Genética

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Hay un aspecto fundamental que hace a la vida diferente del resto de fenómenos naturales: la herencia. Un organismo es idéntico a su progenitor (en reproducción asexual) o se parece a sus progenitores (en reproducción sexual) porque estas características se transmiten generación tras generación gracias a que están codificados principalmente en una molécula llamada ácido desoxirribonucléico o ADN. Según esto, definimos a la Genética, como aquella disciplina que trata los patrones de herencia biológica a cualquier nivel, desde genes a poblaciones.

El ADN es una larga molécula en forma de cadena constituida por millones de subunidades más pequeñas llamadas nucleótidos, concretamente de desoxirribonucleóticos. Cada una de las cuales está formada por un azúcar pentosa (la desoxirribosa), un ácido fosfórico y una base nitrogenada (que puede ser Adenina, Citosina, Guanina o Timina).

Fig. 1: Tipos de nucleótidos posibles | Fuente: TimVicker; Traducción: EvoVagariO

Durante su síntesis, al azúcar del extremo de la cadena se le une al grupo fosfato, constituyendo así un esqueleto formado por una sucesión alternante de estos compuestos. Las bases nitrogenadas sobresalen del esqueleto y forman puentes de unión entre las bases de otra cadena de ADN, pero de manera específica, es decir, la A siempre se enfrenta a la T y la C a la G, y viceversa.  De este modo, tenemos dos cadenas unidas por complementariedad de bases. Esta secuencia de bases nitrogenadas es la que porta la información que luego se heredará tal cual, es el disco duro de nuestras células. La cadena es tan larga que debe enrollarse sobre sí misma para ocupar menos espacio, lo hace como el cable de un teléfono formando lo que se denomina “doble hélice“, modelo propuesto por los premios Nobel Watson y Crick en 1953, lo cual supuso una revolución para la Biología. A su vez, la cadena se pliega más y más, asociándose a proteínas hasta constituir el cromosoma.

Fig. 2: El ADN porta la información genética y se enrolla formando los cromosomas | Fuente: National Human Genome Research Institute; Traducción: EvoVagariO

Los cromosomas se suelen agrupar por parejas (cromosomas homólogas) que codifican para los mismos genes, cada una procedente de un progenitor distinto. Así, para cada gen tenemos dos copias o alelos (diploidía) que pueden ser iguales o diferentes entre sí, en cuyo último caso la expresión de uno puede dominar o no sobre la del otro, siendo esto el principal descriptor de las leyes de Mendel.

Vale, la información se almacena en una cadena de ADN, pero cómo se expresa la información que contiene hasta, por ejemplo, formar un pelo. No todos los genes se están expresando continuamente, sino que existen mecanismos que regulan la expresión génica según sus necesidades. Cuando la célula capta una determinada señal para que se exprese una determinada secuencia, el ADN que forma ese gen es reconocido por determinadas proteínas y se desenrolla mediante enzimas específicas. Así queda expuesto para que la enzima Transcriptasa realice la síntesis de una cadena de ARN complementaria al ADN molde. Este proceso se denomina transcripción y tienen como resultado la formación de una hebra monocatenaria de ARN (denominada ARN mensajero). El ARN es un ácido nucleico similar al ADN, excepto que está compuesto por ribosa en vez de desoxirribosa y en lugar de Timina tiene Uracilo como base complementaria a la Adenina.

Este ARNm sale del núcleo y en el citoplasma es reconocido por un complejo de ARN ribosómico y proteínas denominado ribosoma. Éste es el encargado de detectar la secuencia del ARNm para sintetizar una cadena de aminoácidos acorde con ésta. Además, es necesaria la colaboración de otro tipo de ARN transferente, que tiene una secuencia de tres bases específica para cada aminoácido, es decir un ARNt porta un aminoácido específico. El ribosoma es capaz de reconocer el ARNt adecuado por complementariedad con la secuencia de ARNm de tres bases adecuadas, llamada codón. El nombre de traducción que recibe este proceso está muy bien puesto, porque se necesita un código genético, unas pautas para sintetizar una secuencia de aminoácidos para formar una proteína a partir de la secuencia de bases de un ARNm. Por tanto, podemos decir de manera general que un gen es una secuencia de ADN que codifica para un producto funcional en la célula (una proteína o un ARN). Además, el cambio en la composición génica de una población es equivalente al cambio evolutivo bajo este punto de vista.

Fig. 3: La transcripción y la traducción son los procesons mediante los cuales se expresan los genes. | Fuente: National Human Genome Research Institute; Traducción: EvoVagariO

Video traducción (http://www.youtube.com/watch?v=yJdAxuIA6QM)

Además de la transcripción y la traducción, el otro proceso básico de tratamiento del material hereditario es la replicación, consistente en la síntesis de dos copias idénticas del ADN celular  (mediado por un grupo de enzimas donde destaca la ADNpolimerasa) para repartirlas entre las dos células hijas que se generan durante el proceso de división celular llamado mitosis, necesario para la formación de todas las estructuras que conforman el cuerpo de los organismos pluricelulares.

Pero la agrupación por parejas que presentan los cromosomas plantea un problema durante la fusión de los gametos. Si estos se produjeran por mitosis, en cada generación se duplicaría en número de cromosomas, por lo que el proceso de gametogénesis implica un modo de división especial llamado meiosis, donde el número de cromosomas se ve reducido a la mitad. Además este método comprende a su vez la recombinación, un intercambio de fragmentos de cromosomas homólogos que aumenta enormemente la diversidad de los gametos.

Acabamos de describir los aspectos principales para organismos Eucariotas (Animales, Hongos, Plantas y Protistas), que encierra su material hereditario en un núcleo. Existen muchas similitudes con los Procariotas, siendo las principales diferencias: una única molécula de ADN con frecuencia circular dispersa en el citoplasma, traducción acoplada a transcripción, ausencia de cromosomas propiamente dichos y los genes no se presentan por parejas (haploidía).

Estas son las bases generales de la Genética. Próximamente ampliaremos esta página con aportaciones de las tres ramas de esta ciencia:

• Genética de transmisión: trata los mecanismos de herencia y transmisión del material genético. El objeto de estudio es el individuo.
• Genética molecular: trata la naturaleza química del gen, su manera de codificar, expresar y replicar la información que contiene.
• Genética de poblaciones: trata la composición génica de grupos de individuos de la misma especie y su cambio a través de las generaciones. Es la rama que estudia principalmente la evolución, aunque se nutre directamente de las anteriores.