El ácido desoxirribonucleico es una molécula compuesta por dos cadenas que se enrollan entre sí para formar una doble hélice que contiene las instrucciones genéticas utilizadas en el crecimiento, desarrollo, funcionamiento y reproducción de todos los organismos vivos conocidos y muchos virus.
ADN – Qué es
El ADN es un polímero largo hecho de unidades repetitivas llamadas nucleótidos. La estructura del ADN es dinámica a lo largo de su longitud, siendo capaz de enrollarse en bucles apretados y otras formas. En todas las especies se compone de dos cadenas helicoidales, unidas entre sí por enlaces de hidrógeno.
ADN – Propiedades
Ambas cadenas están enrolladas alrededor del mismo eje y tienen el mismo paso de 34 ångströms (3.4 nanómetros). El par de cadenas tiene un radio de 10 ångströms (1.0 nanómetro).
Aunque cada unidad de repetición de nucleótidos individual es muy pequeña, los polímeros de ADN pueden ser moléculas muy grandes que contienen cientos de millones de nucleótidos. Por ejemplo, el ADN en el cromosoma humano más grande, el cromosoma número 1, consta de aproximadamente 220 millones de pares de bases y tendría una longitud de 85 mm si se endereza.
En los organismos vivos, el ADN no suele existir como una sola hebra, sino como un par de hebras que se mantienen unidas entre sí. Estas dos largas hebras se entrelazan como enredaderas, en forma de doble hélice.
El nucleótido contiene tanto un segmento del esqueleto de la molécula (que mantiene la cadena unida) como una nucleobase (que interactúa con la otra cadena de ADN en la hélice). Una nucleobase unida a un azúcar se llama nucleósido y una base unida a un azúcar y uno o más grupos fosfato se llama un nucleótido.
La columna vertebral de la cadena de ADN está hecha de restos alternados de fosfato y azúcar. El azúcar en el ADN es 2-desoxirribosa, que es un azúcar pentosa (cinco carbonos).
Los azúcares se unen entre sí por grupos fosfato que forman enlaces fosfodiéster entre el tercer y quinto átomos de carbono de los anillos de azúcar adyacentes, que se conocen como los carbonos 3 ‘y 5’, el símbolo principal que se utiliza para distinguir estos átomos de carbono de los Base a la que la desoxirribosa forma un enlace glicosídico. Cuando se imagina ADN, normalmente se considera que cada fosforilo «pertenece» al nucleótido cuyo carbono 5 ‘forma un enlace con él.
ADN – Función
El ADN y el ácido ribonucleico (ARN) son ácidos nucleicos. Junto con las proteínas, los lípidos y los carbohidratos complejos (polisacáridos), los ácidos nucleicos son uno de los cuatro tipos principales de macromoléculas que son esenciales para todas las formas de vida conocidas.
Se las denomina como polinucleótidos, ya que están compuestas de unidades monoméricas más simples llamadas nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por una de las cuatro nucleobases que contienen nitrógeno (citosina [C], guanina [G], adenina [A] o timina [T]), un azúcar llamada desoxirribosa y un grupo fosfato.
Los nucleótidos se unen entre sí en una cadena mediante enlaces covalentes entre el azúcar de un nucleótido y el fosfato del siguiente, dando como resultado un esqueleto alternativo de azúcar-fosfato. Las bases nitrogenadas de las dos cadenas de polinucleótidos separadas se unen entre sí, de acuerdo con las reglas de apareamiento de bases (A con T y C con G), con enlaces de hidrógeno para hacer ADN de doble cadena.
Es común y frecuente que se encuentre en células eucariotas como cromosomas lineales, mientras que circulares en procariotas. El genoma humano tiene aproximadamente 3 mil millones de pares de bases de ADN dispuestos en 46 cromosomas.
La información transportada por el ADN se mantiene en la secuencia de piezas de ADN llamadas genes. La transmisión de información genética en los genes se logra a través del emparejamiento de bases complementarias. Por ejemplo, en la transcripción, cuando una célula usa la información en un gen, la secuencia de ADN se copia en una secuencia de ARN complementaria a través de la atracción entre el ADN y los nucleótidos de ARN correctos.
Por lo general, esta copia de ARN se usa para hacer una secuencia de proteína coincidente en un proceso llamado traducción. De manera alternativa, una célula puede simplemente copiar su información genética en un proceso llamado replicación de ADN. Los detalles de estas funciones están cubiertos en otros artículos; Aquí el enfoque está en las interacciones entre el ADN y otras moléculas que median la función del genoma.
Genes y genomas
Se forma en la condensación del ADN, para ajustarse a los pequeños volúmenes disponibles de la célula. En los eucariotas, el ADN se encuentra en el núcleo celular, con pequeñas cantidades en mitocondrias y cloroplastos. En procariotas, el ADN se mantiene dentro de un cuerpo de forma irregular en el citoplasma llamado nucleoide.
La información genética en un genoma se mantiene dentro de los genes, y el conjunto completo de esta información en un organismo se llama su genotipo. Un gen es una unidad de herencia.
Las razones de la presencia de tanto Ácido desoxirribonucleico no codificante en los genomas de las células eucariotas y las grandes diferencias en el tamaño del genoma, o valor C, entre las especies, representan un rompecabezas de larga data conocido como el «enigma del valor C». Sin embargo, algunas secuencias de ADN que no codifican proteínas todavía pueden codificar moléculas de ARN no codificantes funcionales, que están involucradas en la regulación de la expresión génica.
Los telómeros y los centrómeros tienen en general escasos genes, pero son importantes para la función y la estabilidad de los cromosomas. Una forma abundante de ADN no codificante en los seres humanos son los pseudogenes, que son copias de genes que han sido desactivados por mutación.
Estas secuencias generalmente son solo fósiles moleculares, aunque ocasionalmente pueden servir como material genético en bruto para la creación de nuevos genes con la duplicación y la divergencia.
Transcripción y traducción
El código genético consiste en «palabras» de tres letras llamadas codones formados a partir de una secuencia de tres nucleótidos (por ejemplo, ACT, CAG, TTT).
En la transcripción, los codones de un gen se copian en ARN mensajero por la ARN polimerasa. Esta copia de ARN es luego decodificada por un ribosoma que lee la secuencia de ARN mediante el emparejamiento de bases del ARN mensajero para transferir ARN, que transporta aminoácidos. Como hay 4 bases en combinaciones de 3 letras, hay 64 codones posibles (43 combinaciones). Estos codifican los veinte aminoácidos estándar, dando a la mayoría de los aminoácidos más de un posible codón. También hay tres codones de ‘parada’ que son los TAA, TGA y TAG.
La replicación del ADN. La doble hélice es desenrollada por una helicasa y topoisomerasa. A continuación, una ADN polimerasa produce la copia de la cadena principal. Otra ADN polimerasa se une a la hebra retrasada. Esta enzima produce segmentos discontinuos (llamados fragmentos de Okazaki) antes de que la ADN ligasa los junte.
Replicación
Fundamental para que un organismo pueda crecer, pero cuando una célula se divide, debe replicar el ADN en su genoma para que las dos células hijas tengan la misma información genética que su pare.
En las eucariotas, el ADN se organiza en estructuras largas que reciben el nombre de cromosomas. Antes de la división celular típica, estos se duplican en el proceso de replicación del ADN, lo que proporciona un conjunto completo de cromosomas para cada célula hija.