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title: "El ADN: una molécula genética universal"
book: "Biología de secundaria"
subject: biology
language: es
chapter: 3
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/3-el-adn-una-molecula-genetica-universal
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# Capítulo 3 — El ADN: una molécula genética universal

En un laboratorio a oscuras, bajo una lámpara azul, uno de dos ratones blancos brilla en verde del hocico a la cola. Lleva, en cada una de sus [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell), un solo [gen](#def-g10-universal-dna-gene) tomado de una medusa que se ilumina en el Pacífico — y las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) del ratón leen ese [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de medusa exactamente como lo leen las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de la medusa. El experimento funciona porque todo ser vivo escribe sus [genes](#def-g10-universal-dna-gene) en la misma molécula, con las mismas cuatro letras, y los lee con las mismas reglas. Este capítulo trata de esa molécula, el [ADN](#def-g10-universal-dna-information): cómo está construida, qué explica su estructura y qué demuestra el ratón que brilla.

## 3.1 El material genético

**Definición 3.1 (Información genética).**

La *información genética* de una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) es el conjunto de instrucciones, transmitidas de una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) a sus [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) hijas y de los progenitores a la descendencia, que determina los rasgos del organismo y las [proteínas](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) que sus [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) pueden fabricar. En todo ser vivo la llevan moléculas de *ADN* (ácido desoxirribonucleico), empaquetadas con [proteínas](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) en los *cromosomas* — en el [núcleo](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle) de una [célula eucariota](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-prokaryote), libres en el [citoplasma](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de una bacteria.

**Proposición 3.2 (El ADN es la molécula de la herencia).**

El material hereditario de una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) es su [ADN](#def-g10-universal-dna-information), y no sus [proteínas](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) ni ningún otro constituyente: transferir [ADN](#def-g10-universal-dna-information) purificado de una cepa de bacterias a otra transfiere los rasgos de la primera.

**Pruebas experimentales.** Griffith (1928) descubrió que unas bacterias inofensivas de la neumonía, mezcladas con [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) muertas de una cepa mortal, se volvían mortales y seguían siéndolo durante generaciones: algo de las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) muertas las había “transformado”. Avery, MacLeod y McCarty (1944) separaron el extracto de las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) muertas en sus familias de moléculas y probaron cada una: solo la fracción de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) transformaba; tratar el extracto con una enzima que destruye el [ADN](#def-g10-universal-dna-information) suprimía el efecto, mientras que las enzimas que destruyen [proteínas](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) o ARN no lo hacían. La sustancia transformante, y por tanto la portadora del rasgo heredable, era el [ADN](#def-g10-universal-dna-information). ∎

**Ejemplo 3.3 (Dónde está el ADN).**

Un colorante específico del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) tiñe el [núcleo](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle) de una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de mejilla y nada más del [citoplasma](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell); en una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) en división tiñe los [cromosomas](#def-g10-universal-dna-information) compactos. Una bacteria capta el colorante en una zona central sin envoltura. En ambos casos, la cantidad de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) se duplica antes de cada división y se reparte por mitades entre las dos [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) hijas — el comportamiento que se espera de una información que debe copiarse y repartirse.

## 3.2 La estructura del ADN

**Definición 3.4 (Nucleótido).**

El [ADN](#def-g10-universal-dna-information) es una cadena de *nucleótidos*. Cada nucleótido consta de tres partes: un grupo fosfato, un azúcar (la desoxirribosa) y una de cuatro *bases* nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). Los azúcares y los fosfatos se alternan y forman el esqueleto de la cadena; las bases sobresalen de él, una por nucleótido. Los cuatro nucleótidos solo se diferencian por su base, así que una hebra de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) queda descrita por la secuencia de sus bases, escrita como una tira de letras: `ATGGCTTAC…`

![Las dos hebras del ADN, dibujadas en plano. Cada hebra es una cadena de nucleótidos (fosfato, azúcar, base). Las hebras corren en sentidos opuestos y se mantienen unidas por pares de bases: A siempre frente a T, G siempre frente a C. Un par de bases sigue al siguiente cada 0.34\, nm.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-universal-dna/fig-3758c9428663.svg)

