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El ADN y los genes
¿Dónde están las instrucciones?
Todos los organismos vivos están compuestos por células, y por lo tanto para hablar de las moléculas de la vida deberíamos referirnos a todas las moléculas que componen la célula: agua, sales, azúcares, lípidos, proteínas, etc. Sin embargo vamos a referirnos aquí a aquellas moléculas que “guardan información”, es decir, donde encontramos las instrucciones que determinan las funciones celulares, la forma y características de nuestro cuerpo, nuestros movimientos....en otras palabras, ¿dónde están las instrucciones para que una célula al dividirse genere dos células hijas iguales, con idéntica función?
Veamos el esquema de una célula animal (Fig. 1) está rodeada por una membrana plasmática y en su citoplasma se encuentran organelas que realizan diferentes funciones. Entre ellas, encontramos al núcleo (Fig. 2) y es allí donde vamos a buscar las moléculas que queremos estudiar. En el núcleo encontramos a los cromosomas, que inmediatamente antes de la división celular adoptan una forma de X (Fig. 3). Para cada especie, el número de cromosomas es fijo, los humanos tenemos 46 cromosomas por célula, agrupados en 23 pares, de los cuales 22 son autosomas y uno es sexual. (Una mujer tendrá un par de cromosomas sexuales XX y un varón tendrá un par XY) (Fig. 4). Cada cromosoma tiene dos brazos idénticos, denominados cromátidas hermanas, unidas por una estructura llamada centrómero (Fig. 5). Estas cromátidas se van a separar a nivel del centrómero en el momento de la división celular. Este proceso, conocido como mitosis, es muy preciso, ya que asegura que cada célula hija reciba el mismo número de cromosomas y la misma información.
En la Fig. 6 vemos que cada cromátida del cromosoma está compuesta por una molécula muy enrollada: el ADN o ácido desoxirribonucleico. El ADN es la molécula que estábamos buscando. Se compone de dos cadenas, cada una formada por nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por un azúcar, la desoxirribosa, un fosfato y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas son cuatro: adenina (A), timina (T), citosina (C), y guanina (G), y, como vemos en el esquema, siempre una A se enfrenta a una T y una C se enfrenta a una G en la doble cadena (Fig. 7). En el espacio, el ADN adopta una forma de doble hélice (Fig. 8), denominada estructura de Watson y Crick, debido a los investigadores que la descubrieron. Podemos imaginar entonces al ADN como una escalera que gira sobre sí misma y donde los lados son cadenas de azúcares y fosfatos, conectadas por “escalones”, que son las bases nitrogenadas.
En realidad la molécula de ADN se asocia a proteínas, llamadas histonas, y se encuentra muy enrollada y compactada para formar el cromosoma (Fig. 9), que resulta ¡50.000 más corto que la molécula de ADN original! Hasta aquí podemos concluir entonces que un cromosoma está compuesto por dos cromátidas hermanas y que cada cromátida hermana está compuesta por una molécula de ADN. Durante la división celular las cromátidas hermanas se separarán, migrarán hacia los polos de la célula y finalmente constituirán los cromosomas de las células hijas. Cada célula hija iniciará más tarde su propia mitosis y para ello cada uno de sus cromosomas deberá estar constituido por dos cromátidas. ¿Cómo ocurre esta duplicación? La clave es que la molécula de ADN tiene la capacidad de replicarse, es decir, de generar moléculas hijas idénticas a la original. Durante la replicación, la molécula de ADN se desenrolla, separando sus cadenas. Cada una de éstas servirá como molde para la síntesis de nuevas hebras de ADN, complementarias a la original. Para eso, la enzima ADN-polimerasa coloca nucleótidos siguiendo la regla de apareamiento A-T y C-G (Fig. 10).
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