Replicación del ADN: El Proceso de Duplicación Genética
El proceso de replicación del ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). De esta manera, de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más «réplicas» de la original. Este mecanismo es semiconservador, lo que significa que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven cada una como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. De esta forma, 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 molécula de ADN se abre como una cremallera, por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias en puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en esos puntos y facilitan la fijación de otras proteínas que permitirán la separación de las dos hebras de ADN, formándose una horquilla de replicación. Un gran número de enzimas y proteínas intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado complejo de replicación o replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias.
Transcripción del ADN: Del Gen a la Molécula de ARN
La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión genética, mediante el cual la información contenida en la secuencia del ADN se transfiere a una secuencia de ARN, utilizando diversos tipos de ARN como intermediarios. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa, la cual sintetiza un ARN mensajero (ARNm) que mantiene la información de la secuencia del ADN. De esta manera, la transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.
Traducción Genética: De ARN a Proteína
La traducción es el segundo proceso de la síntesis proteica (parte del proceso general de la expresión génica). Ocurre tanto en el citoplasma, donde se encuentran los ribosomas, como en el retículo endoplasmático rugoso (RER). Los ribosomas están formados por una subunidad pequeña y una grande que rodean al ARN mensajero. En la traducción, el ARN mensajero se decodifica para generar una cadena específica de aminoácidos, llamada polipéptido (el producto de la traducción), de acuerdo con las reglas especificadas por el código genético. Es el proceso que convierte una secuencia de ARN mensajero en una cadena de aminoácidos para formar una proteína. Es necesario que la traducción venga precedida de un primer proceso de transcripción. Las fases de la traducción son tres: iniciación, elongación y terminación, durante los cuales se va dando el crecimiento del polipéptido.
Mutaciones Génicas: Alteraciones en el Código Genético
Una mutación génica es una alteración permanente de la secuencia de ADN de la que se compone un gen. El tamaño de las mutaciones varía, lo que afecta desde a un solo componente básico (par de bases) del ADN hasta a un gran segmento de un cromosoma con varios genes. Las mutaciones génicas se pueden clasificar de dos formas:
Mutaciones de Estirpe Germinal
Las mutaciones de estirpe germinal se heredan de un progenitor y están presentes durante toda la vida de una persona en cada célula del organismo. Estas mutaciones se encuentran en los óvulos o espermatozoides de los progenitores y se transmiten como mutaciones hereditarias.
Mutaciones Somáticas (Adquiridas)
Las mutaciones somáticas se producen en un momento dado durante la vida de una persona solo en determinadas células y no en todas las células del organismo. Estos cambios se pueden deber a factores ambientales, como la radiación ultravioleta del sol, o se pueden producir en caso de error al copiarse el ADN durante la división celular. Las mutaciones adquiridas no se pueden transmitir a la siguiente generación.
Las Leyes de Mendel: Principios Fundamentales de la Herencia
1ª Ley de Mendel: Ley de la Uniformidad
Esta ley defiende que al cruzar una raza pura de una especie (AA) con otro individuo de raza pura de la misma especie (aa), la descendencia de la primera generación filial será fenotípicamente y genotípicamente igual entre sí (Aa) y fenotípicamente igual a uno de los miembros de la generación parental, en concreto, al portador del alelo dominante (A).
2ª Ley de Mendel: Ley de la Segregación
Esta ley dicta que en la segunda generación filial, obtenida a partir del cruce de dos individuos de la primera generación filial, se recupera el genotipo y fenotipo del individuo recesivo de la primera generación parental (aa) en un 25%. Del 75% restante, fenotípicamente iguales, el 25% tiene el genotipo del otro parental inicial (AA) y el 50% restante se corresponde con el genotipo de la primera generación filial.
3ª Ley de Mendel: Ley de la Transmisión Independiente
Durante la formación de los gametos, la segregación de los diferentes rasgos hereditarios se da de forma independiente unos de otros; por lo tanto, el patrón de herencia de uno de ellos no afectará al patrón de herencia del otro.
El Cariotipo Humano: Organización Cromosómica
El cariotipo es característico de cada especie, al igual que el número de cromosomas. El ser humano tiene 46 cromosomas (23 pares porque somos diploides o 2n) en el núcleo de cada célula, organizados en 22 pares autosómicos y 1 par sexual (hombre XY y mujer XX).
ADN vs. ARN: Diferencias Clave en la Biología Molecular
1. Diferencia en el Azúcar (Pentosa)
A pesar de que tanto el ADN como el ARN basan su estructura en la repetición de unidades de nucleótidos, la principal diferencia entre ambas reside en el tipo de azúcar (pentosa) presente en sus moléculas. El ADN contiene desoxirribosa, mientras que el ARN contiene ribosa. Además, el ARN presenta una mayor diversidad de tipos de ácidos nucleicos, lo que le confiere la posibilidad de asumir un mayor número de funciones y formas.
2. Funciones Principales
El ADN contiene el código genético que se transmite de una célula a otra y de una generación a la siguiente. Por su parte, el ARN tiene la función de transportar y permitir que las células interpreten la información genética contenida en el ADN. En resumen, el ADN almacena y contiene el código genético, mientras que el ARN es el encargado de su transporte y expresión. El ADN participa en procesos de replicación y transcripción, mientras que el ARN es clave en la traducción y otras funciones reguladoras. No obstante, ambos son completamente necesarios y complementarios entre sí para el desarrollo y evolución de los seres vivos.
En definitiva, el objetivo principal del ADN es almacenar la información genética que se transmitirá de generación en generación, mientras que el ARN actúa como mensajero y mediador entre el ADN y los ribosomas para la síntesis de proteínas.
3. Estabilidad Molecular
ADN: El ADN es más estable debido a la presencia de un grupo hidroxilo menos en su azúcar (desoxirribosa) y a su estructura de doble hélice, lo que le confiere mayor resistencia a la degradación por enzimas (nucleasas) y a condiciones alcalinas.
ARN: El ARN es menos estable en condiciones alcalinas y es más reactivo debido a la presencia de un grupo hidroxilo adicional en su azúcar (ribosa), lo que lo hace más susceptible a la degradación por enzimas y a la exposición a rayos UV.
4. Estructura Tridimensional
Una de las diferencias básicas entre el ADN y el ARN es su estructura: el ADN se presenta generalmente como una doble hélice, mientras que el ARN suele ser una cadena simple.
5. Localización Celular
El ADN se localiza principalmente en el núcleo de las células eucariotas (y en las mitocondrias), mientras que el ARN puede encontrarse tanto en el núcleo como en el citoplasma.