ADN en Plantas
El ADN es el material hereditario o genético, presente en todas las células, que transporta información para la estructura y función de los seres vivos.En el reino vegetal, el ADN, o ácido desoxirribonucleico, está contenido dentro de las estructuras celulares unidas a la membrana del núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos. El ADN tiene varias propiedades que son únicas entre las moléculas químicas. Es universal para todos los organismos vivos, teniendo la misma estructura y función en cada uno. Es capaz de reproducirse a sí mismo en un proceso conocido como auto-replicación. Esta propiedad permite la división celular y, por lo tanto, la continuidad, el crecimiento y la reparación.
lleva en su estructura el código genético, o un conjunto de instrucciones, para el desarrollo celular y de mantenimiento. Finalmente, sufre cambios en la estructura química, tanto de causas ambientales como internas, llamadas mutaciones, que contribuyen a la evolución, la diversidad y la enfermedad.Estructura química El ADN es una molécula simple, que consta de cuatro nucleótidos. Cada nucleótido tiene un azúcar de cinco carbonos (desoxirribosa), un fosfato y una de las cuatro posibles bases nitrogenadas: las purinas de doble anillo de adenina (A) y guanina (G) y las pirimidinas de un solo anillo de timina (T) y citosina (C). La mayoría de las propiedades del ADN se relacionan con los enlaces únicos que se forman entre los nucleótidos: Los componentes del fosfato de azúcar se alinean linealmente, mientras que los anillos de nitrógeno se unen perpendicularmente.
Estructura química
Los anillos de nitrógeno se unen aún más de una manera muy específica:A siempre se empareja con T, y Galways se empareja con C. La DNAmolécula aparece así como una escalera, los lados son azúcar-fosfato; los peldaños, los pares A-T y G-C.
La unión y el plegado adicionales producen una estructura en forma de escalera en espiral, conocida como doble hélice. Esta doble hélice está empaquetada de forma compacta en estructuras similares a cuerdas conocidas como cromosomas, que son visibles bajo un microscopio de luz antes y durante la división celular. Durante la vida diaria de la célula, el ADN aparece como una cromatina de masa oscura indistinguible (un término inclusivo que se refiere al ADN y a las proteínas que se unen a él, ubicadas en los núcleos de las células eucariotas).El Modelo de Watson y Crick A mediados de la década de 1800, Gregor Mendel, un monje austriaco, postuló que existía material genético. Descubrió las leyes de la herencia usando el guisante y otras plantas de su jardín para estudiar la herencia de rasgos como el color de las flores.
Casi setenta años pasaron antes de que los científicos James Watson y Francis Crick, en 1953, propuesta de la doble hélice como la más plausible modelo para cada una de las propiedades únicas de la molécula. Su modelo fue verificado por técnicas de difracción de rayos X poco después.
Varios investigadores, que trabajaban en la Universidad de Columbia y en otros lugares de los Estados Unidos, habían liderado el camino antes de Watson y Crick al descubrir la composición química de este material genético y el emparejamiento de bases nitrogenadas: La cantidad de adenina siempre era igual a la de timina y similar a la de guanina y citosina. El modelo de Watson y Crick también sugirió que los dos lados, o hebras, del ADN corren en direcciones opuestas: Es decir, el azúcar fosfato de un lado apunta hacia arriba, mientras que el otro lado apunta hacia abajo.
Esta propiedad se conoce como unión antiparalela. El modelo de Watson y Crick podría explicar fácilmente cómo se replica el ADN durante la división celular y cómo se codifica la información genética en su estructura.La autorreplicación,que permite la continuidad de generaciones y el crecimiento y la reparación de organismos individuales, ocurre durante la división celular. El ADN debe ser capaz de producir copias exactas de sí mismo. La molécula está diseñada de forma única para esto: Una serie de pasos mediados por enzimas permite que la doble hélice se desenrolle o se descomprima, como una cremallera, separando los dos hilos.A continuación, los nucleótidos de los alimentos digeridos ingresan primero a la célula y luego al núcleo. Se unen a un nucleótido correspondiente: A con T y G con C. El proceso continúa hasta que se han formado dos nuevas moléculas de ADN de doble cadena, cada una una copia de la otra y cada una entra en las nuevas células que resultaron de la división celular.Síntesis de proteínas La información codificada en el ADN permite todo el desarrollo y mantenimiento de la célula y el organismo. El lenguaje de este código se encuentra en una lectura lineal de nucleótidos adyacentes en cada hebra. Cada tres nucleótidos especifican o se ajustan a un aminoácido en particular, las unidades individuales de proteínas. Una segunda molécula, el ácido ribonucleico (ARN), copia la estructura molecular del ADN y lleva la información fuera del núcleo al citoplasma circundante de la célula,donde los aminoácidos se ensamblan, en un orden especificado, para producir una proteína.Las modificaciones posteriores a la producción de estas proteínas, como la adición de azúcares, grasas o metales, permiten una amplia variedad de diversidad funcional y estructural. Códigos de ADN de plantas para una variedad de sustancias que son exclusivas de las plantas. Estos productos sustentan no solo las plantas en sí, sino también nichos ecológicos enteros, así como a la humanidad.
