Los Genes y su Manipulación: El Material Hereditario
El Material Hereditario: ADN y Cromosomas
Los cromosomas están formados por proteínas y ADN. A mediados del siglo XX, se reveló que, de estos dos componentes, el ADN es el material hereditario. El ADN es el compuesto que se tiñe muy bien con colorantes, lo que permite detectarlo con un microscopio.
- En la interfase, todo el núcleo aparece coloreado; con un potente microscopio electrónico se pueden observar los filamentos de cromatina compuestos por largas moléculas de ADN.
- En la mitosis, la coloración se localiza en los cromosomas. Cada molécula de ADN se enrolla sobre sí misma de manera muy compleja y origina un cromosoma.
Estructura de la Molécula de ADN
El ADN es una larga molécula compuesta por dos cadenas dispuestas una paralela a la otra y enrolladas en forma de hélice, como los cabos de una soga.
- Cada cadena está constituida por la unión de unidades llamadas nucleótidos. Hay cuatro nucleótidos diferentes que se simbolizan con las letras A, T, C y G (A por adenina, T por timina, C por citosina y G por guanina).
- Cada nucleótido de una cadena está unido al nucleótido que se encuentra justo enfrente, en la otra cadena. Por eso se dice que A es complementario de T, y C lo es de G.
El ADN y la Función de los Genes
El ADN es el material hereditario o genético del que están hechos los genes, y el modelo de la doble hélice sirve para explicar las funciones que se atribuyen a los genes, es decir:
- Llevar la información hereditaria o genética, como la información para el color de ojos.
- Controlar la aparición de los caracteres, por ejemplo, que una persona tenga los ojos de un determinado color.
- Pasar la información de una célula a sus células hijas durante la división celular, de manera que la información para ese color de ojos pase de una generación a la siguiente.
La Información Codificada en los Genes
Un individuo no puede manifestar un carácter en particular, como tener los ojos verdes, si no posee el gen correspondiente. Además, para que aparezca el carácter, es necesario que ese individuo fabrique una proteína; esta es diferente en cada caso y es la responsable directa de que se produzca el pigmento verde de los ojos.
Definición de Gen
Gen: Es un segmento de ADN que contiene información para construir una proteína concreta que, a su vez, controla la aparición de un determinado carácter.
El Código Genético
El ADN contiene la información para que una célula pueda fabricar miles de proteínas distintas. Con tan solo cuatro nucleótidos, el ADN puede fabricar multitud de proteínas. Lo hace mediante el código genético, una clave que consiste en:
- Cada trío de nucleótidos sucesivos forma un triplete que constituye una “palabra” con la que se puede “nombrar” a uno de los 20 aminoácidos que componen las proteínas. No obstante, algunos aminoácidos se pueden nombrar con más de un triplete.
- Hay tripletes para señalar tanto el inicio del mensaje, que coincide con el que codifica para el aminoácido metionina (Met), como el final.
Traducción del Mensaje Genético: Transcripción y Traducción
Las instrucciones genéticas para elaborar proteínas están contenidas en el núcleo de la célula, en el ADN de los cromosomas. Los orgánulos encargados de fabricarlas, los ribosomas, están en el citoplasma. Conseguir que el mensaje contenido en el ADN se traduzca en proteínas requiere dos procesos bien diferenciados: la transcripción y la traducción.
La Transcripción
Este primer proceso sucede en el interior del núcleo y consiste en hacer una copia del segmento de ADN que lleva la información para fabricar la proteína deseada y trasladarla al citoplasma. La copia del ADN se hace en una molécula un poco distinta denominada ARN (ácido ribonucleico). El ARN se diferencia del ADN en que tiene una sola cadena y, además, en lugar de llevar el nucleótido T (timina), lleva otro que no está en el ADN: el U (de uracilo). Así, al hacer la copia de una hebra de ADN en el lenguaje del ARN, se coloca el U como nucleótido complementario de A (adenina).
La Traducción
Este segundo proceso tiene lugar en el citoplasma, donde están los ribosomas. Consiste en fabricar la proteína correspondiente uniendo aminoácidos en el orden indicado por el mensaje transportado por el ARN.
Replicación del ADN
La información contenida en el ADN es idéntica para todas las células del individuo y se transmite en cada división celular con total exactitud. Para lograrlo, antes de cada división celular, cada molécula de ADN hace una réplica de sí misma en un proceso conocido como la replicación.
La complementariedad de las dos cadenas que constituyen la molécula de ADN es una característica clave para comprender cómo el material hereditario puede hacer copias exactas de sí mismo. Básicamente, el proceso consiste en lo siguiente:
- Las dos cadenas de la doble hélice se separan como lo hace una cremallera, exponiendo las dos parejas de nucleótidos complementarios.
- Cada cadena sirve de molde para fabricar una nueva cadena complementaria, acoplando los nucleótidos correspondientes para construir dos cremalleras completas. Frente a A solo podrá encajar una T, y frente a una C, una G. Cada una de las nuevas moléculas formadas lleva una de las cadenas procedente de la doble hélice originaria y otra cadena de nueva fabricación.
El mecanismo que permite la copia exacta del ADN en cada ciclo celular es muy eficaz, pero no es perfecto. En ocasiones, al producirse la replicación, la secuencia de nucleótidos en el ADN es copiada de manera incorrecta, haciendo que el mensaje registrado en el ADN cambie con respecto al mensaje original.