*Las dos hebras del [ADN](#def-g10-universal-dna-information), dibujadas en plano. Cada hebra es una cadena de [nucleótidos](#def-g10-universal-dna-nucleotide) (fosfato, azúcar, base). Las hebras corren en sentidos opuestos y se mantienen unidas por pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide): A siempre frente a T, G siempre frente a C. Un par de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) sigue al siguiente cada $0.34\,\mathrm{nm}$.*

**Proposición 3.5 (La doble hélice).**

Una molécula de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) consta de dos hebras enrolladas una alrededor de la otra en una *doble hélice* dextrógira de unos $2\,\mathrm{nm}$ de ancho, con una vuelta cada diez pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) ($3.4\,\mathrm{nm}$). Las hebras corren en sentidos opuestos y se enfrentan por sus [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide), que se emparejan según una regla estricta de *complementariedad*: A solo se empareja con T, y G solo con C. La secuencia de una hebra fija por tanto la secuencia de la otra.

**Pruebas experimentales.** Chargaff (1950) midió la composición de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de muchas especies y encontró, en todas ellas, tanta A como T y tanta G como C, mientras que la proporción de A+T frente a G+C variaba de una especie a otra — una regla de emparejamiento, no un accidente químico. Las fotografías de rayos X de fibras de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de Franklin (1952) mostraron la firma de una hélice de $2\,\mathrm{nm}$ de diámetro y $3.4\,\mathrm{nm}$ de paso. Watson y Crick (1953) construyeron el único modelo compatible con ambas: los dos esqueletos por fuera, las [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) apareadas por dentro, y pares A–T y G–C del mismo ancho para que la hélice sea regular. ∎

**Ejemplo 3.6 (La regla de Chargaff en cifras).**

[ADN](#def-g10-universal-dna-information) humano: A 30,9%, T 29,4%, G 19,9%, C 19,8% — A$\,\approx\,$T y G$\,\approx\,$C dentro de la precisión de la medida, y A+T $= 60\%$. *E. coli*: A 24,7%, T 23,6%, G 26,0%, C 25,7%, A+T $= 48\%$. Levadura: A+T $= 64\%$. Si una muestra de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) contiene un 32% de A, la [complementariedad](#prop-g10-universal-dna-helix) predice un 32% de T y $(100 - 64)/2 = 18\%$ de G y otro tanto de C.

![Composición en bases del ADN de cuatro especies. En cada una, las barras de A y de T coinciden, y también las de G y de C — la firma del emparejamiento de bases —, mientras que la proporción de A+T cambia de una especie a otra.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-universal-dna/fig-1674db7c9f15.svg)

*Composición en [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de cuatro especies. En cada una, las barras de A y de T coinciden, y también las de G y de C — la firma del emparejamiento de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) —, mientras que la proporción de A+T cambia de una especie a otra.*

**Método 3.7 (Escribir la hebra complementaria).**

Dada una hebra, se escribe bajo cada base su pareja (A$\leftrightarrow$T, G$\leftrightarrow$C) y luego se lee el resultado en sentido contrario si así lo pide el convenio del ejercicio. Para `5’-ATGGCTTAC-3’` la hebra pareja, leída en su propio sentido, es `5’-GTAAGCCAT-3’`. Recuento: una hebra con $n_\mathrm{A}$ adeninas se enfrenta a una hebra con $n_\mathrm{A}$ timinas, de modo que en la molécula entera $n_\mathrm{A} = n_\mathrm{T}$ y $n_\mathrm{G} = n_\mathrm{C}$.

**Proposición 3.8 (Lo que explica la estructura).**

De la estructura se siguen dos propiedades del material genético.

