1.- EL ADN: PORTADOR DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA. Página 1. 

         1.1.- ¿QUÉ ES EL ADN?. Página 1. 

 2.- DUPLICACIÓN DEL ADN (REPLICACIÓN). Página 2. 

        2.1.- ¿CÓMO SE REPLICA EL ADN?. Página 4. 

 3.- CORRECCIÓN DE ERRORES. Página 6. 

 4.-TRANSCRIPCIÓN: BIOSÍNTESIS DE ARN. Página 6. 

 5.- CÓDIGO GENÉTICO. Página 6. 

 6.- TRADUCCIÓN: BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS. Página 7.
 

1.- EL ADN: PORTADOR DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA.

Se sabía que los caracteres de los seres vivos eran hereditarios, pero no se sabía cuál era la molécula que contenía la información genética que determinaba dichos caracteres. La disyuntiva estaba entre las proteínas y el ADN. Mc Leod y Mc Carty diseñaron un experimento con la bacteria Diplococcus neumoniae, responsable de la neumonía y que presenta dos capas distintas:

 -Cepa S: Variedad virulenta y con cubierta lisa.
 -Cepa R: Variedad inofensiva y con cubierta rugosa.
 Los experimentos fueron los siguientes:

 1.- Se infecta un ratón con una mezcla de bacterias R vivas y S vivas y se veía que el ratón moría.
 2.- Al infectar un ratón con bacterias R vivas y S muertas el ratón moría y en los análisis aparecían bacterias S vivas.
 3.- Al infectar un ratón con bacterias R vivas y S muertas a las que previamente se les ha extraído su ADN, el ratón no desarrollaba la enfermedad.
 Por lo tanto, quedad demostrado que el ADN es el portador de las características de los seres vivos. 

1.1.- ¿QUÉ ES EL ADN?. 

Son segmentos de genes que contienen información que controla el desarrollo de características como color del pelo, etc... El ADN es el material de la herencia.
 Esta molécula es fundamental para la compresión de la vida, en el período llamado clásico de la biología molecular que abarca del descubrimiento de la “doble hélice” (ADN) en 1953 hasta1966 en que se pudo “ver” el código genético o también llamado diccionario que traduce el lenguaje de los ácidos nucleicos al lenguaje de las proteínas.
 ADN significa (ácido dexosirribonucleico). La molécula de ADN está formada por dos cadenas de nucleótidos de manera que las bases se unen entre sí a través de las cadenas, mientras que lo azúcares y fosfatos se unen entre sí a lo largo de la cadena.

También hay que saber que el código genético es uno para todos los organismos vivos de la tierra. El código es la explicación fundamental de las leyes de la herencia genética y se halla en la secuencia de pares de bases del ADN. Las dos cadenas de nucleótidos que constituyen una molécula de ADN, se mantienen  unidas entre sí porque se forman enlaces entre las bases nitrogenadas. La unión de las bases se realiza mediante puentes de hidrógeno, este apareamiento está condicionado químicamente de forma que la adenina (A) sólo se puede unir con la timina (T) y la guanina (G) con la citosina (C)

La estructura de un determinado ADN está definida por la “secuencia” de las bases nitrogenadas en la cadena de nucleótidos, residiendo en esta secuencia de bases la información genética del ADN. El orden en el que aparecen las cuatro bases a lo largo de una cadena en el ADN es crítico para la célula, ya que este orden es el que constituye las instrucciones del programa genético de los organismos.
 La estructura en doble hélice del ADN, con el apareamiento de bases limitado (A-T, G-C) implica que el orden o secuencia de bases de una de las cadenas delimita automáticamente el orden de la otra; por eso se dice que las cadenas son complementarias. 

2.- DUPLICACIÓN DEL ADN (REPLICACIÓN).

