ADN – Descubre los secretos de la molécula de la vida

A continuación encontrarás las respuestas a las preguntas más frecuentes en referencia al ADN.

¿Qué es el ADN?

El ADN es la molécula encargada de almacenar la información genética en los seres vivos, la cual se hereda de generación en generación. Localizada en el núcleo celular, posee las instrucciones para el desarrollo y el funcionamiento de los organismos.

Su estructura se basa en una combinación de cuatro tipos de nucleótidos. El orden en que se disponen los nucleótidos en la molécula de ADN forma un código que constituirá nuestra información genética.

Los genes son unidades de información dentro del ADN. Un gen es un segmento de ADN con una secuencia específica de nucleótidos.

En la mayoría de los casos, los genes contienen la información para fabricar proteínas, cuyas moléculas son las encargadas de realizar las funciones en el organismo para desarrollar sus características (son los caracteres hereditarios). Puedes ver un ejemplo en la entrada: Herencia del color de ojos – ¿por qué tus ojos son de ese color?

¿Cuál es la estructura del ADN?

ADN son las siglas de ácido desoxirribonucleico. El ADN está formado por dos cadenas. Cada una de las cadenas está constituida por nucleótidos, los cuales están formados por un azúcar tipo desoxirribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada, por lo que reciben el nombre de desoxirribonucleótidos (fig. 1).

Las bases nitrogenadas que tiene el nucleótido pueden ser adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G).

Modelo de la doble hélice

El modelo de doble hélice del ADN fue propuesto por J. Watson y F. Crick en 1953 (fig. 2).

Este modelo establece que las dos cadenas del ADN se enrollan entre ellas adoptando la forma de una hélice. Las características de esta estructura son las siguientes:

• Las bases nitrogenadas están orientadas hacia el interior de la hélice, mientras que el esqueleto formado por grupos fosfatos y azúcares se expone al exterior (fig.1).
• Complementarias: las bases nitrogenadas de cada cadena se unen de manera complementaria con las bases nitrogenadas de la otra cadena a través de enlaces tipo puente de hidrógeno para mantenerse juntas. De esta manera, se forma lo que se denomina pares de bases.
  • Si en una cadena hay una A al mismo nivel de la otra cadena habrá una T (unidas por dos enlaces).
  • Sin embargo, si hay una G al mismo nivel de la otra cadena habrá una C (unidas por tres enlaces).
• Antiparalelas: las cadenas están orientadas en direcciones opuestas la una de la otra.
• Dextrógira: las dos cadenas se enrollan la una con la otra helicoidalmente hacia la derecha.
• Posición bases nitrogenadas: ambas cadenas están enrolladas alrededor de un eje imaginario, quedando las bases posicionadas de manera perpendicular al eje de la hélice.
• Enrollamiento plectonémico: para separar las dos cadenas habría que girarlas una respecto a la otra.

¿Qué significa cada letra del ADN?

Los nucleótidos se nombran en función de la base nitrogenada que tienen. Por lo tanto, las letras que aparecen en una secuencia genética de ADN hacen referencia al tipo de nucleótido que hay en una posición específica.

Por lo tanto, si el nucleótido tiene como base nitrogenada una adenina se le nombra A, si tiene una timina T, si tiene una guanina G y si tiene una citosina C.

Para averiguar el orden de nucleótidos se usa la técnica que recibe el nombre de secuenciación (Fig. 3).

¿Qué son los cromosomas?

El ADN guarda la información genética de un individuo, por lo que su longitud es muy grande. Para que pueda caber en el núcleo de la célula el ácido desoxirribonucleico se asocia a proteínas para compactarse, formando la cromatina. Las histonas son las proteínas más abundantes unidas al ADN.

Existen diferentes niveles de empaquetamiento del ADN con los cuales se consigue compactar la molécula. El cromosoma representa el máximo grado de empaquetamiento, cuya finalidad consisten en ordenar, proteger y ayudar a la transmisión de la información genética (Fig. 4).

Niveles de empaquetamiento del ADN

A continuación, se nombran los diferentes niveles de empaquetamiento del ADN.

