Los Nucleótidos: Componentes Fundamentales de la Vida
Los nucleótidos son moléculas esenciales para la vida, compuestas por tres subunidades principales:
- Una base nitrogenada: Existen cinco tipos principales: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) y uracilo (U).
- Un azúcar de cinco carbonos (pentosa): Puede ser ribosa o desoxirribosa.
- Un grupo fosfato: Derivado del ácido fosfórico (H3PO4).
El ARN y su Estructura
El ARN (Ácido Ribonucleico) es una molécula crucial en la expresión génica. Generalmente, consta de una única cadena de nucleótidos.
Existen diversos tipos de ARN, como el ARN mensajero (ARNm) y el ARN de transferencia (ARNt), ambos vitales en la síntesis de proteínas.
Los nucleótidos del ARN contienen ribosa y las bases nitrogenadas A, G, C y U.
El ADN y la Estructura de Doble Hélice
El ADN (Ácido Desoxirribonucleico) se localiza principalmente en el núcleo de las células eucariotas y en el citoplasma de las procariotas.
Los nucleótidos del ADN contienen desoxirribosa y están formados por las bases A, G, C y T.
La icónica estructura de doble hélice del ADN fue descrita por J. Watson y F. Crick en 1953.
El ADN está compuesto por dos cadenas de desoxirribonucleótidos que se enrollan formando una estructura similar a una escalera de caracol.
- El esqueleto externo de la hélice está formado por las pentosas y los grupos fosfato.
- Las bases nitrogenadas se orientan hacia el interior, protegiendo la información genética de posibles alteraciones.
Las dos cadenas se mantienen unidas por enlaces entre las bases nitrogenadas complementarias: la adenina (A) se aparea con la timina (T), y la guanina (G) con la citosina (C). La secuencia de una cadena determina la de la otra, asegurando la fidelidad de la información genética.
Organización del ADN en las Células
Cromosomas
Los cromosomas son estructuras formadas por la condensación de la cromatina, visibles durante la división celular. Cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero.
Tipos de Cromosomas
- Metacéntricos: El centrómero se ubica en el centro, con brazos de igual longitud.
- Submetacéntricos: El centrómero está desplazado, resultando en brazos de longitud ligeramente desigual.
- Acrocéntricos: El centrómero está muy cerca de un extremo, con brazos muy desiguales.
- Telocéntricos: El centrómero se localiza en un extremo, presentando un solo brazo visible.
¿Qué es una Proteína?
Las proteínas son macromoléculas formadas por la unión en cadena de unidades más pequeñas llamadas aminoácidos. La diversidad de proteínas reside en el orden específico de estos aminoácidos en la cadena.
Procesos Clave en la Biología Molecular
La Transcripción
Este proceso, que ocurre en el núcleo, transfiere la información del ADN a una molécula de ARN mensajero.
- La molécula de ADN se desenrolla y se abre.
- Una de las hebras de ADN sirve de molde para sintetizar el ARNm, incorporando nucleótidos con bases complementarias a las del ADN.
- La hebra de ARNm se separa del ADN, sale al citoplasma y transporta la información transcrita.
La Traducción
Este proceso ocurre en el citoplasma y convierte la información del ARNm en una secuencia de aminoácidos para formar proteínas.
- El ARNm se une a los ribosomas.
- Los aminoácidos libres se unen al ARNt, que los transporta hacia el ARNm.
- Cada aminoácido, transportado por su ARNt, reconoce una secuencia específica de tres bases en el ARNm (codón) y se une a ella.
- Se forma así la cadena de proteína.
- Una vez leído todo el ARNm, la proteína se libera del ribosoma.
La Replicación del ADN
La replicación o duplicación del ADN es el proceso mediante el cual se crea una copia idéntica de cada hebra de ADN.
En células eucariotas, este proceso se localiza en el núcleo y consta de las siguientes etapas:
- La molécula de ADN se desenrolla y sus dos cadenas se separan.
- Cada cadena de ADN actúa como molde para sintetizar una nueva hebra complementaria.
- El resultado son dos moléculas de ADN idénticas, cada una compuesta por una cadena antigua y una nueva. Por ello, se denomina replicación semiconservativa.
La División Celular: Mitosis y Meiosis
La Mitosis
La mitosis es un proceso de división nuclear que produce dos núcleos hijos con el mismo número de cromosomas que la célula madre.
Etapas de la Mitosis
- Profase: La cromatina se condensa formando cromosomas. La membrana nuclear y el nucleolo desaparecen. Los centriolos se dirigen a los polos y forman el huso mitótico.
- Metafase: Los cromosomas alcanzan su máxima condensación y se alinean en el centro de la célula, unidos al huso mitótico por los centrómeros.
- Anafase: Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y migran hacia polos opuestos de la célula, formando dos cromosomas hijos.
- Telofase: Los cromosomas hijos llegan a los polos, se descondensan y forman la cromatina. Se reconstituyen la membrana nuclear y el nucleolo. El resultado son dos núcleos hijos con dotación genética 2n.
La Meiosis
La meiosis es un proceso de división celular que reduce a la mitad el número de cromosomas, produciendo gametos.
Etapas de la Meiosis I
- Profase I: Es la etapa más larga. Los cromosomas se condensan. Los cromosomas homólogos se aparean (sinapsis) e intercambian fragmentos (sobrecruzamiento). La membrana nuclear desaparece.
- Metafase I: Las parejas de cromosomas homólogos se alinean en el ecuador de la célula, unidos al huso mitótico por los centrómeros.
- Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan y migran a polos opuestos de la célula.
- Telofase I: Los cromosomas llegan a los polos, se descondensan y se forman nuevas membranas nucleares. El huso desaparece. Se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas, pero cada uno con dos cromátidas.
Etapas de la Meiosis II
- Profase II: Se forma el huso, desaparece la membrana nuclear y los cromosomas se condensan nuevamente.
- Metafase II: Los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula, formando la placa ecuatorial.
- Anafase II: Las dos cromátidas de cada cromosoma se separan y migran hacia polos opuestos.
- Telofase II: Los cromosomas se descondensan, se forma la cromatina y se reconstituyen las membranas nucleares. El huso desaparece.
Citocinesis
Tiene lugar la división del citoplasma y el reparto de orgánulos entre las células hijas. El resultado final de la meiosis son 4 células hijas con la mitad de cromosomas (n) que la célula madre (2n).