REPLICACIÓN DEL ADN

¿Qué es la replicación del ADN?

La replicación del ADN es el proceso mediante el cual se duplica una molécula de ADN. Este proceso es fundamental para el crecimiento, la reparación y la reproducción de los organismos vivos.

Tipos de replicación del ADN

El tipo principal de replicación del ADN es la replicación semiconservativa. En este proceso, cada hebra de la molécula de ADN original sirve como molde para la síntesis de una nueva hebra complementaria. Como resultado, se obtienen dos moléculas de ADN idénticas, cada una compuesta por una hebra original y una hebra nueva.

Mecanismo de replicación

La replicación del ADN es un proceso complejo que involucra varias enzimas y proteínas. A continuación, se describen las etapas principales:

1. Inicio de la replicación

• Helicasa: Desenrolla y separa las dos hebras de ADN rompiendo los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.
• Topoisomerasas: Eliminan la tensión generada por el desenrollamiento del ADN.
• Proteínas SSB: Estabilizan las hebras de ADN separadas e impiden que se vuelvan a unir.

La replicación se inicia en puntos específicos del ADN llamados orígenes de replicación. A partir de estos orígenes, se forman dos horquillas de replicación que avanzan en direcciones opuestas.

2. Fase de elongación

• Primasa: Sintetiza pequeños fragmentos de ARN llamados cebadores, que proporcionan un punto de partida para la ADN polimerasa.
• ADN polimerasa: Sintetiza nuevas hebras de ADN añadiendo nucleótidos complementarios a la hebra molde. Hay diferentes tipos de ADN polimerasas, cada una con funciones específicas.
• ADN ligasa: Une los fragmentos de ADN recién sintetizados.

La replicación del ADN es bidireccional y semicontinua. Una hebra, llamada hebra conductora, se sintetiza de forma continua, mientras que la otra hebra, llamada hebra retardada, se sintetiza en fragmentos cortos llamados fragmentos de Okazaki.

3. Fase de terminación

La replicación termina cuando las horquillas de replicación se encuentran o alcanzan el final del cromosoma. En las células eucariotas, los extremos de los cromosomas, llamados telómeros, presentan desafíos especiales para la replicación.

Aspectos de la replicación

La replicación del ADN es un proceso altamente preciso y regulado. Algunas características clave incluyen:

• Semiconservativa: Cada molécula de ADN hija contiene una hebra original y una hebra nueva.
• Bidireccional: La replicación avanza en dos direcciones a partir de un origen de replicación.
• Semidiscontinua: Una hebra se sintetiza de forma continua y la otra de forma discontinua.

Diferencias entre procariotas y eucariotas

Existen algunas diferencias importantes en la replicación del ADN entre procariotas y eucariotas:

• Velocidad: La replicación es más rápida en procariotas que en eucariotas.
• Orígenes de replicación: Los procariotas tienen un único origen de replicación, mientras que los eucariotas tienen múltiples orígenes.
• Tamaño de los fragmentos de Okazaki: Los fragmentos de Okazaki son más pequeños en eucariotas que en procariotas.
• ADN polimerasas: Los procariotas tienen menos tipos de ADN polimerasas que los eucariotas.

TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS

¿Qué es la transcripción?

La transcripción es el proceso mediante el cual se sintetiza una molécula de ARN a partir de un molde de ADN. El ARN resultante, llamado ARN mensajero (ARNm), lleva la información genética del ADN al ribosoma, donde se traduce en proteínas.

Fases de la transcripción

La transcripción en eucariotas consta de cuatro fases principales:

1. Fase de iniciación

• ARN polimerasa: Enzima que sintetiza el ARN a partir del molde de ADN.
• Región promotora: Secuencia de ADN donde se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción.
• Factores de transcripción: Proteínas que ayudan a la ARN polimerasa a unirse al promotor.

2. Fase de elongación

La ARN polimerasa se mueve a lo largo del ADN, desenrollando la doble hélice y sintetizando una molécula de ARN complementaria.

3. Fase de finalización

La transcripción termina cuando la ARN polimerasa llega a una secuencia de ADN llamada región terminadora.

