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8.2: Almacenamiento de información genética - Biología

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Qué aprenderá a hacer: explicar cómo el ADN almacena información genética

La estructura única del ADN es clave para su capacidad para almacenar y replicar información genética:

En este resultado, aprenderá a describir la estructura de doble hélice del ADN: su escalera principal de azúcar-fosfato con "peldaños" de base nitrogenada.

Objetivos de aprendizaje

  • Diagramar la estructura del ADN
  • Relacionar la estructura del ADN con el almacenamiento de información genética.

Estructura del ADN

Los componentes básicos del ADN son nucleótidos. Los componentes importantes de cada nucleótido son una base nitrogenada, desoxirribosa (azúcar de 5 carbonos) y un grupo fosfato (ver Figura 2). Cada nucleótido se nombra según su base nitrogenada. La base nitrogenada puede ser un purina, como adenina (A) y guanina (G), o un pirimidina, como citosina (C) y timina (T). El uracilo (U) también es una pirimidina (como se ve en la Figura 2), pero solo ocurre en el ARN, del que hablaremos más adelante.

Los nucleótidos se combinan entre sí mediante enlaces covalentes conocidos como enlaces fosfodiéster o vínculos. El residuo de fosfato está unido al grupo hidroxilo del carbono 5 'de un azúcar de un nucleótido y al grupo hidroxilo del carbono 3' del azúcar del siguiente nucleótido, formando así un enlace fosfodiéster 5'-3 '.

En la década de 1950, Francis Tortícolis y James Watson trabajaron juntos para determinar la estructura del ADN en la Universidad de Cambridge, Inglaterra. Otros científicos como Linus Pauling y Maurice Wilkins también estaban explorando activamente este campo. Pauling había descubierto la estructura secundaria de las proteínas mediante cristalografía de rayos X. En el laboratorio de Wilkins, la investigadora Rosalind Franklin estaba usando métodos de difracción de rayos X para comprender la estructura del ADN. Watson y Crick pudieron armar el rompecabezas de la molécula de ADN sobre la base de los datos de Franklin porque Crick también había estudiado la difracción de rayos X (Figura 3). En 1962, James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins recibieron el Premio Nobel de Medicina. Desafortunadamente, para entonces Franklin había muerto y los premios Nobel no se otorgan póstumamente.

Watson y Crick propusieron que el ADN se compone de dos hebras que se retuercen entre sí para formar un diestro hélice. Emparejamiento de bases tiene lugar entre una purina y pirimidina; a saber, A se empareja con T y G se empareja con C. La adenina y la timina son pares de bases complementarios, y la citosina y la guanina también son pares de bases complementarios. Los pares de bases están estabilizados por enlaces de hidrógeno; la adenina y la timina forman dos enlaces de hidrógeno y la citosina y la guanina forman tres enlaces de hidrógeno. Las dos hebras son anti-paralelol en la naturaleza; es decir, el extremo 3 'de una hebra mira hacia el extremo 5' de la otra hebra. El azúcar y el fosfato de los nucleótidos forman la columna vertebral de la estructura, mientras que las bases nitrogenadas se apilan en el interior. Cada par de bases está separado del otro par de bases por una distancia de 0,34 nm, y cada vuelta de la hélice mide 3,4 nm. Por lo tanto, están presentes diez pares de bases por vuelta de la hélice. El diámetro de la doble hélice de ADN es de 2 nm y es uniforme en toda su extensión. Solo el emparejamiento entre una purina y pirimidina puede explicar el diámetro uniforme. La torsión de las dos hebras entre sí da como resultado la formación de ranuras mayores y menores uniformemente espaciadas (Figura 4).

Información genética

La información genética de un organismo se almacena en moléculas de ADN. ¿Cómo puede un tipo de molécula contener todas las instrucciones para hacer seres vivos complicados como nosotros? ¿Qué componente o característica del ADN puede contener esta información? Tiene que provenir de las bases nitrogenadas, porque, como ya sabes, la columna vertebral de todas las moléculas de ADN es la misma. Pero solo se encuentran cuatro bases en el ADN: G, A, C y T. La secuencia de estas cuatro bases puede proporcionar todas las instrucciones necesarias para construir cualquier organismo vivo. Puede ser difícil imaginar que 4 “letras” diferentes puedan comunicar tanta información. Pero piense en el idioma inglés, que puede representar una gran cantidad de información usando solo 26 letras. Aún más profundo es el código binario utilizado para escribir programas de computadora. Este código contiene solo unos y ceros, y piense en todas las cosas que puede hacer su computadora. El alfabeto de ADN puede codificar instrucciones muy complejas usando solo cuatro letras, aunque los mensajes terminan siendo realmente largos. Por ejemplo, el E. coli La bacteria lleva sus instrucciones genéticas en una molécula de ADN que contiene más de cinco millones de nucleótidos. El genoma humano (todo el ADN de un organismo) consta de alrededor de tres mil millones nucleótidos dividido entre 23 moléculas de ADN emparejadas, o cromosomas.

