El ácido desoxirribonucleico (ADN) es una molécula que contiene las instrucciones biológicas que hacen que cada especie sea única. Este, junto con las instrucciones que contiene, se transmite de los organismos adultos a su descendencia durante la reproducción.
¿Dónde se Encuentra el ADN?
En los organismos llamados eucariotas, el ADN se encuentra dentro de un área especial de la célula llamada núcleo. Debido a que la célula es muy pequeña y a que los organismos tienen muchas moléculas de ADN por célula, cada molécula debe estar empaquetada firmemente. Esta forma empaquetada del ADN se llama cromosoma.
Durante la replicación, el ADN se desenrolla para poder copiarlo. En otros momentos del ciclo celular, también se desenrolla para que sus instrucciones puedan usarse para producir proteínas y para otros procesos biológicos. Pero durante la división celular, el ADN está en su forma de cromosoma compacto para permitir la transferencia a nuevas células.
Los investigadores se refieren al ADN que se encuentra en el núcleo de la célula como ADN nuclear. El conjunto completo de ADN nuclear de un organismo se denomina genoma.
Además del ubicado en el núcleo, los humanos y otros organismos complejos también tienen una pequeña cantidad de ADN en las estructuras celulares conocidas como mitocondrias. Las mitocondrias generan la energía que la célula necesita para funcionar correctamente.
En la reproducción sexual, los organismos heredan la mitad de su ADN nuclear del padre masculino y la otra mitad del padre femenino. Sin embargo, los organismos heredan todo su ADN mitocondrial del progenitor femenino. Esto ocurre porque solo los óvulos, y no los espermatozoides, mantienen sus mitocondrias durante la fertilización.
¿De Qué Está Hecho el ADN?
Está formado por componentes químicos llamados nucleótidos. Estos bloques de construcción se componen de tres partes: un grupo fosfato, un grupo de azúcar y uno de los cuatro tipos de bases nitrogenadas. Para formar una hebra, los nucleótidos se unen en cadenas, alternando los grupos fosfato y azúcar.
Los cuatro tipos de bases nitrogenadas que se encuentran en los nucleótidos son: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). El orden o secuencia de estas bases determina qué instrucciones biológicas están contenidas en una hebra de ADN. Por ejemplo, la secuencia ATCGTT podría dar instrucciones para ojos azules, mientras que ATCGCT podría indicar para marrones.
El libro de instrucciones de ADN completo, o genoma, para un ser humano contiene aproximadamente 3 mil millones de bases y aproximadamente 20,000 genes en 23 pares de cromosomas.
¿Qué Hace?
El ADN contiene las instrucciones necesarias para que un organismo se desarrolle, sobreviva y se reproduzca. Para llevar a cabo estas funciones, las secuencias de ADN deben convertirse en mensajes que puedan utilizarse para producir proteínas, que son las moléculas complejas que realizan la mayor parte del trabajo en nuestro cuerpo.
Cada secuencia que contiene instrucciones para producir una proteína se conoce como gen. El tamaño de un gen puede variar mucho, desde aproximadamente 1.000 bases hasta 1 millón de bases en humanos. Los genes solo constituyen alrededor del 1 por ciento de la secuencia de ADN. Las secuencias fuera de este 1 por ciento están involucradas en la regulación de cuándo, cómo y cuánto se produce una proteína.
¿Cómo se Utilizan las Secuencias de ADN Para Producir Proteínas?
Las instrucciones del ADN se utilizan para producir proteínas en un proceso de dos pasos. Primero, las enzimas leen la información en una molécula de ADN y la transcriben en una molécula intermedia llamada ácido ribonucleico mensajero o ARNm.
A continuación, la información contenida en la molécula de ARNm se traduce al «lenguaje» de los aminoácidos, que son los componentes básicos de las proteínas. Este lenguaje le dice a la maquinaria de producción de proteínas de la célula el orden preciso en el que unir los aminoácidos para producir una proteína específica. Esta es una tarea importante porque hay 20 tipos de aminoácidos, que se pueden colocar en muchos órdenes diferentes para formar una amplia variedad de proteínas.
¿Quién Descubrió el ADN?
El bioquímico suizo Frederich Miescher observó por primera vez el ADN a fines del siglo XIX. Pero pasó casi un siglo desde ese descubrimiento hasta que los investigadores desentrañaron la estructura de la molécula y se dieron cuenta de su importancia central para la biología.
Durante muchos años, los científicos debatieron qué molécula transportaba las instrucciones biológicas de la vida. La mayoría pensaba que esta era una molécula demasiado simple para desempeñar un papel tan crítico. En cambio, argumentaron que las proteínas tenían más probabilidades de realizar esta función vital debido a su mayor complejidad y variedad más amplia de formas.
La importancia del ADN se hizo evidente en 1953 gracias al trabajo de James Watson *, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin. Al estudiar los patrones de difracción de rayos X y construir modelos, los científicos descubrieron la estructura de doble hélice, una estructura que le permite transportar información biológica de una generación a la siguiente.
* James Watson fue el primer director de NHGRI y aparece aquí como parte de nuestra colección de historia. A pesar de sus logros científicos, la carrera del Dr. Watson también estuvo marcada por una serie de comentarios ofensivos y científicamente erróneos sobre sus creencias sobre raza, nacionalidades, homosexualidad, género y otros temas sociales. Las opiniones del Dr. Watson sobre estos temas no están respaldadas por la ciencia y son contrarias a la misión y los valores de NHGRI.
¿Qué es la Doble Hélice?
Los científicos utilizan el término «doble hélice» para describir la estructura química sinuosa de dos hebras del ADN. Esta forma, que se parece mucho a una escalera retorcida, le da el poder de transmitir instrucciones biológicas con gran precisión.
Para comprender la doble hélice del ADN desde un punto de vista químico, imagine los lados de la escalera como hebras de grupos de azúcar y fosfato alternados, hebras que corren en direcciones opuestas. Cada «peldaño» de la escalera está formado por dos bases de nitrógeno, emparejadas por enlaces de hidrógeno. Debido a la naturaleza altamente específica de este tipo de emparejamiento químico, la base A siempre se empareja con la base T, e igualmente C con G. Entonces, si conoce la secuencia de las bases en una hebra de una doble hélice, es un simple materia para averiguar la secuencia de bases en la otra hebra.
La estructura única del ADN permite que la molécula se copie a sí misma durante la división celular. Cuando una célula se prepara para dividirse, la hélice de ADN se divide por la mitad y se convierte en dos hebras simples. Estas hebras simples sirven como plantillas para construir dos nuevas moléculas de ADN de doble hebra, cada una de las cuales es una réplica de la molécula de ADN original. En este proceso, se agrega una base A donde hay una T, una C donde hay una G, y así sucesivamente hasta que todas las bases vuelvan a tener socios.
Además, cuando se producen proteínas, la doble hélice se desenrolla para permitir que una sola hebra de ADN sirva como plantilla. Esta hebra molde luego se transcribe en ARNm, que es una molécula que transmite instrucciones vitales a la maquinaria de producción de proteínas de la célula.
