El Dogma Central de la Biología Molecular: Estructura, Replicación y Expresión Génica

Fundamentos de la Biología Molecular y el ADN

• ADN: Bases nitrogenadas (Adenina-Timina, Citosina-Guanina) + Desoxirribosa + Fosfato.
• Purinas: Adenina (A) y Guanina (G).
• Pirimidinas: Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U).
• Proyecto Genoma Humano: Iniciativa para determinar la secuencia completa de pares de bases del genoma humano.

Hitos Clave en el Descubrimiento del ADN

• Frederick Griffith: Demostró el fenómeno de la transformación bacteriana (cepas lisas infectadas y rugosas inmunes). Concluyó que existía un principio transformante.
• Avery, MacLeod y McCarty: Confirmaron que el ADN es el material hereditario y transformante de las bacterias.
• Erwin Chargaff: Estableció las Reglas de Chargaff: la cantidad de Adenina es igual a la de Timina (A=T) y la de Citosina es igual a la de Guanina (C=G).
• Alfred Hershey y Martha Chase: Utilizaron bacteriófagos marcados con Fósforo (ADN) y Azufre (proteínas) para demostrar que el ADN es el material genético que se traspasa e infecta a las bacterias.
• Rosalind Franklin: Obtuvo imágenes cruciales de difracción de rayos X que revelaron la forma helicoidal del ADN.
• James Watson y Francis Crick: Propusieron el modelo de la estructura tridimensional del ADN (doble hélice), basándose en las reglas de Chargaff y los datos de Franklin. (También describieron la estructura alfa hélice de la hemoglobina).

Replicación del ADN

Proceso por el cual se generan dos moléculas de ADN hijas idénticas a la parental. Es un proceso semiconservador (demostrado por Meselson y Stahl) y ocurre durante la Fase S del ciclo celular.

Mecanismo y Enzimas Clave

1. La Helicasa y la Topoisomerasa separan las hebras de la doble hélice.
2. Las proteínas SSBP (Proteínas de Unión a Cadena Sencilla) evitan que las hebras separadas se vuelvan a unir.
3. La ADN Polimerasa pega nucleótidos, sintetizando la nueva hebra en dirección 5' a 3' (leyendo el molde 3' a 5').
4. Hebra Conductora (Continua): Se sintetiza de manera ininterrumpida.
5. Hebra Rezagada (Discontinua): Requiere un cebador o primer de ARN para iniciar la síntesis, formando Fragmentos de Okazaki.
6. El cebador de ARN es removido. La Ligasa une las separaciones y los fragmentos de Okazaki.
7. La Endonucleasa revisa errores y corta la hebra, y las ADN Polimerasas I y III corrigen dichos errores, siendo la Ligasa la encargada de sellar la unión final.

Transcripción: Síntesis de ARN

Proceso donde la información genética del ADN se copia a una molécula de ARN. El ARN se caracteriza por tener Uracilo (U) en lugar de Timina (T), Ribosa y ser monocatenario.

Fases y Maduración del ARNm

1. Se desenrolla el ADN, formando una burbuja de transcripción.
2. La ARN Polimerasa II sintetiza la nueva hebra de ARN, utilizando la hebra molde (3' a 5'). Durante este proceso, la Timina (T) es reemplazada por Uracilo (U).
3. Se genera un ARN primario (inmaduro) que contiene secuencias no codificantes (Intrones) y secuencias codificantes (Exones).
4. Maduración (Splicing): Enzimas específicas eliminan los intrones, dejando solo los exones.
5. El ARN mensajero (ARNm) maduro se forma, añadiendo:
   • Un Cap 5' (CH3PPP)
   • Codón de inicio (AUG)
   • Codones de parada (UAA, UAG o UGA)
   • Una Cola Poli-A 3' (AAAA)

El Código Genético es degenerado, lo que significa que más de un codón puede codificar para el mismo aminoácido.

Traducción: Síntesis de Proteínas

Proceso final de la expresión génica, donde la secuencia de codones del ARNm se convierte en una cadena polipeptídica (proteína). Ocurre en los Ribosomas, que están compuestos de ARN ribosomal y proteínas, y poseen los sitios A (Aminoacil) y P (Peptidil).

Etapas de la Traducción

1. Activación: Una enzima fija el aminoácido correspondiente al ARN de transferencia (ARNt). Este proceso requiere energía (ATP).
2. Iniciación: Las subunidades del ribosoma se ensamblan. El ARNm determina el anticodón y el aminoácido. El primer aminoácido llega al sitio A, luego se mueve al sitio P.
3. Elongación: Los aminoácidos se unen mediante enlaces peptídicos. El proceso se repite más de 100 veces para formar una proteína completa.
4. Terminación: Ocurre cuando se alcanza un codón de parada (Stop). No hay ARNt complementario, la síntesis se detiene y el ribosoma se disocia, liberando la proteína.