La información almacenada en el orden de las bases se organiza en genes: cada gen contiene información para hacer un producto funcional. La información genética se copia primero a otro polímero de ácido nucleico, ARN (ácido ribonucleico), conservando el orden de las bases nucleotídicas. Los genes que contienen instrucciones para producir proteínas se convierten en ARN mensajero (ARNm). Algunos genes especializados contienen instrucciones para producir moléculas de ARN funcionales que no producen proteinas. Estas moléculas de ARN funcionan afectando directamente los procesos celulares; por ejemplo, algunas de estas moléculas de ARN regulan la expresión de ARNm. Otros genes producen moléculas de ARN que son necesarias para síntesis de proteínas, transferir ARN (ARNt), y ARN ribosómico (ARNr).

Para que el ADN funcione de manera eficaz en el almacenamiento de información, se requieren dos procesos clave. Primero, la información almacenada en la molécula de ADN debe copiarse, con errores mínimos, cada vez que una célula se divide. Esto asegura que ambas células hijas hereden el conjunto completo de información genética de la célula madre. En segundo lugar, la información almacenada en la molécula de ADN debe ser traducidoo expresado. Para que la información almacenada sea útil, las células deben poder acceder a las instrucciones para producir proteínas específicas, de modo que las proteínas correctas se produzcan en el lugar correcto en el momento correcto.

Tanto la copia como la lectura de la información almacenada en el ADN se basan en el emparejamiento de bases entre dos ácido nucleico hebras de polímero. Recuerde que la estructura del ADN es una doble hélice (consulte la Figura 5).

El azúcar desoxirribosa con el grupo fosfato forma el andamio o columna vertebral de la molécula (resaltado en amarillo en la Figura 5). Las bases apuntan hacia adentro. Las bases complementarias forman enlaces de hidrógeno entre sí dentro de la doble hélice. Mira cómo las bases más grandes (purinas) emparejar con los más pequeños (pirimidinas). Esto mantiene constante el ancho de la doble hélice. Más específicamente, A se empareja con T y C se empareja con G. Como discutimos la función del ADN en secciones posteriores, tenga en cuenta que existe una razón química para el emparejamiento específico de bases.

Para ilustrar la conexión entre la información en el ADN y una característica observable de un organismo, consideremos un gen que proporciona las instrucciones para construir la hormona insulina. La insulina es responsable de regular los niveles de azúcar en sangre. El gen de la insulina contiene instrucciones para ensamblar la proteína insulina a partir de aminoácidos individuales. Cambiar la secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN puede cambiar los aminoácidos en la proteína final, lo que lleva a un mal funcionamiento de la proteína. Si la insulina no funciona correctamente, es posible que no pueda unirse a otra proteína (receptor de insulina). En el nivel de organización del organismo, este evento molecular (cambio de secuencia de ADN) puede conducir a un estado de enfermedad, en este caso, diabetes.

Preguntas de práctica

El orden de los nucleótidos en un gen (en el ADN) es la clave de cómo se almacena la información. Por ejemplo, considere estas dos palabras: estable y tablas. Ambas palabras se construyen a partir de las mismas letras (subunidades), pero el orden diferente de estas subunidades da como resultado significados muy diferentes. En el ADN, la información se almacena en unidades de 3 letras. Utilice la siguiente clave para decodificar el mensaje cifrado. Esto debería ayudarlo a ver cómo se puede almacenar la información en el orden lineal de nucleótidos en el ADN.

ABC = aDEF = dGHI = eJKL = f
MNO = hPQR = iSTU = mVWX = n
YZA = oBCD = rEFG = sHIJ = t
KLM = wNOP = jQRS = pTUV = y

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[filas del área de práctica = ”2 ″] [/ área de práctica]
[revelar-respuesta q = ”236947 ″]Mostrar respuesta[/ revelar-respuesta]
[hidden-answer a = ”236947 ″] Así es como el ADN almacena la información.

[/ respuesta-oculta]

¿En qué parte del ADN se almacena la información?

  1. La forma del ADN
  2. La columna vertebral de azúcar-fosfato
  3. La secuencia de bases
  4. La presencia de dos hebras.

[revel-answer q = ”767717 ″] Mostrar respuesta [/ revel-answer]
[respuesta oculta a = ”767717 ″] Respuesta c. La secuencia de las bases codifica las instrucciones para la síntesis de proteínas. La forma del ADN no está relacionada con el almacenamiento de información. La columna vertebral de azúcar-fosfato solo actúa como un andamio. La presencia de dos hebras es importante para la replicación, pero su contenido de información es equivalente, ya que son complementarias entre sí.

