EL
LENGUAJE MOLECULAR DE LA VIDA
ADN
ARN:Sigla
de ácido
ribonucleico,
ácido nucleico que participa en la síntesis de las proteínas y
realiza la función de mensajero de la información genética.
El
ARN está presente en los seres vivos bajo formas diversas.
ESTRUCTURA
Cada
molécula de ADN está constituida por dos cadenas o bandas formadas
por un elevado número de compuestos químicos llamados nucleótidos.
Estas cadenas forman una especie de
escalera retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está
formado por tres unidades: una molécula de azúcar llamada
desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos
nitrogenados llamados bases: adenina (abreviada como A), guanina (G),
timina (T) y citosina (C).
La
molécula de desoxirribosa ocupa el centro del nucleótido y está
flanqueada por un grupo fosfato a un lado y una base al otro. El
grupo fosfato está a su vez unido a la desoxirribosa del nucleótido
adyacente de la cadena. Estas subunidades enlazadas
desoxirribosa-fosfato forman los lados de la escalera; las bases
están enfrentadas por parejas, mirando hacia el interior, y forman
los travesaños.
Los
nucleótidos de cada una de las dos cadenas que forman el ADN
establecen una asociación
específica con los correspondientes de la otra cadena. Debido a la
afinidad química
entre las bases, los nucleótidos que contienen adenina se acoplan
siempre con los que contienen timina, y los que contienen citosina
con los que contienen guanina. Las bases complementarias se unen
entre sí por enlaces químicos débiles llamados enlaces de
hidrógeno.
Síntesis
Proteica
Una
de las tareas más importantes de la célula es la síntesis de
proteínas, moléculas que intervienen en la mayoría de las
funciones celulares.
El
material hereditario conocido como ácido desoxirribonucleico (ADN),
que se encuentra en el núcleo de la célula, contiene la información
necesaria para dirigir la fabricación de proteínas.
El
ADN incorpora las instrucciones de producción de proteínas. Una
proteína es un compuesto formado por moléculas pequeñas llamadas
aminoácidos, que determinan su estructura y función.
La
secuencia de aminoácidos está a su vez determinada por la secuencia
de bases de los nucleótidos del
ADN.
HISTORIA
En
1953, el bioquímico estadounidense James Watson y el biofísico
británico Francis Crick publicaron la primera descripción de la
estructura del ADN. Su modelo adquirió tal importancia para
comprender la síntesis proteica, la replicación del ADN y las
mutaciones, que los científicos obtuvieron en 1962 el Premio Nobel
de Medicina por su trabajo.
Funciones
de la estructura del ADN
ADENINA:
Constituyente
de numerosas sustancias fundamentales en bioquímica, como el ADN y
el ARN, que está presente en la cáscara del arroz y se ha empleado
como estimulante leucocítico.
TIMINA:
Una
de las cuatro bases nitrogenadas contenidas en los ácidos nucleicos
y que
intervienen
en el código genético.
CITOSINA:
estas son los agentes responsables de la comunicación intercelular,
que inducen a la activación de receptores específicos de membranas,
funciones de proliferación y diferenciación celular, quimiotaxis,
crecimiento y modulación de la secreción de inmunoglobulinas.
GUANINA:La
guanina (G) es una de las cinco bases nitrogenadas que forman parte
de los acidos nucleicos del ADN y ARN forma los nucleosidos
guanosina, dexosiguanosina, guanilato, dexosiguanilato.empareja el
ADN con la citosina mediante 3 puentes de hidrógeno
esta
presente en los excrementos de los ácaros, que es un alérgeno
causante de enfermedades como la rinitis y la faringitis.
BASE
NITROGENADA:
la
base nitrogenada es una de las moléculas de los nucleótidos. Es
ella la que lleva la información. Forma parte de los componentes del
ADN y del ARN. Las hebras de la hélice de ADN están interconectadas
entre ellas por pares de bases nitrogenadas. Las cinco principales
bases nitrogenadas que encontramos en el ADN y en el ARN son
la adenina ,
la citosina , la guanina ,
la timina y
el uracilo (sólo
presente en el ARN ). El núcleo de la base nitrogenada se llama
purina.
ESQUELETO(Azucar-FOSFATO)
El
esqueleto
azúcar-fosfato(formado
por una secuencia alternante de desoxirribosa y fosfato,
unidos por enlaces fosfodiéster 5'-3') sigue una trayectoria
helicoidal en la parte exterior de la molécula. Las bases se dirigen
desde cada cadena al eje central En
genetica un par
de bases consiste
en dos nucleotidos opuestos y complementarios en las cadenas deADN
y ARN que
están conectadas por
puentes de hidrógeno.
En el ADN adenina y timina así como guanina ycitosina,
pueden formar un par de bases. En ARN, la timina es reemplazada por
el uracilo conectándose este con la adenina.
es el proceso por el cual la molécula
se duplica formando una copia exacta a ella. Esa Duplicación es
Semiconservativa, ya que una de las características más notables
del ADN es su capacidad de replicarse. El ADN es capaz de formar
copias de sí mismo. El proceso de Autoduplicación del ADN se lleva
a cabo en el Período S del ciclo celular.
Funciones
de la duplicación
esta relacionado con la división
celular(se copian las dos hebras del ADN generando células hijas
idénticas)
En el caso de la producción de
proteínas se realiza la copia de una de las hebras del ADN
obteniendo como producto el ARN mensajero.
