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9° premedia · Ciencias Naturales
La genética y la evolución · El material hereditario

El ADN y el ARN

Te conviene dominar: Tipos de células: procariota y eucariotas (7.° grado (premedia))
Te conviene dominar: La célula, unidad de los seres vivos (7.° grado (premedia))

Cuando el Instituto Conmemorativo Gorgas o un laboratorio hace una prueba de paternidad, compara el ADN de una persona con el de su familia para confirmar el parentesco. Ese ADN está en cada núcleo de tus células: unos dos metros de molécula, enrollados hasta caber en un espacio de apenas unas micras. ¿Cómo está construida y cómo logra caber en un espacio tan pequeño sin perder la información? Lo vas a ver en esta página.

Los nucleótidos: la unidad del ADN

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es la molécula que guarda la información hereditaria de los organismos. En las células eucariotas la mayor parte está en el núcleo; también hay un poco en mitocondrias y cloroplastos. En las procariotas está en el citoplasma (nucleoide). Está formado por pocos ingredientes: ácido fosfórico, un azúcar y cuatro bases nitrogenadas.

Un nucleótido de ADN, con su grupo fosfato, la desoxirribosa y una base nitrogenada, y una cadena de tres nucleótidos (A, T y G) unidos por enlaces fosfodiéster que forman el esqueleto azúcar-fosfato. Se distinguen las bases púricas, de anillo doble, de las pirimidínicas, de anillo sencillo. un nucleótido P grupo fosfato O 5' 3' desoxirribosa base nitrogenada (A, T, G o C) púricas (A, G) anillo doble pirimidínicas (T, C) anillo sencillo cadena de nucleótidos esqueleto azúcar-fosfato P P P A (adenina) T (timina) G (guanina) 5' 3' enlace fosfodiéster
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Explica qué es el ADN, qué tipo de información contiene y en qué parte de una célula eucariota se encuentra la mayor parte de esta molécula.

Explica qué es el ADN, qué tipo de información contiene y en qué parte de una célula eucariota se encuentra la mayor parte de esta molécula.

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Explica qué es un nucleótido y nombra sus tres componentes. ¿Cuál de ellos varía de un nucleótido a otro y constituye la «letra» de la información genética?

Explica qué es un nucleótido y nombra sus tres componentes. ¿Cuál de ellos varía de un nucleótido a otro y constituye la «letra» de la información genética?

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La doble hélice de ADN se parece a una escalera de caracol. Explica qué moléculas forman los «laterales» de la escalera y cuáles forman los «peldaños», y cómo están…

La doble hélice de ADN se parece a una escalera de caracol. Explica qué moléculas forman los «laterales» de la escalera y cuáles forman los «peldaños», y cómo están unidos entre sí los componentes de cada peldaño.

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La doble hélice y la regla de Chargaff

¿Por qué siempre una púrica con una pirimidínica? Porque así la distancia entre las dos cadenas es constante (una púrica con otra púrica sería demasiado ancha; dos pirimidínicas, demasiado estrecha) y la hélice mantiene un diámetro uniforme. Es lo que te ayuda a resolver el esquema del ejercicio de abajo: los marcadores señalan, por un lado, el esqueleto azúcar-fosfato, y por otro, los puentes de hidrógeno entre bases.

Prueba con esta secuencia: completa la cadena complementaria.

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Nombra las cuatro bases nitrogenadas del ADN y explica la regla de emparejamiento que sigue la doble hélice.

Nombra las cuatro bases nitrogenadas del ADN y explica la regla de emparejamiento que sigue la doble hélice.

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El esquema muestra un fragmento de doble hélice de ADN. Indica qué representan los marcadores 1 y 2, y completa las bases que faltan en los peldaños señalados con ?,…

El esquema muestra un fragmento de doble hélice de ADN. Indica qué representan los marcadores 1 y 2, y completa las bases que faltan en los peldaños señalados con ?, sabiendo que la A se empareja siempre con la T y la G con la C.

A T G C G A T A C G C ? ? ? 1 2
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Practica★☆☆Sin empezar
En el ADN de una especie, el $22\ \%$ de las bases son timina. Calcula qué porcentaje habrá de adenina, de guanina y de citosina, y explica el razonamiento.

En el ADN de una especie, el $22\ \%$ de las bases son timina. Calcula qué porcentaje habrá de adenina, de guanina y de citosina, y explica el razonamiento.

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Practica★★☆Sin empezar
En una molécula de ADN, el $18\ \%$ de las bases son guanina. Calcula los porcentajes de citosina, adenina y timina, y explica cada paso del razonamiento.

