica. El alfabeto del ADN consta básicamente de las
cuatro letras A, C, G y T.
1.2. Duplicación idéntica del ADN (Replicación)
Antes de cada división celular, el ADN se copia idénticamente. Es decir, se forman dos moléculas idénticas de una molécula
de ADN. Esta replicación idéntica es la base de la transferencia de la información genética. Para cadenas simples de ADN, se
sintetiza una nueva hebra complementaria. Dado que las dos moléculas hijas formadas se componen de una antigua y existe
una hebra recién sintetizada, el proceso de replicación también se conoce como semi-conservador.
La replicación del ADN se desarrolla, en principio, similar en todos los organismos. Se divide en tres fases principales
1.- Iniciación
La iniciación tiene lugar en los respectivos orígenes de replicación.
Se abre el ADN de doble cadena y se permite la unión de proteínas para estabilizar las porciones de cadena sencilla y enzimas
de replicación. (Proteínas que llevan a cabo la replicación).
2.- Elongación.
La doble hélice se desenrolla y se abre gradualmente. Entonces los nucleótidos libres y las bases expuestas se unen
complementariamente. Esta reacción es catalizada por una enzima: la ADN polimerasa.
3.- Terminación
La replicación termina en secuencias de bases específicas del ADN. Entonces, se separan ambas moléculas hija de ADN
resultantes. La tasa de error de la replicación es bastante baja. Si ocurren errores en la formación de los gametos durante la
duplicación idéntica, la información genética cambia por una mutación (genotipo) y a veces también su manifestación física
en los seres vivos (fenotipo)
2. De gen a característica
Para que el cuerpo pueda hacer algo con la información almacenada en el ADN, tiene que traducir esta información de un
gen a una proteína, ya que las proteínas representan los materiales de control y de construcción básicos de un organismo
para todos los procesos, así como el desarrollo de las características del cuerpo. Para la producción de proteínas se debe unir
una multitud de aminoácidos en el orden correcto. Este proceso es controlado por, al menos, un gen para cada proteína: una
unidad que consta de tres bases (triplete de bases) especifica un aminoácido particular. Para la producción de una proteína
siguientes pasos, son necesarios, por tanto:
 La lectura de la información requerida a partir del ADN.
 El transporte de la información del lugar de la producción de proteínas a fuera del núcleo.
 La producción de una proteína a partir de la información, gracias a la combinación de aminoácidos apropiados.
2.1. Transcripción
La lectura de la información genética de un gen, como el color de una flor, se desarrolla en lo llamado transcripción. Dado
que el ADN no está presente entre dos particiones como una doble hebra floja en el núcleo, debe ser desenrollado en una
primera etapa y se abre en dos cadenas simples. De una de estas hebras, se crea una copia. Estas operaciones las lleva a cabo
la ARN polimerasa.
La copia creada (de cadena sencilla) consta, como la hebra del ADN transcrito, de un ácido nucleico, pero aquí se trata de
ARN (ácido ribonucleico). Se diferencia de la de ADN por la molécula de azúcar de ribosa y que la base uracilo (U) sustituye a
la timina. Después de un proceso de maduración esta transcripción llamada ARNm (ARN mensajero) abandona el núcleo a
través de los poros nucleares.
2.2. Traducción
En los ribosomas de la célula, se traduce la secuencia de bases en el ARNm en proteínas. Este proceso se denomina
traducción y funciona con la ayuda de otro tipo de ARN llamado ARNt (ARN de transferencia). Cada RNAt:
 Tiene sitios de unión específica en los codones del mRNA
 Es una molécula transportadora específica para un aminoácido determinado.
 Por lo tanto, es responsable de la unión de los aminoácidos en el orden correcto.
Los ribosomas se sitúan cerca del ARNm y leen la serie de bases y cuidan de que un ARNt con un lugar de unión adecuado y
aminoácidos específicos se pueda adosar al ARNm. El aminoácido liberado está vinculado a los aminoácidos de la molécula de
ARNt previamente unida. Poco a poco, se crea una cadena. Las moléculas de ARNt "vertidas" salen del ribosoma, y el próximo
segmento del ARNm se lee.
2.3. El código genético
Los bloques básicos de formación de todas las proteínas son 20 aminoácidos. En la molécula de ADN, cada aminoácido está
formado por un código (codón) con tres de las cuatro bases cifradas (triplete). Esto se traduce en 64 posibilidades, de cada
posibilidad se codifica un aminoácido particular. Una proteína consta de alrededor de 100 a 1000 aminoácidos. El código
genético es universal, es decir, sirve para todas las células de los seres vivos.
La gramática del código genético tiene unas características especiales:
• El codón AUG (metionina) es el codón de inicio de un mensaje genético. Es decir, el mensaje genético comienza con él.
• Los codones UAA, UGA y UAG actúan como codones de parada y señalan el final de un mensaje genético.
• La fase de lectura de la información codificada (la dirección en la que se lee el mensaje) tiene lugar en grupos de tres bases.
