EL ADN

Ácido Desoxirribonucleico

El ADN es la molécula que lleva la información genética utilizada por una célula para la creación de proteínas. El ADN contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos. La función principal de las moléculas de ADN es el almacenamiento a largo plazo de la información genética. ADN es a menudo comparado con un conjunto de planos para los seres humanos. 

El código genético fue un misterio hasta que los biólogos descubrieron la estructura del ADN como una escalera de caracol. La información se almacena en el ADN como un código formado por cuatro bases químicas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Cada peldaño de la escalera es un par de bases, una A solamente se une a una T y C sólo se une a un ADN G. es una secuencia química de estas bases en dos hebras que están enlazados para formar una doble hélice. El orden de estas bases a lo largo de una cadena de ADN que se conoce como la secuencia de ADN.

Componentes

Estructura de soporte: La estructura de soporte de una hebra de ADN está formada por unidades alternas de grupos fosfato y azúcar (desoxirribosa). El azúcar en el ADN es una pentosa, concretamente, la desoxirribosa.

Ácido fosfórico:

Su fórmula química es H₃PO₄. Cada nucleótido puede contener uno, dos o tres grupos de ácido fosfórico, aunque como monómeros constituyentes de los ácidos nucleicos sólo aparecen en forma de nucleótidos monofosfato.

Desoxirribosa:

Es un monosacárido de 5 átomos de carbono (una pentosa) derivado de la ribosa, que forma parte de la estructura de nucleótidos del ADN. Su fórmula es C₅H₁₀O₄. Una de las principales diferencias entre el ADN y el ARN es el azúcar, pues en el ARN la 2-desoxirribosa del ADN es reemplazada por una pentosa alternativa, la ribosa.²⁵

Las moléculas de azúcar se unen entre sí a través de grupos fosfato, que forman enlaces fosfodiéster entre los átomos de carbono tercero (3′, tres prima) y quinto (5′, cinco prima) de dos anillos adyacentes de azúcar. La formación de enlaces asimétricos implica que cada hebra de ADN tiene una dirección. En una doble hélice, la dirección de los nucleótidos en una hebra (3′ → 5′) es opuesta a la dirección en la otra hebra (5′ → 3′). Esta organización de las hebras de ADN se denomina antiparalela; son cadenas paralelas, pero con direcciones opuestas. De la misma manera, los extremos asimétricos de las hebras de ADN se denominan extremo 5′ (cinco prima) y extremo 3′ (tres prima), respectivamente.

Bases nitrogenadas:

Las cuatro bases nitrogenadas mayoritarias que se encuentran en el ADN son la adenina (A), la citosina (C), la guanina (G) y la timina (T). Cada una de estas cuatro bases está unida al armazón de azúcar-fosfato a través del azúcar para formar el nucleótido completo (base-azúcar-fosfato). Las bases son compuestos heterocíclicos y aromáticos con dos o más átomos de nitrógeno, y, dentro de las bases mayoritarias, se clasifican en dos grupos: las bases píricas o purinas (adenina y guanina), derivadas de la purina y formadas por dos anillos unidos entre sí, y las bases pirimidínicas o bases pirimídicas o pirimidinas (citosina y timina), derivadas de la pirimidina y con un solo anillo.²⁵ En los ácidos nucleicos existe una quinta base pirimidínica, denominada uracilo (U), que normalmente ocupa el lugar de la timina en el ARN y difiere de ésta en que carece de un grupo metilo en su anillo. El uracilo no se encuentra habitualmente en el ADN, sólo aparece raramente como un producto residual de la degradación de la citosina por procesos de desaminación oxidativa.

Adenina

compuesto orgánico nitrogenado de fórmula C5H5N5, que forma parte de los ácidos nucleicos. Es un derivado de la purina (es una ‘base púrica’) en la que un hidrógeno ha sido sustituido por un grupo amino (NH2):

Al igual que la guanina, la citosina, la timina y el uracilo (todas bases nitrogenadas), forma parte de los nucleótidos que constituyen las largas cadenas de ácidos nucleicos; cada nucleótido está formado por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos (ribosa o desoxirribosa) y una de estas bases. En la estructura de doble hélice en forma de ‘escalera retorcida’ que presenta el ácido desoxirribonucleico (ADN), cada base se acopla con otra base específica, formando los ‘travesaños’ de la escalera. La unión de estas bases se produce por afinidad química, de forma que en el ADN, la adenina siempre se une a la timina. En las secuencias de nucleótidos, la adenina se representa por la letra A.

