Estructura del ADN
En la década de los cincuenta, el campo de la biología fue convulsionado por el desarrollo del modelo de la estructura del ADN, ya que esta no era aceptada años atrás como tal, porque los científicos estaban convencidos de que el material genético debía ser una proteína y no un material hereditario ya que no reconocían con amplitud varios indicios iniciales sobre su participación.
James Watson y Francis Crick propusieron un modelo para su estructura el cual resulto extraordinariamente explicativo y esto la llevo a ser una de las historias más notables en la biología moderna. (1)
Cada molécula de ADN esta estructurada por dos bandas cada formada por una gran cantidad de compuestos químicos llamados nucleótidos, los cuales están constituidos por un azúcar de cinco carbonos (desoxirribosa), un grupo fosfato y alguna de las bases nitrogenadas; las cuales son: Guanina, adenina, citosina y timina.
Donde la citosina y la timina presentan una estructura de N y C que forman un solo anillo, por su parte la guanina y la adenina son moléculas más grandes y voluminosas que forman dos anillos.
Figura 1. Unión de bases nitrogenadas
(2)
Sin embrago todos los tipos de nucleótidos presentan un mismo patrón en los enlaces.
Dichas bandas estructuran una especie de escalones retorcidos el cual es llamado doble hélice.
En el centro del nucleótido se encuentra una molécula de desoxirribosa la cual esta protegida por un grupo fosfato aun lado y al otro alguna base de nitrógeno. A su vez el grupo fosfato su encuentra unido a la desoxirribosa del nucleótido adyacente de la cadena, al unirse forman los lados de los escalones y en el interior se encuentran las bases enfrentadas por parejas.
Los nucleótidos de cada una de las cadenas se acoplan con los de la otra específicamente, y por la gran semejanza química entre las bases, los nucleótidos que contienen adenina se unen a los que timina, los que contienen citosina se unen a los que tienen guanina.
Estas bases se unen por enlaces químicos débiles los cuales son llamados puentes de hidrógeno.
Figura 2. Unión de bases nitrogenadas
-Duplicación del ADN
El ADN se va estructurando por un proceso en el cual actúa una hebra antigua y otra nueva. Por lo tanto una cadena es complementaria de la otra esto lo explica la duplicación del ADN y por lo tanto de los cromosomas. En este proceso se da una secuencia en donde interviene una enzima llamada ADN polimerasa la cual le brinda a cada célula hija una copia del ADN original mediante el proceso de mitosis.
Durante la primera fase del proceso la hélice se desenrolla completamente y luego por un extremo cada cadena construye una cadena que la complemente de esta manera es como la adenina se unirá a la timina y la citosina a la guanina y así sucesivamente para toda la secuencia en donde las nuevas bases formadas permanecerán unidas a su filamento de origen.(3)
Figura 3. Creación de la nueva hebra
Se ha indicado que el ADN constituye el 45% de la sustancia cromosómica y que dichos cromosomas son la sede de los factores hereditarios; esto se ha demostrado de muchas formas y en la actualidad ya no existen dudas.
Lo que es verdaderamente interesante es saber como el ADN se encuentra en el núcleo exclusivamente y de esta manera pueda transferir informaciones genéticas es decir a través de que vías del ADN dan la orden de construir sustancias proteicas específicas cuya síntesis tiene lugar en el citoplasma osea fuera del núcleo.
Figura 4. Material hereditario que se encuentra el el cromosoma
Referencias:
(1). Claude A. Ville, 1988. Biología. Sétima edición. Mc Graw Hill. Naucalpan de Juárez, Edo. De México. Páginas usadas: 593-599.
(2) Anónimo, 2006. Educar. Biología, Estructura del ADN. En línea. Acceso: 30 de marzo del 2011. Disponible en: http://aportes.educ.ar/biologia/nucleo-teorico/estado-del-arte/el-libro-de-la-vida-el-adn/estructura_del_adn.php
(3). R. Berg Linda, Pearl Salomon Eldra, Ville Claude, W. Martin Diana, 1998. Biología de Ville. Cuarta Edición. Mc Graw Hill. México. Páginas usadas: 259-278.
