¿Cómo se unen los átomos para formar ADN, genes y genomas?

Tomándolo de otra manera, creo que ayuda entender primero qué son las proteínas. La mayoría de las cosas de las que está hecho incluyen lípidos (grasas), azúcares / carbohidratos y proteínas. Los dos primeros son bastante estructurales o combustible para quemar. Los lípidos forman las membranas alrededor de las células y pequeñas envolturas dentro de las células que se pueden usar para clasificar y aislar cosas en las células. Los carbohidratos se usan para algunas cosas estructurales, para preparar combustible para quemar y para hacer pequeñas etiquetas que se usan para clasificar cosas.

Casi todo lo demás lo hacen las proteínas. Las proteínas se usan para hacer que los músculos de su brazo se contraigan, canalizan la luz hacia una señal electroquímica para que usted lea esto, ensamblan y desmontan carbohidratos y lípidos, mueven cosas alrededor de la célula, transportan oxígeno en su sangre, forman coágulos cuando se corta, mantienen los electrolitos en la sangre cuando los riñones filtran los desechos, desintoxican los productos químicos nocivos, etc. HACEN TODO .

Si hiciera una analogía con una ciudad, los lípidos serían cosas hechas de concreto o asfalto, y los carbohidratos serían cosas hechas de madera. Todos estos son muy versátiles. Pero las proteínas serían todo hecho de metal, vidrio o plástico. Constituyen mucha, mucha más variedad en lo que crean, y la mayoría de las cosas interesantes que puedes hacer con concreto o madera aún requieren metal, vidrio o plástico para que haga lo que quieres hacer. Los edificios necesitan concreto y madera, por lo general, pero sin metal, vidrio y plástico, su edificio sería bastante limitado. Mientras tanto, las cosas que tienen poco que ver entre sí se clasificarían de la misma manera: las ventanas y los teléfonos celulares y las pinzas para el cabello, los automóviles y las vigas en I se agrupan en una sola categoría.

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Entonces, ¿por qué agrupamos todas las proteínas en esta categoría única con tantas cosas diferentes? Porque todas las proteínas están hechas de los mismos materiales: aminoácidos.

Así que imagina que eres un extraterrestre grande y torpe tratando de descubrir de qué se trata una ciudad humana, y no puedes hablar con los humanos. Solo puedes enviar una nave espacial a una ciudad, hacer que tome todo lo que encuentre y luego te la devuelva. ¿Qué opinas de lo que encuentras? Obtiene un clip de papel, pero no tiene idea de lo que hace, porque no puede verlo en uso. Ves una percha, y ves que tanto la percha como el sujetapapeles están hechos de un alambre doblado en una forma particular, y para tus ojos extraños, eso los hace parecer muy similares. Luego ves una línea de alimentación, que también está hecha de alambre. Y también lo es una valla de alambre de púas o un resorte en espiral.

Como no ve estas cosas a medida que se usan, en su lugar ve de qué están hechas y, por lo tanto, las agrupa todas: líneas eléctricas, perchas, sujetapapeles, alambre de púas, resortes. Todas las cosas hechas de metal extraído.

Desde nuestra perspectiva, esta es una forma atrasada de ordenar las cosas. Las líneas eléctricas tienen más que ver con baterías y generadores y demás. Pero el alienígena ve qué materiales contiene un artículo.

Entonces, cuando tenga dificultades para captar la proteína, piense en estos términos. Incluye cosas como enzimas (catalizadores biológicos que controlan las reacciones químicas), señales (como algunas hormonas), receptores de señales, aparejos estructurales que unen las células, esqueletos celulares que forman o modifican la forma de la célula, pequeñas bombas que analizan el material y fuera de las celdas, y así sucesivamente.

La importancia del hecho de que todas las proteínas están hechas de aminoácidos está en el hecho de que para hacer una proteína, se comienza tomando cualquiera de estas 20 moléculas y uniéndola a otra en una cadena. La secuencia que utiliza para conectar los aminoácidos es lo principal que determina todo lo importante sobre la proteína ; A medida que se crea, se pliega y se forma en una forma que dictará su función. Los aminoácidos incluyen un montón de diferentes tipos de bloques de construcción y las funciones que puede realizar en gran medida. Así como un resorte de metal es muy diferente de un panel de vidrio o un vaso de plástico, una molécula de tirosina es muy diferente a una molécula de isoleucina que es muy diferente a una molécula de histidina. Lo que tienen en común es un grupo amino y un grupo ácido que se puede usar para conectarlos a otros dos aminoácidos mediante enlaces peptídicos. En esta analogía, es como si todo el vidrio, todo el metal y todo el plástico se conectaran fácilmente entre sí.

