Biología Molecular

1. El Dogma Central de la Biología Molecular

El dogma central describe la dirección en la que fluye la información genética en las células:

● Replicación: Copia exacta del ADN previo a la división celular.

● Transcripción: Conversión del mensaje de ADN a ARN.

● Traducción: Decodificación del ARNm para formar una cadena de aminoácidos (proteína).

2. Replicación del ADN y Enzimas Clave

La replicación es semiconservativa: cada molécula hija conserva una cadena original y una cadena recién sintetizada.

Dirección de Síntesis

● La síntesis de ADN siempre ocurre en dirección .

● Cadena líder/adelantada: Se sintetiza de forma continua hacia la horquilla de replicación.

● Cadena rezagada: Se sintetiza de forma discontinua en fragmentos pequeños llamados Fragmentos de Okazaki.

Enzimas y Funciones

1. Iniciación y Apertura:

○ Helicasa: Rompe los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas para separar la doble hélice.

○ Topoisomerasa: Alivia la tensión del superenrollamiento del ADN por delante de la horquilla.

2. Síntesis:

○ Primasa: Sintetiza un pequeño fragmento de ARN llamado cebador (primer) para dar el extremo libre.

○ ADN Polimerasa III: Agrega nuevos desoxirribonucleótidos en dirección alargando la cadena.

3. Sellado y Maduración:

○ ADN Polimerasa I: Retira los cebadores de ARN y los reemplaza por ADN.

○ ADN Ligasa: Sella las uniones entre fragmentos (enlaces fosfodiéster) para unir los fragmentos de Okazaki.

3. Transcripción y Traducción

Transcripción (ADN ARN)

● Ocurre en el núcleo (en eucariotas).

● La ARN polimerasa lee la cadena molde de ADN en dirección y sintetiza una cadena de ARNm en dirección .

● Procesamiento del ARNm (Modificaciones post-transcripcionales):

1. Adición de la Caperuza (Cap de 7-metilguanosina).

2. Adición de la Cola Poli-A .

3. Corte y empalme (Splicing): Eliminación de intrones y unión de exones.

Traducción (ARN Proteína)

Ocurre en el citoplasma/ribosoma.

Codones

● Codón: Triplete de bases nitrogenadas en el ARNm.

● Codón de Inicio: AUG (codifica para Metionina).

● Codones de Paro / Terminación: UAA, UAG, UGA.

Sitios del Complejo Ribosomal

● Sitio A (Aminoacil): Entrada del nuevo ARNt cargado con su aminoácido.

● Sitio P (Peptidil): Aloja la cadena polipeptídica en crecimiento y forma el enlace peptídico.

● Sitio E (Exit/Salida): Sitio por donde sale el ARNt ya libre.

4. Estructura y Composición de Genes y Genoma

● Gen: Unidad funcional de información biológica formada por una secuencia de ADN que produce un producto funcional (proteína o ARN).

● Exones e Intrones:

○ Exones: Regiones codificantes que permanecen en el ARNm final y se traducen.

○ Intrones: Regiones no codificantes que son eliminadas durante el splicing.

Genoma Procariota vs Eucariota

● Procariota: ADN circular, no rodeado por membrana (se ubica en el nucleoide), sin intrones.

● Eucariota: ADN lineal, empaquetado en el núcleo con proteínas (histonas), organizado en cromosomas.

ADN Extranuclear

● ADN Mitocondrial y de Cloroplastos: Poseen su propio ADN circular, de herencia materna/maternal, necesario para sus funciones bioenergéticas específicas.

Estructura de Cromosomas y Cromatina

● Cromatina: Complejo de ADN envuelto en proteínas llamadas histonas.

● Cromosomas Homólogos: Par de cromosomas (uno materno y uno paterno) que comparten misma longitud, posición del centrómero y secuencia de genes.

5. Regulación de la Expresión Genética

Conjunto de mecanismos mediante los cuales las células controlan la cantidad y el momento en que se expresan sus genes.

● Promotores: Secuencias de ADN donde se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción.

● Factores de Transcripción: Proteínas que regulan la transcripción.

○ Activadores: Aumentan la tasa de transcripción uniéndose a regiones Potenciadoras (Enhancers).

○ Represores: Disminuyen o bloquean la transcripción uniéndose a regiones Silenciadoras (Silencers) o al operador.

6. Ciclo Celular y Puntos de Control

Proceso mediante el cual la célula crece y se divide. Se compone de la Interfase y la Fase M (Mitosis/Citocinesis).

Fases del Ciclo Celular

● Fase : Estado de reposo o quiescencia donde la célula no se divide activamente.

● Fase : Crecimiento celular y alta actividad metabólica (~10 horas).

● Fase S: Replicación/duplicación del ADN (~9 horas).

● Fase : Crecimiento final y preparación para la división (~3 horas).

● Fase M (Mitosis): División celular (Profase, Metafase, Anafase, Telofase) seguida de la Citocinesis.

Control del Ciclo Celular

● CDKs (Cinasas Dependientes de Ciclinas): Enzimas que regulan las transiciones de fase al asociarse con sus respectivas ciclinas.

● Proteína p53: "El guardián del genoma". Detiene el ciclo celular principalmente en la fase si detecta ADN dañado para dar tiempo a repararlo (o inducir apoptosis si no se puede reparar).

Puntos de Control

1. Punto de Control : Evalúa el tamaño celular, nutrientes y la integridad del ADN.

2. Punto de Control : Verifica que el ADN esté replicado completamente y sin errores.

3. Punto de Control M (Husos): Verifica el correcto acoplamiento de las cromátidas a los microtúbulos del huso mitótico en la metafase.