Fundamentos de Genética y Replicación del ADN: Conceptos Clave
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Conceptos Fundamentales en Genética y Biología Molecular
Definiciones Clave
Duplicación Semiconservativa
Proceso propuesto por Watson y Crick, donde cada nueva molécula de ADN se forma con una hebra original (molde) y una hebra recién sintetizada.
ADN Cebador
Pequeña secuencia de ARN (o ADN) que proporciona un punto de inicio para la síntesis de una nueva hebra de ADN por la ADN polimerasa.
Fragmento de Okazaki
Fragmento de ADN de aproximadamente 1000 nucleótidos sintetizado en la hebra discontinua durante la replicación del ADN.
Transcriptasa Inversa
Enzima de tipo ADN-polimerasa que tiene como función sintetizar ADN de doble cadena utilizando ARN monocatenario como molde.
Código Genético
Conjunto de normas que sirven para traducir la información del ADN en proteínas.
Operón
Unidad funcional de ADN que contiene un grupo de genes bajo el control de un promotor común, regulando su expresión.
Neodarwinismo
El intento de fusionar el darwinismo clásico (selección natural) con la genética moderna (herencia mendeliana y mutaciones).
Agente Mutágeno
Agente físico o químico que puede cambiar la información genética (ADN) de un organismo, aumentando la frecuencia de mutaciones.
Gen
Fragmento de ADN que determina un carácter biológico concreto o codifica una proteína específica.
Genotipo
Conjunto de genes que presenta un individuo, referido a uno, varios o todos los caracteres del individuo.
Fenotipo
Conjunto de características biológicas observables que presenta un individuo, resultado de la interacción entre su genotipo y las condiciones ambientales en las que se expresa dicho genotipo.
Alelo
Cada una de las variantes que puede presentar un determinado gen. Cuando un carácter presenta numerosas alternativas, se habla de series alélicas.
Locus
Posición fija y específica de un gen en un cromosoma.
Haploide
Célula u organismo que contiene un solo juego de cromosomas (n).
Diploide
Célula u organismo que contiene dos juegos de cromosomas (2n), uno de cada progenitor.
Homocigótico
Individuo que posee dos alelos idénticos para un gen particular en sus cromosomas homólogos.
Heterocigótico
Individuo que posee dos alelos diferentes para un gen particular en sus cromosomas homólogos.
Retrocruzamiento
Cruzamiento de un descendiente híbrido (F1) con uno de sus progenitores (generalmente el parental recesivo) para determinar su genotipo.
La Replicación del ADN: Un Proceso Esencial
La replicación del ADN es un proceso fundamental en la biología molecular, mediante el cual una molécula de ADN se duplica para producir dos moléculas de ADN idénticas. Este proceso asegura la transmisión fiel de la información genética a las células hijas.
Fases de la Replicación del ADN
Fase de Iniciación
Dentro de la molécula de ADN, existe una secuencia de nucleótidos llamada origen de replicación que actúa como señal de inicio. El primer paso es la separación de las hebras del ADN, formando una burbuja de replicación. A continuación, una topoisomerasa elimina las tensiones que se generan por el desenrollamiento, y a cada hebra separada se le unen proteínas SSB (Single-Strand Binding Proteins) para evitar que se vuelvan a unir. La replicación es un proceso bidireccional, con dos helicasas trabajando en direcciones opuestas, abriendo la doble hélice.
Fase de Elongación
Para que comience la síntesis de ADN, es necesaria la formación de un cebador (o primer), un fragmento corto de ARN sintetizado por una enzima llamada primasa. A partir de este cebador, la ADN polimerasa III puede ir añadiendo nucleótidos en dirección 5' a 3'.
- Hebra Conductora (o Líder): Esta hebra se sintetiza de forma continua en dirección 5' a 3', siguiendo el avance de la horquilla de replicación.
- Hebra Retardada (o Discontinua): Esta hebra es antiparalela a la anterior y se sintetiza en dirección opuesta al avance de la horquilla. La primasa sintetiza múltiples cebadores a lo largo de esta hebra. Desde cada cebador, la ADN polimerasa III sintetiza un fragmento de ADN de aproximadamente 1000 nucleótidos, conocido como fragmento de Okazaki. Por lo tanto, esta hebra se va copiando en trozos. Finalmente, la ADN polimerasa I se encarga de eliminar los cebadores de ARN y rellenar los huecos con ADN, y la ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki.
Diferencias en la Replicación: Eucariotas vs. Procariotas
Replicación en Eucariotas
El ADN eucariótico es lineal y está asociado con histonas para formar los nucleosomas. Al duplicarse el ADN, la hebra conductora se queda con los octámeros de histonas antiguas, mientras que para la hebra retardada se fabrican nuevos octámeros en los que se enrollará para formar nuevos nucleosomas.
- El ADN eucariótico es significativamente más largo que el ADN bacteriano.
- En eucariotas, los fragmentos de Okazaki son más pequeños (aproximadamente 100-200 nucleótidos).
- La replicación en eucariotas tiene múltiples orígenes de replicación a lo largo de cada cromosoma lineal.
Replicación en Procariotas
En procariotas, la molécula de ADN es generalmente circular y más corta. Típicamente, solo hay un origen de replicación.