Glosario de Términos

• ADN (ácido desoxirribonucleico). un ácido nucleico compuesto de dos cadenas polinucleotidicas que se disponen alrededor de un eje central formando una doble hélice, capaz de autorreplicarse y codificar la Síntesis de ARN.
• ARN (ácido ribonucleico). Molécula que se encuentra en el núcleo y el citoplasma de las células. Juega un papel importante en la síntesis de proteínas y otros procesos químicos celulares. Su estructura es similar a la del ADN. Hay diferentes tipos de moléculas de ARN (ARN mensajero, ARN de transferencia, ARN ribosómico), cada una de ellas con una misión.
• Cromosomas (del griego chroma = color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas (principalmente histonas).
• Evolución (del latín e- = fuera; volvere = girar): Cambio de los organismos por adaptación, variación, sobre reproducción y reproducción/ sobrevivencia diferencial, procesos a los que Charles Darwin y Alfred Wallace se refirieron como selección natural.
• Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad.
• Gameto (del griego gamos = "unión de los sexos", esposa): Célula reproductora haploide(n) que cuando su núcleo se fusiona con otro gameto (n) del sexo opuesto origina un cigoto (2n), que por mitosis desarrolla un individuo con células somáticas diploides (2n), en algunos hongos y protistas puede, por meiosis, producir células somáticas haploides (n).
• Genética: el estudio de la herencia de los caracteres
• Genes (del griego genos = nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipeptídica de aminoácidos. Tema ampliado
• Genotipo: La totalidad de los alelos de un organismo.
• Haploide  (del griego haploos = simple, ploion = nave): Célula que contiene solo un miembro de cada cromosoma homólogo (número haploide = n).
• Herencia (del latín haerentia= pertenencias, cosas vinculadas) Transmisión de características de padres a hijos.
• Homólogos: Un par de cromosomas en cual un miembro del par tiene origen materno y el otro paterno; se los encuentra en células diploides.
• Locus (del latín: lugar, plural loci): Posición que ocupa un determinado gen en un cromosoma.
• Monómero (del griego monos = solo, meros = parte) molécula pequeña que se encuentra repetitivamente en otra más grande (polímero).
• Polímero (del griego polys = muchos, meros = parte): Molécula compuesta por muchas subunidades idénticas o similares.
• Proteínas: (del griego proteios = primario, del griego Proteo, dios mitológico que adoptaba numerosas formas).Polímeros constituidos por aminoácidos que intervienen en numerosas funciones celulares. Una de las clases de macromoléculas orgánicas que tienen funciones estructurales y de control en los sistemas vivientes. Las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos por uniones peptídicas.
• Radioactividad (del latín radius = rayo): Energía emitida por los núcleos inestables de determinados isótopos (los así llamados "radioactivos") en forma de ondas o partículas.
• Replicación del ADN (del latín replere = rellenar): El uso de un ADN existente como molde para la síntesis de nuevas hebras de ADN. Proceso que en eucariotas ocurre en el núcleo.
• Teoría cromosómica de la herencia: sostiene que los factores hereditarios (los genes) están situados sobre los cromosomas, que su ordenamiento es lineal y que, al fenómeno hereditario de la recombinación, le corresponde un fenómeno en el ámbito celular: el intercambio de segmentos cromosómicos por "sobrecruzamiento" (crossing over).
• Transformación: 1. Proceso de introducción de ADN exógeno en una bacteria por medios físicos o químicos. 2. Conversión de una célula animal fenotípicamente normal en una célula con crecimiento descontrolado, por acción de un virus oncogénico. Se manifiesta además en alteraciones de la forma celular y en la pérdida de inhibición por contacto.

REFERENCIAS

El Pequeño Larousse. (2010). Diccionario Enciclopédico. (16.aEd): Larousse. Londres.

Real Academia Española. (2001). Diccionario de la lengua española (22.^aed.). Madrid, España: Autor.

Cromosomas

Los cromosomas son estructuras con forma de bastón que llevan el material genético y se encuentran ubicados en el núcleo de las células.

Están formados por ADN, ARN y proteínas.

