ADN: qué es, cómo funciona y cómo se expresa la información genética

Me podéis explicar cómo puede ser que en un canal de biomedicina no tengamos ningún vídeo dedicado al ADN, como si no lo hubiese mencionado en el 99% de los vídeos de este canal.

Así que HOY quiero que entendáis qué narices tiene el ADN que lo hace tan importante, qué significa que contiene la información genética y muchas más cosas como siempre en la hiperactina. El ADN es una de las moléculas más populares en biomedicina y en la vida en general, porque

no se hace otra cosa que hablar de ella en los medios y en tos laos. Aunque no es de sorprender, ya que el ADN es esa molécula de células en la cual viene ”escrita” la información genética, que define pues cómo funcionan estas células,

cuándo se tienen que dividir y básicamente cómo somos… Y es precisamente esta información genética, este ADN, el que se transmite de generación en generación, es decir, es el responsable de que te parezcas a tus progenitores y de

que tus hijos se vayan a parecer a ti. El ADN se encuentra principalmente en dos laos dentro de la célula: en las "mitocondrias", que son unos orgánulos maravillosos y súper cuquis de los que ya hablaremos en otro vídeo;

y en el núcleo de la célula. La molécula de ADN son dos cadenas de información unidas y enroscadas sobre sí mismas en forma de hélice, por eso a menudo nos referimos a ella como la doble hélice de ADN.

Entonces quiero que entendamos qué es lo que viene escrito en esa cadena como para definirnos como especie y como individuos, porque claro esto de “instrucciones genéticas” si no sabes de qué va el rollo pues igual te imaginas cualquier cosa en plan una hoja

de instrucciones ahí escondida en el ADN. A ver, seguramente hayáis oído decir que el ADN está formado por 4 letras: A, T, C, G.

Pero ¿Qué significa esto? ¿Tenemos literalmente 4 letras escritas dentro de las células? ¿Y cómo se las apañan las células para a partir de ese alfabeto de 4 letras hacer

funcionar a un individuo entero? Para entender esto hay que entender primero de qué está hecha esta molécula. El ADN es un tipo de ácido nucleico.

Concretamente, hay dos tipos de ácidos nucleicos, el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN, del que hemos hablado alguna vez en el canal (ácido ribonucleico). El ADN y ARN se llaman ácidos nucleicos porque están formados por una secuencia de unas

moléculas más pequeñas, los nucleótidos. O sea, que los nucleótidos son las piececitas que una tras otra forman esta cadena de ADN. Es como si se tratase de un collar de perlas, los nucleótidos serían esas perlas que una

tras otra formarían el collar, o en este caso el ADN. Pero recordad que el ADN en realidad no es una cadena sino dos - por tanto son dos cadenas de nucleótidos.

Pues cada uno de estos nucleótidos, cada una de estas piececitas que forma el ADN está formado por un conjunto de 3 cosas: Una pentosa, que es un tipo de azúcar. Un grupo fosfato, que es la unión de un átomo de fósforo con cuatro de oxígeno.

Una base nitrogenada, que encierra la cuestión del asunto, ahora veréis por qué. Básicamente la pentosa y el grupo fosfato se unen entre sí intercalándose en plan pentosa-fosfato-pentosa-fosfato etc.) formando así el esqueleto del ADN, esa estructura

básica, ese chasis sobre el cual se va a construir la secuencia. Volviendo al símil del collar de perlas, este esqueleto de pentosas y fosfatos sería por así decirlo el hilo del collar.

Y nos falta un elemento crucial, las bases nitrogenadas, que son las que se van a ir uniendo en secuencia sobre el esqueleto de pentosa y fosfato. Concretamente, hay 4 bases nitrogenadas distintas, y son las que van a distinguir a cada tipo

de nucleótido. Las 4 bases nitrogenadas son A (adenina), T (timina), C (citosina), G (guanina). A, T, C, G.

Así que LAS CUATRO LETRAS QUE FORMAN EL ADN, son en realidad el nombre que les hemos puesto a LAS CUATRO BASES NITROGENADAS. Así, el conjunto de una base nitrogenada + una pentosa + un grupo fosfato = un nucleótido.

El nucleótido formado por adenina + pentosa + fosfato se llama adenosina; el de guanina guanosina, citidina, timidina. El ADN es una secuencia de estos nucleótidos súper larguísima en plan AACTGTTTGA…

Vale y aquí viene una cosa súper LOL y es que las bases nitrogenadas de las dos cadenas del ADN son COMPLEMENTARIAS, es decir, que son capaces de unirse entre ellas. Y no de forma cualquiera, sino concretamente, las adeninas se unen con las timinas y las

citosinas con las guaninas. Es por eso que las dos cadenas del ADN se mantienen unidas, porque las bases nitrogenadas se unen de esta forma entre ellas.

Por eso se dice que el ADN está formado por DOS CADENAS COMPLEMENTARIAS. De forma que si la secuencia de una es AAATTTCGC, la secuencia de la otra cadena complementaria unida a esta será TTTAAAGCG.

