Genética molecular

Qué te va a pedir el examen

• Explicar la replicación del ADN con sus enzimas y sus tres adjetivos: semiconservativa, bidireccional y semidiscontinua.
• Resolver problemas de secuencias: de la hebra molde al ARNm y de ahí al péptido, dejando el razonamiento por escrito.
• Enunciar las características del código genético y usarlas para clasificar el efecto de una mutación.
• Distinguir la expresión génica en procariotas y eucariotas: intrones, exones, splicing.
• Razonar por qué dos células con el mismo ADN son distintas (regulación de la expresión génica).

1 La replicación: copiar el ADN con reglas estrictas

Antes de dividirse, la célula copia su ADN. La replicación se describe con tres adjetivos que conviene dar juntos: es semiconservativa (cada molécula nueva conserva una hebra original, como demostró el experimento de Meselson y Stahl), bidireccional (avanza en los dos sentidos desde cada origen) y semidiscontinua. Este último es el que hay que saber explicar, no solo nombrar.

La clave que lo explica todo: la ADN polimerasa solo sintetiza en sentido 5' a 3'. Como las dos hebras del ADN son antiparalelas, en una puede avanzar de forma continua (la hebra conductora) y en la otra tiene que trabajar a saltos, hacia atrás, en trozos llamados fragmentos de Okazaki que después une la ligasa: es la hebra retardada. De ahí lo de semidiscontinua. Si te piden justificarlo, esa es la respuesta completa, y son cuatro líneas.

Del reparto de enzimas, quédate con la lógica: la helicasa abre la doble hélice, la primasa fabrica un cebador de ARN (la polimerasa no sabe empezar de cero), la ADN polimerasa sintetiza la hebra nueva y corrige errores, y la ligasa une los fragmentos. Un apunte que evita un despiste frecuente: los telómeros, los extremos que se acortan con cada división, son exclusivos de eucariotas; el cromosoma procariota es circular y no tiene extremos que acortar.

2 Del gen a la proteína: transcripción y maduración

El dogma central ordena el tema entero: ADN, transcripción, ARN, traducción, proteína. Cuando te pregunten por cualquier proceso, sitúalo en ese mapa: qué molécula entra, cuál sale y qué enzima trabaja.

La transcripción es la síntesis de ARN a partir de una hebra molde de ADN; la hace la ARN polimerasa, que a diferencia de la ADN polimerasa no necesita cebador. En procariotas ocurre en el citoplasma y puede solaparse con la traducción; en eucariotas ocurre en el núcleo y el ARN sale ya maduro.

Esa maduración es materia de examen: en eucariotas los genes tienen intrones (no codificantes) y exones (codificantes), y el splicing elimina los intrones y empalma los exones, dentro del núcleo. Se añaden además la caperuza en el extremo 5' y la cola poli-A en el 3', que protegen el mensajero. Un truco de memoria que funciona: exón es el que se expresa.

Y una idea que luce en las respuestas: el splicing alternativo permite que un mismo gen produzca varias proteínas distintas según qué exones se conserven. Es una de las razones de que tengamos muchas más proteínas que genes.

3 El código genético y la traducción

El código genético es la correspondencia entre codones (tripletes de nucleótidos del ARNm) y aminoácidos. Sus características se preguntan tal cual: es universal (prácticamente el mismo en todos los seres vivos), degenerado (varios codones pueden codificar el mismo aminoácido: hay 64 codones para 20 aminoácidos), no ambiguo (cada codón codifica un único aminoácido) y de lectura continua, sin solapamientos ni comas.

Cuidado con el sentido de la degeneración, porque es el error más citado del tema: degenerado significa varios codones para un aminoácido, nunca al revés. Un codón jamás especifica dos aminoácidos distintos; por eso el código es a la vez degenerado y no ambiguo, sin contradicción. Como un idioma con sinónimos: varias palabras significan lo mismo, pero cada palabra tiene un solo significado.

Los codones especiales hay que saberlos: AUG es el de inicio (y codifica metionina); UAA, UAG y UGA son de parada y no codifican ningún aminoácido. La traducción ocurre en los ribosomas: el ARNt reconoce cada codón con su anticodón complementario, aporta el aminoácido, se forma el enlace peptídico y el ribosoma avanza codón a codón hasta el primer stop.

4 El problema de secuencias, paso a paso

El ejercicio tipo te da una secuencia de ADN y te pide el ARNm y el péptido. El método es siempre el mismo. Paso uno: identifica qué hebra te han dado, y dilo por escrito. La hebra molde es la que se lee para transcribir: el ARNm es complementario a ella. La codificante es la otra: el ARNm es idéntico a ella cambiando T por U. Confundirlas es el fallo que arruina el problema entero.

Paso dos: transcribe respetando dos reglas: el ARNm se escribe en sentido 5' a 3' (vigila la polaridad, las hebras son antiparalelas) y lleva U en lugar de T. Paso tres: traduce leyendo de tres en tres desde el AUG, no desde la primera base, y detente en el primer codón de parada que esté en el mismo marco de lectura. El stop no cuenta como aminoácido.

Si el problema añade una mutación, razona con el código delante: si el codón nuevo da el mismo aminoácido, la mutación es silenciosa (gracias a la degeneración); si da otro, es de sentido erróneo; si aparece un stop prematuro, es sin sentido y la proteína queda truncada. Y si se inserta o elimina un número de bases que no sea múltiplo de tres, se corre el marco de lectura y cambia todo lo que viene después: es la más grave. Fíjate en la condición: una deleción de tres bases quita un aminoácido, pero no descuadra la lectura.

5 Mutaciones y regulación: cuando el texto falla y cómo se administra

Una mutación es una alteración del material genético que puede transmitirse. Por extensión, las hay génicas (una o pocas bases), cromosómicas (la estructura del cromosoma: deleciones, inversiones, translocaciones) y genómicas (el número de cromosomas: aneuploidías como la trisomía 21, y poliploidías).

Sobre sus consecuencias, huye del sí o el no rotundos: la mayoría son neutras o perjudiciales (enfermedades, cáncer), pero las mutaciones son también la fuente primaria de variabilidad genética y, por tanto, la materia prima de la evolución por selección natural. Ese matiz de doble cara es exactamente lo que el corrector espera leer, y es lo que más se olvida.

Queda la pregunta más elegante del tema: si todas tus células tienen el mismo ADN, ¿por qué una neurona no se parece en nada a un hepatocito? Porque lo que distingue a cada tipo celular no es qué genes tiene, sino cuáles expresa. La expresión se regula, sobre todo, por el grado de condensación de la cromatina: la eucromatina, descondensada, es accesible y sus genes pueden transcribirse; la heterocromatina, muy condensada, está silenciada. Además intervienen factores de transcripción sobre el promotor y el propio splicing alternativo.

Errores que restan

• Confundir la hebra molde con la codificante, o perder la polaridad antiparalela al transcribir.
• Contar el codón de parada como aminoácido, u olvidar que el ARN lleva U y no T.
• Invertir la degeneración del código («cada aminoácido tiene un solo codón») o llamarlo ambiguo.
• Situar el splicing en el citoplasma: ocurre en el núcleo, y solo en eucariotas.
• Dejar un problema en blanco: el razonamiento escrito puntúa aunque el resultado final falle.

Autochequeo

Responde sin mirar arriba. Si fallas, mejor aquí que el día del examen: cada opción trae su porqué.