Código genético y ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

1. Introducción
a) Interpretando el código de vida.
Si quisiéramos buscar la primera causa de nuestra apariencia física, de las funciones que somos capaces de
realizar y que nos permiten mantenernos con vida, tendríamos que ocuparnos de un compuesto químico muy
complejo llamado ácido desoxirribonucleico o ADN. Este compuesto químico almacena en su estructura un
código equivalente al código morse, pero que sólo utiliza cuatro letras. Las combinaciones de ellas permiten
explicar por qué existen diferencias en los rasgos físico de una persona con otra. Por esto, la información
genética contenida en el ADN, que se transmite de progenitores a descendientes y a la vez de generación en
generación, se mantiene sin cambios en la reproducción asexual y varía en la reproducción sexual.
b) Una escala de cuerda en el corazón de la célula
La Biología Molecular se vio marcada en sus inicios con un gran acontecimiento; la presentación del modelo
estructural del ADN. Esta área de investigación se ocupa de explicar los procesos vitales de los organismos,
buscando sus causas en el ámbito molecular. Ha establecido por ejemplo, la composición y estructura de la
molécula de ADN y las leyes que gobiernan el código genético de las diferentes especies.
Los ácido nucleicos fueron descubiertos en el núcleo de la célula viva por el alemán Friedrich Miescher en
1869, antes de que los estadounidenses Oswald T. Avery, Colin McLeod, y Maclyn McCarty demostraran en
1944 su función hereditaria. Para demostrarlo, extrajeron el ADN de una cepa de bacterias y lo introdujeron
en otra cepa. La segunda no sólo adquirió las características de la primera sino que también la transmitió a
generaciones posteriores. Por aquel entonces, se sabía que el ADN estaba formado por unas sustancias
llamadas nucleótidos. En 1953, los biofísicos estadounidenses y británicos, James Dewey Watson y Francais
Harry Compton Crick respectivamente, aunaron sus conocimientos químicos y trabajaron juntos en la
estructura del ADN. Esta información proporcionó de inmediato los medios necesarios para comprender cómo
se copia la información hereditaria. Esto les proporcionó recibir el Premio Nobel de Medicina en 1962. (más
información sobre las estructura del ADN en las páginas 4 y 5)
c) Perspectivas de futuro
La biología molecular ha avanzado mucho en los cuarenta años siguientes al descubrimiento de la estructura
del ADN. Los estudios actuales del ADN, han permitido explicar muchas interrogantes científicas, entre ellas
el desarrollo de enfermedades como el cáncer. Estos progresos ofrecen la posibilidad real de conseguir un
tratamiento eficaz de las enfermedades humanas. Para ello es necesaria la comprensión de fenómenos tan
complejos como el desarrollo embrionario o el funcionamiento del organismo adulto. Aunque quedan muchos
retos por superar, la biología molecular ha alcanzado una gran importancia en nuestros días.
Para profundizar más en este tema tan interesante, nos planteamos algunas preguntas que esperamos nos
sirvan para concluir nuestro tema al final del informe. Por ejemplo.
¿Cómo una diminuta hebra que se encuentra en el interior de cada una de las células, puede determinar
innumerables características físicas y funciones que se llevan a cabo en nuestro organismo?
¿Debe el hombre descifrar el código contenido en el ADN? ¿Para qué debe hacerlo?
¿Por qué razón la manipulación de la información genética humana puede tener consecuencias negativas
para el hombre?
1
2. Desarrollo
a) Ácidos nucleicos
Son moléculas muy complejas que producen las células vivas y los virus. Reciben este nombre porque fueron
aisladas por primera vez del núcleo de células vivas. Sin embargo, ciertos ácidos nucleicos no se encuentran
en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones:
transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas
específicas. El modo en que los ácidos nucleicos realizan estas funciones es el objetivo de algunas de las más
prometedoras e intensas investigaciones actuales. Los ácidos nucleicos son las sustancias fundamentales de
los seres vivos, y se cree que aparecieron hace unos 3.000 millones de años, cuando surgieron en la Tierra las
formas de vida más elementales.
Los ácidos nucleicos están formados por una cadena de unidades llamadas nucleótidos. Hay varios tipos de
nucleótidos, pero todos ellos resultan de la asociación de un azúcar de cinco carbonos (una pentosa), con una
molécula de ácido fosfórico y una base nitrogenada. Los nucleótidos están unidos unos a otros por medio de
una molécula de ácido fosfórico que funciona como puente entre dos nucleótidos vecinos. Los investigadores
han aceptado que el origen del código genético que portan estas moléculas es muy cercano en el tiempo al
origen de la vida en la Tierra. Los bioquímicos han conseguido descifrarlo, es decir, determinar la forma en
que la secuencia de los ácidos nucleicos dicta la estructura de las proteínas. Las dos clases de ácidos nucleicos
son el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). Tanto la molécula de ARN como la
molécula de ADN tienen una estructura en forma de doble hélice. Su peso molecular es del orden de millones.