Son estructuras filiformes que solo aparecen cuando la célula esta en división, los de los seres humanos está formados por 23 pares (mitad aportados por el padre y 23 por la madre) de los cuales 22 son Autosomas y 1 pares heterocromosoma. Los cromosomas en realidad están formados por dos cadenas de ADN repetidas en forma de espiral (Helicoidal) y se mantienen unidas, de forma que en un cromosoma se distinguen dos partes que son idénticas.

Estructura

• Cromátida: Es una de las unidades longitudinales queforma el cromosoma, y que está unida a su cromátida hermana por el centrómero. Las cromátidas hermanas son idénticas en morfología e información ya que provienen de una molécula de ADN que se duplicó.
• Centrómero: Es la región estrecha de un cromosoma, que divide a cada cromátida en dos brazos (corto y largo). El centrómero, junto a una estructura proteica denominada cinetocoro, es elresponsable de llevar a cabo y controlar los movimientos cromosómicos durante las fases de la mitosis y la meiosis.
• Brazo largo: El brazo largo también resulta de la división, por el centrómero, de la cromátida. Se lo denomina brazo p y por convención, en los diagramas, se lo coloca en la parte inferior.
• Brazo corto: El brazo corto resulta de la división, por el centrómero, de la cromátida. Se lo denomina brazo q y por convención, en los diagramas, se lo coloca en la parte superior.
• Telómero: Este corresponde a la porción terminal de los cromosomas, que si bien morfológicamente no se distingue, cumpliría con la función específica de impedir que los extremos cromosómicos se fusionen, busca mantener la estabilidad estructural de los cromosomas.

Función:

• La función de cromosomas es controlar todas las actividades de una célula viva. Los cromosomas son esenciales para el proceso de la división celular
• Código de almacenamiento genético: Un cromosoma es una estructura celular que contiene el material genético requerido por el organismo para crecer y desarrollarse. Cada cromosoma contiene ADN que alberga miles de genes a lo largo de la cadena. Los genes son las unidades que tienen códigos y controlan los rasgos característicos que se transmiten de padres a hijos.
• Determinación del sexo: Uno de los 23 pares de cromosomas humanos es la "hormona del sexo". En los varones de nuestra especie hay un cromosoma X y un cromosoma Y y en las mujeres hay dos cromosomas X.
• Son responsables de la replicación, la división y la creación de células hijas, que contienen las secuencias correctas de ADN y las proteínas. Las proteínas constituyen uno de los componentes más importantes del cuerpo humano, que son responsables de la construcción de músculos y tejidos, crecimiento y reparación, así como la síntesis de los miles de enzimas de replicación de ADN, producidos por el cuerpo.

Partes del cromosoma

Referencia: Blogspot (2012). Experiencia y tecnología. [Documento en Línea] Disponible: http://www.pruebadeadnmexico.com.mx/blog/funcion-de-los-cromosomas-en-las-celulas/ [Consulta: 2014, Agosto 28].

EL MODELO DE WATSON Y CRICK

A mediados del siglo pasado, los científicos desconocían cuáles eran los mecanismos moleculares que permiten a cada individuo poseer rasgos propios y que éstos se transmitan de una generación a otra. En 1953, Watson y Crick propusieron el modelo que establece las bases de la molécula responsable de contener la información genética de todo ser vivo, una estructura tridimensional denominada ácido desoxirribonucleico (ADN). Contribución que celebra este año su cincuenta aniversario y que festeja especialmente la biología molecular.

Si bien los científicos ya habían establecido de tiempo atrás que la información genética está contenida en el ADN, desconocían a ciencia cierta su estructura molecular. De esta manera, la doble hélice propuesta por James Watson y Francis Crick, permitió dar respuesta a las interrogantes de la estructura y los mecanismos de la herencia. El ADN está formado por unidades químicas (nucleótidos) coloquialmente denominadas A, T, G y C; estos nucleótidos se alinean y se acoplan con otra cadena para formar la doble hélice (A se acopla con T y G con C). La importancia del orden de los nucleótidos es tal que determina a las proteínas, responsables de la estructura y funcionamiento de cada célula de un ser vivo. Cuando se separan, cada una de las cadenas sirve de molde para la construcción de otra complementaria; así, una molécula de ADN dividida puede generar dos de su mismo tipo. Con esta duplicación de cadenas, la información genética ese transmite a las siguientes generaciones.

