El ADN es una enorme molécula en forma de cadena constituida por dos hilos enrollados helicoidalmente. Pensemos primero en uno solo de los hilos. Se trata de una cadena muy larga formada por millones de eslabones, cada uno de los cuales es una pequeña molécula llamada nucleótido. Hay solo cuatro nucleótidos posibles: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Realmente, solo nos interesa saber que hay cuatro letras, A, C, G y T. Nuestra cadena consta de largas sucesiones aleatorias de estas cuatro letras. Por ejemplo, una secuencia podría ser ...AATATCGCCGGTAA.... No importa que las letras se repitan o que la palabra no se pueda pronunciar. En general, las cadenas de ADN son muy largas. El ADN humano tiene unos 3000 millones de eslabones, de modo que existen $4^{3000000000}$ cadenas posibles.
Hasta ahora hemos descrito una sola de las cadenas, pero la segunda queda determinada por la primera. Debajo de cada "A" solo puede haber una "T" y viceversa; y debajo de cada "C" solo puede haber una "G" y viceversa; la "A" va con la "T" y la "C" va con la "G"; las adeninas se adhieren a las timinas y las citosinas se adhieren a las guaninas. "A-T", "C-G". Es un tema químico. Si tenemos la secuencia de una cadena, la secuencia de la otra queda determiada. En el ejemplo
$$\begin{matrix}A&A&T&A&T&C&G&C&C&G&G&T&A&A\\T&T&A&T&A&G&C&G&G&C&C&A&T&T\end{matrix}$$ donde la cadena de abajo está determinada por la de arriba. Si ahora retorcemos las dos cadenas helicoidalmente, tenemos una molécula de ADN.
$$\begin{matrix}A&A&T&A&T&C&G&C&C&G&G&T&A&A\\T&T&A&T&A&G&C&G&G&C&C&A&T&T\end{matrix}$$ donde la cadena de abajo está determinada por la de arriba. Si ahora retorcemos las dos cadenas helicoidalmente, tenemos una molécula de ADN.
Dentro de cada célula de nuestro cuerpo hay dos moléculas de ADN; una proviene de nuestro padre y otra de nuestra madre. Como las cadenas son muy largas, están cortadas en trozos llamados cromosomas. Si desenrolláramos una molécula de ADN, la cadenita mediría dos metros.
Ocasionalmente, los dos hilos que forman el ADN se separan y cada uno de ellos funciona como molde para reconstruir la cadena faltante. El proceso de replicación es conceptualmente simple pero en la práctica es muy veloz, asimétrico y catalizado por la intervención de varias encimas. [video]. Mediante este mecanismo, a partir de una molécula de ADN se obtienen dos moléculas idénticas a la primera. Es importante ver éste y los siguientes videos para tomar una noción real de lo que ocurre allí. Es algo que nos servirá también para las entradas siguientes.
La vida existe porque hay una molécula con la capacidad de replicarse. En nuestro mundo, esta molécula es el ADN, pero cualquier mundo con un replicador molecular habría iniciado un proceso biológico parecido al nuestro.
El ADN es como una palabra muy larga escrita en un lenguaje de cuatro letras. En esa palabra está casi toda la información necesaria para construir un ser vivo. Cuando el ADN se replica, se reproduce también la información que contiene; pero la replicación es solo uno de los dos procesos que dispara, el segundo proceso es su expresión: La inmensa mayoría de los cuerpos están hechos de proteínas y el ADN controla su síntesis.
Las proteínas también son cadenas moleculares pero más cortas que el ADN, formadas desde unos cientos hasta cientos de miles de moléculas. Los eslabones, llamados aminoácidos, son 20 objetos distintos; de modo que podemos imaginarnos a las proteínas como largas palabras de 20 letras. En realidad, cada aminoácido funciona como un imán que quiebra la cadena para uno u otro lado, de modo que las proteínas son una suerte de bollito. Dos proteínas iguales tienen exactamente los mismos quiebres y se traducen exactamente en el mismo bollito. Algunos bollitos tienen varias hebras enrolladas, como por ejemplo, la hemoglobina, que consta de cuatro cadenitas.