ADN mitocondrial y cloroplástico
Existe un segundo conjunto de ADN que funciona de forma independiente en dos orgánulos fuera del núcleo de la célula, la mitocondria y el cloroplasto. Es en las mitocondrias, las fuentes de energía de las células, donde los carbohidratos, las grasas y las proteínas se descomponen en sus elementos crudos con la liberación de energía de enlace químico almacenada en forma de calor (calorías).La segunda región en la que el ADN está alojado fuera del núcleo está en el cloroplasto, una estructura única de las células vegetales. En los cloroplastos, se produce la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas son capaces de transformar el dióxido de carbono, el agua y la energía solar para producir azúcares y, más tarde, grasas y proteínas, con la liberación de oxígeno. Este proceso crítico emprendido por las plantas sostiene la mayor parte de la vida en la tierra.Tanto el ADN mitocondrial como el cloroplástico se replican por separado del ADN nuclear durante la división celular. Se postula que estos orgánulos una vez, hace miles de millones de años, pueden haber sido organismos vivos independientes que se incorporaron a otras células para formar las células eucariotas que forman formas de vida no bacterianas como hongos, protistas, plantas y animales.
Proteínas vegetales
Una gran variedad de proteínas que son exclusivas de las plantas están codificadas en el ADN de las plantas. Un grupo que ha recibido mucha atención son los llamados fitoquímicos, sustancias con poderosos beneficios para la salud. Las clases bien estudiadas son pocas, incluidos los flavonoides, fitoesteroles, carotenoides, indoles, cumarinas, organosulfuros, terpenos, saponinas, lignanos e isotiocianatos. Cada grupo contiene proteínas específicas que son antioxidantes y anticancerígenos que protegen a las células animales de los agentes que causan cáncer. Los carotenoides, como el betacaroteno, que se encuentra en las frutas y verduras naranjas y amarillas, y los licopenos, que se encuentran en los tomates, parecen proteger a los animales contra las enfermedades cardíacas y los accidentes cerebrovasculares, así como contra el cáncer. Los fitoesteroles, como los que se encuentran en la soja, son compuestos similares al estrógeno que imitan las hormonas femeninas. Estos parecen proteger los órganos femeninos de los cánceres y también parecen reducir el colesterol.
Hormonas vegetales
Grandes segmentos de ADN vegetal se dedican a codificar hormonas vegetales especializadas. Las hormonas son sustancias producidas por un grupo de células, circulan a otro sitio y afectan el ADN de las células diana. En las plantas, estas hormonas controlan la división, el crecimiento y la diferenciación celular.Hay cinco clases bien descritas de hormonas vegetales: las auxinas, giberelinas, citoquininas, etileno y ácido abscísico. Entre las funciones de las auxinas está permitir el fototropismo, la propiedad que hace que las plantas se doblen hacia la luz. Producidas en las raíces, las auxinas viajan a los tallos, haciendo que las células se alarguen en el lado oscuro del tejido de la planta. El etileno es una sustancia gaseosa que madura los frutos y hace que caigan de la planta. El ácido abscísico contribuye al envejecimiento y caída de las hojas.
Plantas modificadas genéticamente
Debido a que las plantas son fáciles de manipular, el ADN de las plantas es solo superado por el ADN bacteriano como sujeto experimental primario para los bioingenieros. La modificación directa del ADN mediante la adición o eliminación de un segmento particular de genes que codifican para rasgos específicos es el enfoque de la bioingeniería y la biotecnología. Debido a que las plantas son la principal fuente de alimento para las poblaciones humanas y ganaderas, se han desarrollado alimentos modificados genéticamente que resisten a insectos, bacterias, virus y otras plagas y disminuyen la necesidad de pesticidas externos.Los cultivos de plantas modificadas genéticamente están diseñados para mejorar una variedad de características, desde un buen aspecto y sabor hasta un crecimiento más rápido o una maduración más lenta hasta no tener semillas. La introducción de genes de otros reinos, como el reino animal, en el ADN de las plantas está permitiendo a los científicos desarrollar cultivos futuros que pueden contener vacunas humanas, hormonas humanas y otros productos farmacéuticos. El tomate fue el primer alimento de ingeniería biológica aprobado por el gobierno federal que se vendió en los Estados Unidos. Hoy en día, docenas de productos agrícolas y alimentos para el ganado están modificados genéticamente de alguna manera.
