ADN y División celular
Introducción
¡Hola!
Siempre es un gusto saludarte y saber que tienes el ánimo para continuar, te invito a seguir en este camino formativo en tu quinta clase del curso de Los Organismos y el Ambiente.
Como recordarás, en la primera clase revisamos brevemente la estructura y elementos de los ácidos nucleicos, en esta ocasión debemos de tener claro los dos tipos de ácidos nucleicos; el ácido desoxirribonucleicos o ADN y el ácido ribonucleico o ARN. En esta clase veremos un poco más a fondo la traducción o duplicación del ADN y posteriormente revisaremos lo que corresponde a la transcripción y síntesis de proteínas proceso realizado por el ARNm.
Así que sin más preámbulo te invito a adentrarte en el fascinante mundo del ADN y ARN.
¡Comencemos!
Desarrollo del tema
El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en 1869 aisló del núcleo de diferentes individuos una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácidos nucleicos. En la naturaleza solo existen dos tipos de estos ácidos: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) y están presentes en todas las células.
El ácido desoxirribonucleico o ADN es el principal componente de los cromosomas de todo ser vivo y en este radica, la información hereditaria. A su vez, cada cromosoma se encuentra integrado por unidades de material hereditario llamado genes.
La estructura del ADN fue descubierta en 1953 por James Watson, Francis Crick y Franklin en Cambridge, Inglaterra. La molécula de ADN está formada por dos largas cadenas de nucleótidos colocadas en forma de espiral paralela, por lo que son estructuralmente independientes. Cada una de esas bandas o cadenas está integrada por cientos o miles de nucleótidos que forman una doble hélice hacia la derecha, parecida a una escalera de caracol. Los investigadores han determinado dos estructuras del ADN.
Estructura primaria: es la secuencia de nucleótidos, unidos a través de enlaces fosfodiéster. Dichos enlaces se establecen entre el radical fosfato situado en el carbono 5ʹ de un nucleótido y el radical hidroxilo (-OH) del carbono 3ʹʹ del siguiente nucleótido (enlaces 5ʹ- 3ʹ ´). Una cadena de ADN presenta dos extremos libres el 5ʹ unido al grupo fosfato, y el 3ʹ, unido a un hidroxilo.
Estructura Secundaria: la secuencia de polinucleótidos se dispone en el espacio en forma de una doble hélice. Ambas cadenas son estructuralmente independientes.
Las bases púricas y pirimidicas se encuentran casi en igual cantidad, y se enlazan por débiles puentes de hidrógeno, con ello, quedan unidas las largas cadenas de nucleótidos que harán las veces de “peldaños de la supuesta escalera. La unión entre las bases púricas y pirimídicas no es al azar. En el ADN la timina (T) solo puede unirse con la adenina (A) y la guanina (G) con la citosina (C), es decir, a una base púrica específica que corresponde a una pirimídica, porque son complementarias.
A – T T- A G- C C- G
El ADN que forma los genes es el responsable de la transmisión de características hereditarias (cada gen contiene la información de una característica, por eso se dice que son moléculas informativas.
Replicación del ADN
A la replicación del ADN también se le conoce como duplicación, porque consiste en una autocopia que se lleva a cabo de la siguiente forma:
- Cuando el ADN va a replicarse o duplicarse, se estiran las cadenas espirales que simulan los pasamanos de la escalera.
- Estas bandas se abren poco a poco en forma de lambda.
- Cada cadena de ADN sirve como “molde” para que los nucleótidos que la forman se unan a nucleótidos nuevos que les corresponde de acuerdo con su base nitrogenada. Hay que recordar que a una base púrica le corresponde una base pirimidina. Únicamente podrán unirse adeninas (A) con timinas (T) y Guaninas (G) con citosinas (C).
- Al final resultan cuatro cadenas: las dos que sirvieron de molde más las dos nuevas. Cada cromátida, o “cromosoma hijo” tendrá en su ADN una cadena vieja y una nueva, la cadena vieja recibe el nombre de parental.
ARN y síntesis de proteínas
El ácido ribonucleico (ARN) a diferencia del ADN, tiene como pentosa a la ribosa (en lugar de la desoxirribosa). Además, la base pirimidina timina, que forma al ADN, es reemplazada por el uracilo, otra de las bases que lo conforman. Por otra parte, la molécula del ARN está formada por una sola banda de nucleótidos, se conocen tres tipos de ARN:
- ARN ribosomal (ARNr), que forman los ribosomas (organoides celulares que son las fábricas de proteínas) y representan aproximadamente el 80% total del ARN celular.