Cabe señalar que el modelo de la doble hélice propuesto originalmente fue totalmente teórico. E incluso hubo datos que no pudieron descifrarse directamente de experimentos, y he aquí el enorme mérito de Watson y Crick. Para definir el modelo integraron datos dispersos y consideraron las famosas reglas de Chargaff sobre la composición cuantitativa de nucleótidos en los ácidos nucleicos y construyeron un modelo compatible con los datos de difracción de rayos X obtenidos por Rosalind Franklin. Por ello ambos científicos son ya figuras centrales de la disciplina que hoy llamamos biología molecular; participaron de manera importante en la elucidación del código genético y han publicado diversos artículos y libros científicos, impactando a generaciones de biólogos e investigadores.
A partir de la doble hélice comprendimos fenómenos biológicos como la replicación, transcripción, traducción y regulación de la expresión génica. Sobre estas bases, se apoyan los avances más potentes y trascendentes de la biología de los últimos 50 años. La ingeniería genética, la clonación molecular, y la terapia génica se derivan directamente de la definición de la molécula. Asimismo las extensiones teóricas, básicas y aplicadas parecen no tener fin, como por ejemplo la genómica, encargada de determinar completamente la información contenida en el DNA de los genomas de diversos organismos, incluido el hombre.

Referencia: Blogspot.com. (2009). Estructura del ADN. [Documento en Línea] Disponible: http://eladnestructuras.blogspot.com/2009/05/el-modelo-de-watson-y-crick.html. [Consulta: 2014, Agosto 28].

Las características del modelo de ADN de Watson y Crick son:

• Hay dos cadenas helicoidales de polinucleótidos enrolladas a lo largo de un eje común. Las cadenas transcurren en direcciones opuestas.
• Los ejes de azúcar fosfato se sitúan en el exterior y, por tanto, las bases de púricas y pirimídicas están en el interior de la hélice.
• Las bases son casi perpendiculares al eje de la hélice y las bases adyacentes están separadas 3.4 Aº. La estructura helicoidal se repite cada 3.4 Aº, de modo que hay 10 bases igual a 3.4 Aº por vuelta/3.4 Aº por base por cada vuelta de hélice; asimismo, hay una rotación de 36 grados por base (360° por vuelta completa/10 bases por vuelta).
• El diámetro de la hélice es de 20 Aº.

¡Observa el siguiente vídeo para complementar la información!

La doble hélice de Watson y Crick. Vídeo disponible: http://youtu.be/95s81jw70Lg. Publicado:     Diciembre de 2012.

MODELO DEL OPERON

El proceso de bloqueo y activación de los genes en los organismos superiores aún no está claro. Sin embargo, el proceso de regulación génica en bacterias, que es más sencillo, fue estudiado por los franceses F. Jacob y J. L. Monod, que propusieron un modelo de regulación para procariotas que les valió el premio Nobel, el llamado modelo del OPERÓN.

Un operón se utiliza como una unidad genética funcional formada por un grupo o complejo de genes capaces de ejercer una regulación de su propia expresión por medio de los sustratos con los que interaccionan las proteínas codificadas por sus genes. Este complejo está formado por genes estructurales que codifican para la síntesis de proteínas (generalmente enzimas), que participan en vías metabólicas cuya expresión generalmente está regulada por otros 3 factores de control

• Factor promotor: zona que controla el inicio de la transcripción del operón, ya que la ARN polimerasa tiene afinidad por ella. Realmente, como un gen es cada unidad de transcripción independiente, y puesto que el operón tiene un único promotor que controla toda su expresión, no hay elementos para decir que se trate de "varios genes" de expresión coordinada; más correcto sería decir que el operón es un único gen que codifica un ARNm policistrónico (es decir, con muchos codones de inicio y término, con lo que a la hora de traducirse dará lugar a varias proteínas independientes). Sin embargo, es común referirse a los "genes" del operón para hacer referencia a las regiones que, una vez transcritas, codificarán proteínas independientes.
• Operador: zona de control que permite la activación/desactivación del promotor a modo de "interruptor génico" por medio de su interacción con un compuesto inductor. Esto lo logra porque tiene secuencias reconocibles por proteínas reguladoras. Tras su unión, por plegamientos tridimensionales interacciona con la zona del promotor, donde las proteínas reguladoras que se han unido contactan con la ARN Polimerasa, aumentando o disminuyendo su afinidad por el promotor, y con ello dando lugar a la expresión/represión del resto de los genes estructurales.
• Gen regulador: alguno de los genes del operón pueden codificar factores de transcripción que se unan al promotor, regulando así la propia expresión del operón. A toda regulación de la expresión realizada desde dentro del gen u operón se le llama "regulación en cis", pero puede haber también genes muy alejados del operón que codifiquen factores de transcripción para uno o varios otros genes u operones, y en este caso se hablaría de "regulación en trans".

