El ADN y la información genética

                                              MsC. Alina Fernández Rodíguez

El núcleo de la célula dirige todas las funciones celulares al contener el ADN como material genético situado en los cromosomas y la información genética o hereditaria se expresa mediante la biosíntesis de proteínas en interacción con los factores del medio interno y del medio externo del organismo.

En las células encontramos dos tipos de ácidos nucleicos, el ADN, portador de la información genética o hereditaria y el ARN, entre los que se encuentran: el ARNm que contiene la copia de la información genética cedida por el ADN durante la transcripción, los ARNt, moléculas pequeñas y plegadas que participan en el proceso de biosíntesis de proteínas transportando cada una un amino ácido específico hacia los ribosomas, constituidos por ARNr y determinadas proteínas.

Comprender como el ADN realiza su función requiere del conocimiento acerca de su estructura y organización.

El ácido desoxirribonucleico (ADN) tiene forma de doble hélice y está formada por 2 cadenas de polinucleótidos. Ambas cadenas son complementarias entre sí, pero, ¿qué es un nucleótido?, ¿cómo se forma una cadena de polinucleótidos? y ¿por qué ambas cadenas son complementarias?

 

cromosoma Los cromosomas contienen aproximadamente igual cantidad de partes de proteína y ADN. El ADN cromosómico contiene un promedio de 150 millones de bases.
Cada hebra es una secuencia lineal de unidades similares repetidas llamadas nucleótidos los que se componen de un azúcar de tipo pentosa, un grupo o radical fosfato y una base nitrogenada.           nucleotidos_adn
bases_nitrogendas Cuatro bases diferentes están presentes en la molécula de ADN y son: Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) y Guanina (G).

  • Los nucleótidos en una misma cadena, se unen mediante los grupos fosfato.
  • Cada cadena se une con su complementaria mediante las interacciones por puentes de hidrógeno que se establecen entre las bases nitrogenadas: A con T y G con C.

La información genética del ADN está determinada por la secuencia de nucleótidos de sus cadenas. Cada molécula de ADN contiene muchos genes, la base física y funcional de la herencia.

Existen evidencias de que el ADN es el portador de la información genética, ya que:
La cantidad de ADN que contienen los organismos de una especie, es notablemente constante y cuando se producen alteraciones en el ADN de un organismo, también se producen cambios en sus caracteres hereditarios. Un gen es una secuencia específica de nucleótidos los cuales llevan la información requerida para la construcción de proteínas que proveerán de los componentes estructurales a las células y tejidos, como también a las enzimas que participan como catalizadores biológicos en todas las reacciones del metabolismo.

 

gen

 

Un gen es un segmento de ADN que contiene una información genética determinada en su secuencia de bases nitrogenadas, que se trasmite de una generación a la siguiente, se expresa en los caracteres en interacción con los factores ambientales y puede cambiar.

 

La información genética contenida en las moléculas de ADN se trasmiten mediante la replicación, se expresa en los caracteres hereditarios mediante la transcripción y la biosíntesis de proteínas y puede cambiar producto de una mutación lo que produce variaciones hereditarias.

 

herencia

 

 

 

cariotipo Los cromosomas pueden ser evidenciables mediante el microscopio óptico. El conjunto de cromosomas que posee una especie en el núcleo de todas y cada una de sus células constituye su cariotipo.
 
Todas las células diploides poseen en sus cromosomas homólogos frente a cada gen paterno su correspondiente gen materno.

Cuando ese par de genes materno-paterno son determinantes de igual función o carácter hereditario, se dice que el individuo es homocigótico para tal rasgo, por el contrario se dice que es heterocigótico cuando el par de genes alelos determinan para alternativas diferentes de un mismo carácter.

Como ejemplo podemos citar que un gen transmita el rasgo hereditario del color de ojos verde y el otro el color de ojos marrón, se trata de heterocigótico para el rasgo color de ojos. Si a su vez, uno de esos genes domina en la expresión del rasgo al otro gen enfrentado, se dice que es un gen heredado dominante, de lo contrario se dice que es recesivo.

El ácido ribonucleico (ARN) se sintetiza a partir de la información contenida en el ADN mediante el proceso de transcripción. En este proceso se forman tres tipos de ARN (ARNm, ARNt y ARNr) que participan en la biosíntesis de proteínas.

Las moléculas de ARN están constituidas por una cadena de polinucleótidos. Cada nucleótidos está formado por una base nitrogenada, entre las que se encuentran la adenina (A), el uracilo (U), la Citosina (C) y la Guanina (G), enlazada a un azúcar de tipo pentosa (azúcar ribosa), que se enlaza a un grupo o radical fosfato.

