Hay dos tipos de ácidos nucleicos, el ADN y el ARN.
1.1. ADN O ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
Almacena la información genética
Es capaz de duplicarse (se transmite así de generación en generación)
En eucariotas se encuentra en el núcleo en forma de cromatina o cromosomas y también en mitocondrias y cloroplastos
1.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ADN
Es un polímero formado por nucleótidos. Cada nucleótido está formado por:
Ácido fosfórico (fosfato)
Pentosa: desoxirribosa
Una base nitrogenada, entre cuatro posibles: A (adenina), T (timina), G (guanina), C (citosina)
Los nucleótidos se unen para formar polinucleótidos. Los fosfatos y las pentosas son siempre los mismos así que la diferencia está en la secuencia de bases nitrogenadas.
1.3. ESTRUCTURA DEL ADN
Watson, Crick, Wilkins y Franklin (1953):
Cada molécula de ADN está formada por dos cadenas de polinucleótidos enrollados formando una doble hélice
Las bases se sitúan en el interior y las pentosas y el ácidos fosfórico forman el esqueleto externo
Las bases de las cadenas enfrentadas son complementarias de la siguiente forma:
A-T
C-G
Las cadenas se mantienen unidas mediante puentes de hidrógeno.
1.4. ARN O ÁCIDO RIBONUCLEICO
A diferencia del ADN, el ARN:
Como pentosa tiene ribosa
Como bases nitrogenadas tiene A, G, C y U (uracilo en lugar de timina)
Está formado por una sola cadena de nucleótidos que adquiere diferentes formas según su tipo y función.
Se encuentra en el núcleo y en el citoplasma
Hay tres tipos de ARN:
ARN ribosómico (ARNr), forma los ribosomas
ARN mensajero (ARNm), lleva la información del núcleo a los ribosomas
ARN transferente (ARNt) lleva los aminoácidos (aa) a los ribosomas para sintetizar proteínas.
Se dice que el ADN se replica cuando hace copias de si mismo. Esto es necesario, por ejemplo, para preparar la mitosis y meiosis, antes de la profase el ADN debe de estar completamente duplicado para repartir copias en las células hijas.
Cada cadena de ADN que forma la doble hélice es capaz de crear una copia de si misma. Para ello:
Se separan las dos cadenas de la doble hélice
Cada cadena actúa de molde para la síntesis de la complementaria (siguiendo la complementariedad de las bases)
Como resultado se obtienen dos moléculas idénticas de ADN (copia exacta de la copia original)
El proceso de replicación es semiconservativo. Como cada una de las dos cadenas originales hace de molde de una nueva cadena complementaria, cada una de las dos moléculas de ADN resultantes poseerá una cadena original (vieja) y otra de nueva síntesis.
Actualmente se considera, desde un punto de vista funcional, que un GEN es un fragmento de ADN que lleva información para sintetizar una proteína, necesaria para que se exprese un determinado carácter en el individuo.
Las proteínas son cadenas formadas por una secuencia de moléculas más sencillas denominadas aminoácidos (aa). Hay 20 aa distintos y cada proteína se caracteriza por el número, tipo y orden específico en que están dispuestos.
Para la expresión genética, es decir para la síntesis de proteínas a partir del ADN, son necesarios dos procesos consecutivos:
1.1. TRANSCRIPCIÓN
Tiene lugar en el núcleo. Consiste en pasar la información de ADN a ARNm. Se sintetiza siguiendo complementariedad de bases (teniendo en cuenta que en ARN el uracilo sustituye a la timina):
ADN ------A T G C T A C
ARNm-----U A C G A T G
1.1. TRADUCCIÓN
Tiene lugar en los ribosomas. Es el paso de ARNm a proteína, proteína cuya secuencia de aa está determinada por la secuencia de bases del ARNm.
El paso del lenguaje de los ácidos nucleicos al de las proteínas sigue un código conocido como código genético.
