Ciclo celular, estructura y función del ADN y del ARN
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Cada célula de tu cuerpo proviene de una sola, el cigoto, que se dividió billones de veces. Antes de cada división, la célula tiene que crecer y copiar su ADN sin errores. La secuencia ordenada de crecimiento y división se llama ciclo celular, y el ADN es la molécula que se copia y se transmite.
Fases del ciclo celular
El ciclo celular tiene dos grandes etapas: la interfase, en la que la célula crece y se prepara, y la fase M, en la que se divide.
| Fase | Qué ocurre |
|---|---|
| G1 (primer intervalo) | La célula recién formada crece, fabrica proteínas y organelos y realiza sus funciones normales. Cada cromosoma tiene una sola molécula de ADN |
| S (síntesis) | Se duplica el ADN. Al final, cada cromosoma está formado por dos cromátidas hermanas idénticas |
| G2 (segundo intervalo) | La célula sigue creciendo, fabrica las proteínas necesarias para dividirse y revisa que el ADN se haya copiado bien |
| M (mitosis) | División del núcleo (profase, metafase, anafase y telofase) y del citoplasma (citocinesis) |
Las células que dejan de dividirse, como la mayoría de las neuronas, salen del ciclo y permanecen en una etapa llamada G0. La duración del ciclo varía mucho; en una célula humana típica en cultivo es de unas 24 horas:
Si los controles del ciclo fallan, las células se dividen sin freno y se forma un tumor; así se origina el cáncer.
Estructura del ADN
El ADN (ácido desoxirribonucleico) guarda las instrucciones para formar y hacer funcionar a un organismo. En las células eucariotas se encuentra sobre todo en el núcleo, organizado en cromosomas (también hay ADN en mitocondrias y cloroplastos).
En 1953, James Watson y Francis Crick, con base en las imágenes de difracción de rayos X de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, propusieron el modelo de la doble hélice:
- Dos cadenas de nucleótidos enrolladas una sobre otra, como una escalera de caracol.
- Cada nucleótido tiene una desoxirribosa (azúcar), un fosfato y una base nitrogenada.
- Los azúcares y fosfatos forman los «pasamanos» de la escalera; las bases, los «peldaños».
- Las dos cadenas son antiparalelas: una va en sentido 5′→3′ y la otra en sentido 3′→5′.
Bases nitrogenadas
| Tipo | Bases | Estructura |
|---|---|---|
| Púricas (purinas) | Adenina (A) y guanina (G) | Doble anillo |
| Pirimídicas (pirimidinas) | Citosina (C) y timina (T); en el ARN, uracilo (U) en lugar de timina | Un anillo |
Apareamiento complementario
Las bases de las dos cadenas se unen por puentes de hidrógeno de forma específica:
- Adenina con timina (A=T), con dos puentes de hidrógeno.
- Guanina con citosina (G≡C), con tres puentes de hidrógeno.
Por eso, si conoces una cadena, puedes deducir la otra. Ejemplo: a la cadena 5′-ATGCCA-3′ le corresponde la complementaria 3′-TACGGT-5′.
Como cada A se aparea con una T y cada G con una C, en cualquier ADN la cantidad de A es igual a la de T, y la de G igual a la de C (regla de Chargaff). Si un ADN tiene 30 % de adenina, tiene también 30 % de timina, y el 40 % restante se reparte en 20 % de guanina y 20 % de citosina.
El ADN de una célula humana tiene unos 3 000 millones de pares de bases y, estirado, mediría cerca de 2 metros. Cabe en un núcleo de unos 6 µm porque se enrolla alrededor de proteínas llamadas histonas y se compacta en los cromosomas.
Replicación del ADN
Ocurre en la fase S. La enzima helicasa abre la doble hélice rompiendo los puentes de hidrógeno, y la ADN polimerasa coloca en cada cadena los nucleótidos complementarios. Al final hay dos moléculas idénticas, cada una con una cadena original y una nueva: la replicación es semiconservativa.
Estructura y función del ARN
El ARN (ácido ribonucleico) se fabrica a partir del ADN y se encarga de llevar a cabo sus instrucciones.
| ADN | ARN | |
|---|---|---|
| Azúcar | Desoxirribosa | Ribosa |
| Bases | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Cadenas | Dos (doble hélice) | Una |
| Dónde está | Núcleo (también mitocondrias y cloroplastos) | Núcleo, nucléolo, citoplasma y ribosomas |
| Función | Almacenar la información genética | Expresarla: fabricar proteínas |
Tipos de ARN
- ARN mensajero (ARNm): copia la información de un gen y la lleva del núcleo a los ribosomas. Se lee en grupos de tres bases llamados codones.
- ARN de transferencia (ARNt): lleva los aminoácidos al ribosoma. Tiene un triplete, el anticodón, que se aparea con el codón del ARNm; así «traduce» el lenguaje de los nucleótidos al de los aminoácidos.
- ARN ribosomal (ARNr): junto con proteínas forma los ribosomas.
Del ADN a las proteínas
El flujo de la información genética se resume así (el llamado dogma central de la biología molecular):
- Transcripción (en el núcleo): se copia un gen del ADN en una molécula de ARNm, cambiando T por U.
- Traducción (en los ribosomas): el ribosoma lee el ARNm codón por codón; cada ARNt trae el aminoácido que corresponde y se forma la proteína.
Ejemplo:
| ADN (cadena molde) | TAC | GGT | ACT |
| ARNm (codones) | AUG | CCA | UGA |
| Anticodones del ARNt | UAC | GGU | — |
| Aminoácido | Metionina (inicio) | Prolina | Alto (fin) |
El código genético tiene 64 codones: 61 codifican aminoácidos y 3 son señales de alto. Es universal: casi todos los seres vivos usan el mismo, lo que es una prueba del origen común de la vida.
Comprueba lo aprendido
1. ¿En qué fase del ciclo celular se duplica el ADN?
En la fase S (síntesis) de la interfase.
2. Escribe la cadena complementaria de 5′-GATTACA-3′.
3′-CTAATGT-5′ (A con T y G con C).
3. ¿Qué tipo de ARN lleva los aminoácidos al ribosoma?
El ARN de transferencia (ARNt).
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios de ciclo celular, mitosis, meiosis y reproducción
Referencias
- Campbell, N. A. y Reece, J. B. (2007). Biología (7.ª ed.). Editorial Médica Panamericana.
- Biggs, A., Kapicka, C. y Lundgren, L. (2000). Biología: la dinámica de la vida. McGraw-Hill.
- Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).
