ADN como material genético

Hola a todos, en esta nueva entrada de mi blog hablaremos del ADN como material genético, mutaciones, cáncer y mucho mas. ¡Espero que os guste!

El ADN es un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos y algunos virus; también es responsable de la transmisión hereditaria. Es una doble hélice formada por dos cadenas de polinucleótidos. Los nucleótidos están formados por una pentosa (desoxirribosa), un ácido fosfórico y una base nitrogenada , que puede ser púrica o pirimidínica .

Una vez explicado esto, empezaré introduciendo el dogma central de la biología molecular.

El Dogma Central de la Biología Molecular explica el flujo o procesamiento de la información genética en la mayoría de los organismos conocidos. En el Dogma se distinguen tres etapas:

La duplicación del ADN, en la cual se copia el ADN progenitor en moléculas hijas idénticas al ADN progenitor.

La transcripción, que es el proceso mediante el cual se transcribe la información genética del ADN al ARNtm, para ser llevado al lugar de síntesis de las proteínas; los ribosomas.

La traducción, es el proceso mediante el cual el mensaje cifrado en el idioma de los tripletes de bases (código genético) es descifrado por los ARNt , sintetizándose una proteína.

En algunas bacterias y virus la información genética se almacena en forma de ARN, y tienen la capacidad de sintetizar ADN a partir de ARN, por ello, el dogma se ha modificado para incluir a estos organismos contemplando el proceso de transcripción inversa.

Duplicación en procariotas

Ocurre en tres etapas:

Iniciación: desenrrollamiento y apertura de la doble hélice en el punto ori-c.

Primero: intervienen las helicasas que facilitan en desenrrollamiento.

Segundo: actúan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrrollamiento.

Tercero: actúan las proteínas SSBP que se unen a las hebras molde para que no vuelva a enrollarse.

Elongación:síntesis de dos nuevas hebras de ADN.

Actúan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5´-3´, ya que la lectura se hace en el sentido 3´-5´.

Intervienen las ADN polimerasa I y III, que se encargan de la replicación y corrección de errores. La que lleva la mayor parte del trabajo es la ADN polimerasa III

Actuá la ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por agentes físicos.

La cadena 3´-5´ es leída por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas ( cadena conductora). En cambio, la cadena 5´-3´ no puede ser leída directamente, esto se soluciona leyendo pequeños fragmentos ( fragmentos de Okazaki ) que crecen en el sentido 5´-3´, los cuales se unirán mas tarde. Esta es la hebra retardada, llamada de esta forma porque su síntesis es más lenta.

Corrección de errores.

Durante la duplicación se producen errores al aparear mal las bases , entonces la ADN polimerasa I , actúa con función exonucleasa y elimina los nucleótidos mal apareados.

Duplicación en eucariotas

Es similar a la de las procariotas, es decir, semiconservativa y bidireccional. Existe una hebra conductora y una hebra retardada con fragmentos de Okazaki. Se inicia en la burbujas de replicación (puede haber unas 100 a la vez).

Intervienen enzimas similares a los que actúan en las células procariontes y otros enzimas que han de duplicar las histonas que forman parte de los nucleosomas. Los nucleosomas viejos permanecen en la hebra conductora.

Transcripción del ARN

Aquí la secuencia de ADN de un gen se "vuelve a escribir" en forma de ARN. En eucariontes como tu y yo, el ARN se procesa (y con frecuencia se le recortan pedazos) para hacer un producto final llamado ARN mensajero o ARNm.

Ocurre en tres etapas:

Iniciación. La ARN polimerasa se une a una secuencia de ADN llamada promotor, que se encuentra al inicio de un gen. Cada gen (o grupo de genes co-transcritos en bacterias) tiene su propio promotor. Una vez unida, la ARN polimerasa separa las cadenas de ADN para proporcionar el molde de cadena sencilla necesario para la transcripción.

Elongación. Una cadena de ADN, la cadena molde, actúa como plantilla para la ARN polimerasa. Al "leer" este molde, una base a la vez, la polimerasa produce una molécula de ARN a partir de nucleótidos complementarios y forma una cadena que crece de 5' a 3'. El transcrito de ARN tiene la misma información que la cadena de ADN contraria a la molde (codificante) en el gen, pero contiene la base uracilo (U) en lugar de timina (T)

Terminación. Las secuencias llamadas terminadores indican que se ha completado el transcrito de ARN. Una vez transcritas, estas secuencias provocan que el transcrito sea liberado de la ARN polimerasa. A continuación se ejemplifica un mecanismo de terminación en el que ocurre la formación de un tallo-asa en el ARN.