Es un proceso que permite la perpetuación de la célula y que consiste en la duplicación de las dos hebras de ADN que conforman el material genético celular; por lo tanto, es la capacidad que tiene el ADN de hacer copias o réplicas de su información genética en general.
La doble hélice se separa y cada una de las cadenas sirve de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. Cada mitad de ADN sirve como plantilla para la formación del ADN nuevo. La adenina se une con la timina y la citosina con la guanina. Losa nuevos ADN se enroscan y forman la doble hélice.

Dentro de la estructura del ADN se encuentran cuatro importantes que son: la adenina, la citosina, la guanina y la timina que actúan como bases nitrogenadas. Estos están formados por carbono y nitrógeno que viene siendo una cualidad unitaria en lo seres vivos. La replicación del ADN se realiza en el núcleo de la célula donde se separa una de las fibras del ADN saliendo con ayuda del ARN que va a los ribosomas que van a actuar como una fotocopiadora complementando la otra fibra de ADN.

El ADN es una molécula muy grande, pero esta hecha de solo una pocas sustancias químicas diferentes. Una molécula de ADN se compone de unidades llamadas nucleótidos, cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y un a base nitrogenada. Los nucleótidos están unidos por enlaces entre el grupo fosfato del segundo carbono de un nucleótido y el azúcar del tercer nucleótido. Las bases nitrogenadas se extienden hacia fuera desde la cadena azúcar-fosfato.

Una molécula de ADN se compone de dos cadenas de nucleótidos unidas por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. Las cadenas de nucleótidos forman una espiral alrededor de un centro común. Su estructura es la de una doble hélice en la que las bases sé sitúan hacia el interior de la molécula y los grupos fosfato se disponen en el exterior. Las bases se unen siempre del mismo modo. La estructura se mantiene estable gracias al apilamiento de la bases en el centro de la molécula. Las dos hebras que forman la cadena presentan orientaciones opuestas y pueden separarse mediante la acción del calor o de determinadas sustancias químicas, dando lugar al proceso llamado desnaturalización, que es reversible.
 

La temperatura a la que la molécula desnaturalice es distinta en cada especie del organismo. Es el soporte físico que contiene toda la información genética de un organismo, definiéndose como gen cada una de las porciones de su molécula que se pueden traducir en una proteína.

El ADN se presenta físicamente en el núcleo de la célula empaquetado a distintos niveles formando los cromosomas. Hay dos tipos de ácidos nucleicos (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). Son componentes principales de las células, y constituyen, entre el 5 y el 15 % de su peso seco; tanto el ADN como el ARN se encuentran también en otras partes. Son cadenas constituidas por unidades monoméricas llamadas nucleótidos, siendo dexosirribonucléico.

2.1.-¿CÓMO SE REPLICA?. 

Se produce durante la fase S del ciclo celular, previa a la división en dos células hijas. De esta manera se asegura que ambas reciban la misma información genética.

Los primeros en estudiarlo fueron Watson y Crick, y da una explicación de cómo se replica el ADN, diciendo que la replicación del ADN es semiconservativa. Tenía tres hipótesis:
a) Replica conservativa: Dice que en la replicación la dos hebras del ADN madre quedaban en una de las células hijas formadas, mientras que la otra célula hija recibe la de nueva síntesis.
b) Replicación semiconservativa: Cada una de las células hijas portará una hebra procedente de la célula madre y a partir de cada una de ellas se forma la complementaria. (esta es la que eligieron watson y crick).
c) Replicación dispersiva: Las células hijas poseen hebras de ADN mixtas, es decir, hebras en las cuales encontramos trozos de la célula madre y trozos de la célula recién replicados.
 

Para  comprobar como era el tipo de replicación en 1957 Meselson y  Stahl, demostraron que la replicación era semiconservativa. Cultivaron  Escheritria Coli en un medio con nitrógeno 14 y obtuvieron ADN con este tipo de nitrógeno, posteriormente, pasaron la bacteria a un medio donde había nitrógeno 15 y obtuvieron ADN con nitrógeno 15. Las bacterias que tenía ADN con nitrógeno 15 fueron llevadas a un medio donde existía nitrógeno 14, y a los 30 minutos, extrajeron el ADN, lo centrifugaron con ADN 15 Y ADN 14, y comprobaron que el peso molecular era intermedio entre el ADN del nitrógeno 14 y nitrógeno 15, el ADN era híbrido.

