El ADN es el que contiene el mensaje genético para toda
la función y organización celular. Es, en definitiva, la
molécula que controla todos los procesos vitales para
los seres vivos, además de ser el principal
constituyente de los cromosomas celulares.
Material genético de todos los organismos celulares y casi todos los
virus. El ADN lleva la información necesaria para
dirigir la síntesis de proteínas y la replicación.
Se llama síntesis de proteínas a la producción de
las proteínas que necesita la célula o el virus para
realizar sus actividades y desarrollarse. La
replicación es el conjunto de reacciones por medio
de las cuales el ADN se copia a sí mismo cada vez
que una célula o un virus se reproduce y transmite a
la descendencia la información que contiene. En casi
todos los organismos celulares el ADN está
organizado en forma de cromosomas, situados en el
núcleo de la célula.
Estructura
Cada molécula de ADN está constituida por dos
cadenas o bandas formadas por un elevado número de
compuestos químicos llamados nucleótidos. Estas
cadenas forman una especie de escalera retorcida que
se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado
por tres unidades: una molécula de azúcar llamada
desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro
posibles compuestos nitrogenados llamados bases:
adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T)
y citosina (C). La molécula de desoxirribosa ocupa
el centro del nucleótido y está flanqueada por un
grupo fosfato a un lado y una base al otro. El grupo
fosfato está a su vez unido a la desoxirribosa del
nucleótido adyacente de la cadena. Estas subunidades
enlazadas desoxirribosa-fosfato forman los lados de
la escalera; las bases están enfrentadas por
parejas, mirando hacia el interior, y forman los
travesaños.
Los nucleótidos de cada una de las dos cadenas
que forman el ADN establecen una asociación
específica con los correspondientes de la otra
cadena. Debido a la afinidad química entre las
bases, los nucleótidos que contienen adenina se
acoplan siempre con los que contienen timina, y los
que contienen citosina con los que contienen
guanina. Las bases complementarias se unen entre sí
por enlaces químicos débiles llamados enlaces de
hidrógeno.
En 1953, el bioquímico estadounidense James Watson y
el biofísico británico Francis Crick publicaron la
primera descripción de la estructura del ADN. Su
modelo adquirió tal importancia para comprender la
síntesis proteica, la replicación del ADN y las
mutaciones, que los científicos obtuvieron en 1962
el Premio Nobel de Medicina por su trabajo.
Síntesis proteica
El ADN incorpora las instrucciones de producción
de proteínas. Una proteína es un compuesto formado
por moléculas pequeñas llamadas aminoácidos, que
determinan su estructura y función. La secuencia de
aminoácidos está a su vez determinada por la
secuencia de bases de los nucleótidos del ADN. Cada
secuencia de tres bases, llamada triplete,
constituye una palabra del código genético o codón,
que especifica un aminoácido determinado. Así, el
triplete GAC (guanina, adenina, citosina) es el
codón correspondiente al aminoácido leucina,
mientras que el CAG (citosina, adenina, guanina)
corresponde al aminoácido valina. Por tanto, una
proteína formada por 100 aminoácidos queda
codificada por un segmento de 300 nucleótidos de
ADN. De las dos cadenas de polinucleótidos que
forman una molécula de ADN, sólo una, llamada
paralela, contiene la información necesaria para la
producción de una secuencia de aminoácidos
determinada. La otra, llamada antiparalela, ayuda a
la replicación.
La síntesis proteica comienza con la separación
de la molécula de ADN en sus dos hebras. En un
proceso llamado transcripción, una parte de la hebra
paralela actúa como plantilla para formar una nueva
cadena que se llama ARN mensajero o ARNm (véase
Ácido ribonucleico). El ARNm sale del núcleo celular
y se acopla a los ribosomas, unas estructuras
celulares especializadas que actúan como centro de
síntesis de proteínas. Los aminoácidos son
transportados hasta los ribosomas por otro tipo de
ARN llamado de transferencia (ARNt). Se inicia un
fenómeno llamado traducción que consiste en el
enlace de los aminoácidos en una secuencia
determinada por el ARNm para formar una molécula de
proteína.
Un gen es una secuencia de nucleótidos de ADN que
especifica el orden de aminoácidos de una proteína
por medio de una molécula intermediaria de ARNm. La
sustitución de un nucleótido de ADN por otro que
contiene una base distinta hace que todas las
células o virus descendientes contengan esa misma
secuencia de bases alterada. Como resultado de la
sustitución, también puede cambiar la secuencia de
aminoácidos de la proteína resultante. Esta
alteración de una molécula de ADN se llama mutación.
Casi todas las mutaciones son resultado de errores
durante el proceso de replicación. La exposición de
una célula o un virus a las radiaciones o a
determinados compuestos químicos aumenta la
probabilidad de sufrir mutaciones.
Replicación
En casi todos los organismos celulares, la
replicación de las moléculas de ADN tiene lugar en
el núcleo, justo antes de la división celular.
Empieza con la separación de las dos cadenas de
polinucleótidos, cada una de las cuales actúa a
continuación como plantilla para el montaje de una
nueva cadena complementaria. A medida que la cadena
original se abre, cada uno de los nucleótidos de las
dos cadenas resultantes atrae a otro nucleótido
complementario previamente formado por la célula.
Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces de
hidrógeno para formar los travesaños de una nueva
molécula de ADN. A medida que los nucleótidos
complementarios van encajando en su lugar, una
enzima llamada ADN polimerasa los une enlazando el
grupo fosfato de uno con la molécula de azúcar del
siguiente, para así construir la hebra lateral de la
nueva molécula de ADN. Este proceso continúa hasta
que se ha formado una nueva cadena de
polinucleótidos a lo largo de la antigua; se
reconstruye así un nueva molécula con estructura de
doble hélice.
Imágenes:
Molécula de ADN
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