Así que RESUMEN tenemos que una pentosa + grupo fosfato + base nitrogenada dan lugar a un nucleótido, ya sea A, C, T, G. El conjunto, la secuencia de estos nucleótidos formará una cadena de ADN.

Y ambas cadenas con sus secuencias complementarias de nucleótidos se unirán y enrollarán entre sí formando la doble hélice de ADN. BIEN!

Ahora ya entendemos qué es exactamente esa molécula de ADN que se encuentra dentro del núcleo (y mitocondria) de la célula. Y ahora la pregunta que viene es: ¿cómo narices se pasa de una secuencia de 4 simples

“letras” a un organismo entero y funcional? ¿Cómo lee la célula esa información? En realidad, toda esta información genética del ADN servirá para producir las moléculas

que manejarán el cotarro: LAS PROTEÍNAS. Las proteínas, cómo decirlo, son básicamente las putas amas, o sea lo hacen todo. Forman estructuras dentro de la célula, o sea sirven para construir estructuras, facilitan

reacciones químicas dentro de nuestro cuerpo (las llamadas enzimas), regulan procesos enteros rollo la división de la célula… En fin, cualquier cosa. Es por eso que decimos que el ADN contiene la información necesaria para el funcionamiento

y desarrollo de una célula, porque sirve para producir proteínas que realizarán estas funciones. Dentro de la secuencia entera de ADN, hay fragmentos concretos de esta secuencia que

servirán para producir un tipo de proteína. Cada uno de esos fragmentos se denomina GEN. Un GEN es una secuencia de nucleótidos dentro de la secuencia ENORME de nucleótidos del

ADN que sirve para sintetizar una proteína. ([un gen = una proteína). Para entender cómo pasamos de una secuencia de nucleótidos a una proteína funcional, hay que entender pues qué son las proteínas.

Las proteínas son unas moléculas súper "fancy", o sea lejos de ser unas "basic" son de las moléculas más complejas y sofisticadas que se conocen. Las proteínas están formadas por unas moléculas llamadas aminoácidos, que son las piezas

que las forman, del mismo modo que los nucleótidos forman el ADN. Lo que pasa que el ADN tiene 4 tipos de nucleótidos y las proteínas tienen 20 TIPOS DE AMINOÁCIDOS o sea, si es que yo os he dicho que eran complejas por algo.

Pues estos aminoácidos se unen entre sí formando una secuencia o una cadena que se pliega sobre sí misma de una forma súper concreta para formar la proteína. Cada proteína tiene una secuencia única de aminoácidos.

Existen muchísimos tipos de proteínas que hacen miles de funciones distintas, y aquí hay una cosa muy importante en biomedicina que hay que entender y es que para que una proteína haga una función concreta es súper importante su estructura.

O sea que la estructura será la que permitirá a la proteína hacer su función para poder unirse correctamente a las moléculas que toca, para poder permitir una reacción química, etc.

Entonces, como cada tipo de aminoácido tiene unas propiedades químicas distintas que van a hacer que se unan de una forma u otra, la secuencia de aminoácidos de la proteína va a determinar la estructura de la misma, y por tanto su función.

Y como hemos dicho, es la información genética de un gen la que tiene la información para sintetizar una proteína, o mejor dicho, la secuencia de nucleótidos de un gen describe la secuencia de aminoácidos que tendrá la proteína.

Pero ¿Cómo pasamos de un “alfabeto” de 4 letras a uno de 20? Pues del mismo modo que pasamos de un idioma a otro: traduciendo. T Para sintetizar una proteína, la célula

necesita DOS STEPS, dos pasos: Convertir la secuencia de nucleótidos del gen, del ADN, en una secuencia de nucleótidos del ARN, lo cual se llama transcripción. Convertir esta secuencia de nucleótidos de ARN en la secuencia de aminoácidos de la

proteína, lo cual se llama traducción. ADN - ARN - proteínas. Vamos por pasos.

¿Qué es el ARN? El ARN o ácido ribonucleico es el otro tipo de ácido nucleico, junto al ADN, formado también por una secuencia de nucleótidos pero un tanto distinta.

El ARN es prácticamente igual que el ADN excepto en dos cosas: Su azúcar o pentosa, en lugar de ser una desoxirribosa como en el ADN, es una ribosa; por eso el ADN se llama ácido desoxirribonucleico y el ARN ácido ribonucleico.

En sus bases nitrogenadas, en lugar de tener timina tiene otra base llamada uracilo (U). Las otras tres bases nitrogenadas son como en el ADN, o sea que el ARN será una secuencia formada por adenina, citosina, guanina, y uracilo.

