Mecanismos Centrales de la Genética: ADN, ARN y Expresión Génica
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Fundamentos de la Biología Molecular
La Biología Molecular estudia la vida a nivel molecular, incluyendo:
- Replicación del ADN
- Relación del ARN mensajero
- Síntesis y regulación de proteínas
- Expresión génica
Síntesis de ARN Mensajero (mRNA)
La síntesis de ARN mensajero (mRNA) requiere que las dos hebras de azúcar de la cadena de ADN sirvan de molde para sintetizar la hebra complementaria. Para esta síntesis se precisa la enzima ADN polimerasa.
Todas las células vivas de un mismo ser, procedentes del mismo cigoto, tendrán la misma información genética. Las células del músculo tienen la misma información que las de la piel, pero ya se expresaron por separado diferentes piezas de información.
Transcripción: Síntesis de mRNA
La transcripción es la síntesis del mRNA tomando como molde la hebra de ADN. Se lleva a cabo por complementariedad. El ARN se transcribe en un proceso de maduración. El mRNA maduro llevará la información a los ribosomas.
Código Genético y Traducción
Con las instrucciones que lleva el mRNA, los ribosomas deberán colocar los aminoácidos en su lugar. Tres nucleótidos del mRNA determinan el aminoácido apropiado (codón).
Hay 20 aminoácidos. Por esta razón, habrá diferentes codones que codifican para el mismo aminoácido. Considerando que parte del ADN es común para individuos e incluso especies diferentes, muchas proteínas también serán comunes.
Estructura y Componentes del ADN
Estructura Molecular del ADN
El modelo molecular helicoidal del ADN doble está formado por dos filamentos antiparalelos de nucleótidos. Las bases nitrogenadas se emparejan de la siguiente manera:
- Adenina con Timina
- Citosina con Guanina
Parecía al principio que la molécula de ADN estaba formada solo por 4 tipos de nucleótidos muy sencillos, pero la variabilidad aumenta mucho debido a las combinaciones que pueden hacer.
Definiciones Clave en Genética
- ADN (Ácido Desoxirribonucleico)
- Componente químico de los cromosomas que almacena la información genética.
- Nucleótido
- Cada una de las subunidades que componen la cadena de ADN.
- Gen
- Segmento de ADN que codifica la información para la expresión de un carácter. Sería capaz de ordenar la producción de una enzima.
- Enzima
- Facilita las proteínas que son la interacción química de un ser vivo.
- Cromosoma
- Filamento de ADN a lo largo del cual están escritos los genes.
Relación entre Genes y Proteínas
Los mecanismos que relacionan la información dada por el ADN con las características que presenta un individuo. Las enzimas son responsables de todas las reacciones celulares. El gen se definió como un segmento de ADN que codifica para una proteína.
Los retrovirus tienen ácido nucleico ARN, que sirve de molde para sintetizar ADN, invirtiendo así el sentido de la transcripción del genoma. Se forma una serie de genes bien delimitados, flanqueados por ADN de actividad biológica, llamado ADN basura (junk DNA).
Replicación del ADN
La replicación es un proceso por el cual se sintetizan dos copias idénticas de ADN, tomando como molde otra cadena de ADN. Para ello se usa la complementariedad de las bases nitrogenadas.
- Secuencias de reparación de ADN dañado.
Ingeniería Genética y ADN Recombinante
La ingeniería genética se puede realizar con la ingeniería del genoma. Consiste en cortar y pegar fragmentos de ADN. Tiene numerosas aplicaciones:
- Función del gen Bombay
- Secuenciación del genoma
- Diagnóstico de enfermedades
- Síntesis de sustancias de interés
- Colección de animales y plantas
ADN Recombinante
Fragmentos de ADN recombinante son aquellos que tienen diferentes procedencias. Siempre ha existido naturalmente en los seres vivos.