[/ respuesta-oculta]

¿Qué afirmación es correcta?

  1. La secuencia de bases de ADN se organiza en cromosomas, la mayoría de los cuales contienen las instrucciones para construir un aminoácido.
  2. La secuencia de hebras de ADN se organiza en cromosomas, la mayoría de los cuales contienen las instrucciones para construir una proteína.
  3. La secuencia de bases de ADN se organiza en genes, la mayoría de los cuales contienen las instrucciones para construir una proteína.
  4. La secuencia de fosfatos de ADN se organiza en genes, la mayoría de los cuales contienen las instrucciones para construir una célula.

[revel-answer q = ”363484 ″] Mostrar respuesta [/ revel-answer]
[respuesta oculta a = ”363484 ″] Respuesta c. La secuencia de bases de ADN se organiza en genes, la mayoría de los cuales contienen las instrucciones para construir una proteína. El ADN almacena información en la secuencia de sus bases. La información se agrupa en genes. La proteína es lo que se codifica principalmente. [/ Hidden-answer]

Verifica tu entendimiento

Responda la (s) pregunta (s) a continuación para ver qué tan bien comprende los temas tratados en la sección anterior. Este breve cuestionario no cuente para su calificación en la clase y puede volver a tomarla un número ilimitado de veces.

Utilice este cuestionario para comprobar su comprensión y decidir si (1) estudiar más la sección anterior o (2) pasar a la siguiente sección.


8.2: Almacenamiento de información genética - Biología

La estructura única del ADN es clave para su capacidad para almacenar y replicar información genética:

En este resultado, aprenderá a describir la estructura de doble hélice del ADN: su escalera principal de azúcar-fosfato con "peldaños" de base nitrogenada.

Los resultados del aprendizaje

  • Diagramar la estructura del ADN
  • Relacionar la estructura del ADN con el almacenamiento de información genética.

8.2: Almacenamiento de información genética - Biología

La información genética de un organismo se almacena en moléculas de ADN. ¿Cómo puede un tipo de molécula contener todas las instrucciones para crear seres vivos complicados como nosotros? ¿Qué componente o característica del ADN puede contener esta información? Tiene que provenir de las bases nitrogenadas, porque, como ya sabes, la columna vertebral de todas las moléculas de ADN es la misma. Pero solo se encuentran cuatro bases en el ADN: G, A, C y T. La secuencia de estas cuatro bases puede proporcionar todas las instrucciones necesarias para construir cualquier organismo vivo. Puede ser difícil imaginar que 4 “letras” diferentes puedan comunicar tanta información. Pero piense en el idioma inglés, que puede representar una gran cantidad de información usando solo 26 letras. Aún más profundo es el código binario utilizado para escribir programas de computadora. Este código contiene solo unos y ceros, y piense en todas las cosas que puede hacer su computadora. El alfabeto de ADN puede codificar instrucciones muy complejas usando solo cuatro letras, aunque los mensajes terminan siendo realmente largos. Por ejemplo, el E. coli La bacteria lleva sus instrucciones genéticas en una molécula de ADN que contiene más de cinco millones de nucleótidos. El genoma humano (todo el ADN de un organismo) consta de alrededor de tres mil millones nucleótidos dividido entre 23 moléculas de ADN emparejadas, o cromosomas.

La información almacenada en el orden de las bases se organiza en genes: cada gen contiene información para hacer un producto funcional. La información genética se copia primero a otro polímero de ácido nucleico, ARN (ácido ribonucleico), conservando el orden de las bases nucleotídicas. Los genes que contienen instrucciones para producir proteínas se convierten en ARN mensajero (ARNm). Algunos genes especializados contienen instrucciones para producir moléculas de ARN funcionales que no producen proteinas. Estas moléculas de ARN funcionan afectando directamente los procesos celulares, por ejemplo, algunas de estas moléculas de ARN regulan la expresión de ARNm. Otros genes producen moléculas de ARN que son necesarias para síntesis de proteínas, transferir ARN (ARNt), y ARN ribosómico (ARNr).

Para que el ADN funcione de manera eficaz en el almacenamiento de información, se requieren dos procesos clave. Primero, la información almacenada en la molécula de ADN debe copiarse, con errores mínimos, cada vez que una célula se divide. Esto asegura que ambas células hijas hereden el conjunto completo de información genética de la célula madre. En segundo lugar, la información almacenada en la molécula de ADN debe ser traducidoo expresado. Para que la información almacenada sea útil, las células deben poder acceder a las instrucciones para producir proteínas específicas, de modo que las proteínas correctas se produzcan en el lugar correcto en el momento correcto.

