generalidad
El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es el patrimonio genético de muchos organismos vivos, incluidos los seres humanos.
Un nucleótido genérico que forma el ADN comprende 3 elementos: un grupo fosfato, azúcar desoxirribosa y una base nitrogenada.
Organizado en los cromosomas, el ADN se utiliza para generar proteínas, que desempeñan un papel fundamental en la regulación de todos los mecanismos celulares de un organismo.
¿Qué es el ADN?
El ADN es la macromolécula biológica que contiene toda la información necesaria para el correcto desarrollo y el correcto funcionamiento de las células de un organismo vivo.
ES UN ACIDO NUCLEICO
Gracias a la imagen de un nucleótido genérico, el lector puede notar que la pentosa representa el elemento al que está unido el grupo fosfato (por un enlace fosfodiestérico) y la base nitrogenada (a través de un enlace N-glicosídico).
El acrónimo ADN significa ácido desoxirribonucleico o ácido desoxirribonucleico .
El ácido desoxirribonucleico pertenece a la categoría de ácidos nucleicos, que son macromoléculas biológicas que consisten en largas cadenas de nucleótidos .
Un nucleótido es la unidad molecular de un ácido nucleico, resultante de la unión de 3 elementos:
- Un grupo fosfato ;
- Un pentoso, que es un azúcar con 5 átomos de carbono;
- Una base nitrogenada .
Otro ácido nucleico muy importante: el ARN.
Otro ácido nucleico fundamental para el buen funcionamiento de las células de muchos organismos es el ARN . El acrónimo ARN significa ácido ribonucleico .
El ácido ribonucleico se diferencia del ácido desoxirribonucleico del perfil de nucleótidos.
¿POR QUÉ ES ESTE PATRIMONIO GENÉTICO?
Los libros genéticos y la biología molecular definen el ADN con la terminología del patrimonio genético .
Para justificar el uso de esta redacción es el hecho de que el ADN es el asiento de los genes . Los genes son las secuencias de nucleótidos, de las cuales se derivan las proteínas. Las proteínas son otra clase de macromoléculas biológicas esenciales para la vida.
En los genes de cada uno de nosotros, hay una parte "escrita" de lo que somos y en lo que nos convertiremos.
Descubrimiento del ADN
El descubrimiento del ADN es el resultado de numerosos experimentos científicos.
La investigación más antigua y más importante a este respecto comenzó a fines de la década de 1920 y pertenecía a un oficial médico inglés llamado Frederick Griffith ( el experimento de transformación de Griffith ). Griffith definió lo que ahora llamamos ADN con el término " principio transformador " y creía que era una proteína.
Los experimentos de Griffith continuaron con el biólogo estadounidense Oswald Avery, con sus colaboradores, entre 1930 y 1940. Avery mostró que el "principio transformador" de Griffith no era una proteína, sino otro tipo de macromolécula: un ácido nucleico. .
La estructura precisa del ADN permaneció desconocida hasta 1953, cuando James Watson y Francis Crick propusieron el llamado " modelo de doble hélice " para explicar la disposición de los nucleótidos dentro del ácido desoxirribonucleico.
Watson y Crick tuvieron una increíble intuición, y revelaron a toda la comunidad científica lo que los biólogos y genetistas habían estado buscando durante años.
El descubrimiento de la estructura exacta del ADN hizo posible estudiar y comprender los procesos biológicos en los que participa el ácido desoxirribonucleico: por cómo se replica y forma el ARN (otro ácido nucleico) y cómo genera proteínas.
Fundamental para la descripción del modelo de Watson y Crick, fueron algunos estudios realizados por Rosaling Franklin, Maurice Wilkins y Erwin Chargaff .
estructura
El llamado "modelo de doble hélice" de Watson y Crick mostró que el ADN es una molécula muy larga, formada por dos cadenas de nucleótidos (filamentos de polinucleótidos). Unidos entre sí pero orientados en direcciones opuestas, estas dos cadenas de polinucleótidos se envuelven unas en otras, como una espiral.
Dado que la estructura del ADN es un tema bastante complejo, trataremos de mencionar los puntos más importantes, sin exceder los detalles.
¿CUÁL ES EL PENTOSO DEL ADN?
El azúcar de 5 carbonos, que distingue la estructura de los nucleótidos del ADN, es la desoxirribosa .
De los 5 átomos de carbono de la desoxirribosa, 3 merecen una mención especial:
- El llamado " carbono 1 ", porque es el que une la base nitrogenada ;
- El llamado " carbono 2 ", porque es el que da el nombre de desoxirribosa al azúcar (NB: desoxirribosa significa "libre de oxígeno" y se refiere a la ausencia de átomos de oxígeno ligados al carbono);
- El llamado " carbono 5 ", porque es el que se une al grupo fosfato .
Comparación con el ARN
En las moléculas de ARN, la pentosa es la ribosa . La ribosa se diferencia de la desoxirribosa solo por la presencia, en el "carbono 2", de un átomo de oxígeno.
El lector puede apreciar esta diferencia observando la siguiente figura.
TIPOS DE NUCLEOTIDOS Y BASES DE NITROGENO
El ADN tiene 4 tipos de diferentes nucleótidos .