 Para eliminar una de las hipótesis Meselson y Stahl, obtuvieron una segunda generación de ADN y observaron que en esta segunda generación la cantidad de ADN híbrido, disminuía un 50% de la hebras y en la tercera generación solamente se encontraba el ADN híbrido en un 25 % de las células, lo que descartaba la idea de replicación dispersiva.

 Para ratificarlo aún más, calentamos híbrido a 120 ºC y enfriamos bruscamente con objeto de que las hebras no se volvieran a juntar, luego lo centrifugaron obteniendo ADN con N14 y con ADN con N15 lo que ratificaba su hipótesis.

Las células se reproducen duplicando y repartiendo sus componentes para constituir dos células hijas. El ciclo celular es el conjunto de procesos que van desde el momento en que la célula toma la decisión de dividirse hasta que origina dos células nuevas. Es por tanto la base de la proliferación celular. Tomando como modelos la levadura Saccharomyces cerevisiae. Aunque los detalles del ciclo se verían entre los organismos, los puntos esenciales son comunes. En un ciclo celular, para producir dos células hijas idénticas, el ADN se duplica, se segrega y finalmente la célula original se divide para dar lugar a dos células nuevas independientes, cada una con una dotación genética idéntica la de su hermana.

Dentro del sistema de control central que desencadena los procesos esenciales del ciclo celular existen dispositivos bioquímicos que actúan para poner en marcha un proceso que inicia la fase de replicación. El modelo de Replicón, inicialmente propuesto para la bacteria Escherichia coli-E coli- predice la existencia de secuencias  de ADN desde donde se inicia la replicación. Posteriormente estas secuencias fueron identificadas en S.Cerevisiae y se conocen como Secuencias de Replicación Autónoma (SRA) las cuales coinciden con lo orígenes de replicación.

Los trabajos de Bell y Stillman de 1993 describieron un complejo de 6 proteínas que reconocen los orígenes de replicación denominado Complejo de Reconocimiento del Origen (CRO). Estas proteínas son esenciales para la viabilidad celular y necesarias, pero no suficientes, para iniciar la replicación del ADN. 

Si una célula inicia la replicación de su material genético más de una vez antes de dividirse, se encuentra con serios problemas a la hora de repartirlo durante la mitosis, de modo que las dos células resultantes tienen cantidades de material hereditario distintas entre sí y desiguales a la célula que inició ese ciclo de división celular. Semejantes defectos serían arrastrados en divisiones sucesivas haciendo inviables las células resultantes. Parece vital, llevar a cabo una replicación fidedigna y única por ciclo para que se mantenga la ploidía durante las sucesivas divisiones proliferativas de una célula. 

3.- CORRECIÓN DE ERRORES.

La tasa de error de la ADN-pol es de 1 por cada 10 millones de nucleótidos. En el caso de las células eucarióticas esta tasa de error es excesiva debido a la gran cantidad de ADN que contiene. 
Sistema de corrección:

-La ADN-pol revisa los nucleótidos colocados, detectando cuales no son complementarios.
-Una endonucleosa rompe el enlace del nucleótido o fragmento erróneo.
-La ADN-Pol coloca los nucleótidos correctos.
-La ADN-ligasa los une al resto de la cadena. 

4.- TRANSCRIPCIÓN: BIOSÍNTESIS DE ARN.