- *Información* : el orden de las [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) a lo largo de una hebra no está limitado por la química — cualquier secuencia es posible —, de modo que la secuencia puede llevar un mensaje, igual que el orden de las letras lleva un texto. Una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) humana guarda $3.2 \times 10^{9}$ pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) en cada juego de [cromosomas](#def-g10-universal-dna-information) .
- *Copia* : como cada hebra determina la otra, la molécula puede duplicarse separando las hebras y construyendo una nueva pareja sobre cada una. El mecanismo es el tema del [Capítulo 11](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/11-la-replicacion-del-adn#ch-g11-dna-replication) .

**Demostración.** *Admitido a este nivel.* ∎

## 3.3 Genes, alelos, cromosomas

**Definición 3.9 (Gen y alelo).**

Un *gen* es un segmento de una molécula de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) — típicamente de algunos miles de pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) — cuya secuencia lleva las instrucciones para fabricar una [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) (o, a veces, una molécula de ARN funcional). Ocupa una posición fija en un [cromosoma](#def-g10-universal-dna-information) dado. Las versiones de un gen que se diferencian en unas pocas [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) son sus *alelos*: misma posición, misma función, secuencia ligeramente distinta y, por tanto, a menudo una [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) algo distinta.

**Ejemplo 3.10 (Cifras).**

El genoma humano — un juego completo de [cromosomas](#def-g10-universal-dna-information) — lleva $3.2 \times 10^{9}$ pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) y unos $20\,000$ [genes](#def-g10-universal-dna-gene); los [genes](#def-g10-universal-dna-gene) ocupan solo un pequeño porcentaje de la secuencia. Una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de *E. coli* lleva una sola molécula circular de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de $4.6 \times 10^{6}$ pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) y unos 4300 [genes](#def-g10-universal-dna-gene). Dos humanos sin parentesco se diferencian aproximadamente en una base de cada mil: unos tres millones de posiciones, la mayoría fuera de los [genes](#def-g10-universal-dna-gene) y sin consecuencia, y unas pocas [alelos](#def-g10-universal-dna-gene) que cambian un rasgo.

**Proposición 3.11 (Cromosomas).**

Un [cromosoma](#def-g10-universal-dna-information) es una molécula de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) enrollada sobre [proteínas](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) de empaquetamiento y plegada sobre sí misma. Estirado, el [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de un [cromosoma](#def-g10-universal-dna-information) humano mediría entre $1.5\,\mathrm{cm}$ y $8.5\,\mathrm{cm}$; los 46 [cromosomas](#def-g10-universal-dna-information) de una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) guardan juntos unos $2\,\mathrm{m}$ de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) en un [núcleo](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle) de $6\,\text{µ}\mathrm{m}$ de lado a lado. Los [cromosomas](#def-g10-universal-dna-information) solo se ven como cuerpos separados durante la división celular, cuando están plegados más apretadamente; entre dos divisiones están desenrollados y llenan el [núcleo](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle) como una maraña.

**Demostración.** *Admitido a este nivel.* ∎

## 3.4 Una sola molécula para todos los seres vivos

**Proposición 3.12 (Universalidad del ADN).**

Todos los seres vivos — bacterias, hongos, plantas, animales — llevan su [información genética](#def-g10-universal-dna-information) en forma de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) construido con los mismos cuatro [nucleótidos](#def-g10-universal-dna-nucleotide), y leen la secuencia de un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) con las mismas reglas. En consecuencia, un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) tomado de una especie e insertado en el [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de otra lo leen las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) receptoras, que fabrican la [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) que codifica: la *transgénesis* es posible, y el organismo transgénico pasa el [gen](#def-g10-universal-dna-gene) ajeno a sus descendientes como cualquier otro.