Hay una tercera diferencia en humanos y es que si bien el ADN está formado por dos cadenas en forma de hélice, en humanos el ARN es una cadena sencilla. Vale, la cosa es que para pasar de un gen a una proteína, el primer paso es generar

a partir de la secuencia de ADN a una secuencia de ARN, o sea si tenemos una secuencia AATTCCGC, pues pasar a una secuencia UUAAGGCG. Este tipo de ARN sintetizado a partir del gen que servirá para producir la proteína

se llama ARN mensajero, y el proceso en sí de copiar la info del ADN a ARN se llama transcripción. La transcripción lo hace una proteína llamada ARN polimerasa, que desenrolla la doble hélice de ADN, se coloca sobre una de las cadenas y va leyendo el ADN nucleótido por nucleótido

y construyendo una secuencia complementaria. Si lee una A añade una U, si lee una G añade una C, etc. VALE, ahora ya tenemos nuestra molécula de ARN mensajero.

PERO cabe hacer un "disclaimer", y es que si bien la mayoría de genes tiene como objetivo sintetizar una proteína, existe un pequeño porcentaje de genes cuyo producto final es el propio ARN en lugar de una proteína.

Porque las moléculas de ARN también realizan funciones dentro de la célula por sí mismas, como las proteínas. Pero bueno, en este caso imaginemos que sí queremos hacer una proteína.

Ahora el siguiente paso es traducir la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero a la secuencia de aminoácidos de la proteína, proceso que se llama traducción. PERO tenemos un pequeño problema que resolver:

Y es que si bien la transcripción es fácil porque pasamos de una secuencia de 4 nucleótidos a una secuencia de 4 nucleótidos, ¿Cómo pasamos de eso a una de 20 aminoácidos? La clave para resolver este problema es que los nucleótidos, para formar aminoácidos,

se van a leer de 3 en 3. Es decir, las distintas combinaciones de 3 nucleótidos darán lugar a un aminoácido específico (por ejemplo AAA dará lugar a una lisina, AAC a una asparagina, etc.).

Esto es lo que se llama el CÓDIGO GENÉTICO. El código genético son esas instrucciones que definen qué combinaciones de 3 nucleótidos dan lugar a qué aminoácidos.

Y cada triplete de nucleótidos del ARNm que codifica para un aminoácido se llama codón, y la estructura dentro de la célula que va a ser nuestra traductora, es decir, que va a traducir esos tripletes de nucleótidos en aminoácidos, es el "ribosoma".

El ribosoma es un orgánulo de la célula que lee la secuencia de nucleótidos del ARNm para formar la proteína. Básicamente lo que hace es parecido a lo que hacía la ARN polimerasa, que iba leyendo

los nucleótidos del ADN e iba construyendo la cadena complementaria del ARN; aquí, el ribosoma va a ir leyendo los tripletes de nucleótidos o "codones" del ARN mensajero y va a ir añadiendo el aminoácido correspondiente a la secuencia de la proteína creciente.

Así, cuando lea un codón UGC añadirá una cisteína, cuando lea un codón GCU añadirá una alanina, y así sucesivamente, construyendo la nueva proteína, que una vez terminada, será liberada por el ribosoma.

Aún así, por mucho que esté completada su secuencia, la proteína no está lista todavía para la acción. Como hemos dicho antes, más allá de la secuencia de aminoácidos, es precisamente la estructura

la que va a determinar que la proteína pueda hacer su función. Por tanto, una vez sintetizada la secuencia de aminoácidos, la proteína debe plegarse. Para ello, la célula tiene unas proteínas especiales, las llamadas chaperonas.

Gracias a la ayuda de las chaperonas, terminamos teniendo una proteína completa, bien plegada, y lista para la acción. La transcripción y la traducción son los mecanismos por los cuales las células leen

(o expresan) la información genética de sus genes de forma que la lectura de la información genética va del ADN al ARN, y de éste a las proteínas. Esto es lo que se conoce como expresión génica, es decir, cuando un gen da lugar a la proteína

para la que codifica, decimos que se está expresando. Se pueden producir muchas moléculas de ARN a partir de un mismo gen, y esta misma molécula de ARN puede servir para sintetizar muchas moléculas de la misma proteína.

Así, regulando la producción de ARN, las células pueden producir cantidades de cada tipo de proteína según sus necesidades. O dicho en otras palabras, habrá genes que se expresen más y otros que se expresen menos.

Y es esta expresión genética, este cocktail de proteínas y ARNs específico en cada célula, que van fluctuando según las necesidades de la misma, es la forma en que el ADN aporta la información genética necesaria para nuestro funcionamiento, para nuestro desarrollo, para

la vida. Evidentemente esto ha sido una simplificación del enorme y complejo sistema que determina la expresión genética y la traducción de la información del ADN en un producto funcional,

las proteínas. Lo que he intentado con este vídeo es que os familiaricéis más con esta molécula, de la que al final se habla a diario y por todas partes en el ámbito de la salud, por

lo que es en general muy conocida, pero tampoco tan tan conocida como para entender de qué está formada o para qué sirve. Podríamos hablar de mutaciones, de epigenética, de los cromosomas, que los he dejado ahí

muy en el aire, y de mil cosas más que abarcan el ADN. Pero creo que por hoy ya hemos tenido bastante meneo así que lo dejaremos para futuros vídeos que irán viniendo.

Sin más dilación, muchas gracias por estar ahí una vez más y hasta la próxima.