Publicado por:
Sharon Marín Rojas
Universidad Internacional de las Américas
Farmacia
I Cuatrimestre, 2011
Aplicaciones del ADN
-Ingeniería genética
Las investigaciones sobre el ADN son de gran relevancia y trascendencia, en especial en el área de la medicina. En la agricultura y ganadería se utiliza para la domesticación, la selección y los cruces dirigidos y así, obtener variedades de animales y plantas más productivos. En la actualidad la biología y la biotecnología introducen genes a conveniencia en organismos y así lograr una proteína recombinante concreta, que puede ser:
-Aislada para uso posterior: se utiliza para producir grandes cantidades de sustancias útiles como la insulina y vacunas.
-Terapia genética: remplaza la composición de un gen endógeno que ha provocado una patología.
-Para enriquecer alimentos: puede modificarse mediante transgénesis, añadiendo genes exógenos y desactivando genes endógenos para mejorar su valor nutricional. (1)
Figura 1. Ilustración de la Ingeniería Genética
-Medicina forense:
El uso frecuente de la huella genética o perfil del ADN en la escena del crimen se logra mediante la comparación de la longitud de secciones altamente variables del ADN repetitivo, como los microsatélites , entre personas diferentes, extraídos de la sangre, el semen, la piel, la saliva o el pelo.(2)
Figura 2. Toma de pruebas
-Bioinformática:
La bioinformatica implica la manipulación, búsqueda y extracción de información de los datos de la secuencia del ADN.
Figura 3. Ilustracion de la Bioinformática
-Nanotecnología del ADN:
La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicaciones de materiales, aparatos y sistemas que funcionan atreves del control de la materia a nano escala. La nanotecnología de ADN utiliza las propiedades únicas de reconocimiento molecular del ADN y otros ácidos nucleídos para crear complejos ramificados auto-ensamblados con propiedades útiles. En este caso, el ADN se utiliza como un material estructural, más que como un portador de información biológica.(3)
Figura 4. Ilustracion de la Nanotecnología del ADN
-Historia y Antropología:
El ADN al se heredable conserva mutaciones que revelan información histórica, de manera que comparando secuencias de ADN, los genetistas pueden inferir la historia evolutiva de los organismos. Si se comparan las secuencias del ADN dentro de una especie, los genetistas de poblaciones logran descubrir y asociar la historia de poblaciones particulares y así se consigue vincular desde la ecología hasta la antropología.(4)
Figura 5. Ilustracion de la historia y antroipología
Referencias:
(1). R. Berg Linda, Pearl Salomon Eldra, Ville Claude, W. Martin Diana, 1998. Biología de Ville. Cuarta Edición. Mc Graw Hill. México. Páginas usadas: 323-330.
(2)Antonio Rodríguez, 2002.ADN. En línea. Acceso: 17 de marzo del 2011. Disponible en: http://www.mitareanet.com/colaboraciones/ADNyARN.htm
(3).Dra. Toedora Zamudio, 2005. Regulación Jurídica de las biotecnologías. En línea. Acceso: 17 de marzo del 2011. Disponible en: http://www.biotech.bioetica.org/clase2-21.htm
(4). Anónimo,2008. Noticias de la Ciencia y Tecnología. En línea. Acceso: 30 de marzo del 2011. Disponible en: http://www.amazings.com/ciencia/noticias/210708a.html
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Sharon Marín Rojas
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I Cuatrimestre, 2011
Daños al ADN
Por medio de diferentes tipos de mutágenos el ADN puede resultar dañado ya que estos cambian la secuencia que conlleva el ADN.
Algunos ejemplos de mutágenos son:
- Agentes alquilantes.
- Radiación electromagnética de alta energía.
- Luz ultravioleta.
- Rayos X.
Según el tipo de mutágeno así podría llegar a ser el daño causado en el ADN, la luz ultravioleta produce dímeros de timina, los cuales se forman por ligamiento cruzado entre bases pirimidínicas.(1)
Por su parte algunos oxidantes tales como los radiales libres o el peróxido de hidrógeno producen múltiples daños, como las modificaciones de bases, por lo general la guanina, y roturas de doble hebra, cabe mencionar que la ruptura de la doble hebra es la más peligrosa ya que son difíciles de reparar y estas podrían llegar a producir mutaciones puntuales, inserciones y deleciones de la secuencia de ADN, o bien translocaciones cromosómicas.
