El ADN como creador de vida.
El ADN que hace parte de los ácidos nucleicos junto con el ARN(acido ribonucleico) y es conocido como acido desoxirribonucleico es el material que contiene toda la información hereditaria de un organismo, nosotros los humanos, los perros e incluso los virus poseen ADN. Pero, a diferencia de los virus que no tienen células, los humanos y demás organismos cuentan con cadenas de ADN en todas las células de su cuerpo, en hebras de cabello, piel, etc. “La mayor parte del ADN se encuentra en el núcleo celular (o ADN nuclear), pero también se puede encontrar una pequeña cantidad de ADN en las mitocondrias (ADN mitocondrial o ADNmt)” (MedlinePlus,S/F) Las mitocondrias son una pequeña estructura que se encuentra dentro de las células y produce energía a partir de los alimentos para que las células se abastezcan y puedan funcionar con normalidad.
Pero, ¿Cómo esta compuesto el ADN?
Como ya lo dijimos anteriormente el ADN se encuentra en el núcleo de nuestras células enrollado de manera minuciosa en los cromosomas, el ADN es un compuesto bicadenal y cada cadena esta compuesta por una serie de nucleótidos, cada nucleótido esta a su vez formado por una pentosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada que puede ser: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G). De manera que se crea una cadena, cada cadena se une con otra y se complementan entre sí, la adenina hace pareja con la timina y la citosina con la guanina lo que les permite unirse y ser un compuesto bicadenal.
El ADN tiene la información genética para crear las proteínas que llevaran a cabo un sinfín de tareas en el organismo, es por eso que son sumamente importantes porque se encargan de construir estructuras dentro de la célula, regulan procesos como la división celular,etc. Las proteínas bastante complejas pues son una secuencia de aminoácidos que se pliega sobre si misma de una forma concreta para engendrar una proteína, existen muchas proteínas, cada una con cadenas únicas de aminoácidos.
En primer lugar se debe hacer una transcripción para pasar el ADN a ARN mensajero, el ARN es similar al ADN pero tiene ciertas características que lo diferencian:
Diferencias entre el ADN y el ARN |
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El azúcar del ARN es una ribosa | El azúcar del ADN es una desoxirribosa |
El ARN tiene una base nitrogenada llamada uracilo | El ADN tiene una base nitrogenada llamada timina |
Es monocadenal | Es bicadenal |
Tiene nucleótidos | Tiene nucleótidos |
Esta transcripción se va a hacer por medio de una proteína llamada ARN polimerasa ella se va a posar sobre la cadena de ADN, la va a desenrollar, va a leer la secuencia de ADN y a reconstruir una secuencia de ARN. En este proceso se intercambia la timina por uracilo ya que como vemos en la tabla de diferencias el ARN tiene una base nitrogenada llamada uracilo en vez de timina como en el ADN, por lo que estas se cambiaran, de manera que el uracilo se empareje con la adenina.
Posteriormente, el ARN mensajero saldrá del núcleo y se dirigirá al citoplasma celular en donde el ribosoma va a leer cada nucleoide en grupos de a tres, a esta división se le llaman codón y compone el código genético pues define que combinaciones de tres nucleótidos producen ciertos tipos de aminoácidos. Cada aminoácido se junta hasta formar una cadena que luego atravesara otros procesos para convertirse en una proteína completa. Si bien el ADN y el ARN solo tienen 4 nucleótidos las proteínas tienen 20 aminoácidos por lo que el proceso que hace el ribosomas es muy importante para definir el código genético.
¿Qué es la replicación de ADN?
La replicación de ADN se da
en el núcleo de las células, aquellas células que carecen de núcleo como las procariotas
también replican su ADN pero de una manera distinta, este proceso inicia antes
de que las células se dividan de manera que la célula madre y la hija tengan
ambas el mismo ADN, específicamente esto ocurre en la interfase.
Entonces,
¿Cómo se replica el ADN en una célula procariota?
En el origen (las células procariotas tienen varios orígenes mientras que las eucariotas solo tienen uno)
de las cadenas de ADN la enzima Helicasa desenrolla con sumo cuidado las hebras
del ADN destruyendo los enlaces de las bases nitrogenadas, para que las dos cadenas
del ADN no se vuelvan a unir intervienen las proteínas de unión monocaterianas
(SSB) o también llamadas proteínas de unión a cadena simple que se adhieren las
cadenas separas impidiendo su unión. Es en ese momento que la topoisomerasa
evita que el ADN se super enrolle “el ADN es una doble hélice y, como tal, si
la abrimos por ambos lados, la parte que todavía está cerrada puede enrollarse
de forma excesiva, causando graves daños en la molécula de ADN.” (Gonzales, R.
