Genética Molecular: Del Gen a la Proteína

Genética Molecular: La genética es la rama de la biología que estudia la herencia biológica. Se divide en dos ramas: genética mendeliana (estudia la herencia de los caracteres biológicos) [genética clásica>fenotipo>genotipo] y genética molecular (estudia las moléculas que contienen la información genética) [genética molecular>genotipo>fenotipo]. Se diseñó un modelo de ADN en forma de doble hélice capaz de realizar las dos funciones de un gen: almacenar y expresar la información necesaria para que un individuo elabore todos los caracteres y transmitirla de generación en generación.

El ADN se replica y heredamos copias de ADN paterno y materno donde están los genes, que tienen mensajes codificados y cuando se traducen, se forman proteínas que ponen de manifiesto los caracteres heredados (fenotipo).

Replicación de la Doble Hélice (Biosíntesis del ADN)

El ADN tiene la capacidad de hacerse copias exactas de sí mismo. Su proceso consiste en que cada hebra se separa y actúa como molde o patrón para la síntesis de una nueva cadena que posee una secuencia de bases complementaria (complementariedad [guanina-citosina][adenina-timina]).

Replicación del ADN en Bacterias

El ADN de la doble hélice es circular. Empieza cuando se forma una burbuja de replicación que se extiende y da lugar a dos horquillas de replicación en la que cada hebra sirve de molde para sintetizar la cadena complementaria. Se divide en tres etapas:

1. Apertura y desenrollamiento de la doble hélice: Se separan las cadenas en el punto oriC; se forman unas burbujas de replicación que dan lugar a horquillas de replicación donde las dos hebras del ADN parental están separadas y actúan como moldes para sintetizar nuevas cadenas de ADN; para que la doble hélice se desarrolle, actúan las enzimas helicasas e intervienen las e.girasas y topoisomerasas; las proteínas SSBP impiden que se vuelvan a enrollar.
2. Síntesis de dos nuevas cadenas de ADN: Las burbujas formadas actúan como enzimas ADN-polimerasas que elaboran copias con secuencias complementarias. La polimerasa III es la que hace la mayor parte del proceso como recorrer las hebras del molde, además debe resolver problemas como el inicio de la síntesis y el sentido de lectura de la hebra molde.
3. Corrección de errores: Detectan y corrigen secuencias erróneas como la corrección posreplicativa o la corrección de pruebas.

Replicación del ADN en Células Eucariotas

La replicación del genoma eucariota es en la fase S del ciclo celular. Es semiconservativa y bidireccional, de dos hebras conductoras y retardada. Sus características son:

• La intervención del ADN-polimerasas (α, β, γ, δ, ε).
• El ADN está asociado a las histonas, por tanto, se replican las histonas en forma de nucleosomas.
• Se produce en la fase S para que solo tarde unas pocas horas.
• En cada cromosoma se producen numerosas burbujas que aceleran el proceso de replicación.
• Los cromosomas eucariotas son lineales y presentan en sus extremos telómeros.
• Como no se puede replicar cada extremo de los cromosomas, los telómeros se van acortando en cada ciclo de replicación.
• La telomerasa es la clave de la inmortalidad ya que actúa como transcriptasa inversa porque contiene una hebra de ARN con la secuencia apropiada para actuar como molde para añadir la síntesis telomérica de ADN.

Del Gen a la Proteína: La Expresión Génica

El ADN es la molécula portadora de la información de los genes. No tienen acción directa sobre el funcionamiento del organismo y por ello utilizan las proteínas, encargadas de la actividad biológica, que son las que le confiere a cada individuo su especificidad (pelo rizado o liso). El gen es un segmento de ADN que contiene la información necesaria para que se sintetice una proteína determinada [información>ADN>ARNm>proteína].

La Expresión de los Genes

Sus etapas son almacenar información y expresar mediante:

• Transcripción (biosíntesis de ARN): Una de las dos cadenas de ADN actuaba como molde para la síntesis de una cadena de ARN.
• Traducción (biosíntesis de proteínas): Las instrucciones del gen escritas en el ARNm de la transcripción son traducidas por los ribosomas de acuerdo con un código. Solo pueden traducirse los mensajes cifrados en el idioma del ARNm.

Existen genes que se transcriben y se traducen, se transcriben pero no se traducen y no se transcriben ni se traducen.

La Transcripción en Eucariotas (Síntesis del ARNm en el Núcleo)

Da lugar a la síntesis de ARNm (núcleo) con tres elementos:

• La hebra de ADN (molde).
• Ribonucleótidos trifosfatos.
• Enzima ARN-polimerasa II.

Estos elementos actúan en 3 etapas: iniciación, elongación y terminación. La maduración postranscripcional consiste en las modificaciones en ambos extremos de la molécula, en la eliminación de intrones y en la alteración de ciertas secuencias codificantes en algunos ARNm.