Figura1. Rayos X Figura2. Agentes alquilantes
Figura 3. Luz ultravioleta
El daño en el ADN es el principio a una respuesta que activa diferentes mecanismos de reparación que reconocen lesiones específicas en el ADN, las cuales son reparadas en el instante para rescatar la secuencia original del ADN.
El daño en el ADN es el principio a una respuesta que activa diferentes mecanismos de reparación que reconocen lesiones específicas en el ADN, las cuales son reparadas en el instante para rescatar la secuencia original del ADN.
De la misma forma, el daño en el ADN provoca una parada en el ciclo celular, que conlleva la alteración de numerosos procesos fisiológicos, que a su vez implica síntesis, transporte y degradación de proteínas.
Alternativamente, si el daño genómico es demasiado grande para que este a su vez pueda llegar a ser reparado, los mecanismos de control llevaran la activación de una serie de rutas celulares que terminarán en la muerte celular.
Mutación: Se entiende por este termino a cualquier cambio heredable en el material hereditario que no se puede explicar mediante segregación o recombinación, y tomando en cuenta que el ADN es el material hereditario, se diría que una mutación es cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN.
Existen tres tipos de mutaciones las cuales se clasifican según la cantidad de material hereditario afectado:
Þ Mutación Cromosómica: Mutación que afecta a un segmento cromosómico que incluye varios genes.
Figura 5. Mutación Cromosómica
Þ Mutación Genómica: Mutación que afecta a cromosomas completos (por exceso o por defecto) o a juegos cromosómicos completos.
Figura 6. Mutación Genómica
Þ Mutación Génica: Mutación que afecta a un solo gen.(2)
Figura 7. Mutación Génica
De estas mutaciones la última se podría considerar como un daño al ADN.
-Mutación Génica
Figura 8. Mutación Génica
Este tipo de mutación es completamente puntual y se clasifica en dos tipos:
· Sustituciones de bases: Ocurren por el cambio de una base de ADN por otro. Estas se dividen en:
Ø Transiciones: Se cambia una base púrica por otra púrica o una pirimidínica por otra pirimidínica.
Ø Transversiones: Remplazo de una base púrica por otra pirimidínica o viceversa.
· Corrimiento del sistema de lectura:
Ø Inserciones: cuando se inserta una base, por lo que hacen que el
mensaje sea diferente y se cambie un aminoácido, por lo que se
puede sintetizar una proteína diferente.
mensaje sea diferente y se cambie un aminoácido, por lo que se
puede sintetizar una proteína diferente.
Ø Delecciones: se pierde una base, también se altera el mensaje, tiene
efecto profundo en la síntesis de proteína.
efecto profundo en la síntesis de proteína.
Ø Mutaciones sin sentido o sentido falso: se produce un codón con la señal de terminación, resultando una proteína mas corta, que generalmente es inactiva e incompatible con la actividad biológica.
Las mutaciones génicas suceden a nivel molecular perjudicando la disposición de las bases del ADN, causando cambios de uno o más nucleótidos que codificaran proteínas deficientes, alteradas o enzimas responsables de los cambios post-traduccionales de proteínas apareciendo así enfermedades. (3) (4)
Referencias
(1). Michael R CUMMINGS, William S. KLUG,1999. Conceptos de Genética. Quinta edición. Prentice Hall. Madrid, España. Páginas usadas: 291-298, 316-336.
(2) Michael R CUMMINGS, William S. KLUG,1999. Conceptos de Genética. Quinta edición. Prentice Hall. Madrid, España. Páginas usadas: 411-420
(3) Anónimo, sin año. La mutación. En línea. Acceso: 20 de marzo del 2011. Disponible en: http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion.htm#Inicio
(4).Anónimo, Sin año. Mutaciones Génicas. En línea. Acceso: 21 de marzo del 2011. Disponible en: http://www.bolivar.udo.edu.ve/biologia/genicas.htm
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Sharon Marín Rojas
Universidad Internacional de las Américas
Farmacia
I Cuatrimestre, 2011
