A información e manipulación xenética
A replicación do ADN
Durante o ciclo vital dunha célula, cada cadea de ADN fai unha copia de si mesma co fin de poder transmitila a
cada unha das células fillas. Este proceso recibe o nome de replicación do ADN. Tanto en procariotas coma en
eucariotas, a replicación do ADN sucede xusto antes da división celular.
O mecanismo de replicación foi descrito por Watson e Crick pouco despois de descubrir a estrutura do ADN. Para
que se realice o proceso, precísanse os nucleótidos que forman as novas cadeas e determinados enzimas que
interveñen nel.
1. A Replicación comeza coa rotura das pontes de hidróxeno que unen as bases nitroxenadas
complementarias.
2. A medida que as dúas cadeas se separan, cada unha actúa de molde para a síntese da complementaria.
Uns enzimas específicos van unindo un a un os nucleótidos, por complementariedade de bases. O “lazo”
que se abre cando as dúas cadeas de ADN se separan para sintetizar unha copia de si mesmas chámase
burbulla de replicación.
3. O resultado da replicación son dúas moléculas idénticas de ADN, que son unha copia exacta da molécula
orixinal.
O proceso de replicación é semiconservativo, xa que cada cadea de ADN serve de molde para a formación dunha
nova cadea complementaria. Cada dobre hélice resultante estará formada, polo tanto, por unha cadea da
molécula inicial (conserva) e outra nova (síntese).
Cada dobre hélice de ADN formada constitúe unha cromátide irmá dun cromosoma duplicado.
Para evitar os erros producidos na copia ou debidos a causas externas, como radiacións ou axentes químicos,
existen enzimas de reparación que detectan os nucleótidos incorrectamente apareados ou colocados, e
substitúenos polos correctos. Cando este mecanismo de reparación non funciona, prodúcense cambios na
molécula de ADN denominados mutacións.
Do ADN ás proteínas.
Desde o punto de vista estrutural, cada fragmento de ADN que contén a información xenética para un
determinado carácter é un xene.
George Beadle e Edward Tatum comprobaron que cada xene contén a información para a síntese dunha proteína,
e que esta é a que determina un carácter. Actualmente, desde o punto de vista da súa función, un xene defínese
como un fragmento de ADN que leva a información para sintetizar unha proteína, necesaria para que se exprese
un determinado carácter no individuo.
Un cambio a secuencia do xene pode provocar unha alteración na proteína, que se manifesta nun cambio nas
características do individuo. Por exemplo, no noso organismo, o carácter cor da pel depende da cantidade de
melanina, un pigmento que se encontra na pel e que para fabricalo precisa da intervención de diferentes
proteínas
As proteínas son cadeas formadas pola secuencia de moléculas máis simples, denominadas aminoácidos. Hai 20
distintos e cada proteína caracterízase polo número, o tipo e a orde especifica en que están dispostos eses
aminoácidos. Hoxe en dia coñecemos que nos organismos eucariotas, un xene pode codificar para varias
proteínas, e que varios xenes poden estar implicados na síntese da mesma proteína.
Como se expresa a información xenética
A información xenética é unha mensaxe cifrada. É dicir, un xene non sintetiza directamente unha cadea de
proteínas, senón que a información que contén o ADN ten que ser descodificada. A molécula intermediaria neste
proceso é o ARN mensaxeiro. Esta descodificación realízase en dúas partes: a transcrición e a tradución.
, Transcrición. Formación dunha molécula de ARN mensaxeiro cuxa secuencia de bases nitroxenadas é
complementaria a unha das febras da dobre hélice de ADN. A cadea de ARN mensaxeiro sintetiza seguindo as
regras de complementariedade de bases. Neste proceso, a base complementaria da adenina (A) é o uracilo (U), en
lugar da timina (T).
Tradución. Formación dunha proteína con secuencia de aminoácidos determinada pola secuencia de bases
nitroxenadas do ARNm.
Nas células eucariotas, o ARNm fabricado sae do núcleo a través dos poros da envoltura nuclear e chega ao
citoplasma, onde se une aos ribosomas. Os ribosomas «len» a mensaxe xenética en grupos de tres nucleótidos,
denominados codóns.
Ao ir avanzando o ribosoma sobre o ARNm, irá traducindo cada codón á linguaxe das proteínas. Para isto cómpre
a participación do ARNt, que selecciona un aminoácido específico para cada codón. Desta maneira, a secuencia de
bases do ARNm establece a orde en que se van engadindo os aminoácidos na cadea que formará a proteína.
Simultaneamente, os aminoácidos que transportan os ARNt iranse unindo mediante enlaces peptídicos, e
orixinarase unha molécula de proteína, que, unha vez formada, desenvolverá a súa función específica.