Existe un lenguaje que a cada terna de letras de ADN, le hace corresponder una letra de proteína. Como existen 64 ternas y solo 20 aminoácidos, las ternas alcanzan y sobran para representar a todos los aminoácidos. De hecho, existen varias ternas distintas que representan el mismo aminoácido. El criterio que a cada terna de nucleótidos le hace corresponder un aminoácido se llama código genético [tablas] y está en la base del proceso por el cuál un sector del ADN se traduce en una proteína.
El mecanismo de transcripción involucra otro ácido nucleico llamado ARN (ácido ribonucleico); idéntico al ADN excepto en 3 cosas: está formado por un solo hilo en vez de dos, es mucho más corto y la timina (T) está reemplazada por una molécula de uracilo (U). Hay dos tipos de ARN, el ARN mensajero (ARMm) que es una vulgar copia de un trozo de ADN pero en un solo hilo; y el ARN transferencia (ARNt) que solo está formado por una terna de nucleóticos y que suele estar adherido a su aminoácido correspondiente. El ARNm se construye usando ADN como molde [video], luego se desprende del él y se lleva la información de la proteína que se debe fabricar. Cada terna de letras del ADN se traduce en una terna en el ARNm, siguiendo la relación de complementariedad A-T y C-G, y luego, cada terna de ARNm se traduce en un aminoácido en la cadena de proteína. En el citoplasma se sintetizan las proteínas a gran velocidad, dentro de unos orgánulos llamados ribosomas, utilizando al ARNm como un plano y a los ARNt como ladrillos que traen de uno por vez a los aminoácidos que se deben engarzar en la cadena [video]. Prácticamente todas las enzimas y hormonas son también proteínas.
No nos interesa conocer la forma exacta como se expresa el ADN en proteínas, pero hay dos cosas que necesitamos saber. En primer lugar, el ADN no se replicaría si no tuviera enzimas catalizando el proceso; pero las enzimas son proteínas cuya ensamblaje exacto también fue inducido por el ADN, de modo que tenemos un "juego del huevo y la gallina" pues el ADN contiene la formación de las enzimas, y las enzimas inducen la replicación del ADN [3].
En segundo lugar, casi todo nuestro cuerpo está hecho de proteínas. Cuando el ADN sintetiza proteínas está construyendo los ladrillos que edifican un cuerpo. Y la diferencia entre una célula de la sangre y otra de la piel no es su ADN, que es el mismo, sino las proteínas que el ADN sintetiza en cada caso.
Al tramo de ADN que codifica la información para fabricar una proteína se lo conoce como gen. En un sentido más amplio un gen es un sector del ADN que codifica una característica que debe replicarse toda junta porque su información parcial carece de toda utilidad. Según esta concepción, un gen es una proteína, pero ese gen también podría estar formado por muchas proteínas, si entre todas codificaran una única característica. No entraremos en esa discusión. Solo es importante recordar que un gen es un trozo de ADN y que medio gen no es nada útil.
El ADN humano es casi igual para todos nosotros; solo difiere una letra de cada mil. Los genes de un hombre blanco asesino de negros solo difieren en un 0,1% de los genes del hombre negro que el blanco trata de matar. Pero el mismo parecido vale dentro de cualquier especie. Esa pequeña diferencia intraespecífica alcanza para fundar un rico proceso selectivo. La información de los ojos de Mr White es casi la misma que la información de los ojos de Mr Blak, por eso es que los ojos son iguales salvo en su color.
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[1] https://es.wikipedia.org/wiki/James_Dewey_Watson
[2] https://es.wikipedia.org/wiki/Francis_Crick
[3] Esto quitó el sueño a los biólogos durante mucho tiempo. Hoy sabemos que cierta forma de ARN puede cumplir los dos papeles, aunque todavía no sabemos cómo lo hace]
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