ADN, ARN y dogma central

Dogma central de la biología molecular

Francis Crick (1958): ADN → ARN → proteína.

Información genética fluye del ADN al ARN (transcripción) y del ARN a proteína (traducción). Con retoques modernos (retrotranscripción por retrovirus, ARN catalítico), el esquema sigue siendo la columna vertebral.

ADN (ácido desoxirribonucleico)

Estructura

  • Doble hélice antiparalela (Watson–Crick–Franklin, 1953).
  • Esqueleto de azúcar (desoxirribosa) + fosfato.
  • Bases nitrogenadas apareadas:
    • A–T (2 puentes de hidrógeno).
    • G–C (3 puentes de hidrógeno — más estable).
  • Púricas: A, G. Pirimídicas: C, T, U.

Organización

  • En procariotas: 1 cromosoma circular + plásmidos.
  • En eucariotas: cromosomas lineales con extremos (telómeros), empaquetados con histonas → cromatina.
  • Humano: 3 × 10⁹ pb, 23 pares de cromosomas, ~20 000 genes.

Replicación del ADN

Antes de cada división celular. Semiconservativa: cada hebra vieja sirve de molde para una nueva.

  • ADN helicasa: separa las hebras.
  • Topoisomerasa: alivia superenrollamiento.
  • ADN polimerasa: sintetiza nueva hebra (5’ → 3’).
  • Hebra conductora: síntesis continua.
  • Hebra retrasada: síntesis en fragmentos de Okazaki, unidos por ligasa.
  • Primasa: coloca cebador de RNA.

Transcripción (ADN → ARN)

  • En eucariotas ocurre en el núcleo.
  • ARN polimerasa lee el ADN y sintetiza ARN complementario (A→U, no T).
  • Procesamiento post-transcripcional en eucariotas:
    • Capping (caperuza 5’).
    • Poliadenilación (cola poli-A 3’).
    • Splicing: eliminación de intrones, unión de exones.

ARN: tipos

  • mRNA (mensajero): lleva la información del gen al ribosoma.
  • tRNA (transferente): lleva aminoácidos al ribosoma, tiene anticodón.
  • rRNA (ribosómico): estructura + catálisis en el ribosoma.
  • miRNA, siRNA: regulación génica (silenciamiento).
  • lncRNA: ARN largos no codificantes, funciones regulatorias.

Traducción (ARN → proteína)

  • Ocurre en el ribosoma (citoplasma o RER).
  • El mRNA se lee en codones de 3 nucleótidos.
  • Cada codón codifica un aminoácido (64 codones, 20 aminoácidos → código degenerado).
  • Codón de inicio: AUG (metionina).
  • Codones de stop: UAA, UAG, UGA.
  • Código genético universal (con pocas excepciones: mitocondrias, algunos protozoos).

Fases

  1. Iniciación: ribosoma + mRNA + tRNA iniciador.
  2. Elongación: lectura codon por codon, enlace peptídico.
  3. Terminación: al llegar a codón stop, se libera la proteína.

Regulación génica

No todos los genes se expresan en todas las células.

  • Factores de transcripción se unen a promotores/enhancers.
  • Metilación del ADN y modificaciones de histonas (epigenética) silencian o activan regiones.
  • miRNA, siRNA regulan a nivel post-transcripcional.
  • Operones en procariotas (ej.: lac).

Mutaciones

  • Puntuales: sustitución de una base (silente, missense, nonsense).
  • Inserción / deleción: cambio de marco de lectura (frameshift).
  • Duplicaciones, inversiones, translocaciones: cambios cromosómicos.
  • Causa de evolución molecular y de enfermedades genéticas.

Aplicaciones modernas

  • PCR (reacción en cadena de polimerasa): amplifica ADN.
  • Secuenciación (Sanger, NGS): leer genomas completos.
  • CRISPR/Cas9: edición génica precisa.
  • aDNA (ADN antiguo): recupera genomas fósiles → ver Neandertales Polonia - ADN antiguo.

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