O código xenético
O código xenético é a relación entre a secuencia de nucleótidos no ARN mensaxeiro e a secuencia de aminoácidos
da proteína. Determina o aminoácido que lle corresponde a cada tres nucleótidos do ARN mensaxeiro ou codón.
Algunhas das principais características do código xenético son:
• Existen 64 codóns posibles, máis ca aminoácidos. Isto significa que un mesmo aminoácido pode estar
codificado por máis dun codón. Por exemplo, os codóns UUA e UUG codifican para o aminoácido leucina.
• Algúns codóns, como UAA, non codifican para ningún aminoácido, senón que marcan o final do proceso
da tradución.
• O codón AUG actúa como un sinal de inicio para que comece a tradución e, ademais, codifica para o
aminoácido metionina.
• É universal, pois o mesmo triplete de bases nitroxenadas codifica para o mesmo aminoácido en case
todos os seres vivos coñecidos.
As mutacións
O material xenético pode sufrir cambios de moitos tipos, desde a variación dunha base nitroxenada ata a
variación no número de cromosomas normal dunha especie. Estes cambios ou alteracións no material xenético
dunha célula denomínanse mutacións.
As mutacións tradúcense en cambios nas proteínas, polo que poden afectar as características do organismo. As
consecuencias desas alteracións son moi diversas. Poden ser: negativas, cando causan danos ao individuo que as
porta; neutras, se non producen beneficios nin prexuízos significativos; e beneficiosas, cando aumentan a
probabilidade do organismo de sobrevivir e reproducirse facendo, por exemplo, que mellore a súa adaptación ao
medio.
Se non existisen as mutacións, todo o ADN sería igual e non habería tanta variedade de seres vivos. Por iso, as
mutacións son unha fonte de variación xenética para a poboación, xa que orixinan a aparición de xenes novos que
antes non existían.
Tipos de mutacións
As mutacións pódense clasificar atendendo a varios criterios.
Segundo as células afectadas
• Somáticas. Afectan calquera célula do individuo, excepto as reprodutoras. Non se transmiten á
descendencia, pero si ás células fillas que se orixinan por mitose.
• Herdables. Afectan os gametos ou as células nai que darán lugar aos gametos. Transmítense á
descendencia.
A replicación do ADN
Durante o ciclo vital dunha célula, cada cadea de ADN fai unha copia de si mesma co fin de poder transmitila a
cada unha das células fillas. Este proceso recibe o nome de replicación do ADN. Tanto en procariotas coma en
eucariotas, a replicación do ADN sucede xusto antes da división celular.
O mecanismo de replicación foi descrito por Watson e Crick pouco despois de descubrir a estrutura do ADN. Para
que se realice o proceso, precísanse os nucleótidos que forman as novas cadeas e determinados enzimas que
interveñen nel.
1. A Replicación comeza coa rotura das pontes de hidróxeno que unen as bases nitroxenadas
complementarias.
2. A medida que as dúas cadeas se separan, cada unha actúa de molde para a síntese da complementaria.
Uns enzimas específicos van unindo un a un os nucleótidos, por complementariedade de bases. O “lazo”
que se abre cando as dúas cadeas de ADN se separan para sintetizar unha copia de si mesmas chámase
burbulla de replicación.
3. O resultado da replicación son dúas moléculas idénticas de ADN, que son unha copia exacta da molécula
orixinal.
O proceso de replicación é semiconservativo, xa que cada cadea de ADN serve de molde para a formación dunha
nova cadea complementaria. Cada dobre hélice resultante estará formada, polo tanto, por unha cadea da
molécula inicial (conserva) e outra nova (síntese).
Cada dobre hélice de ADN formada constitúe unha cromátide irmá dun cromosoma duplicado.
Para evitar os erros producidos na copia ou debidos a causas externas, como radiacións ou axentes químicos,
existen enzimas de reparación que detectan os nucleótidos incorrectamente apareados ou colocados, e
substitúenos polos correctos. Cando este mecanismo de reparación non funciona, prodúcense cambios na
molécula de ADN denominados mutacións.
Do ADN ás proteínas.
Desde o punto de vista estrutural, cada fragmento de ADN que contén a información xenética para un
determinado carácter é un xene.
George Beadle e Edward Tatum comprobaron que cada xene contén a información para a síntese dunha proteína,
e que esta é a que determina un carácter. Actualmente, desde o punto de vista da súa función, un xene defínese
como un fragmento de ADN que leva a información para sintetizar unha proteína, necesaria para que se exprese
un determinado carácter no individuo.