**Pruebas experimentales.** El [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de la [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) verde fluorescente (GFP) de la medusa *Aequorea victoria* se ha insertado en bacterias, levaduras, plantas, peces, ratones y conejos: todos ellos fabrican la [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) y brillan en verde bajo luz azul, y el rasgo se hereda. El [gen](#def-g10-universal-dna-gene) humano de la insulina, insertado en *E. coli* en 1978, hace que la bacteria produzca insulina humana, que desde entonces es la fuente de la hormona para las personas diabéticas. No se conoce ningún caso de una especie cuyos [genes](#def-g10-universal-dna-gene) estén escritos en otra química. ∎

![Transgénesis: un gen aislado de una especie se inserta en el ADN de un óvulo fecundado de otra. Todas las células del organismo resultante lo llevan, lo leen y lo transmiten.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-universal-dna/fig-dead6586fdc6.svg)

*[Transgénesis](#prop-g10-universal-dna-universal): un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) aislado de una especie se inserta en el [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de un óvulo fecundado de otra. Todas las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) del organismo resultante lo llevan, lo leen y lo transmiten.*

![Bajo luz azul, un ratón que lleva el gen de medusa de la proteína verde fluorescente brilla junto a un ratón corriente. Misma molécula, mismas reglas de lectura: la instrucción de la medusa funciona en el ratón.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-universal-dna/img-5719870411a3.jpg)

*Bajo luz azul, un ratón que lleva el [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de medusa de la [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) verde fluorescente brilla junto a un ratón corriente. Misma molécula, mismas reglas de lectura: la instrucción de la medusa funciona en el ratón.*

**Ejemplo 3.13 (Usos de la transgénesis).**

Insulina y hormona del crecimiento humanas obtenidas de bacterias; un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de resistencia a un insecto plaga insertado en el maíz o en el algodón; arroz con [genes](#def-g10-universal-dna-gene) para fabricar un precursor de la vitamina A; el [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de la GFP unido a otro [gen](#def-g10-universal-dna-gene) para que las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) en las que ese [gen](#def-g10-universal-dna-gene) está activo se iluminen al microscopio — este último uso, una herramienta de investigación, es con diferencia el más frecuente. Cada uso plantea sus propias preguntas de seguridad y de consecuencias para el medio ambiente; todos descansan en el mismo hecho, la universalidad de la molécula genética.

**Observación 3.14 (Unidad y diversidad en el plano molecular).**

La universalidad del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) es la cara molecular de la unidad de la vida que aparece en el [Capítulo 1](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#ch-g10-chemistry-of-life): una química, una molécula de información y un sistema de lectura para todos los organismos de la Tierra, que es justo lo que predice un origen común ([Capítulo 6](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/6-planes-de-organizacion-y-antepasado-comun#ch-g10-common-ancestry)). La diversidad de la vida está escrita también en la misma molécula, como diferencias de secuencia: entre dos [alelos](#def-g10-universal-dna-gene), unas pocas [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide); entre dos especies, un pequeño porcentaje del genoma; entre una bacteria y un humano, toda la organización del texto.

## 3.5 Ejercicios

**Ejercicio 3.1 ★.**

Nombra las tres partes de un [nucleótido](#def-g10-universal-dna-nucleotide) y las cuatro [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) del [ADN](#def-g10-universal-dna-information).

**Solución de Ejercicio 3.1.**

Un grupo fosfato, un azúcar (la desoxirribosa) y una base. [Bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide): adenina, timina, guanina, citosina.

**Ejercicio 3.2 ★.**

Escribe la hebra complementaria de `TACGGATTCA`.

**Solución de Ejercicio 3.2.**

`ATGCCTAAGT`, escrita base bajo base.

**Ejercicio 3.3 ★.**

Una muestra de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) contiene un 21% de guanina. Da los porcentajes de C, de A y de T.

**Solución de Ejercicio 3.3.**

C $= 21\%$; A $=$ T $= (100 - 42)/2 = 29\%$ cada una.

**Ejercicio 3.4 ★.**

Define [gen](#def-g10-universal-dna-gene) y [alelo](#def-g10-universal-dna-gene) en una frase cada uno, usando la palabra “secuencia”.

**Solución de Ejercicio 3.4.**

Un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) es un segmento de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) cuya secuencia lleva las instrucciones para una [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families), en una posición fija de un [cromosoma](#def-g10-universal-dna-information). Un [alelo](#def-g10-universal-dna-gene) es una de las versiones de un [gen](#def-g10-universal-dna-gene), que se diferencia de las demás en unas pocas [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) de su secuencia.

