INTRODUCCION Si quisiéramos buscar la primera causa de nuestra apariencia física, de las funciones que somos capaces de realizar y que nos permiten mantenernos con vida, tendríamos que ocuparnos de un compuesto químico muy complejo llamado ADN. Las Las combinaciones combinaciones de ellas permiten permiten explicar explicar por qué existen existen diferencias diferencias en los rasgos físicos de una persona con otra. Por esto, la información genética contenida en el ADN, que se transmite de progenitores a descendientes y a la vez de generación en generación, se mantiene sin cambios en la reproducción asexual y varía en la reproducción sexual.
El código genético Un poco de historia..... Ya en 1940 se sabía que el ADN (ácido desoxiribonucleico) era la molécula que contenía la información genética, pero tanto su estructura como la forma en que estaba codificada esa información eran problemas aún sin resolver. En su artículo "¿Qué es la vida?" publicado en 1944, Erwin Schodinger sostenía que los genes eran los componentes clave de las células vivas y que para comprender qué era la vida debíamos saber cómo actúan los genes. Por otra parte, a partir de los trabajos de M. Walkins y R. Franklin, donde utilizaban la técnica de difracción en rayos X, se podía inferir que la molécula de ADN era una hélice compuesta de varias cadenas de nucleótidos arrolladas o plegadas una en torno a la otra. Finalmente, en 1953, dos científicos, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura molecular del ADN. Este descubrimiento constituye la piedra angular de la biología contemporánea y se transforma en el primer paso para la comprensión de la estructura de la vida.
Estructura del ADN El ADN es una molécula formada por dos cadenas laterales unidas, que podríamos compararla con una escalera caracol. Las moléculas que forman cada cadena se llaman nucleótidos, cada uno de estos está formado por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Los azúcares y el grupo fosfato forman los parantes de la escalera, mientras que las bases nitrogenadas constituyen los peldaños. Existen dos tipos de bases nitrogenadas, púricas y pirimídicas. Ambas se ensamblan en la molécula de ADN, elaborando peldaños de la misma longitud. Existen cuatro nucleótidos que se diferencian entre sí por la base nitrogenada que poseen. Estas bases se llaman Adenina, Guanina, Citosina y Timina. En la doble hélice de ADN siempre se unen Adenina con Timina y Citosina con Guanina
Se puede afirmar que la historia de la genética se inició con Gregor Mendel en 1865. Un oscuro monje que trabajaba en su jardín cultivando arvejas descubrió que las características de ellas se transmitían de una generación a otra, siguiendo leyes perfectamente establecidas. Su trabajo lo publicó en un periódico local y nadie le dio importancia. En él señalaba que los caracteres hereditarios necesariamente tenían que estar representados por unidades o partículas que conservaban íntegramente sus individualidades y propiedades al pasar de una generación a otra. Casi simultáneamente, el suizo Friedrich Miescher descubrió los ácidos nucleicos, que inicialmente denominó como "nucleínas", ya que estaban en el núcleo de las células. Estudiando glóbulos blancos de la pus de las heridas encontró en su núcleo una sustancia que no era proteína. De allí su nombre de nucleína. Envió su trabajo en 1869 a la revista Hoppe Saylerís Journal of Medical Chemestry. Desgraciadamente el Comité Editorial no le creyó y rechazó la publicación. Luego vino la guerra franco-prusiana, lo que retardó aún más su publicación, la cual se concretó definitivamente en 1871. Posteriormente, Miescher utilizó espermios de salmón, ya que ellos están constituidos casi enteramente por sustancia nuclear, constatando iguales resultados. No obstante estos hallazgos, no llegó a relacionar estas nucleínas, con la transmisión de la herencia.
El término ácidos nucleicos lo acuñó Richard Altman, un alumno de Miescher en 1899. Anteriormente en 1870, con ayuda del microscopio, se observaron los cromosomas en el interior del núcleo de las células y se descubrió el fenómeno de la mitosis (división celular). En 1881, Edward Zacharias, demostró que los cromosomas contenían la nucleína de Miescher. Cuatro años más tarde, Hertwig afirmó que esa nucleína era a que transmitía los caracteres hereditarios. Ello no fue aceptado hasta 1929. En ese entonces Fred Griffith volvió a replantear este concepto realizando un experimento ya clásico, en el que transferían las características patogénicas de una bacteria a otra inocua, mediante el traspaso del ácido nucleico.