Un cambio a secuencia do xene pode provocar unha alteración na proteína, que se manifesta nun cambio nas
características do individuo. Por exemplo, no noso organismo, o carácter cor da pel depende da cantidade de
melanina, un pigmento que se encontra na pel e que para fabricalo precisa da intervención de diferentes
proteínas
As proteínas son cadeas formadas pola secuencia de moléculas máis simples, denominadas aminoácidos. Hai 20
distintos e cada proteína caracterízase polo número, o tipo e a orde especifica en que están dispostos eses
aminoácidos. Hoxe en dia coñecemos que nos organismos eucariotas, un xene pode codificar para varias
proteínas, e que varios xenes poden estar implicados na síntese da mesma proteína.
Como se expresa a información xenética
A información xenética é unha mensaxe cifrada. É dicir, un xene non sintetiza directamente unha cadea de
proteínas, senón que a información que contén o ADN ten que ser descodificada. A molécula intermediaria neste
proceso é o ARN mensaxeiro. Esta descodificación realízase en dúas partes: a transcrición e a tradución.
, Transcrición. Formación dunha molécula de ARN mensaxeiro cuxa secuencia de bases nitroxenadas é
complementaria a unha das febras da dobre hélice de ADN. A cadea de ARN mensaxeiro sintetiza seguindo as
regras de complementariedade de bases. Neste proceso, a base complementaria da adenina (A) é o uracilo (U), en
lugar da timina (T).
Tradución. Formación dunha proteína con secuencia de aminoácidos determinada pola secuencia de bases
nitroxenadas do ARNm.
Nas células eucariotas, o ARNm fabricado sae do núcleo a través dos poros da envoltura nuclear e chega ao
citoplasma, onde se une aos ribosomas. Os ribosomas «len» a mensaxe xenética en grupos de tres nucleótidos,
denominados codóns.
Ao ir avanzando o ribosoma sobre o ARNm, irá traducindo cada codón á linguaxe das proteínas. Para isto cómpre
a participación do ARNt, que selecciona un aminoácido específico para cada codón. Desta maneira, a secuencia de
bases do ARNm establece a orde en que se van engadindo os aminoácidos na cadea que formará a proteína.
Simultaneamente, os aminoácidos que transportan os ARNt iranse unindo mediante enlaces peptídicos, e
orixinarase unha molécula de proteína, que, unha vez formada, desenvolverá a súa función específica.
O código xenético
O código xenético é a relación entre a secuencia de nucleótidos no ARN mensaxeiro e a secuencia de aminoácidos
da proteína. Determina o aminoácido que lle corresponde a cada tres nucleótidos do ARN mensaxeiro ou codón.
Algunhas das principais características do código xenético son:
• Existen 64 codóns posibles, máis ca aminoácidos. Isto significa que un mesmo aminoácido pode estar
codificado por máis dun codón. Por exemplo, os codóns UUA e UUG codifican para o aminoácido leucina.
• Algúns codóns, como UAA, non codifican para ningún aminoácido, senón que marcan o final do proceso
da tradución.
• O codón AUG actúa como un sinal de inicio para que comece a tradución e, ademais, codifica para o
aminoácido metionina.
• É universal, pois o mesmo triplete de bases nitroxenadas codifica para o mesmo aminoácido en case
todos os seres vivos coñecidos.
As mutacións
O material xenético pode sufrir cambios de moitos tipos, desde a variación dunha base nitroxenada ata a
variación no número de cromosomas normal dunha especie. Estes cambios ou alteracións no material xenético
dunha célula denomínanse mutacións.
As mutacións tradúcense en cambios nas proteínas, polo que poden afectar as características do organismo. As
consecuencias desas alteracións son moi diversas. Poden ser: negativas, cando causan danos ao individuo que as
porta; neutras, se non producen beneficios nin prexuízos significativos; e beneficiosas, cando aumentan a
probabilidade do organismo de sobrevivir e reproducirse facendo, por exemplo, que mellore a súa adaptación ao
medio.
Se non existisen as mutacións, todo o ADN sería igual e non habería tanta variedade de seres vivos. Por iso, as
mutacións son unha fonte de variación xenética para a poboación, xa que orixinan a aparición de xenes novos que
antes non existían.
Tipos de mutacións
As mutacións pódense clasificar atendendo a varios criterios.
Segundo as células afectadas
• Somáticas. Afectan calquera célula do individuo, excepto as reprodutoras. Non se transmiten á
descendencia, pero si ás células fillas que se orixinan por mitose.
• Herdables. Afectan os gametos ou as células nai que darán lugar aos gametos. Transmítense á
descendencia.