**Ejercicio 3.5 ★.**

¿Qué es un organismo transgénico? Da dos ejemplos del capítulo.

**Solución de Ejercicio 3.5.**

Un organismo en cuyo [ADN](#def-g10-universal-dna-information) se ha insertado un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de otra especie, y que lo lee y lo transmite. Ejemplos: ratones con el [gen](#def-g10-universal-dna-gene) GFP de la medusa; *E. coli* con el [gen](#def-g10-universal-dna-gene) humano de la insulina.

**Ejercicio 3.6 ★★.**

Un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) mide 1500 pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide). ¿Cuál es su longitud en nanómetros y cuántas vueltas de hélice da?

**Solución de Ejercicio 3.6.**

$1500 \times 0.34 = 510\,\mathrm{nm}$; $1500/10 = 150$ vueltas.

**Ejercicio 3.7 ★★.**

Calcula la longitud total del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) humana, sabiendo que hay $3.2 \times 10^{9}$ pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) por juego de [cromosomas](#def-g10-universal-dna-information) y dos juegos por [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell). Compárala con el diámetro del [núcleo](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle), $6\,\text{µ}\mathrm{m}$.

**Solución de Ejercicio 3.7.**

$2 \times 3.2 \times 10^{9} \times 0.34\,\mathrm{nm} \approx 2.2\,\mathrm{m}$, unas $3.6 \times 10^{5}$ veces el diámetro del [núcleo](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle).

**Ejercicio 3.8 ★★.**

En el experimento de Avery, ¿por qué hacía falta probar el extracto tratado con una enzima destructora del [ADN](#def-g10-universal-dna-information), y no solo la fracción de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) purificado?

**Solución de Ejercicio 3.8.**

Una fracción “purificada” podría contener aún restos de otras moléculas, así que su actividad por sí sola no demuestra que el responsable sea el [ADN](#def-g10-universal-dna-information). Destruir específicamente el [ADN](#def-g10-universal-dna-information) dentro del extracto completo y ver desaparecer la actividad, mientras que las enzimas que destruyen [proteínas](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) o ARN la dejan intacta, atribuye el efecto al [ADN](#def-g10-universal-dna-information) y a nada más.

**Ejercicio 3.9 ★★.**

Explica por qué los datos de Chargaff descartaban un modelo en el que las [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) se apilaran en un orden repetitivo regular como `ATGCATGC…`

**Solución de Ejercicio 3.9.**

Una repetición fija daría la misma composición (25% de cada base) en todas las especies. Chargaff encontró valores de A+T muy distintos entre especies: el orden de las [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) no es un patrón fijo, así que la secuencia puede variar libremente — y eso es lo que la hace capaz de llevar información.

**Ejercicio 3.10 ★★.**

Dos [alelos](#def-g10-universal-dna-gene) de un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) se diferencian en una sola base de entre 2000. Explica cómo una diferencia tan pequeña puede cambiar una [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families), y por qué también puede no cambiar nada.

**Solución de Ejercicio 3.10.**

La secuencia se lee en orden para construir la [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families); una base cambiada en una posición que especifica un [aminoácido](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) puede sustituir un [aminoácido](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) por otro y alterar la forma o la actividad de la [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families). Si la base cambiada cae en una parte del [gen](#def-g10-universal-dna-gene) que no se lee, o especifica el mismo [aminoácido](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families), la [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) no cambia.

**Ejercicio 3.11 ★★.**

El [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de la GFP insertado en el óvulo fecundado de un ratón se encuentra en sus [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de la piel, en las del hígado y en sus espermatozoides. Explica por qué, con la teoría celular y la [Proposición 3.8](#prop-g10-universal-dna-explains).

**Solución de Ejercicio 3.11.**

Todas las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) del ratón descienden por división del óvulo fecundado; en cada división el [ADN](#def-g10-universal-dna-information), transgén incluido, se copia ([complementariedad](#prop-g10-universal-dna-helix)) y se reparte. Las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de la piel, las del hígado y los espermatozoides llevan por tanto el [gen](#def-g10-universal-dna-gene) — y el espermatozoide lo pasa a la generación siguiente.

