Genética molecular: del ADN a las proteínas

El ADN es una doble hélice de dos cadenas antiparalelas (una 5'→3' y otra 3'→5') unidas por bases complementarias. La replicación es semiconservativa, como demostraron Meselson y Stahl en 1958: cada molécula hija conserva una cadena original y otra nueva. Comienza en los orígenes de replicación: la helicasa separa las cadenas, las topoisomerasas alivian la tensión del superenrollamiento y la primasa sintetiza un cebador de ARN.

La ADN polimerasa solo sintetiza en sentido 5'→3' y necesita un cebador. Por eso una cadena, la conductora, se sintetiza de forma continua, y la otra, la retardada, en fragmentos de Okazaki. En procariotas, la ADN polimerasa I elimina los cebadores y rellena los huecos, y la ADN ligasa une los fragmentos. Las polimerasas también corrigen errores (actividad exonucleasa 3'→5').

En la transcripción, la ARN polimerasa se une al promotor y sintetiza ARN en sentido 5'→3' leyendo la hebra molde en sentido 3'→5'. En eucariotas, el ARNm inmaduro sufre maduración en el núcleo: se añade una caperuza en el extremo 5' y una cola de poli-A en el 3', y en el splicing se eliminan los intrones y se unen los exones.

En la traducción, los ribosomas leen el ARNm en codones (tripletes de bases). El código genético es casi universal, degenerado (varios codones para un aminoácido) y sin solapamiento. El codón AUG inicia la traducción y codifica metionina; UAA, UAG y UGA son codones de terminación. Los ARNt llevan cada aminoácido y reconocen el codón mediante su anticodón. El proceso tiene iniciación, elongación (formación de enlaces peptídicos) y terminación.

Las mutaciones son cambios en el material genético. Las génicas (puntuales) pueden ser sustituciones —silenciosas si no cambia el aminoácido, de sentido erróneo si se cambia por otro, sin sentido si aparece un codón de terminación— o inserciones y deleciones, que, si no son múltiplos de tres, provocan un desplazamiento del marco de lectura. También hay mutaciones cromosómicas (estructurales) y genómicas (cambios en el número de cromosomas). Pueden ser espontáneas o inducidas por agentes mutagénicos (radiación UV, rayos X, ciertas sustancias químicas) y son la fuente última de variabilidad genética.