Este modelo supone la existencia de una región próxima al gen que se necesita transcribir denominada REGIÓN PROMOTORA o simplemente PROMOTOR, que es el lugar donde se une la enzima RNA-polimerasa que va a transcribir el gen. Próxima al promotor, incluso formando parte de él, existe otra región llamada REGIÓN OPERADORA u OPERADOR, a la cual se puede unir o no una proteína especial denominada REPRESOR que se fabrica en otra zona del genoma a partir de un gen especial llamado GEN REGULADOR. Ciertas sustancias químicas actúan bloqueando al represor para que deje libre al operador, recibiendo entonces el nombre de INDUCTORES, ya que permiten la transcripción. Para que la RNA-polimerasa pueda transcribir el gen tienen que darse dos circunstancias:

• Una, que la RNA-polimerasa se una al promotor.

• Otra, que el represor no esté unido al operador, y por tanto al estar el operador libre, la RNA-polimerasa pueda moverse hasta el gen.

Si alguna de estas circunstancias no sucede, la transcripción no se lleva a cabo. En procariotas y, de forma similar en eucariotas, la célula produce el represor o modifica la forma del promotor, según le interese que se dé la transcripción o no, regulando de esta manera la síntesis proteica, es decir, la expresión génica.

Parece que los operones no existen en los organismos complejos, aunque es muy posible que cada gen tenga su propio sistema individual de promotores y operadores, y que los intrones y las secuencias repetidas desempeñen también algún papel en este proceso.

EL HUSO ACROMÁTICO, HUSO MEIÓTICO O HUSO MITÓTICO 

Es el conjunto de microtúbulos que brotan de los centriolos durante los procesos de reproducción celular, sea mitosis (huso mitótico) o meiosis (huso acromático o meiótico), y que van desde los centrómeros de los cromosomas hacia los centriolos en los polos. Se originan en el centrosoma (en la célula animal) o en el centro organizador de microtúbulos (en la célula vegetal). En la metafase, todos los cromosomas quedan dispuestos en el plano ecuatorial de la célula en división, y durante la anafase, cada una de las dos cromátidas en que se divide un cromosoma es arrastrada hacia uno de los dos polos de la célula por dichos microtúbulos. Los cinetocoros son láminas proteicas ubicadas en los centrómeros de los cromosomas en las se anclan los microtúbulos del huso mitótico o acromático.

TUBULINA

Una tubulina es una proteína esférica, normalmente se encuentran en las células eucariotas,que viene en muchas formas, todos los cuales juegan un papel vital en la estructura y función de la célula. Las formas alfa y beta de estas proteínas son los elementos básicos demicrotúbulos, uno de los principales componentes del citoesqueleto de una celda. Gammatubulina, una tercera forma de esta familia de proteínas, trabaja junto con otras proteínas para iniciar la creación de microtúbulos en un proceso llamado nucleación de microtúbulos.Dos más proteínas de las variedades de esta familia, delta y Épsilon, pueden jugar un papelen la mitosis celular, a pesar de que la investigación sobre estas proteínas no es tan extensa.Casi todas las formas de tubulina se sabe que las proteínas de heterodimer, lo que significaque se componen de dos secuencias de polipéptidononidentical atadas.

Referencia: Blogspot (2012). Experiencia y tecnología. [Documento en Línea] Disponible: http://www.pruebadeadnmexico.com.mx/blog/funcion-de-los-cromosomas-en-las-celulas/ [Consulta: 2014, Agosto 28].