Cada aa está codificado por una secuencia de 3 nucleótidos (codón), hay 64 combinaciones posibles (más que aa). Un mismo aa puede estar codificado por más de un codón:
Algunos codones no codifican ningún aa, marcan el final de la traducción (STOP)
AUG además de traducirse como el aa metionina (Met) es la señal de inicio de la traducción
Es universal, es el mismo para todos los seres vivos.
Las mutaciones son cambios o alteraciones en el ADN. Se pueden clasificar:
Según sus consecuencias las mutaciones pueden ser:
Negativas: causan daños
Beneficiosas: suponen ventajas
Neutras
Según las células afectadas:
Somáticas
Novedosas
Según el ADN afectado:
Genética o puntual: alteración de la secuencia
Cromosómicas: cambios en el número cromosómico o fragmentos de cromosomas
Según el origen:
Espontáneas: errores en la replicación
Inducidas: por exposición a agentes mutagénicos (radiaciones, sustancias, virus…)
Las mutaciones son el motor de la evolución al ser la fuente de la variabilidad genética.
Biotecnología: uso de sistemas biológicos, seres vivos o sus derivados en la generación o modificación de productos o procesos de interés para las personas.
Ejemplos: obtención de animales y plantas más resistentes a plagas y enfermedades, uso de microorganismos para la fabricación de yogur, producción de antibióticos, vacunas etc.
Actualmente la biotecnología emplea técnicas de manipulación del ADN: ingeniería genética y clonación.
Para manipular el ADN hacen falta varias herramientas, entre ellas:
Enzimas de restricción: son proteínas capaces de cortar el ADN en puntos específicos. Permiten aislar genes.
ADN ligasas: enzimas que permiten unir diferentes fragmentos de ADN.
Vectores de transferencia: para insertar un fragmento de ADN determinado en el genoma de un organismo (se suelen emplear virus).
Técnicas empleadas en ingeniería genética:
Tecnología del ADN recombinante.
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) que permite amplificar una pequeña muestra de ADN. Se emplea en estudios evolutivos, identificación de microorganismos, determinación de huella genética, etc.
Medicina: obtención de sustancias como insulina, factores de coagulación y vacunas.
Diagnóstico de enfermedades: localización de los genes responsables de algunas enfermedades.
Terapia génica: para sustituir un gen defectuoso por uno sano y poder corregir enfermedades genéticas.
Medio ambiente: se usan organismos modificados genéticamente para degradar contaminantes del suelo o del agua (mareas negras).
Ganadería y agricultura: OGM (organismos genéticamente modificados o transgénicos). Son organismos a los que se les ha introducido un gen de otro organismo que hace que produzca alguna proteína útil o exprese alguna característica de interés. Por ejemplo plantas que producen sustancias farmacéuticas, plantas resistentes a plagas, frutos que tardan en madurar, leche con mayor contenido en proteínas…
Objeción: efectos de la liberación al medio ambiente de estos alimentos y sobre la salud humana desconocidos.
Clonación: técnica mediante la cual se producen organismos, células o moléculas idénticas entre sí e idénticas al original del cual proceden.
Hay dos tipos:
Clonación reproductiva: consiste en conseguir individuos idénticos por transferencia nuclear somática, usando núcleos de células diferenciadas e introduciéndolos en un óvulo. Problema: envejecimiento prematuro.
Clonación terapéutica: consiste en clonar tejidos u órganos para utilizarlos en la cura de enfermedades o en trasplante de órganos. Para ello se necesitan células madre, que son células no diferenciadas, que pueden convertirse en uno o más tipos celulares diferentes. Estas células pueden ser de tres tipos:
1. Embrionarias: pueden generar todos los tipos celulares. Se encuentran en embriones en primeros estadios (5 días). Su uso tiene problemas éticos.
2. Células madre adultas: solo pueden generar determinados tipos celulares.
3. Células madre inducidas (IPS) no problema ético.
El genoma completo de un humano consta de 3200 millones de pares de bases ( ocuparían como 3000 libros de 500 páginas cada uno o una línea de texto de 500 Km), que incluyen 25.000 genes en total.