3. Ingeniería Genética
La ingeniería genética es una forma especializada de biotecnología. Se basa en formas de vida para obtener productos útiles.
Los hallazgos de la ingeniería genética y la biología molecular se utilizan para modificar o conseguir la información genética
de un organismo específico.
3.1. De la genética molecular a la ingeniería genética
El hecho de que el código genético se aplique a todos los seres vivos, hace que sea posible la transferencia de ADN de un
organismo a otro ser vivo (incluso de un tipo diferente). A diferencia de la reproducción convencional, en la que todo el
material genético de los padres se combina en sus hijos, la ingeniería genética permite una selección específica, el
aislamiento y la transmisión de los genes.
3.2. Los métodos de transferencia de genes
En la reproducción se transmiten los genes a la descendencia. En la naturaleza, se expanden otras formas de transmisión del
gen:
 Entre dos bacterias sobre sus plásmidos anulares (conjugación).
 Sobre los virus que inyectan su información genética en bacterias y otras células (transducción).
 Mediante la excepción de ADN libre por la pared celular (transformación).
Estas posibilidades de transferencia de gen también se pueden utilizar en la ingeniería genética. Por eso se hace uso de las
siguientes herramientas:
 Las encimas de restricción cortan las moléculas de ADN según la secuencia de bases fijas.
 Secuencias de ADN conocidas se centran en la búsqueda de genes.
 Las ligasas se unen a los fragmentos de ADN enzimáticamente.
 Los vectores transportan los genes extraños en una célula, para esto se utilizan bacterias y virus.
3.3. Aplicación de la ingeniería genética
Las posibilidades de la ingeniería genética serán cada vez más diversas en la industria, agricultura, protección del medio
ambiente, investigación y medicina. Pueden utilizarse, entre otras cosas, para la producción de sustancias, como
medicamentos, para mejorar la calidad y rendimiento de los productos agrícolas, eliminación de la contaminación
medioambiental, pero también para diagnósticos y terapias en la medicina.
3.3.1. Extracción de las huellas dactilares genéticas
En los cromosomas se encuentran entre las zonas, genes que no contienen instrucciones para la construcción de una
proteína. Dichas zonas no codificantes se localizan y extirpan gracias a las sondas genéticas. Se separan los fragmentos de
acuerdo a su tamaño, creando un patrón de bandas distintivo, como la huella dactilar de un ser humano. Con este método,
los delincuentes pueden ser identificados, se pueden confirmar pruebas de paternidad o probar el origen de un animal.
3.3.2. Producción de insulina en grandes cantidades con bacterias recombinadas (bacterias que han recibido el gen de la
insulina por ingeniería genética)
3.3.3. Transmisión de nuevos genes en las plantas de cultivo con el fin de producir nuevas propiedades deseables en plantas.
Por ejemplo, el maíz Bt, después de la transferencia de un gen de Bacillus turigiensis, produce cristales de proteínas que
destruyen la pared intestinal de las larvas voraces del barrenador europeo del maíz y de los herbívoros.
3.3.4. Aplicación en la terapia genética
Un nuevo método para el tratamiento de enfermedades genéticas es la terapia génica. Estos genes "sanos" se transfieren en
el genoma del paciente con el fin de compensar la pérdida de la función de genes defectuosos y por lo tanto para curar la
enfermedad. En la terapia génica somática el material genético intacto sólo entra en las células del cuerpo. Sin embargo, el
nuevo material genético también podría ser incorporado en las células germinales. Esta terapia, llamada línea germinal, es
ilegal en Alemania por cuestiones éticas y de seguridad, ya que se producen cambios genéticos defectuosos y se pueden
heredar. La terapia génica todavía está en las primeras etapas de su desarrollo. Numerosos problemas metodológicos deben
ser superados. Por razones no se entiende, por ejemplo, cómo los genes transferidos permanecen "silenciosos" o se inactivan
en el genoma después de algún tiempo, por lo que el tratamiento debe repetirse.
3.4. Los problemas de la ingeniería genética
Además en el debate socio - político sobre las intervenciones de ingeniería genética en los organismos vinieron más
problemas. La siembra de la información genética en una madre sustituta y la siguiente el crecimiento de un embrión es un
proceso complejo no siempre funcionan y hacen falta muchos intentos. Además, hubo un problema relacionado
biológicamente: Aunque la información genética de las células de cada una de las mitosis se mantiene igual, la estructura de
los cromosomas en el curso de su vida cambia un poco, envejecen. Con estos cambios, copias libres de errores ya no son
posibles después de una cierta edad de los cromosomas. La plantación de ADN viejo no hace tantas copias como el uso de
material genético reciente.
En las plantas, la clonación es más fácil, porque con ellas puede crecer una nueva planta completa a partir de casi cualquier
célula vegetal. En contraste con las células animales, casi todas las células de plantas pueden retener algunos tipos de células
durante el crecimiento, y tienen la capacidad para desarrollar de nuevo un nuevo individuo completo.