Dogma Central de la Biología Celular

Luego de haber postulado la teoría de la doble hélice junto a Watson, Crick, comenzó a preguntarse como podía ser el material genético el portador del gran código humano, y a su vez expresarlo sintetizando proteínas, ¿cómo lo hacía? ¿Cuál era la ruta? ¿De qué manera llegaba a fabricar proteínas si es que se encuentra dentro del núcleo y las proteínas son sintetizadas fuera del núcleo? Faltaba encontrar una pieza en todo este puzzle.

El mejor candidato, era el ARN, debido a que presentaba una estructura muy similar al ADN y era capaz de hacer su ruta para encontrarse fuera del núcleo y por lo tanto, realizar este trabajo. En otras palabras, la incógnita había sido encontrada.

Esto, fue denominado con El Dogma central de la biología molecular, lo cual en definitiva postulaba que el ADN generaba una copia similar a él la cual era transportada hacia el citoplasma y ahí daba origen a las proteínas.

EL Dogma Central de la Biología Molecular se refiere a los tres procesos llevados a cabo por los ácidos nucleicos, tanto ADN como ARN: replicación, transcripción y traducción. Ilustra los mecanismos de transmisión y expresión de la herencia genética. Son procesos vitales para la vida, y tienen gran importancia biológica.

Para comprender adecuadamente el funcionamiento de estos mecanismos, es necesario hacer una breve introducción sobre el ARN

El ARN es un tipo de ácido nucleico cuya pentosa, en lugar ser la desoxirribosa, es una ribosa. El ARN tampoco forma una doble hélice, sino que es una cadena de nucleótidos. Por último, es importante señalar que el ARN no tiene la base nitrogenada de la Timina (T), sino que tiene en su lugar Uracilo (U). Este, a su vez, se complementa con la Adenina en los procesos de transcripción y traducción.

Existen tres tipos de ARN:

• ARN-m (mensajero). Contiene una secuencia complementaria a una de las dos cadenas de ADN.

• ARN-t (transferente). Relaciona secuencias de tres bases nitrogenadas (codones) con aminoácidos.

• ARN-r (ribosómico). Forma parte de los ribosomas.

 REPLICACIÓN

Para formar dos células hijas es preciso que la célula madre se duplique previamente, para lo cual es necesario duplicar o replicar la información contenida en el núcleo, es decir, al ADN.

Para ello la doble cadena de ADN se desdobla en uno de los extremos por rotura de los enlaces de puentes de hidrógeno (que unen las bases complementarias).

Cada una de las cadenas separadas originará una cadena complementaria y el resultado serán dos cadenas iguales entre sí e iguales a la original.

Tiene lugar en el periodo S de la interfase. 

La replicación del ADN. Vídeo disponible: http://youtu.be/T-g-G0-kehU. Publicado: Mayo de 2009.

TRANSCRIPCIÓN

Se puede definir la transcripción como el proceso de síntesis de ARN a partir de ADN. Cuando el ADN se abre solo por una de las cadenas se va a transcribir. Solo se formará ARN del gen que se quiere transcribir.

Separadas las dos cadenas de ADN, una molécula, llamada ARN  polimerasa, comienza a transcribirla hebra de ADN creando ARN complementario. La cadena se alargará siempre en dirección 5'-3' y terminará cuando llegue a una secuencia terminatoria. El ARN formado será el ARN-m.

El ARN sale entonces al núcleo para que tenga lugar la traducción.

Transcripción del ADN. Vídeo disponible: http://youtu.be/qOA25GbUkdA. Publicado: Marzo de 2008.

TRADUCCIÓN

El ARN-m producido en el núcleo llega a los ribosomas llevando el mensaje que indica el orden en que deben colocarse los aminoácidos en una determinada proteína. El proceso por el cual se crean nuevas proteínas se denomina síntesis de proteínas y tiene lugar en los ribosomas de la célula.

En la traducción intervienen los tres tipos de ARN:

·         El ARN-m saca el mensaje del núcleo.

·         El ARN-t actúa en los ribosomas incorporando los aminoácidos correspondientes.

·         El ARN-r forma parte del ribosoma.

El ARN-m indica el orden de los aminoácidos. La secuencia de ADR se codifica de la siguiente manera: tres bases nitrogenadas forman un codón. El ARN-t se une al ARN-m gracias a su zona anticodón. Este ARN-t lleva asociado un aminoácido, así cada codón sintetiza un aminoácido distinto. La siguiente tabla recoge los aminoácidos correspondientes a cada codón.

