La revolución genética: biotecnología€¦ · La EXPRESIÓN DE LOS GENES transcurre en dos...
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La revolución genética: biotecnología PRIMERA PARTE
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La revolución genética:
biotecnología PRIMERA PARTE
1. ADN: el secreto de la vida.
A lo largo de casi cuatro millones de años, el ácido desoxirribonucleico,
abreviadamente ADN, ha sido el encargado de llevar la información genética
de todos los seres vivos, a modo de libro de instrucciones.
1.1. Contexto histórico 1952, Marta Chase y Alfred Hershey confirman que el ADN, y no las proteínas
(como se pensaba hasta entonces) porta las instrucciones genéticas de las
células.
1952, Rosalind Franklin obtiene una fotografía de difracción de Rayos X que
sugiere que el ADN está formado por dos cadenas que giran alrededor una de
la otra en forma de espiral. Esta imagen conocida como fotografía 51, fue
clave para confirmar el modelo de la molécula del ADN.
1953, James Watson y Francis Crick desentrañan la estructura del ADN.
Publican su modelo de la doble hélice del ADN en la revista Nature. Nace la
biología molecular.
¿Por qué en ningún momento se nombra a Rosalind Franklin es la publicación de
la revista Nature?
¿Por qué el modelo actual de la estructura del ADN se conoce como modelo de
Watson y Crick y no incluye el apellido Franklin?
Os animo a que busquéis la respuesta y os informéis sobre la vida de R. Franklin,
ya que su fotografía de difracción de rayos X fue imprescindible para la posterior
publicación de Watson y Crick.
1.2.Composición química del ADN
El ADN es una gran molécula formada
por otras moléculas más sencillas
llamadas NUCLEÓTIDOS.
Estos nucleótidos están formados por
tres tipos de componentes químicos.
Una molécula de ÁCIDO FOSFÓRICO, en forma de GRUPO FOSFATO.
Una PENTOSA, que es un hidrato de carbono de cinco átomos de carbono,
denominado DESOXIRRIBOSA.
Una BASE NITROGENADA, son un total de cuatro que pueden ser de 2 tipos
diferentes:
PÚRICAS- con una estructura de doble anillo, Adenina (A) y Guanina (G)
PIRIMIDÍNICAS- con una estructura de un solo anillo, Citosina (C) y Timina (T)
Millones de nucleótidos se unen en cadenas no ramificadas, el orden en el que se
unen unos con otros se llaman SECUENCIA, y es de gran importancia ya que en
ella reside la información necesaria para la síntesis de proteínas, o lo que es lo
mismo, para el mantenimiento y desarrollo de la vida.
****Composición ARN****
El Ácido RiboNucleico, ARN, está
constituido por la unión de nucleótidos
formados por:
• una pentosa, la Ribosa
• Un grupo fosfato
• un bases nitrogenadas, que son
Adenina (A), Guanina(G),
Citosina(C) y Uracilo(U). No
aparece la Timina
1.3. La estructura del ADN: una espiral
especial.
El ADN está formado por dos largas cadenas de nucleótidos enrolladas en un
doble hélice.
Cada cadena se forma por la unión de nucleótidos, esta unión se realiza a
través del ácido fosfórico que se une al carbono 3’ del nucleótido siguiente,
dando aspecto de una cadena de eslabones.
Las dos cadenas son complementarias químicamente, quedando las bases
nitrogenadas unidas y enfrentadas en la parte interna de la doble hélice
Las bases nitrogenadas que quedan enfrentadas en el interior de la doble hélice se van a unir de una forma específica, mediante puentes de hidrógeno, a esta unión se le denomina PAR DE BASES.
De forma que:
La adenina sólo se une con la timina a través de dos puentes de hidrógeno
(A=T, T=A)
La guanina sólo se une a la citosina a través de tres puentes de hidrógeno
(G≡C, C≡G)
ES IMPORTANTE SABER QUE EN UNA MOLÉCULA DE ADN
La guanina constituye el 18%
La citosina constituye el 18 % Por lo que: A+C=G+T
La adenina constituye el 32 %
La timina constituye el 32%
La doble hélice de Watson y
Crick ( y R. Franklin)
Es una espiral dextrógira, el
sentido de giro de la hélice es
hacia la derecha.
1.4. Tipos de ADN
El ADN de los VIRUS está formado por una molécula lineal o circular, a veces
varias, encerrada en una molécula proteica llamada CÁPSIDA.
El ADN de las CÉLULAS PROCARIOTAS y en MITOCONDRIAS y CLOROPLASTOS
de las células eucariotas, es una doble hélice circular (aunque en algunas
bacterias es lineal)
El ADN en el interior del núcleo de las CÉLULAS EUCARIOTAS, es una doble
hélice asociada a unas proteínas especiales llamadas HISTONAS, formando la
CROMATINA.
Durante la división celular, la cromatina se condensa y forma los
CROMOSOMAS LINEALES, estructuras en forma de bastoncillo, de brazos cortos y
gruesos.
Cada segmento de cromosoma y, por tanto, de ADN con las instrucciones
precisas para sintetizar una proteína es un GEN.
1.5. Replicación del ADN
• El ADN es la única molécula en los seres vivos que puede hacer una copia
exacta de sí misma, es decir, replicarse.
