Resumen de Biología Molecular, Herencia y Metabolismo Celular
Biología Molecular, Herencia y Metabolismo Celular: Guía Completa
Introducción
La biología molecular estudia las moléculas que sostienen la información genética y los procesos que permiten su almacenamiento, copia y expresión: ADN, ARN y síntesis de proteínas. Este material descompone conceptos esenciales para el autoaprendizaje: estructura de ácidos nucleicos, replicación, transcripción y traducción, con ejemplos y aplicaciones prácticas.
Estructura de los ácidos nucleicos
Componentes básicos
- Nucleótido: consta de una base nitrogenada, una pentosa y un grupo fosfato.
- Bases: purinas (adenina, guanina) y pirimidinas (citosina, timina en ADN; uracilo en ARN).
Definición: Un nucleótido es la unidad monomérica de los ácidos nucleicos formada por una base nitrogenada, una pentosa (ribosa o desoxirribosa) y un grupo fosfato.
Orientación y enlaces en la cadena
- El grupo fosfato se une al carbono 5' de la pentosa y forma enlaces fosfodiéster con el carbono 3' del siguiente nucleótido.
Definición: Enlace fosfodiéster es el enlace covalente que conecta el grupo fosfato de un nucleótido con el carbono 3' de la pentosa del nucleótido adyacente.
- Las bases se orientan hacia el interior de la hélice y forman pares por puentes de hidrógeno: A–T (2 puentes), G–C (3 puentes).
Tabla comparativa: Pares de bases
| Par de bases | Tipo | Puentes de hidrógeno | Estabilidad térmica |
|---|---|---|---|
| A–T | purina–pirimidina | 2 | menor |
| G–C | purina–pirimidina | 3 | mayor |
Replicación del ADN
Principios generales
- Replicación semiconservativa: cada molécula hija conserva una hebra parental.
- Dirección de síntesis: la ADN polimerasa sólo añade nucleótidos en el extremo 3'-OH, por lo que sintetiza en dirección 5'→3'.
Definición: Replicación semiconservativa es el mecanismo por el cual cada doble hélice hija contiene una hebra original y una hebra recién sintetizada.
Enzimas y funciones clave
- Helicasa: separa hebras rompiendo puentes de hidrógeno.
- Topoisomerasa (girasa en bacterias): alivia tensión torsional y superenrollamiento positivo por delante de la horquilla de replicación.
- Primasa: sintetiza cebadores de ARN necesarios para iniciar la síntesis.
- ADN polimerasa III (procariotas): síntesis principal de nuevas hebras en 5'→3'.
- ADN ligasa: sella los fragmentos de Okazaki uniendo extremos 3'-OH y 5'-fosfato mediante enlaces fosfodiéster.
Ejemplo práctico: hebra rezagada y fragmentos de Okazaki
- La hebra rezagada se sintetiza de forma discontinua en fragmentos (Okazaki) porque la ADN polimerasa sólo puede añadir en 3'-OH, lo que obliga a sintetizar alejándose de la horquilla y comenzar múltiples veces con cebadores.
Efectos de una ADN ligasa inactiva
- Resultado directo: los fragmentos de Okazaki quedarían sin unir, existiendo muescas en los enlaces fosfodiéster de la hebra rezagada.
Transcripción (síntesis de ARN)
Principio y diferencias con replicación
- La transcripción copia segmentos específicos del genoma (genes) a ARN monocatenario; la replicación copia todo el genoma completa y semiconservativamente.
- ARN polimerasa no requiere cebador para comenzar la síntesis; reconoce promotores y inicia directamente.
Definición: Promotor es una secuencia de ADN (por ejemplo la caja TATA) que actúa como sitio de unión para la ARN polimerasa y factores de transcripción para iniciar la síntesis de ARN.
Procesos en eucariotas
- La ARN polimerasa II transcribe genes codificantes; factores de transcripción y promotores guían el inicio.
- Modificaciones post-transcripcionales en ARNm: 5' cap, cola poli-A 3' y splicing.
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Biología molecular básica
Klíčové pojmy: Nucleótido = base + pentosa + fosfato, Enlace fosfodiéster une 5\'–fosfato a 3\'–OH del siguiente nucleótido, A–T tiene 2 puentes H, G–C tiene 3 puentes H, Regiones ricas en G–C son más estables térmicamente, Replicación es semiconservativa y síntesis 5\'→3\', Topoisomerasa alivia tensión torsional delante de la horquilla, ARN polimerasa reconoce promotores como la caja TATA sin requerir cebador, Splicing elimina intrones y empalma exones para formar ARNm maduro, Cap 5\' protege ARNm y facilita iniciación de traducción, Código genético degenerado: varios codones por mismo aminoácido, Hebra rezagada se sintetiza en fragmentos de Okazaki y la ligasa los une, Anticodón se empareja antiparalelamente al codón (ej: codón 5\'–GAC–3\' -> anticodón 3\'–CUG–5\')