Traducción (de ADN A proteínas). Vídeo disponible: http://youtu.be/stb1KGHivJo. Publicado: Julio de 2011.

Referencia: Martínez. E. (s/f). DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR. [Documento en Línea] Disponible: http://cmcbemartineznderqui.jimdo.com/dogma-central-de-la-biolog%C3%ADa-molecular/. [Consulta: 2014, Agosto 28].

NÚCLEO CELULAR  

Es una estructura constituida por una doble membrana, denominada envoltura nuclear que rodea al ADN de la célula separándolo del citoplasma. El medio interno se denomina nucleoplasma y en él están sumergidas, más o menos condensadas, las fibras de ADN que se llaman cromatina y corpúsculos formados por ARN conocidos como nucléolos.

ENVOLTURA NUCLEAR

La envoltura nuclear presenta una estructura basada en una doble membrana. Entre la membrana externa e interna de esa envoltura existe un espacio intermembranal, llamado espacio perinuclear. Bajo la membrana interna existe una capa de proteínas fibrilares llamada lámina fibrosa. El origen de la membrana nuclear es el retículo endoplasmático. Presenta una serie de poros que comunican ambos sistemas. Estos poros tienen una compleja estructura basada en la organización de una serie de proteínas que forman el complejo del poro nuclear.

Las funciones de esta envoltura son, separar al citoplasma del nucleoplasma, y mantener separados los procesos metabólicos de ambos medios. Además regula el intercambio de sustancias a través de los poros y la lámina nuclear permite la unión con las fibras de ADN para formar los cromosomas.

NUCLEOPLASMA Y NUCLÉOLO. 

El nucleoplasma es el medio interno del núcleo. Es una estructura formada por una dispersión coloidal en forma de gel compuesta por proteínas relacionadas con la síntesis y empaquetamiento de los ácidos nucleicos. También posee nucleótidos, ARN, ADN, agua e iones. Existe en su seno una red de proteínas fibrilares similar a las del citoplasma. Su función es ser el seno en el que se produce la síntesis de ARN diferentes y la síntesis del ADN nuclear. Además, con su red de proteínas, evita la formación de nudos en la cromatina.

El nucléolo es un compartimento nuclear formado por cromatina y visible al microscopio óptico. Las células de mamíferos contienen desde 1 a 5 nucléolos. Sus dimensiones varían dependiendo de la actividad de la célula y puede llegar a ser muy grande, del orden de micrómetros de diámetro. Normalmente las células que están realizando una gran síntesis proteica poseen nucléolos grandes. Durante la mitosis desaparece, permitiendo a la cromatina que lo forma reorganizarse para constituir los cromosomas.

En el nucléolo se dan procesos relacionados con la generación de los ribosomas: síntesis y maduración del ARN ribosómico (ARNr) por la polimerasa I, y el posterior procesamiento y ensamblaje de las subunidades ribosómicas. Morfológicamente el nucléolo contiene distintas regiones: el centro fibrilar, donde se encuentran los genes para el ARNr, el componente fibrilar denso que rodea al centro fibrilar, donde se produce la transcripción activa de los genes ARNr, y el componente granular donde se ensamblan las subunidades ribosómicas.

Diviértete jugando en esta interesante actividad, haciendo click en el siguiente enlace:

http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/La_celula/activ17.htm

ÁCIDOS NUCLEICOS

Son biopolímeros, de elevado peso molecular, formados por otras subunidades estructurales  monómeros, denominados nucleótidos.

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Meischer (1869), el cual trabajando con leucocitos y espermatozoides de salmón, obtuvo una sustancia rica en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un porcentaje elevado de fósforo. A esta sustancia se le llamó en un principio nucleina, por encontrarse en el núcleo. Años más tarde, se fragmentó esta nucleina, y se separó un componente proteico y un grupo prostético, este último, por ser ácido, se le llamó ácido nucleico. En los años 30, Kossel comprobó que tenían una estructura bastante compleja. En 1953, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura tridimensional de uno de estos ácidos, concretamente del ácido desoxirribonucleico (ADN).

Ácidos nucleicos. [Documento en Línea]. Disponible: http://www.um.es/molecula/anucl.htm  [Consulta: 2014, Agosto 30].