También forma parte de la molécula de trifosfato de adenosina, que constituye la fuente principal de energía a nivel celular, y está presente en muchas sustancias naturales como la remolacha, el té y la orina.

La adenina, junto con la timina, fue descubierta en 1885 por el bioquímico alemán Albrecht Kossel.

Timina:

base orgánica nitrogenada de fórmula C5H6N2O2, que forma parte del ácido desoxirribonucleico (ADN). Es un compuesto cíclico derivado de la pirimidina (es una ‘base pirimidínica’):

Los nucleótidos que constituyen el ADN están formados por un grupo fosfato, desoxirribosa (un azúcar de cinco carbonos) y una base nitrogenada. La timina es una de las cuatro bases que forman estos nucleótidos; las otras tres bases son la adenina, la citosina y la guanina. Estas últimas también intervienen en la composición del ácido ribonucleico (ARN), pero la cuarta base de este ácido es el uracilo.

Las uniones transversales en la estructura de doble hélice del ADN tienen lugar a través de las bases, que siempre se emparejan de forma específica; la timina, que se representa por la letra T en las secuencias de nucleótidos, siempre se acopla con la adenina.

La timina fue descubierta en 1885 por el bioquímico alemán Albrecht Kossel.

Citosina:

base orgánica nitrogenada de fórmula C4H5N3O, que forma parte del ácido desoxirribonucleico (ADN) y del ácido ribonucleico (ARN). Es un compuesto cíclico hexagonal derivado de la pirimidina (es una ‘base pirimidínica’):

Los ácidos nucleicos (ARN y ADN) están constituidos por unidades denominadas nucleótidos, formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco átomos de carbono (ribosa o desoxirribosa) y una base nitrogenada. La citosina es una de las cinco bases que forman parte de los nucleótidos; adenina, guanina, timina y uracilo son las otras cuatro. La unión entre las dos hebras del ADN que constituyen su estructura de doble hélice tiene lugar a través de estas bases, que se emparejan siempre de la misma forma; la citosina siempre se acopla con la guanina. En las secuencias de nucleótidos, la citosina se representa por la letra C.

Guanina

base orgánica nitrogenada de fórmula C5H5N5O, que forma parte de los ácidos nucleicos. Es un compuesto cíclico derivado de la purina (es una ‘base púrica’):

En las secuencias de nucleótidos, unidades constituyentes de los ácidos nucleicos, la guanina se representa por la letra G. En la estructura de doble hélice del ácido desoxirribonucleico (ADN), la guanina siempre se acopla con la citosina, otra de las bases nitrogenadas que junto con la adenina y la timina forman parte de las largas cadenas de ADN. También está presente en el ácido ribonucleico.

La guanina fue descubierta en el guano, de ahí su nombre. La presencia de guanina cristalizada en la piel y las escamas de los anfibios, reptiles y peces es lo que muchas veces origina, por acción de la luz, la aparición de ciertos colores característicos de la dermis de estos animales.

Uracilo

Es una de las cuatro bases químicas del ARN y en el código genético se representa con la letra U. El uracilo reemplaza a la timina que es una de las cuatro bases nitrogenadas que contiene el ADN. Al igual que la timina, el uracilo siempre se aparea con la adenina. También como : Uracilo es 2-oxy-4-oxy pirimidina..

EL ARN

 ácido ribonucleico 

El ARN son las siglas de “Ácido Ribonucleico”, ácido que interviene junto al ADN en la síntesis de proteínas y del traslado de la información genética del ADN. Asimismo, la abreviación internacional es RNA que significa “Ácido Ribonucleico”.

El ARN está presente en células eucariotas y procariotas. Asimismo, el ARN está compuesto por una cadena simple que en ocasiones puede duplicarse. El ARN está conformado por nucleótidos, los cuales se unen por enlaces fosfodiester cargados negativamente y, cada nucleótido está constituido por: ribosa, fosfato y 4 compuestos nitrogenados, conocidos como: adenina, guanina, uracilo y citosina.