Historia
El modelo molecular del ADN dado a conocer en el año 1953,
marcaría una pauta par que James D. Watson y Francis H. Crick
propusieran su modelo general del proceso replicativo. Dicha
propuesta consistía en suponer que cada una de las cadenas de
polidesoxinucleótidos servía de molde o patrón para la formación
de una nueva cadena complementaria a la original. Como parte de esta
teoría se establecían dos posibilidades fundamentales: una
conservativa, en la que una vez sintetizadas las dos nuevas cadenas
estas se separaban del molde y se apareaban entre sí dando lugar a
una nueva molécula de doble banda; y una semiconservativa, en la que
las nuevas moléculas estarín formadas por una cadena del molde y
otra recien sintetizada.
CÓDIGO
GENÉTICO:
Serie
de condones en un segmento de ARN. Cada codón se compone de tres
nucleótidos que codifican un aminoácidoespecífico.
El
código genético es el conjunto de reglas que define traducir una
secuencia de nucleótidos en el ARN a una secuencia de aminoácidos
en una proteína, en todos los seres vivos, lo cual demuestra que ha
tenido un origen único o universal, al menos en el contexto de
nuestro planeta.
El
código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos,
llamadas codones, y aminoácidos. De ese modo, cada codón se
corresponde con un aminoácido específico.
La
secuencia del material genético se compone de cuatro bases
nitrogenadas distintas, que tienen una funcion 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 citocina(C) en el ARN.
Debido
a esto,el número de codone posibles es 64, de los cuales 61
codifican aminoácidos(siendo además uno de ellos el codón de
inicio,AUG) y los tres restantes son aitios de parada(UAA,llamado
ocre;UAG, llamado ámbar;UGA, llamado ópalo.) La secuencia de
cofones determina la secuencia de aminoácidos en una proteína en
concreto, que tendrá una estructura y una función específica.
Descubrimiento
del código genético
El código genético.
Cuando
Francis
Crick,
Rosalind
Franklin,
James
Watson y
Maurice
Wilkins crearon el modelo de la estructura del ADN se comenzó a
estudiar en profundidad el proceso de traducción en las proteínas.
En 1955, Severo Ochoa y Marianne Grunberg-Manago aislaron la
enzima
polinucleótido fosforilasa, capaz de sintetizar ARNm
sin necesidad de modelo a partir de cualquier tipo de nucleótidos
que hubiera en el medio. Así, a partir de un medio en el cual tan
sólo hubiera UDP (urdín difosfato) se sintetizaba un ARNm en el
cual únicamente se repetía el ácido uridílico, es decir, un
poli-U.
George Gamow postuló que el código genético estaría formado
por tripletes de bases nitrogenadas (A;U;C;G)que a partir de estas se
formarían los 20 aminoácidos esenciales para la vida. Partiendo del
cuatro como las bases nitrogenadas y el exponente como la cantidad de
uniones entre si. Se tendría 4^3=64 lo que viene siendo el primer
número entero que llene esta necesidad, se tienen los tripletes sin
sentido (UAA;UAG;UGA) que no forman aminoácidos, y como son 20 y
tres tripletes de bases nitrogenadas se puede afirmar que hay 43
tripletes que forman el código genético degenerado al producir los
mismos aminoácidos a pesar de ser distintos tripletes (esto resulta
positivo para los seres vivos porque hay alternativas de producción
de aminoácidos que terminan como proteínas cuando su producción
por un triplete determinado no es posible)
Los codones constan de tres nucleótidos, esto fue demostrado por
primera vez en el experimento de Crick, Brenner y colaboradores.
Marshall Nirenberg y Heinrich J. Matthaei en 1961 en los Institutos
Nacionales de Salud descubrieron la primera correspondencia
codón-aminoácido. Empleando un sistema libre de células,
tradujeron una secuencia ARN de poli-uracilo (UUU...) y descubrieron
que el polipéptido que habían sintetizado sólo contenía
fenilalanina. De esto se deduce que el codón UUU especifica el
aminoácido
fenilalanina.
Continuando con el trabajo anterior, Nirenberg y Philip Leder fueron
capaces de determinar la traducción de 54 codones, utilizando
diversas combinaciones de
ARNm,
pasadas a través de un filtro que contiene ribosomas. Los
ARNt
se unían a tripletes específicos.
Posteriormente, Har Gobind Khorana completó el código, y poco
después, Robert W. Holley determinó la estructura del ARN de
transferencia, la molécula adaptadora que facilita la traducción.
Este trabajo se basó en estudios anteriores de Severo Ochoa, quien
recibió el premio Nobel en 1959 por su trabajo en la enzimología de
la síntesis de ARN. En 1968, Khorana, Holley y Nirenberg recibieron
el Premio Nobel en Fisiología o Medicina por su trabajo.
Diagrama esquemático de un gen corto, dentro
de la estructura en doble hélice del ADN
que, al comprimirse, va formando un cromosoma
(derecha). Se trata de un gen eucariota (el procariota carece de
intrones). Las proteínas
se codifican solo en los exones.
Un gen
es una unidad de información en un locus
de Ácido
desoxirribonucleico (ADN) que codifica un producto funcional, o
Ácido
ribonucleico (ARN) o proteínas
y es la unidad de herencia
molecular. También se conoce como una secuencia lineal de
nucleótidos
en la molécula de ADN, o de ARN en el caso de algunos virus,
y contiene la información necesaria para la síntesis de una
macromolécula
con función celular
específica, habitualmente proteínas pero también ARN
mensajero (ARNm), Ácido
ribonucleico ribosómico (ARNr) y ARN
de transferencia (ARNt).
Esta función puede estar vinculada con el
desarrollo o funcionamiento de una función fisiológica. El gen es
considerado la unidad de almacenamiento de información genética y
unidad de la herencia
genética, pues transmite esa información a la descendencia.
Los genes se disponen, pues, a lo largo de ambas cromátidas
de los cromosomas
y ocupan, en el cromosoma, una posición determinada llamada locus.
El conjunto de genes de una especie se denomina genoma.
Los genes están localizados en los cromosomas en el núcleo
celular.