• La replicación del ADN sucede justo antes de la división celular, esto
permite que las células hijas hereden la misma dotación genética que la
célula madre.
• Por lo que la replicación permite que se transmita la información genética
de generación en generación.
PROCESO DE REPLICACIÓN :
• La doble hélice se libera de las histonas y se abre como una cremallera, de
manera que cada una de las hebras de ADN sirven como MOLDE para que se
sintetice una cadena complementaria.
• A partir de un punto determinado, unas enzimas específicas las ADN
POLIMERASAS, van uniendo uno a uno los nucleótidos, teniendo en cuenta la
complementariedad de los pares de bases (en todo el proceso actuaran varias
enzimas, no solo la ADN polimerasa)
• De esta modo se forma una NUEVA CADENA COMPLEMENTARIA a la que ha
servido de molde e idéntica a la cadena a la que previamente estaba unida.
• Al final del proceso obtenemos DOS MOLÉCULAS DE ADN BICATENARIO, cada
una de ellas formada por una cadena de la molécula inicial y otra nueva.
La complementariedad de las bases
es muy importante:
• Permite transmitir una copia
exacta de las cadenas de ADN de la
célula madre a las células hijas.
• Esta propiedad es la base de gran
parte de las actuales TÉCNICAS DE
BIOLOGÍA MOLECULAR.
1.6. La expresión de los genes:
transcripción y traducción.
Los genes llevan las instrucciones precisas para la síntesis de una determinada
PROTEÍNA, como hemos indicado anteriormente, y estas proteínas son la
moléculas responsables de la ACTIVIDAD BIOLÓGICA (imprescindibles para la
vida) y confieren a cada individuo su ESPECIFICIDAD.
La EXPRESIÓN DE LOS GENES transcurre en dos etapas sucesivas: la
TRANSCRIPCIÓN de la información genética que es un paso necesario y previo
para la segunda etapa, la TRADUCCIÓN.
Transcripción (1ªetapa de la expresión
genética)
Proceso de SÍNTESIS DEL ARNm (ARN mensajero) que va a salir del núcleo
permitiendo llevar el mensaje genético hasta los ribosomas y dirigir la síntesis
de proteínas.
En este proceso se van a separar de nuevo las dos cadenas del ADN del gen
que se vaya a transcribir, y una de ellas va a actuar de molde para la
biosíntesis del ARNm que va a tener una cadena complementaria por la acción
de la ARN POLIMERASA ,enzima encargada de unir los nucleótidos
En el ARNm NO vamos a encontrar timina (T), sino uracilo (U), este uracilo (U)
va a pasar a ser la base nitrogenada complementaria de la adenina(A)
Traducción (2ª etapa de la expresión
genética)
Proceso en el que el ARNm una vez em el citoplasma , se UNE A UN RIBOSOMA,
el cual lee y traduce el mensaje del ARNm que utilizará para SINTETIZAR UNA
PROTEINA.
En este proceso se usa un “diccionario” llamado CÓDIGO GENÉTICO .
El código genético indica las equivalencias entre el lenguaje del ARNm
(secuencia de bases nitrogenadas) y el lenguaje de las proteínas (secuencia
de aminoácidos).
A cada grupo de 3 bases del ARNm, llamados CODÓN o TRIPLETE, le
corresponde uno de los 20 AMINOÁCIDOS que forman las proteínas; alguno de
estos codones se van a traducir como señal de inicio o de stop.
Durante la traducción el ribosoma se va a mover a lo largo de la cadena de
ARNm, leyendo codón tras codón, y va uniendo los aminoácidos que llegan al
ribosoma transportados por el ARN DE TRANSFERENCIA o ARNt.
El ARNt tiene un grupo de tres nucleótidos llamados ANTICODÓN,
complementario al codón del ARNm al que reconoce de forma específica.
Este proceso se lleva a cabo por una serie de enzimas, entra ellas las
Aminoacil-ARNt-sintetasas, que catalizan la unión entre cada aminoácido y su
molécula de ARNt específica.
EL CÓDIGO GENÉTICO ES UNIVERSAL
Todos los seres vivos, desde el ser humano hasta la bacteria más simple,
compartimos la misma clave genética para fabricar nuestras proteínas.
Esta característica ha sido fundamental en el avance de la biotecnología ya
que posibilita sintetizar una célula humana en las células de otros organismos.
1.7. PROTEINAS
Las proteínas son moléculas de gran tamaño que se forman por la unión de
otras más sencillas, los aminoácidos, de los que existen 20 tipos diferentes.
Cada proteína se caracteriza por la estructura que adopta en el espacio y por
su secuencia, es decir el número, el tipo y el orden específico en el que están
dispuestos sus aminoácidos.
Las FUNCIONES que desempeñan las proteínas en los seres vivos son muy
importantes y diversas:
• ESTRUCTURAL formando músculos, uñas, pelo, etc, como la queratina y el
colágeno.
• TRANSPORTE, de moléculas por la sangre, como la hemoglobina.
• DEFENSA el organismo frente a las infecciones como los anticuerpos.
• CATALIZAR las reacciones del metabolismo celular.
• REGULAR Y COORDINAR las funciones de diferentes órganos, como las
hormonas.
Como ya hemos indicado son indispensables para la vida, responsables de la
actividad biológica y de la especificidad de cada individuo.