Figura 1. ADN y doble hélice # 8217. Gráfico modificado de & # 8220DNA estructura química, & # 8221 por Madeleine Price Ball, CC-BY-SA-2.0

Tanto la copia como la lectura de la información almacenada en el ADN se basan en el emparejamiento de bases entre dos ácido nucleico hebras de polímero. Recuerde que la estructura del ADN es una doble hélice (consulte la Figura 1).

El azúcar desoxirribosa con el grupo fosfato forma el andamio o columna vertebral de la molécula (resaltado en amarillo en la Figura 1). Las bases apuntan hacia adentro. Las bases complementarias forman enlaces de hidrógeno entre sí dentro de la doble hélice. Mira cómo las bases más grandes (purinas) emparejar con los más pequeños (pirimidinas). Esto mantiene constante el ancho de la doble hélice. Más específicamente, A se empareja con T y C se empareja con G. Como discutimos la función del ADN en secciones posteriores, tenga en cuenta que existe una razón química para el emparejamiento específico de bases.

Para ilustrar la conexión entre la información en el ADN y una característica observable de un organismo, consideremos un gen que proporciona las instrucciones para construir la hormona insulina. La insulina es responsable de regular los niveles de azúcar en sangre. El gen de la insulina contiene instrucciones para ensamblar la proteína insulina a partir de aminoácidos individuales. Cambiar la secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN puede cambiar los aminoácidos en la proteína final, lo que lleva a un mal funcionamiento de la proteína. Si la insulina no funciona correctamente, es posible que no pueda unirse a otra proteína (receptor de insulina). En el nivel de organización del organismo, este evento molecular (cambio de secuencia de ADN) puede conducir a un estado de enfermedad, en este caso, diabetes.

Preguntas de práctica

El orden de los nucleótidos en un gen (en el ADN) es la clave de cómo se almacena la información. Por ejemplo, considere estas dos palabras: estable y tablas. Ambas palabras se construyen a partir de las mismas letras (subunidades), pero el orden diferente de estas subunidades da como resultado significados muy diferentes. En el ADN, la información se almacena en unidades de 3 letras. Utilice la siguiente clave para decodificar el mensaje cifrado. Esto debería ayudarlo a ver cómo se puede almacenar la información en el orden lineal de nucleótidos en el ADN.

ABC = a DEF = d GHI = e JKL = f
MNO = h PQR = i STU = m VWX = n
YZA = o BCD = r EFG = s HIJ = t
KLM = w NOP = j QRS = p TUV = y

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La diversidad estructural de los polímeros genéticos artificiales.

La genética sintética es una subdisciplina de la biología sintética que tiene como objetivo desarrollar polímeros genéticos artificiales (también denominados ácidos xenonucleicos o XNA) que pueden replicarse in vitro y, finalmente, en organismos celulares modelo. Este campo de la ciencia combina la química orgánica con la ingeniería de la polimerasa para crear formas alternativas de ADN que pueden almacenar información genética y evolucionar en respuesta a estímulos externos. Los profesionales de la genética sintética postulan que XNA podría usarse para salvaguardar organismos de biología sintética almacenando información genética en cromosomas ortogonales. Los polímeros XNA también se encuentran bajo investigación activa como fuente de reactivos de afinidad (aptámeros) resistentes a nucleasas y catalizadores (xenozimas) con aplicaciones prácticas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. En esta revisión, proporcionamos una perspectiva estructural sobre estructuras dúplex antiparalelas conocidas en las que al menos una hebra del dúplex de Watson-Crick está compuesta en su totalidad por XNA. Actualmente, solo un puñado de estructuras XNA se han archivado en el Protein Data Bank en comparación con las más de 100 000 estructuras que ahora están disponibles. Dado el creciente interés en los proyectos de xenobiología, decidimos comparar las características estructurales de los polímeros XNA y discutir su potencial para acceder a nuevas regiones del espacio de pliegues de ácidos nucleicos.

© The Author (s) 2015. Publicado por Oxford University Press en nombre de Nucleic Acids Research.

Cifras

Las estructuras representativas ilustran la estructura ...

Las estructuras representativas ilustran la diversidad estructural y la plasticidad de nucleicos naturales y artificiales ...

Unidades de repetición de la red troncal XNA. Químico…

Unidades de repetición de la red troncal XNA. Estructuras químicas del nucleico natural y artificial (XNA) ...

Parámetros geométricos de A-…

Parámetros geométricos de hélices naturales en forma A y B. ( A ) Genética natural ...

Ángulos de fase de pseudorotación PAG por…

Ángulos de fase de pseudorotación PAG para dúplex XNA. Los ángulos solo se calcularon para oligonucleótidos ...