- El ARN de transferencia (ARNt) que representa 15% del ARN celular y se localiza en el citoplasma.
- ARN mensajero (ARNm) que se forma en el núcleo bajo las órdenes del ADN y la presencia de la enzima ARN polimerasa; es el encargado de llevar la información del núcleo a los ribosomas que están en el citoplasma celular. El ARN juega un papel fundamental en la síntesis de proteínas.
La síntesis de proteínas transcurre en cuatro etapas.
- INICIACIÓN: Todos los ARNm comienzan con el codón AUG, que corresponde al aminoácido metionina, sin embargo, la cadena polipeptídica final carece de este aminoácido en su extremo inicial debido a que este codón sirve como señal de inicio de la traducción en todos los ARNm y una vez concluida, es desprendido de la cadena. La síntesis de proteínas se inicia con la formación del denominado complejo de iniciación. En el ribosoma existen dos regiones, el sitio aminoacil (sitio A) y el sitio peptidil (sitio P). En el sitio P se colocarán los ARNt con la cadena polipeptídica en crecimiento y en el sitio A, los ARNt con el nuevo aminoácido que se vaya a incorporar a esa cadena. Al inicio de la traducción, el ribosoma se posiciona colocando el sitio P en el codón de inicio del ARNm. Después el ARNt se une por complementariedad al codón de inicio del sitio P.
- ELONGACIÓN: el siguiente ARNt con un anticodón complementario del codón del ARNm colocado en el sitio A., una enzima específica se encargará de establecer el enlace peptídico entre ambos aminoácidos formándose un dipéptido unido al ARNt del sitio A.
- TRANSLOCACIÓN: el ribosoma se desplaza a lo largo del ARNm, de forma que el ARNt con el dipéptido pasa al sitio P expulsando al ARNt vacío.
- TERMINACIÓN: el proceso de elongación y translocación se repite hasta que el codón de paro entra en el sitio A y es reconocido por un factor de liberación específico. La elongación finaliza y el complejo se disocia liberando el polipéptido. A medida que el codón de inicio del ARNm queda libre, se puede formar otro complejo de iniciación con un nuevo ribosoma comenzando de nuevo la traducción del ARNm. Esto permite hacer múltiples copias de un polipéptido a partir de una sola molécula de ARNm. El conjunto formado por un ARNm con varios ribosomas unidos a él se denomina polisoma. La cadena polipeptídica necesita, en ocasiones, experimentar procesos de maduración, llamados procesos postraducción, para adquirir su conformación biológica activa.
Código genético
El código genético es la clave mediante la cual se rigen las combinaciones de los cuatro diferentes nucleótidos, como una especie de lenguaje que con solo cuatro letras (o nucleótidos) puede formar todas las “palabras” del mensaje hereditario que especifica la composición de aminoácidos de las proteínas. El mensaje hereditario es distinto en cada uno de los genes que forman los cromosomas de una especie, y en todas y cada una de las especies de seres vivos de nuestro planeta.
Mediante la replicación del ADN se perpetúa la información hereditaria en cada una de las especies; esto es, se producen copias idénticas del ADN y de la información genética que reside en el orden de los nucleótidos (código genético) por ello, cualquier “error” o cambio en el código genético normal de una especie recibe el nombre de mutación.
CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO GENÉTICO
- Consiste en 64 tripletes que corresponden a los 20 aminoácidos, por lo tanto, algunos aminoácidos tienen dos o más codones que lo codifican.
- Cada codón codifica para un aminoácido determinado, lo que significa que el código no es ambiguo.
- Existe un codón de inicio y tres codones de terminación. Estos últimos no codifican para ningún aminoácido.
- El código es universal porque todos los seres vivos responden de la misma manera a las instrucciones del ADN.
Conclusión
En conclusión.
En esta clase revisamos aspectos importantes de los ácidos nucleicos y a modo de síntesis hay puntos que debemos recordar:
- A la replicación del ADN también se le conoce como duplicación, porque consiste en una autocopia.
- En la transcripción y síntesis de proteínas un actor principal y relevante es el ARNm que realiza una copia del ADN, para poder realizar este proceso.
- El código genético es la clave mediante la cual se realiza la síntesis de proteínas.
Has concluido la quinta clase ¡Muchas felicidades por tu esfuerzo! Ahora toca el turno de realizar la tarea y enviarla como se te indica. Te encuentro en tu siguiente clase, hasta pronto.
Fuentes de información
- Gama Fernández, M. A. (2016). Biología 1, (3a ed.). Pearson.
- ALLEN ROSALES, M. E. (2015). BIOLOGÍA I. México: Book Mart