REPLICA SEMI CONSERVATIVA DE ADN

Una vez que se comprobó que el ADN era el material hereditario y se descifró su estructura, lo que quedaba era determinar como el ADN copiaba su información y como la misma se expresaba en el fenotipo. Matthew Meselson y Franklin W. Stahl diseñaron el experimento para determinar el método de la replicación del ADN. Tres modelos de replicación eran plausibles.

1. Replicación conservativa durante la cual se produciría un ADN completamente nuevo durante la replicación.

2. En la replicación semiconservativa se originan dos moléculas de ADN, cada una de ellas compuesta de una hebra del ADN original y de una hebra complementaria nueva. En otras palabras el ADN se forma de una hebra vieja y otra nueva. Es decir que las hebras existentes sirven de molde complementario a las nuevas.

3. La replicación dispersiva implicaría la ruptura de las hebras de origen durante la replicación que, de alguna manera se reordenarían en una molécula con una mezcla de fragmentos nuevos y viejos en cada hebra de ADN.

Experimento de Meselson-Stahl

El experimento de Meselson-Stahl consiste en cultivar la bacteria Escherichia coli en un medio que contenga nitrógeno pesado (¹⁵Nitrógeno que es más pesado que el isótopo más común: el ¹⁴Nitrógeno ). La primera generación de bacterias se hizo crecer en un medio que únicamente contenía ¹⁵Nitrógeno como fuente de N. La bacteria se transfirió luego a un medio con ¹⁴N. Watson y Crick habían pronosticado que la replicación del ADN era semiconservativa, de ser así el ADN extraído de las bacterias luego de cultivarlas por una generación en ¹⁴N tendría un peso intermedio entre el ADN extraído del medio con ¹⁵N y el del extraído de medio con ¹⁴N y así fue.

Los detalles del experimento que incluye un proceso de ultracentrifugación en cloruro de Cesio (CeCl₂) puede encontrarse en el Curtis.

La replicación del ADN, que ocurre una sola vez en cada generación celular, necesita de muchos "ladrillos", enzimas, y una gran cantidad de energía en forma de ATP (recuerde que luego de la fase S del ciclo celular las células pasan a una fase G a fin de, entre otras cosas, recuperar energía para la siguiente fase de la división celular). La replicación del ADN en el ser humano a una velocidad de 50 nucleótidos por segundo, en procariotas a 500/segundo. Los nucleótidos tienen que se armados y estar disponibles en el núcleo conjuntamente con la energía para unirlos.

La iniciación de la replicación siempre acontece en un cierto grupo de nucleótidos, el origen de la replicación, requiere entre otras de las enzimas helicasas para romper los puentes hidrógeno y las topoisomerasas para aliviar la tensión y de las proteínas de unión a cadena simple para mantener separadas las cadenas abiertas.

Una vez que se abre la molécula, se forma una área conocida como "burbuja de replicación" en ella se encuentran las "horquillas de replicación" . Por acción de la la ADN polimerasa los nuevos nucleótidos entran en la horquilla y se enlazan con el nucleótido correspondiente de la cadena de origen (A con T, C con G). Los procariotas abren una sola burbuja de replicación, mientras que los eucariotas múltiples. El ADN se replica en toda su longitud por confluencia de las "burbujas".

Dado que las cadenas del ADN son antiparalelas, y que la replicación procede solo  en la dirección 5' to 3' en ambas cadenas, numerosos experimentos mostraron que, una cadena formará una copia continua, mientras que en la otra se formarán una serie de fragmentos cortos conocidos como fragmentos de Okazaki . La cadena que se sintetiza de manera continua se conoce como cadena adelantada y, la que se sintetiza en fragmentos, cadena atrasada.

Para que trabaje la ADN polimerasa es necesario la presencia, en el inicio de cada nuevo fragmento, de pequeñas unidades de ARN conocidas como cebadores, a posteriori, cuando la polimerasa toca el extremo 5' de un cebador, se activan otras enzimas, que remueven los fragmentos de ARN, colocan nucleótidos de ADN en su lugar y, una ADN ligasa los une a la cadena en crecimiento.

¡Checa este interesante video!

Replicacion del DNA. Vídeo disponible: http://www.bionova.org.es/animbio/ani Publicado: Septiembre de 2013.