(χ, δ ) covarianza del ángulo ...

(χ, δ ) las matrices de covarianza de ángulos reflejan la diversidad estructural y la plasticidad de ...


La importancia del ADN y su importancia en la biología moderna

El ácido desoxirribonucleico, también conocido como "ADN", es más que un grupo de nucleótidos perfectamente organizados y orquestados para formar la infame "doble hélice". Habitualmente estudiado a nivel molecular, el ADN y su estructura han sido fundamentales para comprender la evolución. No se puede subestimar la importancia del ADN, que tiene varias aplicaciones en muchos campos. La comprensión y la apreciación de la estructura y función del ADN ha abierto muchas áreas de investigación, como la ingeniería genética, que es un área de estudio de creciente interés. La ciencia forense y la genealogía también dependen en gran medida de las huellas dactilares del ADN y la secuenciación de la información.

Se piensa que el ADN es un modelo para que el cuerpo produzca proteínas. Estructuralmente, una molécula de ADN tiene un esqueleto de azúcar-fosfato con pares de bases unidos por enlaces de hidrógeno, estos enlaces de hidrógeno ayudan a estabilizar la estructura helicoidal del ADN. La estabilidad de la estructura del ADN se logra mediante el apilamiento de bases (interacciones hidrofóbicas). Considere una oración: la oración en sí misma es el polímero, y las letras que la componen, las unidades individuales de la oración, son sus monómeros. El ADN está compuesto de manera similar: es un polímero formado por monómeros llamados nucleótidos. Hay cuatro nucleótidos diferentes: A (adenina), C (citosina), G (guanina) y T (timina). Los nucleótidos son los componentes básicos del ADN; al igual que las letras de una oración, se pueden organizar de varias maneras, cambiando la función general de la cadena de ADN [1]. Las moléculas de ADN están empaquetadas en cromosomas, almacenando información genética. Los individuos tienen una secuencia y disposición diferentes de cromosomas, genes y alelos (variantes de genes). Este patrón único de material genético es la base por la cual se forma la extracción de información sobre un organismo.

Las enfermedades y las condiciones médicas se pueden interpretar y comprender utilizando el ADN: las mutaciones genéticas que dañan el ADN tienen efectos adversos en la salud y el bienestar de un individuo. Un estudio que investiga la importancia del ADN concluyó que los trastornos hereditarios se transmiten a través del ADN defectuoso, por ejemplo, el estrés oxidativo daña el ADN hasta tal punto que las células germinales, involucradas en la concepción, se dañan. El resultado, entre otros, de tal daño al ADN es la infertilidad, que se transmite por la línea germinal y también puede surgir cáncer infantil [2].

La batalla contra el cáncer también se basa en la manipulación de la replicación del ADN. Sin cura para esta condición en la actualidad, los científicos de todo el mundo se centran ahora, más que nunca, en la investigación del ADN. Se dice que los pacientes con cáncer tienen “fragmentos de ADN derivados de tumores [ADN tumoral circulante (ADNct)]” y el descubrimiento de estos fragmentos ha demostrado ser valioso para evaluar la propagación y la recurrencia del cáncer [3]. La epidemiología de COVID-19 también se puede entender usando ADN, particularmente en el análisis de individuos susceptibles. La entrada y replicación virales exitosas dependen de la interacción del SARS-CoV-2 y la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2). Los estudios muestran que el polimorfismo del gen ACE2 tiene un efecto sobre la gravedad de COVID-19. También tiene implicaciones en la susceptibilidad individual a la enfermedad [4]. La variación genética de ACE2, un resultado directo de la mutación del ADN, significa que diferentes variedades de esta enzima tendrán diferentes interacciones con el virus, lo que explica por qué y cómo contraer el virus tiene diferentes efectos en las personas.

Si bien los estudios de ADN se ven principalmente en entornos clínicos, son útiles en otros lugares: el ADN tiene una longevidad de varios años, lo que lo hace útil en el rastreo histórico y la arqueología. Estas aplicaciones prácticas han ayudado a los estudiosos de la historia a saber dónde fue enterrado Ricardo III y también a saber que los hijos del zar Nicolás II fueron asesinados durante la Revolución Rusa, sin tener en cuenta las especulaciones sobre su desaparición. El simple rastreo de las secuencias de ADN únicas permitió descubrir tales verdades [5].