Entonces, una vez que se ensambla la proteína, se forma en su forma, y ​​la ubicación de cada parte se ubica exactamente donde debe estar para funcionar, al igual que en un automóvil necesita las ventanas situadas alrededor de la parte superior de la cabina. que en la parte inferior, y necesita el motor debajo del capó en lugar de sentarse en el asiento trasero. Cada pieza se relaciona entre sí de la manera correcta, y luego todo funciona en conjunto.

Entonces, ¿cómo sabe la célula cómo juntar estas piezas? Ácidos nucleicos: ADN y ARN.

El ADN es el código fuente maestro que le dice a la célula cómo conectar cada aminoácido para producir las proteínas que necesita. Dado que los aminoácidos están conectados entre sí de forma lineal [1], las instrucciones para unir los aminoácidos también están escritas de forma lineal. Pero las instrucciones para hacer proteínas a partir de los 20 aminoácidos diferentes están escritas en un lenguaje mucho más simple, y ese lenguaje usa solo cuatro letras. Las cuatro letras son las conocidas A, C, G y T del código de ADN. En una secuencia de codificación de ADN [2], cada tres letras consecutivas codifica un solo aminoácido. La secuencia de letras en una cadena de ADN se copia en una cadena de ARN (ARN mensajero o ARNm) , y esto se lleva a un ribosoma (que es como un taller mecánico donde se construyen proteínas, y está hecho de un tipo diferente de ARN [3]), y allí el código de ARNm se “lee” y se traduce creando una cadena de aminoácidos ( una cadena de aminoácidos se denomina “péptido”, y la unión de aminoácidos por el amino de una unidad que se une al ácido de otra crea un “enlace peptídico”; no es una proteína hasta que todo se ensambla) para construir una proteína. Una vez que todos los aminoácidos están unidos en el orden correcto, algunas proteínas en el área pueden hacer algunos cambios (llamadas “modificaciones postraduccionales”, porque hacen cosas como conectar diferentes péptidos y agregar algunas moléculas que no son t aminoácidos, una vez que se ensambla, es una proteína.

Dado que las proteínas realizan la mayor parte del trabajo importante y especializado, incluido el envío de mensajes al ADN que necesita leerse y copiarse, la suma total de todas las instrucciones para producir proteínas es la parte más importante de lo que hace que un organismo sea diferente de otro (o lo mismo uno del otro). Yendo con esa base,

1) Un nucleótido es una unidad de ADN (A, C, G, T).
2) Una serie de tres nucleótidos consecutivos es un ” codón ” que codifica para que un solo aminoácido se coloque en un péptido para formar una proteína.
3) Un gen es la secuencia total de nucleótidos que detalla todos los codones necesarios para especificar el orden de los aminoácidos en un péptido para producir una proteína.
4) El genoma es la suma total de todos sus genes, y el conjunto único de genes que detalla las instrucciones de ensamblaje de todas las proteínas en un organismo dado.

Espero que ayude. No dude en hacer preguntas si puedo aclarar algún detalle.

[1] Hay excepciones, pero no son la norma y no son importantes para usted a medida que adquiere los conceptos básicos.

[2] Gran parte del ADN se llama “ADN no codificante”, lo que significa que las “letras” unidas no codifican para producir proteínas. Menciono esto para completar, pero no es importante para usted en este momento. Es como el papel usado para hacer un libro: algunos tienen el texto principal, algunos tienen el índice o la tabla de contenido para ayudarlo a encontrar lo que está buscando, y algunos son solo la portada y las páginas que se usan para mantener el resto unido . Es lo mismo que el ADN, excepto que las partes con texto son muy pequeñas en comparación con la gran cantidad que funciona más como una columna vertebral o un índice.

[3] Mientras que el ADN y el ARNm se limitan básicamente a la información de codificación como una función principal, algunos ARN, como el ribosoma y el ARN de transferencia, actúan casi como proteínas para algunas funciones muy primitivas e importantes. Esto se menciona para completar, pero no es particularmente relevante aquí.