**Ejercicio 3.12 ★★★.**

La molécula de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de una bacteria mide $4.6 \times 10^{6}$ pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide). Calcula su longitud; compárala con los $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ de la [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell); después explica por qué, aun así, una bacteria tiene sitio para ella.

**Solución de Ejercicio 3.12.**

$4.6 \times 10^{6} \times 0.34\,\mathrm{nm} \approx 1.6\,\mathrm{mm}$, unas 800 veces la longitud de la [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell). Pero la molécula solo mide $2\,\mathrm{nm}$ de ancho: su volumen, aproximadamente $\pi \times 1^2 \times 1.6 \times 10^{6}\,
\mathrm{nm}^{3} \approx 5 \times 10^{-3}\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$, es alrededor del 1% del de la [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell); plegada y enrollada, cabe de sobra.

**Ejercicio 3.13 ★★★.**

Un amigo afirma que el [ADN](#def-g10-universal-dna-information) humano tiene que ser “más complejo” que el de una bacteria porque tiene más [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide). Compara $3.2 \times 10^{9}$ y $4.6 \times 10^{6}$ pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) con $20\,000$ y 4300 [genes](#def-g10-universal-dna-gene), y discute qué es y qué no es ese [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de más.

**Solución de Ejercicio 3.13.**

El [ADN](#def-g10-universal-dna-information) humano es 700 veces más largo pero solo lleva unas 5 veces más [genes](#def-g10-universal-dna-gene): casi todo él no son [genes](#def-g10-universal-dna-gene). Parte de ese [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de más regula cuándo se usan los [genes](#def-g10-universal-dna-gene), y parte son secuencias repetidas sin función conocida. El recuento de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) mide el tamaño del texto, no la complejidad del organismo; importan más el número de [genes](#def-g10-universal-dna-gene) y, sobre todo, cómo se combinan y se regulan.

**Ejercicio 3.14 ★★★.**

Supón que se descubriera una especie cuyo material genético usara otra molécula y otro código. ¿Qué proposiciones del capítulo contradiría, y qué implicaría sobre el origen común de esa especie y del resto de la vida?

**Solución de Ejercicio 3.14.**

Contradiría la universalidad del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) ([Proposición 3.12](#prop-g10-universal-dna-universal)). Como una molécula y un código compartidos se heredan de un antepasado común, una especie así tendría que descender de un origen de la vida distinto: sus [genes](#def-g10-universal-dna-gene) no podrían leerlos nuestras [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) y la [transgénesis](#prop-g10-universal-dna-universal) entre ambas líneas sería imposible.

**Ejercicio 3.15 ★★★.**

La insulina humana producida por bacterias sustituyó a la insulina extraída de páncreas de cerdo. Enumera dos razones biológicas por las que el producto bacteriano fue una mejora, y una pregunta que un regulador aún tendría que plantear.

**Solución de Ejercicio 3.15.**

El producto bacteriano es exactamente la [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) humana (la insulina de cerdo se diferencia en un [aminoácido](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) y puede provocar reacciones inmunitarias), y se fabrica en cantidad ilimitada y libre de patógenos del cerdo. Un regulador aún preguntaría si la [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) purificada está libre de contaminantes bacterianos y si está bien plegada y activa.

## 3.6 Problema: El gen de la medusa

**Problema 3.1.**

Problema de fin de semana — un gen de medusa seguido hasta un ratón: su longitud, sus letras, por qué el ratón puede leerlo y los dos metros de ADN que lo llevan en cada célula

La [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) verde fluorescente de la medusa *Aequorea victoria* es una cadena de 238 [aminoácidos](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families). Su [gen](#def-g10-universal-dna-gene), tal como se usa en el laboratorio, es un segmento de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de 720 pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide). Toma $0.34\,\mathrm{nm}$ por par de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide), diez pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) por vuelta y un genoma de ratón de $2.7 \times 10^{9}$ pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) por juego de [cromosomas](#def-g10-universal-dna-information), con dos juegos por [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell).