El ADN también se puede utilizar en la agricultura para identificar cultivos, así como en la "clonación de genes de rasgos agronómicos importantes y el mejoramiento asistido por marcadores moleculares" [6]. Las aplicaciones de esto también se pueden ver en los colores de la biotecnología. La biotecnología verde (para la agricultura) ve su aplicación en la ingeniería molecular en la selección de plantas para modificar genéticamente plantas con características deseables [7, 8]. El concepto detrás de la fabricación del "arroz dorado" utiliza el ADN como base para tales modificaciones, y el arroz se modifica genéticamente para aumentar el contenido de vitamina A. Aunque existen muchas controversias con respecto al consumo de "arroz dorado", puede ser especialmente útil para ayudar a reducir una deficiencia generalizada de vitamina A (retinol) en lugares como Bangladesh, donde 3.000 niños mueren diariamente debido a la deficiencia de vitamina A [9].

El ADN es versátil y tiene un amplio espectro de usos en varias disciplinas. La lista de ejemplos de sus usos y aplicaciones es exhaustiva, ilustrando y demostrando cuán importante es, especialmente en biología moderna. Es un hecho innegable que el descubrimiento del ADN ha tenido un impacto positivo en el mundo de la ciencia, ayudando a los científicos en su búsqueda para aprender más sobre la genética de varios organismos. Esta información ha sido beneficiosa para comprender la epidemiología y, en última instancia, ha mejorado nuestra calidad de vida.

Referencias

[1] Khan Academy, "Estructura y función del ADN", Khan Academy, 2020. [En línea]. Disponible: https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/biomolecules/dna/a/dna-structure-and-function. [Consultado el 5 de julio de 2020].

[2] R. J. Aitken, G. N. De Iuliis y R. I. McLachlan, "Significado biológico y clínico del daño del ADN en la línea germinal masculina", Revista Internacional de Andrología, no. 32, pág. 48, 2008.

[3] E. Heitzer, "Punto: ADN tumoral circulante para el tratamiento moderno del cáncer", Química Clínica , vol. 66, no. 1, pág. 143, 2020.

[4] C. A. Devaux, J.-M. Rolain y D. Raoult, "Polimorfismo del receptor ACE2: susceptibilidad al SARS-CoV-2, hipertensión, insuficiencia multiorgánica y resultado de la enfermedad COVID-19", Revista de Microbiología, Inmunología e Infección, vol. 53, págs.425-435, 2020.

[5] J. Wilson, "CNN Health", Turner Broadcasting System, 25 de abril de 2013. [En línea]. Disponible: https://edition.cnn.com/2013/04/25/health/national-dna-day-tests/index.html. [Consultado el 3 de julio de 2020].

[6] C. Wang, X. Zhu, L. Shangguan y J. Fang, "Aplicaciones de las tecnologías del ADN en la agricultura", Genómica actual, vol. 17, no. 4, págs. 379-386, 2016.

[7] P. Kafarski, "Código arcoíris de biotecnología", QUÍMICA, vol. 66, no. 8, págs. 811-816, 2012.

[8] M. C. S. Barcelos, F. B. Lupki, G. A. Campolina, D. L. Nelson y G. Molina, "Los colores de la biotecnología: descripción general y desarrollo de las áreas blancas, verdes y azules", Cartas de Microbiología FEMS, vol. 365, no. 21, pág. 1 de enero de 2018.

[9] Dhaka Tribune, "Bangladesh cerca de lanzar Golden Rice", Dhaka Tribune, 28 de octubre de 2019. [En línea]. Disponible: https://www.dhakatribune.com/bangladesh/agriculture/2019/10/28/bangladesh-close-to-releasing-golden-rice. [Consultado el 13 de julio de 2020].

Laura es una estudiante de medicina de primer año que también es una apasionada de la ciencia. Después de haber realizado una extensa investigación en temas relacionados con STEM, ha crecido para disfrutar del aspecto científico de STEM. Además de la medicina y la ciencia, Laura es una apasionada de la salud y el fitness, el desarrollo personal y la horticultura, y también disfruta de la lectura y la repostería. Laura es editora de comunicación científica, como parte del equipo de voluntarios de Youth STEM Matters.


Intercambio de información genética

Las bacterias no tienen una etapa reproductiva sexual obligada en su ciclo de vida, pero pueden ser muy activas en el intercambio de información genética. La información genética contenida en el ADN se puede transferir de una célula a otra, sin embargo, este no es un intercambio verdadero, porque solo un socio recibe la nueva información. Además, la cantidad de ADN que se transfiere suele ser solo una pequeña parte del cromosoma. Hay varios mecanismos por los que esto ocurre. En la transformación, las bacterias toman fragmentos libres de ADN que flotan en el medio. Para absorber el ADN de manera eficiente, las células bacterianas deben estar en un estado competente, que se define por la capacidad de las bacterias para unirse a fragmentos libres de ADN y se forma naturalmente solo en un número limitado de bacterias, como Haemophilus, Neisseria, Estreptococo, y Bacilo. Muchas otras bacterias, incluidas E. coli, puede volverse competente artificialmente en condiciones de laboratorio, como por exposición a soluciones de cloruro de calcio (CaCl2). La transformación es una herramienta importante en la tecnología del ADN recombinante, porque los fragmentos de ADN de un organismo pueden ser absorbidos por un segundo organismo, lo que permite que el segundo organismo adquiera nuevas características.

