Temario De Biologia

Genética Molecular

Cuando el monje alemán Gregor Mendel (1882-1884) describió las leyes de la herencia en 1810 no tuvo mucha resonancia. Sin embargo, un siglo después retomaron sus estudios y se popularizaron. El estudio de estas leyes, la manera en la que se regulan y del factor biológico en el que reside la herencia son el objeto de la genética. Con el reciente descubrimiento de los cromosomas, el ADN y su relación con la herencia se agrego el término molecular a la genética basada en las moléculas de la herencia. No obstante, ahora resulta un poco redundante hablar de genética molecular, ya que los factores genéticos residen en moléculas y siempre que las estudiemos estamos haciendo estudios moleculares. De hecho, se conoce mejor a esta rama con el nombre de biología molecular, porque lo que se estudia son moléculas.

Estructura del ADN

Como ya lo sabes, todas las células de todos los organismos, unicelulares o multicelulares, procariontes o eucariontes, contienen acido desoxirribonucleico. El ADN está formado por tres tipos de moléculas principales;

 Un grupo fosfato

 Un azúcar (desixirribosa), y Una base nitrogenada.

Las bases nitrogenadas pueden ser de dos tipos. Las que se sintetizan a partir de la pirimidina: citosina y timina; y las que proceden de la purina: adenina y guanina.

Cuando una molécula de desixirribosa y una base nitrogenada están unidas por un enlace covalente se forma un nucleosido. Si este nucleosido se une a un grupo fosfato por un enlace tipo éster, se forma un nucleótido.

Como se ensamblan los nucleótidos para formar al ADN. Si pudiéramos observar un pedazo de ADN, veríamos una espiral o hélice de dos hebras que se enrolla sobre sí misma; algo similar a una cuerda como las que a veces se utilizan en los tendederos cada hebra está formada por nucleótidos que se unen por medio de los grupos fosfato gracias a un enlace llamado fosfodiester.

Las moléculas lineales de carbohidratos se numeran a partir del carbono unido a un oxigeno por doble enlace. Cuando estas moléculas se hacen cíclicas, se une el carbono con doble enlace con el penúltimo carbono de la cadena. Una vez formado el anillo, los carbonos siguen teniendo la misma numeración, es decir se inicia a partir del oxigeno que permite que se forme el anillo.

Ambas cadenas se unen por medio de puentes de hidrogeno que forman entre las bases nitrogenadas. Lo interesante es que cada base se a copla bajo reglas estrictas. Los nucleótidos formados por pirimidina siempre se acoplaran a los nucleótidos con bases de purinas y, no solo eso, cada base tiene un par especifico. La guanina (base de purina) siempre se unirá a la citosina, (base de pirimidina); y la adenina siempre se unirá a una timina. Y si pones atención podrás observar que entre la guanina y la citosina se forman tres puentes de hidrogeno; entre la adenina y la timina hay dos.

Esta unión de las hebras mediante puentes de hidrogeno brinda suficiente estabilidad a la molécula de ADN para ser funcional. Recuerda que este tipo de enlaces químicos no es demasiado fuerte y que puede romperse con cierta facilidad. Un ejemplo es la acción de las enzimas. Esta propiedad permite al ADN cumplir con todas sus funciones y además duplicarse, como lo veremos mas adelante.

Para comprender mejor esta propiedad esencial de la molécula del ADN, revisa tus conocimientos de química. Investiga las diferencias entre los enlaces covalentes y los puentes de hidrogeno. El ADN se compacta.

Al igual que las proteínas, la molécula de ADN se acomoda y se compacta en diferentes formas llamadas estructuras.

Se pueden identificar tres estructuras en el ADN. La estructura primaria se refiere a la secuencia específica de los nucleótidos a lo largo de la cadena.

Esta doble cadena se enrolla formando una hélice característica del ADN, y es la estructura secundaria.

Esta hélice se puede enrollar y forma la estructura terciaria conocida como ADN superenrollado.

Tomemos en cuenta que el ADN extendido de una sola célula mide alrededor de dos metros, por lo que la estructura terciaria permite que el ADN se enrolle y se compacte para poder acomodarse fácilmente dentro del núcleo de las células eucariontes. La forma en que se enrolla no sucede al azar, sino con la ayuda de diferentes proteínas.

El primer paso es gracias a la participación de las proteínas llamadas histonas. La cadena de ADN da dos vueltas completas a esta proteína y sigue hacia la siguiente proteína, en la que también se enrolla con dos vueltas. Cada histona con su segmento de ADN enrollado y un segmento adyacente intermedio (ADN espaciado r) se conoce como nucleosoma, y mide a 100 Armstrongs, Las histonas están unidas por 200 pares de bases; es decir, decir un segmento ADN de 200 pares de bases se enrolla en una histona y llega hasta la siguiente.

La cadena de nucleosomas se conoce como collar de perlas. Este se enrolla sobro otro tipo de histona, la conocida como H. De seis en seis, los nucleosomas dan vuelta a la histona H y forman la estructura llamada solenoide. Todo el ADN se organiza en solenoides y se forma la fibra de las 300 Armstrongs. Estas estructuras reducen la longitud del ADN.

Para explicarlo, se ha propuesto un modelo de empaquetamiento que describe que la fibra se enrolla en bucles, como cuando tuerces una cuerda tratando de enrollarla. Estos bucles se enrollan más y se forman, hasta que por ultimo estas rosetas se enrollan en rollitos. Esta es la forma final de empaquetamiento y se puede observar cuando se forman los cromosomas durante la mitosis o división celular.

Replicación del ADN

El ADN se encuentra en el núcleo de todas las células eucariontes y en el citoplasma de las células procariontes. Con contadas excepciones, como las neuronas, cada célula tiene la capacidad de reproducirse y formar dos células iguales a sí misma. Es decir, se duplica. Entonces el ADN también debería tener esta capacidad, ¿no es cierto? Pues así es. Una característica esencial del ADN es su capacidad de duplicarse. Este proceso se conoce como replicación y por supuesto que no sucede espontáneamente. Al igual que en la mayoría de los procesos biológicos, en la replicación intervienen diversas moléculas y ocurren varios pasos.

Para continuar hay que tener claras dos cuestiones.

La primera es que en las células eucariontes el ADN se duplica por secciones. Esto se debe a que para duplicarlo es necesario desenrollarlo, y todo el ADN desenrollado no cabria en la célula. Así que por lo general el ADN se va replicando

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