**Parte I — La molécula.**

1. Calcula la longitud del [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de la GFP en nanómetros y el número de vueltas de hélice que da.
2. Una hebra del [gen](#def-g10-universal-dna-gene) empieza por `ATGAGTAAAGGAGAAGAAC` . Escribe la hebra complementaria.
3. En el [gen](#def-g10-universal-dna-gene) entero, la adenina representa el 27% de las [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) . Da los porcentajes de las otras tres [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) .
4. El [gen](#def-g10-universal-dna-gene) tiene 720 pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) y codifica 238 [aminoácidos](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) . Calcula el cociente y propón qué sugiere sobre cuántas [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) especifican un [aminoácido](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) (una hipótesis que el [Capítulo 14](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/14-del-gen-a-la-proteina#ch-g11-gene-expression) confirmará).
5. ¿Cuántas secuencias distintas de 720 [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) son posibles en principio? Escribe la respuesta como una potencia de 4 y explica en una frase por qué la secuencia puede llamarse información.

**Parte II — Por qué el ratón puede leerlo.**

6. Enuncia la propiedad del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) que permite a una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de ratón usar un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de medusa.
7. El [gen](#def-g10-universal-dna-gene) se inserta en un óvulo fecundado y no en la piel de un ratón adulto. Con la teoría celular, explica qué diferencia supone esto respecto de dónde acaba el [gen](#def-g10-universal-dna-gene) .
8. El ratón adulto brilla en todos sus tejidos. ¿Qué muestra esto sobre el contenido de [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de sus distintos tipos celulares?
9. El ratón que brilla se cruza con un ratón corriente. Predice, con una razón, si brillará parte de la descendencia.
10. A un ratón de control se le inyecta [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) GFP purificada en lugar del [gen](#def-g10-universal-dna-gene) : brilla débilmente unos días y luego deja de hacerlo. Explica la diferencia entre los dos experimentos.

**Parte III — Las pruebas que hay detrás.**

11. En el experimento de Avery, nombra la fracción que transformaba las bacterias y el tratamiento que suprimía la transformación.
12. Explica por qué el experimento de transformación es una versión natural de la [transgénesis](#prop-g10-universal-dna-universal) .
13. Chargaff encontró A $\,=\,$ T y G $\,=\,$ C en todas las especies, pero con A+T variando del 25% al 75%. ¿Cuál de las dos observaciones apoya el emparejamiento de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) y cuál muestra que la secuencia es libre?
14. Las fotografías de Franklin dieron un diámetro de hélice de $2\,\mathrm{nm}$ . Explica por qué emparejar una base grande con una pequeña (A con T, G con C) en lugar de dos grandes hace regular la hélice.
15. ¿Por qué el descubrimiento de la estructura sugirió de inmediato cómo se copia el [ADN](#def-g10-universal-dna-information) ?

**Parte IV — Dos metros en un [núcleo](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle).**

16. Calcula la longitud total del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de ratón.
17. El [núcleo](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle) mide $6\,\text{µ}\mathrm{m}$ de lado a lado. ¿Por qué factor debe acortarse el [ADN](#def-g10-universal-dna-information) al plegarse para caber?
18. ¿Qué fracción del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de la [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) es el [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de la GFP?
19. Un ratón tiene unos $2 \times 10^{4}$ [genes](#def-g10-universal-dna-gene) de $3 \times 10^{4}$ pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) de media, contando sus partes no codificantes. ¿Qué fracción del genoma ocupan los [genes](#def-g10-universal-dna-gene) ?
20. Enuncia el resultado en una frase: ¿cuánto [ADN](#def-g10-universal-dna-information) lleva una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de ratón y qué único hecho sobre ese [ADN](#def-g10-universal-dna-information) permite leer un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) de medusa entre sus miles de [genes](#def-g10-universal-dna-gene) ?