b) Estructura del ADN
La presentación del modelo estructural del ADN por Francis Harry Compton Crick y James Dewey Watson en
1953, fue el verdadero inicio de la biología molecular. La importancia de este hecho se debe, por un lado a
que es la molécula que transmite la información hereditaria de generación en generación, y por otro a que la
propia estructura muestra cómo lo logra. El ADN es una molécula de doble hélice, compuesta por dos hebras
complementarias unidas entre sí por puentes entre las bases: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina
(T). La A de una hebra se aparea siempre con la T de la hebra complementaria, y del mismo modo, la G con la
C. Durante la replicación o duplicación, las dos hebras simples se separan y cada una de ellas forma una
nueva hebra complementaria, incorporando bases, la A se unirá a la T de la hebra molde, la G lo hará con la C
y así sucesivamente. De esta manera se obtiene otra molécula de ADN, idéntica a la original y por tanto, el
material genético se ha duplicado. Este material incluye toda la información necesaria para el control de las
funciones vitales de las células y del organismo. Durante la división celular, las dos células hijas reciben igual
dotación genética; de este mismo modo se reparte el material hereditario a la descendencia, cuando se
reproduce un organismo.
2
c) Modelos de ADN
ð Estructura de un fragmento de una molécula de ADN
ð Fragmento de la molécula de ADN
3. Conclusión
a) Conclusión Grupal
El estudio del ADN podría encontrar respuestas a casi todas las preguntas relacionadas con la vida,
características físicas y hasta lo relacionado con el funcionamiento de los seres vivos. Es posible utilizar este
conocimiento a favor de la humanidad en actividades tales como la medicina, la agricultura y la ganadería.
Esperemos que las mujeres y hombres dedicados a descifrar el código de vida contenido en el ADN tengan
éxito, y lo utilicen en beneficio de la humanidad. El manejar esta información inadecuadamente, puede
generar conflictos éticos, ajenos al campo de la Ciencia. El estudio de ADN y de otros problemas relacionados
con el misterio de la vida, exigen a la comunidad científica un marco de valores basados en el respeto por lo
viviente. De esta forma, el avance científico encontrará abierto el camino para futuras investigaciones, sin
generar conflictos con los principios y valores propios de la humanidad.
Para nosotros como grupo, fue muy positivo haber vivido esta experiencia en la que aprendimos más sobre
nuestras vidas; nos dejó gratas conclusiones. Pudimos responder a todas nuestras interrogantes, logrando
como principal conclusión, el saber que el ADN es una molécula, dentro de una célula, que actúa como
paquete o programa vital, con el cual nuestra información genética es transmitida de generación en
generación. Junto con la característica de reproducción de los seres vivos, el ADN permite mantener la vida
en el tiempo y en el espacio; además de transmitir un conjunto de características físicas, de funciones internas,
comportamientos y muchas otras cosas más, que permiten al nuevo organismo enfrentar el nuevo mundo de su
entorno y mantenerse con vida.
Finalmente, estamos muy felices de haber incorporado a nuestros conocimientos, a lo largo
de esta unidad, algo tan importante como lo es la
vida en el planeta
4. Bibliografía
a) Fuentes bibliográficas
• Enciclopedia Microsoft® Encarta® 97 © 1993−1996 Microsoft Corporation. Reservados todos los
derechos. Artículos : "Biología molecular", Genética, Ácidos Nucleicos.
• Enciclopedia Microsoft® Encarta® 98 © 1995 −1997. Microsoft Corporation. Reservados todos los
derechos. Artículos. Ácido Desoxirribonucleico, Francis Crirck, James Watson, Maurice Wilkins.
• Enciclopedia La Enciclo. Edición 1993. Editorial Arrayán S.A. Reservados todos los derechos. Artículos:
Ácido Nucleico. Tomo 1, página 14. Biología. Tomo 1, páginas 155 y 156.
Hebras de ADN
Los ácidos nucleicos son moléculas complejas producidas por las células vivas; son esenciales para todos los
organismos vivos. Estas moléculas gobiernan el desarrollo del cuerpo y sus características específicas, ya que
proporcionan la información hereditaria y ponen en funcionamiento la producción de proteínas. Este modelo
3
generado por computadora muestra dos hebras de ácido desoxirribonucleico (ADN) y su estructura de doble
hélice.
La molécula de ADN tiene una estructura de doble hélice, semejante a una escalera de cuerda torcida.
Los lados están formados por segmentos alternos de fosfato y una azúcar llamado desoxirribosa. Los
travesaños llevan la información genética y están formados por cuatro bases: Timina − Adenina − Guanina −
Citosina
Cada travesaño consta de dos bases que sólo admiten dos combinaciones
T − A / G − C o viceversa. Se llama nucleótido a una sub−unidad de la escalera formado por un fosfato, una
base nitrogenada y un azúcar. Es la secuencia de nucleótidos lo que determina el código genético único de
cada individuo. Los científicos utilizan estas secuencias para localizar la posición de los genes en los
cromosomas y elaborar el mapa del genoma humano. Podemos entender como actúa esta molécula
observándola durante la replicación. Durante esta, los pares de nucleótidos se separan a partir de un extremo y
la escalera queda dividida entre las bases. Los nucleótidos libres se acoplan a cada mitad de la base de la
escalera. Al término de la separación y recombinación de las dos semi−escaleras originales, hay dos hebras
idénticas de ADN y puede comenzar la división celular.
fosfato
desoxirribosa
adenina
guanina
citosina
timina
•
4