La transducción es la transferencia de ADN de una bacteria a otra por medio de un virus que infecta a las bacterias llamado bacteriófago. La transducción es un medio eficaz de transferir ADN entre bacterias porque el ADN encerrado en el bacteriófago está protegido de la descomposición física y del ataque de las enzimas del medio ambiente y el bacteriófago lo inyecta directamente en las células. Sin embargo, la transferencia génica generalizada mediante transducción tiene una importancia limitada porque el empaquetamiento del ADN bacteriano en un virus es ineficaz y los bacteriófagos suelen estar muy restringidos en la gama de especies bacterianas que pueden infectar. Por tanto, la transferencia entre especies de ADN por transducción es poco común.

La conjugación es la transferencia de ADN por contacto directo de célula a célula mediada por plásmidos (moléculas de ADN no cromosómicas). Los plásmidos conjugativos codifican un mecanismo extremadamente eficaz que media su propia transferencia de una célula donante a una célula receptora. El proceso tiene lugar en una dirección, ya que solo las células del donante contienen el plásmido conjugativo. En las bacterias gramnegativas, las células del donante producen un pilus codificado por plásmido específico, llamado pilus sexual, que une la célula del donante a la célula receptora. Una vez conectadas, las dos células entran en contacto directo y se forma un puente conyugal a través del cual el ADN se transfiere del donante al receptor. Muchos plásmidos conjugativos pueden transferirse y reproducirse en un gran número de diferentes especies de bacterias gramnegativas. Los plásmidos varían en tamaño, desde unos pocos miles hasta más de 100.000 pares de bases, estos últimos a veces se denominan megaplasmidos.

El cromosoma bacteriano también se puede transferir durante la conjugación, aunque esto ocurre con menos frecuencia que la transferencia de plásmidos. La conjugación permite la herencia de grandes porciones de genes y puede ser responsable de la existencia de bacterias con rasgos de varias especies diferentes. También se ha observado conjugación en el género grampositivo Enterococcus, pero el mecanismo de reconocimiento celular y transferencia de ADN es diferente al que ocurre en las bacterias gramnegativas.


Resolviendo La Estructura De La Hoja De Trabajo De Adn Respuestas

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Almacenamiento de información genética en biología para especializaciones I

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Azúcar desoxirribosa y fosfatos enlaces fosfodiéster 5. Resolución de la estructura del adn. Mostrando las 8 hojas de trabajo principales en la categoría que resuelven la estructura del adn.

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Una vez que encuentre su hoja de trabajo.

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Si tiene una hebra de ADN en la que 20 de las bases son adenina

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¿Por qué es importante la replicación del ADN?

La replicación del ADN es importante porque crea una segunda copia de ADN que debe entrar en una de las dos células hijas cuando una célula se divide. Sin replicación, cada célula carece de suficiente material genético para proporcionar instrucciones para crear proteínas esenciales para la función corporal.

El ADN generalmente está empaquetado de manera apretada en una estructura llamada cromatina. Es de doble hebra y se retuerce en una estructura llamada doble hélice. Para replicarse, el ADN debe desenrollarse. Después de desenrollarse, cada lado del ADN se separa abriendo la cremallera por la mitad, y las dos hebras descomprimidas sirven como plantillas para crear nuevas hebras. Al final de la replicación, los dos nuevos segmentos de ADN contienen cada uno una hebra vieja y una nueva.

La replicación ocurre a diferentes velocidades en diferentes tipos de células. Algunas células se dividen continuamente y deben replicar constantemente su ADN. Otras células se dividen a un ritmo mucho más lento y no necesitan replicar su ADN con tanta frecuencia. Some cells divide until the organ they make up reaches its normal size, and then they do not divide again.

ADN significa ácido desoxirribonucleico. Each strand of DNA is made up of a sugar, a phosphate and a nitrogenous base bonded together into a structure called a nucleotide. Many nucleotides bond together to form DNA.


The Role of Genes and Inheritance

Genes are located on rodlike structures called chromosomes that are found in the nucleus of every cell in the body. Each gene occupies a specific position on a chromosome. Because genes provide instructions for making proteins, and proteins determine the structure and function of each cell in the body, it follows that genes are responsible for all the characteristics you inherit.

The full genetic instructions for each person, known as the human genome, is carried by 23 pairs of chromosomes, and consists of around 20,000-25,000 genes.

