Adn y replicacion

CIENCIAS (BIOLOGÍA) MÓDULO 4 Eje temático: Organización, Estructura y Actividad Celular Genoma, genes e ingeniería genética El conocimiento de que la expresión de un gen determina la formación de proteínas que se relaciona con la manifestación de un fenotipo en particular, hizo que en el mundo científico surgiera la interrogante acerca de cuál es la naturaleza de los genes. La respuesta a estainterrogante se relaciona con una serie de investigaciones experimentales. Una de las primeras que entregó antecedentes fue realizada por F. Griffith (1928) en neumococos, bacteria que provoca la neumonía. La cepa “capsulada” produce la enfermedad y la cepa “no capsulada” no la provoca. Este trabajo experimental aportó la idea de un factor transformante que convertía las bacterias no capsuladas encapsuladas. La secuencia de trabajo experimental de Griffith se resume en la siguiente imagen (fig. 1).

Fig. 1: Experimentos de Griffith Composición química del ADN El ADN (ácido desoxirribonucleico) es un polímero de alto peso molecular formado por la combinación de cuatro monómeros (nucleótidos). Cada nucleótido está conformado por moléculas más pequeñas: una base nitrogenada (purina opirimidina), un azúcar (desoxirribosa) y un grupo fosfato (Fig. 2). Los cuatro tipos de nucleótidos difieren solamente en el tipo de base nitrogenada, la cual puede ser una de las purinas (adenina o guanina) o una de las pirimidinas (citosina o timina). 1

Grupo fosfato

Base nitrogena da

Pentosa

Fig. 2: Esquema de un nucleótido El conocimiento de los componentes del ADN y otros antecedentespermitió a los científicos Watson y Crick construir un modelo tridimensional de la molécula. Este modelo propone la presencia de dos cadenas de nucleótidos entrelazadas en forma de doble hélice. Cada una de estas hebras se une por las bases nitrogenadas mediante puentes de hidrógeno, siguiendo un patrón fijo: la adenina se une a la timina y la guanina a la citosina (Fig. 3).

Fig. 3: a. Modelo dela doble hélice del ADN; b. Disposición de los nucleótidos en el ADN

2

El modelo descrito permite explicar cómo se pueden sintetizar nuevas moléculas de ADN: la ruptura de los puentes de hidrógeno permite que una de las cadenas sirva de molde para formar una cadena complementaria. En este proceso participa una serie de enzimas, una de ellas es la ADN polimerasa, que controla elenlazamiento de los nucleótidos en las cadenas complementarias. El ADN es capaz de determinar el fenotipo de un organismo a través de un proceso denominado expresión génica. Mediante dicho proceso la información contenida en el ADN es utilizada para especificar la constitución de las proteínas de la célula. Las proteínas que se sintetizan influyen en el fenotipo, desde rasgos visibles hasta otros observablessólo bioquímicamente. El proceso que permite sintetizar proteínas a partir del ADN no es directo; se requiere la participación del ARN (ácido ribonucleico), el cual se diferencia del ADN en que el nucleótido posee un uracilo en vez de timina y que el azúcar es una ribosa (similar a la desoxirribosa pero con un grupo hidroxilo extra). Para que se sintetice una proteína se requieren los siguienteseventos (Fig. 4):

Fig. 4: Esquema del proceso de transcripción y traducción 3

1. Transcripción: la información contenida en el ADN se copia en el ARN mensajero (ARNm). De esta manera es el m ARN el que sale del núcleo y posibilita que se sinteticen las proteínas en el citoplasma (Fig. 5).

Fig. 5: Esquema de la transcripción 2. Traducción: la información transcrita en el ARNm se utilizapara determinar la secuencia de aminoácidos de una proteína. Una secuencia de tres bases consecutivas del ARNm, específica para un aminoácido, se denomina codón. Los ribosomas se unen al ARNm y lo recorren, lo cual permite que el ARNt (ARN de transferencia) se una en secuencia y coloque de manera adecuada los aminoácidos (Fig. 6). Proteína

Aminoácido

t ARN

ARNm

Ribosoma Fig. 6:...