Según el dogma de la biología Molecular “la información del ADN pasa al ARN y de este a las proteínas”. El paso de información del ADN al ARN recibe el nombre de transcripción y del ARN a las proteínas traducción.
 Las características del proceso de transcripción son las siguientes:

-Una de las cadenas de ADN sirve de molde para la síntesis de ARN.
-Sólo se transcribe un fragmento de ADN que recibe el nombre de gen.
-La síntesis de ARN se realiza a partir de ribonucleótidos trifosfato.
 El proceso de transcripción se divide en cuatro etapas:
1.- Iniciación: Los genes de la célula eucarióticas van precedidos en su extremo 3´ de una secuencia de unos 30 nucleótidos rica en T Y A denominada promotor.
2.- Elongación: La ARN-polimerasa se une a una de las hebras del ADN, desenrolla las vueltas de hélice y comienza a desplazarse sobre la hebra patrón en sentido 3´_________ 5´.
3.-Terminación: La transcripción finaliza cuando la ARN-pol llega a la secuencia TTATTT en el extremo 5´del ADN.
4.- Maduración: Consiste en la eliminación de la secuencia intrónicas del ARM-m. Para ello una enzima denominada ribonucleoproteína pequeña nuclear (RNP-pn) corta por los extremos de las secuencias intrónicas que son reconocidas por su disposición en bucles. 

5.- CÓDIGO GENÉTICO.

Es el código por el cual se traduce el mensaje que lleva el ARN para colocar los aminoácidos que formarán la proteína correspondiente.

Las características del código genético son las siguientes:
1.- Es un código de tripletes: Está claro que sólo nucleótidos no puede codificar por un aminoácido puesto que hay 20 aminoácidos diferentes. Se denomina codón a cada triplete de nucleótidos del ARNm que codifica un aminoácido.

2.- Es un código degenerativo: Puesto que existen 64 codones diferentes y sólo hay 20 aminoácidos. Comprobaron que los tripletes que codifican por un mismo aminoácido tienen las dos primeras bases nitrogenadas iguales y sólo se diferenciaban en general en la última base del triplete.

3.- Es un código universal es el mismo para todos lo seres vivos. 

6.- TRADUCCIÓN: BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS.

El ARNm ya sintetizado sale del núcleo y llega a los ribosomas donde se utilizará la información que contiene para fabricar la proteína. Hay que destacar 3 características:

a) La lectura de la cadena de ARNm se realizara en direcciones 5´______3´
b) La lectura de los codones del ARN m es no solapada, se realiza por tripletes independientes.
c) Existe una fase de lectura, la lectura comienza en el codon de iniciación y se leen los tripletes independientes hasta llegar a un codón de terminación.
d) Como los aminoácidos por si solos no son capaces de reconocer los codones del ARNm deben unirse a un ARNt cuyo anticodón es complementario del codon correspondiente del ARNm.

La unión de un aminoácido a su ARNt correspondiente se realiza mediante una reacción química catalizada por la enzima aminoacil ARNt-sintetasa y este proceso se realiza en dos pasos:

  1.- Activación del aminoácido: Se trata de dotarlo de la energía necesaria para su posterior unión al ARNt.
  2.- Unión del aminoácido al ARNt.

  El proceso de la síntesis de proteínas se divide en tres etapas:
1.- Iniciación: En la iniciación del proceso de traducción intervienen dos señales presentes en el ARNm.
  -nucleótido metil-guanosina situado en el extremo 5´
 -el triplete AUG más próximo a la metil-guanosina.
Cuando se inicia las dos subunidades del ribosoma están disociadas, la unión del anticodon con su codon correspondiente se realiza mediante enlaces por puente de hidrógeno.
2.- Elongación: Es la unión de los siguientes aminoácidos para formar la proteína.
3.- Terminación: Los codones de terminación en el ARNm como ya hemos mencionado son UAA, UAG Y UGA. En cuanto uno de estos tripletes se coloca en el sitio A, este es ocupado por un factor protéico de terminación que impide la unión de algún ARNt.

Información sacada de: Apuntes de biología de COU.
  Apuntes e información encontrados en páginas de Internet.