Resumiendo podemos caracterizar a las moléculas de ADN y de ARN:
 
Características del ADNCaracterísticas del ARN
Es una molécula de ácido nucleico. Es una molécula de ácido nucleico.
Se localiza fundamentalmente en el núcleo de las células, formando parte de los cromosomas. Se localiza en el núcleo y en el citoplasma de las células.
Constituye a los genes que son segmentos de ADN que contienen información genética para un carácter. Se sintetiza mediante el proceso de transcripción.
Se sintetiza mediante el proceso de replicación. Por transcripción se sintetizan tres tipos de ARN: ARNm, ARNt y ARNr.
Constituido por dos cadenas de polinucleótidos en forma de doble hélice. Constituido por una cadena de polinucleótidos.
Sus nucleótidos están formados por una base nitrogenada (A – T – G – C), enlazada a un azúcar desoxirribosa y esta a un grupo fosfato. Sus nucleótidos están formados por una base nitrogenada (A – U – G – C), enlazada a un azúcar ribosa y esta a un grupo fosfato.
Contiene la información genética o hereditaria en su secuencia de nucleótidos o de bases nitrogenadas. Contiene la copia de la información genética o hereditaria en su secuencia de nucleótidos o de bases nitrogenadas.
Contiene la información hereditaria y dirige la biosíntesis de proteínas. Participa en la biosíntesis de proteínas dirigido por el ADN.
Su síntesis permite la trasmisión hereditaria. Su síntesis permite la expresión de la información genética en los caracteres hereditarios
 

Trasmisión de la información genética.
La transmisión de la información genética se produce cuando la célula se divide por mitosis, si son células somáticas, o por meiosis en el caso de las células germinales que dan origen a gametos o esporas haploides que intervienen en la reproducción sexual.

Los cromosomas trasmiten los caracteres hereditarios, ya que son los portadores de la información genética contenida en las moléculas de ADN que los constituyen.

Cada vez que la célula se divide en células hijas, previo a la división celular durante la interfase del ciclo celular, el genoma o conjunto total de genes se duplica, lo que tiene su base molecular en la replicación semiconservativa de las moléculas de ADN.

 

replicacion La replicación es un proceso metabólico de síntesis, mediante el cual, con la participación de enzimas y de forma semiconservativa, por cada molécula de ADN se sintetizan dos de ADN que contienen la misma secuencia de bases nitrogenadas y por tanto, la misma información genética.

 

 Entre las características de la replicación podemos mencionar que:

  • Es un proceso metabólico de síntesis que ocurre en el núcleo, durante la interfase del ciclo celular.
  • Es un proceso molecular que se inicia con la separación de las cadenas de ADN.
  • Cada una de las cadenas de ADN sirve de molde en la síntesis de una cadena nueva de forma semiconservativa, con la participación de enzimas específicas.
  • Se obtiene como resultado dos moléculas de ADN con la misma secuencia de nucleótidos y por consiguiente con la misma información genética, iguales entre si e idénticas a la original.
De acuerdo a sus resultados la replicación semiconservativa del ADN es de gran importancia, ya que:
  • Permite la duplicación de la información genética y constituye la base de la trasmisión hereditaria que se establece de una generación a la siguiente.
  • Permite la continuidad y estabilidad genética de las especies.

El ADN que conforma el genoma, contiene toda la información necesaria que permite la estructura y el mantenimiento de la vida desde una simple bacteria hasta el organismo humano.

 

Expresión de la información genética.
En el desarrollo de los organismo se mantiene una estrecha relación entre los cromosomas que contienen las moléculas de ADN portadoras de la información genética o hereditaria en su secuencia de nucleótidos, donde se localizan los genes, y los procesos moleculares que permiten la expresión de la información genética en los caracteres hereditarios en interacción con el medio interno del organismo y el medio ambiente.

 

Estos procesos metabólicos de síntesis molecular son el proceso de transcripción del ADN al ARN que ocurre en el núcleo de la célula y en el que se forman moléculas de ARNmARNt y ARNr y el proceso de biosíntesis de proteínas que ocurre en los ribosomas libres del citoplasma y en el retículo endoplasmático rugoso, donde se traduce el mensaje genético contenido en la secuencia de nucleótidos del ARNm en secuencias de aminoácidos, con la participación además de moléculas de ARNt, ARNr, aminoácidos, y enzimas, y como todo proceso anabólico consume energía almacenada en las moléculas de ATP.

biosintesis_de_proteinas

 

 

funciones_de_las_proteinas En este proceso se forman proteínas estructurales, enzimáticas, transportadoras, hormonas, entre otras, que participan en la formación de estructuras, en el recambio celular y en todo el funcionamiento de la célula, por lo que permiten la expresión de la información genética en los caracteres hereditarios.