At conception, the embryo receives 23 chromosomes from the mother's egg and 23 chromosomes from the father's sperm. These pair up to make a total of 46 chromosomes. Pairs 1 to 22 are identical or nearly identical the 23rd pair consist of the sex chromosomes, which are either X or Y. Each egg and sperm contains a different combination of genes. This is because when egg and sperm cells form, chromosomes join together and randomly exchange genes between each other before the cell divides. This means that, with the exception of identical twins (see How twins are conceived), each person has unique characteristics.

How gender is determined

Of the 23 pairs of chromosomes that are inherited, one pair determines gender. This pair is composed either of two X (female) chromosomes, in which case the baby will be a girl, or of one X and one Y (male) chromosome, in which case the baby will be a boy.

An egg always contains one X chromosome, while a sperm can carry an X or a Y chromosome. Whether your baby is a boy or a girl will therefore always be determined by the father. If a sperm carrying an X chromosome fertilizes the egg, the resulting embryo will be a girl. If a sperm with a Y chromosome fertilizes the egg, the resulting embryo will be a boy. In the male, both the X and Y chromosomes are active. In females, however one of the two X chromosomes is deactivated early in development of the embryo in order to prevent duplicate instructions. This could be the X chromosome from either the mother or the father.

Gene variations

Each gene within a cell exists in two versions, one inherited from each parent. Often these genes are identical. However, some paired genes occur in slightly different versions, called alleles. There may be two to several hundred alleles of a gene, although each person can only have two. This variation in alleles accounts for the differences between individuals, such as color of eyes or shape of ears. One allele may be dominant and "overpower" the other recessive one.

Genes usually exist in a healthy form, but sometimes a gene is faulty. Genetic disorders arise either when an abnormal gene is inherited or when a gene changes, or mutates. Genetic disorders may follow a dominant or recessive pattern of inheritance. They can also be passed on via the X chromosome. Such sex-linked disorders are usually recessive, which means that a woman can carry the faulty gene without being affected, because she has another healthy X chromosome to compensate. If a boy receives an affected X chromosome, he will be affected a girl will be a healthy carrier like her mother. An affected male could pass on the affected gene only to his daughters.


Genetics: Biosynthesis Pathway of A New DNA Nucleobase Elucidated (Biology)

DNA is composed of nucleobases represented by the letters A, T, G and C. They form the basis of the genetic code and are present in all living beings. But in a bacteriophage, another base, represented by the letter Z, exists. This exception, the only one observed to date, has long remained a mystery. Scientists from the Institut Pasteur and the CNRS, in collaboration with the CEA, have now elucidated the biosynthesis pathway of this base. This work has been published in the April 30th, 2021 issue of Ciencias.

DNA, or deoxyribonucleic acid, is a molecule that serves as the medium for storing genetic information in all living organisms. It is a double helix characterized by alternating purine nucleobases (adenine and guanine) and pyrimidine nucleobases (cytidine and deoxycytidine). The bases of each DNA strand are located at the center of the helix and are bonded together, thereby linking the two DNA strands: adenine forms two hydrogen bonds with thymine (A–T), and guanine forms three hydrogen bonds with cytosine (G–C). This applies to all living beings, with one exception.

Cyanophage S-2L, an exception to conventional genetics.

Cyanophage S-2L is a bacteriophage, in other words a virus that infects bacteria. In this phage, adenine is completely replaced by another base, 2-aminoadenine (represented by the letter Z). The latter forms three hydrogen bonds with thymine (Z–T), instead of the usual two bonds between adenine and thymine. This higher number of bonds increases the stability of the DNA at high temperatures and changes its conformation, meaning that the DNA is less well recognized by proteins and small molecules

2-aminoadenine biosynthesis pathway elucidated

Since it was discovered in 1977, cyanophage S-2L has been the only known exception, and the biosynthesis pathway of 2-aminoadenine has remained unknown. Scientists from the Institut Pasteur and the CNRS, in collaboration with the CEA, recently elucidated this biosynthesis pathway and demonstrated its enzymatic origins. They achieved this by identifying a homolog of the known enzyme succinoadenylate synthase (PurA) in the genome of cyanophage S-2L. A phylogenetic analysis of this enzyme family revealed a link between the homolog, known as PurZ, and the PurA enzyme in archaea. This indicates that the homolog is an ancient enzyme that probably conferred an evolutionary advantage. The research was carried out using the Institut Pasteur’s Crystallography Platform.

The new Z–T base pair and the discovery of the biosynthesis pathway show that new bases can be enzymatically incorporated into genetic material. This increases the number of coding bases in DNA, paving the way for the development of synthetic genetic biopolymers.

Fuente

A third purine biosynthetic pathway encoded by aminoadenine-based viral DNA genomes, Ciencias,April 30, 2021


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