De allí en adelante comenzó una carrera por conocer esta molécula maravillosa que era capaz de transmitir los caracteres hereditarios de una célula a otra o de un organismo a otro. Luego se dispuso del método de difracción de rayos X, que permitió tener una buena idea de su estructura, hasta que en 1953, Watson y Crick, propusieron el modelo estructural de la doble hélice del ácido desoxirribonucleico (DNA). (Para quien se interesa por toda esta historia, recomendamos leer el libro escrito por Watson: La Doble Hélice, que para algunos es una versión unilateral de los hechos. Sean de quien sean los méritos, se llegó tal vez a uno de los descubrimientos más trascendentales de la biología).
CODIGO GENETICO Código Se entiende por código un sistema que permite pasar de un lenguaje a otro. En el caso de la información genética los dos lenguajes en cuestión son el de las secuencias de nucleótidos, localizadas en el ARN mensajero, y el de los aminoácidos que integran las proteínas. Recordemos que el ARNm, usado por las proteínas como plantilla, es una copia fiel del gen presente en el ADN.
Gen Un gen es un trozo de ADN que lleva la información para que se fabrique una proteína. Desde el punto de vista de la genética, podemos decir que un gen es una porción de cromosoma que lleva la información para que se manifieste un carácter.
CODIGO GÉNETICO Es el conjunto de normas por las que la información codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en proteínas (secuencias de aminoácidos) en las células vivas. El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos. Un codón (información genética en el ARN) se corresponde con un aminoácido específico. La secuencia del material genético se compone de cuatro bases nitrogenadas distintas, que tienen una función equivalente a letras en el código genético: adenina (A), timina(T), guanina (G) y citosina(C) en el ADN y adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C) en el ARN.
CARACTERISTICAS El código genético es degenerado: un mismo aminoácido puede estar determinado por más de un triplete o codón. Debido a que existen 64 tripletes distintos y hay solamente 20 aminoácidos diferentes.
• El código está organizado en tripletes o codones: cada tres nucleótidos (triplete) determinan un aminoácido.
El código genético es no solapado o sin superposiciones: un nucleótido solamente pertenece a un único triplete.
El código genético nuclear es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido. La principal excepción a la universalidad es el código genético mitocondrial. El código genético no es una asignación aleatoria de los codones a aminoácidos. Por ejemplo, los aminoácidos que comparten la misma vía biocinética tienden a tener la primera base igual en sus codones y aminoácidos con propiedades físicas similares tienden a tener similares a codones i
La función del ADN ¿Por qué es tan importante que los cromosomas pasen de la célula madre a las células hijas? Los cromosomas están formados por genes, los segmentos de ADN que son las unidades de la herencia. Los genes controlan características como: Color del pelo Tipo de sangre Color de la piel Color de los ojos
La estructura del ADN En 1953, James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin propusieron un modelo para la estructura del ADN. Se compone de unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un azúcar de 5 carbonos llamada desoxirribosa y una base nitrogenada.
Los nucleótidos están unidos por enlaces entre el grupo fosfato de un nucleótido y el azúcar del siguiente nucleótido. Se forma una larga cadena de nucleótidos enlazados del fosfato al azúcar. Las bases nitrogenadas se extienden hacia dentro desde la cadena azúcar-fosfato. En el ADN hay 4 bases: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).
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. La forma espiral de la molécula es una doble hélice.
Los puentes de hidrógeno son específicos entre las bases: La adenina siempre forma 2 enlaces con la timina. La citosina siempre forma 3 enlaces con la guanina. Por ello, la sucesión de bases de una cadena de nucleótidos determina la sucesión de bases en la otra cadena. Son complementarias. Este apareamiento de bases nitrogenadas es la base de la replicación del ADN.
La Replicación del ADN • La replicación del ADN Es el proceso mediante el cual la molécula de ADN hace copias de sí misma (y, por tanto del cromosoma). En el núcleo hay muchos nucleótidos libres que son los bloques de construcción del nuevo ADN .
• Pasos de la replicación del ADN La doble hélice se desdobla de modo que las dos cadenas de nucleótidos quedan paralelas y se rompen los enlaces entre las bases. Las dos cadenas de nucleótidos se separan, empezando en un extremo y abriéndose hasta el otro. Cada mitad de la molécula sirve como un molde para la formación de una nueva mitad del ADN. Las bases de los nucleótidos libres se unen con las bases correspondientes en las dos cadenas de nucleótidos expuestas. La unión específica de A con T y de C con G, asegura que las copias nuevas de ADN sean copias exactas del original.