Maduración. Si lo que se forma es un ARNm no hay maduración, pero si se trata de un ARNt o ARNr hay procesos de corte de intrones y empalme de exones

Traducción

En esta etapa el ARNm se "decodifica" para construir una proteína (o un pedazo/subunidad de una proteína) que contiene una serie de aminoácidos en específico.

Iniciación. En la iniciación, el ribosoma se ensambla alrededor del ARNm que se leerá y el primer ARNt (que lleva el aminoácido metionina y que corresponde al codón de iniciación AUG). Este conjunto, conocido como complejo de iniciación, se necesita para que comience la traducción.

Elongación. La elongación es la etapa donde la cadena de aminoácidos se extiende. En la elongacón, el ARNm se lee un codón a la vez, y el aminoácido que corresponde a cada codón se agrega a la cadena creciente de proteína.

Cada vez que un codón nuevo está expuesto:

Un ARNt correspondiente se une al codónLa cadena de aminoácidos existente (polipéptido) se une al aminoácido del ARNt mediante una reacción química.El ARNm se desplaza un codón sobre el ribosoma, lo que exponde un nuevo codón para que se lea.

Durante la elongación, los ARNt pasan por los sitios A, P, y E . Este proceso se repite muchas veces conforme se leen los nuevos codones y se agregan los nuevos aminoácidos a la cadena. Terminación. La terminación es la etapa donde la cadena polipeptídica completa es liberada. Comienza cuando un codón de terminación (UAG, UAA o UGA) entra al ribosoma, lo que dispara una serie de eventos que separa la cadena de su ARNt y le permite flotar hacia afuera.

Después de la terminación, es posible que el polipéptido todavía necesite tomar la forma tridimensional correcta, se someta a procesamiento (tal como el retiro de aminoácidos), sea enviado a la parte correcta en la célula, o se combine con otros polipéptidos antes de que pueda hacer su trabajo como una proteína funcional.

Activación de los aminoácidos:

Mediante la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa y de ATP, los aminoácidos pueden unirse ARN específico de transferencia, dando lugar a un aminoacil-ARNt. En este proceso se libera AMP y fosfato y tras él, se libera la enzima, que vuelve a actuar.

A continuación os dejo los esquemas que he realizado de este tema.

Ingeniería genética

La ingeniería genética , es una rama de la biotecnología , que consiste en el uso de diversas técnicas para manipular el ADN de los organismos , mediante la transferencia de ADN de unos organismos a otros y tiene una gran diversidad de aplicaciones como posteriormente podreis observar en los esquemas que he realizado.

Mutaciones

Las mutaciones son alteraciones del material genético que se pueden clasificar según el tipo de células a las que afecte en somáticas o germinales, o según la extensión del material genético afectado en génicas, cromosómicas y genómicas.

En primer lugar, las génicas son alteraciones en la secuencia de nucleótidos de un gen. Estas se pueden dar por una sustitución de bases o por inserción o delección de nucleótidos. Así mismo las causas que las originan son: errores en la lectura, lesiones fortuitas o transposiciones. Además pueden ser reparadas con o sin escisión de ADN o por el sistema SOS.

En segundo lugar, las cromosómicas son aquellas que provocan alteraciones en la estructura de los cromosomas. Estas se pueden dar por una delección, duplicación, inversión o transposición. Se pueden detectar por bandeo cromosómico o por el emparejamiento de los cromosomas homólogos durante la meiosis.

Por último, las mutaciones genómicas son las que afectan al número de cromosomas y existen dos tipos: aneuploidías que son cambios en el número de cromosomas y euploidías que son alteraciones en el número completo de cromosomas de un organismo.

Además, la frecuencia en la que se dan las mutaciones está afectada por los agentes mutagénicos. Estos pueden ser, dependiendo de su naturaleza, físicos (no ionizantes o ionizantes) o químicos (modificaciones de bases nitrogenadas, sustitución de una base por otra análoga o intercalación de moléculas) de este modo afectarán a los seres vivos de una manera u otra.

A continuación os dejo los esquemas que he realizado sobre todo lo relacionado con las mutaciones y la ingeniería genética.

Y hasta aquí hemos llegado con esta entrada, espero que os haya gustado.

¡Nos vemos en la siguiente!