**Solución de Problema 3.1.**

**1.** $720 \times 0.34 \approx 245\,\mathrm{nm}$; $720/10 = 72$ vueltas.

**2.** `TACTCATTTCCTCTTCTTG`.

**3.** T $= 27\%$; G $=$ C $= (100 - 54)/2 = 23\%$.

**4.** $720/238 \approx 3.0$: tres [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) por [aminoácido](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) (las tres últimas señalan el final de la cadena).

**5.** $4^{720}$ secuencias, alrededor de $10^{433}$. La química admite cualquier orden, así que el orden concreto elegido entre todas esas posibilidades es un mensaje — información.

**6.** La universalidad: todo ser vivo usa los mismos cuatro [nucleótidos](#def-g10-universal-dna-nucleotide) y lee una secuencia con las mismas reglas.

**7.** Todas las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) del ratón descienden del óvulo por división, así que un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) insertado en el óvulo se copia en todas ellas. Insertado en la piel de un adulto, solo estaría en las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) tratadas de la piel y en sus descendientes.

**8.** Todos los tipos celulares contienen el [ADN](#def-g10-universal-dna-information) entero, transgén incluido: la especialización no descarta [genes](#def-g10-universal-dna-gene).

**9.** Sí: las [células](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) germinales llevan el [gen](#def-g10-universal-dna-gene). Si el ratón tiene una copia en un [cromosoma](#def-g10-universal-dna-information) de un par, alrededor de la mitad de su descendencia lo hereda y brilla.

**10.** La [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/1-la-composicion-quimica-de-los-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) no es información: se consume y no se renueva, así que el brillo se apaga. El [gen](#def-g10-universal-dna-gene) se copia en cada división y se lee sin parar, así que el brillo es permanente y se hereda.

**11.** La fracción de [ADN](#def-g10-universal-dna-information); el tratamiento con una enzima que destruye el [ADN](#def-g10-universal-dna-information).

**12.** Unas bacterias tomaron [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de otra cepa, lo integraron y expresaron y transmitieron el rasgo: un [gen](#def-g10-universal-dna-gene) transferido de un organismo a otro, que es lo que hace la [transgénesis](#prop-g10-universal-dna-universal) de forma deliberada.

**13.** A$\,=\,$T y G$\,=\,$C apoyan el emparejamiento; la proporción variable de A+T muestra que el orden de los pares es libre.

**14.** A y G son [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) grandes de dos anillos, y T y C [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) pequeñas de un anillo: una grande emparejada con una pequeña abarca siempre la misma distancia, de modo que los dos esqueletos quedan a $2\,\mathrm{nm}$ a lo largo de toda la molécula. Dos [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide) grandes abultarían y dos pequeñas dejarían un hueco.

**15.** Porque cada hebra es la complementaria de la otra: basta separarlas, construir una pareja sobre cada una según la regla de emparejamiento, y resultan dos moléculas idénticas.

**16.** $2 \times 2.7 \times 10^{9} \times 0.34\,\mathrm{nm} \approx
1.8\,\mathrm{m}$.

**17.** $1.8\,\mathrm{m} / 6\,\text{µ}\mathrm{m} = 3 \times 10^{5}$: una compactación de trescientas mil veces.

**18.** $720 / 5.4 \times 10^{9} \approx 1.3 \times 10^{-7}$: alrededor de una diezmillonésima parte del [ADN](#def-g10-universal-dna-information) de la [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell).

**19.** $2 \times 10^{4} \times 3 \times 10^{4} = 6 \times 10^{8}$ pares de [bases](#def-g10-universal-dna-nucleotide), en torno al 22% del genoma; el resto queda entre los [genes](#def-g10-universal-dna-gene).

**20.** Una [célula](https://one-course.com/books/biology/2/es/chapter/2-la-celula-la-unidad-comun-de-la-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) de ratón lleva unos $1.8\,\mathrm{m}$ de [ADN](#def-g10-universal-dna-information); como ese [ADN](#def-g10-universal-dna-information) está construido y se lee exactamente igual que el de la medusa, el único [gen](#def-g10-universal-dna-gene) ajeno entre veinte mil se lee como los demás.