• Nucleosoma: una longitud fija de la molécula de doble cadena del ADN se asocia a un núcleo formado por ocho proteínas tipo histona. Cada nucleosoma se separa del siguiente mediante un fragmento de doble hélice. De este modo, se forma una estructura llamada “collar de perlas”.
• Solenoide: los nucleosomas se enrollan formando un solenoide.
• Bucles: el solenoide forma bucles asociándose a otras proteínas no histónicas. Estas proteínas formarán un armazón proteico.
• Cromosoma: la estructura anterior se enrolla en forma de espiral para formar los cromosomas. Estas estructuras se observan durante la división celular.

¿Cuál es la función del ADN?

El ácido desoxirribonucleico contiene la información genética que define las instrucciones para el desarrollo y funcionamiento de los organismos. Para ello, la información contenida en los genes del ADN debe ser transcrita a ARNm (ácido ribonucleico mensajero), una molécula que se encarga de llevar el mensaje codificado en el ADN desde el núcleo al citoplasma de la célula. Posteriormente, a través de un proceso denominado traducción se fabrican las moléculas de proteínas.

Al proceso descrito anteriormente se describe en el dogma central de la biología molecular y hace referencia a la descripción del flujo de la información genética, es decir, a cómo la información almacenada en el ADN proporciona las instrucciones para sintetizar un producto funcional.

Las proteínas son las moléculas encargadas de llevar a cabo las funciones en el individuo. Sin embargo, en algunos casos un gen contiene la información para un ARN no codificante, es decir, que no son traducidos a proteínas. Estos ARNs tienen diferentes funciones en el organismo.

¿Cuál es la estructura del genoma?

El genoma es el conjunto de material genético que contiene un individuo. En los organismos eucariotas el genoma comprende el ADN almacenado en el núcleo y el contenido en algunos orgánulos, como las mitocondrias y los cloroplastos.

Cada especie posee un número determinado de cromosomas. En los humanos, el genoma nuclear consiste en 23 pares de cromosomas. El tamaño aproximado total de los 23 pares de cromosomas son 3,1 mil millones de pares de bases.

De todo el genoma, aproximadamente solo el 1,1 % son genes que codifican para proteínas. Otra parte son secuencias que no codifican para proteínas, las cuales incluyen secuencias que regulan la expresión de los genes dictando cómo, dónde y cuándo se codifican las proteínas, genes de ARNs o secuencias repetidas, entre otras.

¿Por qué es importante el ADN?

Como habrás comprobado, conocer la secuencia del ADN nos revela la estructura de los genomas, así como la función asociada a cada gen.

Asimismo, si la secuencia genética de algún gen está alterada (mutación), puede dar lugar a productos no funcionales y, consecuentemente, al desarrollo de enfermedades genéticas.

Por otro lado, la información contenida en esta molécula es única para cada individuo, debido a que cada organismo posee una combinación determinada de nucleótidos en su genoma.

Resulta claro que el conocimiento de la secuencia del ácido desoxirribonucleico posibilita numerosas aplicaciones en campos como:

• Diagnóstico molecular de enfermedades genéticas o infecciosas para su correcto tratamiento.
• Medicina forense para la identificación de individuos.
• Aplicaciones biotecnológicas como la terapia génica, producción de transgénicos, clonación, síntesis de productos para la industria farmacéutica, alimentaria, etc.
• Genética vegetal y animal, por ejemplo, para el desarrollo de variedades con interés comercial, identificación de transgénicos, etc.
• Investigación en campos como la evolución de las especies o identificación de genes asociados a enfermedades.
• Etc.

Conclusiones

En resumen, el ADN es una molécula de mucha importancia, puesto que almacena la información genética, necesaria para el funcionamiento y desarrollo de todos los organismos vivos, además de controlar la transmisión de dicha información de generación en generación.

Es por todo lo anterior que su análisis es de gran importancia, de ahí que en las últimas décadas los avances en secuenciación han sido numerosos.

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Referencias

• Ho, P. S. y Carter, M. (2011). DNA Structure: Alphabet Soup for the Cellular Soul. En DNA replication – Current Advances, editado por Herve Sligmann. London: IntechOpen.