4. Fase de maduración

El ARN recién sintetizado, llamado ARN heterogéneo nuclear (ARNhn), sufre varias modificaciones antes de convertirse en ARNm maduro. Estas modificaciones incluyen:

• Capping: Adición de una caperuza de 7-metilguanosina al extremo 5′ del ARN.
• Poliadenilación: Adición de una cola de poli(A) al extremo 3′ del ARN.
• Splicing: Eliminación de los intrones (secuencias no codificantes) y unión de los exones (secuencias codificantes).

Diferencias entre eucariotas y procariotas

Al igual que con la replicación, existen algunas diferencias clave en la transcripción entre eucariotas y procariotas:

• Compartimentación: En eucariotas, la transcripción ocurre en el núcleo, mientras que en procariotas ocurre en el citoplasma.
• ARN polimerasas: Los eucariotas tienen tres tipos de ARN polimerasas, mientras que los procariotas tienen una sola.
• Maduración del ARN: El ARN eucariota sufre un extenso procesamiento postranscripcional, mientras que el ARN procariota generalmente no lo hace.

TRADUCCIÓN

¿Qué es la traducción?

La traducción es el proceso mediante el cual la información genética codificada en el ARNm se utiliza para sintetizar proteínas. Este proceso ocurre en los ribosomas, que son orgánulos celulares compuestos por ARN ribosómico (ARNr) y proteínas.

Componentes de la traducción

• ARNm: Molécula que lleva la información genética del ADN al ribosoma.
• Ribosomas: Orgánulos celulares donde se sintetizan las proteínas.
• ARNt: Moléculas que transportan aminoácidos al ribosoma y los colocan en el orden correcto según la secuencia del ARNm.
• Código genético: Conjunto de reglas que relaciona la secuencia de nucleótidos del ARNm con la secuencia de aminoácidos de una proteína.

Características del código genético

• Universal: El código genético es el mismo para casi todos los organismos vivos.
• Degenerado: Varios codones pueden codificar para el mismo aminoácido.
• No ambiguo: Cada codón codifica para un solo aminoácido.

Fases de la traducción

La traducción consta de tres fases principales:

1. Iniciación

El ribosoma se ensambla alrededor del ARNm y el primer ARNt, que lleva el aminoácido metionina.

2. Elongación

El ribosoma se mueve a lo largo del ARNm, leyendo los codones y añadiendo aminoácidos a la cadena polipeptídica en crecimiento.

3. Terminación

La traducción termina cuando el ribosoma llega a un codón de terminación.

Modificaciones postraduccionales

Muchas proteínas sufren modificaciones químicas después de la traducción. Estas modificaciones pueden afectar la actividad, la localización o la estabilidad de la proteína.

MUTACIONES

¿Qué son las mutaciones?

Las mutaciones son cambios en la secuencia de ADN. Estos cambios pueden ser causados por errores durante la replicación del ADN, la exposición a mutágenos o la recombinación genética.

Tipos de mutaciones

Existen diferentes tipos de mutaciones, que se pueden clasificar según su efecto en la secuencia de ADN o en la proteína resultante:

• Mutaciones puntuales: Cambios que afectan a un solo nucleótido.
• Mutaciones silenciosas: Mutaciones que no alteran la secuencia de aminoácidos de la proteína.
• Mutaciones con cambio de sentido: Mutaciones que cambian un aminoácido por otro.
• Mutaciones sin sentido: Mutaciones que crean un codón de terminación prematuro, lo que resulta en una proteína truncada.

Cáncer y mutaciones

Las mutaciones en ciertos genes, llamados oncogenes y genes supresores de tumores, pueden contribuir al desarrollo del cáncer.

El cáncer es una enfermedad compleja que implica la desregulación del ciclo celular y el crecimiento descontrolado de las células. Las mutaciones pueden desempeñar un papel importante en este proceso.

Conclusión

La replicación, la transcripción y la traducción son procesos fundamentales para la vida. Estos procesos aseguran que la información genética se transmita de generación en generación y se exprese en forma de proteínas, que son las moléculas que llevan a cabo la mayoría de las funciones celulares.

Las mutaciones son una fuente importante de variación genética, que es esencial para la evolución. Sin embargo, las mutaciones también pueden causar enfermedades, como el cáncer.