Distinguir estos elementos es solo la base nitrogenada, unida al grupo esqueleto-fosfato pentosa (que a diferencia de la base nunca varía).
Las bases de ADN nuclear son, por razones obvias, 4: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).
Adenina y guanina pertenecen a la clase de purinas, compuestos heterocíclicos de doble anillo.
La citosina y la timina, por otro lado, entran en la categoría de pirimidinas, compuestos heterocíclicos de un solo anillo.
El modelo de doble hélice de Watson y Crick hizo posible aclarar dos aspectos que eran totalmente desconocidos en ese momento:
- Cada base nitrogenada presente en una cadena de ADN se une a una base nitrogenada presente en la otra cadena de ADN, formando de hecho un par, un emparejamiento, de bases.
- El emparejamiento entre las bases nitrogenadas de las dos cadenas es altamente específico. De hecho, la adenina se une solo a la timina, mientras que la citosina se une solo a la guanina.
Después de este segundo descubrimiento sensacional, los biólogos y genetistas moleculares definieron las bases de adenina y timina y las bases de citosina y guanina como " complementarias entre sí ".
La identificación del emparejamiento complementario entre las bases nitrogenadas representó la piedra angular para explicar las dimensiones físicas del ADN y la estabilidad particular de las dos cadenas.
Una molécula de ADN humano genérico contiene aproximadamente 3.3 billones de pares de bases nitrogenadas (que son alrededor de 3.3 billones de nucleótidos por cadena).
Comparación con el ARN
En las moléculas de ARN, las bases nitrogenadas son adenina, guanina, citosina y uracilo . Este último es una pirimidina y reemplaza a la timina.
El lazo entre las nucleocitos
Para mantener los nucleótidos de cada hebra única de ADN juntos, se encuentran enlaces fosfodiestéricos, entre el grupo fosfato de un nucleótido y el llamado "carbono 5" del nucleótido inmediatamente siguiente.
LOS FILAMENTOS TIENEN ORIENTACION OPUESTA
Las cadenas de ADN tienen dos extremos, llamados 5 '(lee "cinco primero") y 3' (lee "tres primero"). Por convención, los biólogos y genetistas han establecido que el extremo 5 'representa la cabeza de una cadena de ADN, mientras que el extremo 3' representa la cola .
Al proponer su "modelo de doble hélice", Watson y Crick afirmaron que las dos cadenas que forman el ADN tienen la orientación opuesta. Esto significa que la cabeza y la cola de un filamento interactúan, respectivamente, con la cola y la cabeza del otro filamento.
Estudio breve sobre el extremo 5 'y el final 3'.
El grupo fosfato unido al "carbono 5" de un nucleótido es su extremo 5 ', mientras que el grupo hidroxilo unido al "carbono 3" (-OH en la figura) representa su extremo 3'.
La unión de varios nucleótidos mantiene esta disposición y es por esta razón que, en los libros de genética y biología molecular, las secuencias de ADN se describen a continuación: P-5 '→ 3'-OH
* Tenga en cuenta: la letra mayúscula P identifica el átomo de fósforo del grupo fosfato.
ASIENTO EN LA CELULA Y CROMOSOMA.
Los organismos eucariotas (el ser humano está entre ellos) poseen, en el núcleo de cada una de sus células, una molécula de ADN igual (y personal) .
En el núcleo (siempre en un organismo eucariota), el ADN está organizado en diferentes cromosomas . Cada cromosoma contiene un tramo preciso de ADN asociado con proteínas específicas (histonas, cohesinas y condensación). La asociación entre el ADN y las proteínas cromosómicas se llama cromatina .
Cromosomas en el ser humano.
Un organismo es diploide cuando el ADN, dentro del núcleo celular, se organiza en pares de cromosomas (llamados cromosomas homólogos ).
El ser humano es un organismo diploide, ya que tiene 23 pares de cromosomas homólogos (46 cromosomas en total) en sus células somáticas.
Como en muchos otros organismos, cada una de estas parejas participa en un cromosoma de origen materno y un cromosoma de origen paterno.
En esta imagen que acabamos de describir, para representar un caso en sí mismo están las células sexuales (o gametos): tienen la mitad de los cromosomas de una célula somática normal (de ahí 23, en el ser humano) y se dicen, por esta razón, haploides .
Una célula sexual humana alcanza el conjunto normal de 46 cromosomas durante la fertilización.
función
El ADN se utiliza para generar proteínas, macromoléculas esenciales para regular los mecanismos celulares de un organismo.
Cromosomas humanos
El proceso que conduce a la formación de proteínas es muy complejo e incluye un paso intermedio fundamental: la transcripción del ADN en ARN .
La molécula de ARN es comparable a un diccionario, ya que permite traducir los nucleótidos del ADN en los aminoácidos de las proteínas .
Para lidiar con la síntesis de proteínas, un proceso que, como es lógico, lleva el nombre de traducción, son algunos pequeños orgánulos celulares conocidos como ribosomas .
ADN → ARN → proteínas es lo que los expertos llaman el dogma central de la biología molecular.