2021)
La primasa por su parte,
produce cebadores en ambas cadenas, cosa que es necesaria para que el ADN
polimerasa sepa por donde iniciar la complementación de las cadenas de las
cadenas, como sabemos, el ADN esta compuesto por dos cadenas que son
complementarias y van en direcciones diferentes, una va de 3 a 5 y otra de 5 a 3.
De esta manera el ADN polimerasa
comenzara a construir cadenas complementarias que tengan direcciones opuestas
por ejemplo, si la cadena base es de dirección 3 a 5 la que replica el ADN
polimerasa debe ser de 5 a 3.
De las dos hebras que
replica el ADN polimerasa hay una que es conocida como “la hebra rezagada”
porque debe colocar cebadores de manera continua para que se forme el ADN
polimerasa, los fragmentos que quedan son denominados como fragmentos de Okazaki,
la ligasa es la encargada de cuidar los espacios entre los fragmentos de Okazaki
pegándolos juntos. Finalizado este proceso nos encontraremos con dos hebras de
ADN iguales engendradas por una sola molécula de ADN.
Ahora, un juego:
¿Cómo se replica el ADN en una célula eucariota?
El ADN presente en las células eucariotas se encuentra fuertemente asociado a proteínas llamadas histonas, formando estructuras conocidas como nucleosomas. Durante el proceso de replicación, la cadena que actúa como molde para la síntesis de la nueva cadena de ADN permanece asociada a las histonas. Esta cadena y las histonas se enroscan juntas para reconstruir los nucleosomas originales. Por otro lado, la cadena que sirve como patrón para la síntesis de la cadena retardada y la propia cadena retardada se enrollan alrededor de nuevas histonas, formando así nucleosomas recién creados.
El ADN de los cromosomas de las procariotas es significativamente más largo que el ADN presente en las células eucariotas . Además, debido a su asociación con las histonas, el proceso de replicación en células eucariotas es más lento. Para agilizar este proceso, en los cromosomas eucariotas existen múltiples puntos de inicio de la replicación, conocidos como replicones. Esto, a diferencia de las células eucariotas que tienen solo un inicio de replicación.
En el caso de las células eucariotas, los fragmentos de Okazaki que se forman durante la replicación son más pequeños, con longitudes de alrededor de cien a doscientos nucleótidos, en contraste con las células eucariotas, donde los fragmentos de Okazaki pueden ser más largos, con longitudes de 1000 a 2000 nucleótidos.
La replicación del ADN en las células procariotas se lleva a cabo hasta alcanzar una estructura llamada telómero, que es el extremo de un cromosoma. Al eliminar el último cebador de ARN, la cadena retardada queda incompleta, ya que la ADN polimerasa no puede llenar el espacio restante debido a que trabaja en dirección 3'→5'. Este proceso conduce a un acortamiento gradual de los telómeros cada vez que la célula se divide, lo que se asocia con el envejecimiento y, en última instancia, la muerte celular.
El ADN, una herramienta para el hombre.
A lo largo de los años cuando comenzamos a entender el funcionamiento del ADN y su estructura nos inducimos en el mundo de la genética y comenzamos a experimentar y a preguntarnos ¿Qué pasaría si modificáramos el ADN? De ahí nació la ingeniería genética.
La ingeniería genética (también denominada modificación genética) es un proceso que emplea tecnologías de laboratorio para alterar la composición del ADN de un organismo. Eso puede incluir un cambio en un único par de bases (A-T o C-G), la deleción de una región del DNA o la adición de un nuevo segmento de ADN. (NHGRI,2023)
Este tipo de tecnologías nos permite innovar en cosas que antes eran inimaginables pues ahora podemos modificar el genoma (hasta cierto limite) de alimentos, animales y demás objetos o seres de nuestro entorno de manera que beneficien nuestra vida y nos permitan facilitar nuestros procesos naturales.
Bibliografía:
Gonzales, R. (2021). La replicación del ADN. El blog de genotipa. Extraído el 28 de agosto de https://genotipia.com/replicacion-del-adn/
MedlinePlus, (S/F) ¿Qué es el ADN? NIH, Biblioteca nacional de medicina. Extraído el 28 de agosto de https://medlineplus.gov/spanish/genetica/entender/basica/adn/
National human genome research institute. (2023) Ingeniería genética. National human genome research institute. Estraido de https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Ingenieria-genetica#:~:text=La%20ingenier%C3%ADa%20gen%C3%A9tica%20(tambi%C3%A9n%20denominada,un%20nuevo%20segmento%20de%20ADN.
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