• Se forman enlaces entre los fosfatos y los azúcares de los nucleótidos que se han apareado con las cadenas de ADN. El resultado es que se forman dos copias idénticas de la molécula original de ADN. 4. Las dos nuevas moléculas de ADN se enroscan y de nuevo toman la forma de una doble hélice. Pasos de la replicación del ADN
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La síntesis de proteínas La Transcripción La información para fabricar todas las proteínas está
almacenada en las moléculas de ADN de los cromosomas. La sucesión de bases en las moléculas de ADN es un código químico para la sucesión de aminoácidos en las proteínas. Un segmento de ADN que codifica para una proteína en particular se llama gene.
• El código genético Está compuesto por ”palabras” de tres letras. Las cuatro bases se unen en “palabras” de tres letras (AGC, CGT y así sucesivamente) y se
obtienen 64 grupos o “palabras” diferentes. Las 64 combinaciones son suficientes para codificar los 20 aminoácidos diferentes.
• Las sucesiones de tres bases se llaman tripletes. Cada triplete codifica para un solo tipo de aminoácido. La mayoría de los aminoácidos se codifican por más de un triplete.
• Ácido Ribonucleico (ARN) El ARN es un ácido nucleico que se compone de una sola cadena de nucleótidos. Los nucleótidos de ARN están formados por ribosa en lugar de la desoxirribosa del ADN, y tienen la base nitrogenada uracilo (U) en lugar de timina.
• Tipos de ARN ARN mensajero o ARNm: lleva las instrucciones para hacer u na proteína en particular, desde el ADN en el núcleo hasta los cromosomas. ARN de transferencia o ARNt: lleva los aminoácidos a los ribosomas, se encuentra en el citoplasma. ARN ribosomal o ARNr: forma parte de los ribosmas.
• Pasos de la Transcripción La porción del ADN que contiene el código para la proteína que se necesita, se desdobla y se separa. El resultado es que se exponen las bases. Los nucleótidos de ARN libres que están en el núcleo, se aparean con las bases expuestas del ADN. Como resultado, de los tripletes del ADN se forman tripletes complementarios en la molécula de ARNm. Una sucesión de tres nucleótidos en una molécula que codifica para un aminoácido se llama un codón.
• La molécula de ARNm se completa por la formación de enlaces entre lo s nucleótidos del ARN. La molécula de ARNm se separa de la molécula de ADN. La molécula completa de ARNm, sale del núcleo, pasa por la membrana nuclear y va a los ribosomas.
Pasos de la Transcripción • Traducción Es la síntesis de una molécula de proteína, de acuerdo con el código contenido en la molécula de ARNm. Se llama traducción porque comprende el cambio del
“lenguaje” de ácidos nucleicos (sucesión de bases) al lenguaje de proteínas (sucesión de aminoácidos). En el citoplasma, el ARNm se mueve hacia los ribosomas. Los aminoácidos que se necesitan están dispersos por el citoplasma. Los aminoácidos correctos llegan al ARNm por el ARNt.
• Las moléculas de ARNt son más cortas que las de ARNm y tienen la forma de una hoja de trébol. En uno de los lazos de la molécula de ARNt hay un conjunto de tres bases llamado anticodón. El lado opuesto transporta un aminoácido. Las bases de los anticodones del ARNt son complementarias a las bases de los codones del ARNm.
•. Un extremo de la molécula de ARNm se pega al ribosoma. Las moléculas de ARNt recogen ciertos amnoácidos y se mueven hacia el punto donde el ARNm está pegado al ribosoma. Una molécula de ARNt con el anticodón correcto se enlaza con el codón complementario en el ARNm.
• A medida que el ARNm se mueve a lo largo del ribosoma, el siguiente codón hace contacto con el ribosoma. El siguiente ARNt se mueve a su posición con su aminoácido. Los aminoácidos adyacentes se enlazan por medio de un enlace peptídico. Se desprende la primera molécula de ARNt. El siguiente codón se mueve a su posición y el siguiente aminoácido se coloca en su posición.
•El proceso se repite hasta que se traduzca el mensaje completo y se forme un cadena grande de aminoácidos que formará parte de una proteína.
CONCLUSION El esclarecimiento del código genético constituye uno de los hechos más trascendentales de este siglo, ya que sus proyecciones son incalculables. Al descifrarse se ha alcanzado un gran progreso en la biología molecular y en la genética, abriéndose enormes posibilidades que ya se están viendo en los distintos campos como la medicina, la agricultura, las ciencias forestales, la minería extractiva y las posibles fuentes de energía de origen vegetal y petroquímica que se pueden desarrollar y pueden llegar a reemplazar las fuentes de energía fósil.
