miércoles, 2 de mayo de 2012

Continuidad del material genético.


La importancia de la replicación del ADN radica en que asegura la continuidad de la información genética durante el crecimiento y la reparación de los tejidos.

Hipótesis sobre los mecanismos de la replicación
El mecanismo de replicación tiene al menos tres hipótesis o explicaciones:
Conservativa: Este modelo presenta una doble hélice original que permanece intacta, formándose una doble hélice completamente nueva.
Semiconservativa: Es la más aceptada, cada molécula nueva de ADN está formada por una cadena o recién sintetizada y una cadena antigua u originaria.
Dispersiva: en este modelo la vieja molécula se rompe y las nuevas moléculas se construyen con precursores viejos y nuevos. 


 

La replicación de la ADN es Semiconservativa, ya que cada molécula de ADN está formada por una hebra original y otra hebra nueva o recién sintetizada. Además es bidireccional, esto quiere decir que a partir de un punto de origen, se replican  ambas hebras de ADN. Los extremos de cada una de las hebras son denominados 5´-P (fosfato) y 3´-OH (hidroxilo)y las dos hebras se alinean en direcciones inversas.



Proceso de replicación

El proceso se inicia con la descondensación  de la cromatina: a medida que el ADN se separa de sus histonas (proteínas sobre las cuales se enrolla el ADN), comienzan a unirse al material genético las enzimas que iniciaran la replicación.
La separación de las hebras de ADN se produce gracias a una enzima llamadas girasa y helicasa. Al separarse, las hebras forman estructuras en forma de  Y, llamadas horquillas de replicación, a través de las cuales se desplazan las enzimas que catalizan la replicación del ADN.   
La principal enzima que cataliza la replicación es la ADN polimerasa. La hebra de ADN leída por esta enzima sirve como molde para la síntesis de una hebra complementaria. La ADN polimerasa actúa gracias a una serie de pequeños segmentos de ARN cebadores, complementarios al ADN correspondiente y que se unen  a sus nucleótidos. Al terminar la replicación, estos fragmentos son retirados por la ADN polimerasa.

Transcripción

Se conoce como expresión genética al proceso por el cual se lee un gen para producir una molécula de ARN y luego una proteína. Los genes inician  su expresión cuando las enzimas que se encuentran en el núcleo forman una molécula de ARN, con el mensaje genético del ADN. Para que esto ocurra deben existir señales al interior de la célula que indiquen que los genes deben expresarse.
La transcripción es un proceso complejo que ocurre en varias etapas, y en la que participan muchas enzimas. Esta maquinaria de enzimas lee la secuencia de ADN contenida en un gen y, a la vez, sintetiza una molécula de ARN complementaria.
La  primera etapa de la transcripción consiste en la descondensación de la cromatina. Una vez  que el ADN se encuentra en estado laxo, comienza a actuar las mismas enzimas que participaron en la replicación (girasa y helicasa), que producen la separación de las hebras del ADN. Al mismo tiempo, proteínas especiales detectan la localización de un gen, uniéndose a una región cercana al sitio de inicio. Este sitio está constituido por la secuencia de tres nucleótidos: TAC, a esta región se le conoce con el nombre de caja TATA. Estas proteínas se denominas factores de transcripción y  facilitan la actividad de las enzimas de transcripción.
Una vez que los factores de transcripción se han unido a una región cercana al gen, la enzima ARN polimerasa inicia la lectura de ADN y la síntesis del ARNm complementario. La ARN polimerasa comienza la síntesis  de ARN a partir de la secuencia TAC y finaliza al llegar a una secuencia de término, conformada por alguno de los siguientes trinucleótidos: ATT, ACT o ATC.








Estructura del ADN


Para entender cómo se realiza la transmisión de la información desde el gen a la proteína se requería conocer en detalle la estructura del ADN.
Watson y Crick propusieron la estructura del ADN como una doble hélice. Una hebra de ADN se une a otra hebra a través de sus bases nitrogenadas, de acuerdo a la siguiente regla: una base purina se une con una base pirimidina. Más aun, la adenina se une con timina y guanina lo hace con la citosina.  Por lo tanto, cada secuencia de nucleótidos tiene una secuencia complementaria.
Las moléculas de ADN, las bases nitrogenadas de ambas hebras se unen mediante enlaces químicos llamados puentes de hidrogeno. La adenina se encuentra unida con la timina a través de dos puentes hidrógenos, mientras que la guanina se encuentra única con la citosina mediante tres puentes de hidrogeno.
Aunque los puentes de hidrógenos son enlaces fáciles de romper, la acción conjunta de cientos de miles de ellos otorga estabilidad al ADN.






Empaquetamiento del ADN
En los organismos eucariontes, el ADN se encuentra asociado con diferentes tipos de proteínas que posibilitan su enrollamiento. Según el grado de compactación, el ADN puede encontrarse en dos formas: eucromatina y heterocromatina. La eucromatina es ADN laxo, que se expresa frecuentemente, es decir, participa activamente en la  síntesis de proteínas y la heterocromatina es ADN altamente compactado, y no se expresa.
En cada cromosoma hay una molécula de ADN altamente empaquetado. Antes de la división celular ocurre la duplicación del material genético, el que luego es repartido entre las células hijas. Luego de la duplicación, cada cromosoma contiene dos moléculas de ADN de doble hebra cada uno.  

Relación entre genes y proteínas.
Los genes corresponden a segmentos de ADN ubicados en lugares específicos de los cromosomas, llamados locus. A un conjunto de locus se le denomina loci.
En la teoría cromosómica de la herencia se establece que los cromosomas son los  portadores de los genes. Cada gen puede estar representado  por más de un alelo, es decir, pueden existir variantes de un mismo gen. Un gen contiene información para la síntesis de una proteína específica. 

Alteraciones del ADN
El material genético se puede ver alterado por azar o por factores externos, que pueden ser físicos, químicos o biológicos. A estas alteraciones se les llama mutaciones. No todas las mutaciones son negativas en el organismo, algunas mutaciones pueden ser ventajosas y otras son consideradas neutras.
Las enfermedades por mutaciones son llamadas  de base hereditaria. Una mutación en el ADN tiene un efecto sobre la secuencia de aminoácidos de una proteína, lo que provoca que la proteína no cumpla apropiadamente la función esperada.