El ARN cumple con diversas funciones sirve para intermediar en la información genética y de catalizador en la síntesis de proteína, es decir, el ARN copia la información de cada gen del ADN y, luego pasa al citoplasma, donde se une al ribosoma para dirigir la síntesis proteica.

En referencia a lo anterior, se puede distinguir la interacción de diversos tipos de ARN en la expresión genética, entre los cuales tenemos: ARN mensajero (ARNm), conocido como ARN codificante, posee el código genético que determina el esquema de los aminoácidos para formar una proteína; ARN transferencia (ARNt) se encarga de llevar los aminoácidos a los ribosomas con el fin de incorporarlos al proceso de síntesis proteica, asimismo, se encarga de codificar la información que posee el ARN mensajero a una secuencia de proteínas y, por último, ARN ribosómico (ARNr) forma parte de los ribosomas y actúa en la actividad enzimática, el mismo se encarga de crear los enlaces peptídicos entre los aminoácidos del polipéptido en el proceso de síntesis de proteínas.

No obstante, los estudios del ARN se iniciaron en el año 1868 por Friedrich Miescher, asimismo, fue la primera persona en investigar el ADN y promover el estudio de los ácidos nucleicos.

ARNm: Este ARN se denomina mensajero puesto que lleva el mensaje desde el ADN para la formación de proteínas. El ARN mensajero, simplificado como ARNm o mRNA, viaja desde el ADN hasta los ribosomas, un complejo riboproteico que lo traducirá en proteínas.

ARNt: es un elemento clave en la traducción de la información que porta el ARN mensajero a una secuencia de proteínas. Por un lado se une de forma específica a un aminoácido concreto y por otro reconoce un triplete de nucleótidos que codifica ese aminoácido en el ARN mensajero. 

ARNr: se encargan de traducir el ARN mensajero a proteínas. Los ribosomas se encuentran principalmente en la membrana del retículo endoplasmático rugoso en los eucariotas y libres en el citoplasma en procariotas. 

LAS PROTEÍNAS

Las proteínas son las moléculas orgánicas mas abundantes en las células. son muy importantes porque realizan diversas funciones en los seres vivos:

• ESTRUCTURALES, como las proteínas que hacen parte, como las de la membranas celulares
• TRANSPORTADORAS, como las encargadas del transporte de gases
• ENZIMÁTICAS, como las que tienen actividad catalítica, que aceleran las reacciones biológicas
• DE DEFENSA, como los anticuerpos

ESTRUCTURAS DE LAS PROTEÍNAS

Los polipeptidos forman las proteínas, para esto necesitan tener una configuración tridimensional, solo cuando adquieren esta estructura definitiva:

• Estructura Primaria: es el numero, tipo y orden de sus aminoácidos.
• Estructura Secundaria: es el pegamiento de ciertas partes del polipeptido por medio de puentes de hidrógeno.
• Estructura terciaria: es la forma tridimensional dada por la interacción de los grupos R que dan como resultado múltiples plegamientos y arrollamientos.
• Estructura cuaternaria: es el ordenamiento múltiple de cadenas polipeptidas iguales o diferentes a la estructura terciaria.

Replicacion del ADN

es la capacidad del ADN de realizar copias de si mismo, es un proceso semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementación entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético.

La replicación dispersiva implicaría la ruptura de las hebras de origen durante la replicación que, de alguna manera se reordenarían en una molécula con una mezcla de fragmentos nuevos y viejos en cada hebra de ADN.

Transcripcion del ADN

La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cual se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la información de la secuencia del ADN. De esta manera, la transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.

Traducción del ADN

La traducción es el proceso mediante el cual se produce la síntesis de proteínas. este proceso ocurre en el citoplasma de la cella y para la mayoría de las proteínas de forma continua, durante todo el ciclo celular a excepción de la etapa M. las funciones de las células siempre van a estar implicadas con las funciones de las proteínas por lo que la expresión de la información genética como proteicas garantiza que las enzimas aceleren las reacciones del metabolismo, los transportadores posibiliten el intercambio de sustancias, los anticuerpos la defensa del organismo, las hormonas proteicas la regulación del metabolismo, los receptores el intercambio de información entre las celular.