ADN y diferenciación celular

ADN y diferenciación celular

• Todas las células del cuerpo tienen la misma información genética, pero no todas la utilizan o activan por igual.
• Esto explica por qué las células tienen diferentes formas y funciones.
• El genoma es el conjunto de todas las moléculas de ADN dentro de una célula.
• El material genético dirige la construcción y funcionamiento celular.
• También coordina los tipos celulares para construir un organismo funcional.
• Todas las células de un organismo comparten material genético al provenir de divisiones sucesivas de la primera célula, el cigoto.

Estructura del ADN

• La molécula de ADN está formada por dos cadenas de nucleótidos antiparalelas en forma de doble hélice.
• Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, una pentosa (desoxirribosa) y una base nitrogenada.
• Cada cadena se forma uniendo el grupo fosfato de un nucleótido con la pentosa del siguiente.
• Las dos cadenas se unen mediante puentes de hidrógeno entre bases nitrogenadas complementarias:
  • Adenina (A) se une a Timina (T).
  • Guanina (G) se une a Citosina (C).
• El dogma central de la biología molecular describe el flujo de información genética:
  • ADN se replica y se transcribe a ARN, el cual se traduce a proteínas.

Replicación del ADN

• La replicación del ADN es un proceso que crea dos moléculas de ADN idénticas a partir de una original.
• Ocurre dentro del núcleo celular.
• Una enzima separa las dos cadenas de ADN rompiendo los puentes de hidrógeno.
• Una ADN polimerasa asocia nucleótidos complementarios a cada cadena original, formando nuevas cadenas.
• Las bases complementarias se añaden siguiendo la cadena principal.
• Al final, se obtienen dos cadenas idénticas a la original; esto ocurre en cada molécula de ADN.

Síntesis de proteínas

• Las proteínas son biomoléculas formadas por cadenas de aminoácidos (20 diferentes).
• Un gen es un fragmento de ADN que determina un carácter hereditario y contiene la información para la síntesis de una proteína.
• Un gen corresponde a una proteína.
• El ARN tiene una sola cadena de nucleótidos y la pentosa es ribosa.
• Las bases nitrogenadas del ARN son Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo.
• Los nucleótidos tienen ribosa en lugar de desoxirribosa.
  • ARNm (mensajero) es una copia de un gen del ADN que se dirige a los ribosomas.
  • ARNr (ribosómico) forma parte de los ribosomas.
  • ARNt (de transferencia) transporta aminoácidos para la síntesis de proteínas.
• La transcripción es la síntesis de una cadena de ARNm a partir de una de las cadenas de ADN de un gen.
• La enzima ARN polimerasa crea una cadena de ARNm uniendo nucleótidos complementarios a los del ADN.
• El ARNm sintetizado en el núcleo se somete a maduración y sale por los poros nucleares al citoplasma, donde sirve como molde para sintetizar una proteína.
• La traducción es la síntesis de proteínas a partir de la información del ARNm.
  • El ARNm lleva la información del gen y sirve como molde.
  • El ARNr forma los ribosomas.
  • El ARNt lee la información del ARNm y selecciona los aminoácidos para formar las proteínas.
• El ARNm se une a un ribosoma, y los nucleótidos se leen en grupos de tres (codón o triplete).
• El ARNt complementario a cada triplete lleva el aminoácido correspondiente, que se une a otros formando la proteína.
• Cuando se alcanza un triplete de STOP, no se añade ningún aminoácido y finaliza la síntesis de la proteína.
• El código genético es la clave que relaciona tripletes de nucleótidos con aminoácidos.
• Existen 64 combinaciones de tripletes:
  • Un triplete codifica el inicio de una proteína (metionina).
  • Sesenta tripletes codifican el resto de los aminoácidos.
  • Tres tripletes son de STOP.
• El código genético es degenerado, pues diferentes tripletes codifican el mismo aminoácido, evitando mutaciones.
• El código genético es universal, común a todos los seres vivos.

Mutaciones

• Las mutaciones son cambios químicos en la secuencia de bases nitrogenadas del ADN.
• No afectan a las células en sí, pero sí a la síntesis de proteínas del gen y pueden ser de varios tipos:
  • Negativas: dañan al organismo.
  • Neutras: no tienen consecuencias significativas.
  • Beneficiosas: aumentan la probabilidad de supervivencia y reproducción del organismo, siendo fuente de variación genética y evolución.
• Según las células afectadas:
  • Somáticas: afectan a cualquier célula no reproductora; no se transmiten a la descendencia, pero sí a las células hijas por mitosis.
  • Heredables: afectan a gametos o células madre, transmitiéndose a la descendencia.
• Según el ADN afectado:
  • Genéticas o puntuales: alteran la secuencia de nucleótidos de un gen, transformando un alelo en otro.
  • Cromosómicas: producen cambios en segmentos de cromosomas.
• Según su origen:
  • Espontáneas: causadas por errores naturales en la replicación del ADN.
  • Inducidas: causadas por exposición a agentes mutágenos (radiación, químicos o agentes biológicos).

Biotecnología y aplicaciones

• La biotecnología es la manipulación de seres vivos para obtener productos de interés.
• La ingeniería genética es una técnica para manipular el ADN de un organismo.
• Una técnica de ingeniería genética es la amplificación del ADN (PCR), que permite obtener muchas copias de un fragmento de ADN.