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
- Iniciación: ribosoma + mRNA + tRNA iniciador.
- Elongación: lectura codon por codon, enlace peptídico.
- 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.