En una molécula de ADN, el $18\ \%$ de las bases son guanina. Calcula los porcentajes de citosina, adenina y timina, y explica cada paso del razonamiento.

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Del ADN a los genes y cromosomas

De menor a mayor tamaño: nucleótido (unidad del ADN) → gen (segmento de ADN) → cromosoma (ADN + proteínas) → núcleo (donde está el ADN) → célula.

La relación es una cadena de niveles: ADN → gen → proteína → rasgo. Cada gen distinto contiene la información de una proteína específica. En la reproducción sexual, cada progenitor aporta la mitad de los cromosomas; por eso los hijos se parecen a sus padres sin ser idénticos a ellos.

Practica★★☆Sin empezar
Explica qué es un gen y describe su relación con el ADN, los cromosomas y las proteínas.

Explica qué es un gen y describe su relación con el ADN, los cromosomas y las proteínas.

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Ordena de menor a mayor tamaño estas estructuras y explica en una frase qué es cada una: cromosoma, célula, gen, nucleótido, núcleo.

Ordena de menor a mayor tamaño estas estructuras y explica en una frase qué es cada una: cromosoma, célula, gen, nucleótido, núcleo.

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La replicación semiconservadora

Animación de la replicación semiconservadora del ADN: las dos cadenas originales se separan y junto a cada una crece de izquierda a derecha una cadena nueva, de modo que cada molécula hija tiene una cadena vieja y una nueva ADN original (2 cadenas) copia 1: 1 vieja + 1 nueva copia 2: 1 vieja + 1 nueva

El empaquetamiento: cromatina y cromosomas

El ADN de una célula humana mide unos dos metros, pero el núcleo mide unos $6\ \mu\text{m}$ de diámetro. ¿Cómo se pliega sin romperse ni enredarse?

Niveles de empaquetamiento del ADN de arriba abajo: la doble hélice se enrolla en histonas formando nucleosomas, estos se pliegan y superenrollan en la fibra de cromatina, y en la división celular la cromatina se condensa en un cromosoma doble hélice de ADN se enrolla en histonas histonas ADN nucleosomas (ADN + histonas) se pliegan y superenrollan cromatina nucleosomas plegados y superenrollados se condensa al máximo cromosoma condensado (división celular)

En resumen: una bacteria suele tener un único cromosoma circular, sin núcleo, en el nucleoide; una célula eucariota tiene varios cromosomas lineales dentro del núcleo, asociados a histonas. Además, el ADN mitocondrial (ADNmt) es un poco de ADN propio de las mitocondrias, que se hereda por vía materna.

El genoma

El genoma de dos personas es casi igual, pero no del todo: la secuencia varía en muchos puntos. Esa variabilidad funciona como un «código de barras» propio de cada persona (solo los gemelos monocigóticos comparten el mismo) y es la base de los análisis de ADN que se usan para identificar personas y confirmar parentescos.

Genoma humano y mapas del genoma

Un mapa del genoma indica en qué cromosoma y en qué lugar está cada gen. Se construyó leyendo la secuencia de bases de los 23 pares de cromosomas humanos.

Ventajas: detectar a tiempo enfermedades hereditarias, entender mejor las enfermedades y diseñar tratamientos. Riesgos: que se pierda la privacidad de los datos genéticos o que alguien sea discriminado por sus genes.

El ARN, colaborador del ADN

Comparación entre el ADN, una doble hélice de dos cadenas con desoxirribosa y bases A, T, G y C, y el ARN, una sola cadena de nucleótidos con ribosa y bases A, U, G y C ADN Bicatenario (2 cadenas) Azúcar: desoxirribosa Bases: A, T, G, C nucleótido ARN Monocatenario (1 cadena) Azúcar: ribosa Bases: A, U, G, C La timina (T) solo está en el ADN; el uracilo (U), solo en el ARN.
ADN ARN
Cadenas dos (doble hélice) una
Azúcar desoxirribosa ribosa
Bases A, T, G, C A, U, G, C

Vuelve al principio: los dos metros de ADN caben en el núcleo porque se enrollan en histonas, forman nucleosomas y se superenrollan en cromatina, con varios niveles de plegamiento. En total, dos metros ($2{,}000{,}000\ \mu\text{m}$) en un núcleo de unos $6\ \mu\text{m}$ implican una compactación del orden de $300{,}000$ veces en longitud. La cifra de $10{,}000$ veces del ejemplo anterior corresponde solo a un cromosoma en metafase.

Resumen

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